[发明专利]陶瓷材料、制备陶瓷材料的方法以及含该陶瓷材料的电陶瓷构件

说明书

用作热敏电阻(Heiβleiter)的陶瓷材料的广为论及的问题在于，该陶瓷材料的电阻具有B-常数，该常数虽然满足对热敏电阻灵敏度的要求，但在高温范围下的B-常数值对实际测量技术检测而言却导致了太小的电阻值。

热敏电阻意指一种导电材料，该材料在较高温度下比在较低温度下更能导电。该材料的电阻随温度升高而下降。即这类材料具有负温度系数，所以也称为NTC-材料(负温度系数)。对NTC-材料或含这种材料的电陶瓷构件可测定特性曲线。其可通过下面的阿伦尼乌斯方程(Arrheniusbeziehung)描述：

R_T = R_N exp [B*(1/T-1/T_N)]或ρ_T = ρ_N exp [B*(1/T-1/T_N)]

其中R_T是电阻，ρ_T是温度T下的电阻率。R_N是协议好的标称温度T_N下的电阻，如T_N = 25℃。该B-常数相应于商E_A/k，其中E_A是热活化能，k是波尔兹曼常数(Boltzmannkonstant)。R_T与ρ_T经几何因子按式R_T = ρ_T*L_k/A_k相关联，其中A_k是面平行的试样的接触面，L_k是接触面之间的间距。该热活化能表示针对极化子传导(Polaronenleitung)的活化能，并且通常基于一定的温度区间，例如基于对于B_25/100℃基于25-100℃的区间。

极化子意指电子的电荷载体与晶格振动即声子的关联，其关联在理论上称为准粒子。

此外，该B-常数是与温度相关的灵敏度α的量度，该灵敏度表示与温度有关的电陶瓷构件的电阻：

α= 1/ρ_T (dρ_T /dT) = - B/T²

本发明的实施方案的目的在于提供一种在室温(~25℃) 至1000℃的温度范围内测温的陶瓷材料，该材料具有高的长期稳定性。

该目的是通过权利要求1的陶瓷材料实现的。该陶瓷材料以及含该陶瓷材料的电陶瓷构件的另一些实施方案是其它权利要求的主题。此外，还要求保护了用于制备陶瓷材料的方法。

本发明的一种实施方案涉及下列通式的陶瓷材料：

[SE_1-xM^II_x][Cr_1-y-zR_yL_z]O₃

其中，SE是一种或多种稀土金属，M^II是一种或多种氧化价为+II的金属，L是Al和/或Ga，R是一种或多种选自Fe、Zn、Ge、Sn的金属，且0 < x < 1；0 < y < 1；0.5 < z < 1；y+z < 1。

该陶瓷材料可通过通式ABO₃描述，其中SE和M^II置于A-位和Cr，L和R置于B-位。该陶瓷材料的电阻通过这些组分的合适组合来调节。该电阻可通过在陶瓷的B-位引入L和还引入R以“稀释”Cr而实现。对R和L所选择的元素优选具有电荷迁移等价性(Ladungstransportindifferenz)，即其在该陶瓷材料的晶格中氧化价确定。相反，Cr可改变其氧化价。该电荷迁移在整个温度范围受限于Cr的极化子-位置交换-过程。

在另一种实施方案中，R表示正好两种金属R¹和R²，由此该通式为：

[SE_1-x-pM^II_x+p][Cr_1-y-z-rR²_p+rR¹_yL_z-p]O₃