[发明专利]一种TiO2

说明书

本发明提供了一种TiO₂基NTC热敏电阻材料及其制备方法，该材料的组分为Ti_{1‑x‑y‑z}Sb_xB_yP_zO₂，其中0.001≤x≤0.003，0.009≤y≤0.03，0≤z≤0.03。其制备方法包括以下步骤：步骤1：称量、球磨混合及干燥；步骤2：煅烧；步骤3：造粒、压制成型；步骤4：烧结。本发明材料成分简单，原料丰富、无毒，环境友好，性能稳定，使用寿命长；适用于陶瓷、厚膜、薄膜NTC热敏电阻元件的生产；通过调整掺杂元素的含量可以大范围地调节热敏电阻元件的室温电阻值、材料常数与温度系数；原材料价格便宜，制备流程简单，生产成本低，可实现批量化生产。

技术领域

本发明涉及NTC热敏材料技术，特别涉及一种TiO₂基NTC热敏电阻材料及其制备方法。

背景技术

NTC热敏陶瓷材料是电子材料的重要组成部分，对温度测量、温度补偿与控制、抑制浪涌电流等具有关键的作用，该类电子元件在汽车、电子、通讯、输变电工程、空调暖风机工程、低能耗安全型家用电器以及消磁、过流保护、过热保护、近红外检测、航空航天等领域具有广泛的应用。

目前实际应用的NTC热敏陶瓷主要是由过渡金属氧化物组成的尖晶石结构的锰酸盐系NTC材料。由于Mn、Co在试样烧结中易挥发而难于控制产品质量，同时此类材料在工作过程中，其四面体和八面体中的阳离子可进行缓慢的重新分布而引起结构驰豫，这种驰豫现象造成了NTC热敏电阻电学性能的不稳定和老化。此外，锰酸盐系(化学分子式为AB₂O₄型)NTC材料的电子导电是尖晶石结构的八面体间隙阳离子即AB₂O₄型中的B晶格位置的不同价态阳离子之间的电荷跃迁实现的，即所谓的电子跃迁(hopping)导电模型。B晶格位置的过渡金属离子的价态分配受制备工艺、烧结环境工艺的影响，因此，材料的电子电导率、室温电阻和温度系数难于协调控制，因而约束了材料的应用范围。热敏电阻一般是由过渡金属氧化物粉末烧结而成。热敏电阻的材料特性常数B值即受金属氧化物粉末配方的影响，同时也与热敏电阻的电阻率有关。现有技术锰、钴、铜系配方，B值若做到3600～3800K，则电阻率只能做到20～80kΩ·mm，测温范围比较窄，且线性关系有限，稳定性不高。目前，NTC 热敏电阻采用现有的配方和技术只能做到低阻值、低B值，很难实现高阻值、低B值之配方组合。低阻低B，因阻值较小，无法在低、高温段同时使用，因高温时阻值非常小，因NTC特性是随温度升高阻值变小，反之则变大。在高温使用时信号较弱，无法满足特殊客户之要求。

随着电冰箱、空调、微波设备、汽车、通讯与航空航天等产业对NTC热敏电阻器的稳定性要求越来越高，改善现有成分体系或开发新型成分体系就显得十分重要。

TiO₂是典型的半导体氧化物，通过元素掺杂能大范围地调节其室温电阻率。TiO₂材料研究和应用的领域很多，如中国发明专利CN201110237413.8、 CN201410230962.6涉及光催化降解有机物；中国发明专利CN201611155302.1 涉及光催化抗菌；中国发明专利CN201720789889.5、CN201510974495.2涉及的催化氧化有害气体；中国发明专利CN201611198399.4研究的亲水材料等。但是，TiO₂为主要组成成分的材料在NTC热敏电阻方面的应用尚未见报道。通过适当的杂质元素固溶处理可以很好的调节半导体室温电阻率，也有可能调节材料的电阻-温度特性。因此，开发TiO₂基NTC热敏电阻材料具有创新性和实际应用价值。

发明内容

本发明提供了一种TiO₂基NTC热敏电阻材料及其制备方法，其目的是为了改善传统尖晶石结构NTC材料电学性能不够稳定、易产生性能老化而影响其性能和使用寿命的问题，获得一种基于TiO₂简单氧化物的NTC热敏陶瓷材料及其制备工艺技术。