本发明专利技术公开了一种低电阻率负温度系数的热敏陶瓷材料及其制备方法，按照重量份的原料为：Mn3O4：30‑40份、Co3O4：35‑40份、CuO：20‑25份、La2O3：10‑20份、CaO：5‑10份、MnO2：35‑45份、Ni2O3：30‑40份、Fe2O3：0.24‑0.4份、C：0.15‑0.25份、TiO2：0.21‑0.35份、Cr2O3：0.09‑0.15份、Nb2O5：0.05‑0.06份、Nd2O3：0.05‑0.07份。本发明专利技术得到的热敏陶瓷材料在极小影响材料常数B值的情况下获得更小的电阻率，减少气孔率，提高其在抑制浪涌电流场合时的脉冲性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种陶瓷材料，具体是一种低电阻率负温度系数的热敏陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
负温度系数(NTC)热敏电阻，因其具有测温精度高、互换性好、可靠性高、成本低廉等优点，在温度测量、控制、补偿及通讯设备的远程控制等多方面得到了广泛的应用，认为是具有极大发展潜力的电子元器件，有着很好的应用前景。通常AB2O4型尖晶石结构是NTC热敏陶瓷材料的主晶相，随着科技和需求的发展，这类材料的局限性也日益突出。当材料的电阻率较高时其B值也高，反之亦然，同时尖晶石结构组成的多元系陶瓷材料的稳定性较差，烧结后的陶瓷处于非平衡状态，造成材料电学性能改变，这两点制约了NTC热敏元件的广阔应用。低电阻率、高B值负温度系数热敏材料的制备是制造高灵敏度热敏电阻及其传感器的核心技术。多层结构的片式热敏电阻单层化(即用单层芯片)有赖于低电阻率、高B值材料的开发。功率型浪涌热敏电阻要求低电阻率、高B值材料，以降低元件的残留电阻，减少电阻体上的功率耗散，提高产品的过载能力。一些微弱温度信号的检查(如生物工程)要求传感器具有很高的灵敏度，低电阻率、高B值热敏材料一直是人们追求的目标。为了提高热敏材料的B值，降低材料电阻，曾在过度金属氧化物材料配方中掺入贵金属，如Au、Pt、Pa利用金属离子的分流效应降低材料的电阻率，但随着材料电阻率的下降，B值大幅度下降，5Ωcm电阻率的材料，B值只能达到2600K。随后又有人在材料配方中加入一些低价金属如K，Na，Ca的氧化物，同样是降低电阻率，亦减少B值，无法实现应用要求的低电阻率、高B值热敏材料。根据氧化物半导体的性质，材料电阻率(电导率的倒数)主要取决于原子外层电子的交换，B值决定于载流子激活能的大小(ΔE/K)。若要保持较高的激活能，又能维持导带中有较大的载流子浓度，只有改变材料的能级结构，即在禁带中形成杂志能级，采用材料的结构复合，使具有低电阻率的材料(如反尖晶石，或全反尖晶石)与高B值材料(如钙钛矿结构和金红石结构)形成复合机构网络，利用结构“加合效应”，实现材料特性的复合，以获得低电阻率、高B值的热敏材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种一致性好、稳定性高的低电阻率负温度系数的热敏陶瓷材料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种低电阻率负温度系数的热敏陶瓷材料，按照重量份的原料包括：Mn3O4：30-40份、Co3O4：35-40份、CuO：20-25份、La2O3：10-20份、CaO：5-10份、MnO2：35-45份、Ni2O3：30-40份、Fe2O3：0.24-0.4份、C：0.15-0.25份、TiO2：0.21-0.35份、Cr2O3：0.09-0.15份、Nb2O5：0.05-0.06份、Nd2O3：0.05-0.07份。所述低电阻率负温度系数的热敏陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：(1)首先以La2O3、CaO、MnO2、Ni2O3为原料，按钙钛矿相LaCaMnO中原子百分比和尖晶石相NiMnO中原子百分比分别称取置于玛瑙球磨罐中，以水为分散介质，进行湿磨，时间为8h，得到第一球磨料；(2)将Fe2O3、C、TiO2、Cr2O3称量后混合得到合成物，并按合成物∶水∶乙醇∶磨球＝1∶0.8∶0.6∶1.5的重量比球磨12h后烘干制得合成物的球磨料；将球磨料在800-850℃的温区内保温120min合成Fe2O3-C-TiO2-Cr2O3的合成物；(3)将合成物以1.5-5.5％的重量百分比加入到Mn3O4、Co3O4、CuO中制得混合料，并按混合料∶水∶乙醇∶磨球＝1∶0.8∶0.6∶1.5的重量比球磨8-10h制得混合料球磨料；(4)将步骤(1)中得到的第一球磨料和步骤(3)得到的混合料球磨料混合后，再加入Nb2O5和Nd2O3，混合均匀后在80-100℃下烘干，再将粉料经两次煅烧成相，第一次煅烧温度为800-900℃，保温时间5-7h；第二次煅烧温度为950-1050℃，保温时间6-8h；每次煅烧后经干法球磨至400目筛下；(5)对煅烧成相后的陶瓷粉体进行造粒，添加4-6wt％的造粒剂；(6)造粒后干压成型得到坯体，干压成型的压力为250-350MPa；(7)将坯件放置在惰性气体保护的气氛炉中进行高温热处理，所述高温热处理条件为：气流速度为0.3-0.5L/min，以温度5-10℃/min加热速率升温；温度500-650℃下预烧6-10h；温度900-1000℃下恒温焙烧2-4h；温度400-700℃下退火4-12h；(8)然后自然冷却随炉降温至室温，得到低电阻率的负温度系数的热敏材料。作为本专利技术再进一步的方案：所述造粒剂为固含量为3-10wt％PVA或CMC的水溶液。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术得到的热敏陶瓷材料电阻率低、稳定性高、一致性好，采用钙钛矿相LaCaMnO与尖晶石相NiMnO两相复合，利用复合材料陶瓷中组成相性能上的取长补短，达到单一相材料所不能获得的优良性能，通过加入氧化铌和氧化铷，不但可以在极小影响材料常数B值的情况下获得更小的电阻率，减少气孔率，使得热敏陶瓷材料拥有更优越的结构性能，提高其在抑制浪涌电流场合时的脉冲性能。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。实施例1一种低电阻率负温度系数的热敏陶瓷材料，按照重量份的原料包括：Mn3O4：30份、Co3O4：35份、CuO：20份、La2O3：10份、CaO：5份、MnO2：35份、Ni2O3：30份、Fe2O3：0.24份、C：0.15份、TiO2：0.21份、Cr2O3：0.09份、Nb2O5：0.05份、Nd2O3：0.05份。所述低电阻率负温度系数的热敏陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：(1)首先以La2O3、CaO、MnO2、Ni2O3为原料，按钙钛矿相LaCaMnO中原子百分比和尖晶石相NiMnO中原子百分比分别称取置于玛瑙球磨罐中，以水为分散介质，进行湿磨，时间为8h，得到第一球磨料；(2)将Fe2O3、C、TiO2、Cr2O3称量后混合得到合成物，并按合成物∶水∶乙醇∶磨球＝1∶0.8∶0.6∶1.5的重量比球磨12h后烘干制得合成物的球磨料；将球磨料在800℃的温区内保温120min合成Fe2O3-C-TiO2-Cr2O3的合成物；(3)将合成物以1.5％的重量百分比加入到Mn3O4、Co3O4、CuO中制得混合料，并按混合料∶水∶乙醇∶磨球＝1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低电阻率负温度系数的热敏陶瓷材料，其特征在于，按照重量份的原料包括：Mn3O4：30‑40份、Co3O4：35‑40份、CuO：20‑25份、La2O3：10‑20份、CaO：5‑10份、MnO2：35‑45份、Ni2O3：30‑40份、Fe2O3：0.24‑0.4份、C：0.15‑0.25份、TiO2：0.21‑0.35份、Cr2O3：0.09‑0.15份、Nb2O5：0.05‑0.06份、Nd2O3：0.05‑0.07份。
【技术特征摘要】
1.一种低电阻率负温度系数的热敏陶瓷材料，其特征在于，按照重量份的原料包括：
Mn3O4：30-40份、Co3O4：35-40份、CuO：20-25份、La2O3：10-20份、CaO：5-10份、
MnO2：35-45份、Ni2O3：30-40份、Fe2O3：0.24-0.4份、C：0.15-0.25份、TiO2：0.21-0.35
份、Cr2O3：0.09-0.15份、Nb2O5：0.05-0.06份、Nd2O3：0.05-0.07份。
2.一种如权利要求1所述的低电阻率负温度系数的热敏陶瓷材料的制备方法，其特征
在于，具体步骤如下：
(1)首先以La2O3、CaO、MnO2、Ni2O3为原料，按钙钛矿相LaCaMnO中原子百分
比和尖晶石相NiMnO中原子百分比分别称取置于玛瑙球磨罐中，以水为分散介质，进行
湿磨，时间为8h，得到第一球磨料；
(2)将Fe2O3、C、TiO2、Cr2O3称量后混合得到合成物，并按合成物∶水∶乙醇∶磨
球＝1∶0.8∶0.6∶1.5的重量比球磨12h后烘干制得合成物的球磨料；将球磨料在
800-850℃的温区内保温120min合成Fe2O3-C-TiO2-Cr2O3的合成物；
(3)将合成物以1.5-5.5％的重量百分比加入到Mn3O4、C...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘操，
申请(专利权)人：刘操，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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