CN105198402A - 一种纳米氧化锌压敏电阻材料及其制备方法 - Google Patents
一种纳米氧化锌压敏电阻材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种纳米氧化锌压敏电阻材料及其制备方法,上述纳米氧化锌压敏电阻材料，由包含以下重量份的组分制成：氧化锌95-97份、三氧化二铋1-2份、氧化钡1-2份、碳酸锰0.2-0.4份、四氧化三钴0.2-0.3份、铝酸钙0.2-0.3份、碳酸锶0.1-0.2份、氟锆酸钾0.05-0.1份、碱式碳酸铝钠0.04-0.08份、三氧化二铝0.02-1.2份、甲基异噻唑啉酮0.02-0.5份和氧化锡0.02-0.05份。本发明还提供了一种纳米氧化锌压敏电阻材料的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于电阻材料领域，特别涉及一种纳米氧化锌压敏电阻材料及其制备方法。
背景技术
压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，主要用在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护敏感器件。
压敏电阻器与被保护的电器设备或元器件并联使用。当电路中出现雷电过电压或瞬态操作过电压Vs时，压敏电阻器和被保护的设备及元器件同时承受Vs，由于压敏电阻器响应速度很快，它以纳秒级时间迅速呈现优良非线性导电特性，此时压敏电阻器两端电压迅速下降，远远小于Vs，这样被保护的设备及元器件上实际承受的电压就远低于过电压Vs，从而使设备及元器件免遭过电压的冲击。
发明内容
针对上述的需求，本发明特别提供了一种纳米氧化锌压敏电阻材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种纳米氧化锌压敏电阻材料，由包含以下重量份的组分制成：
纳米氧化锌95-97份，
三氧化二铋1-2份，
氧化钡1-2份，
碳酸锰0.2-0.4份，
四氧化三钴0.2-0.3份，
铝酸钙0.2-0.3份，
碳酸锶0.1-0.2份，
氟锆酸钾0.05-0.1份，
碱式碳酸铝钠0.04-0.08份，
三氧化二铝0.02-1.2份，
甲基异噻唑啉酮0.02-0.5份，
氧化锡0.02-0.05份。
所述组分还包括硼酸0-0.03重量份。
所述氧化钡为纳米氧化钡。所述纳米氧化钡的粒径为30-60纳米。一种纳米氧化锌压敏电阻材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）称取氧化锌95-97重量份、三氧化二铋1-2重量份、氧化钡1-2重量份、碳酸锰0.2-0.4重量份、四氧化三钴0.2-0.3重量份、铝酸钙0.2-0.3重量份、碳酸锶0.1-0.2重量份、氟锆酸钾0.05-0.1重量份、碱式碳酸铝钠0.04-0.08重量份、三氧化二铝0.02-1.2重量份、甲基异噻唑啉酮0.02-0.5重量份、氧化锡0.02-0.05重量份和硼酸0-0.03重量份；
（2）将上述组分混合均匀，加入变频行星式球磨机中研磨10-15分钟，在氮气气氛中、950-1150℃下加热2-4小时，在600-700℃下保温1-2小时，自然冷却后，得到纳米氧化锌压敏电阻材料。
所述变频行星式球磨机的转速为600-800转/分钟。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明制得的纳米氧化锌压敏电阻材料以纳米氧化锌为主要原料，通过加入三氧化二铋、氧化钡、碳酸锰、四氧化三钴、铝酸钙、碳酸锶、氟锆酸钾、碱式碳酸铝钠、三氧化二铝、甲基异噻唑啉酮和氧化锡，制得的纳米氧化锌压敏电阻材料具有良好的综合性能,电位梯度由较高的提升。
（2）本发明制得的纳米氧化锌压敏电阻材料具有良好的电学性能稳定性。
（3）本发明的纳米氧化锌压敏电阻材料，其制备方法简单，易于工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
（1）称取氧化锌95kg、三氧化二铋1kg、粒径为30纳米的氧化钡1kg、碳酸锰0.2kg、四氧化三钴0.2kg、铝酸钙0.2kg、碳酸锶0.1kg、氟锆酸钾0.05kg、碱式碳酸铝钠0.04kg、三氧化二铝0.02kg、甲基异噻唑啉酮0.02kg、氧化锡0.02kg和硼酸0.03kg；
（2）将上述组分混合均匀，加入变频行星式球磨机中以600转/分钟转速研磨10分钟，在氮气气氛中、950℃下加热2小时，在600℃下保温1小时，自然冷却后，得到纳米氧化锌压敏电阻材料。
制得纳米氧化锌压敏电阻材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
（1）称取氧化锌95kg、三氧化二铋1kg、粒径为30纳米的氧化钡1kg、碳酸锰0.2kg、四氧化三钴0.2kg、铝酸钙0.2kg、碳酸锶0.1kg、氟锆酸钾0.05kg、碱式碳酸铝钠0.04kg、三氧化二铝0.02kg、甲基异噻唑啉酮0.02kg和氧化锡0.02kg；
（2）将上述组分混合均匀，加入变频行星式球磨机中以600转/分钟转速研磨10分钟，在氮气气氛中、950℃下加热2小时，在600℃下保温1小时，自然冷却后，得到纳米氧化锌压敏电阻材料。
制得纳米氧化锌压敏电阻材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
（1）称取氧化锌97kg、三氧化二铋2kg、粒径为60纳米的氧化钡2kg、碳酸锰0.4kg、四氧化三钴0.3kg、铝酸钙0.3kg、碳酸锶0.2kg、氟锆酸钾0.1kg、碱式碳酸铝钠0.08kg、三氧化二铝1.2kg、甲基异噻唑啉酮0.5kg、氧化锡0.05kg和硼酸0.03kg；
（2）将上述组分混合均匀，加入变频行星式球磨机中以800转/分钟转速研磨15分钟，在氮气气氛中、1150℃下加热4小时，在700℃下保温2小时，自然冷却后，得到纳米氧化锌压敏电阻材料。
制得纳米氧化锌压敏电阻材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
（1）称取氧化锌97kg、三氧化二铋2kg、粒径为60纳米的氧化钡2kg、碳酸锰0.4kg、四氧化三钴0.3kg、铝酸钙0.3kg、碳酸锶0.3kg、氟锆酸钾0.2kg、碱式碳酸铝钠0.08kg、三氧化二铝1.2kg、甲基异噻唑啉酮0.5kg、氧化锡0.05kg和硼酸0.03kg；
（2）将上述组分混合均匀，加入变频行星式球磨机中以800转/分钟转速研磨15分钟，在氮气气氛中、1150℃下加热4小时，在700℃下保温2小时，自然冷却后，得到纳米氧化锌压敏电阻材料。
制得纳米氧化锌压敏电阻材料的性能测试结果如表1所示。
实施例5
（1）称取氧化锌96kg、三氧化二铋1.5kg、粒径为50纳米的氧化钡1.5kg、碳酸锰0.34kg、四氧化三钴0.25kg、铝酸钙0.25kg、碳酸锶0.15kg、氟锆酸钾0.07kg、碱式碳酸铝钠0.06kg、三氧化二铝0.6kg、甲基异噻唑啉酮0.2kg、氧化锡0.03kg和硼酸0.02kg；
（2）将上述组分混合均匀，加入变频行星式球磨机中以700转/分钟转速研磨12分钟，在氮气气氛中、1050℃下加热3小时，在650℃下保温1小时，自然冷却后，得到纳米氧化锌压敏电阻材料。
制得纳米氧化锌压敏电阻材料的性能测试结果如表1所示。
对比例1
（1）称取氧化锌97kg、三氧化二铋2kg、粒径为60纳米的氧化钡2kg、碳酸锰0.4kg、四氧化三钴0.3kg、铝酸钙0.3kg、氟锆酸钾0.1kg、碱式碳酸铝钠0.08kg、三氧化二铝1.2kg、甲基异噻唑啉酮0.5kg、氧化锡0.05kg和硼酸0.03kg；
（2）将上述组分混合均匀，加入变频行星式球磨机中以800转/分钟转速研磨15分钟，在氮气气氛中、1150℃下加热4小时，在700℃下保温2小时，自然冷却后，得到纳米氧化锌压敏电阻材料。
制得纳米氧化锌压敏电阻材料的性能测试结果如表1所示。
对比例2
（1）称取氧化锌97kg、三氧化二铋2kg、粒径为60纳米的氧化钡2kg、碳酸锰0.4kg、四氧化三钴0.3kg、铝酸钙0.3kg、碳酸锶0.2kg、氟锆酸钾0.1kg、三氧化二铝1.2kg、甲基异噻唑啉酮0.5kg、氧化锡0.05kg和硼酸0.03kg；
（2）将上述组分混合均匀，加入变频行星式球磨机中以800转/分钟转速研磨15分钟，在氮气气氛中、1150℃下加热4小时，在700℃下保温2小时，自然冷却后，得到纳米氧化锌压敏电阻材料。
制得纳米氧化锌压敏电阻材料的性能测试结果如表1所示。
对比例3
（1）称取氧化锌97kg、三氧化二铋2kg、粒径为60纳米的氧化钡2kg、碳酸锰0.4kg、四氧化三钴0.3kg、铝酸钙0.3kg、碳酸锶0.2kg、碱式碳酸铝钠0.08kg、三氧化二铝1.2kg、甲基异噻唑啉酮0.5kg、氧化锡0.05kg和硼酸0.03kg；
（2）将上述组分混合均匀，加入变频行星式球磨机中以800转/分钟转速研磨15分钟，在氮气气氛中、1150℃下加热4小时，在700℃下保温2小时，自然冷却后，得到纳米氧化锌压敏电阻材料。
制得纳米氧化锌压敏电阻材料的性能测试结果如表1所示。
对比例4
（1）称取氧化锌97kg、三氧化二铋2kg、粒径为60纳米的氧化钡2kg、碳酸锰0.4kg、四氧化三钴0.3kg、铝酸钙0.3kg、碳酸锶0.2kg、碱式碳酸铝钠0.08kg、三氧化二铝1.2kg、氧化锡0.05kg和硼酸0.03kg；
（2）将上述组分混合均匀，加入变频行星式球磨机中以800转/分钟转速研磨15分钟，在氮气气氛中、1150℃下加热4小时，在700℃下保温2小时，自然冷却后，得到纳米氧化锌压敏电阻材料。
制得纳米氧化锌压敏电阻材料的性能测试结果如表1所示。
表1
| 测试项目 | 电位梯度（V/mm） | 漏电流（0.75V1mA 下，μA） |
| 实施例1 | 1500 | 2.3 |
| 实施例2 | 1450 | 2.5 |
| 实施例3 | 1650 | 1.8 |
| 实施例4 | 1550 | 2 |
| 实施例5 | 1550 | 2.1 |
| 对比例1 | 1200 | 4.6 |
| 对比例2 | 1250 | 5.1 |
| 对比例3 | 1150 | 4.9 |
| 对比例4 | 1200 | 4.7 |
本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种纳米氧化锌压敏电阻材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：
纳米氧化锌95-97份，
三氧化二铋1-2份，
氧化钡1-2份，
碳酸锰0.2-0.4份，
四氧化三钴0.2-0.3份，
铝酸钙0.2-0.3份，
碳酸锶0.1-0.2份，
氟锆酸钾0.05-0.1份，
碱式碳酸铝钠0.04-0.08份，
三氧化二铝0.02-1.2份，
甲基异噻唑啉酮0.02-0.5份，
氧化锡0.02-0.05份。
2.根据权利要求1所述纳米氧化锌压敏电阻材料，其特征在于，所述组分还包括硼酸0-0.03重量份。
3.根据权利要求1所述纳米氧化锌压敏电阻材料，其特征在于，所述氧化钡为纳米氧化钡。
4.根据权利要求3所述纳米氧化锌压敏电阻材料，其特征在于，所述纳米氧化钡的粒径为30-60纳米。
5.一种纳米氧化锌压敏电阻材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）称取氧化锌95-97重量份、三氧化二铋1-2重量份、氧化钡1-2重量份、碳酸锰0.2-0.4重量份、四氧化三钴0.2-0.3重量份、铝酸钙0.2-0.3重量份、碳酸锶0.1-0.2重量份、氟锆酸钾0.05-0.1重量份、碱式碳酸铝钠0.04-0.08重量份、三氧化二铝0.02-1.2重量份、甲基异噻唑啉酮0.02-0.5重量份、氧化锡0.02-0.05重量份和硼酸0-0.03重量份；
（2）将上述组分混合均匀，加入变频行星式球磨机中研磨10-15分钟，在氮气气氛中、950-1150℃下加热2-4小时，在600-700℃下保温1-2小时，自然冷却后，得到纳米氧化锌压敏电阻材料。
6.根据权利要求5所述纳米氧化锌压敏电阻材料的制备方法，其特征在于，所述变频行星式球磨机的转速为600-800转/分钟。
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