CN106448973A - 一种负温度系数ntc热敏电阻器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种负温度系数NTC热敏电阻器，原材料按照如下分数比组成：二氧化锰48‑52份、三氧化二碳20‑25份、氧化镍19‑22份、氧化铜6‑8份、三氧化二铁2‑3份、三氧化二钴1‑3份、无水乙醇90‑160份、氧化锆球120‑450份、二氧化硅8‑16份。本发明申请公开的一种负温度系数NTC热敏电阻器，通过基本组分的选择、用量、球磨介质球及工艺方法的优化组合和确定，最终达到了以下参数要求极高、产品精度较高的技术指标要求：140℃时电阻为0.291KΩ～0.309KΩ、室温电阻为7.9KΩ～8.9KΩ、材料常数B(25/140)为3536K～3600K，将其温度检测范围提升至140℃，使之适合作为电动机超温保护装置中温度感应变送器件的负温度系数NTC热敏电阻器。

Description

一种负温度系数NTC热敏电阻器及其制备方法
技术领域
本发明属于热敏电阻材料技术领域，特别是涉及一种负温度系数NTC热敏电阻器及其制备方法。
背景技术
负温度系数(NegativeTemperatureCoefficient，NTC)热敏电阻材料通常作为过渡金属氧化物组成的固溶体材料，具有测温、控温、温度补偿、抑制浪涌等作用，目前广泛应用于日常生活和工业生产中。常用的NTC热敏电阻材料的热敏常数即B值一般为B25/85，其数值一般为2000～6000K，电阻率一般为3～75Ω·cm。
低电阻率低B值的NTC热敏电阻材料由于其较低的B值和电阻率，能够适用于低温、高频、大功率及大的温度衰减补偿中，在汽车电子、各种半导体器和传感器以及宽温区测温等领域得到了广泛的应用。
现有的电动机超温保护温度感应器件普遍采用呈线性的PT100温度传感器或硅温度传感器，其制作工艺较为复杂、成本较高。而负温度系数NTC热敏电阻器是以金属氧化物为原料经过烧结而成的半导体材料片经金属电极涂层、切割、焊引线和包封等常规工序制成。负温度系数NTC热敏电阻器具有电阻值和温度特性波动小、响应时间快、灵敏度高等技术优点，但存在检测温度较低的技术问题。其材料常数B值的比值主要体现25℃与50℃、25℃与85℃，最高也只为25℃与100℃，由于最高点的温度都较低，只能用于低温检测保护的电子产品当中，对于电动机超温保护而言，是根据绝缘等级来确定保护温度，一般电动机常用的绝缘等级是F级，它的极限温度为155℃，保护温度设定在140℃，因此，现有的负温度系数NTC热敏电阻器无法成为电动机超温保护感应器件。
然而，近年来，对高电阻率高B值的NTC热敏电阻材料和低电阻率高B值的NTC热敏电阻材料的研究较多，也取得了一定的成果。对低电阻率低B值的NTC热敏电阻材料的研究较少，目前还没有得到满足实际应用的低电阻率低B值的NTC热敏电阻材料。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种负温度系数NTC热敏电阻器及其制备方法。
本发明提供的技术方案如下：
一种负温度系数NTC热敏电阻器，原材料按照如下分数比组成：
二氧化锰48-52份、三氧化二碳20-25份、氧化镍19-22份、氧化铜6-8份、三氧化二铁2-3份、三氧化二钴1-3份、无水乙醇90-160份、氧化锆球120-450份、二氧化硅8-16份。
进一步说明，所述的一种负温度系数NTC热敏电阻器，原材料按照如下分数比组成：二氧化锰49份、三氧化二碳22份、氧化镍20份、氧化铜7份、三氧化二铁3份、三氧化二钴2份、无水乙醇95份、氧化锆球160份、二氧化硅13份。
进一步说明，所述的一种负温度系数NTC热敏电阻器的制备方法，包括如下步骤：(1)将二氧化锰、三氧化二碳、氧化镍、氧化铜、三氧化二铁、三氧化二钴、无水乙醇、氧化锆球、二氧化硅进行混合均匀并进行球磨，球磨转数为280r/min-300r/min，球磨时间6.5小时；
(2)将步骤(1)获得的混合物烘干后加热至750℃-900℃，保温3-13小时，得到粉体；
(3)将步骤(2)得到的粉体进行第二次球磨，球磨转数为280r/min-300r/min，球磨时间6.5小时；
(4)添加聚乙烯醇进行造粒，经压片后，于1350℃-1400℃高温炉中烧成陶瓷片，涂金属层电极，再按常规工作方法切割至所需芯片大小，焊引线、导热绝缘包封制成负温度系数NTC热敏电阻器。
由于NTC热敏电阻器一般是利用锰、镍、铜、钴、硅、铁、锌等金属中的两种或两种以上的氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，所以原材料的质量是决定NTC热敏电阻材料性能的基本因素，通常用原材料的化学组成和物理状态两个方面来综合评定各类原材料的质量状况。其中所谓化学组成是指主体材料的纯度以及杂质的种类和质量百分含量等；物理状态包括原材料的粒度分布、微观形态、结晶形态等因素。配料是NTC热敏电阻器制造中的一个最基本和最重要的工序(一般定义为关键工序)，所以原材料的选取及配料的工艺、技术在配料工序时显得尤为重要。原料中杂质种类及含量对NTC热敏电阻器产品的影响一般取决于杂质与配方中主体材料在烧结形成电子陶瓷的过程中的作用。对于在烧结过程中与主体材料和掺杂材料产生化学反应生成新的结晶相或玻璃相的杂质，它们就具有矿化剂或助熔剂的作用，这种情况下对烧结工艺和产品的致密度在一定程度上来说是有利的，但要精确的控制其含量及种类。而另外一类杂质是在烧结过程中与主要成分产生置换反应而生成固溶体的杂质，这种情况下有时是有利的，有时是有害的，需根据具体情况具体分析后加以严格控制。
本发明具有如下有益效果：
本发明申请公开的一种负温度系数NTC热敏电阻器，通过基本组分的选择、用量、球磨介质球及工艺方法的优化组合和确定，最终达到了以下参数要求极高、产品精度较高的技术指标要求：140℃时电阻为0.291KΩ～0.309KΩ、室温电阻为7.9KΩ～8.9KΩ、材料常数B(25/140)为3536K～3600K，将其温度检测范围提升至140℃，使之适合作为电动机超温保护装置中温度感应变送器件的负温度系数NTC热敏电阻器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种负温度系数NTC热敏电阻器，原材料按照如下分数比组成：
二氧化锰48份、三氧化二碳20份、氧化镍19份、氧化铜6份、三氧化二铁2份、三氧化二钴1份、无水乙醇90份、氧化锆球120份、二氧化硅8份。
所述的一种负温度系数NTC热敏电阻器的制备方法，包括如下步骤：
(1)将二氧化锰、三氧化二碳、氧化镍、氧化铜、三氧化二铁、三氧化二钴、无水乙醇、氧化锆球、二氧化硅进行混合均匀并进行球磨，球磨转数为280r/min，球磨时间6.5小时；
(2)将步骤(1)获得的混合物烘干后加热至750℃，保温3小时，得到粉体；
(3)将步骤(2)得到的粉体进行第二次球磨，球磨转数为280r/min，球磨时间6.5小时；
(4)添加聚乙烯醇进行造粒，经压片后，于1350℃高温炉中烧成陶瓷片，涂金属层电极，再按常规工作方法切割至所需芯片大小，焊引线、导热绝缘包封制成负温度系数NTC热敏电阻器。
实施例2
一种负温度系数NTC热敏电阻器，原材料按照如下分数比组成：
二氧化锰52份、三氧化二碳25份、氧化镍22份、氧化铜8份、三氧化二铁3份、三氧化二钴3份、无水乙醇160份、氧化锆球450份、二氧化硅16份。
所述的一种负温度系数NTC热敏电阻器的制备方法，包括如下步骤：
(1)将二氧化锰、三氧化二碳、氧化镍、氧化铜、三氧化二铁、三氧化二钴、无水乙醇、氧化锆球、二氧化硅进行混合均匀并进行球磨，球磨转数为300r/min，球磨时间6.5小时；
(2)将步骤(1)获得的混合物烘干后加热至900℃，保温13小时，得到粉体；
(3)将步骤(2)得到的粉体进行第二次球磨，球磨转数为300r/min，球磨时间6.5小时；
(4)添加聚乙烯醇进行造粒，经压片后，于1400℃高温炉中烧成陶瓷片，涂金属层电极，再按常规工作方法切割至所需芯片大小，焊引线、导热绝缘包封制成负温度系数NTC热敏电阻器。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种负温度系数NTC热敏电阻器，其特征在于，原材料按照如下分数比组成：
二氧化锰48-52份、三氧化二碳20-25份、氧化镍19-22份、氧化铜6-8份、三氧化二铁2-3份、三氧化二钴1-3份、无水乙醇90-160份、氧化锆球120-450份、二氧化硅8-16份。
2.根据权利要求1所述的一种负温度系数NTC热敏电阻器，其特征在于，原材料按照如下分数比组成：
二氧化锰49份、三氧化二碳22份、氧化镍20份、氧化铜7份、三氧化二铁3份、三氧化二钴2份、无水乙醇95份、氧化锆球160份、二氧化硅13份。
3.根据权利要求1所述的一种负温度系数NTC热敏电阻器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将二氧化锰、三氧化二碳、氧化镍、氧化铜、三氧化二铁、三氧化二钴、无水乙醇、氧化锆球、二氧化硅进行混合均匀并进行球磨，球磨转数为280r/min-300r/min，球磨时间6.5小时；
(2)将步骤(1)获得的混合物烘干后加热至750℃-900℃，保温3-13小时，得到粉体；
(3)将步骤(2)得到的粉体进行第二次球磨，球磨转数为280r/min-300r/min，球磨时间6.5小时；
(4)添加聚乙烯醇进行造粒，经压片后，于1350℃-1400℃高温炉中烧成陶瓷片，涂金属层电极，再按常规工作方法切割至所需芯片大小，焊引线、导热绝缘包封制成负温度系数NTC热敏电阻器。
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