[发明专利]一种新型高B值的NTC热敏陶瓷材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种新型高B值的NTC热敏陶瓷材料及其制备方法与应用，所述的NTC热敏陶瓷材料的原料包括XCu₃Ti₄O₁₂，所述的X为Ca、Sr、Ba中的一种或多种。本发明通过将类钙钛矿结构材料创造性的应用于NTC热敏陶瓷材料的制备，不仅工艺简单，原料易得，而且有效提高了NTC陶瓷元件的B值，达到6000~9000K。

技术领域

本发明属于热敏材料技术领域，具体涉及一种以类钙钛矿结构材料为基的新型高B值的NTC热敏陶瓷材料及其制备方法与应用。

背景技术

电阻随温度发生显著变化的陶瓷材料称为热敏陶瓷，其中电阻率在工作温度范围内随温度增加而减小为负温度系数电阻器NTCR（Negative Temperature CoefficientResistor）。随着电子设备向着小型化、薄型化、集成化等方向发展，高灵敏度的NTC热敏电阻材料一直备受关注。这类半导体陶瓷具有特殊的电阻-温度，电流-电压和电流-时间特性，可制作为多种传感器元件，用于温度检测、抑制浪涌电流、温度补偿等，广泛应用于通讯、医疗、汽车、电子设备及家用电器等方面，其在温敏器件领域占有较大的市场份额。其中，利用随环境温度上升，元件的电阻呈指数下降的电阻-温度特性，通过将电阻的变化转变为信号输出，即可用于高精度的温度测量。另外，对于大功率电器，如开关电源、电机、变压器或者照明电源等在接通瞬时，会产生较大的浪涌电流，通过串联接入室温下为高电阻的NTC热敏电阻，使启动电流得到抑制，有效保护核心元器件。同时，利用其电流-电压和电流-时间特性，自热将使NTC热敏电阻器件的温度升高而电阻下降，电路中电流逐渐增加，达到正常运行状态。

目前NTC热敏电阻材料大多是Mn-Co-Ni-Cu-Fe系过渡金属氧化物，多采用原料混合后高温固相烧结制备得到。通常采用B常数来表征NTC热敏电阻其对温度的敏感程度，其值被定义为：。目前国内外主流NTC热敏电阻产品的B值为2000~5000K。高B值则能进一步提高负温度系数热敏电阻的灵敏度和测量精度。但是现有的NTC热敏电阻材料大多存在材料体系较为复杂，原料成本较高，B常数较低等缺点和问题。同时，现有的CCTO陶瓷主要在电介质材料方面进行研究和应用，没有用于NTC热敏陶瓷的应用报道。

综合以上问题，有必要发明一种以类钙钛矿结构材料为基的高温NTC热敏陶瓷材料及其制备方法。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种新型高B值的NTC热敏陶瓷材料，第二目的在于提供一种新型高B值的NTC热敏陶瓷材料的制备方法，第三目的在于提供一种新型高B值的NTC热敏陶瓷材料的应用。

本发明的第一目的是这样实现的，所述的NTC热敏陶瓷材料的原料包括XCu₃Ti₄O₁₂，所述的X为Ca、Sr、Ba中的一种或多种。

本发明的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：

1）取所述的原料与3~6wt%（重量比）聚乙烯醇均匀混合、造粒后，用粉末压片机在100~300MPa压力下压成直径10~14mm、厚度1~1.5mm的圆片，然后以200℃/小时从室温升温1050℃~1100℃，空气气氛中保温烧结4~10小时；

2）将烧结得到的陶瓷上下表面进行打磨、抛光、超声清洗，然后涂覆银电极浆料，以200~250℃/h升温至850~900℃，保温15~30分钟，形成表面电极，即可。

本发明的第三目的是这样实现的，所述的新型高B值的NTC热敏陶瓷材料在温度检测元器件、抑制浪涌电流元器件、温度补偿元器件制备上的应用。

本发明的第三目的是这样实现的，所述的新型高B值的NTC热敏陶瓷材料在NTC热敏电阻制备上的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果：