[发明专利]一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料及其制备方法，该电阻材料是以锰、钴、镍和钙的氧化物为原料，采用超声辅助湿法球磨制备粉体材料，粉体经干燥、煅烧、预压成型、烧结制成。本发明采用二价碱土金属Ca离子与Co、Mn、Ni离子掺杂，显著降低材料的B值及电阻率，该材料晶粒小且均匀、致密度好，电学参数为B_25/50＝3077‑3769K±0.5%，ρ_25℃＝1808‑7227Ω·cm±3%。具有参数可调性强，设备工艺简单，操作方便，一致性好等优点，该四元系材料在（‑100℃‑100℃）范围具有明显负温度系数特性，有望应用于测量温区较宽的汽车用热敏电阻器及冰箱、空调等的温度测量、控制和线路补偿。

技术领域

本发明涉及一种超声辅助结合湿法球磨制备含钙四元系负温度系数热敏电阻材料。

背景技术

负温度系数(NTC)热敏电阻具有测温精度和可靠性高、互换性和稳定性好以及易实现远程测量和控制等特点，在许多家电、信息行业需求极大，但传统的热敏电阻器的参数指标已不能满足目前市场需求，研究不同材料体系中组分、工艺参数变化对材料电学性能的影响，获得不同金属离子对材料电学性能的影响及变化趋势，揭示材料的导电机理，可以提高和改善这些问题，为今后特定性能参数NTC热敏电阻材料配方的选择提供依据。为了生产出稳定性好参数可调的NTC热敏电阻元件，其关键就是要从材料体系的组成和配比上加以改进。

本发明针对目前应用较多Mn-Co-Ni体系NTC元器件为背景，根据对热敏电阻材料B值、阻值和可靠性的需求为依据，对原材料体系、配方、制备方法及烧结工艺等方面进行了设计与优化，首先对材料体系和配方进行研究，在传统的MnCoNiO三元系材料基础上加入适量的CaCO₃，组成MnCoNiCaO四元系材料，CaO可以与MnO₂、Co₂O₃、NiO在高温下形成良好的尖晶石结构的固溶体，Ca²⁺的存在，促使更多Mn⁴⁺的生成，增大了载流子浓度，也增加了新的导电机构，因此，降低了材料的B值以及电阻率。通过球磨前的超声辅助方法，可使材料体系在液相中均匀分散，同时可避免材料的团聚产生；此外采用乙醇+丙酮相结合的液、气助磨剂共同作为研磨介质，可提高材料在研磨过程中的分散性及流动性，大幅提高了材料的研磨效果，得到的热敏材料粉体微细、均匀；该类电阻材料制成的热敏电阻器具有成品率高、一致性好、互换性好以及可靠性高的特点。

本发明目的在于，提供一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料及其制备方法，该电阻材料是以锰、钴、镍、钙的氧化物为原料，采用球磨法制备粉体材料，粉体经干燥、煅烧、预压成型、烧结制成，本发明采用二价碱土金属Ca离子与Co、Mn、Ni离子掺杂，显著降低材料的B值及电阻率，该材料晶粒小且均匀、致密度好，电学参数为B_25/50＝3077-3769K±0.5％，ρ_25℃＝1808-7227Ω·cm±3％。具有参数可调性强，设备工艺简单，操作方便，一致性好等优点，该四元系材料在(-100℃-100℃)范围具有明显负温度系数特性，有望应用于测量温区较宽的汽车用热敏电阻器及冰箱、空调等的温度测量、控制和线路补偿。

本发明所述的一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料，该电阻材料是以锰、钴、镍、钙的氧化物为原料，按原子百分比各组分的配比为：Co₂O₃ 35-50％、MnO₂ 30-45％、NiO5-20％、CaCO₃ 15-0％制成。

一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料的制备方法，该电阻材料是以锰、钴、镍、钙的氧化物为原料，具体操作按下列步骤进行：