一种中高温区负温度系数热敏陶瓷材料及其制备方法

    专利2026-07-25  29


    本发明涉及一种中高温区负温度系数热敏陶瓷材料及其制备方法。


    背景技术:

    1、热敏传感器是一种敏感元件,按照电阻率和温度的关系可以分为ptc(正温度系数热敏电阻器)、ntc(负温度系数热敏电阻器)和ctr(临界温度系数热敏电阻器)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感不同,不同的温度下表现出不同的电阻值,ptc热敏电阻在温度越高时,电阻值越大,ntc热敏电阻在温度越高时,电阻值越低,ctr热敏电阻在温度越高时,电阻值急剧减小,它们同属于半导体器件。

    2、ntc热面电阻具有体积小、响应快、测量精度高、成本低等一系列优点,在抑制浪涌、家用电器、航空等领域具有十分重要的应用价值。目前中低温区ntc热敏材料主要集中于尖晶石结构,通常以锰、钴、镍、铜等元素为主,但尖晶石结构的材料在高温区(>300℃)使用时稳定性差,因此钙钛矿材料成为高温区ntc应用材料的新选择,这是因为钙钛矿材料在高温下具有较好的温度稳定性,近几年来备受研究者们的关注。同时,由于铈属于稀土元素,具有可变的电子价态,因此能够为材料的电性能优化提供结构基础。

    3、随着应用研究的广泛深入,ntc热敏材料在温区应用方面具有一定的限制,目前涉及中高温区应用的材料相对较少,因此开发一种适用于中高温区的ntc热敏材料十分必要。


    技术实现思路

    1、本发明目的在于,提供一种中高温区负温度系数热敏陶瓷材料及其制备方法,该材料以三氧化二镧、三氧化二铝、二氧化铈为原料,经混合研磨、煅烧、冷等静压成型、高温烧结、涂烧电极,即得到材料常数为b200℃/1400℃=4897.7-18175.1k,温度1000℃电阻率为1105.15-68971.87ω·cm的中高温区负温度系数热敏陶瓷材料。该电阻材料性能稳定,一致性好,在温度200℃-1400℃范围具有明显的负温度系数特性,适合制造中高温热敏电阻元件。

    2、本发明所述的一种中高温区负温度系数热敏陶瓷材料,该材料是由重量百分比三氧化二镧60.38-76.44%、三氧化二铝20.25-23.89%、二氧化铈3.31-15.73%为原料制成,其化学组成为la1-xcexalo3,其中x=0.05-0.20,所得材料常数为b200℃/1400℃=4897.7-18175.1k,温度1000℃电阻率为1105.15-68971.87ω·cm,具体操作按下列步骤进行:

    3、a、按重量百分比分别称取三氧化二镧60.38-76.44%、三氧化二铝20.25-23.89%、二氧化铈3.31-15.73%进行混合,将混合物置于玛瑙研钵中研磨6-10小时,得到粉体;

    4、b、将步骤a中研磨好的粉体在温度1300℃煅烧10小时,再研磨6小时,即得la1-xcexalo3粉体;

    5、c、将步骤b得到的粉体材料以10-20kg/cm2的压力进行压块成型,时间为0.8-1.5min,将成型的块体材料进行冷等静压,在压强为250-350mpa下保压3min,然后于温度1600℃烧结20小时,制得高温热敏陶瓷材料;

    6、d、将步骤c烧结的陶瓷材料正反两面涂覆铂浆电极,然后于温度900℃下退火30分钟,即得到在温度200℃-1400℃范围内具有负温度系数特性,材料常数为b200℃/1400℃=4897.7-18175.1k,温度1000℃电阻率为1105.15-68971.87ω·cm的中高温区负温度系数热敏陶瓷材料。

    7、一种中高温区负温度系数热敏陶瓷材料的制备方法,按下列步骤进行:

    8、a、按重量百分比分别称取三氧化二镧60.38-76.44%、三氧化二铝20.25-23.89%、二氧化铈3.31-15.73%进行混合,将混合物置于玛瑙研钵中研磨6-10小时,得到粉体;

    9、b、将步骤a中研磨好的粉体在温度1300℃煅烧10小时,再研磨6小时,即得la1-xcexalo3粉体,其中x=0.05-0.20;

    10、c、将步骤b得到的粉体材料以10-20kg/cm2的压力进行压块成型,时间为0.8-1.5min,将成型的块体材料进行冷等静压,在压强为250-350mpa下保压3min,然后于温度1600℃烧结20小时,制得高温热敏陶瓷材料;

    11、d、将步骤c烧结的陶瓷材料正反两面涂覆铂浆电极,然后于温度900℃下退火30分钟,即得到在温度200℃-1400℃范围内具有负温度系数特性,材料常数为b200℃/1400℃=4897.7-18175.1k,温度1000℃电阻率为1105.15-68971.87ω·cm的中高温区负温度系数热敏陶瓷材料。



    技术特征:

    1.一种中高温区负温度系数热敏陶瓷材料,其特征在于:该材料是由重量百分比三氧化二镧60.38-76.44%、三氧化二铝20.25-23.89%、二氧化铈3.31-15.73%为原料制成,其化学组成为la1-xcexalo3,其中x=0.05-0.20,所得材料常数为b200℃/1400℃=4897.7-18175.1k,温度1000℃电阻率为1105.15-68971.87ω•cm,具体操作按下列步骤进行:

    2.一种中高温区负温度系数热敏陶瓷材料的制备方法,其特征在于:按下列步骤进行:


    技术总结
    本发明涉及一种NTC热敏电阻芯片及其制备方法。一种中高温区负温度系数热敏陶瓷材料La1‑xCexAlO3通过固相反应法制备得到。严格按照化学计量比称取以下质量份的原料:12.076‑15.222份三氧化二镧、4.736‑4.778份三氧化二铝、0‑3.188份二氧化铈;其制备方法为:S1.称料;S2.混合;S3.研磨;S4.预烧结;S5.二次研磨;S6.压片成型;S7.等静压;S8.烧结;S9.涂覆铂浆;S10.退火;S11.焊接引线。本申请的NTC热敏电阻具有较宽的温度区间(200℃~1400℃),电阻值和B值一致性较好,在高温下老化500小时后电阻漂移率小于6%,稳定性高,使用寿命长等优点;另外,本申请制备所得的粉体颗粒分散度高,不宜团聚,芯片强度高。

    技术研发人员:谢永新,薛燕,赵鹏君,张惠敏,常爱民
    受保护的技术使用者:中国科学院新疆理化技术研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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