一种NTC热敏电阻材料的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种NTC热敏电阻材料的制造方法，包括以下制造步骤：1)按照化学式Mn

A manufacturing method of NTC thermistor material

【技术实现步骤摘要】
一种NTC热敏电阻材料的制造方法
本专利技术涉及负温度系数热敏电阻
，特别是涉及一种高可靠性的NTC热敏电阻材料的制造方法。
技术介绍
负温度系数(NTC)热敏电阻是指电阻随温度升高而下降的电子陶瓷材料，因此广泛用于温度传感器中用来测量温度。目前，NTC温度传感器主要采用环氧包封NTC热敏电阻芯片或者玻璃包封NTC热敏电阻芯片制作而成。在环氧包封工艺中，环氧树脂固化温度在150℃～300℃，而在环氧包封前，NTC热敏电阻芯片要经过255℃～265℃的浸锡进行芯片焊接，所以在短时间内会承受一定的温度冲击。在玻璃包封工艺中，需在255℃～265℃浸锡进行芯片焊接，然后在芯片上套上玻璃管进行700℃～850℃烧玻固化，将承受更高的温度冲击。因此对NTC热敏电阻芯片的可靠性提出了越来越高的要求。国内外通常的制备负温度系数热敏电阻的办法是：按照化学式配比称量对应的金属氧化物，混合球磨，煅烧，得到热敏陶瓷预粉体；热敏陶瓷预粉体球磨，造粒，干压成型，再进行等静压处理，得到陶瓷生坯；生坯在陶瓷生坯在300～600℃排胶后在马弗炉中烧结，烧结温度1100℃～1300℃，保温2～4h后冷却降温，得到NTC热敏电阻材料。细化晶粒是提高NTC热敏电阻芯片的可靠性一种有效途径。根据国内外生产实践及相关文献资料，目前为得到细晶粒NTC热敏电阻芯片主要有以下几种办法：(1)CN104478426A公开了一种适用于中温区高稳定负温度系数热敏电阻及制备方法，CN101618963A公开了一种高均匀性高稳定性负温度系数热敏材料及其制备方法，CN1588574A公开了负温度系数热敏电阻材料及其制造方法。这些方法为细化晶粒，主要从原材料入手，通过共沉淀法、固相法制取超细乃至纳米级前驱体粉末。(2)将所得粉体采用干压成型和冷等静压相结合的方式制成压锭，烧结后切片、上电极、老练、划片制成芯片。(3)湿法成型制直接制成薄片，烧结后上电极、老练、划片并制成芯片。所用的湿法主要有：刮刀成膜法、丝网印刷法和流延法等，相关文献如CN102686532A、CN102592763A、CN1405798A。(4)CN106699158A中公开的方法是针对镍元素，采用弱氧化气氛来烧结热敏电阻材料，其方法不具有通用性。现有制备NTC热敏电阻的工艺主要存在以下两方面的缺点：一、粉体制备和成型阶段，现有技术要么采用氧化物粉末混合球磨、预烧、破碎、干压成型这一传统办法，或者通过各种水热法制成纳米粉体然后再成型的办法。传统办法需要的烧结温度较高，难以致密，从而影响阻值精度和可靠性。此外，干压成型的另外一个缺点是容易出现密度不均匀，产生孔洞，从而影响和精度和性能。全部采用纳米粉体，则生产过程繁琐，生产成本高。二、为改善性能，得到细晶粒的热敏电阻材料，常采用纳米粉体来制备。首先纳米粉体的制备过程繁琐，生产成本高；其次纳米粉体的烧结工艺通常比较复杂，如果采用在传统的马弗炉进行烧结，采用的是热传导的方式由外向内进行梯度式加热，这种加热烧结方式首先是烧结时间较长，生产效率低下，能耗高也很容易导致晶粒的异常长大，因此需要用到放电等离子烧结(SPS)、微波烧结炉等新设备，价格昂贵又不利于常规生产。
技术实现思路
为了克服现有技术制备负温度系数热敏电阻存在的工艺问题，本专利技术的目的在于提供一种高精度的NTC热敏电阻材料的制造方法。本专利技术的专利技术构思是：从粉体处理、烧结工艺两个方面综合改进，提出了一条合适的制作高可靠性NTC热敏电阻材料的制造方法，以克服现有制备工艺引起的不良问题，从而大大提高热敏电阻的可靠性。为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：一种NTC热敏电阻材料的制造方法，包括以下步骤：1)按照化学式Mn3-x-y-zNixFeyCozMtO4称量对应的金属氧化物，混合球磨，煅烧，得到热敏陶瓷预粉体；2)将热敏陶瓷预粉体进行球磨和砂磨，然后造粒，干压成型，再进行等静压处理，得到陶瓷生坯；3)将陶瓷生坯在马弗炉中进行烧结，以8℃/min～12℃/min的速度从常温升温至1300℃～1400℃，保温3min～8min后，在3min～8min内降温至1100℃～1200℃，保温8h～12h，冷却，得到NTC热敏电阻材料；步骤1)的化学式中，M选自Al、Cu、Zr、La或Zn；0≤t≤1，x≥0，y≥0，z≥0，且0＜x+y+z＜3。这种NTC热敏电阻材料的制造方法步骤1)中，按照化学式Mn3-x-y-zNixFeyCozMtO4称量对应的金属氧化物即称量Mn、Ni、Fe、Co和M各自的氧化物。Mn的氧化物如四氧化三锰，Ni的氧化物如氧化镍，Fe的氧化物如三氧化二铁，Co的氧化物如氧化钴，M的氧化物可以是氧化铝、氧化铜、氧化锆、氧化镧或氧化锌。优选的，这种NTC热敏电阻材料的制造方法步骤1)中，化学式为MnNiFeAlO4、MnCoFeNiO4或MnCoFeAlO4。优选的，这种NTC热敏电阻材料的制造方法步骤1)中，球磨的时间为18h～25h；进一步优选的，步骤1)中，球磨的时间为19h～22h。优选的，这种NTC热敏电阻材料的制造方法步骤1)中，球磨后还包括烘干、破碎的步骤，破碎后再进行煅烧。优选的，这种NTC热敏电阻材料的制造方法步骤1)中，煅烧的温度为800℃～1100℃；进一步优选的，步骤1)中煅烧的温度为950℃～1000℃。煅烧的时间可以根据实际情况进行调整，以满足工艺要求为宜，优选的煅烧时间为2h～3h。优选的，这种NTC热敏电阻材料的制造方法步骤2)中，球磨的时间为18h～25h；进一步优选的，步骤2)中，球磨的时间为19h～22h。优选的，这种NTC热敏电阻材料的制造方法步骤2)中，砂磨的时间为20min～35min；进一步优选的，步骤2)中，砂磨的时间为25min～30min。优选的，这种NTC热敏电阻材料的制造方法步骤2)中，造粒是将砂磨得到的粉体与粘结剂混合造粒。造粒的方法为本领域的常见方法。所用的粘结剂可选用聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、纤维素醚等有机粘结剂。粘结剂的用量可以根据实际需要进行调整，如添加砂磨所得粉体质量的1％～2％的粘结剂混合造粒。优选的，这种NTC热敏电阻材料的制造方法步骤2)中，干压成型的压力为50MPa～70MPa，保压时间为1min～5min；进一步优选的，干压成型的压力为55MPa～65MPa，保压时间为1min～3min。优选的，这种NTC热敏电阻材料的制造方法步骤2)中，干压成型之后还包括烘烤的步骤；烘烤的温度优选为95℃～105℃，烘烤的时间优选为0.5h～2h。优选的，这种NTC热敏电阻材料的制造方法步骤2)中，等静压处理的压力为100MPa～380MPa，保压时间为1min～5min；进一步优选的，等静压处理的压力为280MPa～320MPa，保压时间为1min～3min。通过采用步骤2)这种成型方式制得陶瓷生坯，可以有效消除了生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NTC热敏电阻材料的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)按照化学式Mn

【技术特征摘要】
1.一种NTC热敏电阻材料的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按照化学式Mn3-x-y-zNixFeyCozMtO4称量对应的金属氧化物，混合球磨，煅烧，得到热敏陶瓷预粉体；
2)将热敏陶瓷预粉体进行球磨和砂磨，然后造粒，干压成型，再进行等静压处理，得到陶瓷生坯；
3)将陶瓷生坯在马弗炉中进行烧结，以8℃/min～12℃/min的速度从常温升温至1300℃～1400℃，保温3min～8min后，在3min～8min内降温至1100℃～1200℃，保温8h～12h，冷却，得到NTC热敏电阻材料；
所述步骤1)的化学式中，M选自Al、Cu、Zr、La或Zn；0≤t≤1，x≥0，y≥0，z≥0，且0＜x+y+z＜3。


2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述步骤1)的化学式为MnNiFeAlO4、MnCoFeNiO4或MnCoFeAlO4。


3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述步骤1)中，煅烧的温度为800℃～1100℃。


4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述步骤2)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪小明，谭育新，杨安学，林芳成，杨大开，
申请(专利权)人：广州新莱福磁电有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44