CN111499355B - 一种ntc热敏电阻 - Google Patents

一种ntc热敏电阻 Download PDF

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Abstract

本发明属于热敏电阻领域。本发明的技术方案为：一种NTC热敏电阻，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60～65％，四氧化三钴(Co3O4)1.4～1.9％，氧化亚镍(NiO)5～5.5％，氧化铜(CuO)15～25％，氧化锆(ZrO2)2～3％，氧化镧(La2O3)2～3％，氧化铁(Fe2O3)1～2％。本发明的有益效果是，有利于降低烧结温度，得阻值和致密度均一，稳定性良好的低阻NTC热敏电阻，节约了能耗，同时加入的氧化锆和氧化镧增加其抗折强度，在获取低阻产品的同时解决了其自身抗折强度低的问题，提高了NTC热敏电阻产品的电性能特性，可以应用于工业化大批量生产。

Description

一种NTC热敏电阻
技术领域
本发明属于热敏电阻领域，特别是涉及负温度系数NTC热敏电阻低阻值配方领域。
背景技术
近年来在家电领域智能化的到来，对于国内NTC的电阻产品提出了要求是耐高温、高精度(阻值和B值精度±1％)、响应时间短、可靠性高。目前主要努力的方向是：a寻求制备方法简便，使元器件性能好且成本低的陶瓷配方，b对工艺生产过程进行精细化控制，c寻求能耐高温、特性稳定、成本低的包封封装材料。
目前市场上NTC热敏电阻存在以下不足：
一是低阻种类单一，芯片强度低，在生产和运输过程，容易碎裂，致密性差，稳定性差。
二是配方中各配比氧化物(Mn、Co、Ni)的种类单一，对于工艺水平依赖性较高，可靠性差。
三是客户在使用过程中经常出现电阻的残阻高，导致电阻表面温度过高，存在电路中元器件或电路板被烧毁的隐患，造成重大损失。
发明内容
本发明主要解决的NTC热敏电阻技术问题是：优化了NTC热敏电阻的低阻值的配方，在配方中引入了新的氧化物(氧化铜、氧化锆、氧化镧)来调节热敏电阻的阻值大小和强度特性，从配方的角度，根本解决了热敏电阻残阻高，芯片强度低的问题，产品的可靠性更加稳定，对于产品制备过程依赖性小，可实现工厂大批量的自动化生产，适合客户根据不同的规格选取不同的配方体系，应用领域广泛。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现：
一种NTC热敏电阻，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60～65％，四氧化三钴(Co3O4)1.4～1.9％，氧化亚镍(NiO)5～5.5％，氧化铜(CuO)15～25％，氧化锆(ZrO2)2～3％，氧化镧(La2O3)2～3％，氧化铁(Fe2O3)1～2％。
进一步地，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)1.6％。
进一步地，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)2.6％，氧化铁(Fe2O3)2％。
进一步地，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)2.6％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)2％。
进一步地，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)24.6％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)2％。
进一步地，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.1％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)2％。
进一步地，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.5％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)2％。
进一步地，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)65％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5％，氧化铜(CuO)23.1％，氧化锆(ZrO2)2％，氧化镧(La2O3)2％，氧化铁(Fe2O3)1％。
本发明的有益效果是：氧化铜和三氧化二铁促进了锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)等氧化物的烧结效果，有利于降低烧结温度，得阻值和致密度均一，稳定性良好的低阻NTC热敏电阻，节约了能耗，同时加入一定比例的氧化锆和氧化镧增加其抗折强度，在获取低阻产品的同时解决了其自身抗折强度低的问题，提高了NTC热敏电阻产品的电性能特性，可以应用于工业化大批量生产。
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，本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NTC热敏电阻，包含以下重量百分比含量组分：包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60～65％，四氧化三钴(Co3O4)1.4～1.9％，氧化亚镍(NiO)5～5.5％，氧化铜(CuO)15～25％，氧化锆(ZrO2)2～3％，氧化镧(La2O3)2～3％，氧化铁(Fe2O3)1～2％。
实施例2，一种NTC热敏电阻，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)1.6％。
实施例3，一种NTC热敏电阻，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)2.6％，氧化铁(Fe2O3)2％。
实施例4，一种NTC热敏电阻，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)2.6％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)2％。
实施例5，一种NTC热敏电阻，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)24.6％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)2％。
实施例6，一种NTC热敏电阻，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.1％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)2％。
实施例7，一种NTC热敏电阻，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.5％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)2％。
实施例8，一种NTC热敏电阻，包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)65％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5％，氧化铜(CuO)23.1％，氧化锆(ZrO2)2％，氧化镧(La2O3)2％，氧化铁(Fe2O3)1％。
本发明的技术方案原理是：在NTC热敏电阻配方中，氧化铜和三氧化二铁在配方体系中起到助熔剂和稳定剂作用，可以调节阻值大小，氧化锆与氧化镧可以增强产品的强度，并可以提升体系的稳定性。NTC热敏电阻是一种具有尖晶石结构的半导体陶瓷，随着环境温度的升高，载流子(电子和空穴)数量增加，电阻阻值降低，其阻值与温度(R-T)曲线呈负增长趋势。
进一步的说，氧化铜与三氧化二铁本身熔点较低，烧结时会产生相应的液相，可以促进颗粒重排和传质的过程，因此，氧化铜的加入可以降低产品的烧结温度。热敏电阻在烧结过程中，当烧结温度达到最高温度，各种氧化物形成了固溶体，此时氧化铜以其熔融的状态填充在锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)等氧化物的晶格空隙中，使其他氧化物晶格发生畸变而得到活化，增加了烧结扩散速度，有助于降低电阻的烧结温度。
进一步地说，氧化铜与三氧化二铁作为稳定剂的存在，可以防止各氧化物在烧结过程中发生晶形转变而产生的较大体积效应，使其生坯的烧结致密度降低，严重时生坯会出现开裂或者表面出现裂纹的现象。同时，在烧结过程中，氧化铜也可以抑制晶粒的二次生长，晶粒的正常生长是有益于电阻阻值的一致性，但若二次再结晶或晶粒生长速度过快，会导致晶界变宽而影响产品的微观结构，电阻的致密性也会变差，电阻阻值漂移，阻值一致性不好。
更进一步的说，氧化铜与三氧化二铁在起到增加稳定性和降低阻值方面有一定的作用，但加入较大比例的氧化铜和三氧化二铁会降低产品本身的抗折强度，导致易碎现象。对此加入氧化锆和氧化镧，可以在维持需要的阻值情况下提升产品的抗折强度。
氧化铜和三氧化二铁作为一种助熔剂，在配方中属于小料，其添加量很小就可以显著的改善NTC热敏电阻阻值和烧结温度；
一般地，要获得很小阻值的产品，需要加入足够多的氧化铜，本例中，添加15wt％～25wt％。
但三氧化二铁不需要太多，一般地三氧化二铁的加入量不要超过3wt％，否则过多的三氧化二铁会导致产品表面出现黑色析晶体，本例中，添加1wt％～2wt％。
氧化锆和氧化镧可提升产品的抗折强度，但不需要比例较大，否则成本太高无应用价值，本例中，加入氧化铬和氧化镧各2wt％～3wt％就可以达到理想的抗折强度。
本发明可以满足客户的使用要求，根据不同的规格选取不同的配方进行使用。以上说明内容作为本专利的实施方式，不对本发明内容构成限制，同行业的人在阅读本专利的说明后，可以对其具体的实施方式进行修改和变更，但是不能违背本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种NTC热敏电阻，其特征在于：包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60～65％，四氧化三钴(Co3O4)1.4～1.9％，氧化亚镍(NiO)5～5.5％，氧化铜(CuO)15～25％，氧化锆(ZrO2)2～3％，氧化镧(La2O3)2～3％，氧化铁(Fe2O3)1～2％。
2.根据权利要求1所 述的一种NTC热敏电阻，其特征在于：包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)1.6％。
3.根据权利要求1所 述的一种NTC热敏电阻，其特征在于：包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)2.6％，氧化铁(Fe2O3)2％。
4.根据权利要求1所 述的一种NTC热敏电阻，其特征在于：包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)2.6％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)2％。
5.根据权利要求1所 述的一种NTC热敏电阻，其特征在于：包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)24.6％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)2％。
6.根据权利要求1所 述的一种NTC热敏电阻，其特征在于：包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5.1％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)2％。
7.根据权利要求1所 述的一种NTC热敏电阻，其特征在于：包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)60％，四氧化三钴(Co3O4)1.5％，氧化亚镍(NiO)5.5％，氧化铜(CuO)25％，氧化锆(ZrO2)3％，氧化镧(La2O3)3％，氧化铁(Fe2O3)2％。
8.根据权利要求1所 述的一种NTC热敏电阻，其特征在于：包含以下重量百分比含量组分：四氧化三锰(Mn3O4)65％，四氧化三钴(Co3O4)1.9％，氧化亚镍(NiO)5％，氧化铜(CuO)23.1％，氧化锆(ZrO2)2％，氧化镧(La2O3)2％，氧化铁(Fe2O3)1％。
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