[发明专利]一种高温负温度系数热敏电阻材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于热敏材料技术领域，更具体地，涉及一种高温负温度系数热敏电阻材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着汽车尾气催化转化器的广泛使用，高温NTC热敏电阻变得越来越重要。他们被用于制备汽车尾气温度测量用温度传感器以及尾气催化转换器的最佳温度监控器。汽车尾气环境下，传感器的工作温度在室温到1000℃之间变化，适合该温度区间测量的温度传感器有热电偶、NTC热敏电阻温度传感器。高温NTC热敏电阻温度传感器由于具有输出信号大，无需复杂的信号放大处理电路等优点，同时NTC热敏电阻价格便宜，制备方便，因此高温NTC热敏电阻温度传感器在尾气温度监控领域具有很大的优势。目前实际使用的NTC热敏电阻材料几乎都是由Mn₃O₄，Co₃O₄和NiO等过渡金属氧化物固溶形成的尖晶石系（AB₂O₄）陶瓷材料。但是，尖晶石系NTC热敏电阻材料只适合用于300℃以下的温度测量，因为高温下离子重排和不可逆相变导致室温电阻率发生显著漂移，从而使热敏电阻测温重复性和准确性严重恶化。乔冠军等人公布的Fe_1-xNi_0.5Mn_1.5Cr_xO₄高温NTC热敏电阻材料仍然存在尖晶石系热敏电阻材料高温老化特性严重的问题。杨建锋等人公布的Ni_0.6Mn_2.0-xA1_0.4Sn_xO₄高温NTC材料同样为尖晶石结构，且只适用于300-500℃。目前市场上还显见300℃以上温度测量用的高温NTC热敏电阻产品。因此为满足汽车尾气温度监控需求，需要开发出一种具有宽的工作温度范围，高温下性能稳定的高温NTC热敏材料。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种高温负温度系数热敏电阻材料的制备方法，其制备的热敏电阻具有宽的工作温度范围，高温下性能稳定。

为实现上述目的，本发明提供了一种高温负温度系数热敏电阻材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）根据CaWO₄-xCeTi_yO_2y+2的配方称量分析纯的粉体CaCO₃、CeO₂、TiO₂、WO_3，并将粉体放入球磨罐中，加入去离子水，以锆球作球磨介质，球磨四小时，使粉料混合均匀；

（2）将球磨后的混合物放在烘箱内烘干，得到干粉体，粉体碾磨后过80目筛；

（3）将步骤（2）得到的粉体进行预烧；

（4）将预烧后的粉体再次球磨烘干；

（5）将烘干后的粉体碾磨后，过80目筛，在粉体中加入质量比为6%-10%、浓度为5-10mol%的PVA作粘结剂进行均匀混合，并将得到的造粒粉体采用干压成型方法压制成片状样品；

（6）将干压成型的样品放在高温炉中烧结。

步骤（1）中所述的去离子水和粉料的质量比为1:2，粉料和球磨介质的质量比为1:3

步骤（2）中所述的烘干是在90℃烘箱中干燥8h。

步骤（3）中所述的预烧制度为：以5℃/min从室温升温到900-1100℃某温度值，保温2-5h，随炉冷却。

步骤（4）中球磨条件与步骤（1）相同，烘干条件与步骤（2）相同。

步骤（5）中的干压成型方法是采用180MPa的压力将已造粒粉体压制成直径为10mm厚度为2-3mm的圆柱片。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：1）采用本发明制备的高温热敏电阻材料具有的白钨矿结构，白钨矿结构不同于传统的尖晶石结构，高温下不会发生不可逆相变，高温性能稳定；2）采用本发明制备的高温热敏电阻在整个测试温度区间电阻温度关系曲线（Lnρ-1000/T）具有很好的线性；3）本发明制备的热敏电阻具有合适的室温电阻率和最高温度下的电阻率，且室温电阻率可以通过配方调节实现连续调控。所以采用本发明制备的高温热敏电阻满足室温到1000℃温度区间内温度测量要求。

附图说明

图1是本发明高温负温度系数热敏电阻材料的制备方法的流程图。

图2是本发明实施例二、五、七制备的热敏电阻的电阻温度关系曲线，纵坐标为电阻率对数值，横坐标为温度的倒数1000/T。