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复合特性热敏电阻及其制造方法

 复合特性热敏电阻及其制造方法

本次介绍复合特性热敏电阻的组成及其制造方法,由此可以大大降低烧成温度(为1120 °C -1200°C, 0.5-6 小时),降低了成本,同时还可以获得NTC、L 型NTC 及V-PTC 复合特性的多功能热敏电阻材料。


1 、一种复合特性热敏电阻 其特征在于,该热敏电阻为陶瓷体系其组成为:
(8 r {- x - y - z Pb 罩RyM..} T i UOà
其中, O. 05 0;;;; Xo;;;; O. 95
0.006< y< 0.95
0< 2< 0.02
O. 95<u< 1. 4
R 为稀土元素,Bi,V, W, T., Nb ,Sb,的中的至少一种M 为Ca 且'
Ba 改性剂
2 、根据权利要求1 记载的复合特性热敏电阻1 其特征在于组成中添
加烧结助剂S iO liI、LililCOso
3 、一种复合特性热敏电阻制造方法,包括选定成份, 按一定配比
混料、研磨、锻烧、成型,烧成步骤,其特征在于,所说的成分及一定
配比为(Sr1-x-y-z PbzRyMz}TiuO3
其中O.05<x< O.96
O. 006<y<0. 05
0<2<0.02
0.95<u< 1. 4
其中R 为稀土元素, Bi , V, W, T. ,儿, 8 b 中的至少一种
M 为缸I Ba 改性剂
所说的烧成步骤中f 烧成温度为1120"'" 1200 0 C 时间为0.5- 6 小时F
然后经空冷,炉冷或800- 1000 0 C ,控制冷却,再控制/在此温度下热处
理0.5- 2 小时,然后自然降到室温。
4 、根据权利要求3 所记载的复合特性热电电阻制造方法,其特征在
子,所说的研磨,采用玛脑球为研磨体1 无水乙醇为研磨介质,并在玛

脑罐中混料18- 50 小时,在烘箱中于75-85 0 C 烘干,然后过120 目筛至
少两次。
6 、根据权利要求3 , 4 所记载的复合特性热敏电阻制造方法y 其特征
在于』所说的锻烧3 是在800- 1060 0 C 般烧1-4 小时。

复合特性热敏电阻及其制造方法
本发明涉及电器元件及其制造方法。
迄今为止3 热敏电阻材料p 如BaTiO a 、(Ba , Sr)T iO a 、(B a , Pb) T i0 3
主要用于定温加热器、限流及温度检测、温度补偿等,其烧成温度一般
都在1280"'" 1350 0 C ,能耗大1 成本高,而且,这种材料虽具有较小的负
瘟度特性(NTC) ,但不具备有用的NTC-PTC (即V 型PTC) 特性。
负温度系数热敏电阻材料(NTCR) , 主要由过渡金属的氧化物构成p
用于测温、温度补偿、限流等1 这种材料1 在较宽温度范围内调整阻一
温特性的梯度非常困难3 另外,阻温特性是非线性的1 而且p 在过电压
条件下y 由于自热电阻逐渐下降3 存在被击穿的危险。
为此,有人将**浪涌电流的
NTC 元件同阻止异常情况下过电流的
PTC 元件组合起来,以此实现功能的复合化,实现的办法有两种, 一种
是将具有NTC , 
PTC 性能的元件烧成后再焊接在一起,但阻值易产生非线
性和突跃现象,另一种办法是采用(Bal- I-Y Yx 冒y) T i0 3 等陶瓷, 但
性能不理想,且烧成温度很高(约1350" C 左右)大大提高了成本。
本发明的目的在于,针对以上所述不足之处,提供中,低温烧结的复
合特性热敏电阻及其制造方法,并且使其具有良好的多种功能,又能降
低烧成温度,简化工艺过程控制,降低生产成本。
为了实现上述目的』在本发明中,
陶资体系为(Sr1-x-y-z Pbx Ry Mz}Tiu03
其中, O.05<x< O.96
O. 006<y<0. 05
0<2<0.02
0.95<u< 1. 4
R 称为施主掺杂物,为稀土元素, Bi , V, W, Ta , Nb , 的中的一种
或几种。
M 为Ca , Ba 攻性剂。
复合特性热敏电阻制造方法,包括选定成份按一定配比混料,研磨、
假烧、成型、烧成,其特征在子,所说的一定配比为(Srl-x-y-z Pbx
Ry Mz)TiuOa 准确配比,
其中O.05<x< O.96
O. 006<y<0. 05
0<2<0.02
0.95<u< 1. 4
其中R 为稀土元素, Bi , V, W, Ta , Nb ,的中的一种或几种
M 为Ca , Ba 改性剂;
所说的烧成温度为1120- - 1200" C,时间为0.5- 6 小时, 然后经
空冷或炉冷或800- 1000" C前控制冷却或在700- 1000" C 热处理0.5- 2
小时后,降为室温。
在本发明中3 为了降低烧结温度,促进半导体化还可添加烧结助剂
如S iO~, L i ~C03 等,它们同时还有调节温度系数的作用。
在本发明中,原料可选用SrCO a , PbO , CaCO a, BaCO a, Y~Oa 及Li~CO a
S i0 2 ,采用玛璃球为研磨体, 无水乙醇为研磨介质1 在玛脑罐中混料
18- 50/j、时y 在烘箱中于75- 85 &eth; C 烘干y 然后过UO 目筛至少2 次, 以
尽量避免由于原料组分比重差异大引起的组分分层带来的不良影响』混
合均匀的原料放入刚玉j~ 锅,加盖密封,置于马弗炉中于800- 1050 &eth; C
锻烧卜州、时F 锻烧后的粉末按每100g 陶瓷粉末添加2-10毫升蒸馆水,混
匀后于200MP 压力下压制成型1 然后于1120-1200 &eth; C 烧成O. 5 至6 小时p 经
空冷3 炉冷或800- 1000 &eth; C 前控制冷却1 或700- 1000 &eth; C 热处理O. 5-2
小时1 所得半导体陶瓷,表面经研磨,清洗,干燥后得到成品。
下面以表1,表2 列出15 个实施例
表一,实施例组成
序号(实施例) 组成

表二,试样制备条件
实施例序号烧成温度/时间冷却条件热处理条件

表l 为15 个实施例中原料的配比,表中阳%为重量百分比。
表2 为15 个实施例中所用的工艺条件
所有15 个实施例中用的Y 2 0a 纯度为99. 99%, SrC0 3 、PbO 、T iO 2-
Si0 2 、Li 2 C0 3 、等的纯度至少为99%,按表1 所列组成配料混料在玛脑罐
中进行,磨球为玛璃球1 每50 克混合料中加入140 毫升无水乙酶, 以保
证各种组分均匀混合,经球磨混料24 小时后的料浆,倒入搪黯盘中,盛
料浆的瓷盘放入温度为80 0 C 的烘箱中,鼓风干燥,时间为4 小时,干燥
后的混合料经120 目筛分两次装入高铝:tlj 锅,捣实后加刚玉盖板3 放入马
弗炉中于860 0 C般烧2 小时,锻烧后的陶瓷粉未, 经陶望E研钵捣碎后过
120 目筛至少2 次所得细扮按100 克料加4 毫升蒸馆水的比例』加蒸馆水,
混合均匀后,于200MPa 的压力下压制成型,不同实施例的烧成温度,保温
时间、冷却条件(所列温度是指从烧成温度按16 0 C I 分钟降温的终止温
度,在该温度以下随炉自然冷却)按表2 所列进行。表3 列出了。
根据上述条件所制热敏电阻,经测试,实施例2 所得热敏电阻具有
线性PTC 特征。
实施例1, 2, 3 中由于Sr 含量较高3 因而烧成温度较高,实施例4 , 5
中Sr 含量比i 至3 低,因而烧成温度及半导体化温度都很低。S i0 2 金属增
大有利于烧结和半导体化,这可由实施例4 与6 中看出。当S i0 2 含量>1wt
%, Tmin 增大,而当其大于10wt% 时,成品易变形3 实施例11 中S i0 2 含

量为3wt%,其具有NTCR 特性。
本发明中,通过改变Ti0 2 量可调整ρ 25 , ρmin T i0 2 量增加ρ 25 ,
pmin , α 均上升,见实施例8 , 90
施主浓度对热敏特性影响显著,当施主量为O. 02mo 1 时1 ρ25 , ρ
min 都很低, Tmin 接近居里温度,对烧成,冷却3 热处理条件的敏感
性减弱。如实施例12 , 13 , 14 所示,降温过程中在1000 &eth; C热处理1 小时
可以得到优良的V 型PTC 特性。
Li 具有调整α 的功能,如实施例10 , 15 , Li 含量为O. 02wt%, 1180 。
C 烧成,保温0: 5 小时,空冷,成品具有L 型NTC 特性。
表8 列出了实施例性能表
表三,实施例性能表


测试温度为20- 500'C
其余为20"" 240'C

特征电阻P 25 是指室温25 &eth; C 时的电阻率; ρmin 指阻温特性中最低
的电阻率,与温度Tmin 相对应, P 25 , ρmin 其单位均为Q. cm
NTCR 的热敏电阻常数按下式计算
R=RoExp [B 1/ T- 1/ To} ]
B 热敏电阻常数
T 为绝对温度(&eth; K)
R 为对应温度T 的热敏电阻值(Q)


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