[发明专利]钡掺杂铬酸镧包覆钇稳定氧化锆负温度系数热敏复合陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种钡掺杂铬酸镧包覆钇稳定氧化锆负温度系数热敏复合陶瓷材料的制备方法，该方法内部核是具有高电阻值的高阻相钇稳定氧化锆（YSZ）材料，外部壳是具有低电阻率和低热敏常数的低阻相LaBaCrO材料，核和壳分别通过以氧氯化锆的八水化合物、硝酸钇的六水化合物、氨水；三氧化二镧、三氧化二铬和碳酸钡为原料，经过研磨、煅烧、研磨、复合压块成型、冷等静压成型、高温烧结，即可得到LaBaCrO‑YSZ包覆结构的热敏陶瓷，其材料常数B_{‑75℃/‑50℃}的范围为(1700‑3500)×(1±2%)K，温度‑50℃电阻值的范围为(15‑3132)×(1±2%)Ω。采用本发明制备的钡掺杂的铬酸镧包覆氧化钇稳定氧化锆热敏陶瓷材料具有负温度系数特性，电性能稳定，一致性较好，适合制造中低温下宽温区环境中的热敏电阻器。

技术领域

本发明涉及一种钡掺杂铬酸镧包覆钇稳定氧化锆负温度系数复合材料的制备方法，该热敏陶瓷材料在-196-50℃温度范围内具有明显的负温度系数特性，是一种适用于制造中低温下宽温区热敏电阻器的新型陶瓷材料，该包覆结构具有在较宽范围内调节热敏电阻阻值的特征，属于半导体传感器领域。

背景技术

敏感材料与元器件是国家确定的电子信息产业的三大支柱之一，现已被认为是最具有发展前途的电子技术产品，发展敏感器件对提升我国电子工业在国际上地位有举足轻重的作用。热敏电阻具有可靠性好、灵敏度高、价格低廉等特点，已被广泛应用于日常生活用电器和工业设备的温度传感与控制。NTC热敏电阻主要的应用包括：抑制浪涌电流、温度补偿、温度测量与控制。为满足航空工业和日常生活的测量宽温区应用需求，宽温区热敏电阻材料已成为NTC热敏电阻领域新的发展趋势和研究热点。

LaCrO₃具有很高的熔点(2400℃)，并具有耐化学腐蚀等优良特点，已被广泛用于耐火材料，加热材料及燃料电池等领域。通过Ba²⁺离子的掺杂，调节LaCrO₃的电阻率ρ及其热敏常数B，可获得具有低ρ和低B的陶瓷材料；YSZ具有化学性质稳定、耐腐蚀、高阻值等特征。

本发明首次通过将低阻相的LaBaCrO材料包覆高阻相的钇稳定氧化锆(YSZ)，获得LaBaCrO-YSZ复合相热敏材料体系，可在较宽范围内调节材料的电阻值且对材料的B值影响较小，获得的复合热敏电阻材料体系适用于制造中低温下宽温区环境应用的热敏电阻。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种钡掺杂铬酸镧包覆钇稳定氧化锆负温度系数热敏复合陶瓷材料的制备方法，该方法内部核是具有高电阻值的高阻相钇稳定氧化锆(YSZ)材料，外部壳是具有低电阻率和低热敏常数的低阻相LaBaCrO材料，核和壳分别通过以氧氯化锆的八水化合物、硝酸钇的六水化合物、氨水；三氧化二镧、三氧化二铬和碳酸钡为原料，经过研磨、煅烧、研磨、复合压块成型、冷等静压成型、高温烧结，即可得到LaBaCrO-YSZ包覆结构的热敏陶瓷，其材料常数B_{-75℃/-50℃}的范围为(1700-3500)×(1±2％)K，温度-50℃电阻值的范围为(15-3132)×(1±2％)Ω。采用本发明制备的钡掺杂的铬酸镧包覆氧化钇稳定氧化锆热敏陶瓷电阻具有负温度系数特性，材料体系电性能稳定，一致性较好，适合制造用于中低温下宽温区环境中使用的热敏电阻器。

本发明所述的一种钡掺杂铬酸镧包覆钇稳定氧化锆负温度系数热敏复合陶瓷材料的制备方法，该方法中涉及的材料结构由内核钇稳定氧化锆(1)和外壳LaBaCrO(2)组成，具体操作按下列步骤进行：

a、将原料La₂O₃、BaCO₃和Cr₂O₃，按摩尔比La:Ba:Cr＝30-50:1-30:40-50准确称量，置于玛瑙研钵研磨5-8h，得到混合均匀的粉体材料；

b、将步骤a中得到的粉体材料于温度1200-1400℃煅烧5-8h，再次研磨6-10h，得到钡掺杂的铬酸镧粉体(2)；