[发明专利]一种Fe3+

说明书

本发明公开了一种Fe³⁺离子掺杂类钙钛矿型高温热敏电阻材料及其制备方法，该热敏电阻材料化学组成为CaFe_xCu_3‑xTi₄O₁₂，其中0x≤0.7，其结构为体心立方的类钙钛矿结构，是以碳酸钙、氧化铜、二氧化钛和三氧化二铁为原料，采用固相法制得。该热敏电阻材料常数为B_{150℃/500℃}＝4992‑7581K，热敏温度范围为0‑600℃，温度150℃电阻率为1.20×10⁴‑2.95×10⁴Ωcm。采用本发明制备的热敏电阻材料在0℃‑600℃范围具有明显的负温度系数特性，材料体系电性能稳定，一致性好，适合制造高温热敏电阻器。

技术领域

本发明涉及一种不同Fe³⁺离子浓度掺杂类钙钛矿型高温热敏电阻材料及其制备方法，属于热敏电阻材料领域。

背景技术

随着当代科学与信息技术的迅速发展，在电子陶瓷制造业中负温度系数(NTC)热敏电阻陶瓷在温度的检测、控制和补偿方面的应用占据着重要的地位。在不同领域的测温应用中，高温NTC热敏电阻需要考虑复杂的应用环境问题，所以需要不同的材料常数和不同阻值变化范围，高温NTC热敏电阻需要在现有基础上，通过掺杂或复合等手段改善已具有NTC特性的材料，并探索具有更优异性能的NTC材料，使已有材料的应用范围和应用领域更加广阔。

尖晶石结构热敏电阻材料在高温下相结构不稳定，热敏性能恶化，所以高温型钙钛矿结构NTC热敏电阻材料在高温下稳定的特点成为研究的热点。通常，钙钛矿材料为绝缘体，晶格各点均被占据且各点之间通过强离子键结合，所以钙钛矿材料十分坚硬，熔点高，而当A位、B位金属氧离子的相对尺寸发生偏离时会产生晶格畸变，并且会由于掺杂离子价态的不一样产生新的性能。CaCu₃Ti₄O₁₂材料属于体心立方类钙钛矿结构，其在高温NTC领域已有初步的应用，但该材料的材料常数大且在高温区的线性度差，导致了该材料的有效应用温区相对较窄。这严重限制了该材料在电子元器件领域中的应用，也给电路带来了复杂性。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种有望应用在高温测控领域的Fe³⁺离子掺杂类钙钛矿型高温热敏电阻材料，本发明的第二目的是提供一种Fe³⁺离子掺杂类钙钛矿型高温热敏电阻材料的制备方法。

技术方案：本发明所述一种Fe³⁺离子掺杂类钙钛矿型高温热敏电阻材料，其化学组成为CaFe_xCu_3-xTi₄O₁₂，其中0x≤0.7，其结构为体心立方的类钙钛矿结构。

进一步地，所述热敏电阻材料以碳酸钙、氧化铜、二氧化钛和三氧化二铁为原料，采用固相法制得。

进一步地，所述热敏电阻材料的热敏温度范围为0-600℃，所述热敏电阻材料常数B_{150℃/500℃}＝4992-7581K，在温度150℃时，所述热敏电阻材料电阻率为 1.20×10⁴-2.95×10⁴Ωcm。

本发明所述的Fe³⁺离子掺杂类钙钛矿型高温热敏电阻材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳酸钙、氧化铜、二氧化钛和三氧化二铁混合，于玛瑙研钵中研磨得到粉体；

(2)将粉体煅烧，研磨，即得CaFe_xCu_3-xTi₄O₁₂粉体；

(3)将CaFe_xCu_3-xTi₄O₁₂粉体材料压块成型为块体材料，将块体材料进行冷等静压，烧结，制得高温热敏陶瓷材料；