專利名稱：一種w型中低溫ntc-ptc雙重復(fù)合熱敏電阻材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種W型中低溫NTC-PTC雙重復(fù)合熱敏電阻材料及其制備方法，屬低 溫?zé)崦綦娮璨牧现苽涔に嚰夹g(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱敏電阻材料包括負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTCR)、正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTCR)、臨 界溫度系數(shù)電阻(CTR)。用熱敏電阻材料制作的熱敏電阻器作為單個元件單一功能使用時， 存在下列缺點對于NTC材料，在過電壓下由于自熱導(dǎo)致電阻逐漸下降，存在擊穿的可能； 對于PTC材料，由于常溫下阻值較小，所以通電自熱作為加熱器時，因沖擊電流大而影響其 性能穩(wěn)定性及使用壽命。為此，有人將限制浪涌電流的NTC元件同阻止異常情況下過電流 的PTC元件組合起來，以此實現(xiàn)功能的復(fù)合化。復(fù)合熱敏電阻材料是指材料電阻在一定溫 度范圍內(nèi)同時具有NTC特性和PTC特性，并在不同的溫度區(qū)間表現(xiàn)出來。較早想到的是將 NTC, PTC性能的元件燒成后再焊接在一起，但是阻值易產(chǎn)生非線性的突躍現(xiàn)象。1988年，日本科學(xué)家浜田宗光等發(fā)現(xiàn)了具有PTC和NTC的復(fù)合熱敏性能(即V型 PTC性能)的(Sr，Pb) TiO3基陶瓷。此類材料是通過添加Yb203、W03等添加物，使負(fù)溫度系數(shù) 增大來得到V型溫度特性的PTC材料的(參考日本公開特許公報昭54-27555和54-29234)。 由于該材料具有獨特的阻溫特性，能彌補傳統(tǒng)單一特性的熱敏電阻的不足，因而在抑制電 源沖擊電流、定時開關(guān)、高溫限流等方面可能得到廣泛應(yīng)用。日本專利(參考日本公開特許公報昭63-28041)和中國專利(CN 1086922A)利用 PTC材料固相合成工藝，以(Sr，Pb) TiO3為基體材料，加入少量二次添加劑制備PTC-NTC復(fù) 合熱敏電阻，但是組分較難控制，再現(xiàn)性差。中國專利(CN1160273A)研制出了 中低溫下含有 PbSiO3 的(Sr，Pb)Ti03、(Ba, Pb) TiO3或(Sr，Ba) TiO3的NTC-PTC復(fù)合熱敏電阻，但是原料涉及過多，不利于大量生產(chǎn)。以上專利共同存在的最大缺點就是都含有有毒元素Pb，對環(huán)境會造成污染，影響 人們的身體健康，是國家不提倡的工業(yè)產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決以往技術(shù)上存在的問題，提供一種在中低溫下(2K-380K)具 有NTC-PTC雙重特性的、W型阻溫特性的熱敏電阻材料及該材料的制備方法。本發(fā)明一種W型中低溫NTC-PTC雙重復(fù)合熱敏電阻材料的組成及化學(xué)分子式為(1-ω) La273Srl73MnO3+ ω La1 85Sr0 15Cu04,其中，ω= 0· 015 0. 025mol% ；所用的原料為含有La、Sr、Mn、Cu金屬元素的氧化物或無機鹽。本發(fā)明一種W型中低溫NTC-PTC雙重復(fù)合熱敏電阻材料的制備方法，其特征在于 具有以下的過程和步驟
a、制備 La2/3Sr1/3Mn03 主相化合物1)按化學(xué)計量配比稱取含有La、Sr、Mn這三種金屬元素的高純度的氧化物或無機 鹽用來制備主相La2/3Sr1/3Mn03化合物；2)把制備主相La2/3Sr1/3Mn03的原料混合物研磨8 10小時，并在800 1000°C 預(yù)燒8 10小時；3)把制備主相La2/3Sri/3Mn03的原料混合物粉碎，粒度小于Ium ；并且進(jìn)行成型操 作，成型壓強為10 14MPa ；在1250 1350°C燒結(jié)20 24小時，降溫后成相；
4)把成相的La2Z3Srv3MnO3粉碎、研磨，粒度小于lum，備用；b、制備La1.85Sr0.15Cu04摻入相化合物1)按化學(xué)計量比稱取含有La、Sr、Cu這三種金屬元素的高純度的氧化物或無機鹽 用來制備摻入相Lai.85Srai5Cu04化合物；2)把制備摻入相Lai.85SrQ. 15Cu04的原料混合物研磨8 10小時，并在800 900°C 預(yù)燒8 10小時；3)把制備摻入相Lau5Srai5CuO4的原料混合物粉碎，粒度小于Ium ；并且進(jìn)行成型 操作，成型壓強為10 14MPa ；在1100 1200°C燒結(jié)20 24小時，降溫后成相；4)把成相的Lai.85SrQ.15Cu04粉碎、研磨，粒度小于lum，備用；c、把主相La2/3Sr1/3Mn03與摻入相La1.85Sr0.15Cu04混合均勻，摻入相摻入比例為 0. 015 0. 025mol% ；并且進(jìn)行成型操作，成型壓強為10 14MPa ；最后在1000 1200°C 進(jìn)行燒結(jié)5 8小時；降溫后即為本發(fā)明研制的W型中低溫NTC-PTC雙重復(fù)合熱敏電阻材 料。本發(fā)明的優(yōu)點與效果本發(fā)明的具有低溫下NTC-PTC雙重復(fù)合W型的熱敏電阻材料中，對具有鈣鈦礦結(jié) 構(gòu)的La2/3Sr1/3Mn03主相陶瓷材料中，添加了 0. 015 0. 025mol%的Lau5Srai5CuO4t5制備工 藝為固相合成工藝。該低溫下NTC-PTC雙重復(fù)合W型的熱敏電阻材料由含有La、Sr、Mn、Cu 金屬元素的原料制成，所述的原材料為含有La、Sr、Mn、Cu金屬元素的氧化物及無機鹽，且 不含有有毒元素Pb。本發(fā)明的W型NTC-PTC雙重?zé)崦綦娮璨牧暇哂斜容^對稱的NTC-PTC特性，能夠解 決較早發(fā)現(xiàn)的V型PTC熱敏電阻材料中NTC特性不明顯的問題。本發(fā)明的W型NTC-PTC雙 重?zé)崦綦娮璨牧吓c之前發(fā)明的具有NTC-PTC復(fù)合特性的熱敏電阻比較，最大的優(yōu)點是不含 有有毒化學(xué)元素Pb，廣泛使用起來更環(huán)保，更安全。本發(fā)明的W型NTC-PTC雙重?zé)崦綦娮璨?料具有兩次NTC-PTC特性的轉(zhuǎn)變，跨溫度區(qū)域較寬，可以在航天工程與低溫技術(shù)等領(lǐng)域中 具有廣泛的應(yīng)用價值。附圖表說明

圖1為主相La2Z3Sr1Z3MnO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物X射線衍射(XRD)圖。圖2為摻入相Lai.85Sr(1.15Cu04四角結(jié)構(gòu)氧化物X射線衍射(XRD)圖。圖3為本發(fā)明W型NTC-PTC雙重?zé)崦綦娮璨牧蠝y得的電阻率-溫度曲線圖，其中 有兩次NTC-PTC特性的轉(zhuǎn)變，曲線明顯的呈現(xiàn)出“W”形狀。
具體實施方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敖述于后。實施例本實施例的制備過程和步驟如下1、制備 La2/3Sr1/3Mn03 主相化合物1)按化學(xué)計量比稱取含有La、Sr、Mn這三種金屬元素的高純度的SrC03、La2O3與 MnO2化合物用來制備主相La2/3Sr1/3Mn03化合物；2)把制備主相La2/3Sr1/3Mn03的原料混合物在瑪瑙研缽中進(jìn)行研磨8 10小時， 并在800 1000°C預(yù)燒8 10小時左右；3)把制備主相La2/3Sr1/3Mn03的原料混合物通過瑪瑙研缽進(jìn)行粉碎(粒度小于 Ium)，并且通過壓片機進(jìn)行成型操作(成型壓強為10 14MPa)，最后放入坩堝內(nèi)在馬弗爐 里進(jìn)行1250 1350°C燒結(jié)，燒結(jié)時間為20 24小時左右，自然降溫后成相；4)把成相的La2Z3Srv3MnO3通過研缽進(jìn)行粉碎、研磨(粒度小于Ium)以備用，采用 瑪瑙為研磨體，無水乙醇為研磨介質(zhì)。2、制備La1.85Sr0.15Cu04摻入相化合物1)按化學(xué)計量比稱取含有La、Sr、Cu這三種金屬元素的高純度的SrC03、La2O3與 CuO化合物用來制備摻入相Lai.85Srai5Cu04化合物；2)把制備摻入相Lau5Srai5CuO4的原料混合物在瑪瑙研缽中研磨8 10小時，并 在800 900 °C預(yù)燒8 10小時左右；3)把制備摻入相Lau5Srai5CuO4的原料混合物通過瑪瑙研缽粉碎(粒度小于 Ium)，并且通過壓片機進(jìn)行成型操作(成型壓強為10 14MPa)，最后放入坩堝內(nèi)在馬弗爐 里進(jìn)行1100 1200°C燒結(jié)，燒結(jié)時間為20 24小時左右，自然降溫后成相；4)把成相的Lau5Srai5CuO4通過研缽進(jìn)行粉碎、研磨(粒度小于Ium)以備用，采 用瑪瑙為研磨體，無水乙醇為研磨介質(zhì)。3、把主相La2/3Sr1/3Mn03與摻入相Lau5Srai5CuO4混合均勻(摻入相摻入比例為 0. 015 0. 025mol % )，并且進(jìn)行成型操作(成型壓強為10 14MPa)，最后在1000 1200°C進(jìn)行燒結(jié)5 8小時，降溫后即為本發(fā)明研制的W型中低溫NTC-PTC雙重復(fù)合熱敏 電阻材料。
權(quán)利要求
一種W型中低溫NTC PTC雙重復(fù)合熱敏電阻材料的組成及化學(xué)分子式為(1 ω)La2/3Sr1/3MnO3+ωLa1.85Sr0.15CuO4，其中，ω＝0.015～0.025mol％；所用的原料為含有La、Sr、Mn、Cu金屬元素的氧化物或無機鹽。
2.—種W型中低溫NTC-PTC雙重復(fù)合熱敏電阻材料的制備方法，其特征在于具有以下 的過程和步驟a、制備La2/3Sr1/3Mn03主相化合物1)按化學(xué)計量配比稱取含有La、Sr、Mn這三種金屬元素的高純度的氧化物或無機鹽用 來制備主相La2/3Sr1/3Mn03化合物；2)把制備主相La2/3Sr1/3Mn03的原料混合物研磨8 10小時，并在800 1000°C預(yù)燒 8 10小時；3)把制備主相La2/3Sri/3Mn03的原料混合物粉碎，粒度小于Ium；并且進(jìn)行成型操作，成 型壓強為10 14MPa ；在1250 1350°C燒結(jié)20 24小時，降溫后成相； 4)把成相的La2/3Sr1/3Mn03粉碎、研磨，粒度小于lum，備用；b、制備Lai.85SrQ.15Cu04摻入相化合物1)按化學(xué)計量比稱取含有La、Sr、Cu這三種金屬元素的高純度的氧化物或無機鹽用來 制備摻入相Lai.85SrQ.15Cu04化合物；2)把制備摻入相Lai.85Srai5Cu04的原料混合物研磨8 10小時，并在800 900°C預(yù) 燒8 10小時；3)把制備摻入相Lau5Srai5CuO4的原料混合物粉碎，粒度小于Ium；并且進(jìn)行成型操 作，成型壓強為10 14MPa ；在1100 1200°C燒結(jié)20 24小時，降溫后成相；4)把成相的Lai.85Srai5Cu04粉碎、研磨，粒度小于lum，備用；c、把主相La2/3Sr1/3Mn03與摻入相La1^5Sra15Cu04混合均勻，摻入相摻入比例為0. 015 0. 025mol% ；并且進(jìn)行成型操作，成型壓強為10 14MPa ；最后在1000 1200°C進(jìn)行燒結(jié) 5 8小時；降溫后即為本發(fā)明研制的W型中低溫NTC-PTC雙重復(fù)合熱敏電阻材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種W型中低溫NTC-PTC雙重復(fù)合熱敏電阻材料及其制備方法，屬低溫?zé)崦綦娮璨牧现苽涔に嚰夹g(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明材料的組成為(1-ω)La2/3Sr1/3MnO3+ωLa1.85Sr0.15CuO4，其中ω＝0.015～0.025mol％。制備工藝為固相合成工藝。該W型中低溫NTC-PTC雙重復(fù)合熱敏電阻材料的制作過程包括選定成份，主相成份與摻入成份分別按一定配比混料、研磨、煅燒、燒成等步驟，最后把主相成份與摻入成份進(jìn)行混合、研磨、燒成等步驟。本發(fā)明能在低溫下較寬的溫度范圍內(nèi)獲得優(yōu)良的雙重復(fù)合熱敏電阻材料。該材料可在2k-380k溫度下使用；該材料電阻率較低，且不含有毒物質(zhì)鉛，有利環(huán)保。本發(fā)明的材料適用于航天設(shè)備及低溫測量儀器設(shè)備領(lǐng)域中。
文檔編號C04B35/622GK101962294SQ20101022759
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者姚雪燦, 張金倉, 曹世勛 申請人:上海大學(xué)