[发明专利]一种宽温区负温度系数热敏电阻材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽温区负温度系数热敏电阻材料。该热敏电阻材料在(0℃-300℃)范围具有明显负温度系数特性，是一种适用于制造宽温区热敏电阻器的新型热敏电阻材料。

背景技术

通常认为使用温区能达到250℃或更宽的热敏电阻为宽温区热敏电阻器。宽温区热敏电阻器是替代工业用金属传感器的理想产品，具有广阔的前景，成为热敏电阻领域主攻的四大课题之一。宽温区热敏电阻器一般是为配合数字仪表而使用的。这要求宽温区热敏电阻器在使用温区内阻值变化不超过三个数量级和高温端阻值不能太小，即获得宽温区元件的技术关键是研制一种低B值、高阻值且具有良好稳定性的热敏材料。已被大量研究和应用的过渡金属氧化物多元系陶瓷是一类性能较稳定的负温度系数热敏材料，但几乎所有研究结果都表明，对这类材料难以获得低B高阻特性，其原因在于这类材料的主晶相通常为尖晶石结构，当材料电阻率大时，其B值也大，反之，电阻率小的材料，B值也小。

复合材料可达到单一相结构材料所不能获得的优良电学性能的特点，本发明采用稀土氧化物Y₂O₃、CeO₂与钙钛矿结构LaCr_0.5Mn_0.5O₃材料进行复合形成新型的低B值高阻值负温度系数热敏电阻材料。本材料在(0℃-300℃)范围具有明显负温度系数特性，材料体系电性能稳定，一致性好，老化性能稳定，适合制造宽温区使用的热敏电阻器。

发明内容

本发明的目的在于研制一种宽温区负温度系数热敏电阻材料，该材料以分析纯三氧化二钇、二氧化铈、三氧化二镧、三氧化二铬、二氧化锰为原料，经混合研磨、煅烧、成型、高温烧结，即可得到宽温区负温度系数热敏电阻材料，该材料为稀土氧化物Y₂O₃、CeO₂与钙钛矿结构LaCr_0.5Mn_0.5O₃形成的复合材料，其材料常数为B_25℃/85℃＝2100K-2600K±2％，25℃电阻值为3kΩ-160kΩ±8％。采用本发明制备的热敏电阻陶瓷材料性能稳定，一致性好，该热敏电阻材料在(0℃-300℃)范围具有明显负温度系数特性，是一种适用于制造宽温区热敏电阻器的新型热敏电阻材料。

本发明所述的一种宽温区负温度系数热敏电阻材料，该材料为稀土金属氧化物组成的复合热敏电阻材料，其结构式为(aY₂O₃+bCeO₂)-0.4LaCr_0.5Mn_0.5O₃，其中0≤a≤0.6，0≤b≤0.6和a+b＝0.6。

所述的一种宽温区负温度系数热敏电阻材料的制备方法，按下列步骤进行：

a、首先按LaCr_0.5Mn_0.5O₃的组成，分别称取分析纯三氧化二镧、三氧化二铬、二氧化锰进行混合，将混合的原料置于玛瑙球磨罐中，以分析纯无水乙醇为分散介质，湿磨8小时，将湿磨后的浆料在温度80℃下烘干，并研磨1小时；

b、将步骤a中研磨好的粉体在温度900-1200℃煅烧3-5小时，研磨6-10小时得到LaCr_0.5Mn_0.5O₃粉体，备用；

c、再分别称取分析纯三氧化二钇、二氧化铈及步骤b所得的LaCr_0.5Mn_0.5O₃粉体进行混合，将混合的粉料置于玛瑙球磨罐中，以分析纯无水乙醇为分散介质，湿磨8小时，将湿磨后的浆料在温度80℃下烘干，并研磨1小时；

d、将步骤c中研磨好的粉体在温度1100-1300℃煅烧2-4小时，研磨7-12小时，得到热敏电阻粉体材料；

e、将步骤d中研磨好的热敏电阻粉体材料，滴入淀粉粘合剂调制成糊状物，采用赛璐璐成型模板，以铂金丝为电极将糊状物成型为片状坯体；

f、将步骤e成型好的片状坯体装入耐高温坩埚中，放入高温烧结炉中在温度1400-1600℃下进行烧结，并保温4-8小时，即可得到宽温区负温度系数热敏电阻材料。

步骤e所述铂金丝直径为0.08mm，丝间距为1mm，成型的片状坯体直径为2.8mm，厚度为0.5mm。