[发明专利]双层NTC热敏电阻及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及负温度系数热敏电阻技术领域，具体涉及一种双层负温度系数热敏电阻及其制备方法。

背景技术

负温度系数（NTC）热敏电阻是指电阻值随温度上升而下降的电阻。NTC热敏电阻由于具有敏感性高、价格便宜等优点而广泛应用在测温、控温、以及抑制浪涌电流等方面。随着我国家电和汽车生产量的日益增大，家电和汽车用NTC温度传感器市场需求旺盛。

NTC热敏材料主要参数包括：（1）ρ₂₅，指在25°C下的电阻率；（2）材料常数B，是描述热敏电阻物理特性的一个参数，B值越大，灵敏度越高。随着应用领域的不同，需要不同的ρ和B值组合。比如在抑制浪涌电流及低温下使用的NTC热敏电阻，要求具有低电阻率高B值；在高温下使用的热敏电阻要求具有高电阻率高B值。传统的NTC材料一般由Mn、Ni、Co、Fe、Cu等元素构成的尖晶石型氧化物组成，比如Cu-Ni-Mn-O，Fe-Ni-Mn-O，Zn-Ni-Mn-O等体系。尖晶石型NTC热敏材料的电阻率ρ与温度T的关系符合Arrehenius方程：ρ=ρ₀exp(B/T)，这类材料的B值通常随着电阻率的升高而升高，随着电阻率的下降而下降。很难获得高B值、低电阻率的NTC材料。以往的研究主要从材料体系的组成上加以改进，比如在尖晶石材料中掺入Cu，可大幅度降低电阻率，但同时会造成B值和稳定性的下降。据中国专利CN102285789披露，采用一种含Pb的四元体系得到的尺寸为?10mm×1mm的高B、低阻电阻器的参数为B_25/50=3485-4106K，R_25°C=70-630Ω，根据计算可知，ρ₂₅的最小值仍达到500Ω·cm以上，况且采用的原料中含有对人体有害元素Pb，不符合环保要求。到目前为止，没有报道能有效地降低阻值而保证较高的B值和稳定性。

因此获得低阻值、高B值、高稳定性的NTC材料变的尤其重要。

发明内容本发明目的在于克服上述技术缺陷，提供一种具有低阻值、高B值、高稳定性的双层NTC热敏材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种双层NTC热敏电阻，其特征在于：该热敏电阻包含两层，层A由尖晶石氧化物或者尖晶石和钙钛矿氧化物的混合物构成，层B由钙钛矿氧化物或者钙钛矿和尖晶石氧化物的混合物构成；双层NTC热敏电阻在25°C的电阻率范围为10-10⁴Ω·cm，B值范围为3630-5520K；层A中尖晶石氧化物所占的质量百分含量≥80%，层B中钙钛矿氧化物所占的质量百分含量≥50%；尖晶石氧化物的分子式为A_xMn_3-xO₄，其中A是Zn、Ni、Co、Fe中的一种或多种，0.3≤x≤1.8；钙钛矿氧化物的分子式是LaSr_yBO₃，其中B是Fe、Co、Ni、Mn中的一种或几种，0≤y≤0.5。

本发明的双层NTC热敏电阻的制备方法，其特征在于，该方法包含以下几个步骤：

(1)   在层A或者层B的粉体中加入有机溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂球磨混合，得到层A或者层B的浆料；

(2)   将浆料真空除泡，在流延机上依次流延层A和层B；

(3)   将双层流延膜干燥后，烧结得到双层NTC热敏陶瓷；

(4)   在双层NTC热敏陶瓷表面涂敷电极浆料，并烧渗电极；

(5)   将步骤（4）得到的材料根据需要切割成一定的尺寸，并焊上引线，进行电性能的测量。

步骤（1）中所述的有机溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂分别为乙醇、三乙醇胺、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇。

步骤（1）中，相对于粉体，各添加剂的含量为：有机溶剂80-200wt %，分散剂3-6wt%，粘结剂4-10wt %，增塑剂为10-24wt%。

步骤（1）中浆料的配制过程分为两步，首先在粉料中加入有机溶剂、分散剂球磨混合1-3h；然后加入粘结剂和增塑剂，球磨1-3h。

步骤（3）中烧结条件为1150-1300°C，烧结1-20h。

步骤（4）所用的电极材料为Ag、Au、Pt、Pd；电极的烧渗温度为500-900°C。