[发明专利]一种高温NTC热敏陶瓷材料及其放电等离子烧结方法

说明书

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种高温NTC热敏陶瓷材料及其放电等离子烧结方法。采用纳米级别的三氧化二镧粉末、三氧化二铬粉末以及氧化钇粉末为原料，经过放电等离子烧结得到高温NTC热敏陶瓷材料。本发明的制备方法，经过混合研磨、煅烧、混合研磨、成型、放电等离子烧结，即可得到LaCrO₃‑Y₂O₃宽温区高温热敏电阻材料，且该材料微观组织更加均匀的同时实现物相合成和致密化过程的一体化。本发明制备的高温NTC热敏陶瓷材料在保证基本完全致密的基础上，具有好的电性能，在1500℃的烧结温度下，700℃时电阻率ρ₇₀₀为4.32×10⁴‑6.16×10⁵Ωcm，400℃至700℃的热敏常数B_400/700为14111‑16223K，该材料体系在150℃‑800℃范围内具有明显的负温度系数特性，适合制造宽温区高温热敏电阻器。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种高温NTC热敏陶瓷材料及其放电等离子烧结方法。

背景技术

负温度系数(Negative Temperature Coefficient,NTC)热敏电阻是一类电阻值随温度增大而减小的一种传感器电阻，它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的半导体材料或元器件。具有灵敏度高、响应快、测温精度和可靠性高、互换性好、易实现远程测量和控制等特点，广泛应用于稳压、温度补偿、抑制浪涌电流、温度检测以及通讯设备的远距离控制等方面，在家用电器、汽车电子、电力工业、通讯、军事科学、航天、海洋等领域最为普及。然而，传统的Mn-Co-Ni-O系尖晶石热敏陶瓷材料所应用的温度场合在300℃以下，无法满足高温度测量的要求，这就给新型高温NTC热敏陶瓷材料的开发提出新挑战。

高温NTC热敏陶瓷是指能在300℃以上场合应用，在目前研究中，主要分为两类。第一类是对钙钛矿型热敏陶瓷A、B位元素进行元素添加或者变换，改变其电特性，使其能在高温区域稳定应用。另外一类是钙钛矿热敏陶瓷与高阻陶瓷混合，提高其高温稳定性，改变其电性能。铬酸镧陶瓷材料属于钙钛矿热敏陶瓷，其具有高导电，高温稳定性好的特点，广泛被研究于高温NTC热敏陶瓷领域，但是其烧结温度很高，烧结致密性差，采用传统烧结方法制备流程复杂。目前制备高温NTC热敏陶瓷的方法主要是采用传统的方法。但是传统的烧结方法存在较多的问题，采用无压烧结时素坯没有外部压力作用仅依靠自身烧结驱动力进行收缩，而且保温时间过长，所以烧结温度高，烧结样品很难致密。采用热压烧结时，高温高压可以提高材料的致密度，但是由于热压烧结严格限制烧结材料的尺寸，制约了大规模工业化生产，同时烧结的成本高；采用热等静压烧结时为了维持均衡压力，烧结过程中对于包套材料及技术要求较高，烧结的成本较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温NTC热敏陶瓷材料及其放电等离子烧结方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高温NTC热敏陶瓷材料的放电等离子烧结方法，包括如下步骤：

步骤(1)：将三氧化二铬粉末和三氧化二镧粉末煅烧得到铬酸镧粉末；

步骤(2)：将步骤(1)得到的铬酸镧粉末和氧化钇粉末混合、球磨、预压成型之后进行放电等离子烧结，通过烧结得到Y₂O₃-LaCrO₃复合热敏陶瓷材料。

进一步的，所述三氧化二铬粉末、三氧化二镧粉末以及氧化钇粉末的摩尔百分比如下：三氧化二铬粉末15-30％，三氧化二镧粉末15-30％，氧化钇粉末70-40％。

进一步的，所述三氧化二铬粉末、三氧化二镧粉末以及氧化钇粉末的粒径均为300-500nm。

进一步的，所述步骤(1)包括如下步骤：步骤(11)：按摩尔比例称取原料

三氧化二铬粉末、三氧化二镧粉末；