CN109052966B - 微晶陶瓷玻璃复合材料、使用该材料的ntc芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种微晶陶瓷玻璃复合材料，含有玻璃粉末，其中玻璃粉末包含B2O3和Al2SiO5；按重量配比，所述玻璃粉末中的Na元素小于0.03％。本申请还公开了采用该微晶陶瓷玻璃复合材料制备的NTC芯片及其制备方法。本申请的NTC芯片的微晶陶瓷玻璃膜层为环境友好型材料，不含有害物质；本申请的NTC芯片具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性、抗机械振动和冲击特性。
Description
技术领域
本发明涉及热敏芯片产品技术领域，具体涉及微晶陶瓷玻璃复合材料、使用该材料的NTC芯片及其制备方法。
背景技术
NTC(负温度系数)热敏电阻是一种混合氧化物的多晶陶瓷构成热敏性半导体电阻器，其电阻值随着温度的升高而下降，具有价格低廉、品质优良、性能稳定等优点，广泛用于制备温度传感器用来测量温度。
近年来，NTC温度传感器在新能源汽车电池组、电机、电控、热管理系统中的应用越来越广泛。NTC热敏芯片作为温度传感器的核心部件，这对NTC热敏芯片提出新的要求。在新能源汽车内持续高温高压高振动高腐蚀的恶劣环境中，NTC温度传感器要求体积小、精度高、响应速度快、可靠性高，长期工作稳定性高。
现有NTC芯片制备技术中，常采用的是冷等静压成型坯体、高温烧结、切割、涂覆电极、玻璃釉料包封工艺。需要经过多次烧结和回火工艺，生产周期长，设备投资大。现有生产工艺中，为了得到更稳定、可靠的片式NTC热敏芯片，在芯片表面涂覆一层玻璃釉是有效的途径。其中玻璃釉料包封工艺为：在NTC热敏陶瓷的两表面都进行双面电极的焊接后，采用浸渍的方法在然后在NTC热敏陶瓷四周涂覆上玻璃釉料，玻璃釉料在烧结温度范围值是220℃至280℃烧结成型。
但现有的工艺中玻璃釉料封装具有如下不足：烧结温度为220℃至280℃，烧结温度低，在波峰焊过程中易出现软化熔化，导致NTC芯片失效；脆性大，在SMT封装工艺中和使用过程中容易出现开裂破损，导致NTC芯片失效；导热性能不高，降低NTC芯片测温的响应速度和精准性；耐酸碱性能差，在有腐蚀性的环境中容易出现腐蚀；成分中含有较高的铅等有害元素，不能满足电子产品和汽车产品对有害物质管控的法规要求；包覆层厚度大，使得NTC热敏芯片探测物体需要隔离较厚的玻璃，从而其反应时间慢，无法满足快速反应的需求。
现有NTC芯片制备工艺制备的NTC芯片具有如下的不足：常采用的是冷等静压成型坯体、高温烧结、切割、涂覆电极、玻璃釉料包封工艺，需要经过多次烧结和回火工艺，生产周期长，设备投资大；由于端电极和玻璃釉料的烧结温度都较低(低于400℃)，NTC芯片的使用环境和测温范围受到限制；NTC芯片、端电极和玻璃釉料分别烧结成型，相互之间的结合性差，导致NTC芯片的可靠性和长期工作稳定性差。
发明内容
为解决上述问题，本申请提供一种微晶陶瓷玻璃复合材料、使用该材料的NTC芯片及其制备方法。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
根据第一方面，本申请提供一种微晶陶瓷玻璃复合材料，含有玻璃粉末，其中玻璃粉末包含B2O3和Al2SiO5；按重量配比，所述玻璃粉末中的Na元素小于0.03％。
需要说明的是，本申请的玻璃粉末由于含有B2O3，同时Al2SiO5代替Al203，不含铜、锰元素等重金属元素，不含铅、铬、镉等有害物质和元素，绿色环保；B2O3和Al2SiO5的存在，同时成分中Na元素的含量少，以此使得该玻璃粉末具有耐高温的特性，软化熔化温度超过800℃，能够实现与NTC芯片生坯高温共烧结。
进一步的，按重量配比，玻璃粉末包括B2O3 18-25％、Al2SiO5 4-10％。
进一步的，玻璃粉末的成分重量配比为：B2O3 18-25％、硅酸铝Al2SiO5 4-10％、SiO2 15-30％、Bi2O3 45-60％、ZnO 6-12％、CeO2 0.5-2.0％、K2O 0.4-1％、Li2O 0.8-2％和CaO 0.3-3％。
优选的，玻璃粉末的成分重量配比为：：B2O3 20-23％、硅酸铝Al2SiO5 5-8％、SiO218-25％、Bi2O3 48-55％、ZnO 8-11％、CeO2 0.8-1.5％、K2O 0.5-0.8％、Li2O 1-1.5％和CaO0.5-2.5％。
优选的，玻璃粉末的成分重量配比为：B2O3 21-22％、硅酸铝Al2SiO5 6-7％、SiO220-23％、Bi2O3 50-53％、ZnO 9-10％、CeO2 1-1.3％、K2O 0.6-0.7％、Li2O 1.1-1.3％和CaO1-2％。
进一步的，玻璃粉末占微晶陶瓷玻璃复合材料总重量的23-48％。
进一步的，玻璃粉末的制备步骤为：
浆料制备：按照成分重量比例配料，加入无水乙醇，放入行星式球磨机中球磨混合，然后真空干燥；
煅烧：干燥后的粉末进行破碎，再放入烧结炉中在950-1200℃进行煅烧1-3h，获得玻璃粉末。
进一步的，玻璃粉末的制备步骤还包括煅烧冷却后破碎研磨，获得玻璃粉末。
进一步的，微晶陶瓷玻璃复合材料还包括：纳米二氧化钛、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末、Al2O3、溶剂、粘接剂、增塑剂和分散剂。
需要说明的是，本申请的微晶陶瓷玻璃复合材料中玻璃粉末为无机粘结剂，纳米氧化锆陶瓷晶体、纳米二氧化钛(金红石型)和微米氧化铝陶瓷晶体为骨架的无机复合材料，不含有害物质和元素，具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性、抗机械振动和冲击特性。与NTC热敏陶瓷和端电极结合强度高；采用氧化铈稳定氧化锆材料，热稳定性和韧性，产品收缩率的控制好；采用聚合铝化合物(聚合三氯化铝，有机铝聚合物)作为树枝状微米氧化铝晶体的原料，生产多孔的树枝状晶体，热稳定性抗机械振动和冲击性增强，吸收复合材料内应力，阻碍玻璃体裂纹的扩散。进一步的，其成分重量配比为：玻璃粉末23-48％、纳米二氧化钛2-6％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末8-22％、Al2O3 6-15％、溶剂8-20％、粘接剂3-7％、增塑剂1-3％和分散剂0.1-0.8％。
优选的，玻璃粉末25-45％、纳米二氧化钛3-5％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末10-18％、Al2O3 8-12％、溶剂10-16％、粘接剂4-7％、增塑剂1.5-2.5％和分散剂0.2-0.6％。
更优选的，玻璃粉末30-40％、纳米二氧化钛3-4.5％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末12-16％、Al2O3 9-11％、溶剂12-15％、粘接剂5-7％、增塑剂1.8-2.5％和分散剂0.3-0.5％。
更优选的，玻璃粉末33-36％、纳米二氧化钛3.5-4％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末13-15％、Al2O3 10-11％、溶剂13-14％、粘接剂5-6％、增塑剂2-2.5％和分散剂0.4-0.5％。
优选的，纳米二氧化钛为立方体或近球形，粉末粒径为20-80nm。
优选的，氧化铈稳定氧化锆纳米粉末为球形或近球形，粉末粒径为30-120nm。
优选的，Al2O3由铝的聚合物反应生成。
需要说明的是，Al2O3是由铝的聚合物在烧结过程中生成的。例如当Al2O3的含量为15％是指铝的聚合物可以生成的Al2O3占微晶陶瓷玻璃复合材料浆料重量的15％。优选的，铝的聚合为选自聚合硫酸铝、聚合三氯化铝、醇铝化合物Al(OR)3、聚丙烯酸铝、聚乙烯吡烯铝、脂肪酸族的铝聚合物的一种或多种混合物。
优选的，溶剂选自无水乙醇、松油醇、DBE、乙二醇、丁基卡必醇、丁酮、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、碳酸甲酯、碳酸乙酯和N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或几种组合。
优选的，粘接剂选自聚乙烯醇缩丁醛、丁酯纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚烷基甲基丙烯酸酯中的一种或几种组合。
优选的，增塑剂选自柠檬酸甘油酯、硝酸甘油酯、甘油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、癸二酸二丁酯中的一种或几种组合；
根据第二方面，本申请公开一种采用本申请第一方面公开的微晶陶瓷玻璃复合材料制备的NTC芯片。
根据第三方面，本申请公开一种NTC芯片的制备方法，步骤包括：
制备微晶陶瓷玻璃复合材料浆料：按重量配比称取玻璃粉末、纳米二氧化钛、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末、Al2O3、溶剂、粘接剂、增塑剂和分散剂，放入非接触式行星搅拌真空脱泡一体机，真空环境中进行低速分散搅拌、高速分散搅拌和真空脱泡进行分散搅拌均匀，获得微晶陶瓷玻璃复合材料浆料；
制备NTC芯片：将获得的所述微晶陶瓷玻璃复合材料浆料印制在含有电极的NTC芯片生坯上，然后放入烧结炉中烧结，制得NTC芯片。
进一步的，印制为喷涂、浸涂或涂布。
进一步的，烧结温度为900-1150℃，烧结时间为0.5-3小时。
由于采用以上技术方案，本申请的有益效果在于：
1、本发明的NTC芯片的微晶玻璃釉料采用微晶陶瓷玻璃复合材料，玻璃釉料为无机粘结剂，纳米氧化锆陶瓷晶体、纳米二氧化钛(金红石型)和微米氧化铝陶瓷晶体为骨架的无机复合材料，为环境友好型材料，不含有害物质和元素。具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性、抗机械振动和冷热冲击特性。与NTC热敏陶瓷和端电极结合强度高。
2、本发明的微晶陶瓷玻璃复合材料，采用氧化铈稳定氧化锆材料，热稳定性和韧性，产品收缩率的控制好；采用聚合铝化合物(聚合三氯化铝，有机铝聚合物)作为树枝状微米氧化铝晶体的原料，生产多孔的树枝状晶体，热稳定性抗机械振动和冲击性增强，吸收复合材料内应力，阻碍玻璃体裂纹的扩散。具有内部导热性好，强度高密封型好，厚度薄，被测物的温度变化可以快速的传导到NTC热敏陶瓷，使得NTC芯片的测温响应速度快和测温精准性高等优点。
3、本申请的微晶陶瓷玻璃复合材料的软化温度超过800℃，采用此复合材料制备NTC芯片相比现有技术产品具有更广的温度测量范围，能够在-80～600℃条件下进行温度测量使用。
4、本申请制备NTC芯片采用一体烧结技术，强度和韧性提高、体积减小、耐焊接性强、可靠性提高，满足STM封装和波峰焊的工艺要求，在贴片和焊接过程中不出现破损、开裂、软化等。
附图说明
图1为一种实施例的NTC芯片结构示意图，其中1为电极，2为NTC热敏陶瓷，3为微晶陶瓷玻璃复合材料膜层；
图2为一种实施例的微晶陶瓷玻璃复合材料膜层结构示意图，其中1为纳米二氧化钛晶体，2为纳米氧化锆晶体，3为氧化铝晶体，4为玻璃体；
图3为另一种实施例的微晶陶瓷玻璃复合材料膜层结构的俯视图，其中1为纳米二氧化钛晶体，2为纳米氧化锆晶体，3为氧化铝晶体，4为玻璃体；
图4为纳米二氧化钛晶体的扫描电镜图；
图5为纳米氧化锆晶体的扫描电镜图；
图6为微米级树枝状氧化铝晶体的扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
传统的NTC芯片制备技术中，常采用的是冷等静压成型坯体、高温烧结、切割、涂覆电极、玻璃釉料包封工艺。传统的玻璃釉料封装的烧结温度为220℃至280℃，由于烧结温度低，在波峰焊过程中易出现软化熔化；脆性大，在SMT封装工艺中和使用过程中容易出现开裂破损；导热性能不高，降低NTC芯片测温的响应速度和精准性；耐酸碱性能差，在有腐蚀性的环境中容易出现腐蚀；成分中含有较高的铅等有害元素，不能满足电子产品和汽车产品对有害物质管控的法规要求；包覆层厚度大，使得NTC热敏芯片探测物体需要隔离较厚的玻璃，从而其反应时间慢，无法满足快速反应的需求。为了解决该问题，以获得能够满足NTC芯片能够在持续高温高压高振东高腐蚀的环境工作，且能够体积小、精度高、响应速度快、可靠性高和性能稳定。本申请发明人在长期科研和实践中，创造性地研制出一种玻璃粉末，该玻璃粉末由于含有B2O3，同时Al2SiO5代替Si02，不含铜元素等重金属元素，不含有害物质和元素，绿色环保；B2O3和Al2SiO5的存在，同时成分中Na元素的含量少，以此使得该玻璃粉末具有耐高温的特性，软化熔化温度超过800℃，能够实现与NTC芯片生坯高温共烧结。以使得采用含有该玻璃粉末的玻璃釉料的NTC芯片能够具有更好的高温稳定性，抗机械振动、耐腐蚀等性能。
本发明的关键在于采用本发明的微晶陶瓷玻璃复合材料作为NTC芯片玻璃釉料，而本发明的微晶陶瓷玻璃复合材料使用本发明玻璃粉末，从而使的本发明的NTC芯片具有与NTC热敏陶瓷和端电极结合强度高，具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性、抗机械振动和冲击特性。
本申请的微晶陶瓷玻璃复合材料，含有玻璃粉末，其中玻璃粉末包含B2O3和Al2SiO5；按重量配比，所述玻璃粉末中的Na元素小于0.03％。
其中，玻璃粉末由于含有B2O3，同时Al2SiO5代替Si02，不含铜元素等重金属元素，不含有害物质和元素，绿色环保；B2O3和Al2SiO5的存在，同时成分中Na元素的含量少，以此使得该玻璃粉末具有耐高温的特性，软化熔化温度超过800℃，能够实现与NTC芯片生坯高温共烧结。
在一个优选方案中，按重量配比，玻璃粉末包括B2O3 18-25％、Al2SiO5 4-10％。
在一个更优选方案中，玻璃粉末的成分重量配比为：B2O3 18-25％、Al2SiO5 4-10％、SiO2 15-30％、Bi2O3 45-60％、ZnO 6-12％、CeO2 0.5-2.0％、K2O 0.4-1％、Li2O 0.8-2％和CaO 0.3-3％。
在一个更优选的方案中，玻璃粉末的成分重量配比为：：B2O3 20-23％、硅酸铝Al2SiO5 5-8％、SiO2 18-25％、Bi2O3 48-55％、ZnO 8-11％、CeO2 0.8-1.5％、K2O 0.5-0.8％、Li2O 1-1.5％和CaO 0.5-2.5％。
在一个更优选的方案中，玻璃粉末的成分重量配比为：：B2O3 21-22％、硅酸铝Al2SiO5 6-7％、SiO2 20-23％、Bi2O3 50-53％、ZnO 9-10％、CeO2 1-1.3％、K2O 0.6-0.7％、Li2O 1.1-1.3％和CaO 1-2％。
微晶陶瓷玻璃复合材料中，玻璃粉末占复合材料的比重，对于微晶陶瓷玻璃复合材料的耐高温性能至关重要。发明人经深入研究，发现玻璃粉末占微晶陶瓷玻璃复合材料的23-48％时，在耐高温性、耐腐蚀、韧性和强度方面性能中具有最优的效果。然而，玻璃粉末低于23％时，微晶陶瓷玻璃复合材料的耐高温方面表现不佳；玻璃粉末高于48％时，虽然在强度和耐高温性能上取得良好的效果，在微晶陶瓷玻璃复合材料中韧性方面没有得到显著提升，并且还是得其他性能方面受影响，比如与NTC热敏陶瓷和端电极结合强度方面。
本发明中，玻璃粉末的制备步骤如下：
浆料制备：按照成分重量比例配料，加入无水乙醇，放入行星式球磨机中球磨混合，然后真空干燥；
煅烧：干燥后的粉末进行破碎，再放入烧结炉中在950-1200℃进行煅烧1-3h，获得玻璃粉末。
为了获得均一性更好的玻璃粉末，在煅烧步骤后还可包括煅烧冷却后破碎研磨，获得玻璃粉末。
其中，煅烧温度在1000-1100℃时具有更好的效果，获得的玻璃粉末在均一性、耐高温和高强度方面的性能更佳。
本发明中，微晶陶瓷玻璃复合材料包括上述的玻璃粉末、纳米二氧化钛、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末、Al2O3、溶剂、粘接剂、增塑剂和分散剂。其中，玻璃粉末为无机粘结剂，纳米氧化锆陶瓷晶体、纳米二氧化钛(金红石型)和微米氧化铝陶瓷晶体为骨架的无机复合材料，不含有害物质和元素，具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性、抗机械振动和冲击特性。与NTC热敏陶瓷和端电极结合强度高；采用氧化铈稳定氧化锆材料，热稳定性和韧性，产品收缩率的控制好；采用聚合铝化合物(聚合三氯化铝，有机铝聚合物)作为树枝状微米氧化铝晶体的原料，生产多孔的树枝状晶体，热稳定性抗机械振动和冲击性增强，吸收复合材料内应力，阻碍玻璃体裂纹的扩散。
其中，Al2O3是由铝的聚合物在烧结过程中生成的。例如当Al2O3含量为15％的时候是指铝的聚合物生成的Al2O3占微晶陶瓷玻璃复合材料浆料重量的15％，当Al2O3含量为10％的时候是指铝的聚合物生成的Al2O3占微晶陶瓷玻璃复合材料浆料重量的10％。
上述纳米二氧化钛为立方体或近球形，粉末粒径为20-80nm。
上述氧化铈稳定氧化锆纳米粉末为球形或近球形，粉末粒径为30-120nm。
纳米二氧化钛和氧化铈稳定氧化锆纳米粉末的形状和粒径对复合材料的性能有一定的影响，在确保二氧化钛颗粒和化铈稳定氧化锆颗粒在纳米级的前提下，二氧化钛和氧化铈稳定氧化锆的粉末呈一定的比例关系，其中，氧化铈稳定氧化锆的粉末的体积约为二氧化钛的1.5倍，以此能够使得微晶陶瓷玻璃复合材料与含有电极的NTC芯片生坯上烧结一体形成的玻璃体中，互成不同尺寸的颗粒，共同铸就高强度、热稳定性、韧性、产品收缩率的控制好的玻璃体。
上述Al2O3由铝的聚合物反应生成，其中铝的聚合为选自聚合硫酸铝、聚合三氯化铝、醇铝化合物Al(OR)3、聚丙烯酸铝、聚乙烯吡烯铝、脂肪酸族的铝聚合物的一种或多种混合物。
上述溶剂选自无水乙醇、松油醇、DBE、乙二醇、丁基卡必醇、丁酮、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、碳酸甲酯、碳酸乙酯和N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或几种组合。
上述粘接剂选自聚乙烯醇缩丁醛、丁酯纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚烷基甲基丙烯酸酯中的一种或几种组合。
上述增塑剂选自柠檬酸甘油酯、硝酸甘油酯、甘油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、癸二酸二丁酯中的一种或几种组合；
上述分散剂选自迪高公司的Dispers 752W、Dispers 610、Dispers 655W、Dispers760、WEC-210中的一种或几种组合。
上述的微晶陶瓷玻璃复合材料的各种组分的含量可以在较宽的范围内变动，按重量百分比计，玻璃粉末23-48％、纳米二氧化钛2-6％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末8-22％、Al2O3 6-15％、溶剂8-20％、粘接剂3-7％、增塑剂1-3％和分散剂0.1-0.8％。
在本发明的一个优选实施方案中，按重量百分比计，玻璃粉末36％、纳米二氧化钛5％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末18％、Al2O3 15％、溶剂17％、粘接剂6％、增塑剂2.5％和分散剂0.5％。
本发明的NTC芯片的制备过程如下：
按重量配比称取玻璃粉末、纳米二氧化钛、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末、Al2O3、溶剂、粘接剂、增塑剂和分散剂，放入非接触式行星搅拌真空脱泡一体机，真空环境中进行低速分散搅拌、高速分散搅拌和真空脱泡进行分散搅拌均匀，获得微晶陶瓷玻璃复合材料浆料；
制备NTC芯片：将获得的所述微晶陶瓷玻璃复合材料浆料印制在含有电极的NTC芯片生坯上，然后放入烧结炉中烧结，制得NTC芯片
以下通过具体实施例对本发明进行详细描述。应当理解，这些实施例仅是示例性的，并不构成对本发明保护范围的限制。
实施例一
1.制备玻璃粉末
按照如下成分重量比例配料：B2O3 20％、Al2SiO5 4％、SiO2 17％、Bi2O3 46％、ZnO8％、CeO2 0.5％、K2O 0.7％、Li2O 1％和CaO 2％，配好料后，加入无水乙醇，放入行星式球磨机中球磨混合，然后真空干燥；
煅烧：干燥后的粉末进行破碎，再放入烧结炉中在1000℃进行煅烧2h，随炉冷却后进行破碎研磨处理，获得玻璃粉末。
2.制备微晶陶瓷玻璃复合材料
制备微晶陶瓷玻璃复合材料浆料：按重量配比称配料：取玻璃粉末45％、纳米二氧化钛3％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末22％、Al2O3 12％、溶剂10％、粘接剂6％、增塑剂1.8％和分散剂0.2％，放入非接触式行星搅拌真空脱泡一体机，真空环境中进行低速分散搅拌、高速分散搅拌和真空脱泡进行分散搅拌均匀，获得微晶陶瓷玻璃复合材料浆料；
制备NTC芯片：将获得的所述微晶陶瓷玻璃复合材料浆料通过喷涂的方式印制在含有电极的NTC芯片生坯上，然后放入烧结炉中1000℃烧结1小时，制得微晶陶瓷玻璃复合材料包覆的NTC芯片。
实施例二
1.制备玻璃粉末
按照如下成分重量比例配料：B2O3 22％、Al2SiO5 5％、SiO2 15％、Bi2O3 48％、ZnO6％、CeO2 1％、K2O 1％、Li2O 1.3％和CaO 0.6％，配好料后，加入无水乙醇，放入行星式球磨机中球磨混合，然后真空干燥；
煅烧：干燥后的粉末进行破碎，再放入烧结炉中在1000℃进行煅烧2h，随炉冷却后进行破碎研磨处理，获得玻璃粉末。
2.制备微晶陶瓷玻璃复合材料
制备微晶陶瓷玻璃复合材料浆料：按重量配比称配料：玻璃粉末36％、纳米二氧化钛5％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末18％、Al2O3 15％、溶剂17％、粘接剂6％、增塑剂2.5％和分散剂0.5％，放入非接触式行星搅拌真空脱泡一体机，真空环境中进行低速分散搅拌、高速分散搅拌和真空脱泡进行分散搅拌均匀，获得微晶陶瓷玻璃复合材料浆料；
制备NTC芯片：将获得的所述微晶陶瓷玻璃复合材料浆料通过浸涂的方式印制在含有电极的NTC芯片生坯上，然后放入烧结炉中1100℃烧结0.8小时，制得微晶陶瓷玻璃复合材料包覆的NTC芯片。
性能测试
将上述实施例制备的NTC芯片进行附着性，耐磨性、耐腐蚀性和冷热冲击测试，具体测试方法和测试结构如下所示：
1.附着力测试
附着力测试方法为：在实施例一和实施例二制备的包覆微晶陶瓷玻璃复合材料膜的NTC芯片的表面用锋利的金刚石刀刃划出100个大小均匀的间隔为1mm的小方格(划痕深度控制在微晶陶瓷玻璃复合材料膜下使得基体NTC陶瓷暴露)，微晶陶瓷玻璃复合材料脱落的小方格数Nl，在膜上的划格区域贴上宽度为24mm的透明胶带，并保证胶带与有方格的膜之间结合紧密。5min后，用一垂直膜面的力将胶带揭起，并再次统计膜脱落的小方格数N2。
评估方法为：采用百分制，膜附着力分数＝100-(N1+N2)，膜附着力分数越大，说明附着力越好。
测试结果为：实施例一制备的NTC芯片附着力分数为97；实施例二制备的NTC芯片附着力分数为99。测试结果显示实施例一和实施例二制备的NTC芯片的外表层包覆的微晶陶瓷玻璃复合材料膜均具有非常突出的附着力。
2.耐磨性测试
耐磨性测试方法为：将实施例一和实施例二制备的包覆微晶陶瓷玻璃复合材料膜的NTC芯片放入振动研磨机中连续振动研磨2h后取出，观察实施例一和实施例二制备的包覆微晶陶瓷玻璃复合材料膜的NTC芯片的棱角和表面的膜层是否有脱落。
测试结果为：实施例一和实施例二制备的NTC芯片的棱角和表面的膜层未有脱落，说明实施例一和实施例二制备的包覆微晶陶瓷玻璃复合材料膜的NTC芯片耐磨性能好。
3.耐腐蚀性测试
3.1盐雾测试方法：通过盐雾试验衡量，盐雾试验方法为将实施例一和实施例二制备的包覆微晶陶瓷玻璃复合材料膜的NTC芯片置于盐雾腐蚀试验箱内，在35度下用5％的氧化纳水溶液喷溅2h后，取出再将其置于另一个温度为40度、相对湿度为80％的恒温恒湿箱中，观察其在多长时间后表面出现异常，时间越长，说明膜层的耐腐蚀性越好。
盐雾测试结果：观察2个月，实施例一和实施例二制备的包覆微晶陶瓷玻璃复合材料膜的NTC芯片的表面未见有异常，说明实施例一和实施例二制备的NTC芯片的外层包覆的微晶陶瓷玻璃复合材料膜具有非常突出耐盐雾腐蚀性能。
3.2气体腐蚀测试的方法：腐蚀气体为硫化氢、二氧化氮两种气体进行试验，气体腐蚀试验后的评定标准是电阻变化，其次是外观变化。测试条件：腐蚀气体浓度：H2S为30ppm；NO2为5ppm；温度：60℃；湿度：75％，时间为168小时。
气体腐蚀测试的结果：实施例一和实施例二制备的包覆微晶陶瓷玻璃复合材料膜的NTC芯片在测试前和测试后电阻值基本不变，外观也没有变化，说明实施例一和实施例二制备的芯片的包覆的微晶陶瓷玻璃复合材料膜具有非常突出耐气体腐蚀性能。
4.冷热冲击测试
冷热冲击测试方法：将实施例一和实施例二制备的包覆微晶陶瓷玻璃复合材料膜的NTC芯片迅速交替地暴露于超高温和超低温的试验环境中，是为了在较短的时间内确认产品特性的变化，以及由于构成元器件的异种材料热膨胀系数不同而造成的故障问题。测试条件：温度-60～300℃，转换时间＜10秒，循环测试500次。
冷热冲击测试结果：经检测，实施例一和实施例二制备的的包覆微晶陶瓷玻璃复合材料膜的NTC芯片经冷热冲击测试后，NTC芯片未出现开裂、各层之间为出现分层、经过X射线仪检测内部无裂纹，产品特性并未发生变化，说明实施例一和实施例二制备的包覆微晶陶瓷玻璃复合材料膜的NTC芯片具有突出的耐冷热冲击的性能。
总之，本申请实施例一和实施例二制备的包覆微晶陶瓷玻璃复合材料膜的NTC芯片具有非常好的微晶陶瓷玻璃复合材料膜附着力性能、耐磨性、耐腐蚀性以及抗冷热冲击性。本发明的其他实施方式的微晶陶瓷玻璃复合材料及制备的NTC芯片均具有相同的特性。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (11)
1.一种微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于：含有玻璃粉末、纳米二氧化钛、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末和Al2O3；所述玻璃粉末包含B2O3和Al2SiO5；按重量配比，所述玻璃粉末中的Na元素小于0.03％。
2.如权利要求1所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，按重量配比，所述玻璃粉末包括B2O3 18-25％、Al2SiO5 4-10％。
3.如权利要求2所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，所述玻璃粉末的成分重量配比为：B2O3 18-25％、Al2SiO5 4-10％、SiO2 15-30％、Bi2O3 45-60％、ZnO 6-12％、CeO20.5-2.0％、K2O 0.4-1％、Li2O 0.8-2％和CaO 0.3-3％。
4.如权利要求1所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，所述玻璃粉末占微晶陶瓷玻璃复合材料总重量的23-48％。
5.如权利要求2所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，所述玻璃粉末的制备步骤为：
浆料制备：按照成分重量比例配料，加入无水乙醇，放入球磨机中球磨混合，然后真空干燥；
煅烧：干燥后的粉末进行破碎，再放入烧结炉中在950-1200℃进行煅烧1-3h，冷却后研磨获得玻璃粉末。
6.如权利要求1-5任一项所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，还包括：溶剂、粘接剂、增塑剂和分散剂。
7.如权利要求5所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，其成分重量配比为：玻璃粉末23-48％、纳米二氧化钛2-6％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末8-22％、Al2O3 6-15％、溶剂8-20％、粘接剂3-7％、增塑剂1-3％和分散剂0.1-0.8％。
8.如权利要求6所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，
所述纳米二氧化钛为立方体或近球形，粉末粒径为20-80nm；
所述氧化铈稳定氧化锆纳米粉末为球形或近球形，粉末粒径为30-120nm；
所述Al2O3由铝的聚合物反应生成，所述铝的聚合物 为选自聚合硫酸铝、聚合三氯化铝、醇铝化合物Al(OR)3、聚丙烯酸铝、聚乙烯吡烯铝、脂肪酸族的铝聚合物的一种或多种混合物；
所述溶剂选自无水乙醇、松油醇、DBE、乙二醇、丁基卡必醇、丁酮、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、碳酸甲酯、碳酸乙酯和N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或几种组合；
所述粘接剂选自聚乙烯醇缩丁醛、丁酯纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚烷基甲基丙烯酸酯中的一种或几种组合；
所述增塑剂选自柠檬酸甘油酯、硝酸甘油酯、甘油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、癸二酸二丁酯中的一种或几种组合；
所述分散剂选自Dispers 752W、Dispers 610、Dispers 655W、Dispers 760、WEC-210中的至少一种。
9.一种采用权利要求1-7任一项所述的微晶陶瓷玻璃复合材料制备的NTC芯片。
10.如权利要求9所述的NTC芯片的制备方法，其特征在于，步骤包括：
制备微晶陶瓷玻璃复合材料浆料：按重量配比称取玻璃粉末、纳米二氧化钛、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末、Al2O3、溶剂、粘接剂、增塑剂和分散剂，放入非接触式行星搅拌真空脱泡一体机，真空环境中进行低速分散搅拌、高速分散搅拌和真空脱泡进行分散搅拌均匀，获得微晶陶瓷玻璃复合材料浆料；
制备NTC芯片：将获得的所述微晶陶瓷玻璃复合材料浆料印制在含有电极的NTC芯片生坯上，然后放入烧结炉中烧结，制得NTC芯片。
11.如权利要求10所述的NTC芯片的制备方法，其特征在于，所述印制为喷涂、浸涂或涂布中的一种；
所述烧结温度为900-1150℃，烧结时间为0.5-3小时。
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