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NTC热敏电阻材料的制备方法及在电子器件中的应用-1
发布者 : admin 发布时间 : 2018/10/29 04:10:13

NTC热敏电阻材料的制备方法及在电子器件中的应用-1


NTC热敏电阻的电阻值随温度升高而下降,被广泛应用于温度测量、温度控制、温度补偿、抑制浪涌电流等领域。

 

目前,在温度范围-60℃到300℃内,实际应用和研究最多的NTC热敏电阻材料大多选择Mn-Co-Ni-Cu-Fe系尖晶石型过渡金属氧化物,通常应用基于MnO的尖晶石结构的材料。但MnO材料的电阻率太高,故而不适用于作为NTC热敏电阻材料,目前通常的做法是通过掺杂其他的金属元素来改善其导电性。镍是被应用最广泛的一种元素,目前绝大部分的尖晶石结构的NTC材料都添加了镍,因为Ni离子不易转变为高价或低价离子,它的主要作用是进入B位形成全反或半反尖晶石晶体结构,促使载流子的形成。这类NTC材料主要包括Ni-Mn-O,Fe-Ni-Mn-O,Zn-Ni-Mn-O,Co-Ni-Mn-O,和Cu-Ni-Mn-O等。

 

但是镍元素的加入有如下弊端:

(1) 镍是相对昂贵的元素,通过掺杂镍来改善NTC材料的电性能,这使得材料成本较高;

(2) 镍应用于某些与人体接触的器件上时(如生物工程材料器件、医用设备等),有些人群会出现过敏现象,所以,国际上对含镍制品的使用控制越来越严格,在某些行业甚至禁止含镍产品的应用。

 

为了克服上述现有技术存在的缺陷,现提供一种成本低应用领域广的NTC热敏电阻材料及其制备方法。该方法所得的NTC热敏电阻B值范围为3000~5500K,25℃电阻率为100~60000Ω·CM,电阻漂移率为0.1~3%。具体操作如下:

 

(1):按照结构通式CuZnMnO,其中0.1≤x≤0.9,0.8≤y≤1,分别称取含有Cu、Zn、Mn元素的原料进行混合在混合后的混合物中加入分散剂和磨介材料,进行磨制混合

(2):将磨制好的混合粉体干燥,干燥温度控制在70~120℃;

(3):将干燥后的粉体煅烧,煅烧温度控制在600~900℃,煅烧时间为1~12小时;

(4):在煅烧后的粉体中添加粘结剂进行造粒,获得流动性好的粉粒;

(5):将步骤(4)所得的粉粒模压成型,成型压力控制在200~300MPa;

(6):将成型后的素坯从室温加热到1000~1200℃烧结,控制升温速率为1~20℃/min,保温烧结2~24小时,然后随炉冷却至室温,得到NTC热敏电阻材料。

步骤(1)所述的含有Cu、Zn、Mn元素的原料选自含有Cu、Zn、Mn元素的氧化物、碳酸盐、乙酸盐、或草酸盐类。

步骤(1)所述的分散剂包括无水乙醇、去离子水、丙酮或丁酮,所述的磨介材料包括玛瑙球、二氧化锆氧化铝球;原料与分散剂的质量比为1∶1~4,原料与磨介材料的质量比为1∶3~5,球磨时间为0.5~10小时,球磨机转速为50~200转/分钟。

步骤(4)所述的粘结剂包括聚乙烯醇,聚乙烯醇缩丁醛羧甲基纤维素,粘结剂与煅烧后的粉体的质量比为1~5∶99~95。

 

与现有技术相比,本方法具有以下优点:(1)本方法提供的NTC热敏电阻材料不需要掺杂镍等相对昂贵的元素来改善其导电性,但是具有良好的电性能,这极大的降低了材料的生产成本:(2)本方法提供的NTC热敏电阻材料可以应用到生物工程材料器件、医用设备等禁止含镍产品的行业,产品应用领域广:(3)本方法提供的NTC热敏电阻材料的制备工艺简单,重复性好,以此材料制作的电子器件稳定性好,精度高。

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