CN106278233A - 一种氧化锌防雷芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化锌防雷芯片及其制备方法，所述氧化锌防雷芯片按照质量百份数的原料由氧化锌23-28份、氧化镁1-3份、二氧化锰3-6份、氧化钛3-5份、三氧化二铋20-27份、氧化钡2-4份、氧化锶4-6份和五氧化二锑30-35份组成；经配料、一次球磨、干燥、预烧、二次球磨、干燥、造粒、烧结和被银制得氧化锌防雷芯片。本发明制得的氧化锌防雷芯片具有漏电流小、残压值低、耐受劣化能力强、耐冲击等优点；可以被广泛应用于防雷的电涌保护器中，具有较好的雷电防护作用。
Description
技术领域
本发明涉及防雷技术领域，具体是一种氧化锌防雷芯片及其制备方法。
背景技术
氧化锌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高的非线性系数，大通流和高能量承受能力的优点，因此，其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。然而，目前使用于限压型电涌保护器的压敏电阻，均存在漏电流和残压较高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种漏电流小、残压值低、耐受劣化能力强、耐冲击的氧化锌防雷芯片及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种氧化锌防雷芯片，按照质量百份数的原料由氧化锌23-28份、氧化镁1-3份、二氧化锰3-6份、氧化钛3-5份、三氧化二铋20-27份、氧化钡2-4份、氧化锶4-6份和五氧化二锑30-35份组成。
作为本发明进一步的方案：按照质量百份数的原料由氧化锌25份、氧化镁2份、二氧化锰5份、氧化钛4份、三氧化二铋24份、氧化钡3份、氧化锶5份和五氧化二锑32份组成。
所述的氧化锌防雷芯片的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料：取分析纯原料，对原料进行烘干处理后，按照上述质量百份数称取氧化锌、氧化镁、二氧化锰、氧化钛、三氧化二铋、氧化钡、氧化锶和五氧化二锑，混合均匀得到混合粉末；
（2）一次球磨：在步骤（1）中配置好的混合粉末中，加入去离子水作为分散剂，进行球磨，球磨时间为8-12h；
（3）干燥：将步骤（2）中球磨后的混合粉末放入温度为85-95℃的烘箱干燥，干燥时间为4-8h；
（4）预烧：将步骤（3）中干燥后的混合粉末粉碎后，过80目筛，接着将过筛后的混合粉末在空气中进行预烧，预烧温度为750-800℃，保温时间为2-4h；
（5）二次球磨：将步骤（4）中预烧后的粉末进行球磨，球磨时间为12-24h；
（6）干燥：将步骤（2）中球磨后的粉末放入温度为85-95℃的烘箱干燥，干燥时间为4-8h；
（7）造粒：将步骤（6）中干燥后的粉末粉碎后，过80-120目筛，接着按粉末质量的3-5%加入质量百分浓度为5-7%的聚乙烯醇水溶液作为粘结剂，搅拌均匀形成颗粒，完成造粒；
（8）烧结：将步骤（7）中造粒后的颗粒以420-450kg/cm2压力压制成型，坯体厚度为2mm、长和宽均为28mm，对获得的坯体进行升温排胶，排胶温度为450-650℃；排胶后，在空气中进行烧结，烧结温度为1050-1280℃，保温2-4h；烧结后，随炉冷却至室温后出炉；
（9）被银：在步骤（8）中完成的长方体瓷片两面被银，烧银温度为630-650℃、保温时间为30min；烧银后的瓷片经测量分选后，即可焊接电极，制成氧化锌防雷芯片。
作为本发明进一步的方案：所述步骤（2）和步骤（5）中均使用玛瑙质的研磨球进行球磨，所述步骤（4）和步骤（6）中均使用玛瑙质的研钵进行粉碎。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制得的氧化锌防雷芯片具有漏电流小、残压值低、耐受劣化能力强、耐冲击等优点。
本发明制得的氧化锌防雷芯片的体积小，便于安装，可以被广泛应用于防雷的电涌保护器中，具有较好的雷电防护作用。
本发明制得的氧化锌防雷芯片用于抑制雷电过电压，起到提供大电流的通道释放雷电流能量，同时将雷电过电压的幅值限制在一定范围，起到保护电气设备的目的。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种氧化锌防雷芯片，按照质量百份数的原料由氧化锌23份、氧化镁3份、二氧化锰6份、氧化钛5份、三氧化二铋27份、氧化钡2份、氧化锶4份和五氧化二锑30份组成。
所述的氧化锌防雷芯片的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料：取分析纯原料，对原料进行烘干处理后，按照上述质量百份数称取氧化锌、氧化镁、二氧化锰、氧化钛、三氧化二铋、氧化钡、氧化锶和五氧化二锑，混合均匀得到混合粉末；
（2）一次球磨：在步骤（1）中配置好的混合粉末中，加入去离子水作为分散剂，进行球磨，球磨时间为8h；
（3）干燥：将步骤（2）中球磨后的混合粉末放入温度为95℃的烘箱干燥，干燥时间为4h；
（4）预烧：将步骤（3）中干燥后的混合粉末粉碎后，过80目筛，接着将过筛后的混合粉末在空气中进行预烧，预烧温度为750℃，保温时间为4h；
（5）二次球磨：将步骤（4）中预烧后的粉末进行球磨，球磨时间为24h；
（6）干燥：将步骤（2）中球磨后的粉末放入温度为95℃的烘箱干燥，干燥时间为4h；
（7）造粒：将步骤（6）中干燥后的粉末粉碎后，过80目筛，接着按粉末质量的3%加入质量百分浓度为5%的聚乙烯醇水溶液作为粘结剂，搅拌均匀形成颗粒，完成造粒；
（8）烧结：将步骤（7）中造粒后的颗粒以450kg/cm2压力压制成型，坯体厚度为2mm、长和宽均为28mm，对获得的坯体进行升温排胶，排胶温度为450℃；排胶后，在空气中进行烧结，烧结温度为1280℃，保温2h；烧结后，随炉冷却至室温后出炉；
（9）被银：在步骤（8）中完成的长方体瓷片两面被银，烧银温度为630℃、保温时间为30min；烧银后的瓷片经测量分选后，即可焊接电极，制成氧化锌防雷芯片。
实施例2
本发明实施例中，一种氧化锌防雷芯片，按照质量百份数的原料由氧化锌25份、氧化镁2份、二氧化锰5份、氧化钛4份、三氧化二铋24份、氧化钡3份、氧化锶5份和五氧化二锑32份组成。
所述的氧化锌防雷芯片的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料：取分析纯原料，对原料进行烘干处理后，按照上述质量百份数称取氧化锌、氧化镁、二氧化锰、氧化钛、三氧化二铋、氧化钡、氧化锶和五氧化二锑，混合均匀得到混合粉末；
（2）一次球磨：在步骤（1）中配置好的混合粉末中，加入去离子水作为分散剂，进行球磨，球磨时间为10h；
（3）干燥：将步骤（2）中球磨后的混合粉末放入温度为90℃的烘箱干燥，干燥时间为6h；
（4）预烧：将步骤（3）中干燥后的混合粉末粉碎后，过80目筛，接着将过筛后的混合粉末在空气中进行预烧，预烧温度为780℃，保温时间为3h；
（5）二次球磨：将步骤（4）中预烧后的粉末进行球磨，球磨时间为20h；
（6）干燥：将步骤（2）中球磨后的粉末放入温度为90℃的烘箱干燥，干燥时间为6h；
（7）造粒：将步骤（6）中干燥后的粉末粉碎后，过120目筛，接着按粉末质量的3%加入质量百分浓度为7%的聚乙烯醇水溶液作为粘结剂，搅拌均匀形成颗粒，完成造粒；
（8）烧结：将步骤（7）中造粒后的颗粒以450kg/cm2压力压制成型，坯体厚度为2mm、长和宽均为28mm，对获得的坯体进行升温排胶，排胶温度为650℃；排胶后，在空气中进行烧结，烧结温度为1200℃，保温3h；烧结后，随炉冷却至室温后出炉；
（9）被银：在步骤（8）中完成的长方体瓷片两面被银，烧银温度为630℃、保温时间为30min；烧银后的瓷片经测量分选后，即可焊接电极，制成氧化锌防雷芯片。
实施例3
本发明实施例中，一种氧化锌防雷芯片，按照质量百份数的原料由氧化锌28份、氧化镁1份、二氧化锰3份、氧化钛3份、三氧化二铋20份、氧化钡4份、氧化锶6份和五氧化二锑35份组成。
所述的氧化锌防雷芯片的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料：取分析纯原料，对原料进行烘干处理后，按照上述质量百份数称取氧化锌、氧化镁、二氧化锰、氧化钛、三氧化二铋、氧化钡、氧化锶和五氧化二锑，混合均匀得到混合粉末；
（2）一次球磨：在步骤（1）中配置好的混合粉末中，加入去离子水作为分散剂，进行球磨，球磨时间为12h；
（3）干燥：将步骤（2）中球磨后的混合粉末放入温度为85℃的烘箱干燥，干燥时间为8h；
（4）预烧：将步骤（3）中干燥后的混合粉末粉碎后，过80目筛，接着将过筛后的混合粉末在空气中进行预烧，预烧温度为800℃，保温时间为2h；
（5）二次球磨：将步骤（4）中预烧后的粉末进行球磨，球磨时间为12h；
（6）干燥：将步骤（2）中球磨后的粉末放入温度为85℃的烘箱干燥，干燥时间为8h；
（7）造粒：将步骤（6）中干燥后的粉末粉碎后，过120目筛，接着按粉末质量的5%加入质量百分浓度为5%的聚乙烯醇水溶液作为粘结剂，搅拌均匀形成颗粒，完成造粒；
（8）烧结：将步骤（7）中造粒后的颗粒以420kg/cm2压力压制成型，坯体厚度为2mm、长和宽均为28mm，对获得的坯体进行升温排胶，排胶温度为650℃；排胶后，在空气中进行烧结，烧结温度为1050℃，保温4h；烧结后，随炉冷却至室温后出炉；
（9）被银：在步骤（8）中完成的长方体瓷片两面被银，烧银温度为650℃、保温时间为30min；烧银后的瓷片经测量分选后，即可焊接电极，制成氧化锌防雷芯片。
为了检测本发明制得的氧化锌防雷芯片的性能，对上述发明实施例中的样品进行了相关的性能测试，测试结果如表1所示。
表1 实施例1-3的氧化锌防雷芯片的性能数据
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 压敏电压（V） | 599 | 653 | 618 |
| 漏电流（μA） | 2.4 | 2.0 | 2.1 |
| 非线性系数 | 29 | 38 | 34 |
| 电压梯度（V/mm） | 329 | 375 | 335 |
| 残压（8/20波形20kA冲击）（kV） | 1.52 | 1.41 | 1.48 |
从表1可以看出，本发明的各项性能指标均优于现有的同类产品，制得的氧化锌防雷芯片的致密度高，压敏电压、漏电流大小适中，具有较高的非线性系数和电压梯度，同时可以保持较低的残压值，可以被广泛应用于防雷电涌保护器中，具有较好的雷电防护作用。
本发明工艺具有可控性，制得的氧化锌防雷芯片（坯体长28mm、宽28mm、厚2mm）具有高的致密度和压敏电压、低的漏电流和残压值，当压敏电压为650V时，漏电流仅为2.0-3.0μA，当冲击电流达到20kA时，残压仅为1.41-1.48kV。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1. 一种氧化锌防雷芯片，其特征在于，按照质量百份数的原料由氧化锌23-28份、氧化镁1-3份、二氧化锰3-6份、氧化钛3-5份、三氧化二铋20-27份、氧化钡2-4份、氧化锶4-6份和五氧化二锑30-35份组成。
2.根据权利要求1所述的氧化锌防雷芯片，其特征在于，按照质量百份数的原料由氧化锌25份、氧化镁2份、二氧化锰5份、氧化钛4份、三氧化二铋24份、氧化钡3份、氧化锶5份和五氧化二锑32份组成。
3.一种如权利要求1-2任一所述的氧化锌防雷芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）配料：取分析纯原料，对原料进行烘干处理后，按照上述质量百份数称取氧化锌、氧化镁、二氧化锰、氧化钛、三氧化二铋、氧化钡、氧化锶和五氧化二锑，混合均匀得到混合粉末；
（2）一次球磨：在步骤（1）中配置好的混合粉末中，加入去离子水作为分散剂，进行球磨，球磨时间为8-12h；
（3）干燥：将步骤（2）中球磨后的混合粉末放入温度为85-95℃的烘箱干燥，干燥时间为4-8h；
（4）预烧：将步骤（3）中干燥后的混合粉末粉碎后，过80目筛，接着将过筛后的混合粉末在空气中进行预烧，预烧温度为750-800℃，保温时间为2-4h；
（5）二次球磨：将步骤（4）中预烧后的粉末进行球磨，球磨时间为12-24h；
（6）干燥：将步骤（2）中球磨后的粉末放入温度为85-95℃的烘箱干燥，干燥时间为4-8h；
（7）造粒：将步骤（6）中干燥后的粉末粉碎后，过80-120目筛，接着按粉末质量的3-5%加入质量百分浓度为5-7%的聚乙烯醇水溶液作为粘结剂，搅拌均匀形成颗粒，完成造粒；
（8）烧结：将步骤（7）中造粒后的颗粒以420-450kg/cm2压力压制成型，坯体厚度为2mm、长和宽均为28mm，对获得的坯体进行升温排胶，排胶温度为450-650℃；排胶后，在空气中进行烧结，烧结温度为1050-1280℃，保温2-4h；烧结后，随炉冷却至室温后出炉；
（9）被银：在步骤（8）中完成的长方体瓷片两面被银，烧银温度为630-650℃、保温时间为30min；烧银后的瓷片经测量分选后，即可焊接电极，制成氧化锌防雷芯片。
4.根据权利要求3所述的氧化锌防雷芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）和步骤（5）中均使用玛瑙质的研磨球进行球磨，所述步骤（4）和步骤（6）中均使用玛瑙质的研钵进行粉碎。
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