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具有尖晶石結(jié)構(gòu)的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物是一類(lèi)用途十分廣泛的無(wú)機(jī)功能材料，目前普遍用于磁性、信息、電子和催化等領(lǐng)域[1]。Ni–Mn–O 尖晶石作為負(fù)溫度系數(shù)(negative temperature coefficient，NTC)熱敏電阻的母體材料，對(duì)其研究一直深受關(guān)注。該體系的陽(yáng)離子分布和導(dǎo)電機(jī)理是：Mn2+離子占據(jù)尖晶石結(jié)構(gòu)中四面體位置(A 位)，Ni2+、Mn3+和 Mn4+占據(jù)八面體位置(B 位)；電子在位于尖晶石結(jié)構(gòu) B位中的 Mn3+和 Mn4+之間跳躍而產(chǎn)生跳躍電導(dǎo)，其電阻率的大小同 Mn3+和 Mn4+的濃度積密切相關(guān)[2–3]。根據(jù)導(dǎo)電機(jī)理，研究者們通過(guò)向該體系摻雜，獲得性能參數(shù)各異的 NTC 熱敏陶瓷材料體系，目前報(bào)道有 Ni–Mn–Fe–O[4]、Ni–Mn–Co–O

[5]、Ni–Mn–Cr–O[6]、Ni–Mn–Zn–O[7]、Ni–Mn–Cu–O[8]、Ni–Mn–Mg–O、Ni–Mn–Al–O[9]、Ni–Mn–Si–O[10]等眾多材料體系，這些材料體系在一定成份范圍內(nèi)和收稿日期2014–12–09。 修訂日期：2015–01–19。基金項(xiàng)目：安徽省自然科學(xué)基金(1208085ME85)資助。第一作者：王忠兵(1976—)，男，博士，副教授。Received date: 2014–12–09. Revised date: 2015–01–19.First author: WANG Zhongbing(1976–), male, Ph.D., associate Professor.E-mail: zbwang@hfut.edu.cn

第 43 卷第 6 期 王忠兵 等：Ni–Mn–Sn–O 體系相組成及其在負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻中的應(yīng)用 · 777 ·溫度下可以獲得尖晶石單相，且電阻率和熱敏常數(shù)B 值在很大范圍內(nèi)(2 800~5 000 K)可調(diào)，為工業(yè)上不同電學(xué)性能參數(shù)的 NTC 熱敏陶瓷的生產(chǎn)提供有力的配方保證。文獻(xiàn)[11]曾報(bào)道了 Sn 元素在一定條件下可以固溶進(jìn) Ni–Mn–O 尖晶石結(jié)構(gòu)中形成單相，并系統(tǒng)研究了 Ni0.6Mn2.4–xSnxO4(0.1 NTC 熱敏電阻中的可能應(yīng)用。1 實(shí)驗(yàn)以 Mn3O4、Ni2O3 和 SnO2粉體為原料,采用傳統(tǒng)固相反應(yīng)法考察 Ni–Mn–Sn–O 體系的成相過(guò)程。分別按不同的名義組成(見(jiàn)表 1)稱(chēng)取適量的原料放置在 100 mL 的聚四氟乙烯球磨罐中，加適量無(wú)水乙醇，球磨 8 h，轉(zhuǎn)速 300 r/min。80 ℃干燥、過(guò)篩，隨后將混合后的粉體升溫至 850~1 400 ℃煅燒 6 h，隨爐冷卻。研磨煅燒后的粉體，過(guò) 200 目篩(篩孔尺寸為 0.075 mm)，收集粉體備用。為了考察 Ni–Mn–Sn–O 體系的電學(xué)性能，采用陶瓷成型、燒結(jié)工藝獲得致密陶瓷燒結(jié)體，測(cè)量其電阻。實(shí)驗(yàn)過(guò)程為：用研缽研磨至粉體細(xì)小均勻，加入4%的 PVA 溶液造粒，過(guò)篩，用冷等靜壓機(jī)在 300MPa下壓成直徑6mm、厚度2 mm的圓片胚體。以100℃/h速率在空氣中加熱壓坯至 400℃，并在該溫度保持 2h，以除去有機(jī)黏結(jié)劑，并以 250 ℃/h 速率，進(jìn)一步至粉體煅燒成相溫度以上 200 ℃，燒結(jié) 6 h，最后爐冷卻至室溫。將燒結(jié)體的兩側(cè)面拋光和超生清洗。涂上高溫銀漿，在 850℃燒滲 15min，隨后驟冷至室溫，上電極后焊接電極引線，在精密恒溫硅油槽中測(cè)量 25、50 和 85℃時(shí)的電阻值，計(jì)算其電阻率和熱敏常數(shù) B，B=3 853.89×ln(R25/R50) (K)，其中 R25和R50分別為 25℃和 50℃時(shí)的電阻值。采用 Philips X’Pert Pro 型 X 射線衍射儀考察煅燒后粉體的物相組成。采用(JEOL)JSM–6700F 掃描電子顯微鏡進(jìn)行熱敏陶瓷的微結(jié)構(gòu)觀察，將陶表面用砂紙打磨、拋光，在低于燒結(jié)溫度 50℃的溫度下熱腐蝕 10 min，即可備用。

時(shí)恒集團(tuán)是集研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售為一體的民營(yíng)科技企業(yè)，產(chǎn)品有全系列NTC熱敏電阻器、NTC溫度傳感器、PTC熱敏電阻器和氧化鋅壓敏電阻器等敏感元器件，其中NTC熱敏電阻器系列產(chǎn)品涵蓋了浪涌抑制、溫度補(bǔ)償、精密測(cè)溫、溫度控制等應(yīng)用，囊括了NTC熱敏電阻器的所有品種和規(guī)格。

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