一种低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料及其制备方法和应用，该热敏电阻材料以碳酸钙、五氧化二铌、二氧化铈、三氧化钼、三氧化二钇为原料，经混合研磨、煅烧、冷等静压成型、高温烧结、涂烧电极，即可得Ca

A kind of low B and high resistance high temperature thermistor material with wide temperature range and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料及其制备方法和应用
本专利技术属于热敏材料，具体涉及一种低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料及其制备方法和应用，该热敏电阻材料在温度25℃—1000℃范围具有明显的负温度系数特性，是一种适用于制造宽温区高温热敏电阻器的新型热敏电阻材料。
技术介绍
温度传感器已广泛应用于家用电器、工业机械、医疗设备、航空航天、汽车等众多领域，尤其在汽车工业，需要高温温度传感器监测汽车尾气温度、进而提高燃烧效率、优化气体排放。目前，国内外用于高温检测的主要为铂电阻，其用于测量温度低于600℃的情况已有很长的历史，目前的发展主要集中在薄型和厚型铂膜上，即在陶瓷物质上带一层薄膜的膜型电阻温度探测器。经最新改进后，它的测量温度最高可达850℃。铂膜电阻温度传感器依靠电阻－温度的线性化特性实现温度测量，在低于500℃时，可充分呈线性化，但由于铂金属材料自身的特性，高温下的线性化很难实现。另外，欲提高灵敏度须采用制造技术手段增加元件尺寸，这使传感器的响应时间随尺寸增加而增大，造成了性能改进的矛盾。因此，需要探索在高温下具有良好电特性的新型敏感材料。NTC热敏陶瓷电阻器具有灵敏度高、响应快，体积小等特点，被认为是替代铂电阻的潜在高温温度传感器。然而，传统的Mn-Co-Ni-O系尖晶石型热敏电阻材料主要用于300℃以下，这就给新型高温热敏电阻材料的开发提出了新的挑战性课题。烧绿石结构由一个双阳离子配位多面体组成，有着相较与尖晶石和钙钛矿更优异的可调节性和高温稳定性。近年来复合氧化物Ca-Ce-Nb-M-O(M＝W或Mo)系热敏陶瓷材料的高温NTC性能尤为出色，在NTC热敏陶瓷材料领域有着很好的应用前景。然而Ca-Ce-Nb-Mo-O材料B值较大(>5000K)，无法满足宽温区应用，因此需要降低其B值实现宽温区应用。当前低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料在宽温区高温测控领域具有广阔的应用前景，其在热敏电阻领域还处于空白状态。一般而言热敏电阻B值越大，电阻率越大，反之亦然。因此实现降低材料B值的同时且保持电阻率变化不大成为制造低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料的难点。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料及其制备方法和应用。本专利技术制备的热敏电阻材料性能稳定，一致性好，该热敏电阻材料在25℃-1000℃范围具有明显的负温度系数特性，适合制造宽温区高温热敏电阻器。技术方案：为实现上述专利技术目的，如本专利技术所述一种低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料，其特征在于，所述热敏电阻材料以碳酸钙、五氧化二铌、二氧化铈、三氧化钼、三氧化二钇为原料制备而成；所述热敏电阻材料为含有钙、钇、钼、铈和铌的复合氧化物。其中，所述热敏电阻材料其化学组成体系为Ca1-yYyMoO4-xCeNbO4，其中1≤x≤3，0.01≤y≤0.2。x代表CeNbO4的摩尔数，y代表元素Y的摩尔数，可以通过x和y调节电性能。作为优选，所述含有钙、钇、钼、铈和铌的混合氧化物中的钙、钇、钼、铈和铌的摩尔比为(0.8～0.99)：(0.01～0.2)：1：(1～3)：(1～3)。进一步地，所述含有钙、钇、钼、铈和铌的混合氧化物中的钙、钇、钼、铈和铌的摩尔比为(0.85～0.95)：(0.05～0.15)：1：(1.5～2.5)：(1.5～2.5)。本专利技术所述的低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料的制备方法，，包括如下步骤：a、分别称取碳酸钙，五氧化二铌，二氧化铈，三氧化钼，三氧化二钇进行混合，将混合的原料研磨5-10小时，得到粉体A；b、将步骤a中研磨好的粉体A在温度1000℃-1100℃煅烧3-5小时，研磨5-10小时后即得到粉体B；c、将步骤b得到的粉体B材料进行压块成型，将成型的块体材料进行冷等静压，高温烧结，制得高温热敏陶瓷材料，高温热敏陶瓷材料不含电极铂；d、将步骤c烧结的材料正反两面涂覆铂浆电极，电极厚度2-3mm，然后退火，即可得到的低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料。其中，步骤(c)中粉体B材料以10-20Kg/cm2的压力进行压块成型，时间为0.5-2分钟，将成型的块体材料在压强为300-400MPa下保压1-3分钟进行冷等静压，然后于温度1200℃-1400℃烧结6-10小时，制得高温热敏陶瓷材料。其中，步骤(d)中退火为温度900℃下退火30分钟。作为优选，制备得到的低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料为温度范围为25℃-1000℃，材料常数为B200℃/600℃＝1800K-4000K，温度25℃电阻率为8.0×105Ωcm-6.0×107Ωcm的宽温区高温热敏电阻材料。本专利技术所述的热敏电阻材料可用以制造宽温区高温热敏电阻器。本专利技术结合Ca-Ce-Nb-Mo-O的固溶体特性，通过稀土Y掺杂结合CeNbO4相含量改变来设计合成低B高阻宽温区高温热敏电阻材料。本专利技术提出一种全新的低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料，该热敏电阻材料以碳酸钙、五氧化二铌、二氧化铈、三氧化钼、三氧化二钇原料，经混合研磨、煅烧、冷等静压成型、高温烧结、涂烧电极，即可得得到；所述热敏电阻材料其化学组成体系为Ca1-yYyMoO4-xCeNbO4，其中1≤x≤3，0.01≤y≤0.2；考虑到Y2O3的耐高温性能，且Y3+与Ca2+具有相近的离子半径，Y3+少量取代Ca2+同时放大高电导相CeNbO4的比例可以调节CaMoO4-CeNbO4体系热敏电阻材料的电学性能，制造电性能可调的宽温区高温热敏电阻器。本专利技术从CaMoO4-CeNbO4的半导体特性出发，通过对CeNbO4的比例放大结合Y掺杂改性设计合成了Ca1-yYyMoO4-xCeNbO4宽温区高温(25℃—1000℃)热敏电阻材料。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术制备的的低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料，采用固相法将钙、铈、铌、钼、钇的氧化物进行混和研磨、煅烧、混合、再研磨即得负温度系数热敏电阻粉体材料，再将该粉体材料片式冷等静压成型，高温烧结后正反两面涂烧铂浆电极获得热敏电阻材料，该热敏电阻材料常数为B200℃/600℃＝1800K-4000K，温度25℃电阻率为8.0×105Ωcm-6.0×107Ωcm。采用本专利技术方法制备的低B值高阻宽温区高温热敏电阻材料性能稳定，一致性好，该热敏电阻材料在温度25℃-1000℃范围具有明显的负温度系数特性，适合制造宽温区高温热敏电阻器。附图说明图1为本专利技术的热敏陶瓷材料的XRD图谱。具体实施方式下面对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。实施例1a、按Ca0.8Y0.2MoO4-3CeNbO4的组成，分别称取分析纯碳酸钙，五氧化二铌，二氧化铈，三氧化钼，三氧化二钇进行混合，将混合的原料置于玛瑙研钵中研磨8小时，得到粉体；b、将步骤a中研磨好的粉体在温度1100℃煅烧3小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料，其特征在于，所述热敏电阻材料主要以碳酸钙、五氧化二铌、二氧化铈、三氧化钼、三氧化二钇为原料制备而成；所述热敏电阻材料为包括含有钙、钇、钼、铈和铌的复合氧化物。/n

【技术特征摘要】
1.一种低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料，其特征在于，所述热敏电阻材料主要以碳酸钙、五氧化二铌、二氧化铈、三氧化钼、三氧化二钇为原料制备而成；所述热敏电阻材料为包括含有钙、钇、钼、铈和铌的复合氧化物。


2.根据权利要求1所述的低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料，其特征在于，所述热敏电阻材料其化学组成体系为Ca1-yYyMoO4-xCeNbO4，其中1≤x≤3，0.01≤y≤0.2。


3.根据权利要求1所述的低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料，其特征在于，所述含有钙、钇、钼、铈和铌的混合氧化物中的钙、钇、钼、铈和铌的摩尔比为(0.8～0.99)：(0.01～0.2)：1：(1～3)：(1～3)。


4.根据权利要求1所述的低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料，其特征在于，所述含有钙、钇、钼、铈和铌的混合氧化物中的钙、钇、钼、铈和铌的摩尔比优选为(0.85～0.95)：(0.05～0.15)：1：(1.5～2.5)：(1.5～2.5)。


5.一种权利要求1-4任一所述的低B高阻型宽温区高温热敏电阻材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、分别称取碳酸钙、五氧化二铌、二氧化铈、三氧化钼、三氧化二钇进行混合，将混合的原料研磨5-10小时，得到粉体A；
b、将步骤a中研磨好的粉体A在温度1000℃-110...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，刘亚飞，常爱民，李明亚，倪立，周洋，张羽，张超，
申请(专利权)人：中科立民新材料扬州有限公司，中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32