[发明专利]一种稀土掺杂钙钛矿型NTC复合热敏陶瓷材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种稀土掺杂钙钛矿型NTC复合热敏陶瓷材料及制备方法，该陶瓷材料的化学式为：(1‑x)BBF‑xY₂O₃，其中，x的取值范围为0.01‑0.2。所述BBF粉体为纯度为99.63%的Bi₂O₃粉体,纯度为99.5%的BaCO₃粉体,纯度为99.5%的Fe₂O₃粉体。该方法以二步固相合成法制得到稀土掺杂钙钛矿型NTC复合热敏陶瓷材料。本发明的有益效果是，本发明的方法通过控制BBF和Y₂O₃的组分比例，可以实现稀土掺杂钙钛矿型NTC复合热敏陶瓷材料具有较低电阻值和较高热敏常数B值的共存，为此类材料的宽温区应用提供了便利。

技术领域

本发明涉及一种稀土掺杂钙钛矿型NTC复合热敏陶瓷材料及制备方法。

背景技术

负温度系数(Negative Temperature Coefficient,简称NTC) 电阻器是一类电阻随温度升高呈指数减小的敏感元件，具有较高的灵敏度、响应快、互换性好、体积小和成本低等优点，被广泛用于温度测量、温度控制、温度补偿和稳压等设备中。目前，广泛使用的NTC 热敏电阻主要由Mn、Ni、Cu、Co等元素组成的多元尖晶石结构(AB₂O₄) 材料体系。尖晶石结构NTC热敏陶瓷的四面体和八面体阳离子在温度超过473K时会随时间缓慢地重新分布，导致结构弛豫现象发生，影响了材料的稳定性，并限制了此类材料的使用温度范围。而钙钛矿型热敏陶瓷结构具有良好的温度稳定性，更适宜在较宽温度环境下应用，因此钙钛矿型NTC热敏陶瓷备受关注，成为NTC热敏材料的研究热点之一。

另外，NTC热敏陶瓷材料高电阻值和高热敏常数B值同时存在，难以实现高阻、低B值或低阻、高B值共存，但宽温区用NTC热敏电阻器要求电阻值和B值的高低具有不同组合，这是当今此领域主攻的技术难题之一。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的提供一种工艺简单，通过固相合成法制备了钙钛矿型Bi_0.5Ba_0.5FeO₃(BBF)-Y₂O₃复合NTC热敏陶瓷，发现通过改变组分及其比例可实现低阻值和高热敏常数B值得共存的稀土掺杂钙钛矿型NTC复合热敏陶瓷材料及制备方法。

本发明的技术方案是：一种稀土掺杂钙钛矿型NTC复合热敏陶瓷材料,该陶瓷材料的化学式为：(1-x)BBF-xY₂O₃，其中，x的取值范围为0.01-0.2。

进一步，所述BBF粉体为纯度为99.63％的Bi₂O₃粉体,纯度为 99.5％的BaCO₃粉体,纯度为99.5％的Fe₂O₃粉体。

本发明的另一目的提供上述一种稀土掺杂钙钛矿型NTC复合热敏陶瓷材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤1.合成后的BBF粉体:首先将Bi₂O₃,BaCO₃和Fe₂O₃粉体按照质量比分别称取，然后一起放入行星磨在无水乙醇介质中进行球磨，球磨时间为12-18小时，在温度为700-900℃下预烧1-3小时，即得到BBF粉体，备用；

步骤2：将合成后的BBF粉体与Y₂O₃按照比例一起加入球磨机中球磨15-18小时，然后烘干，即得到稀土掺杂钙钛矿型NTC复合热敏陶瓷材粉体。

步骤3：将步骤2制备得到稀土掺杂钙钛矿型NTC复合热敏陶瓷材料粉体用PVA做粘结剂在干压成型机上压成15mm直径的圆片，经排塑后在1100℃下烧结2小时。