[发明专利]一种高TCR的多晶陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高电阻温度系数（Temperature Coefficient of Resistance，简写为TCR）陶瓷的制备方法，尤其是涉及一种高TCR的多晶陶瓷的制备方法，属于电子陶瓷技术领域。

背景技术

钙钛矿型锰氧化物类材料作为继高温超导之后的又一强关联材料研究热点，由于其庞磁电阻效应（CMR）和在居里温度Tc附近对温度极其敏感的金属-绝缘体转变行为，近几十年来吸引了人们大量的研究兴趣。这些特性使得锰氧化物可以很好的应用在磁记录器件，磁传感器件，和辐射热测量器件中。对于温度敏感器件，它需要在很小的温度变化下获得尽可能高的电信号，这就需要锰氧化物材料在室温附近具有高的电阻温度系数（TCR，定义为1/ρ[(d(ρ)/dT)]×100%）。现有的制作红外辐射热测量仪所用材料主要为氧化钒，其TCR约为4%，这使其远远不能满足高灵敏度的红外辐射热测量仪的需求。

研究表明在钙钛矿锰氧化物材料中La_0.67Ca_0.33MnO₃薄膜具有高的TCR（10%以上）和接近室温的金属-绝缘态转变温度T_MI（大约266K）。通常La_0.67Ca_0.33MnO₃薄膜可以应用在小型高精度的器件中，但是因其所需设备高端，工艺复杂，成本高昂一直无法直接应用在工业生产之中，相对而言La_0.67Ca_0.33MnO₃多晶则制备简单，成本低廉，可以应用在大型辐射热测定器件中，但是目前La_0.67Ca_0.33MnO₃多晶只有在较高掺Ag量的情况下才能获得较高的TCR，而这也使得其成本急剧上升。因此如何在不掺Ag的情况下用简单、易重复、成本低廉的工艺制备出高TCR的La_0.67Ca_0.33MnO₃多晶将尤为重要。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明结合粉体烧结原理，提供一种高TCR的多晶陶瓷的制备方法，通过该方法能获得高达26%TCR的多晶陶瓷，突破了现有的红外热辐射器件灵敏度低（现有材料TCR仅4%）的问题，同时该方法工艺简单、易重复、成本低廉。

本发明通过下列技术方案实现：一种高TCR的多晶陶瓷的制备方法，经过下列各步骤：

（1）将La_0.67Ca_0.33MnO₃干凝胶粉末以2～4℃/min的升温速率升至200℃，保温30min，再以2～4℃/min的升温速率升至400℃，再次保温30min，最后以2～3℃/min的升温速率升至500℃，保温480min，然后随炉冷却，得到粉末；

（2）将步骤（1）所得粉末进行充分研磨，然后压制成生坯；

（3）将步骤（2）的生坯以2～4℃/min的升温速率升至1450～1500℃，保温720min，再以1～4℃/min的降温速率降至700℃，然后随炉冷却，即得到高TCR的La_0.67Ca_0.33MnO₃多晶陶瓷。

所述步骤（1）的La_0.67Ca_0.33MnO₃干凝胶粉通过下列方法制得：将硝酸镧、硝酸钙、硝酸锰、柠檬酸、乙二醇按照化学计量配比、称量，然后溶解于去离子水中混合，再在80～100℃下熬制，然后在120～140℃烘干，待成型后即得到La_0.67Ca_0.33MnO₃干凝胶粉。该制备方法参照文献Mya Theingi, MA Ji, ZHANG Hui, et al. Synthesis and Characterization of Nanocrystalline LaCaMnO Powder by a Simple Sol-gel Method. [J]. Journal of Crystal Growth, 2013, 42(2):345-350。

与现有技术相比，本发明的有益效果和优点是：