專利名稱：一種低電阻率高b值負溫度系數熱敏陶瓷材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及NTC熱敏陶瓷材料及制備領域，尤其是一種低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料及其制備方法。
背景技術：
低電阻率高B值負溫度系數NTC熱敏陶瓷屬功率型熱敏電阻，主要應用于溫度補償和抑制浪涌電流。中國專利(CN101118793A )公開了一種低電阻率高B值負溫度系數負溫度系數熱敏電阻芯片，該專利是通過加入Ti02、Cr2O3> Nb2O5, WO3> Pr6O11中2_3種氧化物將Mn-Ni-Cu系制成的低電阻率膜片，所制備材料電阻率在幾十Q 范圍，B值在3000以 下。中國專利(CN101157550A)公開一種低阻高B值Mn-Ti-Cu系尖晶石結構熱敏電阻材料。該材料采用Mn-Ti-Cu氧化物為基材，加入Zn-Ca-Nb組成的添加劑，材料質量配比為MnO2:TiO2: CuO= (65-75) : (5-15) : (10-20)，添加劑質量配比為 ZnO: CaO: Nb205=30:60:10。所制備的材料在25°C時的電阻率為20-100 Q .011,251:-501:溫區的B值為2600-3300K。中國專利(CN101618959A )公開一種低電阻率高B值負溫度系數負溫度系數熱敏材料。專利所述材料主要由Mn-Co-Cu-O氧化物組成，并加入Fe2O3-C-TiO2-Cr2O3的合成物，其中Mn2O4:Co3O4: CuO:合成物=(31%-41%) :(35%-40%) :(19%-26%) : (I. 5%:5.5%)。該熱敏材料在25°C的電阻率為5 - 20 Q .cm, B值在3600以下。中國專利(公開號CN101183578)公開一種低阻高B值Co基二元Mn-Co系熱敏片式陶瓷材料。該專利采用二元Mn-Co氧化物為基材，以硅、鈣、鎂、鋯中一種或多種為添加劑。其中Mn:Co = 0.4 0.9:1，添加劑的含量控制在0. 3 10%。所制備材料的電阻率在300 500 Q m, B值在380(T4250K。該系材料雖實現低阻高B值，但所使用Co氧化物的成本較高。中國專利(CN101123134A )公開一種復合低電阻率、高B值負溫度系數熱敏電阻及其制備方法。該元件的芯片為兩個低電阻層之間夾一層高B值熱敏電阻層的復合結構，低電阻層由Mn-Ni-Cu-Ca構成，其元素之間的摩爾比Mn :Ni Cu Ca = 2. 6:1. 3:1. 8:0. 3 ；高B值層由重量百分比為Mn: Co: Cu: Ti: Nb = 3. 6:1. 4:0. 6:0. 2:0. 2組成。采用扎膜技術分別制成低電阻層的低電阻膜片和形成高B值層的高B值膜片，并疊合制成復合膜片，高溫煅燒制成NTCR。該方法所制備材料電阻率可達幾Q !!!，B值4100K，但制備工藝相對復雜。參照以上發明技術背景的特點與不足，本發明選材為成本相對較低的MnNiFeO4系陶瓷材料。一般制備方法，常壓燒結所獲得的MnNiFeO4-敏陶瓷常溫電阻率在80 500 Q m，B 值在 2800 3300K。

發明內容
本發明的目的在于提供一種在現有常規MnNiFeO4系陶瓷材料的基礎上通過適當添加在高溫負壓狀態下可變價的鈦、銅、錫、鈷、鋅離子，通過負壓燒結方式獲得的低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料及其制備方法。上述目的通過以下方案實現
一種低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料，其特征在于該熱敏陶瓷材料的名義化學組成為(MnNiFe)1^具04，M代表鈦、銅、錫、鈷、鋅。所述的一種低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料，其特征在于所述的X的取值范圍為(H). 24。所述的一種低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料，其特征在于所述的X的優化范圍在0. 06^0. 15。所述的低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于其是按化學組成的計量比以組成陽離子的氧化物為起始原料配制成配合料，將其球磨至一定細度，經過兩次煅燒，加一定有機粘結劑造粒成型后于一定負壓條件下燒制而成。 所述一種低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于
(1)以組成陽離子的氧化物為起始原料配制成配合料，經水相球磨至400目篩下，得球磨后的粉體烘干待用；
(2)所得球磨后的粉體經兩次煅燒成相，第一次煅燒溫度為80(T90(TC，保溫時間4 10小時；第二次煅燒溫度為95(T105(TC，保溫時間4 10小時；每次煅燒后經干法球磨至400目篩下；
(3)對煅燒成相后的陶瓷粉體進行造粒，使用固含量為3 10wt%PVA或CMC的水溶液為造粒劑，造粒劑用量為f 6wt% ；
(4)造粒后干壓成型，壓力為250MPa 350MPa；
(5)干壓成型后坯體的燒結方式采用空氣負壓方式，真空度控制在0.OOOlMPa^O. 08MPa。所述一種低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于步驟(5)所述的真空度優化范圍在0. 005 0. 06MPa。本發明的有益效果為
本發明在現有常規MnNiFeO4系陶瓷材料的基礎上通過適當添加在高溫負壓狀態下可變價的鈦、銅、錫、鈷、鋅離子，通過負壓燒結方式獲得低電阻率、高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料；所獲得的材料在25°C的電阻率為3-75 Q -m，25_85°C溫區的B值為3600-4500K。
具體實施例方式實施例I :名義組成為(MnNiFe)w3TixO4 (x=0. 0，0. 12，0. 24)低電阻率高B值負溫度系數的熱敏陶瓷材料的制備，電阻率與B值。I.質量配方以胞02、附203、？6203、1102為起始原料，得三種熱敏陶瓷材料的配合料的配方。MnNiFeO4 配方MnO2 :Ni203 :Fe203 =
34. 85%: 33. 15% :32. 01% ；
(MnNiFe)a96Tiai2O4 配方Mn02 Ni203 Fe203 Ti02 =
33. 51%: 31. 87% 30. 77% :3. 85% ；
(MnNiFe)a92Tia24O4 配方Mn02 Ni203 :Fe203 Ti02 =
31. 34%: 31. 11% 30. 04% :7. 51% ；2.球磨以料冰球=1:0.8:1. 8比例濕法球磨10小時,過400目篩后,烘干待用；
3.兩次煅燒第一次煅燒溫度為850°C，保溫時間6小時，降溫后取出，以料球=1:1. 4干法球磨6小時后過400目篩待第二次煅燒；第二次煅燒溫度為950°C，保溫時間6小時，降溫后取出，以料球=1:1.4干法球磨6小時，過400目篩后待用；
4.造粒按粉料質量比的5wt%，加入濃度為10wt%PVA水溶液，手工造粒，過180目篩； 5.成型以單軸壓力成型，成型壓力為300MPa,制成①13mmX(I. 5^2. 5)mm的片樣； 6.燒成將片樣坯體放入管式真空爐，真空度控制為0.OlMPa,燒結溫度曲線如下 室溫一600°C，升溫速率I. 50C /min ；
60(TC—60(TC，保溫 60min ；
600°C—900°C，升溫速率 2V /min ；
900 °C—900 °C，保溫 60min
900°C——1280°C，升溫速率 5°C /min;
1280°C-1280°C，保溫 300min ；
1280°C—室溫，隨爐降溫至室溫；
燒后瓷片的表觀密度為(5. 2^5. 5) g/cm3。7.燒銀采用還原溫度為850°C的銀漿涂覆瓷片的兩面，燒銀保溫時間為40min。8.電性能測試將樣品置于25±0. 1°C和85±0. 1°C恒溫油浴中測量其電阻值，計算電阻率、B值如下
權利要求
1.一種低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料，其特征在于該熱敏陶瓷材料的名義化學組成為(MnNiFe)^具04，M代表鈦、銅、錫、鈷、鋅。
2.根據權利要求I所述的ー種低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料，其特征在于所述的X的取值范圍為(Γ0. 24。
3.根據權利要求I所述的ー種低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料，其特征在于所述的X的優化范圍在O. 06^0. 15。
4.一種如權利要求I所述的低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于其是按化學組成的計量比以組成陽離子的氧化物為起始原料配制成配合料，將其球磨至一定細度，經過兩次煅燒，加一定有機粘結劑造粒成型后于一定負壓條件下燒制。
5.根據權利要求4所述ー種低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于 (O以組成陽離子的氧化物為起始原料配制成配合料，經水相球磨至400目篩下，得球磨后的粉體烘干待用； (2)所得球磨后的粉體經兩次煅燒成相，第一次煅燒溫度為80(T90(TC，保溫時間Γ10小時；第二次煅燒溫度為95(T105(TC，保溫時間4 10小時；每次煅燒后經干法球磨至400目篩下； (3)對煅燒成相后的陶瓷粉體進行造粒，使用固含量為3 10wt%PVA或CMC的水溶液為造粒劑，造粒劑用量為f 6wt% ； (4)造粒后干壓成型，壓カ為250MPa 350MPa； (5)干壓成型后坯體的燒結方式采用空氣負壓方式，真空度控制在O.OOOlMPa O. 08MPa。
6.根據權利要求5所述ー種低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于步驟(5)所述的真空度優化范圍在O. 005 0. 06MPa。
全文摘要
本發明公開了一種低電阻率高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料及其制備方法，該熱敏陶瓷材料的名義化學組成為(MnNiFe)1-x/3MxO4，M代表鈦、銅、錫、鈷、鋅；其是以組成陽離子的氧化物為起始原料的配合料球磨至一定細度，經過兩次煅燒，加一定有機粘結劑造粒成型后于一定負壓條件下燒制而成。本發明在現有常規MnNiFeO4系陶瓷材料的基礎上通過適當添加在高溫負壓狀態下可變價的鈦、銅、錫、鈷、鋅離子，通過負壓燒結方式獲得低電阻率、高B值負溫度系數熱敏陶瓷材料；所獲得的材料在25℃的電阻率為3-75Ω·m，25-85℃溫區的B值為3600-4500K。
文檔編號C04B35/622GK102674826SQ20121018242
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月5日 優先權日2012年6月5日
發明者劉洋, 孫殿超, 朱紹峰, 李棟才 申請人:安徽建筑工業學院