[发明专利]NTC物料、热敏电阻和制造该热敏电阻的方法

说明书

用于制造热敏电阻的NTC物料，其含有Mn‑Ni‑O体系的陶瓷材料作为主要成分，其中该陶瓷材料具有Ni_xMn₂O_4‑δ的通用组成，其中y对应于Mn‑Ni‑O体系的陶瓷材料的总金属含量中的Ni摩尔比例，其定义为c(Ni):(c(Ni)+c(Mn)，并且适用的是：0.500x0.610；0.197y0.240。

本发明涉及NTC物料和包含陶瓷基体的热敏电阻，该陶瓷基体含有所述NTC物料。本发明还涉及制造所述热敏电阻的方法。

对于测量温度以在各种不同的应用中进行监测和调节，主要使用基于经烧结的NTC物料的热敏电阻、硅温度传感器(KTY)、铂温度传感器(PRTD)或热电偶(TC)。由于其成本有利的制造以及其显著的负电阻-温度-特性，其NTC物料基于具有例如尖晶石结构的陶瓷材料的热敏电阻最为广泛。除了对热敏电阻的性能和小型化方面的要求不断提高外，对此类部件的老化稳定性的要求也提高。可能负面影响热敏电阻的老化稳定性的一个因素是在制造用于热敏电阻的陶瓷基体的过程中形成不希望的次要相。这样的次要相可能导致机械问题，特别是在热敏电阻的陶瓷基体中形成裂纹。此外，由于形成次要相，改变了热敏电阻的陶瓷基体中包含的NTC物料的组成，由此改变了陶瓷基体的电导率和温度特性。此外，由于热敏电阻在25℃下的电阻水平随时间而变，在此老化性能也变差。由此导致所测量的温度的掺假。

用于NTC物料的常见材料基于具有尖晶石结构的来自Ni-Mn-O体系的陶瓷材料，该陶瓷材料由于对部件的所需要求而具有总金属含量中的如下Ni摩尔比例，其有利于在制造用于热敏电阻的陶瓷基体的过程中形成次要相。因此，常规NTC物料具有在总金属含量中的≥0.240的Ni比例，其定义为c(Ni):(c(Ni) + c(Mn))。由于在所述Ni比例的情况下具有所需尖晶石结构的陶瓷材料和诸如NiO之类的次要相都稳定并存，因此这些NTC物料倾向于形成NiO作为不希望的次要相，这对热敏电阻的老化稳定性产生负面影响。

基于前述实施方式，本发明的目的是提供NTC物料，其含有Mn-Ni-O体系的陶瓷材料作为主要成分，并且不倾向于形成不希望的次要相。此外，应提供包含相应的陶瓷基体的热敏电阻以及制造该热敏电阻的方法。

根据本发明，该目的通过权利要求1中所述的NTC物料实现。从其它权利要求中可获知NTC物料、包含本发明NTC物料的热敏电阻和制造该热敏电阻的方法的其它有利实施方案。

此处和下文中，NTC物料应被理解为是指具有负温度系数(NTC)并且其电导率随温度升高而改善的陶瓷物料。

根据本发明，提供了NTC物料，其含有Mn-Ni-O体系的陶瓷材料作为主要成分，并且具有Ni_xMn₂O_4-δ通用组成，

其中x对应于Mn-Ni-O体系的陶瓷材料中的镍用量比例，并且y对应于Mn-Ni-O体系的陶瓷材料的总金属含量中的Ni摩尔比例，其定义为c(Ni):(c(Ni) + c(Mn)，并且适用的是：

0.500 x 0.610

0.197 y 0.240。

在一个更有利的实施方案中，本发明的NTC物料可以包含Mn-Ni-O体系的陶瓷材料作为主要成分，该陶瓷材料具有Ni_xMn₂O_4-δ通用组成，并且对于x和y而言适用的是：

0.520 ≤ x ≤ 0.544

0.206 ≤ y ≤ 0.214。

该Ni比例处于陶瓷材料的最佳稳定性范围内，该陶瓷材料是本发明NTC物料的主要成分，因此即使在用于热敏电阻的陶瓷基体的制造过程中不在高的烧结温度下也几乎没有形成不希望的次要相。此外，该NTC物料可在最大1340℃的温度下烧结后冷却，而不会明显形成次要相。