[发明专利]一种锰镍铁钴基NTC热敏电阻材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锰镍铁钴基NTC热敏电阻材料及其制备方法，属于电子信息功能材料与器件技术领域，本发明以锰镍铁钴的氧化物为主要成分组成、钕铌为半导化掺杂元素，采用固相反应法制备，通过球磨、烘干、预烧、二次球磨、烘干、粉碎过筛等工序来制备。可用于制作NTC热敏电阻、薄膜NTC热敏电阻、叠层NTC热敏电阻。本发明材料可以通过改变半导化掺杂元素的含量调节热敏电阻元件的材料常数值和室温电阻值大小，可实现宽范围室温电阻率和宽范围材料常数的调节。本发明的热敏电阻材料具有稳定性好，具有电阻值、材料常数、电阻温度系数等电气特性可控的特点，适用于温度测量、温度控制和线路补偿，以及电路和电子元件的保护以及流量、流速、射线测量的仪器与应用领域。

技术领域

本发明属于电子信息功能材料与器件技术领域，具体涉及的是一种具有高成瓷致密性，具有尖晶石结构，电阻率、B值稳定的锰镍铁钴基NTC热敏电阻材料及其制备方法。可用于制作现代电子、通信技术中的NTC热敏电阻，温度传感器，应用于测温、控温、补偿、稳压、遥控、流量流速测量以及时间延迟等场合。

背景技术

NTC(Negative Temperature Coefficient)是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数(NTC)的热敏电阻。其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化。现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料。

NTC热敏电阻器的发展经历了漫长的阶段。1834年，科学家首次发现了硫化银有负温度系数的特性。1930年，科学家发现氧化亚铜-氧化铜也具有负温度系数的性能，并将之成功地运用在航空仪器的温度补偿电路中。随后，由于晶体管技术的不断发展，热敏电阻器的研究取得重大进展。1960年研制出了NTC热敏电阻器。NTC热敏电阻器广泛用于测温、控温、温度补偿等方面。

功率型NTC热敏电阻多用于电源抑制浪涌。抑制浪涌用NTC热敏电阻器，是一种大功率的圆片式热敏电阻器，常用于有电容器、加热器和马达启动的电子电路中。

在电路电源接通瞬间，电路中会产生比正常工作时高出许多倍的浪涌电流，而NTC热敏电阻器的初始阻值较大，可以抑制电路中过大的电流，从而保护其电源电路及负载。当电路进入正常工作状态时，热敏电阻器由于通过电流而引起阻体温度上升，电阻值下降至很小，不会影响电路的正常工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种一致性好可实现稳定批量生产的锰镍铁钴基NTC热敏电阻材料及其制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案如下：

该锰镍铁钴基NTC热敏电阻材料由主晶相材料和掺杂相材料经球磨混合、预烧、掺杂球磨、压滤烘干制成。

其中：所述主晶相材料为Mn₃O₄质量百分比为40～60％，NiO质量百分比为15～25％，Fe₂O₃质量百分比为10～20％，Co₂O₃质量百分比为5～15％；所述掺杂相材料Nd₂O₃，质量百分比为0.1～2％，Nb₂O₅质量百分比为0.1～2％。

所述主晶相材料中Mn、Ni、Fe、Co之间的摩尔比为1-x-y-z:x:y:z，x为0.2～0.4，y为0.1～0.3，z为0.1～0.3。

所述掺杂相材料为稀土氧化物，Nd₂O₃质量百分比为0.1～2％，Nb₂O₅质量百分比为0.1～2％。