本發(fā)明涉及一種低阻值高b值高穩(wěn)定性的負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料及其制備方法，屬于負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料。

背景技術(shù)：

1、負(fù)溫度系數(shù)(ntc)熱敏陶瓷具有測(cè)溫精度高、互換性好、可靠性高等特點(diǎn)，在溫度測(cè)量、控制、補(bǔ)償?shù)确矫鎽?yīng)用十分廣泛。通常，ntc熱敏陶瓷材料由通式為ab2o4的錳系過(guò)渡金屬尖晶石氧化物組成，隨著科技的發(fā)展，對(duì)這類(lèi)材料的低阻值和高b值提出了更高的要求，而通常的情況是當(dāng)材料的電阻率較高時(shí)，b值也高，反之亦然。

2、研究表明，在二元體系中，cu-mn-o系列可獲得最低的室溫電阻率，但由于銅離子價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變及離子與空位遷移等因素導(dǎo)致此類(lèi)材料電學(xué)性能穩(wěn)定性較差。因此研究者期望通過(guò)開(kāi)展組分調(diào)控制備高質(zhì)量的低阻值ntc熱敏陶瓷。例如，cu0.2ni0.5mn2.3o4陶瓷的室溫電阻率為70ω·cm，老化值為14.9％；cu0.2ni0.66mn2.14o4陶瓷的室溫電阻率為42ω·cm，而老化值卻高達(dá)12.6％。為了提高含cu系ntc熱敏陶瓷的穩(wěn)定性，可采用添加不變價(jià)離子zn2+的方法，然而這種方法雖然能增加材料的穩(wěn)定性，但材料的室溫電阻率同時(shí)也增加。例如，在cu0.2ni0.66mn2.14o4陶瓷中添加zn2+，zn0.4cu0.2ni0.66mn2.14o4陶瓷的老化值降低至4.2％，室溫電阻率增加至73.1ω·cm，進(jìn)一步地，zncu0.2ni0.66mn2.14o4陶瓷的老化值降低至0.16％，室溫電阻率大幅增加至980ω·cm。可以看出在cu-mn-o和cu-ni-mn-o系列中難以制備出阻值低穩(wěn)定性好的ntc熱敏陶瓷。

3、此外，有研究者開(kāi)展了cu-co-mn-o系研究，發(fā)現(xiàn)co0.98cu0.4mn1.62o4的室溫電阻率為17.6ω·cm，老化值為2.38％。co0.98cu0.5mn1.52o4的室溫電阻率為17.5ω·cm，老化值為2.68％。但是此兩種材料均是立方相尖晶石與四方尖晶石相的混合物，其均一性及材料的可替換性難以保證。由此可見(jiàn)，對(duì)于低阻值高穩(wěn)定性的ntc熱敏陶瓷而言，還需要探索新的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料存在的不足，提供一種低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料的制備方法，制得的負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料具有低阻值和高b值，并且穩(wěn)定性高。

2、技術(shù)方案

3、本發(fā)明一方面公開(kāi)了一種低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

4、(1)將乙酸銅、乙酸鈷、乙酸鎳、乙酸錳及草酸混合均勻，得到混合物，然后將混合物與磨介材料和分散劑加入到球磨罐中球磨，得到混合粉末；

5、(2)將混合粉末干燥后進(jìn)行煅燒，冷卻后二次球磨，烘干后過(guò)篩，得到粉料；

6、(3)往步驟(2)的粉料中加入粘合劑進(jìn)行造粒，然后模壓成型，將成型后的坯體煅燒，最后冷卻，得到低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料。

7、進(jìn)一步，步驟(1)中，所述乙酸銅、乙酸鈷、乙酸鎳、乙酸錳的用量按金屬原子百分比計(jì)量，其中，銅的原子百分比為6.67～10％，鈷的原子百分比為22.67～26％，鎳的原子百分比為0～16.66％，錳的原子百分比為50.67～67.33％，所述草酸用量為金屬原子總摩爾量的1～1.5倍。

8、進(jìn)一步，步驟(1)中，所述分散劑為無(wú)水乙醇；所述混合物、磨介材料和分散劑的重量比為1：(1～3)：(1～3)。

9、進(jìn)一步，步驟(1)中，所述球磨罐的轉(zhuǎn)速為200～300r/min，球磨時(shí)間為3～12h。

10、進(jìn)一步，步驟(2)中，所述干燥溫度為80℃，時(shí)間為12～24h。

11、進(jìn)一步，步驟(2)中，所述煅燒溫度為600～900℃，時(shí)間為2～4h。

12、進(jìn)一步，步驟(2)中，所述二次球磨的轉(zhuǎn)速為200～300r/min，時(shí)間為6～24h。

13、進(jìn)一步，步驟(2)中，所述烘干溫度為80℃。

14、進(jìn)一步，步驟(3)中，所述粘合劑為濃度為5～8wt％的聚乙烯醇溶液，粘合劑與粉料的質(zhì)量比為(5～8)：(92～95)。

15、進(jìn)一步，步驟(3)中，所述煅燒溫度為1000～1200℃，時(shí)間為3～8h。

16、本發(fā)明另一方面還公開(kāi)了使用上述方法制備得到的低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料。

17、本發(fā)明的有益效果：

18、本發(fā)明提供了一種低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料的制備方法，該方法以乙酸銅、乙酸鈷、乙酸鎳、乙酸錳及草酸為原料，先通過(guò)固相法制備尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物粉末，再采用陶瓷制備工藝制備負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料，利用cu離子取代a位co離子，降低體系的電阻率，利用ni離子取代b位的mn離子，co、ni的強(qiáng)耦合作用控制體系的穩(wěn)定性。該方法操作簡(jiǎn)單，制得的負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料具有致密性好、穩(wěn)定性高、精度高、導(dǎo)電性能優(yōu)良、適合工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，室溫電阻率為28.0～993.8ω·cm，b值為3056～3548k，老化值為2.38％～4.08％，特別適合用于低溫測(cè)量及抑制浪涌電流等技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料及其制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述乙酸銅、乙酸鈷、乙酸鎳、乙酸錳的用量按金屬原子百分比計(jì)量，其中，銅的原子百分比為6.67～10％，鈷的原子百分比為22.67～26％，鎳的原子百分比為0～16.66％，錳的原子百分比為50.67～67.33％，所述草酸用量為金屬原子總摩爾量的1～1.5倍。

3.如權(quán)利要求1所述低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述分散劑為無(wú)水乙醇；所述混合物、磨介材料和分散劑的重量比為1：(1～3)：(1～3)。

4.如權(quán)利要求1所述低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述球磨罐的轉(zhuǎn)速為200～300r/min，球磨時(shí)間為3～12h。

5.如權(quán)利要求1所述低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述干燥溫度為80℃，時(shí)間為12～24h。

6.如權(quán)利要求1所述低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述煅燒溫度為600～900℃，時(shí)間為2～4h。

7.如權(quán)利要求1所述低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述二次球磨的轉(zhuǎn)速為200～300r/min，時(shí)間為6～24h。

8.如權(quán)利要求1所述低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述粘合劑為濃度為5～8wt％的聚乙烯醇溶液，粘合劑與粉料的質(zhì)量比為(5～8)：(92～95)。

9.如權(quán)利要求1所述低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述煅燒溫度為1000～1200℃，時(shí)間為3～8h。

10.一種如權(quán)利要求1-9任一所述低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料的制備方法制備得到的低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料及其制備方法，將乙酸銅、乙酸鈷、乙酸鎳、乙酸錳及草酸混合均勻后，與磨介材料和分散劑一起球磨，將得到的粉末干燥后煅燒，然后二次球磨，烘干后過(guò)篩，隨后加入粘合劑進(jìn)行造粒，然后模壓成型，將成型后的坯體煅燒，最后冷卻，即得。本發(fā)明制得的低阻值負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷材料具有致密性好、穩(wěn)定性高、精度高、導(dǎo)電性能優(yōu)良、適合工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，室溫電阻率為28.0～993.8Ω·cm，B值為3056～3548K，老化值為2.38％～4.08％，特別適合用于低溫測(cè)量及抑制浪涌電流等技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：馬成建,馬張超,阮海云,高虹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鹽城工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2