專利名稱：一種含鎂四元系負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高B低阻、穩(wěn)定性好、精度高的一種含鎂四元系負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料。
背景技術(shù)：
負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻具有高靈敏度、微型的特點(diǎn)，在許多家電、信息行業(yè)需求極大，但傳統(tǒng)的熱敏電阻器的參數(shù)指標(biāo)已不能滿足目前市場(chǎng)需求，開發(fā)具有高B值，低阻值且穩(wěn)定性好、精度高可用于抑制浪涌電流的熱敏電阻器有很好的市場(chǎng)前景。傳統(tǒng)的NTC 熱敏電阻陶瓷材料一般由錳、鈷、鎳等過(guò)度金屬的氧化物組成，這類熱敏材料B值高，其電阻率高，B值低，其電阻率也低，很難獲得高B值，低阻值(B ^ 3600K、RS 1000 Ω )特性的電阻器。為了生產(chǎn)出高B值，低阻值且穩(wěn)定性好可用于抑制浪涌電流的NTC熱敏電阻元件， 其關(guān)鍵就是要從材料體系的組成和配比上加以改進(jìn)。本發(fā)明針對(duì)目前亟需的高B低阻、穩(wěn)定性好、精度高的NTC元器件為背景，根據(jù)對(duì)熱敏電阻材料B值、阻值和可靠性的需求為依據(jù)，對(duì)原材料體系、配方、制備方法及燒結(jié)工藝等方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)與優(yōu)化，首先對(duì)材料體系和配方進(jìn)行研究，在傳統(tǒng)的MnCoNiO三元系材料基礎(chǔ)上加入適量的MgO，組成MnNiCoMgO四元系材料，使元件的參數(shù)、穩(wěn)定性及精度方面達(dá)到要求；此外對(duì)粉體材料的制備方法及燒結(jié)工藝進(jìn)行大量試驗(yàn)使其得到優(yōu)化，采用二次濕法球磨的方式制備熱敏材料粉體，得到的粉體微細(xì)、均勻；該類電阻材料制成的熱敏電阻器具有成品率高、互換性好、穩(wěn)定性好以及可靠性高的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，研制一種高B低阻、穩(wěn)定性好、精度高的含鎂四元系負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料，該電阻材料是以錳、鈷、鎳、鎂的氧化物為原料，采用氧化物固相法制備粉體材料，粉體經(jīng)干燥、煅燒、預(yù)壓成型、燒結(jié)、涂燒電極后制成Φ IOmmX 1.5mm的圓片。該電阻材料具有高B低阻、穩(wěn)定性好、精度高的特點(diǎn)，適用于抑制浪涌電流及冰箱、空調(diào)等的溫度測(cè)量、控制和線路補(bǔ)償。本發(fā)明所述的一種含鎂四元系負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料，該電阻材料是以錳、鈷、鎳、鎂的氧化物為原料，各組分的配比為原子百分比錳41. 67%、鎳25%、鈷 23. 33% -30% M 3. 33% -10%。所述的含鎂四元系負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料的制備方法，按下列步驟進(jìn)行a、按原子百分比分別稱取錳、鈷、鎳、鎂的氧化物粉體置于行星式球磨機(jī)中，采用去離子水為分散介質(zhì)，進(jìn)行球磨，時(shí)間；b、將步驟a中的漿料進(jìn)行洗滌，于溫度90°C下烘干Mh后取出手工研磨分散，得到的粉體在溫度950°c煅燒池；C、將步驟b中煅燒后粉體采用去離子水為分散介質(zhì)，再次于行星式球磨機(jī)中球磨，時(shí)間12h ；
d、將步驟c中的漿料進(jìn)行洗滌，于溫度90°C下烘干Mh后取出手工研磨分散，得到負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻粉體材料；e、將步驟d得到的粉體材料以30-40Kg/cm2的壓力進(jìn)行壓塊成型，時(shí)間為 Ι-lOmin，將成型的塊體材料進(jìn)行冷等靜壓，在壓強(qiáng)為300-400ΜΙ^下保壓Ι-lOmin，然后于溫度1150-1250°C高溫?zé)Y(jié)2-3h，即可得到負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料；步驟a和步驟c球磨罐中各物質(zhì)重量比為料球水=1 2. 5 1。步驟d粉體材料的平均顆粒度為1. 374-1. 648 μ m。f、本發(fā)明所述的含鎂四元系負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料，該電阻材料的主要原料是 MnO2, Co2O3> Ni203、MgO，適量加入的MgO可以與Mn02、Co203、Ni2O3形成良好的尖晶石結(jié)構(gòu)的固溶體，Mg2+的離子半徑約為0. 078nm，傾向于占據(jù)尖晶石結(jié)構(gòu)的四面體空隙，增大材料體系中起導(dǎo)電作用的載流子濃度，有助于降低材料的電阻率同時(shí)又能夠兼具傳統(tǒng)的錳、 鈷、鎳三元系材料的穩(wěn)定性；采用氧化物固相法制備熱敏電阻粉體，能夠進(jìn)行工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，通過(guò)二次濕法球磨工藝，控制料、球、水的重量比例和球磨時(shí)間可得到微細(xì)、均勻的前驅(qū)體粉末，后經(jīng)干燥、煅燒，最后制得分散均勻的錳、鈷、鎳、鎂混合氧化物粉體；將粉體壓塊成型、等靜壓和燒結(jié)后制成負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料，再將制備的熱敏電阻材料正反兩面涂燒銀電極，采用鍍錫銅線為引線、得到Φ IOmmX 1.5mm的圓片材料，將得到的熱敏電阻材料在溫度150°C連續(xù)老化500h后，阻值變化率僅為-4%，電學(xué)參數(shù)為氏5/5。= 3630-3720K士0. 5%，P25r= 1270-3522 Ω · cm士3%，證實(shí)了材料的穩(wěn)定性及可靠性。該材料具有高B低阻、一致性好、穩(wěn)定性高、精度高、可重復(fù)的特點(diǎn)，適用于抑制浪涌電流及冰箱、空調(diào)等的溫度測(cè)量、控制和線路補(bǔ)償。本發(fā)明所述的含鎂四元系負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料，該電阻材料的特點(diǎn)為在傳統(tǒng)的MnCoNiO三元系NTC熱敏電阻陶瓷材料中加入適量Mg0，Mg0可以與Μη02、 Co203、Ni203形成良好的尖晶石結(jié)構(gòu)的固溶體，且Mg離子傾向于占據(jù)尖晶石結(jié)構(gòu)的四面體空隙，能夠抑制MO以第二相析出，得到單相尖晶石結(jié)構(gòu)，增大材料體系中起導(dǎo)電作用的載流子濃度，有助于降低材料的電阻率同時(shí)又能夠兼具傳統(tǒng)的MnCoMO三元系材料的穩(wěn)定性， 使得該材料體系具有高B值，而低阻值的特性且又具有較好的穩(wěn)定性好。本發(fā)明采用二次濕法球磨的方式制備熱敏材料粉體，得到的粉體微細(xì)、均勻，平均顆粒度為1. 374-1. 648 μ m,使得熱敏電阻材料具有較好的一致性、穩(wěn)定性、可重復(fù)性，從而保證熱敏電阻器的精度。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1a、按原子百分比分別稱取 Μη&41. 67%、Co20323. 33% ,Ni20325% ,MgO 10%粉體置于行星式球磨機(jī)中，采用去離子水為分散介質(zhì)，進(jìn)行球磨，時(shí)間他，球磨罐中各物質(zhì)重量比為料球水=1 2. 5 1 ；b、將步驟a中的漿料進(jìn)行洗滌，于溫度90°C下烘干Mh后取出手工研磨分散，得到的粉體在溫度950°c煅燒池；C、將步驟b中煅燒后粉體采用去離子水為分散介質(zhì)，再次于行星式球磨機(jī)中球
4磨，時(shí)間12h，球磨罐中各物質(zhì)重量比為料球水=1 2.5 1 ；d、將步驟c中的漿料進(jìn)行洗滌，于溫度90°C下烘干Mh后取出手工研磨分散，得到負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻粉體材料，平均顆粒度為1. 374-1. 498 μ m ；e、將步驟d得到的粉體材料以30Kg/cm2的壓力進(jìn)行壓塊成型，時(shí)間為lmin，將成型的塊體材料進(jìn)行冷等靜壓，在壓強(qiáng)為300MI^下保壓lmin，然后于溫度1150°C高溫?zé)Y(jié) 2h,即可得到負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料；再將步驟e燒結(jié)的陶瓷塊體材料正反兩面涂燒銀電極，采用鍍錫銅線為引線，得到尺寸為Φ IOmmXl. 5mm的圓片。將得到的熱敏電阻圓片材料于溫度150°C老化500h，檢測(cè)其阻值變化率為 1.48%，電學(xué)參數(shù)為 B25/5Q = 3661 士0. 5%，P25r= 1270 Ω ·ο ±3%。適用于抑制浪涌電流及冰箱、空調(diào)等的溫度測(cè)量、控制和線路補(bǔ)償。實(shí)施例2a、按原子百分比分別稱取 Μη&41. 67%, Co20330 %, Ni20325 %、MgO 3. 33% 置于行星式球磨機(jī)中，采用去離子水為分散介質(zhì)，進(jìn)行球磨，時(shí)間他，球磨罐中各物質(zhì)重量比為料球水=1 2. 5 1 ；b、將步驟a中的漿料進(jìn)行洗滌，于溫度90°C下烘干Mh后取出手工研磨分散，得到的粉體在溫度950°c煅燒池；C、將步驟b中煅燒后粉體采用去離子水為分散介質(zhì)，再次于行星式球磨機(jī)中球磨，時(shí)間12h，球磨罐中各物質(zhì)重量比為料球水=1 2. 5 1 ；d、將步驟c中的漿料進(jìn)行洗滌，于溫度90°C下烘干Mh后取出手工研磨分散，得到負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻粉體材料，平均顆粒度為1. 014-1. 608 μ m ；e、將步驟d得到的粉體材料以40Kg/cm2的壓力進(jìn)行壓塊成型，時(shí)間為lOmin，將成型的塊體材料進(jìn)行冷等靜壓，在壓強(qiáng)為400MPa下保壓lOmin，然后于溫度1250°C高溫?zé)Y(jié) 3h，即可得到負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料；再將步驟e燒結(jié)的陶瓷塊體材料正反兩面涂燒銀電極，采用鍍錫銅線為引線，得到尺寸為Φ IOmmXl. 5mm的圓片，將得到的熱敏電阻圓片材料于溫度150°C老化500h，檢測(cè)其阻值變化率為 1.09%，電學(xué)參數(shù)為 B25/5Q = 3717K士0. 5%，P25r= 2818 Ω ·ο ±3%。適用于抑制浪涌電流及冰箱、空調(diào)等的溫度測(cè)量、控制和線路補(bǔ)償。實(shí)施例3a、按原子百分比分別稱取 Μη&41. 67%、Co20326. 33%、Ni20325%、MgO 7%置于行星式球磨機(jī)中，采用去離子水為分散介質(zhì)，進(jìn)行球磨，時(shí)間他，球磨罐中各物質(zhì)重量比為料球水=1 2. 5 1 ；b、將步驟a中的漿料進(jìn)行洗滌，于溫度90°C下烘干Mh后取出手工研磨分散，得到的粉體在溫度950°C煅燒池；C、將步驟b中煅燒后粉體采用去離子水為分散介質(zhì)，再次于行星式球磨機(jī)中球磨，時(shí)間12h，球磨罐中各物質(zhì)重量比為料球水=1 2. 5 1 ；d、將步驟c中的漿料進(jìn)行洗滌，于溫度90°C下烘干Mh后取出手工研磨分散，得到負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻粉體材料，平均顆粒度為1. 398-1. 648 μ m ；e、將步驟d得到的粉體材料以35Kg/cm2的壓力進(jìn)行壓塊成型，時(shí)間為5min，將成型的塊體材料進(jìn)行冷等靜壓，在壓強(qiáng)為350MI^下保壓5min，然后于溫度1200°C高溫?zé)Y(jié)
52. 5h，即可得到負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料；再將步驟e燒結(jié)的陶瓷塊體材料正反兩面涂燒銀電極，采用鍍錫銅線為引線，得到尺寸為Φ IOmmXl. 5mm的圓片，將得到的熱敏電阻圓片材料于溫度150°C老化500h，檢測(cè)其阻值變化率為 3. 86%，電學(xué)參數(shù)為 B25/5。= 3717K士0.5%，P25r= 3522 Ω .cm±3%。適用于抑制浪涌電流及冰箱、空調(diào)等的溫度測(cè)量、控制和線路補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1.一種含鎂四元系負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料，其特征在于該電阻器是以錳、鈷、鎳、鎂的氧化物為原料，各組分的配比為原子百分比錳41. 67%、鎳25%、鈷23. 33% -30%、鎂 3. 33% -10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎂四元系負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料的制備方法，其特征在于按下列步驟進(jìn)行a、按原子百分比分別稱取錳、鈷、鎳、鎂的氧化物粉體置于行星式球磨機(jī)中，采用去離子水為分散介質(zhì)，進(jìn)行球磨，時(shí)間他；b、將步驟a中的漿料進(jìn)行洗滌，于溫度90°C下烘干Mh后取出手工研磨分散，得到的粉體在溫度950°C煅燒池；C、將步驟b中煅燒后粉體采用去離子水為分散介質(zhì)，再次于行星式球磨機(jī)中球磨，時(shí)間 12h ；d、將步驟c中的漿料進(jìn)行洗滌，于溫度90°C下烘干24h后取出手工研磨分散，得到負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻粉體材料；e、將步驟d得到的粉體材料以30-40Kg/cm2的壓力進(jìn)行壓塊成型，時(shí)間為1-lOmin， 將成型的塊體材料進(jìn)行冷等靜壓，在壓強(qiáng)為300-400MI^下保壓Ι-lOmin，然后于溫度 1150-1250°C高溫?zé)Y(jié)2-3h，即可得到負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟a和步驟c球磨罐中各物質(zhì)重量比為料球水=1 2. 5 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟d粉體材料的平均顆粒度為 1. 374-1. 648 μ m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含鎂四元系負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻材料，該電阻材料是以錳、鈷、鎳、鎂的氧化物為原料，采用氧化物固相法制備粉體材料，粉體經(jīng)干燥、煅燒、預(yù)壓成型、燒結(jié)后制成。將得到的熱敏電阻材料在溫度150℃連續(xù)老化500h后，阻值變化率僅為1％-4％，電學(xué)參數(shù)為B25/50＝3630-3720K±0.5％，ρ25℃＝1270-3522Ω·cm±3％，證實(shí)了材料的穩(wěn)定性及可靠性。該電阻材料具有高B低阻、穩(wěn)定性好、精度高的特點(diǎn)，適用于抑制浪涌電流及冰箱、空調(diào)等的溫度測(cè)量、控制和線路補(bǔ)償。
文檔編號(hào)C04B35/01GK102249648SQ20111008206
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者常愛(ài)民, 張惠敏, 彭昌文 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所