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实验室用小型球磨机:除了这种粒形难于制造之外

2017-11-07 01:24      点击:

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[1]徐海英.董慧媛.刘英,产品存在重复性低、批量小,电阻值精度较高,由于产品体积小,产品性能接近国外同期水平。但作为温度测量以及温度传感器使用的NTC热敏电阻器,其生产技术比较成熟,但在不同产品类别上存在发展不均衡的现象。以作为抑制浪涌电流和温度补偿用的NTC热敏电阻器,我国NTC热敏电阻器已取得较大发展,取得了省时、方便、实用的效果。

参考文献:你知道除了这种粒形难于制造之外。

老练是指在略高于工作温度的恒温箱中热老化一个星期以上,以使阻值进一步稳定。NTC经敏化和老化处理后,稳定性大幅度提高,一般年变化率小于1%,可满足高精度测量要求。

敏化与老练的目的是提高热敏电阻的稳定性。敏化是在200-60(rC范围内对元件进行50-100h的热处理。对于除了这种粒形难于制造之外。一般热处理过程不会改变热敏电阻的晶格结构,只是消除因氧吸附等引起的介稳状态,从而达到稳定化的目的。

(6)敏化与老练

采用不同的冷却速度可对NTC热敏电阻进行阻值调整。调整阻值的原理是,当半导体陶瓷从高温快速冷却萍火时,可以把高温晶相及缺陷冷冻下来,对于Mn-Co-Cu,Mn-Co-Ni等系列而言,萍火可使尖晶石相比例增大,因而电阻率低,相反冷却速度很慢时,尖晶石相有可能分解为氧化物,使样品阻值增大,这种调阻的方法对不同系列的热敏效果不同,Cu-Mn系列最大调整范围为10倍,而Co-Ni系列调整范围可高达105倍。

(5)元件阻值调整

电极的方式主要有液体金属法、烧渗合金法、化学镀镇法、喷涂法和物理蒸发法,目前大规模生产中常用的是烧渗合金法。烧渗银电极工艺釆用的电极装料是由银粉、玻璃粘结剂、有机载体和添加剂等原料配制加工而成。你知道球磨机。NTCR元件的电极目前大多数釆用银电极的方式,银电极有助于实现良好的欧姆接触,并具有良好的煌接能力。

(4)电极制备

一条良好的烧成曲线往往是通过热分析(TGA与DTA)与耗氧测定仪得到的,在此基础上结合元件最终性能做一定调整,即可获得合适的升温速率、保温时间、降温速率等。

再考虑真空烧结与气氛烧结措施时,必须看到,前者一定要有一个封闭的真空烧结室,而后者则没有这种必要,可以采取连续通气的办法,把所需的气氛不断输入,逐步取代乃至全部排除空气。即可在接近常压之下,只要适当隔离而不必密封就可以进行气氛烧结。故比前者要便当一些。相比看之外。

第三种情况,如果封闭于体内气孔中的是氧,则这是一个非常有趣的问题。尽管氧、氮原子的半径相差不多,但氧气氛烧结却可以获得致密陶瓷。其奥妙之处就在于我们烧结的是氧化物陶瓷。在1800℃的高温作用下,氧化物晶体的正常晶格中,总会出现一定数量的正离子缺位和氧离子缺位,即出现分子型肖特基缺陷。在闭气孔附近高氧压的作用之下,过剩的氧将进入晶格结构,与晶粒内之样缺位进行平衡。这时相应地形成正离子缺位浓度的大大增加。也就是说。看着球磨机参数表。在烧结体内产生了两种形式的空格点浓度差。前者推动氧缺位扩向气孔;后者迫使正缺位向外扩散。其结果将有利于高样呀的消失,即有利于气孔的进一步收缩。最终将可以得到致密度极高的陶瓷。

第二种情况,如果被封闭的是原子半径极小的氧或氦等气体,情况则大不相同,在1800℃下和40个大气压的压强差的推动下,他将轻而易举地通过填隙扩散而通向自由表面。所以,氧、氦都是有利于致密烧结的气氛,不过应该注意,氧气氛有还原作用,高温下可能是氧化物陶瓷失氧而产生化学计量比偏离。你知道连续球磨机。氦气氛则没有这种影响,但价格昂贵。

第一种情况,如果封闭于体内的高压气体是氮、氧一类原子半径较大的气体,要想通过挤进正常晶格的位置,或为数不多的正负离子缺位来扩散,则几乎是不可能的。因为扩散系数太小,即填隙激活能太大,1800℃和40大气压下,仍很难完成这种激发。气体将达到某一平衡状态而保留下来,不可能获得更致密的陶瓷。

被封闭于体内的高压气体,也并不是完全不能通过扩散而消失的,着主要要看气体的类型。下面用三种气氛的情况进行分析。

C一 闭孔排气阶段,进入烧结的后期,气孔已全封闭。听说难于。根据不同情况,这些气孔可能存在于粒界之中,也可能存在于粒体之内,他们全都属闭口气孔。

B— 闭孔形成阶段,相当于烧结中期向后期过渡。开口气孔迅速下降,闭口气孔逐渐形成。气孔被逐步分隔并封闭于粒界之内,其时工件的相对密度可达90~95%之多。

A— 开孔排气阶段,相当于烧结的前期和中期,所有气孔相互连通,气体可以畅通排除,此时工件的相对密度,通常还不大于85%。

由还体直至成瓷的烧结过程,存在着很大的排除气孔的工作量,整个排气过程,大致可以分成三个阶段:

5、烧结气氛与致密烧结

提高烧结温度,将使粒界的迁移率显著地加大,也就是使粒长的速度加快。在较高的烧结温度之下,物质的传递过程将加快。气孔的消失过程当然也会加快,不过发展并不是那么平衡的,并不是刚好等到气孔一消失,粒界就移幵,而往往是快速移动的粒界,未等气孔全部消失就已离去。当然对于同一种瓷料,其合理的最高烧结温度的选取,还与粉料的粒度有关,细粉活性大,烧结温度较低,粗粉则与此相反。此外,升温速度的快慢,也将影响陶瓷的致密烧结。如果升温速度过快,必然出现表层和体内温度梯度过大的现象。这样一来,首先可能由于表里膨胀情况不一,而使工件产生炸裂;其次,即使工件没有炸裂,但由于表层温度一直比体内高,故表层烧结速度要进行得比体内快的多,当表层不仅幵口气孔封闭、且气孔基本消失、粒界大为减少、瓷体相当致密时,但体内却仍处于生烧状态,大量气孔有待于排除。

4、烧结温度、升温速度与致密烧结

二次晶粒长大与陶瓷的致密化过程密切相关。如果在大量气孔尚未排出体外之前,过早地出现二次粒长,则将导致气孔的陷入,阻止了陶瓷的进一步致密化。其次,由于巨型晶粒的成长,增加了陶瓷的局部各向向异性,再加上应力、裂纹的可能出现,将使陶瓷的强度大为降低。

二次晶粒长大又叫二次再结晶、间歇粒长或反常粒长等。一般的电子陶瓷中,二次晶粒长大屡见不鲜,其粒长速度与还料粉粒的细度有明显的关系,在同样烧结温度下,粉料粒径越细,二次粒长速度越大,最终的二次粒径也越大;粉料粒径越粗,二次粒长速度越慢,则二次粒长所生成的粗粒最终粒径,比细粉料的还要小。看着小型。

3、二次晶粒长大与致密烧结

粒界移动与晶粒长大由于还体中各晶粒的原始取向是任意的,相邻晶粒接触处,随着颈部长大,将形成晶粒间界由于界面两侧的曲率半径是符号相反,一为正,另一为负,故产生了压强差,因而推动粒界运动。以粒径大小不完全一致的两球为例,直至颈部完全长平之前,粒界将相对稳定不够。粒界的形状不应该是一个平面,而应该是一个曲率中心朝细粒一边的伞形曲面,因为细粒活动性大,颈部生长慢,粗细活性小,颈部生长快,再加上界面自由能和表面自由能之间平衡的要求,力图使固-固粒界与槽角两边对称,故粒界必然是伞形曲面,随着颈部的逐步长平,伞边与气-固表面垂直,这时从粒界处看,细粒是个凸面,具有比平面高的活性,表面有向里压的趋势。而粗粒处则正好是一凹面,具有比平面低的活性,并具有向外扩的趋势,即在界面两侧存在着压强差。

陶瓷的烧结过程,可以看作是物系自由能的下降过程,如果避幵化学反应过程,那么在烧结过程中,起主导作用的是粉粒表面自由能的下降。说的更具体更确切一点在烧结前期,推动力主要是表面自由能的下降;而在烧结后期,其主要推动力则是界面自由能的下降。界面和表面之间有很多共同之处。有时统称为表面。

2、晶界的形成及其移动过程

从热力学的观点看,烧结是一种自由能下降的过程,正由于这种自由能的下降,形成了陶瓷烧结的推动力。烧结推动力除主要来自表面自由能的降低之外,位错,结构缺陷,弹性应力等的消失,以及外来杂质的排除等,亦将使体系自由能降低,故这些也是烧结推动力。听听二手球磨机。

众所周知,处于陶瓷结构中的物质,是属于一种自由能比较低的,比较稳定的状态,要想使陶瓷破坏,使其中的质点分散,则必由外力对他作比较大的功。而还体属于一种粉粒集合体,其中大量物质都处于自由能比较高的介稳状态。事实上二手立式球磨机。要使这类物质破坏,分散,所需的功要小得多。根据自由能愈低,体系愈稳定的概念,介稳状态应朝稳定状态过渡。也就是说,在某一等温过程,应朝着自由能下降的方向进行,但是常识告诉我们,如果不通过烧结,或某种极其巨大的压力,在人们力所能及的观察时间内,±5体将永远是还体,并不会自动转化为。可见要想使物质从介稳状态朝更稳定状态的平衡过程,能在较短的时间内完成,就需要一种能量的激活。所以,从自由能变化这个角度来说,陶瓷的烧结可以看作是一种激活状态下的稳定化过程。

物质从物理接触状态转变为紧密多晶陶瓷结构的这一过程,就是我们所指的物质传递过程。传质分为气相传质;液相传质;固相传质。

1、烧结过程中的能态变化和物质传递过程

在前述工艺条件一致的情况下,烧成工艺决定了NTCR元件整体的性能。烧成过程是从室温到高温环境下的热动力学过程,包含了水挥发、PVA排出、晶粒长大、液相产生与挥发和晶界扩散等过程,会影响到元件密度、室温电阻率和温度系数等几乎所有参数。

(3)烧成

最后,压片就是将制好的颗粒状粉料在合适的压强条件下成型的过程。学习3吨皮带球磨机参数。压片工艺中需要考虑的因素有最佳压强、加压速率和保压时间。最佳压强实际对应于压成后的埋片密度,这一参数对后期烧成元件的密度有决定性的影响;加压速率关联于压成还片内部的应力情况,但由于后期烧结过程温度较高,所以一般程度的应力都能够得以释放,从而不会严重影响元件的力学和电学性能;保压过程是在常温下使还片内部压力分布均勻的工艺,通常时间控制在一分钟左右,但有些情况下(如粉体流动性好易成片,与模具无粘接),生产过程中可不保压的。

球形粒体的流动性虽然较好,但其堆集密度是不够理想的。众所周知,等径球的最大密堆集,也还有26%的空隙。为了进一步提高堆集密度,必须有更小的球粒来填充次空隙.经验证明,粗、细粒之半径比可变化于3:1~10:1之间;而粗,细之体积比则应大于2:1,才能得到较大的压还密度。

3、粒度配合

不同外形的造粒粉体,具有不同堆集密度,而堆集密度愈大,则堆集气孔愈小,可望压成较大的还密度。从这个观点出发,似乎粒形应以正立方体或截头8面体为宜,因为这样可以得到最紧密的堆集。不过,这显然是不现实的,除了这种粒形难于制造之外,主要是这种多角形的粉粒,流动性极差,彼此架空,难于达到紧密结合,也难于填充模具的各个角落部位。事实证明,近乎球形的粒形,流动性好,可以得到较大的压还密度。而其造型工艺也较简单,只要将粗碎(本实验用刮)粉体,置于球磨罐中,轻度磨转,即可获得近乎球体的粒形。

2、粉体形状

愈大愈好,它除了与塑化剂的性质(包括粘合力,润滑度,冷流性能)和用量有关之外,还与造粒压强和造粒次数有关。通常随着压强的增大,可以使粉体的密度提高,但密度达到一定值之后将趋近于饱和。因为已经被围困于粉粒内部的气泡,继续加大压力,并不能将它去除。听说二手陶瓷球磨机。因此对于要求还体密度特别高的粉料。应将压块粗碎后,在进行第二次加压和造粒,是还体密度进一步提高。

1、粉体密度

对于造粒工艺的质量要求,可由下面所述的三个方面来进行衡量:

NTCR元件生产中,造粒的主要方式有手工蹄网造粒和喷雾造粒。二手3米的小型球磨机。手工筛网造粒主要出现于实验室的小批量生产中,是手工将粉料与适当比例的粘结剂(常用聚乙炼醇,即PVA)混合均勻后按照一定要求过蹄,从而取得合适粒度和流动性的粉体颗粒;喷雾造粒适用于企业中的大规模生产,其优点是制出的粉体颗粒均匀、流动性好、表面活性大从而可以迅速填满模具而获得密度均一的坯片,最后生产出的元件也具有更好的电学性能。

在个别情况下,为了保证干压还体的高质量,减少气孔率,提高还体密度,强度和均匀地,通常还要将办好增塑剂的粉料,预压一次或两次,再将压块粗碎至0.2-0.5毫米左右的粒度,以备干压成行使用。

再次,造粒是干压成型的一个先行工艺,因为粉料是相当细小的(本实验所造介于100目网筛和60目网筛之间),而粉料越细表面活性越大,则其表面吸附的气体也就越多,因而其堆集密度也愈小。即使在粉料中拌上一定的粘合剂,往往也难于一次压成致密的还体。因为,当将细小的粉粒加压成型时,总是不可能避免地将有较多的气体(包括堆集间隙的气体和吸附的气体),来不及排出而围困于还体之中。或积聚于模具拐角处,形成还体的缺块。

其次,供干虽然只是一个简单的排水过程,但防止物料的分层和损失以及减少能源的耗费也是重要的工艺内容。实验室中供干时需要定时搅拌,尽量增大湿料的表面积并降低深度(以防止分层);工厂中往往还加入压滤过程,也即在湿料进供箱前先通过气加压系统和滤布将大部分水分排出,这样可以减少供干时间,从总能量的角度来计算,生产成本是降低的。

采用行星型球磨机,按料:球:水=1:1:1的比例进行球磨。容量最小的球磨机。适量的水虽然对撞击有缓冲作用,但能使粉料均匀地粘附于罐壁和磨球表面,使研磨效率有很大提高,特别有利于研磨后期的进一步细化,使粉料细小圆润。此外,通过毛细管和其他分子间的作用,液体将深入粉料中所有可能渗入之缝隙,使粉料胀大,变软。由此看来,加入去离子水可以提高研磨效率。从另一方面,球磨采用玛堪球与玛堪罐,利用玛堪球之间,玛堪球与罐壁的碰撞来进行粉碎,此碰撞属于点碰撞,球的比重大,球磨初期效率很高。但球与球间和球与罐壁间摩擦面小,不利于后期的细粉碎。听听制造。因此不适合延长球磨时间。

首先,球磨是陶瓷工艺中最为常用的混合方式,常见的形式有低能行星球磨(料量较小)、滚筒球磨(可大量填料,企业中较为多见)和高能球磨(利用与前述二者相比高出许多的旋转速度来实现均匀混合,甚至可以发生固相反应)。基本原理是利用旋转时物料、磨球和水(或其它球磨介质)的相互作用使各种添加剂得以充分地混勾,而混勾率随时间的增长是逐渐趋于一个极限值,所以过长的球磨时间对原料的混合没有实际的助益。实验室。球磨球通常有玛堪、二氧化错和铁球三种,试验过程中采用的是二氧化锆小球。

这一工艺阶段主要包括球磨、干燥、造粒和压片四个步骤,均在低温条件下进行,目的在于物料的混勻和使之利于烧结。

(2)材料的制备与成型

由于添加剂有可能会點附在球磨机壁而不参与混料所造成的粉料成分缺失或偏析,将给粉料的可重复性带来更大的影响,因此为保证添加剂与其他主材料混合充分、均勾,把添加剂配在两种主含量原材料的中间,即配料次序为主材-添加剂-主材。

2、混料次序的影响

电子天平对粉料可重复性的影响主要体现在添加剂的量,添加剂是NTC热敏电阻粉料中最敏感的部分,一般含量很小,其含量的微小变化往往能引起品性能的很大变化。

1、称量精度对粉料的影响

在称量过程中有两个环节可能会引起粉料质量的偏差,一是电子称的称量精度,二是混料次序的先后:

此外,原材料的纯度、粒子形状、粒度分布、比表面积、密度、晶型、热特性和杂质的种类都对元件性能有重要的影响。电阻体的组分敏感性和工艺敏感性相当突出,所以原料选择、配方制定都是前期至关重要的工序。

原料的准确称量是保证实验可重复性的前提,因此在研究NTC生产工艺的实验中,必须严格按照比例配料,尽可能减少因原料比例引起的产品电性能误差。

(1)原料

图2NTCR生产工艺流程图

实验室制备NTC热敏电阻器利用传统的固相反应法,采用金属氧化物或金属的碳酸盐、碱式碳酸盐等作原料,经球磨、锻烧等一系列加工过程完成粉体材料的制备。下面具体介绍固相反应法,流程图示于图2中。

水热法是指在密封的压力容器中,以水为溶剂,在100~374℃、0.1~15MPa的条件下使前驱物(即原料)反应和结晶。水的电离常数往往随环境温度和压力的提高而增大,而粘度则相应降低,离子积增大,这些变化加速了反应物的溶解和水解。由于水介质在高压容器内是以一种特殊的气一液共存体形式存在,由动力学可知,这种溶液状态为物质的运输提供了多条途径,大大提高了生成物相转变所需的驱动力,从而加速了NTC材料的生成;同时,温度和的共同影响亦可转变成各均相物质在大气中不稳定的自由能。自由能也是提高反应速率的一个重要因素。水热法制备的粉体材料一般具有分散性好、无团聚、粒度均匀等优点。实验室用小型球磨机。

(5)水热合成法

流延成型(Tape casting,亦称Doctorblading)工艺由G. N.Howatt首次提出并应用于陶瓷成型领域,于1952年获得专利。流延法是制取薄膜的一种方法,即将液态树脂、树脂溶液或分散体流布在流动的载体(一般为金属带)上,随后用适当方法将其熟化,最后从载体上剥取薄膜。该成型工艺具有生产效率高、易实现生产自动化等特点,已成为生产多层电容器和多层陶瓷基片等陶瓷薄片的支柱技术。流延法中应注意2个要点:(1)流延粉体要有较小的粒径和较窄的粒径分布,如粉体粒径过大、分布过宽,则粉体在还膜中的堆积密度下降,如粒径过小,则所需的分散剂和粘结剂的含量增加,导致柴料固含量下降,也会降低还体的密度;(2)楽料和流延条件的优化,尤其应注意分散剂和增塑剂的用量。分散剂决定粉体在装料中的均勻性,直接影响素还膜的质量,从而影响陶瓷薄片的致密度、气子L率和力学性能等。分散剂量不足时,不能完全包裹粉体颗粒表面,使颗粒在剪切应力的作用下相对运动的摩擦力较大,粘度也相对较大;分散剂含量过多时,多余的分散剂在颗粒间起桥联作用,同样会使浆料的粘度升高,粘度增大,分散效果将降低。粘结剂的作用是粘结固定粉体颗粒,决定还膜的强度,因此粉体在装料中的固含量升高时,粘结剂的含量也相应增加。增塑剂的作用是降低粘结剂的塑限温度,增塑剂用量不足时,还膜韧性差,容易开裂;用量过多时,还膜太软,难以与基板分离,故要在一定的固含量附近反复调整溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂的用量,最后得到组成合适的浆料。

(4)流延法

溶胶一凝胶法的基本原理是:以金属醇盐或无机盐为原料,在温和的条件下,经过水解、缩聚等反应形成溶胶或通过解凝胶法制得溶胶,再将溶胶制成凝胶,干燥、培烧,去除有机成分,最后得到无机材料。在溶胶~凝胶法的基础上改进和衍生的方法有Pechini合成法和溶胶一凝胶自蔓延燃烧法(也叫低温燃烧合成法)。Pechin彼与溶胶一凝胶法的不同之处是先将弱酸(如梓檬酸等)和阳离子形成螯合物,再将其与多经基醇(一般用乙二醇)聚合成树脂并通过煅烧制得粉体。在酷化聚合过程中,乙二醇将不同的络合物分子聚合到一起,脱去小分子水而形成具有空间结构的凝胶,乙二醇在其中起着桥梁的作用。唐山球磨机重量表格。溶胶-凝胶自蔓延燃烧法是溶胶一凝胶法与自蔓延高温合成法法(利用反应物之间高化学反应热和自传导作用来合成材料的一种方法)的结合。溶胶一凝胶自蔓延燃烧合成法有以下优越性:(1)点火分解温度低;(2)—旦点燃,分解或燃烧自动进行;(3)合成的粉料疏松易粉碎,可形成比表面积大的超细氧化物粉末;(4)化学计量比准确,均勻度高,可以合成含多种掺杂元素的新型氧化物以及传统方法很难制得的金属陶瓷等;(5)制得的超细粉体具有较高的烧结活性。除了。

(3)溶胶凝胶法

共沉淀法是在含有多种金属离子的盐溶液中加人沉淀剂,得到各种成分均一的沉淀,是制备含有2种以上金属氧化物材料的重要方法。在沉淀法中要注意反应物浓度对粉体粒径的影响:(1)过饱和度较低时,从溶液中沉淀出来的粉体一般颗粒较粗大;(2)过饱和度较高时,可能瞬间在局部形成大量细小晶核,在范德华力的作用下形成有机溶剂无法破坏的团聚体,导致粉体颗粒小而不均勻。另外,在粉体制备过程中,从反应成核、晶粒生长到分散、干燥、锻烧等每一环节都可能产生团聚,其中分散和干燥2个环节最关键。为防止产生严重的团聚现象可以适当加入表面活性剂进行沉淀和洗漆。

(2)共沉淀法

固相反应法分为高温固相反应法和低温固相反应法。大部分NTC热敏电阻材料的生产和研究仍沿用传统的高温固相法生产工艺,即采用金属氧化物或金属的碳酸盐、碱式碳酸盐作原料,经球磨、煅烧等一系列工艺过程完成粉体材料的制备。低温固相反应法是一种全新的化学合成方法,与传统的高温固相反应法相比,具有反应温度低、设备简单、化学反应计量易于控制等优点,避免了因高温反应引起的诸如产物不纯、粒子团聚、晶化时间长、产率低等缺点。

(1)固相反应法

NTC热敏电阻可以采用多种方法制备,大体可分为固相法、液相法、气相法等。实验室用小型球磨机。制备方法虽然众多,但对粉体的基本要求趋近:颗粒形状规则一致、粒度均匀且细小、不结块、纯度高。下面归纳总结了常见热敏电阻材料的制备方法:

制备工艺

总的说来,这对产品的应用领域也起到了推动作用。这些产品已广泛应用于热水器、空调等家电领域以及汽车仪表、城市供暧、油井探测等方面,在产品及品种方面都得到了很好的发展。一大批优质的NTC热敏电阻器及温度传感器在一些专业化厂家得到迅速发展,试验用球磨机。拓展国内外市场,强化技术改造,我国NTC热敏电阻器的生产通过优化产品结构,表面安装型NTC热敏电阻器达到2亿支。

近年来,温度传感器达到0.5亿支,其率型NTC热敏电阻器达到1.2亿支,国内NTC热敏电阻器的年需求达到3.5亿支,国内外NTC热敏电阻器正向着高性能、高精度、高可靠性、片式化和规模化方向发展。到2004年,这种。年均增长速度超过20%。目前,NTC热敏电阻器的需求量迅速增长,使热敏电阻器的应用更加广阔。

自20世纪90年代中期以来,生产出一系列高可靠性、长寿命、高精度的热敏电阻器,使热敏电阻器的生产技术日益完善、更加理想。例如传统陶瓷工艺与微电子学技术的结合,一些新材料、新技术和新工艺的采用,品种、规格两千余个。看着搅拌式球磨机。

随着半导体技术和微电子等技术的不断发展,1972年国外的年产量已突破10亿支,获得越来越广泛的应用。据不完全统计,使它在热工计量和自动控制等领域内引起了人们的极大兴趣,由于热敏电阻本身特有的电阻值、电阻温度系数以及小型化、高强度等一系列优点,迅速由一般的电路扩展到遥测、摇控系统中的功能转换元件。在这方面,促使热敏电阻器的应用范围,六十年代初期相继出现的玻璃态材料、BaTiO3 和钒系等具有临界特性的材料,合成了一系列性能特别优良的新材料外,除在多元系金属氧化物的研究中,走向大规模的现代化生产。

二十世纪五十年代末期,促使热敏电阻器由作坊式的小批量生产,热敏电阻的需要量剧增,引起了人们的高度重视。而半导体收音机出现后,以及热敏电阻器在科学技术领域里所体现的一系列特点,随着半导体理论和科学技术的不断发展,绝大多数都是用这些材料制造的。

二十世纪五十年代以后,各国生产的热敏电阻,从而开拓了大规模制造热敏电阻器的新的途径。1946的以来,可在空气中烧结、能直接使用于空气条件下的一系列由二元、三元上述氧化物组成的热敏电阻,研制出性能更为稳定,美国贝尔(Bell)电话实验室成功地应用Mn、Co、Ni和Cu等过渡金属的氧化物材料,向能直接在空气下使用的非密封结构发展。

1940年前后,这相应地对电子产品的性能、体积和重量等参数提出了更高的要求。从而促使热敏电阻器甩掉笨重的外部结构,通讯设备的环境运用性和可靠性等战术指标显得很突出,随着电子设备在国防上的广泛应用,应用范围很受局限。

第二次世界大战期间,从而迫使热敏元件必须密封在真空或充有氮气的玻璃泡中使用。当时的主要用途是抑制电子管的电流,由德国的奥斯兰(Osram)及荷兰的菲利浦(Philips)两家公司制造的。当时具有代表性的材料是UO2 。由于UO2 在空气中极易氧化,这发现一直没有获得实际应用。

第一代热敏电阻器是1932年前后,在将近百年的时间里,由于当时理论和技术水平的限制,但是,英国化学家、物理学家法拉弟便发现了像Ag2 S这样电导率随温度升高而增大的半导体材料,但其主要结构均为敏感体和附属电极。

早在1837年以前,通过混合、成型、烧结等陶瓷制备工艺制作而成。通过这一工艺制成的NTC热敏电阻器其电阻率范围为0.1~108 Ω·cm、B值为1000~7000K。NTC热敏电阻器可以被制成各种几何形状,而负电阻温度系数热敏电阻器又可分为缓变型负温度系数(NTC)热敏电阻器及临界型负温度系数(CTR)热敏电阻器。这几种热敏电阻器电阻值随温度的变化如图1。

发展历史

图1热敏电阻器电阻-温度关系

注:1—临界型负温度系数;2—缓变型负温度系数;3—缓变型正温度系数;4—开关型正温度系数

NTC热敏电阻器由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等过渡金属氧化物中的2~4种材料,根据温度系数的大小又可将PTC热敏电阻器分为缓变型及开关型两类,被广泛地应用于电子电路中作为温度补偿、温度控制、温度测量以及抑制浪涌电流的电子元件。

热敏电阻器是指电阻值随其阻体温度的变化呈显著变化的热敏感半导体电阻器。通常根据温度系数不同将热敏电阻器的分为电阻值随阻体温度升高而增大的正电阻温度系数(PTC)和电阻值随阻体温度升高而减小的负电阻温度系数热敏电阻器。同时, NTC是由锰、钴、镍、铁、铜等过渡金属氧化物经混合、成型、烧结而成的具有尖晶石结构的半导体陶瓷。由这一类陶瓷制成的NTC热敏电阻器由于具有特殊的电阻-温度特性及电流-电压特性,

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