[發明專利]一種高溫熱敏電阻材料及其微波制備方法

有效

• 申請號: 202110082579.0
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112851313B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 殷增斌;郝肖華;陳何強
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C04B35/117
• 分類號: C04B35/117;C04B35/42;C04B35/622;C04B35/64;H01C7/04;H01C17/30
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張玲

本發明屬于材料制備領域，具體涉及一種高溫熱敏電阻材料及其微波制備方法。該熱敏電阻材料以亞微米級三氧化二鉻、三氧化二鑭以及氧化鋁粉末為原料，經過混合研磨、煅燒、混合研磨、成型、微波燒結，即可得到LaCrO₃?Al₂O₃寬溫區高溫熱敏電阻材料，材料常數B_300/700＝4144K?6828K，溫度25℃電阻率為6.31×10⁵Ωcm?2.41×10⁹Ωcm。通過本發明所述方法獲得的復合型高溫熱敏電阻的電性能穩定，一致性好，在25℃?800℃范圍內具有明顯的負溫度系數特性，適合制造寬溫區高溫熱敏電阻器。

技術領域

本發明屬于材料制備領域，具體涉及一種高溫熱敏電阻材料及其微波制備方法。

背景技術

溫度傳感器已廣泛應用于家庭電器、機械工業、醫療行業、航空航天等眾多領域。在汽車工業領域，需要監測尾氣及其發動機引擎的溫度，進而提高轉化效率，優化氣體排放。在航空航天領域，需要高溫熱敏電阻精確測量發動機排出氣體和燃氣渦輪機燃氣的溫度。在日常家用電器方面，主要用于溫度補償、抑制浪涌電流、溫度測量與控制。負溫度系數熱敏陶瓷具有靈敏度高、響應快、體積小、成本低等優點。然而傳統的Mn-Co-Ni-O尖晶石系熱敏陶瓷主要應用于300℃以下，高溫使用時出現嚴重的老化現象，這也促進了高溫熱敏電阻材料的研究，這就給新型高溫熱敏電阻材料的開發提出了挑戰性課題。

復合材料可達到單一材料所不能獲得的電學性能，目前制備熱敏陶瓷的方法主要是熱壓燒結、無壓燒結、熱等靜壓燒結、放電等離子燒結方式，但因傳統燒結方式(無壓、熱壓、熱等靜壓)能耗高、效率低限制了熱敏陶瓷的性能優化和規模化生產。傳統燒結方式在燒結時長普遍超過6小時，甚至個別達到了10小時，效率十分低下。另外，在壓力燒結方式(熱壓、熱等靜壓、放電等離子)，因受燒結過程中加壓工藝的限制，只能制備形狀簡單的陶瓷樣品。目前微波燒結應用在結構陶瓷較為廣泛，在熱敏陶瓷應用較少，常愛民等人應用微波燒結制備了二元系或三元系或四元系的氧化物熱敏陶瓷材料，但是燒結時長為4小時，成品率在80％左右，時長較長，成品率不夠高。

微波加熱從原理上與常規加熱不同，微波加熱是依靠材料在微波電磁場中的極化損耗產生整體加熱，熱量產生于材料加熱內部而不是來自外部加熱源，當微波穿透和傳播到介電材料中時，內部電磁場使電子、離子等產生運動，而彈性慣性和摩擦力是這些運動受到阻礙，從而引起了損耗，這樣就產生了體加熱，因而具有與常規加熱模式相反的溫度梯度方向，也具備了許多常規加熱無法實現的許多優點，如快速加熱和燒結升溫速度每分鐘可達幾十到幾百度；整體性加熱，材料內溫場均勻，熱應力小，熱能轉換率高，燒結體結構組織均勻且無污染，同時可以降低燒結溫度，縮短保溫時間，從而大大提高燒結效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高溫熱敏電阻材料及其微波制備方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種高溫熱敏電阻材料的微波制備方法，包括如下步驟：

步驟(1)：采用亞微米級別的三氧化二鑭粉末、三氧化二鉻粉末制備鉻酸鑭粉末；

步驟(2)：將步驟(1)得到的鉻酸鑭粉末和氧化鋁粉體混合、冷壓成型、微波燒結得到高溫熱敏電阻材料。

進一步的，步驟(1)中的三氧化二鑭粉末和三氧化二鉻粉末的摩爾比如下：三氧化二鑭50％，三氧化二鉻50％。

進一步的，步驟(2)中的鉻酸鑭粉末和氧化鋁粉體得摩爾比如下：鉻酸鑭30-70％，氧化鋁30-70％。

進一步的，三氧化二鑭粉末、三氧化二鉻粉末和氧化鋁粉體粒徑均為200nm-500nm。

進一步的，步驟(1)具體包括如下步驟：

步驟(11)：按比例稱取原料，原料包括亞微米級別的三氧化二鑭粉末、三氧化二鉻粉末，按照摩爾比混合；