CN102276249B - 提高ZnO防雷芯片边缘工频耐受能力的方法 - Google Patents

提高ZnO防雷芯片边缘工频耐受能力的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高ZnO防雷芯片边缘工频耐受能力的方法，属于压敏电阻陶瓷芯片制备方法；它包括压敏电阻陶瓷芯片生坯制作和排胶工序，是在经过排胶工艺处理的压敏电阻陶瓷芯片生坯侧面涂覆一层浆料，保证烘干后浆料层厚度为0.2～0.3mm，然后加热至烧结温度，保温3～5小时随炉冷却；所述浆料由下列重量百分比的原料制备而成：ZnO50～70％、Bi2O312～19％、Sb2O310～16％、SiO24～7％、Y2O32～4％、硼玻璃2～4％。本发明能够提高压敏电阻陶瓷芯片边缘的工频耐受能力，使工频击穿点向压敏电阻陶瓷芯片的中心区域转移，因而可利用上电极片和下电极片来遮盖喷火点、进而消除事故隐患。

Description

提高ZnO防雷芯片边缘工频耐受能力的方法
技术领域：本发明涉及一种防雷元器件的制作方法，尤其涉及一种ZnO防雷芯片的制作方法。
背景技术：众所周知，ZnO防雷芯片是由压敏电阻陶瓷芯片、分别固定在该压敏电阻陶瓷芯片表面和背面的上电极片和下电极片构成。压敏电阻陶瓷芯片具有良好的非线性性能和大通流能力等优点，它作为雷电浪涌保护元件在电子电路和电力系统中得到了广泛的应用。压敏电阻陶瓷芯片是以ZnO为主要原料，添加少量Bi2O3、Co3O4、MnO2、Sb2O3、Cr2O3等原料，采用陶瓷烧结工艺制备而成；由于Bi、Sb等元素熔点较低，烧结过程中容易挥发，从而致使压敏电阻陶瓷芯片边缘的致密度下降而影响ZnO防雷芯片电性能。由于陶瓷芯片边缘缺陷较多，在长时间过电压作用下易被击穿、喷火而引发事故；因此，如何提高压敏电阻陶瓷芯片边缘的工频耐受能力，使工频击穿点转移至压敏电阻陶瓷芯片的中心区域，利用上电极片和下电极片来遮盖喷火点、进而消除事故隐患，是目前业界正在努力探索的一个重要课题。
发明内容：为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明旨在提供一种提高ZnO防雷芯片边缘工频耐受能力的方法，利用该方法能够提高压敏电阻陶瓷芯片边缘的工频耐受能力，使工频击穿点转移至压敏电阻陶瓷芯片的中心区域，从而可利用上电极片和下电极片来遮盖喷火点、进而消除事故隐患。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：它包括压敏电阻陶瓷芯片生坯制作和排胶工序，在经过排胶工艺处理的压敏电阻陶瓷芯片生坯侧面涂覆一层浆料，保证烘干后浆料层厚度为0.2～0.3mm，然后加热至烧结温度，保温3～5小时随炉冷却；所述浆料由下列重量百分比的原料制备而成：ZnO50～70％、Bi2O312～19％、Sb2O310～16％、SiO24～7％、Y2O32～4％、硼玻璃2～4％，其制备方法如下：
1)将上述各原料与2～2.5倍重量的去离子水混合均匀，球磨20～24小时，烘干后过120～250目筛，得生料；
2)将所述生料在800～900℃下煅烧2～3小时，随炉冷却得熟料；
3)将所述熟料粉碎后与2～2.5倍重量的去离子水混合均匀，球磨8～10小时，烘干后过200～500目筛，得熟粉料；
4)向所述熟粉料中加入重量为3～10％的酒精-乙基纤维素溶液，调和均匀；所述酒精-乙基纤维素溶液由无水乙醇与乙基纤维素按3∶7的重量比配制而成。
所述浆料由下列重量百分比的原料制备而成：ZnO58～63％、Bi2O314～17％、Sb2O312～14％、SiO25％、Y2O33％、硼玻璃3％。
所述浆料由下列重量百分比的原料制备而成：ZnO60％、Bi2O316％、Sb2O313％、SiO25％、Y2O33％、硼玻璃3％。
与现有技术比较，本发明由于采用了上述技术方案，在经过按传统排胶工艺处理的压敏电阻陶瓷芯片生坯侧面涂覆一层浆料，因此通过高温烧结能够使浆料与压敏电阻陶瓷芯片牢固地结合为一体；由于涂覆的浆料能够补充芯片边缘易挥发的Bi、Sb等元素，芯片边缘的致密度得以提高、减少了缺陷，因此增强了压敏电阻陶瓷芯片边缘的工频耐受特性、降低了芯片边缘被工频击穿的概率，从而使工频击穿点转移至压敏电阻陶瓷芯片的中心区域。
附图说明：
图1是采用本发明制作的压敏电阻陶瓷芯片被击穿时的图片；
图2是采用本发明制作的压敏电阻陶瓷芯片被击穿时的第二幅图片；
图3是采用本发明制作的压敏电阻陶瓷芯片被击穿时的第三幅图片；
图4是采用传统方法制作的压敏电阻陶瓷芯片被击穿时的图片。
图中：压敏电阻陶瓷芯片1    工频击穿点2
具体实施方式：下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
1)按常规方法制作压敏电阻陶瓷芯片生坯；
2)按常规方法将所述压敏电阻陶瓷芯片生坯缓慢加热至500℃进行排胶处理；
3)将ZnO50千克、Bi2O319千克、Sb2O316千克、SiO27千克、Y2O34千克、硼玻璃4千克放入球磨机中，加入200千克的离子水混合均匀，球磨20小时，在100℃下烘干，过120目筛，得生料；
4)将上述生料送入电炉中加热至800℃，煅烧2小时随炉冷却至常温，得熟料；
5)将上述熟料粉碎后放入球磨机中，加入两倍重量去离子水混合均匀，球磨8小时，在100℃下烘干，过200目筛，得粒径小于75μm的熟粉料；
6)向上述熟粉料中加入重量为熟粉料3％的酒精-乙基纤维素溶液，调和均匀制成浆料；所述酒精-乙基纤维素溶液由无水乙醇与乙基纤维素按3∶7的重量比配制而成；
7)将上述浆料均匀地涂覆在步骤2)中压敏电阻陶瓷芯片生坯的四周侧面，在100℃下烘干，保证烘干后浆料层厚度为0.2～0.3mm；
8)将涂覆有浆料的压敏电阻陶瓷芯片生坯送入电炉中，按常规方法加热至1150℃，保温3小时，然后随炉冷却至常温。
实施例2
各步骤同实施例1，其中步骤3)中ZnO为70千克、Bi2O312千克、Sb2O310千克、SiO24千克、Y2O32千克、硼玻璃2千克，球磨时间为24小时，过250目筛；步骤4)中煅烧温度为900℃，煅烧时间3小时；步骤5)中球磨时间为10小时，过500目筛；步骤6)中酒精-乙基纤维素溶液加入量为7％；步骤8)中烧结温度为1200℃，保温时间为5小时。
实施例3
各步骤同实施例1，其中步骤3)中ZnO为58千克、Bi2O317千克、Sb2O314千克、SiO25千克、Y2O33千克、硼玻璃3千克，球磨时间为22小时，过140目筛；步骤4)中煅烧温度为850℃，煅烧时间2.5小时；步骤5)中球磨时间为9小时，过350目筛；步骤6)中酒精-乙基纤维素溶液加入量为5％；步骤8)中烧结温度为1170℃，保温时间为4小时。
实施例4
各步骤同实施例1，其中步骤3)中ZnO为63千克、Bi2O314千克、Sb2O312千克、SiO25千克、Y2O33千克、硼玻璃3千克，球磨时间为23小时，过180目筛；步骤4)中煅烧温度为870℃，煅烧时间2.5小时；步骤5)中球磨时间为9小时，过400目筛；步骤6)中酒精-乙基纤维素溶液加入量为4％；步骤8)中烧结温度为1170℃，保温时间为4小时。
实施例5
各步骤同实施例1，其中步骤3)中ZnO为60千克、Bi2O316千克、Sb2O313千克、SiO25千克、Y2O33千克、硼玻璃3千克，球磨时间为23小时，过220目筛；步骤4)中煅烧温度为870℃，煅烧时间2.5小时；步骤5)中球磨时间为9小时，过400目筛；步骤6)中酒精-乙基纤维素溶液加入量为6％；步骤8)中烧结温度为1170℃，保温时间为4小时。
实施例6
各步骤同实施例1，其中步骤3)中ZnO为59千克、Bi2O316千克、Sb2O313千克、SiO26千克、Y2O33千克、硼玻璃3千克，球磨时间为22小时，过200目筛；步骤4)中煅烧温度为850℃，煅烧时间2.5小时；步骤5)中球磨时间为9小时，过300目筛；步骤6)中酒精-乙基纤维素溶液加入量为4％；步骤8)中烧结温度为1180℃，保温时间为4小时。比较图1～3与图4可以发现，图1～3中工频击穿点2与压敏电阻陶瓷芯片1边缘的距离明显大于图4中工频击穿点2与压敏电阻陶瓷芯片1边缘的距离，这说明采用本发明制作的压敏电阻陶瓷芯片1的边缘工频耐受能力明显提高，工频击穿点2向压敏电阻陶瓷芯片1中心区域转移。

Claims (3)

1.一种提高ZnO防雷芯片边缘工频耐受能力的方法，包括压敏电阻陶瓷芯片生坯制作和排胶工序，其特征是在经过排胶工艺处理的压敏电阻陶瓷芯片生坯侧面涂覆一层浆料，保证烘干后浆料层厚度为0.2～0.3mm，然后加热至烧结温度，保温3～5小时随炉冷却；所述浆料由下列重量百分比的原料制备而成：ZnO50～70％、Bi2O312～19％、Sb2O310～16％、SiO24～7％、Y2O32～4％、硼玻璃2～4％，其制备方法如下：
1)将上述各原料与2～2.5倍重量的去离子水混合均匀，球磨20～24小时，烘干后过120～250目筛，得生料；
2)将所述生料在800～900℃下煅烧2～3小时，随炉冷却得熟料；
3)将所述熟料粉碎后与2～2.5倍重量的去离子水混合均匀，球磨8～10小时，烘干后过200～500目筛，得熟粉料；
4)向所述熟粉料中加入重量为3～10％的酒精-乙基纤维素溶液，调和均匀；所述酒精-乙基纤维素溶液由无水乙醇与乙基纤维素按3∶7的重量比配制而成。
2.根据权利要求1所述的提高ZnO防雷芯片边缘工频耐受能力的方法，其特征在于：所述浆料由下列重量百分比的原料制备而成：ZnO58～63％、Bi2O314～17％、Sb2O312～14％、SiO25％、Y2O33％、硼玻璃3％。
3.根据权利要求1所述的提高ZnO防雷芯片边缘工频耐受能力的方法，其特征在于：所述浆料由下列重量百分比的原料制备而成：ZnO60％、Bi2O316％、Sb2O313％、SiO25％、Y2O33％、硼玻璃3％。
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