CN112047722A - 一种负温度系数玻封热敏电阻材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负温度系数玻封热敏电阻材料，包括主成分、掺杂剂和共沉淀剂，主成分包括：MnSO4·H2O、CoSO4·7H2O、FeSO4·7H2O、ZnSO4·7H2O；掺杂剂包括：Ti(SO4)2·8H2O；共沉淀剂包括：碳酸氢铵和催化剂。本发明还公开该材料的制备方法，包括制备金属盐溶液、制备共沉淀剂溶液、混合、静置陈化、过滤、洗涤抽滤、热分解、预烧、研磨、压制成型、烧结。本发明还公开一种负温度系数玻封热敏电阻，采用上述的负温度系数玻封热敏电阻材料制成。本发明提出的负温度系数玻封热敏电阻材料及其制备方法和应用，材料具有热稳定性高、低温烧结的特点，其玻封热敏电阻具有电性稳定、玻封系数近零、高合格率的特点。

Description

一种负温度系数玻封热敏电阻材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及电子元器件技术领域，尤其涉及一种负温度系数玻封热敏电阻材料及其制备方法。
背景技术
负温度系数热敏电阻作为一种重要的温度传感器件，其不断扩大的应用领域使其材料的制备方法也备受关注。温度传感器有塑封热敏电阻和玻封热敏电阻两种。塑封热敏电阻本身对材料的热稳定性要求不高，塑封热敏电阻的使用温度范围一般在150℃以下，而玻封热敏电阻的使用温度范围在300℃以下。负温度系数玻封热敏电阻在玻璃封装工艺中，需进行700℃～850℃烧玻固化，将承受高温冲击，现有的负温度系数玻封热敏电阻的高温稳定性通常都较差，导致玻璃封装后的负温度系数玻封热敏电阻的玻封系数较大(电性波动大)；因此制备高稳定性、高精度的负温度系数热敏电阻材料尤为重要。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种负温度系数玻封热敏电阻材料及其制备方法和应用，材料具有热稳定性高、低温烧结的特点，其玻封热敏电阻具有电性稳定、玻封系数近零、高合格率的特点。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一个方面公开了一种负温度系数玻封热敏电阻材料，包括主成分、掺杂剂和共沉淀剂，其中：所述主成分包括：MnSO4·H2O、CoSO4·7H2O、FeSO4·7H2O、ZnSO4·7H2O；所述掺杂剂包括：Ti(SO4)2·8H2O；所述共沉淀剂包括：碳酸氢铵和催化剂。
优选地，所述主成分中各成分的质量百分比分别为：35％～45％的MnSO4·H2O、10％～25％的CoSO4·7H2O、25％～40％的FeSO4·7H2O、3％～12％的ZnSO4·7H2O；所述掺杂剂中的Ti(SO4)2·8H2O的质量为所述主成分总质量的0.5％～2％；所述共沉淀剂中的碳酸氢铵的质量为所述主成分总质量的200％～210％，催化剂的质量为所述主成分总质量的0.2％～0.7％。
本发明的一个方面公开了一种制备上述的负温度系数玻封热敏电阻材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备金属盐溶液：将所述主成分和所述掺杂剂加入到适量去离子水中进行混合、溶解，得到金属盐溶液；
S2：制备共沉淀剂溶液：将碳酸氢铵加入到适量去离子水中进行溶解，得到共沉淀剂溶液；
S3：混合：将催化剂加入到共沉淀剂溶液中，然后在水浴条件下将金属盐溶液和共沉淀溶液进行混合；
S4：静置陈化：将混合的溶液置于室温下，静置24h以上；
S5：过滤：倒去上层清液，过滤沉淀，除去沉淀中的杂质；
S6：洗涤抽滤：将过滤后的粉体用去离子水和无水乙醇分别洗涤抽滤3次以上；
S7：热分解：将粉体进行热分解；
S8：预烧：将热分解后的粉体破碎后进行预烧；
S9：研磨：将预烧后的粉体进行研磨；
S10：压制成型：将研磨后的粉体进行烘干，然后进行压制成型；
S11：烧结：将成型后的坯体进行烧结，冷却后得到负温度系数玻封热敏电阻材料。
优选地，步骤S3中在水浴条件下将金属盐溶液和共沉淀溶液进行混合具体包括：在温度为40℃～80℃的水浴条件下搅拌20min～50min以将金属盐溶液和共沉淀溶液进行充分混合。
优选地，步骤S7中具体包括：将粉体置于氧化铝坩埚中，在450℃～650℃下热分解1～3h。
优选地，步骤S8中具体包括：将热分解后的粉体用研钵破碎后，置于氧化铝坩埚中，在700℃～800℃下预烧4h～6h。
优选地，步骤S10具体包括：将研磨后的粉体进行烘干，然后进行干压预成型，压制压力为7MPa～10MPa；再将预成型的坯体进行等静压成型，等静压压力为200MPa～280MPa。
优选地，步骤S11中的烧结步骤具体包括：先按照2℃/min的升温速率升温至850℃～900℃，然后按照0.9℃/min的升温速率升温至1100℃～1160℃。
本发明的一个方面公开了一种负温度系数玻封热敏电阻材料，采用上述的方法制得的。
本发明的一个方面公开了一种负温度系数玻封热敏电阻，采用上述的负温度系数玻封热敏电阻材料制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出的负温度系数玻封热敏电阻材料采用液相共沉淀法可实现分子级别的混合，提高粉体均匀性；发明人对组分含量和液相共沉淀法制备工艺进行了大量实验，最终实现了合理的组分和工艺设计，具体地，在Mn-Co-Fe-Zn体系中掺杂高焓值的TiO2，巧妙地利用Ti4+与Mn3+离子半径相近，Ti4+进入晶格能够形成固溶体掺杂，提高了材料体系的稳定性，并不断优化工艺参数，结合反复洗涤抽滤工序和热分解工序(热分解以除去材料中残留的SO4 2-以及其他杂质)大大提高了粉体的纯度，最终通过合理的主成分设计和TiO2的掺杂，保证了材料电性的稳定性，并降低了高温对材料电性的影响，使所述的负温度系数玻封热敏电阻材料具有热稳定性高、低温烧结的特点，对应玻封热敏电阻电性稳定，玻封系数近零，1％精度范围内电性的合格率保持在95％以上，同时具有低成本的特点，应用于玻封NTC温度传感器中以进行高精度测温和控温。
附图说明
图1是本发明优选实施例公开的负温度系数玻封热敏电阻材料的制备方法的流程图；
图2是本发明实施例一的负温度系数玻封热敏电阻材料经1160℃/4h烧结样品的表面微观形貌图；
图3是本发明实施例一的负温度系数玻封热敏电阻材料经1160℃/4h烧结样品的断面微观形貌图；
图4是对比例一的负温度系数玻封热敏电阻材料经1250℃/4h烧结样品的表面微观形貌图；
图5是对比例一的负温度系数玻封热敏电阻材料经1250℃/4h烧结样品的断面微观形貌图。
具体实施方式
下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。
目前关于高稳定性的负温度系数热敏电阻材料的研发主要有两方面：1、通过不同元素的组合以提高材料的稳定性，如中国专利文献CN 108288529A“一种负低老化率负温度系数热敏电阻器陶瓷材料的制备方法”是通过固相法制备Mn-Ni-Fe-M(M代表Cu、Ti、Sn、Al)体系热敏电阻材料，2、通过优化材料的制备方法以优化材料的稳定性，如中国专利文献CN109516781 A“一种四元系负温度系数热敏材料及其制备方法”是采用共沉淀法制备Mn-Ni-Cu-Co系热敏电阻材料；中国专利文献CN 109516780A“一种高稳定性负温度系数热敏电阻材料及其制备方法”采用共沉淀法制备Mn-Ni-Cu-Co-Zr系热敏电阻材料。但是发明人发现上述制备方法中都在一定程度上存在着各种缺陷，其中采用固相法制备的热敏电阻材料的均匀性较差；而采用共沉淀法的两种制备方法制得的材料的适用温度范围不够宽或者高温下电性稳定性不够好，发明人通过研究发现是其中所选择的材料体系形成的晶体结构不稳定所导致，因此本发明方案中从材料体系和制备方法两方面出发，获得高稳定性、高精度的负温度系数玻封热敏电阻材料。
本发明优选实施例公开了一种负温度系数玻封热敏电阻材料，包括主成分、掺杂剂和共沉淀剂，其中：所述主成分包括：MnSO4·H2O、CoSO4·7H2O、FeSO4·7H2O、ZnSO4·7H2O；所述掺杂剂包括：Ti(SO4)2·8H2O；所述共沉淀剂：碳酸氢铵和催化剂。具体地，主成分中各成分的质量百分比分别为：35％～45％的MnSO4·H2O、10％～25％的CoSO4·7H2O、25％～40％的FeSO4·7H2O、3％～12％的ZnSO4·7H2O；掺杂剂中的Ti(SO4)2·8H2O的质量为主成分总质量的0.5％～2％；共沉淀剂中的碳酸氢铵的质量为主成分总质量的200％～210％，催化剂的质量为主成分总质量的0.2％～0.7％；且主成分、掺杂剂和共沉淀剂的纯度均为分析纯；其中催化剂采用尿素。
本发明的另一优选实施例公开了一种负温度系数玻封热敏电阻材料的制备方法，采用液相法中的液相沉淀法制备，在含有一种或多种金属离子的可溶性盐溶液中加入共沉淀剂，得到各成分均匀混合的沉淀，对沉淀进行热分解、预烧，得到均匀性良好且烧结性能良好的陶瓷粉料。液相共沉淀法工艺相对简单、成本低廉且能制得的陶瓷粉体均匀性好、可在分子级水平上实现均匀混合、纯度高、配比准确，非常适用于负温度系数热敏材料、尤其是多元体系NTC热敏粉料的制备。如图1所示，该制备方法包括以下步骤：
S1：制备金属盐溶液：将主成分和掺杂剂加入到适量去离子水中进行混合、溶解，得到金属盐溶液；
具体地，将原材料主成分按照质量分数35％～45％的MnSO4·H2O、10％～25％的CoSO4·7H2O、25％～40％的FeSO4·7H2O、3％～12％的ZnSO4·7H2O、掺杂剂按照0.5％～2％的Ti(SO4)2·8H2O称量，然后加入适量去离子水、混合、溶解，得到金属盐溶液。
S2：制备共沉淀剂溶液：将碳酸氢铵加入到适量去离子水中进行溶解，得到共沉淀剂溶液；
具体地，将沉淀剂碳酸氢铵按照主成分质量的200％～210％称量，加入适量去离子水溶解，得到共沉淀剂溶液；
S3：混合：将催化剂加入到共沉淀剂溶液中，然后在水浴条件下将金属盐溶液和共沉淀溶液进行混合；
具体地，催化剂采用尿素，将尿素按照主成分质量的0.2％～0.7％称量，加入至沉淀剂溶液中，在温度为40℃～80℃的水浴条件下搅拌20min～50min以将金属盐溶液和共沉淀溶液进行充分混合。
S4：静置陈化：将混合的溶液置于室温下，静置24h以上；
具体地，将混合、反应完全的溶液置于室温下，避免污染，静置24h～30h。
S5：过滤：倒去上层清液，过滤沉淀，除去沉淀中的杂质；
S6：洗涤抽滤：将过滤后的粉体用去离子水和无水乙醇分别洗涤抽滤3次以上；
具体地，先用去离子水洗涤抽滤至少3次，再用无水乙醇洗涤抽滤至少3次。
S7：热分解：将粉体进行热分解；
具体地，将粉体置于氧化铝坩埚中，在450℃～650℃下热分解1～3h。
S8：预烧：将热分解后的粉体破碎后进行预烧；
具体地，将热分解后的粉体用研钵破碎后，置于氧化铝坩埚中，在700℃～800℃下预烧4h～6h。
S9：研磨：将预烧后的粉体进行研磨；
具体地，研磨是球磨磨细，球磨介质为去离子水和氧化锆球，研磨混合物的重量：氧化锆球的重量：去离子水的重量为1:3:1，研磨时间为3h～6h，球磨机转速为300rpm～350rpm，研磨粒度D50＝0.4～0.6μm；
S10：压制成型：将研磨后的粉体进行烘干，然后进行压制成型；
具体地，将研磨后的粉体进行烘干，然后进行干压预成型，压制压力为7MPa～10MPa；再将预成型的坯体进行等静压成型，等静压压力为200MPa～280MPa，保证最终坯体的成型密度在3.25g/cm3左右。
S11：烧结：将成型后的坯体进行烧结，冷却后得到高致密性的瓷体，也即负温度系数玻封热敏电阻材料。
具体地，烧结采用分段式升温烧结，先按照2℃/min的升温速率升温至850℃～900℃，然后按照0.9℃/min的升温速率升温至Tmax，Tmax取1100℃～1160℃。
本发明的另一优选实施例公开了一种负温度系数玻封热敏电阻，采用上述制备方法制得的负温度系数玻封热敏电阻材料制成。
本发明的上述各优选实施例中公开了负温度系数玻封热敏电阻材料、制备方法及应用。其中负温度系数热敏粉料的制备工艺为液相共沉淀法，包括“金属盐溶液和共沉淀剂溶液的制备”、“混合”、“静置陈化”、“过滤”、“洗涤”、“抽滤”、“热分解”、“预烧”、“研磨”、“压制”、“成型”、“烧结”步骤。该负温度系数热敏材料可实现1100℃～1160℃致密烧结，电阻率为90kΩ·mm～110kΩ·mm，B25/50值为3900K～4000K，对应玻封热敏电阻电性稳定、玻封系数近零、1％精度范围内电性的合格率保持在95％以上，具有制作成本低的特点，应用于玻封NTC温度传感器中可实现高精度测温和控温。
下述结合具体实施案例，对本发明的方案进行进一步详细说明，需要说明的是，此处所描述的具体实施案例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
本实施案例是以R25为100kΩ、B25/50值为3950K、尺寸为0.5*0.5*0.3mm的负温度系数玻封热敏电阻材料为例予以说明。
一种负温度系数玻封热敏电阻材料，包括表1所述成分：
表1实施例一的各成分比例
Figure BDA0002595044270000071
上述负温度系数玻封热敏电阻材料的制备方法，包括如下步骤：
A1：制备金属盐溶液：将原材料主成分和掺杂剂按照上述成分进行称量，然后加入适量去离子水、混合、溶解，得到金属盐溶液；
A2：制备共沉淀剂溶液：将共沉淀剂碳酸氢铵按照主成分质量的200％称量，加入适量去离子水溶解，得到共沉淀剂溶液；
A3：混合：将催化剂尿素按照主成分质量的0.7％称量，加入至沉淀剂溶液中，在水浴温度为60℃条件下，将金属盐溶液与沉淀剂溶液进行混合；
A4：静置陈化：将混合、反应完全的溶液置于室温下，避免污染，静置24h；
A5：过滤：倒去上层清液，用200目筛网过滤沉淀，除去沉淀中的杂质；
A6：洗涤抽滤：将过滤后的粉体先用去离子水洗涤抽滤3次，再用无水乙醇洗涤抽滤3次；
A7：热分解：粉体置于氧化铝坩埚中，在450℃下热分解3h；
A8：预烧：热分解后粉体用研钵破碎后，置于氧化铝坩埚中，在700℃下预烧6h；
A9：研磨：研磨是球磨磨细，球磨介质为去离子水和氧化锆球，研磨混合物的重量：氧化锆球的重量：去离子水的重量为1:3:1，研磨时间为4h，球磨机转速为350rpm，研磨粒度D50＝0.4μm；
A10：压制：对研磨烘干后的粉体进行干压预成型，压制压力为7MPa；
A11：成型：将预成型坯体进行等静压成型，等静压压力为200MPa，保证最终坯体成型密度在3.25g/cm3左右；
A12：烧结：将压制成型后的坯体置于氧化铝匣钵上，再放置马弗炉中，先按照2℃/min的升温速率升温至850℃，然后按照0.9℃/min的升温速率升温至1140℃，保温4h烧结，然后随炉冷却，得到高致密性的瓷体。
所述负温度系数热敏电阻材料和玻封热敏电阻的性能参数详见表9。
实施例二：
一种负温度系数玻封热敏电阻材料，包括表2所述成分：
表2实施例二的各成分比例
Figure BDA0002595044270000081
上述负温度系数玻封热敏电阻材料的制备方法，具体步骤与上述实施例一基本相同，不同的是水浴温度为40℃、静置26h、300rpm研磨6h、热分解条件为550℃/1h、预烧条件为750℃/5h、干压压制压力为8.5MPa、等静压压力为280MPa、烧结条件为先2℃/min升温至870℃然后0.9℃/min升温至1160℃保温4h。
所述负温度系数热敏电阻材料和玻封热敏电阻的性能参数详见表9。
实施例三：
一种负温度系数玻封热敏电阻材料，包括表3所述成分：
表3实施例三的各成分比例
Figure BDA0002595044270000082
上述负温度系数玻封热敏电阻材料的制备方法，具体步骤与上述实施例一基本相同，不同的是水浴温度为80℃、静置24h、350rpm研磨3h、热分解条件为650℃/2h、干压压制压力为10MPa、等静压压力为240MPa、预烧条件为800℃/4h、烧结条件为先2℃/min升温至850℃然后0.9℃/min升温至1100℃保温6h。所述负温度系数热敏电阻材料和玻封热敏电阻的性能参数详见表9。
实施例四：
一种负温度系数玻封热敏电阻材料，包括表4所述成分：
表4实施例四的各成分比例
Figure BDA0002595044270000091
上述负温度系数玻封热敏电阻材料的制备方法，具体步骤与上述实施例一基本相同，不同的是静置陈化30h、320rpm研磨4h、热分解条件为550℃/2h、预烧条件为750℃/5h、烧结条件为先2℃/min升温至900℃然后0.9℃/min升温至1140℃保温5h。
所述负温度系数热敏电阻材料和玻封热敏电阻的性能参数详见表9。
实施例五：
一种负温度系数玻封热敏电阻材料，包括表5所述成分：
表5实施例的五各成分比例
Figure BDA0002595044270000092
上述负温度系数玻封热敏电阻材料的制备方法，具体步骤与上述实施例一基本相同，不同的是热分解条件为650℃/1h、预烧条件为750℃/6h、烧结条件为1160℃/4h。
所述负温度系数热敏电阻材料和玻封热敏电阻的性能参数详见表9。
对比例一：
本对比案例是以R25为100kΩ、B25/50值为3950K、尺寸为0.5*0.5*0.3mm的负温度系数玻封热敏电阻材料为例予以说明。本对比案例负温度系数热敏电阻材料的制备采用固相合成法，具体步骤：
将原材料按照质量分数45％的Mn3O4、22％的Co3O4、25％的Fe2O3、8％的ZnO、0.5％的TiO2称量，球磨混合，球磨介质为去离子水和氧化锆球，按混合物的重量：氧化锆球的重量：去离子水的重量为1:2:1，球磨4h，球磨机转速为250rpm进行混合，烘干后经900℃/6h预烧；然后按混合物的重量：氧化锆球的重量：去离子水的重量为1:3:1，球磨5h，球磨机转速为350rpm进行研磨，研磨粒度D50＝0.8μm，然后烘干；将磨细烘干后的负温度系数热敏粉料与PVA水溶液混匀，进行手工造粒；将得到的造粒粉先干压成型，干压压制压力为7MPa，然后再等静压成型，等静压压力为200MPa，然后将压制成型后的坯体置于氧化铝匣钵上，再放置马弗炉中进行1250℃、保温4h烧结，然后随炉冷却，得到瓷体。
所述负温度系数热敏电阻材料和玻封热敏电阻的性能参数详见表9。
对比例二：
一种负温度系数玻封热敏电阻材料，包括表6所述成分：
表6对比例二的各成分比例
Figure BDA0002595044270000101
上述负温度系数玻封热敏电阻材料的制备方法，具体步骤与上述实施例一基本相同，不同的是无Ti掺杂。
所述负温度系数热敏电阻材料和玻封热敏电阻的性能参数详见表9。
对比例三：
一种负温度系数玻封热敏电阻材料，包括表7所述成分：
表7对比例三的各成分比例
Figure BDA0002595044270000102
上述负温度系数玻封热敏电阻材料的制备方法，具体步骤与上述实施例一基本相同，不同的是热分解条件为700℃/4h、预烧条件为950℃/4h、烧结条件为1140℃/3h。
所述负温度系数热敏电阻材料和玻封热敏电阻的性能参数详见表9。
对比例四：
一种负温度系数玻封热敏电阻材料，包括表8所述成分：
表8对比例四的各成分比例
Figure BDA0002595044270000111
上述负温度系数玻封热敏电阻材料的制备方法，具体步骤与上述实施例一基本相同，不同的是热分解条件为700℃/4h、预烧条件为950℃/4h、烧结条件为1140℃/7h。
所述负温度系数热敏电阻材料和玻封热敏电阻的性能参数详见表9。
表9实施例与对比例的负温度系数玻封热敏电阻材料和玻封热敏电阻的性能表
Figure BDA0002595044270000112
Figure BDA0002595044270000121
由上述表9中的各实施例与各对比例的负温度系数玻封热敏电阻材料和玻封热敏电阻的性能对比可以看出，通过本发明提供的配比和方法制备实施例的负温度系数玻封热敏电阻材料符合使用要求，而对比例的负温度系数玻封热敏电阻材料均不符合使用要求。其中对比例一中采用的是固相合成法，各组分混合不均匀，烧结后晶体结构中各元素比偏离设计的组分比例范围，导致得到的负温度系数玻封热敏电阻材料不符合要求；对比例二中没有加入掺杂剂，Mn-Co-Fe-Zn体系中缺少Ti4+进入晶格，无法形成固溶体掺杂，影响材料体系的稳定性，导致得到的负温度系数玻封热敏电阻材料不符合要求；对比例三和对比例四中的热分解条件、预烧条件与本发明不同，虽然相比对比例一、二其玻封系数较小，但是热分解和预烧温度过高，使粉料烧结严重，生成一定数量硬度较高的晶粒，不利于后续研磨，而且粉体活性下降，不利于粉体的致密化，导致得到的负温度系数玻封热敏电阻材料不符合要求。而综合上述各个实施例中，本发明对组分含量和液相共沉淀法制备工艺进行了大量实验，最终实现了合理的组分和工艺设计，从而使得制得的负温度系数玻封热敏电阻材料均符合上述指标。
如图2、图3所示，分别绘示了实施例一经1140℃/4h烧结样品表面和断面的微观形貌，如图4、图5所示分别给出了对比例一经1250℃/4h烧结样品表面和断面微观形貌。从图中可以看出，其中实施例烧结样品的致密性明显优于对比例烧结样品的致密性，一定程度上提高了负温度系数玻封热敏电阻材料的电性稳定性。
通过将实施例与对比例制备得到的负温度系数玻封热敏电阻材料进行对比，本发明各实施例中的玻封系数(负温度系数玻封热敏电阻材料在进行玻璃封装时受到600～700℃的高温冲击，玻封后的负温度系数玻封热敏电阻的电性能会发生漂移，玻璃封装后器件的电性变化率即为玻封系数)明显优于各对比例。通过上述实施例可实现低温(1100℃～1160℃)致密烧结，本发明制备的负温度系数玻封热敏电阻材料具有高热稳定性、低温烧结的特点，其玻封热敏电阻电性稳定，玻封系数近零，1％精度范围内电性的合格率保持在95％以上，具有低成本的特点，应用于玻封NTC温度传感器中可进行高精度测温和控温。
本发明实施例的制备方法中，采用液相共沉淀法(细化粉体、提高粉体活性以降低烧结温度)，以Mn-Co-Fe-Zn四元系为基础，Ti元素为掺杂(提高材料体系的稳定性)，Ti4+与Mn3+离子半径相近，Ti4+进入晶格，形成固溶体掺杂，通过本发明的实施例的制备方法制得的负温度系数玻封热敏电阻材料具有高热稳定性、低温烧结的特点，其玻封热敏电阻电性稳定，玻封系数近零，1％精度范围内电性的合格率保持在95％以上，且具有低成本的特点，应用于玻封NTC温度传感器中可进行高精度测温和控温。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种负温度系数玻封热敏电阻材料，其特征在于，包括主成分、掺杂剂和共沉淀剂，其中：所述主成分包括：MnSO4·H2O、CoSO4·7H2O、FeSO4·7H2O、ZnSO4·7H2O；所述掺杂剂包括：Ti(SO4)2·8H2O；所述共沉淀剂包括：碳酸氢铵和催化剂。
2.根据权利要求1所述的负温度系数玻封热敏电阻材料，其特征在于，
所述主成分中各成分的质量百分比分别为：35％～45％的MnSO4·H2O、10％～25％的CoSO4·7H2O、25％～40％的FeSO4·7H2O、3％～12％的ZnSO4·7H2O；
所述掺杂剂中的Ti(SO4)2·8H2O的质量为所述主成分总质量的0.5％～2％；
所述共沉淀剂中的碳酸氢铵的质量为所述主成分总质量的200％～210％，催化剂的质量为所述主成分总质量的0.2％～0.7％。
3.一种制备权利要求1或2所述的负温度系数玻封热敏电阻材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备金属盐溶液：将所述主成分和所述掺杂剂加入到适量去离子水中进行混合、溶解，得到金属盐溶液；
S2：制备共沉淀剂溶液：将碳酸氢铵加入到适量去离子水中进行溶解，得到共沉淀剂溶液；
S3：混合：将催化剂加入到共沉淀剂溶液中，然后在水浴条件下将金属盐溶液和共沉淀溶液进行混合；
S4：静置陈化：将混合的溶液置于室温下，静置24h以上；
S5：过滤：倒去上层清液，过滤沉淀，除去沉淀中的杂质；
S6：洗涤抽滤：将过滤后的粉体用去离子水和无水乙醇分别洗涤抽滤3次以上；
S7：热分解：将粉体进行热分解；
S8：预烧：将热分解后的粉体破碎后进行预烧；
S9：研磨：将预烧后的粉体进行研磨；
S10：压制成型：将研磨后的粉体进行烘干，然后进行压制成型；
S11：烧结：将成型后的坯体进行烧结，冷却后得到负温度系数玻封热敏电阻材料。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S3中在水浴条件下将金属盐溶液和共沉淀溶液进行混合具体包括：在温度为40℃～80℃的水浴条件下搅拌20min～50min以将金属盐溶液和共沉淀溶液进行充分混合。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S7中具体包括：将粉体置于氧化铝坩埚中，在450℃～650℃下热分解1～3h。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S8中具体包括：将热分解后的粉体用研钵破碎后，置于氧化铝坩埚中，在700℃～800℃下预烧4h～6h。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S10具体包括：将研磨后的粉体进行烘干，然后进行干压预成型，压制压力为7MPa～10MPa；再将预成型的坯体进行等静压成型，等静压压力为200MPa～280MPa。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S11中的烧结步骤具体包括：先按照2℃/min的升温速率升温至850℃～900℃，然后按照0.9℃/min的升温速率升温至1100℃～1160℃。
9.一种负温度系数玻封热敏电阻材料，其特征在于，采用权利要求3至8任一项所述的方法制得的。
10.一种负温度系数玻封热敏电阻，其特征在于，采用权利要求9所述的负温度系数玻封热敏电阻材料制成。
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