一种高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料及其制备方法技术

技术编号：41314100 阅读：4 留言：0更新日期：2024-05-13 14:56

一种高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料，由下述重量配比的原料制成：Mn3O4 80‑92%，Ni2O3 1‑5%，CuO 2‑8%，Al2O3 0.5‑2%，ZnO 0.5‑1%，LiLaGeO4 0.4‑3%，NaAlSi2O6 0.2‑4%，TiO2 0.1‑0.8%。本发明专利技术的高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料具有如下优点：（1）材料常数B值高，B值在‑25‑200℃为4810‑5625K；（2）制得的NTC热敏电阻灵敏度高，稳定性好，具有好的耐电流冲击能力；在最大稳态电流后，产品电阻率变化小；延时电阻变化率比较小；适合温度的精确测量和精确控制等方面的应用；（3）电阻率低，室温电阻率（ρ25℃）在8.1Ω·cm~9.4Ω·cm范围内；（4）NTC热敏陶瓷的烧结温度较低，为1130‑1200℃。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息功能材料产品领域，具体涉及一种高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料及其制备方法。

技术介绍

1、ntc(negative temperature coefficient,负温度系数）热敏电阻是指随温度升高而其阻值降低的电阻，由于其对温度敏感、响应快、测量精度高，广泛应用于温度测量、温度控制、温度补偿、抑制浪涌电流等方面。ntc热敏电阻陶瓷材料是研究广泛的热敏电阻介质材料，它通常使用过渡金属元素镍、铜、铝、锰、铬等的氧化物组成。对ntc热敏电阻介质材料的研究，多数集中于电阻率比较高的ntc热敏电阻介质材料的研究；另外，即使是低电阻率的介质材料，热敏常数b值比较低（3000k左右），室温电阻率和热敏常数b随着时间的延长变化比较大。高b值高稳定性低电阻率ntc热敏电阻的介质材料研究相对较少。ntc热敏电阻的电阻率与温度的关系符合arrhenius指数关系： ρ=ρ0exp(ea/kt), ρ和ρ0分别为温度在t(绝对温度）和无穷大时的电阻率，k是玻尔兹曼常数，ea是活化能。热敏材料通常采用室温（25℃）下的电阻率和热敏常数b表征，热敏常数与活化能的关系为：b=ea/k，热敏常数b与材料活化能成正比。ntc热敏电阻的温度-电阻特性可表示为：r=r0exp(b(1/t-1/t0)），r、r0分别为t、t0（绝对温度）时的电阻。电阻温度系数为：αt=1/r（dr/dt)= -b/t2，热敏常数b表征了ntc热敏电阻对温度的敏感性，b值越大，则ntc热敏电阻的电阻对于温度的变化率越大，材料对温度敏感性越好。

2、

技术实现思路

1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料及其制备方法，这种ntc热敏电阻介质材料在-25-200℃具有高b值，且电阻率低。采用的技术方案如下：

2、一种高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成： mn3o4 80-92%，ni2o3 1-5%，cuo 2-8%，al2o3 0.5-2%，zno 0.5-1%，lilageo4 0.4-3%，naalsi2o6 0.2-4%，tio2 0.1-0.8%。

3、在一种优选方案中，上述高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料由下述重量配比的原料制成：mn3o4 83-91%，ni2o3 1.5-4%，cuo 3-7%，al2o3 0.6-1.5%，zno 0.8-1%，lilageo4 0.4-2%，naalsi2o6 0.2-3%，tio2 0.1-0.6%。

4、在另一种优选方案中，上述高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料由下述重量配比的原料制成：mn3o4 85-89%，ni2o3 1.5-3%，cuo 3-7%，al2o3 0.6-1%，zno 0.5-1%，lilageo4 0.4-2%，naalsi2o6 0.2-2%，tio2 0.1-0.6%。

5、优选上述lilageo4、naalsi2o6分别采用常规的化学原料以固相法合成。

6、上述mn3o4、ni2o3、cuo构成mn3o4-ni2o3-cuo三元素主材料体系，其中：mn3o4作为ntc热敏电阻陶瓷材料的主体元素，和lilageo4、naalsi2o6一起影响ntc热敏电阻陶瓷材料的电阻率；ni2o3和lilageo4、naalsi2o6一起能够影响b值；cuo 和lilageo4影响材料的烧结温度（cuo和lilageo4的加入量会影响烧结温度，随着加入量的增加，烧结温度会降低）。zno、tio2、lilageo4、naalsi2o6能够提高陶瓷材料的致密度，影响ntc热敏电阻陶瓷材料的电阻延时变化率、最大稳态电流电阻的变化率、冲击次数、冲击后阻值变化率。

7、上述lilageo4可采用如下工艺制备：按1/2：1/2：1的摩尔比配备la2o3、li2co3和geo2，然后对la2o3、li2co3和geo2进行研磨并混合均匀；再将la2o3、li2co3和geo2的混合物料放入氧化铝坩埚内，于1070℃保温4小时，得到lilageo4。得到的lilageo4冷却后，经研磨并过200目筛，备用。

8、上述naalsi2o6可采用如下工艺制备：按1/2：1/2：2的摩尔比配备na2co3、al2o3和sio2，然后对na2co3、al2o3和sio2进行研磨并混合均匀；再将na2co3、al2o3和sio2的混合物料放入氧化铝坩埚内，于1200-1230℃保温120分钟，得到naalsi2o6。得到的naalsi2o6冷却后，经研磨并过200目筛，备用。

9、本专利技术还提供上述高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料的一种制备方法，其特征在于包括下述步骤：

10、（1）按比例配备mn3o4、ni2o3、cuo、al2o3、zno、lilageo4、naalsi2o6 和tio2；

11、（2）将步骤（1）所配备的mn3o4、ni2o3 、cuo、al2o3、zno、lilageo4、naalsi2o6 和tio2粉碎并混合均匀，得到第一混合粉体；

12、（3）将步骤（2）得到的第一混合粉体在烘箱中干燥（优选干燥温度为70-80℃，干燥时间为7-10小时），然后研磨分散，得到第二混合粉体；

13、（4）将步骤（3）得到的第二混合粉体放入硅碳棒电炉中，于1050-1100℃下煅烧3-5小时，然后降温至20-30℃（优选降温速度为50-100℃/小时），得到ntc粉体；

14、（5）向步骤（4）得到的ntc粉体中加入无水乙醇，球磨8-16小时，然后将ntc粉体放入烘箱中干燥（优选干燥温度为70-100℃，干燥时间为7-10小时），再研磨分散，并过200目筛；

15、（6）向过筛后的ntc粉体中加入粘结剂并进行造粒，得到颗粒状物料；

16、（7）将步骤（6）得到的颗粒状物料压制成生坯片；

17、（8）将生坯片放入硅钼棒电炉中，于1130-1200℃下保温3-5小时，使生坯片排出粘结剂并烧结，得到所述高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料（制得的高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料为陶瓷片）。

18、步骤（2）中，可以分别将各种原料粉碎后混合均匀；也可以将各种原料混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

1. 一种高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成： Mn3O4 80-92%，Ni2O3 1-5%，CuO 2-8%，Al2O3 0.5-2%，ZnO 0.5-1%，LiLaGeO4 0.4-3%，NaAlSi2O6 0.2-4%，TiO2 0.1-0.8%。

2. 根据权利要求1所述的高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料，其特征在于所述高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料由下述重量配比的原料制成：Mn3O4 83-91%，Ni2O3 1.5-4%，CuO 3-7%，Al2O3 0.6-1.5%，ZnO 0.8-1%，LiLaGeO4 0.4-2%，NaAlSi2O6 0.2-3%，TiO2 0.1-0.6%。

3. 根据权利要求1所述的高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料，其特征在于所述高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料由下述重量配比的原料制成：Mn3O4 85-89%，Ni2O3 1.5-3%，CuO 3-7%，Al2O3 0.6-1%，ZnO 0.5-1%，LiLaGeO4 0.4-2%，NaAlSi2O6 0.2-2%，TiO2 0.1-0.6%。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料，其特征在于LiLaGeO4采用如下工艺制备：按1/2：1/2：1的摩尔比配备La2O3、Li2CO3和GeO2，然后对La2O3、Li2CO3和GeO2进行研磨并混合均匀；再将La2O3、Li2CO3和GeO2的混合物料放入氧化铝坩埚内，于1070℃保温4小时，得到LiLaGeO4。

5.根据权利要求1-3任一项所述的高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料，其特征在于NaAlSi2O6采用如下工艺制备：按1/2：1/2：2的摩尔比配备Na2CO3、Al2O3和SiO2，然后对Na2CO3、Al2O3和SiO2进行研磨并混合均匀；再将Na2CO3、Al2O3和SiO2的混合物料放入氧化铝坩埚内，于1200-1230℃保温120分钟，得到NaAlSi2O6。

6.权利要求1所述的高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

7. 根据权利要求1所述的高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料的制备方法，其特征是：步骤（2）中，将Mn3O4、Ni2O3 、CuO、Al2O3、ZnO、LiLaGeO4、NaAlSi2O6 和TiO2混合均匀后，加入无水乙醇，球磨8-20小时，得到第一混合粉体。

8.根据权利要求6所述的高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料的制备方法，其特征是：步骤（6）的粘结剂采用重量百分比浓度为10%的聚乙烯醇溶液，所加入的聚乙烯醇溶液的重量为NTC粉体的重量的8－10%。

9.根据权利要求6所述的高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料的制备方法，其特征是：步骤（7）中，先在20-30MPa压强下将步骤（6）得到的颗粒状物料压制成圆片，压制时间为7-12分钟；然后在100-200MPa压强下对圆片进行等静压处理，等静压处理时间为7-12分钟，得到生坯片。

10.根据权利要求6所述的高B值低电阻率NTC热敏电阻介质材料的制备方法，其特征是：步骤（8）中，硅钼棒电炉中温度的升温速度为50-120℃/小时。

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【技术特征摘要】

1. 一种高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成： mn3o4 80-92%，ni2o3 1-5%，cuo 2-8%，al2o3 0.5-2%，zno 0.5-1%，lilageo4 0.4-3%，naalsi2o6 0.2-4%，tio2 0.1-0.8%。

2. 根据权利要求1所述的高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料，其特征在于所述高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料由下述重量配比的原料制成：mn3o4 83-91%，ni2o3 1.5-4%，cuo 3-7%，al2o3 0.6-1.5%，zno 0.8-1%，lilageo4 0.4-2%，naalsi2o6 0.2-3%，tio2 0.1-0.6%。

3. 根据权利要求1所述的高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料，其特征在于所述高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料由下述重量配比的原料制成：mn3o4 85-89%，ni2o3 1.5-3%，cuo 3-7%，al2o3 0.6-1%，zno 0.5-1%，lilageo4 0.4-2%，naalsi2o6 0.2-2%，tio2 0.1-0.6%。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高b值低电阻率ntc热敏电阻介质材料，其特征在于lilageo4采用如下工艺制备：按1/2：1/2：1的摩尔比配备la2o3、li2co3和geo2，然后对la2o3、li2co3和geo2进行研磨并混合均匀；再将la2o3、li2co3和geo2的混合物料放入氧化铝坩埚内，于1070℃保温4小时，得到lilageo4。

5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄陈瑶，陈衍泽，黄璟，叶邦，钟珩，黄哲，李晓丹，赵明辉，胡勇，
申请(专利权)人：汕头保税区松田电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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