[发明专利]变B值负温度系数热敏材料及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及负温度系数热敏材料及其制备方法，属于电子陶瓷功 能材料，特别涉及一种变B值负温度系数热敏材料及其制备方法。

(二)背景技术

负温度系数热敏电阻是各种电器元件，传感器温度补偿的重要元 件。由于温度补偿对象的温度特性不同，要求热敏电阻具有不同的电 阻温度特性(电阻值和B值)，其中变B值热敏电阻是一类重要的元 件。

负温度系数热敏材料是一种过度金属氧化物半导体，在常温温区 (-50℃-125℃)B值基本上为常数，即在该温区材料的激活能ΔE为 常数或变化微小。研究表明多晶氧化物半导体价交换时所需要的能 量是由材料配方和制备工艺确定，基本为固定值。若要实现变B值材 料，必须杂化材料的激活能，使激活能ΔE成为温度的函数。为此曾 有人在热敏材料中掺入金属粒子，如Pt，Pa和Au等，制作变B值材 料。但金属粒子掺入会大大降低材料的电阻率和B值。同时金属粒子 掺入过多会引起晶格形变，导致材料的不稳定性。亦有人利用激活能 的接力补偿方法，即在材料中掺入不同价的金属氧化物，使材料禁带 中形成连续能级以此实现变B值，结果表明这种方法仅能变化B值的 大小，并不能使材料在不同温区呈现不同的B值。变B值热敏材料是 人们研发的重要课题。

(三)发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种灵敏度高，均匀性 好的变B值负温度系数热敏材料及其制备方法

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的变B值负温度系数热敏材料，其特殊之处在于：是由A： Mn-Ni-Cu、B：Mn-Co-Al和C：Mn-Co-Zn三种配方的氧化物构成组合 物，三种配方的氧化物分别进行晶化处理，在组合物中加入中间相物 质Bi₂O₃和Nb₂O₅，经陶瓷工艺制成热敏材料。

本发明的变B值负温度系数热敏材料，各配方的氧化物内元素的 摩尔比分别为：配方A中，Mn∶Ni∶Cu＝2-3∶1-2∶1-3；配方B中， Mn∶Co∶Al＝2.5-3∶2-2.5∶0.5-1.5；配方C中，Mn∶Co∶Zn＝2-3∶ 2-2.5∶0.5-2。

本发明的变B值负温度系数热敏材料，中间相物质Bi₂O₃和Nb₂O₅的加入量分别占组合物总重量的1-5％和0.2-0.5％。

本发明的变B值负温度系数热敏材料，各配方的氧化物按重量份 数比例A∶B∶C＝25-30∶30-40∶15-30混合。

本发明的变B值负温度系数热敏材料的制备方法，其特殊之处在 于：是由A：Mn-Ni-Cu、B：Mn-Co-Al和C：Mn-Co-Zn三种配方的氧 化物构成组合物，三种配方的氧化物分别进行晶化处理，在组合物中 加入中间相物质Bi₂O₃和Nb₂O₅，经陶瓷工艺制成热敏材料；陶瓷工艺 是按照A、B、C配方的氧化物分别配好料分别进行8小时的一次球磨 并烘干，分别晶化处理2小时后各配方的氧化物与中间相物质一起混 合进行8-12小时的二次球磨并烘干，然后加入粘合剂造成80-200目 的颗粒，压制成各种直径和厚度的圆片，在1240-1280℃的高温下烧 结2-3小时。

本发明的变B值负温度系数热敏材料的制备方法，晶化处理时， 配方A的氧化物的晶化处理温度为750℃，处理时间为120min，配方 B的氧化物晶化温度为850℃，处理时间为120min，配方C的氧化物 晶化处理温度为850℃，处理时间为120min。

本发明的变B值负温度系数热敏材料的制备方法，高温烧结的烧 结曲线为：

室温-500℃          升温速率0.6-0.8℃/min

     500℃          恒温度60min

500℃-800℃         升温速率0.8-1.2℃/min

      800℃         恒温度60min

800℃-烧结温度      升温速率1.2-2.0℃/min

烧结温度             恒温2-3小时

烧结温度-800℃       降温速率1.0℃/min