[发明专利]一种原位生成层状复合负温度系数热敏陶瓷材料和制备方法及应用

说明书

本发明属于负温度系数热敏电阻技术领域，尤其涉及一种原位生成层状复合负温度系数热敏陶瓷材料和制备方法及应用。该热敏陶瓷材料的结构依次为基础层、过渡层、敏感层，其中：所述基础层的组分为钙钛矿相或掺杂的钙钛矿相，所述敏感层的组分为尖晶石相或掺杂的尖晶石相，所述过渡层的组分为：钙钛矿相或掺杂的钙钛矿相与尖晶石相或掺杂的尖晶石相等体积混合形成的混合物。将冷喷涂技术引入到层状结构复合热敏陶瓷制备中，制备了原位生成层状复合负温度系数热敏陶瓷材料，克服了传统方法存在的缺点，实现了对敏感层厚度和材料微观结构的有效调控，对制备抑制浪涌电流用低阻值、高B值、高稳定性的NTC热敏陶瓷材料有着重要的意义。

技术领域

本发明属于负温度系数热敏电阻技术领域，尤其涉及一种原位生成层状复合负温度系数热敏陶瓷材料和制备方法及应用。

背景技术

本发明背景技术公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

负温度系数(NTC)热敏电阻是指电阻值随温度上升而下降的电阻。NTC热敏电阻由于具有灵敏度高、测温精度高、互换性好、价格便宜等优点而广泛应用于测温、控温、温度补偿以及抑制浪涌电流等方面，是具有极大发展潜力的电子元器件。随着科技和需求的发展，NTC温度传感器的市场需求日益剧增。NTC热敏陶瓷材料主要参数包括：(1)ρ_25℃，指在25℃下的电阻率；(2)材料常数B，描述热敏电阻物理特性的一个参数，B值越大，灵敏度越高；且NTC热敏材料的电阻率ρ与温度T的关系符合Arrehenius方程：ρ＝ρ₀exp(B/T)。不同的应用领域需要NTC热敏材料具有不同的参数组合，如抑制浪涌电流用NTC热敏电阻应具有低阻值、高B值，而传统的NTC材料一般是由Mn、Ni、Co、Fe、Cu等元素构成的尖晶石型氧化物组成，这类材料的B值通常随着电阻率的升高而升高，反之亦然。因此，很难通过单一的尖晶石结构材料获得低阻值、高B值的NTC热敏材料，满足抑制浪涌电流用NTC热敏电阻的要求。

发明内容

针对上述的问题，本发明认为将冷喷涂技术引入到层状结构复合热敏陶瓷制备中，可克服上述传统方法存在的缺点，有望实现对敏感层厚度和微观结构的有效调控，对制备抑制浪涌电流用低阻值、高B值的高性能NTC热敏陶瓷材料有着重要的意义。为此，本发明旨在提供一种基于冷喷涂技术的原位生成层状复合负温度系数热敏陶瓷材料和制备方法及应用。本发明能有效地降低材料阻值而使B值保持在很小的变化范围内，并显著提高材料的稳定性。

本发明第一目的，是提供一种原位生成层状复合负温度系数热敏陶瓷材料。

本发明第二目的，是提供基于冷喷涂技术原位生成所述层状复合负温度系数热敏陶瓷材料的方法。

本发明第三目的，提供所述原位生成层状复合负温度系数热敏陶瓷材料及其制备方法的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开一种原位生成层状复合负温度系数热敏陶瓷材料，且该热敏陶瓷材料的结构依次为基础层、过渡层、敏感层，其中：

所述基础层的组分为钙钛矿相或掺杂的钙钛矿相，其氧化物的分子式是LaCr_1-yA_yO₃，所述A是Fe、Mn、Ca、Sr元素中的任意两种的组合，且0≤y≤1，需要说明的是，分子式中所述“-”表示减号；

所述敏感层的组分为尖晶石相或掺杂的尖晶石相，其氧化物的分子式为C_xB_3-xO₄，所述B是Mn、Al、Fe元素中的一种或两种的组合，所述C是Mg、Ni、Co元素中的一种或两种的组合，0.4≤x≤1.5，需要说明的是，分子式中所述“-”表示减号；