本发明专利技术涉及一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料及其制备方法，该电阻材料是以锰、钴、镍和钙的氧化物为原料，采用超声辅助湿法球磨制备粉体材料，粉体经干燥、煅烧、预压成型、烧结制成。本发明专利技术采用二价碱土金属Ca离子与Co、Mn、Ni离子掺杂，显著降低材料的B值及电阻率，该材料晶粒小且均匀、致密度好，电学参数为B25/50＝3077‑3769K±0.5%，ρ25℃＝1808‑7227Ω·cm±3%。具有参数可调性强，设备工艺简单，操作方便，一致性好等优点，该四元系材料在（‑100℃‑100℃）范围具有明显负温度系数特性，有望应用于测量温区较宽的汽车用热敏电阻器及冰箱、空调等的温度测量、控制和线路补偿。
A Calcium-Containing Quaternary Thermistor with Negative Temperature Coefficient and Its Preparation Method
The invention relates to a negative temperature coefficient thermistor material containing calcium quaternary system and its preparation method. The resistor material is made of oxides of manganese, cobalt, nickel and calcium as raw materials, and is prepared by ultrasonic-assisted wet milling. The powder is dried, calcined, pre-pressed and sintered. By doping Ca ions with Co, Mn and Ni ions, the B value and resistivity of the material are significantly reduced. The grain size of the material is small and uniform, and the density is good. The electrical parameters are B25/50=3077 3769K (+0.5%), and P 25 (= 1808 72279;.cm (+3). This quaternary material has obvious negative temperature coefficient characteristics in the range of (100
【技术实现步骤摘要】
一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料及其制备方法
本专利技术涉及一种超声辅助结合湿法球磨制备含钙四元系负温度系数热敏电阻材料。
技术介绍
负温度系数(NTC)热敏电阻具有测温精度和可靠性高、互换性和稳定性好以及易实现远程测量和控制等特点，在许多家电、信息行业需求极大，但传统的热敏电阻器的参数指标已不能满足目前市场需求，研究不同材料体系中组分、工艺参数变化对材料电学性能的影响，获得不同金属离子对材料电学性能的影响及变化趋势，揭示材料的导电机理，可以提高和改善这些问题，为今后特定性能参数NTC热敏电阻材料配方的选择提供依据。为了生产出稳定性好参数可调的NTC热敏电阻元件，其关键就是要从材料体系的组成和配比上加以改进。本专利技术针对目前应用较多Mn-Co-Ni体系NTC元器件为背景，根据对热敏电阻材料B值、阻值和可靠性的需求为依据，对原材料体系、配方、制备方法及烧结工艺等方面进行了设计与优化，首先对材料体系和配方进行研究，在传统的MnCoNiO三元系材料基础上加入适量的CaCO3，组成MnCoNiCaO四元系材料，CaO可以与MnO2、Co2O3、NiO在高温下形成良好的尖晶石结构的固溶体，Ca2+的存在，促使更多Mn4+的生成，增大了载流子浓度，也增加了新的导电机构，因此，降低了材料的B值以及电阻率。通过球磨前的超声辅助方法，可使材料体系在液相中均匀分散，同时可避免材料的团聚产生；此外采用乙醇+丙酮相结合的液、气助磨剂共同作为研磨介质，可提高材料在研磨过程中的分散性及流动性，大幅提高了材料的研磨效果，得到的热敏材料粉体微细、均匀；该类电阻材料制成的热敏电阻器具有成品率高、一致性好、互换性好以及可靠性高的特点。本专利技术目的在于，提供一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料及其制备方法，该电阻材料是以锰、钴、镍、钙的氧化物为原料，采用球磨法制备粉体材料，粉体经干燥、煅烧、预压成型、烧结制成，本专利技术采用二价碱土金属Ca离子与Co、Mn、Ni离子掺杂，显著降低材料的B值及电阻率，该材料晶粒小且均匀、致密度好，电学参数为B25/50＝3077-3769K±0.5％，ρ25℃＝1808-7227Ω·cm±3％。具有参数可调性强，设备工艺简单，操作方便，一致性好等优点，该四元系材料在(-100℃-100℃)范围具有明显负温度系数特性，有望应用于测量温区较宽的汽车用热敏电阻器及冰箱、空调等的温度测量、控制和线路补偿。本专利技术所述的一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料，该电阻材料是以锰、钴、镍、钙的氧化物为原料，按原子百分比各组分的配比为：Co2O335-50％、MnO230-45％、NiO5-20％、CaCO315-0％制成。一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料的制备方法，该电阻材料是以锰、钴、镍、钙的氧化物为原料，具体操作按下列步骤进行：a、按原子百分比分别称取Co2O335-50％、MnO230-45％、NiO5-25％和CaCO315-0％的粉体放入球磨罐中，再按体积比1:1:1-2.5的去离子水:乙醇:丙酮作为分散介质，置于行星式球磨机中，超声辅助2-10h后，进行球磨，时间8-10h，球磨罐中各物质重量比为物料∶球∶分散介质＝1:2.5:1-2.5，得到浆料；b、将步骤a中的浆料用去离子水进行洗涤，于温度90℃下烘干24h后取出，手工研磨分散，得到的粉体在温度850-1000℃煅烧2-5h；c、将步骤b中煅烧后粉体采用去离子水为分散介质，再次于行星式球磨机中球磨，时间8-12h，球磨罐中各物质重量比为物料∶球∶水＝1∶2.5∶1-2.5，得到浆料；d、将步骤c中的浆料用去离子水进行洗涤，于温度90℃下烘干24h后取出，手工研磨分散，得到负温度系数热敏电阻粉体材料；e、将步骤d得到的粉体材料以5-20Kg/cm2的压力进行压块成型，时间为30-90s，将成型的块体材料进行冷等静压，在压强为300-400MPa下保压60-90s，然后于温度1100-1300℃高温烧结1-4h，即得到电学参数为B25/50＝3077-3769K±0.5％，ρ25℃＝1808-7227Ω·cm±3％的含钙四元系负温度系数热敏电阻材料。本专利技术所述的一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料，该电阻材料的主要原料是MnO2、Co2O3、NiO、CaCO3，适量加入的CaCO3可以与MnO2、Co2O3、NiO形成良好的尖晶石结构的固溶体；超声辅助产生的局部高温高压加速了水分子蒸发，减少了粉体颗粒表面吸附的水分子，空泡破碎时产生的冲击波对团聚颗粒反复冲击，破坏颗粒间的表面吸附，使氢键断裂，大量微小气泡透入前驱体颗粒间空隙，直到形成的团聚体破碎，包含的水分子释放出来，颗粒间相互分散为止。加上微小气泡引起反应液显微涡动起到的机械搅拌作用，有效地达到了反团聚效果，可以使所得的反应物团聚体少，分散均匀。加入分散剂可以加快团粒解聚速率，缩短分散时间，而且可以降低液-液和固-液间的界面张力，延缓颗粒再次团聚的时间，保持颗粒长时间处于分散状态。通过二次湿法结合液、气助磨剂进行粉体材料均匀球磨工艺，通过控制料、球、水、助磨剂的重量比例和球磨时间可得到微细、均匀的前驱体粉末，后经干燥、煅烧，最后制得分散均匀的锰、钴、镍、钙混合氧化物粉体；将粉体压块成型、等静压和烧结后制成负温度系数热敏电阻材料，再将制备的热敏电阻材料正反两面涂烧银电极，采用镀锡铜线为引线、得到Φ10mm×1.5mm的圆片材料，电学参数为B25/50＝3077-3769K±0.5％，ρ25℃＝1808-7227Ω·cm±3％，本专利技术采用二价碱土金属Ca离子与Co、Mn、Ni离子掺杂，显著降低材料的B值及电阻率，具有参数可调性强，设备工艺简单，操作方便，一致性好等优点，该四元系材料在(-100℃-100℃)范围具有明显负温度系数特性，有望应用于测量温区较宽的汽车用热敏电阻器及冰箱、空调等的温度测量、控制和线路补偿。附图说明图1为本专利技术所制备的电阻材料的阻-温特性曲线图谱，其中—■—为实施例1；—●—为实施例2；—▲—为实施例3；—▼—为实施例4。具体实施方式实施例1a、按原子百分比分别称取Co2O335％、MnO245％、NiO20％的粉体放入球磨罐中，按照体积比1:1:2.5的去离子水:乙醇:丙酮作为分散介质，置于行星式球磨机中，超声辅助2h后，进行球磨，时间8h，球磨罐中各物质重量比为料∶球∶分散介质＝1:2.5:1，得到浆料；b、将步骤a中得到的浆料用去离子水进行洗涤，于温度90℃下烘干24h后取出手工研磨分散，得到的粉体在温度850℃煅烧5h；c、将步骤b中煅烧后粉体采用去离子水为分散介质，再次于行星式球磨机中球磨，时间12h，球磨罐中各物质重量比为料∶球∶水＝1∶2.5∶2.5，得到浆料；d、将步骤c中的浆料用去离子水进行洗涤，于温度90℃下烘干24h后取出手工研磨分散，得到负温度系数热敏电阻粉体材料；e、将步骤d得到的粉体材料以20Kg/cm2的压力进行压块成型，时间为30s，将成型的块体材料进行冷等静压，在压强为300MPa下保压90s，然后于温度1100℃高温烧结4h，即得到四元系负温度系数热敏电阻材料；再将得到四元系负温度系数热敏电阻材料正反两面涂烧银电极，采用镀锡铜线为引线，得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料，其特征在于该电阻材料是以锰、钴、镍、钙的氧化物为原料，按原子百分比各组分的配比为：Co2O3 35‑50%、MnO2 30‑45%、NiO 5‑20%和CaCO3 15‑0%制成。
【技术特征摘要】
1.一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料，其特征在于该电阻材料是以锰、钴、镍、钙的氧化物为原料，按原子百分比各组分的配比为：Co2O335-50%、MnO230-45%、NiO5-20%和CaCO315-0%制成。2.一种如权利要求1所述的一种含钙四元系负温度系数热敏电阻材料的制备方法，其特征在于该电阻材料是以锰、钴、镍、钙的氧化物为原料，具体操作按下列步骤进行：a、按原子百分比分别称取Co2O335-50%、MnO230-45%、NiO5-25%和CaCO315-0%的粉体放入球磨罐中，再按体积比1:1:1-2.5的去离子水:乙醇:丙酮作为分散介质，置于行星式球磨机中，超声辅助2-10h后，进行球磨，时间8-10h，球磨罐中各物质重量比为物料∶球∶分散介质＝1:2.5:1-2.5，得到浆料；b、将步骤a中的浆料用去离子水进...
【专利技术属性】
技术研发人员：张惠敏，马盼飞，姜辉，常爱民，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：新疆,65
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