
NTC熱敏電阻的(de)電阻(zu)值隨溫(wen)度(du)升高(gao)而下降,被廣泛應用于(yu)溫(wen)度(du)測量、溫(wen)度(du)控制、溫(wen)度(du)補償(chang)、抑制浪涌電流(liu)等領域。
目前,在溫度范(fan)圍-60℃到300℃內,實(shi)際應用和研究最多的NTC熱(re)敏電阻材(cai)料大(da)多選擇Mn-Co-Ni-Cu-Fe系尖(jian)晶(jing)石型過渡金屬氧化物,通常應用(yong)基于MnO的(de)尖(jian)晶(jing)石結(jie)構的(de)材(cai)料。但MnO材(cai)料的(de)電阻率(lv)太高,故而不適用(yong)于作為(wei)NTC熱敏(min)電阻(zu)材料,目前(qian)通(tong)常的(de)(de)做法(fa)是(shi)通(tong)過摻雜其他的(de)(de)金屬(shu)元(yuan)素來改善(shan)其導電性。鎳(nie)是(shi)被應用(yong)最廣泛的(de)(de)一種元(yuan)素,目前(qian)絕大部(bu)分的(de)(de)尖(jian)晶石結構的(de)(de)NTC材(cai)料都(dou)添加了(le)鎳,因為Ni離(li)子不易轉變(bian)為高價或(huo)低價離(li)子,它(ta)的(de)主(zhu)要作用是進入B位(wei)形成全反或(huo)半反(fan)尖晶石晶體結構,促使載流(liu)子的形成。這類NTC材料(liao)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(deng)。
但(dan)是鎳元素的加入有如下(xia)弊端:
(1) 鎳(nie)是相對(dui)昂貴的(de)元素,通過摻雜鎳(nie)來改善NTC材(cai)(cai)料(liao)的電性能,這使得材(cai)(cai)料(liao)成本較高;
(2) 鎳(nie)應用于某些與(yu)人體接觸的器(qi)件上時(如(ru)生物工程材料器件、醫用(yong)設(she)備等),有些人(ren)群會出現(xian)過敏現(xian)象(xiang),所以,國際上對(dui)含(han)鎳制(zhi)(zhi)品的使用(yong)控制(zhi)(zhi)越來越嚴(yan)格,在(zai)某些行業甚(shen)至禁(jin)止含(han)鎳產品的應用(yong)。
為了克服上述現(xian)(xian)有(you)技(ji)術存在的缺陷(xian),現(xian)(xian)提(ti)供一種成本低及(ji)應用領域(yu)廣的NTC熱敏電阻材料及其制備方法。該(gai)方法所得的NTC熱(re)敏電阻的B值范圍(wei)為3000~5500K,25℃電阻率為100~60000Ω·CM,電阻漂移率為0.1~3%。具體操作如下:
(1):按照結構通式CuZnMnO,其中0.1≤x≤0.9,0.8≤y≤1,分別稱取含有Cu、Zn、Mn元(yuan)素的原(yuan)料(liao)進行混合,在混合(he)后的混合(he)物中加(jia)入分散劑(ji)和磨介材料(liao),進行(xing)磨制混合(he);
(2):將磨制好(hao)的(de)混合粉體干(gan)燥,干(gan)燥溫度控制在70~120℃;
(3):將干燥后的(de)粉體煅燒,煅燒溫度控制(zhi)在600~900℃,煅燒時間為1~12小時;
(4):在煅(duan)燒后的粉體(ti)中添加粘結劑進行(xing)造粒,獲得流動性好的粉粒;
(5):將(jiang)步(bu)驟(4)所得的粉粒模壓成(cheng)型,成(cheng)型壓力(li)控制在200~300MPa;
(6):將成型(xing)后(hou)的素坯從室溫加熱(re)到1000~1200℃燒結,控制升溫速率為1~20℃/min,保溫燒結2~24小時,然后(hou)隨爐冷(leng)卻至室溫,得到NTC熱敏(min)電阻(zu)材(cai)料(liao)。
步(bu)驟(zou)(1)所述(shu)的含有(you)Cu、Zn、Mn元素的原(yuan)料選(xuan)自含有(you)Cu、Zn、Mn元素的氧化物、碳(tan)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)、乙酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)、或草酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)類。
步驟(1)所(suo)述的分(fen)散劑包括無水乙(yi)醇、去離子(zi)水、丙酮或丁酮,所述的磨介材料包(bao)括(kuo)瑪瑙球、二氧化鋯球或氧(yang)化鋁球;原(yuan)料與分(fen)散劑的質量(liang)比為(wei)1∶1~4,原料與(yu)磨(mo)介材料的質量比為1∶3~5,球(qiu)磨(mo)時間為0.5~10小時,球(qiu)磨(mo)機轉(zhuan)速為50~200轉(zhuan)/分鐘。
步驟(4)所述的(de)粘結(jie)劑包括聚乙烯(xi)醇,聚乙(yi)烯(xi)醇縮丁醛或羧(suo)甲基纖(xian)維素,粘結劑與(yu)煅燒后的(de)粉(fen)體的(de)質量(liang)比為1~5∶99~95。
與現有(you)技術相比,本方法(fa)具有(you)以下優點:(1)本方法提供的NTC熱(re)敏(min)電阻(zu)材(cai)料不需要摻雜鎳等(deng)相對(dui)昂貴的(de)元素(su)來改善其導電(dian)(dian)性,但(dan)是具有良好的(de)電(dian)(dian)性能(neng),這極(ji)大的(de)降(jiang)低了材(cai)料的(de)生產成本:(2)本方法(fa)提供的(de)NTC熱敏電阻材料可以應用(yong)到生物工程材料器件、醫用(yong)設備等禁止含鎳(nie)產(chan)品的行業,產(chan)品應用(yong)領域廣:(3)本方法提供(gong)的NTC熱敏電阻材(cai)料(liao)(liao)的制(zhi)備工藝(yi)簡單,重復性(xing)好,以(yi)此材(cai)料(liao)(liao)制(zhi)作(zuo)的電子器(qi)件穩定性(xing)好,精度高。