专利名称：一种低电阻率、高b值负温度系数热敏材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及热敏材料领域，特别涉及一种低电阻率、高B值负温度系数热敏材料及其制备方法。背景技术：
低电阻率、高B值负温度系数热敏材料制备的元件与传感器广泛地用于各种领域的温度测量、温度控制、温度补偿和电路过流保护。但由于当前国内外相关低电阻率，高B值产品，相对MEMS数字传感器来说精度偏低，因此能够制造更高精度的低电阻率/高B值的低成本材料成为全球同行业追求的目标。最初负温度系数热敏电阻通常采用从过度金属Mn、Co、N1、Fe、Cu、的氧化物中选取3 4种作为主配方，同时掺入一些高价或低价的其他金属化氧化物以及一些稀土元素，材料的电阻率从几欧姆 厘米、到几千欧姆 厘米，B值(材料系数)在100(Γ4300Κ范围内；用这些材料做成的热敏电阻的标称电阻值为几百欧姆到几十万欧姆，迄今为止，此系列配方材料方案还没有一种理想的实现高精度、高一致性和互换性的低阻/高B值负温度系数热敏材料的制造方法。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种闻精度、闻一致性和互换性、闻稳定性的低电阻率、高B值负温度系数热敏材料及其制备方法。本发明是通过如下技术方案实现的:
一种低电阻率、高B值负温度系数热敏材料，以Mn-Co-Al系氧化物作为主配方，其特征在于:在主配方中掺入低价金属粒子Nb2O5和高稳定杂质TiO2和ZrO制成,其中，主配方为重量比为50 60:40 55:2 10的Mn3O4、Co3O4和Al2O3,高稳定杂质的添加量为主配方重量的
0.5 10%。本发明所述的低电阻率、高B值负温度系数热敏材料的制备方法，主要步骤为:在主配方Mn-Co-Al系氧化物中掺入低价金属粒子和高稳定杂质后将其进行8 12小时的球磨，经10(Tl5(rC烘干后加入粘合剂造成8(Γ200目的颗粒，并制成成形圆片，在120(T134(TC高温下烧结2.5飞小时，最后印刷得到成品。本发明将低价金属粒子Nb2O5掺入配方中降低材料电阻，并掺入高稳定杂质Ti02、ZrO材料，改变了载流子浓度，提高了热激发效率，而不变能级位置，因此材料B值获得提升，同时材料结构热变化效应也减弱，从而提高了材料稳定性，材料在25°C时的电阻率为200 800 Ω cm, 25 50°C温区的 B 值为 3300 5000K。本发明的更优方案为:
所述球磨时，球磨物料、水和球的重量配比为1:1.1"!.4:1.5 2。所述粘合剂为质量浓度为1(Γ20%的聚乙烯醇溶液，其用量为主配方重量的20 30%。所述成形圆片的直径为5cm,成形密度为2.4^3.6g/cm3。所述烧结过程为由室温飞00°C时， 升温速率为0.5°C /min，然后恒温2小时，之后继续升温至800°C，升温速率为0.8°C /min，然后恒温2小时，再次升温至烧结温度，升温速率为6°C /min，在烧结温度上恒温2.5飞小时，最后随炉降温。所述印刷时，在75(T850°C的银浆还原温度下还原浆料，还原时间为25 35min。本发明工艺中的配方、烧结、印刷为关键工艺；配方决定了材料特性，烧结、印刷则是实现这一特性的保证。本发明用Al替Cu、Fe等，加入含Nb、T1、Zr氧化物的添加剂，对电阻率和B值进行补偿，可以实现温度传感器所需的各种参数。本发明的材料具有低电阻率/高B值特点，是温度传感器所需的重要材料，具有较好的一致性，重复性和稳定性，该材料特别适合用于制作汽车电子传感器用特种热敏电阻、各种半导体器件、宽温区测温和特种传感器的温度补偿元件。
具体实施方式
实施例1:
(1)配方:以Mn3O4、Co3O4、Al2O3 为原料，纯度为工业级，取 Mn3O4 =Co3O4:A1203=50:40:10(%wt) +6% (添加剂)=53:40:7 (% wt) +6% (添加剂) =56:40:4 (% wt) +6% (添加剂)=58:40:2 (% wt) +6% (添加剂);添加剂:Nb2O5 =TiO2:ZrO =60:30:10%wt, 8 小时球磨；
(2)将上述比例配方料球磨10小时，料冰:球=1.0:1.2:1.5 ;
(3)造粒:在粉料中加入浓度为10%的PVA胶溶液25%wt，手工造粒，过80-200目筛；
(4)成形:用20Mpa压力，成形Φ5.4 (mm) X1.2mm的还片，压制密度为3.2g/cm3 ；
(5)将成形的坯片装入陶瓷钵中在1250°C高温下烧结3小时。烧结曲线为:
室温 500°C升温速率为0.5V /min,
500°C 500°C恒温2小时，
5000C "8000C升温速率为 0.80C /min,
8000C "8000C恒温 2 小时，
8000C 1250°C升温速率为 6°C /min,
1250°C 1250°C恒温 3.5 小时，
然后随炉降温，200°C以下，出炉；
(6)印刷电极，830°C还原30min；
(7)测试在25°C±0.01°C恒温油槽中测出样品的R25和R5tl的值并计算P 25和B25/5Q其结果如下表
(以100支芯片统计)
权利要求
1.一种低电阻率、高B值负温度系数热敏材料，以Mn-C0-Al系氧化物作为主配方，其特征在于:在主配方中掺入低价金属粒子Nb2O5和高稳定杂质TiO2和ZrO制成,其中，主配方为重量比为50 60:40 55:2 10的Mn3O4、Co3O4和Al2O3,高稳定杂质的添加量为主配方重量的 0.5 10%。
2.根据权利要求1所述的低电阻率、高B值负温度系数热敏材料的制备方法，其特征在于:在主配方Mn-Co-Al系氧化物中掺入低价金属粒子和高稳定杂质后将其进行8 12小时的球磨，经10(T150°C烘干后加入粘合剂造成8(Γ200目的颗粒，并制成成形圆片，在120(T134(TC高温下烧结2.5飞小时，最后印刷得到成品。
3.根据权利要求2所述的低电阻率、高B值负温度系数热敏材料的制备方法，其特征在于:所述球磨时，球磨物料、水和球的重量配比为1:1.1"!.4:1.5 2。
4.根据权利要求2所述的低电阻率、高B值负温度系数热敏材料的制备方法，其特征在于:所述粘合剂为质量浓度为1(Γ20%的聚乙烯醇溶液，其用量为主配方重量的2(Γ30%。
5.根据权利要求2所述的低电阻率、高B值负温度系数热敏材料的制备方法，其特征在于:所述成形圆片的直径为5cm,成形密度为2.4^3.6g/cm3。
6.根据权利要求2所述的低电阻率、高B值负温度系数热敏材料的制备方法，其特征在于:所述烧结过程为由室温飞00°C时，升温速率为0.5°C /min，然后恒温2小时，之后继续升温至800°C，升温速率为0.8°C /min，然后恒温2小时，再次升温至烧结温度，升温速率为6V /min，在烧结温度上恒温2.5飞小时，最后随炉降温。
7.根据权 利要求2所述的低电阻率、高B值负温度系数热敏材料的制备方法，其特征在于:所述印刷时，在75(T850°C的银浆还原温度下还原浆料，还原时间为25 35min。
全文摘要
本发明涉及热敏材料领域，特别公开了一种低电阻率/高B值负温度系数热敏材料及其制备方法。该低电阻率/高B值负温度系数热敏材料，以Mn-Co-Al系氧化物作为主配方，其特征在于在主配方中掺入低价金属粒子Nb2O5和高稳定杂质TiO2和ZrO制成，其中，主配方为重量比为50~60:40~55:2~10的Mn3O4、Co3O4和Al2O3。本发明的材料具有低电阻率/高B值特点，是温度传感器所需的重要材料，具有较好的一致性，重复性和稳定性。
文档编号C04B35/01GK103073267SQ201210570849
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者刘倩, 朱金鸿, 李本文 申请人:山东中厦电子科技有限公司