[发明专利]一种铌掺杂锰镍基负温度系数热敏电阻及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铌掺杂锰镍基负温度系数热敏电阻及其制备方法，该材料包含Mn、Ni、Nb三种元素，成分为Mn_2.25Ni_0.75‑xNb_xO，其中x=0.01‑0.35，通过调整配方中铌元素的掺杂量，有效调节传统锰镍基二元热敏电阻材料的电阻率大小和材料常数来调节热敏电阻材料的电阻率和材料常数，通过本发明所述方法获得的铌掺杂锰镍基负温度系数热敏电阻材料具有高纯单相结构的高B低阻特点的热敏电阻材料体系。可以通过改变微量掺杂铌元素以调节热敏电阻元件的电阻率和材料常数B值，该材料性能稳定高、可靠性高。电阻率和材料常数B值逆势变化等优势，能够被制备成芯片型热敏元件，在温度测控领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种新型负温度系数热敏电阻材料，主要采用铌掺杂锰镍基氧化物。适用于温度测量、控制及补偿等各种应用领域。

背景技术

锰镍基尖晶石氧化物型NTC热敏电阻材料是一种最常见的热敏材料，采用该体系材料制备的热敏电阻元件已被广泛应用于家电、汽车、工业、航空、军事等领域的温度测控。通过采用钴、铁、铜、锌等过渡金属元素对锰镍二元氧化物材料进行掺杂，可实现电阻率(0.1～10³kΩ·cm范围内)和材料常数B值(2000-7000K范围内)的有效调控。然而，尖晶石结构氧化物材料的本征特性决定其电阻率随材料激活能高低而相应变化。当尖晶石结构薄膜材料的B值较高时，其电阻率也较大，反之亦然。然而，具有具有高B低阻特点的NTC热敏电阻材料是功率型热敏电阻器的基础材料，可广泛应用于抑制浪涌电流等方面。

为了实现高B低阻型热敏电阻材料的制备，将具备高B值特点的尖晶石相热敏电阻材料和低电阻率特点的钙钛矿相热敏材料取长补短地复合成了兼备高B低电阻率优势的新型热敏材料。但是，由于钙钛矿相中存在部分离子半径较大，不能与尖晶石结构很好地固溶，使得复合结构中存在的两相分离、相分布和两相渗透不均等问题，因此在一定程度上限制了两复合材料的均匀性和稳定性。

设计出一种具有高纯单相结构的具有高B低阻特点的热敏电阻材料成为了NTC领域的研究热点之一。在做了众多的尝试后，我们注意到具有稳定电学性能的氧化铌。本发明中将稀土元素铌掺杂进入锰镍基尖晶石氧化物体系中，可实现结构简单、性能稳定的高B低阻型热敏电阻的制备。

发明内容

本发明的目的是，提供一种铌掺杂锰镍基负温度系数热敏电阻及其制备方法，该材料包含Mn、Ni、Nb三种元素，成分为Mn_2.25Ni_0.75-xNb_xO，其中x＝0.01-0.35，通过调整配方中铌元素的掺杂量，有效调节传统锰镍基二元热敏电阻材料的电阻率大小和材料常数来调节热敏电阻材料的电阻率和材料常数，通过本发明所述方法获得的铌掺杂锰镍基负温度系数热敏电阻材料具有高纯单相结构的高B低阻特点的热敏电阻材料体系。可以通过改变微量掺杂铌元素以调节热敏电阻元件的电阻率和材料常数B值，该材料性能稳定高、可靠性高。电阻率和材料常数B值逆势变化等优势，能够被制备成芯片型热敏元件，在温度测控领域具有广泛的应用前景。

本发明所述的一种铌掺杂锰镍基负温度系数热敏电阻材料，该材料包含Mn、Ni、Nb三种元素，成分为Mn_2.25Ni_0.75-xNb_xO，其中x＝0.01-0.35。

所述一种铌掺杂锰镍基负温度系数热敏电阻的制备方法，按下列步骤进行：

a、将原料按Mn_2.25Ni_0.75-xNb_xO，其中x＝0.01-0.35，称取MnO₂、Ni₂O₃和Nb₂O₅，放入500mL聚四氟乙烯球磨罐中，再在球磨罐中加入50-150颗直径50mm的玛瑙磨球，将球磨罐安置在行星式球磨机上，研磨8小时；