CN101604566A - 一种适合低浪涌电压电器使用的氧化锌压敏电阻材料及制备方法 - Google Patents

一种适合低浪涌电压电器使用的氧化锌压敏电阻材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适合低浪涌电压电器使用的氧化锌压敏电阻材料及制备方法,属于电子陶瓷制备及应用技术领域。所述材料的组分及含量包括ZnO 70~95mol%、Pr6O11 0.1~20mol%、氧化钴(Co3O4或CoO)0.01~15mol%、Cr2O3 0.01~15mol%、TiO2 0.01~25mol%。所述材料制备方法依次包括“混料、高能球磨、烘干、预烧、研磨过筛、模压成型、烧结和被银”工艺步骤。用上述材料和制备方法所制得的氧化锌压敏电阻片,其电位梯度E(电流密度为1mA/cm2时对应的电位梯度值)为100~380V/mm,非线性系数α[根据公式α=1/log(E10mA/E1mA)计算]为40~90,漏电流IL(75%E所对应的电流密度值)为2.7~6.0μA/cm2,综合性能优良。可用于手机、家用电器等低浪涌电压电器使用。本发明也可用于制作高压避雷器。

Description

一种适合低浪涌电压电器使用的氧化锌压敏电阻材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种适合低浪涌电压电器使用的氧化锌压敏电阻材料及制备方法,属于电子陶瓷制备及应用技术领域。
背景技术
ZnO压敏电阻材料是一种多功能复合陶瓷材料;它是以ZnO为主体,添加若干其它氧化物、经烧结而成的陶瓷半导体材料。由于ZnO压敏电阻非线性(即非欧姆电流-电压特性)优良、响应时间快、通流容量大、漏电流小、造价低廉,广泛应用于电子、电力系统。根据压敏特性的形成氧化物不同,ZnO变阻器主要有Bi系(非线性形成相为氧化铋)和Pr系(非线性形成相为氧化镨)两类。大多数商用ZnO压敏电阻为Bi系ZnO压敏电阻,具有优良的压敏特性。但由于在液相烧结过程中Bi2O3具有强挥发性和高的反应活性,前者改变了各组分的相对比值从而改变变阻器的性能,后者破坏了片式变阻器的多层结构。为避免Bi系ZnO压敏电阻存在的这些问题,需要掺入大量的添加剂以保证Bi系ZnO压敏电阻获得高性能。为了克服Bi系ZnO压敏电阻材料存在的这些缺点,近些年来人们对Pr系ZnO压敏电阻材料进行了大量的研究。与Bi系ZnO压敏电阻相比,Pr系ZnO压敏电阻由于氧化镨具有较高的沸点而避免了Bi系ZnO压敏电阻材料在烧结过程中由于Bi2O3强挥发性和高的反应活性而对ZnO变阻器造成的不良影响;而且Pr系ZnO压敏电阻所需添加剂的种类较少,其微观结构更简单,非线性性能更好。
发明内容
本发明提出一种新型氧化锌复合陶瓷压敏电阻材料及制备方法。用这种材料制作的ZnO压敏电阻材料组分简单、挥发性成份少,掺杂元素更容易实现精确可控,材料微观结构更加均匀、致密,能显著提高非线性系数,压敏电压较低,综合性能优良,特别适合低浪涌电压电器使用。
本发明提出的材料配方,其特征在于,以氧化锌为主相,采用氧化镨为非线性产生氧化物,并采用Co、Ti和Cr的氧化物一种以上作为非线性增强剂。其组分及各组分的摩尔百分含量如下:
氧化锌(ZnO)           70~95mol%
氧化镨(Pr6O11)        0.1~20mol%
氧化钴(Co3O4或CoO)    0.01~15mol%
氧化铬(Cr2O3)         0.01~15mol%
氧化钛(TiO2)          0.01~25mol%
本发明提出的所述材料的相应制备方法,其特征在于,其工艺流程依次包括“混料、高能球磨、烘干、预烧、研磨过筛、模压成型、烧结和被银”工序。
在上述制备方法中,根据本发明提出的各组分的摩尔百分比进行称量、混料时,同时加入0~10%(质量分数)的分散剂和粘结剂。
在上述制备方法中,所述高能球磨采用湿式球磨,其中混合粉体、氧化锆磨球、去离子水的质量比为1∶(2~10)∶(2~5),球磨12~72小时。
在上述制备方法中,所述烘干采用常压干燥方法,温度100~200℃,时间12-96小时。
在上述制备方法中,所述预烧的温度为400~800℃,时间1~10小时。
在上述制备方法中,所述研磨在玛瑙研钵中进行,所述过筛后团聚体小于0.15mm。
在上述制备方法中,所述烧结的制度为:在电炉中和空气全循环环境下烧结,升温速度3~10℃/min,300~500℃保温排胶1~5小时,在最高温度下1200-1550℃下保温0.5~5小时,然后随炉冷却。
在上述制备方法中,所述被银工艺为,将样品两极均匀涂抹上特制银浆,并在400-800℃下保温1~4小时焙干。
用本发明提供的材料配方及制备方法制得的氧化锌压敏电阻片,其电位梯度E(电流密度为1mA/cm2时对应的电位梯度值)为100~380V/mm,非线性系数α[根据公式α=1/log(E10mA/E1mA)计算]为40~90,漏电流IL(75%E所对应的电流密度值)为2.7~6.0μA/cm2,综合性能优良。可用于手机、家用电器等低浪涌电压电器使用。
附图说明
图1是本发明实施例1所制得氧化锌压敏电阻材料的X-光衍射谱;
图2是本发明实施例1所制得氧化锌压敏电阻材料的断口扫描电镜照片;
图3是本发明实施例2所制得氧化锌压敏电阻材料的X-光衍射谱;
图4是本发明实施例2所制得氧化锌压敏电阻材料的断口扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明提出一种适合低浪涌电压电器使用的氧化锌压敏电阻材料及制备方法,其特征在于,所述氧化锌压敏电阻材料以氧化锌为主相,采用氧化镨为非线性产生氧化物,并采用Co、Ti和Cr的氧化物一种以上作为非线性增强剂,经混合烧结而成。所述主相ZnO摩尔百分含量为70~95%,Pr6O11非线性产生氧化物摩尔百分含量为0.1~20%,氧化钴(Co3O4或CoO)摩尔百分含量为0.01~15mol%,Cr2O3摩尔百分含量0.01~15mol%,TiO2摩尔百分含量0.01~25mol%。
所述制备方法,包括如下工艺步骤和内容:
1)按照所述氧化锌压敏电阻材料的设计组成称取原料,并添加0~10%(质量分数)的分散剂和粘接剂。
2)将所称粉料、分散剂和粘接剂和氧化锆球、去离子水在聚氨酯球磨罐中混合,在高能球磨机上磨细、混匀。
3)在干燥箱中,将磨细混匀的浆料在温度100-200℃下保温12-96小时烘干。
4)将烘干的粉料在400~800℃进行预烧,保温时间1~10小时。
5)将预烧好的粉料进行研磨,并选用合适孔径目数的筛子进行过筛。
6)对研磨后的粉料在指定规格和形状的模具中干压成型。
7)按照预先设定的烧结制度对所述氧化锌压敏电阻陶瓷素坯进行烧结。
8)对所述氧化锌压敏电阻陶瓷烧结体进行被银,制作电极。
9)在银电极上焊制引线。
所得到氧化锌压敏电阻为黑色固体。
实施例1:
将市售分析纯ZnO、Pr6O11、Co3O4、TiO2以摩尔比进行混料,其中ZnO 90mol%、Pr6O115mol%、Co3O4 3.0mol%、TiO2 2.0mol%,并添加5%(质量分数)聚乙烯醇和3%(质量分数)Davon C,按1∶4∶2的粉料∶锆球∶去离子水的质量比投入聚氨脂球磨罐中,在高能球磨机上球磨48小时后,在空气中、干燥箱中130℃下72小时烘干,在800℃保温1小时进行预烧,研磨后,干压成型,在1450℃下烧结4小时,在700℃下保温2小时被银制作电极。本实例所得氧化锌压敏电阻经分析为典型的两相结构,包括氧化锌相和以镨、钛为主的晶间相(如图1所示),晶粒大小均匀(如图2所示)。本实例所制作的氧化锌压敏电阻片,其电位梯度E(电流密度为1mA/cm2时对应的电位梯度值)为270V/mm,非线性系数α[根据公式α=1/log(E10mA/E1mA)计算]为40,漏电流IL(75%E所对应的电流密度值)为3.5μA/cm2
实施例2:
将市售分析纯ZnO、Pr6O11、Co3O4、Cr2O3、TiO2以摩尔比进行混料,其中ZnO 85mol%、Pr6O11 10mol%、Co3O4 3.0mol%、Cr2O3 1.0mol%、TiO2 1.0mol%。并添加5%(质量分数)聚乙烯醇和3%(质量分数)Davon C,按1∶4∶2的粉料∶锆球∶去离子水的质量比投入聚氨脂球磨罐中,在高能球磨机上球磨48小时后,在空气中、干燥箱中130℃下72小时烘干,在800℃保温1小时进行预烧,研磨后,干压成型,在1350℃下烧结4小时,在700℃下保温2小时被银制作电极。本实例所得氧化锌压敏电阻经分析为典型的两相结构,包括氧化锌相和以镨、钛为主的晶间相(如图3所示),晶粒大小均匀(如图4所示)。本实施例所制作的氧化锌压敏电阻片,其电位梯度E(电流密度为1mA/cm2时对应的电位梯度值)为360V/mm,非线性系数α[根据公式α=1/log(E10mA/E1mA)计算]为60,漏电流IL(75%E所对应的电流密度值)为3.8μA/cm2

Claims (2)

1.一种适合低浪涌电压电器使用的氧化锌压敏电阻材料,其特征在于,以氧化锌为主相,采用氧化镨为非线性产生氧化物,并采用Co、Ti和Cr的氧化物一种以上作为非线性增强剂。经混合烧结而成。所述材料的组分及含量包括ZnO 70~95mol%、Pr6O11 0.1~20mol%、氧化钴(Co3O4或CoO)0.01~15mol%、Cr2O3 0.01~15mol%、TiO2 0.01~25mol%。
2.按照权利要求1所述的氧化锌压敏电阻材料的制备方法,其特征在于,所述材料制备方法依次包括“混料、高能球磨、烘干、预烧、研磨过筛、模压成型、烧结和被银”工艺步骤;所述陶瓷粉料在进行混料时,配料中同时加入0~10%(质量分数)的分散剂和粘结剂;所述高能球磨中,混合粉末∶氧化锆磨球∶去离子水质量比为1∶(2~10)∶(2~5),球磨12~72小时;所述烘干采用烘箱,温度100-200℃,时间12-96小时;所述预烧中,温度400~800℃,时间1~10小时;所述研磨在玛瑙研钵中进行;所述过筛完成后,粉料团聚体小于0.15mm;所述烧结的制度为:在电炉中和空气全循环环境下烧结,升温速度3~5℃/min,300~500℃保温排胶1~5小时,在最高温度下1200~1550℃下保温0.5~5小时,然后随炉冷却,即得所述氧化锌压敏电阻材料。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101823875A (zh) * 2010-04-20 2010-09-08 中国地质大学(北京) 一种适用于高压涌流下工作电器使用的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
CN102126852A (zh) * 2011-03-22 2011-07-20 襄樊市三三电气有限公司 一种氧化锌压敏电阻陶瓷的制备方法
CN102515742A (zh) * 2011-12-15 2012-06-27 中国科学院过程工程研究所 一种高电位梯度氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
CN102515741A (zh) * 2011-12-07 2012-06-27 中国科学院过程工程研究所 一种氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
CN103011799A (zh) * 2012-12-24 2013-04-03 内蒙古科技大学 一种压敏电阻陶瓷的生产方法
CN103467093A (zh) * 2013-08-28 2013-12-25 天津大学 一种氧化镍掺杂铌钛酸锌微波介质陶瓷及其制备方法
CN106448975A (zh) * 2016-11-16 2017-02-22 中国地质大学(北京) 一种氧化锌‑氧化镨薄膜压敏电阻器的制备方法
CN111584175A (zh) * 2020-05-25 2020-08-25 常州市武进科华电力电子器材有限公司 一种低压浪涌保护器
CN113716952A (zh) * 2021-09-10 2021-11-30 西安神电电器有限公司 低梯度大通流冲击稳定性的电阻片材料及其制备方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101823875A (zh) * 2010-04-20 2010-09-08 中国地质大学(北京) 一种适用于高压涌流下工作电器使用的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
CN101823875B (zh) * 2010-04-20 2012-07-25 中国地质大学(北京) 一种适用于高压涌流下工作电器使用的氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
CN102126852A (zh) * 2011-03-22 2011-07-20 襄樊市三三电气有限公司 一种氧化锌压敏电阻陶瓷的制备方法
CN102126852B (zh) * 2011-03-22 2013-06-05 襄樊市三三电气有限公司 一种氧化锌压敏电阻陶瓷的制备方法
CN102515741A (zh) * 2011-12-07 2012-06-27 中国科学院过程工程研究所 一种氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
CN102515742A (zh) * 2011-12-15 2012-06-27 中国科学院过程工程研究所 一种高电位梯度氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
CN103011799A (zh) * 2012-12-24 2013-04-03 内蒙古科技大学 一种压敏电阻陶瓷的生产方法
CN103011799B (zh) * 2012-12-24 2014-05-14 内蒙古科技大学 一种压敏电阻陶瓷的生产方法
CN103467093A (zh) * 2013-08-28 2013-12-25 天津大学 一种氧化镍掺杂铌钛酸锌微波介质陶瓷及其制备方法
CN106448975A (zh) * 2016-11-16 2017-02-22 中国地质大学(北京) 一种氧化锌‑氧化镨薄膜压敏电阻器的制备方法
CN111584175A (zh) * 2020-05-25 2020-08-25 常州市武进科华电力电子器材有限公司 一种低压浪涌保护器
CN113716952A (zh) * 2021-09-10 2021-11-30 西安神电电器有限公司 低梯度大通流冲击稳定性的电阻片材料及其制备方法

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