一种复合型高温热敏电阻的制备方法与流程

本发明涉及一种复合型高温热敏电阻的制备方法，该热敏电阻在-50℃-900℃范围内具有明显的负温度系数特性，适用于制造热敏电阻型高温温度传感器，属于温度传感器领域。

背景技术：

敏感元件和传感器是国家确定的电子信息产业的三大支柱之一，现已被认为是最具有发展前途的电子技术产品，发展敏感器件对提升我国电子工业在国际上地位有举足轻重的作用。热敏电阻具有灵敏度高、可靠性好、价格低廉等特点，已被广泛应用于日常生活用电器和工业设备的温度传感与控制。负温度系数(ntc)热敏电阻主要的应用包括：温度补偿、抑制浪涌电流、温度测量与控制。为满足汽车工业高温(>300℃)测控需求，高温热敏电阻已成为ntc热敏电阻领域新的发展趋势和研究热点。

mgal2o4具有很高的熔点(2130℃)，并具有优良的高温力学性能和耐化学腐蚀等优点，已被广泛用作耐火材料、湿敏传感器以及透明陶瓷等领域。

lacro3系陶瓷材料具有优良的导电性、氧化还原稳定性和耐高温性，是钙钛矿稀土氧化物中结构最为稳定的材料，广泛用于磁流体电极、固体氧化物燃料电池的阴极材料、链接材料和高温耐火材料等。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种复合型高温热敏电阻的制备方法，该高温热敏电阻以碳酸钙、三氧化二镧、三氧化二铬、氧化镁和三氧化二铝为原料，其结构主要由同构于lacro3的la1-xcaxcro3钙钛矿相和mgal2o4尖晶石相组成，通过陶瓷工艺经原材料混合研磨、预烧研磨制得单相粉体、两相混合研磨、压片成型、冷等静压成型、高温烧结、切片、上下表面涂覆和烧渗铂浆电极、划片、焊接铂金丝引线，即得到复合型高温热敏电阻。通过本发明所述方法获得的复合型高温热敏电阻的电性能稳定，一致性好，使用温区为-50℃-900℃，材料常数为b-50℃/200℃＝1600k-3800k，b200℃/800℃＝200k-2800k，温度-50℃电阻率为10²ωcm-10⁷ωcm，温度900℃电阻率为30ωcm-200ωcm，该复合型高温热敏电阻适合制造热敏电阻型高温温度传感器，可满足汽车工业高温测控需求。

本发明所述的一种复合型高温热敏电阻的制备方法，该方法以碳酸钙、三氧化二镧、三氧化二铬、氧化镁和三氧化二铝为原料，其结构由同构于lacro3的la1-xcaxcro3钙钛矿相和mgal2o4尖晶石相的复合相组成，其中0.05≤x≤0.2，具体操作按下列步骤进行：

a、按la1-xcaxcro3的组成分别称取碳酸钙、三氧化二镧、三氧化二铬进行混合，将混合的原料置于玛瑙研钵中研磨6—10小时，在温度1000℃—1200℃下煅烧1-6小时，得到同构于lacro3的la1-xcaxcro3粉体；

b、按mgal2o4的组成分别称取氧化镁和三氧化二铝进行混合，将混合的原料置于玛瑙研钵中研磨6—10小时，在温度1100℃—1400℃下煅烧1—6小时，得到mgal2o4粉体；

c、将步骤a中得到的la1-xcaxcro3粉体和步骤b得到的mgal2o4粉体按摩尔比0.3-0.6:0.7-0.4进行混合，将混合的粉体在玛瑙研钵中研磨10-20小时，得到复合型高温热敏电阻粉体；

d、将步骤c得到的复合型高温热敏电阻粉体加入粘合剂聚乙烯酮，在20kg/cm²的压力进行压制成型，将成型的块体材料进行冷等静压，在压强为300mpa下保压1分钟，然后于温度1500℃-1700℃烧结4-10小时，制得复合型高温热敏电阻陶瓷；

e、将步骤d烧结的复合型高温热敏电阻陶瓷经过切片、上下表面涂覆和烧渗铂浆电极、划片，获得高温热敏电阻芯片；

f、将步骤e获得的热敏电阻芯片上下表面焊接铂金丝，即制得温区为-50℃-900℃，材料常数为b-50℃/200℃＝1600k-3800k，b200℃/800℃＝200k-2800k，温度-50℃电阻率为10²ωcm-10⁷ωcm，温度900℃电阻率为30ωcm-200ωcm的复合型高温热敏电阻。

本发明所述的一种复合型高温热敏电阻的制备方法，该方法利用la1-xcaxcro3钙钛矿相和mgal2o4尖晶石相复合制备了复合型高温热敏电阻，其创新点主要有以下两个方面：

(1)ca²⁺离子掺杂lacro3材料在烧结过程中形成低熔点的第二相，这种液相促进了固相传质，提高了热敏电阻陶瓷的致密度。

(2)通过两相复合技术结合ca²⁺离子掺杂可调节高温热敏电阻电性能，进而实现-50℃-900℃宽温区高温应用。

该复合型高温热敏电阻在-50℃-900℃具有明显的负温度系数特性，电性能稳定，一致性较好，老化性能稳定，适合制造热敏电阻型高温温度传感器，可满足汽车工业高温测控需求。

附图说明

图1为本发明的x射线衍射图谱。

具体实施方式

实施例1

a、按la0.95ca0.05cro3的组成分别称取碳酸钙、三氧化二镧、三氧化二铬进行混合，将混合的原料置于玛瑙研钵中研磨6小时，在温度1000℃下煅烧1小时，得到同构于lacro3的la0.95ca0.05cro3粉体；

b、按mgal2o4的组成分别称取氧化镁和三氧化二铝进行混合，将混合的原料置于玛瑙研钵中研磨6小时，在温度1100℃下煅烧1小时，得到mgal2o4粉体；

c、将步骤a中得到的la0.95ca0.05cro3和步骤b得到的mgal2o4粉体按摩尔比0.3:0.7进行混合，将混合的粉体在玛瑙研钵中研磨10小时，得到复合型高温热敏电阻粉体；

d、将步骤c得到的复合型高温热敏电阻粉体加入粘合剂聚乙烯酮，在20kg/cm²的压力进行压制成型，将成型的块体材料进行冷等静压，在压强为300mpa下保压1分钟，然后于温度1700℃烧结4小时，制得复合型高温热敏电阻陶瓷；

e、将步骤d烧结的复合型高温热敏电阻陶瓷经过切片、上下表面涂覆和烧渗铂浆电极、划片，获得高温热敏电阻芯片；

f、将步骤e获得的热敏电阻芯片上下表面焊接铂金丝，即制得温区为-50℃-900℃，材料常数为b-50℃/200℃＝3800k，b200℃/800℃＝2800k，温度-50℃电阻率为10⁷ωcm，温度900℃电阻率为200ωcm的复合型高温热敏电阻。

实施例2

a、按la0.9ca0.1cro3的组成分别称取碳酸钙、三氧化二镧、三氧化二铬进行混合，将混合的原料置于玛瑙研钵中研磨8小时，在温度1100℃下煅烧2小时，得到同构于lacro3的la0.9ca0.1cro3粉体；

b、按mgal2o4的组成分别称取氧化镁和三氧化二铝进行混合，将混合的原料置于玛瑙研钵中研磨8小时，在温度1300℃下煅烧2小时，得到mgal2o4粉体；

c、将步骤a中得到的la0.9ca0.1cro3和步骤b得到的mgal2o4粉体按摩尔比0.4:0.6进行混合，将混合的粉体在玛瑙研钵中研磨16小时，得到复合型高温热敏电阻粉体；

d、将步骤c得到的复合型高温热敏电阻粉体加入粘合剂聚乙烯酮，在20kg/cm²的压力进行压制成型，将成型的块体材料进行冷等静压，在压强为300mpa下保压1分钟，然后于温度1600℃烧结6小时，制得复合型高温热敏电阻陶瓷；

e、将步骤d烧结的复合型高温热敏电阻陶瓷经过切片、上下表面涂覆和烧渗铂浆电极、划片获得高温热敏电阻芯片；

f、将步骤e获得的热敏电阻芯片上下表面焊接铂金丝，即制得温区为-50℃-900℃，材料常数为b-50℃/200℃＝2400k，b200℃/800℃＝1600k，温度-50℃电阻率为10⁵ωcm，温度900℃电阻率为48ωcm的复合型高温热敏电阻。

实施例3

a、按la0.8ca0.2cro3的组成分别称取碳酸钙、三氧化二镧、三氧化二铬进行混合，将混合的原料置于玛瑙研钵中研磨10小时，在温度1200℃下煅烧6小时，得到同构于lacro3的la0.8ca0.2cro3粉体；

b、按mgal2o4的组成分别称取氧化镁和三氧化二铝进行混合，将混合的原料置于玛瑙研钵中研磨10小时，在温度1400℃下煅烧6小时，得到mgal2o4粉体；

c、将步骤a中得到的la0.8ca0.2cro3和步骤b得到的mgal2o4粉体按摩尔比0.6:0.4进行混合，将混合的粉体在玛瑙研钵中研磨20小时，得到复合型高温热敏电阻粉体；

d、将步骤c得到的复合型高温热敏电阻粉体加入粘合剂聚乙烯酮在20kg/cm²的压力进行压制成型，将成型的块体材料进行冷等静压，在压强为300mpa下保压1分钟，然后于温度1500℃烧结10小时，制得复合型高温热敏电阻陶瓷；

e、将步骤d烧结的复合型高温热敏电阻陶瓷经过切片、上下表面涂覆和烧渗铂浆电极、划片获得高温热敏电阻芯片；

f、将步骤e获得的热敏电阻芯片上下表面焊接铂金丝，即制得温区为-50℃-900℃，材料常数为b-50℃/200℃＝1600k，b200℃/800℃＝200k，温度-50℃电阻率为10²ωcm，温度900℃电阻率为30ωcm的复合型高温热敏电阻。