[发明专利]一种宽温区负温度系数热敏电阻材料

说明书

本发明公开了一种宽温区负温度系数热敏电阻材料。这种负温度系数热敏电阻材料的化学式为SmMnTiMO₄，其中，M选自Al、Zn、Mg或Cr。本发明采用Sm来制作具有钙钛矿结构的负温度系数热敏电阻材料，能够降低生产成本，制备得到的NTC热敏电阻材料在‑40～300℃具有明显的负温度系数特性，一致性好，老化性能稳定，适合制造宽温区使用的热敏电阻器。

技术领域

本发明涉及负温度系数热敏电阻技术领域，特别涉及一种宽温区负温度系数热敏电阻材料。

背景技术

负温度系数(NTC)热敏电阻是指电阻随温度升高而下降的电子陶瓷材料，因此广泛用于温度传感器中用来测量温度。

目前，NTC热敏电阻材料阻值随温度上升而下降，若要在较宽的温度范围内(如-40～300℃)仍具备NTC效应，这就要求NTC高阻值、低B值。而传统的NTC热敏电阻是由尖晶石相组成的材料体系(如Mn基材料)，难以做到高阻值、低B值，在240℃以上往往阻值变化非常小，基本失去热敏特性，无法适用-40～300℃的温区范围，因此需要采用不同晶体结构的材料来制作。

现在有研究采用La-Mn基钙钛矿体系配方制作宽温区负温度系数热敏电阻，但La作为稀土元素中的一种，价格相对昂贵，增加了制造成本。所以，目前亟需提供一种制备成本低，性能良好的宽温区负温度系数热敏电阻材料。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种宽温区负温度系数热敏电阻材料，本发明的目的之二在于提供这种负温度系数热敏电阻材料的制备方法，本发明的目的之三在于提供这种负温度系数热敏电阻材料的应用。

本发明以稀土元素中相对便宜的Sm来制作具有钙钛矿结构的负温度系数热敏电阻材料，采用钙钛矿的SmMnTi作为主相，通过添加Al、Zn、Mg、Cr等元素来调控电阻率和B值，可以制备得到宽温区负温度系数热敏电阻材料，能适用于-40℃～300℃的宽温区范围。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面提供了一种负温度系数热敏电阻材料，所述负温度系数热敏电阻材料的化学式为SmMnTiMO₄，其中，M选自Al、Zn、Mg或Cr。

优选的，所述负温度系数热敏电阻材料的工作温度为-40℃～300℃。

优选的，所述负温度系数热敏电阻材料的B_25/85为2500K～3600K；进一步优选的，负温度系数热敏电阻材料的B_25/85为3200K～3500K。

优选的，所述负温度系数热敏电阻材料在25℃下的电阻率为1kΩ·cm～50kΩ·cm；进一步优选的，负温度系数热敏电阻材料在25℃下的电阻率为18kΩ·cm～40kΩ·cm。

本发明的第二方面提供了根据本发明第一方面所述负温度系数热敏电阻材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按照化学式SmMnTiMO₄称量对应的金属氧化物，混合球磨，煅烧，得到热敏陶瓷预粉体；

2)将热敏陶瓷预粉体进行球磨，然后造粒，再进行干压成型和等静压处理，得到陶瓷生坯；

3)将陶瓷生坯进行烧结，得到负温度系数热敏电阻材料。

本发明所述制备方法的步骤1)中，按照化学式SmMnTiMO₄称量对应的金属氧化物是指称量Sm、Mn、Ti和M各自的氧化物。Sm的氧化物可选用三氧化二钐，Mn的氧化物可选用四氧化三锰，Ti的氧化物可选用二氧化钛，M的氧化物可选用三氧化二铝、氧化锌、氧化镁或三氧化二铬。