[发明专利]一种NTC热敏导电陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导电陶瓷材料，具体是一种NTC热敏导电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

NTC热敏导电陶瓷(Negative Temperature Coefficient Thermistor)是电阻随温度的升高而减小的一类陶瓷器件。现有的NTC热敏电阻一般是用过渡金属氧化物陶瓷材料制成，是应用最为广泛的温度传感器材料。根据组成可把NTC热敏导电陶瓷分为氧化物系和非氧化物系，基于结构可为尖晶石型、钙钛矿型、萤石型、金红石型等。其中尖晶石型NTC热敏导电陶瓷是最为常见的一类，主要含有Fe、Mn、Cu、Ni、Co、Cd、Sb、W、稀土等元素，Cu、Ni、Co、Cd、W和稀土价格非常昂贵，因而需要一种能够降低原材料成本且不影响NTC性能的新材料体系来替代。有学者研究发现，在锡酸钡中掺杂微量镧能使其具有NTC效应，此后人们对锡酸钡或锡酸锶进行了系列掺杂研究，取得了一系列有价值的研究成果，但是发现存在如下问题：对于锡酸钡基NTC热敏导电陶瓷，掺杂后能获得低的室温电阻率，但B值较低，不适合常温使用；对于锡酸锶基NTC热敏导电陶瓷，普通掺杂方式非常难于半导化；以锡酸钡或锡酸锶为基体制备的NTC热敏导电陶瓷，在不添加任何烧结助剂的情况下烧结温度通常在1450～1550℃，生产能耗极高且锡价格也相对昂贵。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种具有较高的材料尝数B值和较低的室温电阻率，且制作工艺简单、成本低的NTC热敏导电陶瓷材料及其制备方法。

实现本发明的技术方案是：

它是以BaCO₃、SrCO₃、SnO₂和Fe₂O₃为原料，预先固相合成具有单一钙钛矿结构的Ba_1-ySr_yFe_xSn_1-xO₃化合物(其中0.2≤x≤0.8，0≤y≤1)，经球磨烘干后烧结，形成单一固溶体陶瓷。

其制备工艺是：

1、将原材料按BaCO₃∶SrCO₃∶SnO₂∶Fe₂O₃＝1-y∶y∶1-x∶x/2，的摩尔比配料，然后湿法球磨使其混合均匀，烘干后经850～1000℃保温2～6小时固相合成Ba_1-ySr_yFe_xSn_1-xO₃坯料；

2、将步骤1得到的陶瓷坯料二次球磨；或把步骤1得到的陶瓷坯料单独掺杂或复合掺杂，并二次球磨，加入PVA粘结剂干压成型，1000～1350℃下烧结1～3小时，即得到新型NTC热敏导电陶瓷材料。

所述的单独掺杂的NTC热敏导电陶瓷掺杂成分设为M，掺杂成分摩尔比为：Ba_1-ySr_yFe_xSn_1-xO₃∶M＝100∶0.01～0.5，M为Mn(CH₃COO)₂·4H₂O、Li₂CO₃、Sb₂O₃、Nb₂O₅、Bi₂O₃、La₂O₃、Y₂O₃中的一种。