CN104599797A - 一种压敏电阻边缘涂敷浆料材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压敏电阻边缘涂敷浆料材料及其制备方法。该材料主要是由质量百分比55%~65%复合粉体、10%~20%玻璃粉和23%~28%有机载体组成；所述的复合粉体是由质量百分比3%~10%ZnO、25%~35%Sb₂O₃、32%~43%Y₂O₃、20%~34%Bi₂O₃、0.1%~0.5%H₃BO₃原料经充分混合均匀，在850℃~1000℃条件下预烧，然后充分碾碎、过筛制得的超细复合粉体；所述的玻璃粉是由质量百分比15%~25% ZnO、50%~70% Bi₂O₃、2%~5% B₂O₃、5%~10% SiO₂、0.5%~2% K₂CO₃、5%~10% ZrO₂原料组成；该浆料主要涂敷压敏电阻陶瓷排胶好的生坯体边缘和四周圆壁上，可以有效的解决工频过电压下边缘击穿现象。

Description

一种压敏电阻边缘涂敷浆料材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种压敏电阻边缘涂敷浆料材料及其制备方法，属于电子元器件浆料制备领域。

背景技术

氧化锌压敏电阻由于具有高的非线性特性，高能量吸收能力，功耗低的优点，被广泛应用于电力系统、电子线路、微电子线路的过电压保护中。自1968年由日本松下公司研制并商品化以来，通过40多年的发展，产品的技术水平和质量都有了很大的提高。但是作为安全保护器件，常常由于部分产品在长时间处于工频过电压条件下出现边缘击穿现象，从而导致压敏电阻的短路讯息不能以热的形式及时传递到热脱扣装置中，进而导致产品出现燃烧等安全事故。为了解决上述问题，人们提出了很多解决方案，如一种安全型电涌保护器阀片材料及其制备方法，专利号为201410325058.3，使用的是硝酸钇水溶液扩散到坯体四周，但是这种方法扩散液剂量和渗入深度难以把握，而且密度较实的坯体较难扩散，浸泡时间过长又容易导致坯体损坏，因此还可对上述技术方案进行改进，有效的解决工频过电压下的边缘击穿问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种压敏电阻边缘涂敷浆料材料及其制备方法，将压敏电阻边缘涂敷浆料涂敷于压敏电阻陶瓷排胶好的生坯体边缘和四周圆壁上，与压敏电阻陶瓷生坯体共烧，可以有效的解决压敏电阻工频过电压下边缘击穿现象。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：一种压敏电阻边缘涂敷浆料材料，主要由下述质量百分比的原料组成： 复合粉体：玻璃粉：有机载体等于55%~65%：10%~20%：23%~28%；所述的复合粉体是由下述质量百分比的分析纯原料制备而成：ZnO ：Sb₂O₃：Y₂O₃：Bi₂O₃：H₃BO₃等于3%~10%：25%~35%：32%~43%：20%~34%：0.1%~0.5%；所述的玻璃粉是由下述质量百分比的分析纯原料制备而成：ZnO：Bi₂O₃：B₂O₃：SiO₂：K₂CO₃：ZrO₂等于15%~25%：50%~70%：2%~5%：5%~10%：0.5%~2%：5%~10%；所述的有机载体是由下述质量百分比的分析纯原料制备而成：乙基纤维素：邻苯二甲酸二丁酯：松油醇：二乙二醇单丁醚：乙二醇丁醚等于15%~25%：2%~8%：10%~20%：53%~68%：3%~6%。

压敏电阻边缘涂敷浆料材料的制备步骤是：

（1）首先将纯度≥99%的分析纯原料ZnO、Sb₂O₃、Y₂O₃、Bi₂O₃、H₃BO₃按质量百分比ZnO ：Sb₂O₃：Y₂O₃：Bi₂O₃：H₃BO₃等于3%~10%：25%~35%：32%~43%：20%~34%：0.1%~0.5%准确称量，置入球磨罐中，加入锆球、去离子水，行星式球磨混合4~8小时，转速100~150转/分钟，然后在120℃~140℃下烘箱内快速干燥，直至完全烘干；其中，锆球、去离子水、上述原料重量比为4~5：1~2：1；

（2）将步骤（1）中烘干的粉料碾碎，置入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，在850℃~1000℃条件下预烧，保温1~2小时，升温5~10℃/分钟，随炉降温；

（3）将预烧好的粉料碾碎，置入玛瑙球磨罐中，加入锆球、乙醇，行星式球磨混合4~8小时，转速100~150转/分钟，然后在120℃~140℃下烘箱内快速干燥，直至完全烘干，再次碾碎，过325目筛网，即可制得超细复合粉体，备用；其中，锆球、乙醇、预烧好的粉料重量比为4~5：2~3：1；

（4）将纯度≥99%的分析纯原料ZnO、Bi₂O₃、B₂O₃、SiO₂、K₂CO₃、ZrO₂按质量百分比ZnO：Bi₂O₃：B₂O₃：SiO₂：K₂CO₃：ZrO₂等于15%~25%：50%~70%：2%~5%：5%~10%：0.5%~2%：5%~10%准确称量，置入球磨罐中，加入锆球、去离子水，行星式球磨混合4~8小时，转速100~150转/分钟，然后在120℃~140℃下烘箱内快速干燥，直至完全烘干；其中，锆球、去离子水、上述原料重量比为4~5：1~2：1；

（5）将步骤（4）中烘干的粉料碾碎，装入氧化铝坩埚，将氧化铝坩埚在300℃~400℃的马弗炉内预热30分钟~60分钟，然后转移到1000℃~1200℃的高温马弗炉内保温30分钟~120分钟，形成均匀澄清的玻璃液；

（6）将步骤（5）中溶制好的玻璃液迅速倒入常温去离子水中水淬，待冷却后，将玻璃块体在120℃~140℃烘箱内干燥，直至完全烘干；

（7）将步骤（6）中的玻璃块体在玛瑙研钵中捣碎，置入玛瑙球磨罐，加入锆球、乙醇，行星式球磨4~8小时，转速100~150转/分钟，然后过325目筛网，并在120℃~140℃烘箱内干燥，直至完全烘干，即制得玻璃粉，备用；其中，锆球、乙醇、捣碎的玻璃块体重量比为4~5：2~3：1；

（8）将纯度≥98%的分析纯原料乙基纤维素、邻苯二甲酸二丁酯、松油醇、二乙二醇单丁醚、乙二醇丁醚按质量百分比乙基纤维素：邻苯二甲酸二丁酯：松油醇：二乙二醇单丁醚：乙二醇丁醚等于15%~25%：2%~8%：10%~20%：53%~68%：3%~6%准确称量，分别置入烧杯中，乙基纤维素与二乙二醇单丁醚在常温下充分搅拌混合5~8小时，加入松油醇，继续搅拌3~4小时，使得乙基纤维素完全溶于混合溶液中，然后加入邻苯二甲酸二丁酯和乙二醇丁醚，继续充分搅拌混合3~4小时，即可制得有机载体，备用；

（9）将步骤（3）制得的复合粉体、步骤（7）制得的玻璃粉、步骤（8）制得的有机载体按质量百分比复合粉体：玻璃粉：有机载体等于55%~65%：10%~20%：23%~28%，准确称量，置入玛瑙球磨罐中，加入锆球，行星式球磨4~8小时，转速100~150转/分钟，即可得到一种压敏电阻边缘涂敷浆料；其中，锆球、浆料原料重量比为4~6：1。

采取上述措施的本发明具有以下特点：

（1）本发明通过自制的超细复合粉体、玻璃粉和有机载体制备出压敏电阻边缘涂敷浆料，将其涂敷于压敏电阻陶瓷排胶好的生坯体边缘和四周圆壁上，与压敏电阻陶瓷生坯体共烧，可以有效的解决压敏电阻工频过电压下边缘击穿现象。

（2）本发明制备方法工艺简单，制备成本低，适合批量生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。需要指出的是，按照本发明的技术方案，下述实施例还可以举出许多，根据申请人大量的实验结果证明，在本发明的权利要求书所提出的范围，均可以达到本发明的目的。

实施例1

一种压敏电阻边缘涂敷浆料制备方法按下列步骤进行：

1. 首先准确称取纯度≥99%的分析纯原料3.0572克ZnO、32.8428克Sb₂O₃、37.7361克Y₂O₃、26.2478克Bi₂O₃、0.1161克H₃BO₃置入球磨罐中，加入400克锆球、200克去离子水，行星式球磨混合4小时，转速100转/分钟，然后在140℃烘箱内快速干燥，直至完全烘干；

2. 将步骤1中烘干的粉料碾碎，置入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，在850℃条件下预烧，保温1小时，升温5℃/分钟，随炉降温；

3. 将步骤2中预烧好的粉料碾碎，置入玛瑙球磨罐中，加入400克锆球、250毫升乙醇，行星式球磨混合4小时，转速100转/分钟，然后在140℃烘箱内快速干燥，直至完全烘干，再将烘干的粉料用玛瑙研钵碾碎，过325目筛网，即可制得超细复合粉体，备用；

4. 准确称取纯度≥99%的分析纯原料19.45克ZnO、63.6504克Bi₂O₃、2.0453克B₂O₃、6.7802克SiO₂、0.8741克K₂CO₃、7.2克ZrO₂，置入球磨罐中，加入400克锆球、200克去离子水，行星式球磨混合4小时，转速100转/分钟，然后在140℃下烘箱内快速干燥，直至完全烘干；

5. 将步骤4中烘干的粉料碾碎，装入氧化铝坩埚，将氧化铝坩埚在300℃的马弗炉内预热60分钟，然后转移到1000℃的高温马弗炉内保温120分钟，形成均匀澄清的玻璃液。

6. 将步骤5中溶制好的玻璃液迅速倒入常温去离子水中水淬，待冷却后，将玻璃块体在120℃烘箱内干燥，直至完全烘干。

7. 将步骤6中的玻璃块体在玛瑙研钵中捣碎，置入玛瑙球磨罐，加入400克锆球、250毫升乙醇，行星式球磨6小时，转速150转/分钟，然后球磨好的浆料过325目筛网，并在120℃烘箱内干燥，直至完全烘干，然后将烘干的粉料用玛瑙研钵碾碎，即制得玻璃粉；

8. 准确称取纯度≥98%的分析纯原料20克乙基纤维素、5克邻苯二甲酸二丁酯、15克松油醇、65克二乙二醇单丁醚、5克乙二醇丁醚分别置入A、B、C、D、E号烧杯中，然后将A号烧杯中的乙基纤维素倒入D号烧杯中的二乙二醇单丁醚中，并在常温下充分搅拌混合5小时后，加入C号烧杯中松油醇，继续搅拌4小时，使得乙基纤维素完全溶于混合溶液中，然后加入B号烧杯中的邻苯二甲酸二丁酯和E号烧杯中的乙二醇丁醚，继续充分搅拌混合3小时，即可制得有机载体，备用；

9. 准确称取步骤3制得的复合粉体60克、步骤7制得的玻璃粉15克、步骤8制得的有机载体25克，置入玛瑙球磨罐中，加入500克锆球，行星式球磨6小时，转速100转/分钟，即可得到一种压敏电阻边缘涂敷浆料。

实施例2

一种压敏电阻边缘涂敷浆料制备方法按下列步骤进行：

1. 首先准确称取纯度≥99%的分析纯原料5.6352克ZnO、29.8845克Sb₂O₃、35.6896克Y₂O₃、28.5443克Bi₂O₃、0.2464克H₃BO₃置入球磨罐中，加入400克锆球、200克去离子水，行星式球磨混合4小时，转速100转/分钟，然后在120℃烘箱内快速干燥，直至完全烘干；

2. 将步骤1中烘干的粉料碾碎，置入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，在950℃条件下预烧，保温1小时，升温10℃/分钟，随炉降温；

3. 将步骤2中预烧好的粉料碾碎，置入玛瑙球磨罐中，加入400克锆球、250毫升乙醇，行星式球磨混合8小时，转速150转/分钟，然后在120℃烘箱内快速干燥，直至完全烘干，再将烘干的粉料用玛瑙研钵碾碎，过325目筛网，即可制得超细复合粉体，备用；

4. 准确称取纯度≥99%的分析纯原料16.7843克ZnO、63.6028克Bi₂O₃、2.5468克B₂O₃、6.8752克SiO₂、0.7345克K₂CO₃、9.4564克ZrO₂，置入球磨罐中，加入400克锆球、200克去离子水，行星式球磨混合4小时，转速100转/分钟，然后在120℃下烘箱内快速干燥，直至完全烘干；

5. 将步骤4中烘干的粉料碾碎，装入氧化铝坩埚，将氧化铝坩埚在400℃的马弗炉内预热30分钟，然后转移到1050℃的高温马弗炉内保温90分钟，形成均匀澄清的玻璃液。

6. 将步骤5中溶制好的玻璃液迅速倒入常温去离子水中水淬，待冷却后，将玻璃块体在120℃烘箱内干燥，直至完全烘干。

7. 将步骤6中的玻璃块体在玛瑙研钵中捣碎，置入玛瑙球磨罐，加入400克锆球、250毫升乙醇，行星式球磨8小时，转速150转/分钟，然后球磨好的浆料过325目筛网，并在120℃烘箱内干燥，直至完全烘干，然后将烘干的粉料用玛瑙研钵碾碎，即制得玻璃粉；

8. 准确称取纯度≥98%的分析纯原料18克乙基纤维素、4克邻苯二甲酸二丁酯、20克松油醇、55克二乙二醇单丁醚、3克乙二醇丁醚分别置入A、B、C、D、E号烧杯中，然后将A号烧杯中的乙基纤维素倒入D号烧杯中的二乙二醇单丁醚中，并在常温下充分搅拌混合5小时后，加入C号烧杯中松油醇，继续搅拌4小时，使得乙基纤维素完全溶于混合溶液中，然后加入B号烧杯中的邻苯二甲酸二丁酯和E号烧杯中的乙二醇丁醚，继续充分搅拌混合3小时，即可制得有机载体，备用；

9. 准确称取步骤3制得的复合粉体58克、步骤7制得的玻璃粉18克、步骤8制得的有机载体24克，置入玛瑙球磨罐中，加入500克锆球，行星式球磨8小时，转速150转/分钟，即可得到一种压敏电阻边缘涂敷浆料。

实施例3

一种压敏电阻边缘涂敷浆料制备方法按下列步骤进行：

1. 首先准确称取纯度≥99%的分析纯原料8.7245克ZnO、29.5542克Sb₂O₃、35.9195克Y₂O₃、25.4562克Bi₂O₃、0.3456克H₃BO₃置入球磨罐中，加入400克锆球、200克去离子水，行星式球磨混合4小时，转速100转/分钟，然后在140℃烘箱内快速干燥，直至完全烘干；

2. 将步骤1中烘干的粉料碾碎，置入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，在850℃条件下预烧，保温1小时，升温5℃/分钟，随炉降温；

3. 将步骤2中预烧好的粉料碾碎，置入玛瑙球磨罐中，加入400克锆球、250毫升乙醇，行星式球磨混合8小时，转速100转/分钟，然后在140℃烘箱内快速干燥，直至完全烘干，再将烘干的粉料用玛瑙研钵碾碎，过325目筛网，即可制得超细复合粉体，备用；

4. 准确称取纯度≥99%的分析纯原料18.25克ZnO、63.3822克Bi₂O₃、4.2563克B₂O₃、7.2845克SiO₂、1.0425克K₂CO₃、5.7845克ZrO₂，置入球磨罐中，加入400克锆球、200克去离子水，行星式球磨混合4小时，转速100转/分钟，然后在140℃下烘箱内快速干燥，直至完全烘干；

5. 将步骤4中烘干的粉料碾碎，装入氧化铝坩埚，将氧化铝坩埚在300℃的马弗炉内预热45分钟，然后转移到1100℃的高温马弗炉内保温90分钟，形成均匀澄清的玻璃液。

6. 将步骤5中溶制好的玻璃液迅速倒入常温去离子水中水淬，待冷却后，将玻璃块体在140℃烘箱内干燥，直至完全烘干。

7. 将步骤6中的玻璃块体在玛瑙研钵中捣碎，置入玛瑙球磨罐，加入400克锆球、250毫升乙醇，行星式球磨8小时，转速100转/分钟，然后球磨好的浆料过325目筛网，并在140℃烘箱内干燥，直至完全烘干，然后将烘干的粉料用玛瑙研钵碾碎，即制得玻璃粉；

8. 准确称取纯度≥98%的分析纯原料15克乙基纤维素、6克邻苯二甲酸二丁酯、18克松油醇、57克二乙二醇单丁醚、4克乙二醇丁醚分别置入A、B、C、D、E号烧杯中，然后将A号烧杯中的乙基纤维素倒入D号烧杯中的二乙二醇单丁醚中，并在常温下充分搅拌混合5小时后，加入C号烧杯中松油醇，继续搅拌4小时，使得乙基纤维素完全溶于混合溶液中，然后加入B号烧杯中的邻苯二甲酸二丁酯和E号烧杯中的乙二醇丁醚，继续充分搅拌混合4小时，即可制得有机载体，备用；

9. 准确称取步骤3制得的复合粉体61克、步骤7制得的玻璃粉13克、步骤8制得的有机载体26克，置入玛瑙球磨罐中，加入500克锆球，行星式球磨8小时，转速100转/分钟，即可得到一种压敏电阻边缘涂敷浆料。

    用实施例1、实施例2和实施例3所制备的压敏电阻涂敷浆料涂敷于34S471K规格压敏电阻陶瓷排胶好的生坯体边缘和四周圆壁上，放140℃烘箱内烘干，然后随压敏电阻正常的烧结工艺、磨片工艺、丝网印银工艺、烧银工艺、焊接工艺、包封工艺，制备得到合格的压敏电阻，对涂有涂敷浆料的压敏电阻和没有涂涂敷浆料的压敏电阻在同一条件下进行电学性能和电气性能严格测试，测试结果如下表所示：

从上述测试结果可知,本发明可以有效的解决压敏电阻工频过电压下边缘击穿现象。

Claims (2)

1.一种压敏电阻边缘涂敷浆料材料，其特征在于，所述压敏电阻边缘涂敷浆料材料主要由下述质量百分比的原料组成： 复合粉体：玻璃粉：有机载体等于55%~65%：10%~20%：23%~28%；所述的复合粉体是由下述质量百分比的分析纯原料制备而成：ZnO ：Sb₂O₃：Y₂O₃：Bi₂O₃：H₃BO₃等于3%~10%：25%~35%：32%~43%：20%~34%：0.1%~0.5%，各组分含量之和为100%；所述的玻璃粉是由下述质量百分比的分析纯原料制备而成：ZnO：Bi₂O₃：B₂O₃：SiO₂：K₂CO₃：ZrO₂等于15%~25%：50%~70%：2%~5%：5%~10%：0.5%~2%：5%~10%；所述的有机载体是由下述质量百分比的分析纯原料制备而成：乙基纤维素：邻苯二甲酸二丁酯：松油醇：二乙二醇单丁醚：乙二醇丁醚等于15%~25%：2%~8%：10%~20%：53%~68%：3%~6%。

2.根据权利要求1所述的一种压敏电阻边缘涂敷浆料材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤是：

（1）首先将纯度≥99%的分析纯原料ZnO、Sb₂O₃、Y₂O₃、Bi₂O₃、H₃BO₃按质量百分比ZnO ：Sb₂O₃：Y₂O₃：Bi₂O₃：H₃BO₃等于3%~10%：25%~35%：32%~43%：20%~34%：0.1%~0.5%准确称量，置入球磨罐中，加入锆球、去离子水，行星式球磨混合4~8小时，转速100~150转/分钟，然后在120℃~140℃下烘箱内快速干燥，直至完全烘干；其中，锆球、去离子水、上述原料重量比为4~5：1~2：1；

（2）将步骤（1）中烘干的粉料碾碎，置入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，在850℃~1000℃条件下预烧，保温1~2小时，升温5~10℃/分钟，随炉降温；

（3）将预烧好的粉料碾碎，置入玛瑙球磨罐中，加入锆球、乙醇，行星式球磨混合4~8小时，转速100~150转/分钟，然后在120℃~140℃下烘箱内快速干燥，直至完全烘干，再次碾碎，过325目筛网，即可制得超细复合粉体，备用；其中，锆球、乙醇、预烧好的粉料重量比为4~5：2~3：1；

（4）将纯度≥99%的分析纯原料ZnO、Bi₂O₃、B₂O₃、SiO₂、K₂CO₃、ZrO₂按质量百分比ZnO：Bi₂O₃：B₂O₃：SiO₂：K₂CO₃：ZrO₂等于15%~25%：50%~70%：2%~5%：5%~10%：0.5%~2%：5%~10%准确称量，置入球磨罐中，加入锆球、去离子水，行星式球磨混合4~8小时，转速100~150转/分钟，然后在120℃~140℃下烘箱内快速干燥，直至完全烘干；其中，锆球、去离子水、上述原料重量比为4~5：1~2：1；

（5）将步骤（4）中烘干的粉料碾碎，装入氧化铝坩埚，将氧化铝坩埚在300℃~400℃的马弗炉内预热30分钟~60分钟，然后转移到1000℃~1200℃的高温马弗炉内保温30分钟~120分钟，形成均匀澄清的玻璃液；

（6）将步骤（5）中溶制好的玻璃液迅速倒入常温去离子水中水淬，待冷却后，将玻璃块体在120℃~140℃烘箱内干燥，直至完全烘干；

（7）将步骤（6）中的玻璃块体在玛瑙研钵中捣碎，置入玛瑙球磨罐，加入锆球、乙醇，行星式球磨4~8小时，转速100~150转/分钟，然后过325目筛网，并在120℃~140℃烘箱内干燥，直至完全烘干，即制得玻璃粉，备用；其中，锆球、乙醇、捣碎的玻璃块体重量比为4~5：2~3：1；

（8）将纯度≥98%的分析纯原料乙基纤维素、邻苯二甲酸二丁酯、松油醇、二乙二醇单丁醚、乙二醇丁醚按质量百分比乙基纤维素：邻苯二甲酸二丁酯：松油醇：二乙二醇单丁醚：乙二醇丁醚等于15%~25%：2%~8%：10%~20%：53%~68%：3%~6%准确称量，分别置入烧杯中，乙基纤维素与二乙二醇单丁醚在常温下充分搅拌混合5~8小时，加入松油醇，继续搅拌3~4小时，使得乙基纤维素完全溶于混合溶液中，然后加入邻苯二甲酸二丁酯和乙二醇丁醚，继续充分搅拌混合3~4小时，即可制得有机载体，备用；

（9）将步骤（3）制得的复合粉体、步骤（7）制得的玻璃粉、步骤（8）制得的有机载体按质量百分比复合粉体：玻璃粉：有机载体等于55%~65%：10%~20%：23%~28%，准确称量，置入玛瑙球磨罐中，加入锆球，行星式球磨4~8小时，转速100~150转/分钟，即可得到一种压敏电阻边缘涂敷浆料；其中，锆球、浆料原料重量比为4~6：1。