JP2002373801A - Zinc oxide-based sintered body, manufacturing method thereof and zinc oxide varistor - Google Patents
Zinc oxide-based sintered body, manufacturing method thereof and zinc oxide varistorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は電気回路中のサージ
吸収などに用いられるバリスタ製造材料としての酸化亜
鉛系焼結体とその製造方法および酸化亜鉛バリスタに関
する.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zinc oxide based sintered body as a varistor manufacturing material used for absorbing surges in an electric circuit, a method for manufacturing the same, and a zinc oxide varistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】酸化亜鉛バリスタは、基本的には、酸化
亜鉛と必須添加物である酸化ビスマス、酸化コバルトお
よび酸化マンガンと、さらに性能向上のために添加され
ることがある各種の酸化物とを含む酸化亜鉛系原料混合
粉末を成形し焼成した後、得られる酸化亜鉛系焼結体を
用いて製造される.酸化亜鉛バリスタの立ち上がり電圧
は、電極間に存在する酸化亜鉛系焼結体内の酸化亜鉛粒
界の数にほぼ比例して上昇する.すなわち、立ち上がり
電圧は焼結体内の一つの粒界あたり3V〜4V程度上昇
する.したがって、厚さ1mm当たり200V〜400
V程度の高電圧用の酸化亜鉛バリスタを製造するために
は、平均粒径7〜15μm程度の粒径の小さいZnO粒
子を含有する酸化亜鉛系焼結体を製造することが必要で
ある.従来、高電圧用の酸化亜鉛バリスタを製造するた
めにはSb2O3、SiO2などのZnO粒子の粒成長
抑制剤を原料中に配合することにより、ZnO粒子の成
長を抑制する方法が用いられている.このSb2O
3は、酸化亜鉛バリスタの非直線抵抗特性を安定化させ
るという重要な機能をも発揮するので、必要不可欠な添
加成分である。なお、上記の「立ち上がり電圧」とは、
バリスタに1mAの電流を流した時の両端子間の電圧を
意味しており、V1mAで表わされる.そして、厚さが
1mmの試料に1mAの電流を流した時の両端子間の電
圧をこの材料の定数の一つとし、V1mA/mmで表わ
している.従って”V1mA/mm”で表される値が、
試料1mmの厚さ当たりの立ち上がり電圧を意味する。2. Description of the Related Art Zinc oxide varistors are basically composed of zinc oxide, essential additives such as bismuth oxide, cobalt oxide and manganese oxide, and various oxides which may be added for improving the performance. Is manufactured using a zinc oxide-based sintered body after molding and firing a zinc oxide-based raw material mixed powder containing The rising voltage of the zinc oxide varistor rises almost in proportion to the number of zinc oxide grain boundaries in the zinc oxide sintered body existing between the electrodes. That is, the rising voltage rises by about 3 V to 4 V per one grain boundary in the sintered body. Therefore, 200 V to 400 V per 1 mm thickness
In order to manufacture a zinc oxide varistor for a high voltage of about V, it is necessary to manufacture a zinc oxide based sintered body containing ZnO particles having a small average particle diameter of about 7 to 15 μm. Conventionally, in order to manufacture a zinc oxide varistor for high voltage, a method of suppressing the growth of ZnO particles by blending a grain growth inhibitor of ZnO particles such as Sb 2 O 3 and SiO 2 into a raw material has been used. It has been. This Sb 2 O
3 is an indispensable additive component because it also exerts an important function of stabilizing the nonlinear resistance characteristics of the zinc oxide varistor. Note that the above “rise voltage”
It means the voltage between both terminals when a current of 1 mA flows through the varistor, and is represented by V 1 mA . The voltage between both terminals when a current of 1 mA flows through a sample having a thickness of 1 mm is defined as one of the constants of this material, and is expressed as V 1 mA / mm. Therefore, the value represented by " V1mA / mm"
It means a rising voltage per 1 mm thickness of the sample.
【0003】しかしながら、従来技術において、高性能
の高電圧用酸化亜鉛バリスタを得るためには、原料混合
物粉体の成形物を1150〜1300℃の高い温度で焼
成する必要がある。この様な高温度で焼成を行う場合に
は、大気中においでもBi2O3、Co3O4などが多
量に蒸発する.蒸発したBi2O3は、反応性が高いの
で、例えば、多くの種類の物質と反応しやすく、炉材
料、容器材料などのセラミックスを容易に腐食させる.
すなわち、原料混合物成形体の焼成を高温度で行う場合
には、電力消費量の増大のみならず、Bi2O3などの
含有成分蒸発による飛散とそれに伴う炉材料や容器材料
などの消耗をもたらすので、より低温度での原料混合物
成形体の焼成を可能とする新しい技術の確立が要望され
ている.さらに、原料混合物成形体の焼成温度が高い場
合には、焼成炉内の温度が不均一となりやすいので、被
焼成物である成形体の異なる設置箇所において、焼成温
度、昇温速度、Bi2O3およびSb2O3の蒸気圧な
どに差が生じて酸化亜鉛系焼結体の特性およびこれを使
用して製造される酸化亜鉛バリスタの特性にバラツキを
生じやすいなどの問題を生じる。However, in the prior art, in order to obtain a high-performance zinc oxide varistor for high voltage, it is necessary to fire a molded product of the raw material mixture powder at a high temperature of 1150 to 1300 ° C. When baking is performed at such a high temperature, Bi 2 O 3 , Co 3 O 4 and the like evaporate in a large amount even in the air. Since the evaporated Bi 2 O 3 has high reactivity, for example, it easily reacts with many kinds of substances and easily corrodes ceramics such as furnace materials and container materials.
That is, when the raw material mixture molded body is fired at a high temperature, not only the power consumption is increased, but also the scattering due to the evaporation of the components such as Bi 2 O 3 and the accompanying consumption of the furnace material and the container material are caused. Therefore, there is a demand for the establishment of a new technology that enables firing of a raw material mixture compact at lower temperatures. Furthermore, when the firing temperature of the raw material mixture molded body is high, the temperature in the firing furnace tends to be non-uniform, so that the firing temperature, the heating rate, the Bi 2 O 3 and Sb 2 O 3 cause a difference in vapor pressure and the like, which causes a problem that the characteristics of the zinc oxide-based sintered body and the characteristics of the zinc oxide varistor manufactured using the same tend to vary.
【0004】上記の問題に対処するために、従来組成の
酸化亜鉛バリスタ用原料混合物成形体の焼成温度を低く
すると、十分な焼結がおこなわないので、ZnOの粒径
にバラツキが生じて最終的に得られる酸化亜鉛バリスタ
の立ち上がりの電圧が急激に高くなり、非直線抵抗特性
が低下する.さらに、酸化亜鉛バリスタのまた電力負
荷、パルス電流負荷などによる劣化が進みやすくなるな
どの問題も生じる。If the sintering temperature of a raw material mixture for a zinc oxide varistor having a conventional composition is lowered in order to address the above-mentioned problem, sufficient sintering will not be performed, and the particle size of ZnO will vary, resulting in a final variation. As a result, the rising voltage of the zinc oxide varistor suddenly increases, and the nonlinear resistance characteristics decrease. Further, there arises a problem that the zinc oxide varistor is likely to be deteriorated by an electric power load, a pulse current load, and the like.
【0005】酸化亜鉛バリスタ製造用の基本原料粉体に
Sb2O3、Cr2O3、SiO2などを添加した混合
粉体を加圧成形し、焼成すると、昇温過程でSb2O3
が昇華してZnO粒子の表面を覆い、さらにZnOと反
応して、ZnO粒子同士の接触を妨げて、ZnO粒子の
成長を抑制する働きをする.本来、酸化亜鉛バリスタ製
造用原料の基本組成であるZnO−Bi2O3系には、
740℃の共晶温度をもつ共晶組成があるので、このZ
nOとBi2O3の二成分混合物は、800℃近傍にお
いても、容易に反応し、焼結する。しかるに、この二成
分混合物に対する添加物中にSb2O3が存在する場合
には、上述の通り、Sb2O3が低温で昇華してZnO
粒子の周りを覆うことにより、ZnO粒子とBi2O3
粒子間の接触を妨害し、これら2成分間の反応を抑制す
るので、原料混合物成形体の焼結げ困難となる。さら
に、ZnO−Sb2O3膜がBi2O3と低温で容易に
反応して、ZnO−ZnO間にZnO−Bi2O3−S
b2O3の化学的に安定した強固なパイロクロア相の膜
を形成し、これがさらに焼結を阻害する。より詳細には
この固相のパイロクロア相は、液相のBi2O3相の生
成を妨げ、液相焼結の進行を遅らせる。[0005] The basic raw material powder for a zinc oxide varistor produced Sb 2 O 3, Cr 2 O 3, SiO 2 or the like mixed powder was press added, and baked, Sb 2 O 3 in the Atsushi Nobori process
Sublimates to cover the surface of the ZnO particles and further reacts with ZnO to prevent contact between the ZnO particles and to suppress the growth of the ZnO particles. Originally, the ZnO—Bi 2 O 3 system, which is a basic composition of a raw material for producing a zinc oxide varistor, includes:
Since there is a eutectic composition having a eutectic temperature of 740 ° C.,
The binary mixture of nO and Bi 2 O 3 easily reacts and sinters even at around 800 ° C. However, when Sb 2 O 3 is present in the additive to the binary mixture, as described above, Sb 2 O 3 sublimates at a low temperature and ZnO
By covering around the particles, ZnO particles and Bi 2 O 3
Since it hinders contact between the particles and suppresses the reaction between these two components, it becomes difficult to sinter the raw material mixture molded body. Further, the ZnO—Sb 2 O 3 film easily reacts with Bi 2 O 3 at a low temperature, and ZnO—Bi 2 O 3 —S is formed between ZnO and ZnO.
A strong and stable pyrochlore phase film of b 2 O 3 is formed, which further hinders sintering. More specifically, the pyrochlore phase in the solid phase prevents the formation of the Bi 2 O 3 phase in the liquid phase and delays the progress of the liquid phase sintering.
【0006】酸化亜鉛バリスタ用原料においては、さら
にCoO、MnO、NiOが配合されるので、ZnO−
Bi2O3−Sb2O3−(CoO、MnO、NiO)
系となる。この場合にも、原料成形体の焼成に際して、
パイロクロア相がZnOと反応してBi2O3を主成分
とする液相を形成するためには、1200℃以上の高温
焼成を必要とする。しかも、この系では、高温でBi2
O3を主成分とする液相が形成されたとしても、冷却課
程で逆の反応がおきるので、室温において焼結体内のZ
nO粒界にパイロクロア相が生じる。この様に、焼結体
の粒界にBi2O3相が形成されることなく、代わりに
パイロクロア相が存在する場合には、優れた特性を発揮
するバリスタは得られない。上記組成にさらにCr2O
3が添加されたZnO−Bi2O3−Sb2O3−(C
oO、MnO、NiO)−Cr2O3系では、パイロク
ロア相がZnOと反応してBi2O3を主成分とする液
相を形成するためには、やはり1200℃以上の高温焼
成を必要とするという問題点がある。しかしながら、ひ
とたび形成されたBi2O3系液相は、冷却後にも安定
に粒界に存在して、パイロクロア相に逆戻りすることは
ない。そして、得られた焼結体を使用して得られる酸化
亜鉛バリスタは、優れた初特性を示す。Sb2O3の昇
華を抑制するために、Bi2O3とSb2O3とからな
る粉体混合物を予め熱処理(通常500〜600℃程
度)を施した後、ZnOに添加することが、原料混合物
成形体の焼結促進に効果的であることが知られている。
すなわち、この方法によれば、原料混合物成形体を90
0℃で焼成する場合においても、Sb2O3の昇華が抑
制され、ZnO粒子表面におけるパイロクロア相などの
膜形成が抑制されるので、焼結はかなり良好に進行す
る。しかしながら、この様にして調整された焼結体にお
いても、安定な電気的特性を有するZnOバリスタを得
るのは困難である。[0006] In the raw material for the zinc oxide varistor, CoO, MnO and NiO are further blended.
Bi 2 O 3 -Sb 2 O 3 - (CoO, MnO, NiO)
System. Also in this case, when firing the raw material molded body,
In order for the pyrochlore phase to react with ZnO to form a liquid phase containing Bi 2 O 3 as a main component, high-temperature firing at 1200 ° C. or higher is required. Moreover, in this system, Bi 2
Even if a liquid phase containing O 3 as a main component is formed, the opposite reaction occurs during the cooling process.
A pyrochlore phase is formed at the nO grain boundary. As described above, when the Bi 2 O 3 phase is not formed at the grain boundary of the sintered body and the pyrochlore phase is present instead, a varistor exhibiting excellent characteristics cannot be obtained. Cr 2 O is added to the above composition.
3 added ZnO—Bi 2 O 3 —Sb 2 O 3 — (C
oO, MnO, NiO) in -Cr 2 O 3 system, in order to form a liquid phase pyrochlore phase is mainly composed of Bi 2 O 3 reacts with ZnO, again requires a high temperature sintering of 1200 ° C. or higher and There is a problem of doing. However, once formed, the Bi 2 O 3 -based liquid phase is stably present at the grain boundaries even after cooling, and does not return to the pyrochlore phase. And the zinc oxide varistor obtained using the obtained sintered body shows excellent initial characteristics. In order to suppress sublimation of Sb 2 O 3, was subjected in advance heat treatment (usually about 500 to 600 ° C.) a powder mixture consisting of Bi 2 O 3 and Sb 2 O 3 Prefecture, be added to ZnO, It is known that it is effective for promoting sintering of a raw material mixture molded body.
That is, according to this method, the raw material mixture molded body is
Even when firing at 0 ° C., sublimation of Sb 2 O 3 is suppressed, and formation of a film such as a pyrochlore phase on the surface of ZnO particles is suppressed, so that sintering proceeds fairly well. However, it is difficult to obtain a ZnO varistor having stable electric characteristics even with the sintered body adjusted in this way.
【0007】酸化亜鉛バリスタにおいて、「電気特性が
優れている」とは、例えば、漏れ電流が少なく、かつ後
述する非直線抵抗指数値(0.1mAα1mA)が高い
ことに起因して、バリスタが組み込まれた電気回路で瞬
間的に発生した高電流を吸収し、回路中での高電圧発生
を防止することを意味する。また、「信頼性が優れてい
る」とは、バリスタに対し、長時間電圧を印加した場
合、或いは高温下で長時間電力負荷を加えた場合、さら
にはパルス電流を印加した場合などの種々の条件下にお
いても、初期の電気的特性が実質的に維持されることを
意味する。しかしながら、従来の酸化亜鉛バリスタは、
下記の様な本質的な不安定性を有している。In the zinc oxide varistor, “excellent in electrical characteristics” means, for example, that the varistor has a small leakage current and a high non-linear resistance index value ( 0.1 mA α 1 mA ) described later. Means that a high current generated instantaneously in an electric circuit in which the electric current is incorporated is absorbed and a high voltage is prevented from being generated in the circuit. In addition, “excellent reliability” refers to various cases, such as when a voltage is applied to a varistor for a long time, when a power load is applied at a high temperature for a long time, or when a pulse current is applied. This means that even under the conditions, the initial electrical characteristics are substantially maintained. However, conventional zinc oxide varistors
It has the following intrinsic instability.
【0008】すなわち、通常の酸化亜鉛においては、酸
化亜鉛結晶を構成する亜鉛原子が位置する格子点と酸素
原子が位置する格子点との間に、格子間亜鉛原子(いわ
ゆるインタースティシャルZn)が存在する。酸化亜鉛
の導電性は、これらのインタースティシャルZn原子か
ら励起された電子により、もたらされる。従来の酸化亜
鉛バリスタにおける最大の問題点の一つは、種々の電気
的不安定性である。この電気的不安定性の一つに、長時
間にわたり直流または交流の電圧をバリスタに印加しつ
づけるとV−I特性が劣化して、次第に電流が増加する
現象がある。また、焼結体構造の酸化亜鉛バリスタを7
00℃前後の熱処理に供すると、V−I特性が急激に劣
化する現象も認められる。特に、後者の場合には、漏れ
電流が大きくなり、実用化不可能となることもある。焼
結体構造の酸化亜鉛バリスタにおけるこれら二種のV−
I特性の劣化現象は、酸化亜鉛粒子の粒界に沿って生ず
る空乏層内でのインタースティシャルZnの移動により
発生する。アルミニウムを添加しない原料を使用する場
合には、従来の製造方法で作成した酸化亜鉛バリスタで
は、n型半導体としての酸化亜鉛粒子内に、インタース
ティシャルZn原子から供給された2〜7×1017個
/cm3程度の伝導電子が存在すると推定される。実験
的には、酸化亜鉛バリスタ中に存在するZnO粒子中の
伝導電子の数は、Mukae,Tsuda and N
agasawaの方法で求めることができる(”Cap
acitance−vs−Voltage Chara
cteristics of ZnO Varisto
rs”,J.Appl.Phys.,50[6]447
5−76(1977))。That is, in ordinary zinc oxide, an interstitial zinc atom (so-called interstitial Zn) is formed between a lattice point at which a zinc atom constituting a zinc oxide crystal is located and a lattice point at which an oxygen atom is located. Exists. The conductivity of zinc oxide is provided by electrons excited from these interstitial Zn atoms. One of the biggest problems with conventional zinc oxide varistors is various electrical instabilities. As one of the electrical instabilities, there is a phenomenon that when a DC or AC voltage is continuously applied to the varistor for a long time, the VI characteristic deteriorates and the current gradually increases. In addition, a zinc oxide varistor having a sintered body
When subjected to a heat treatment at about 00 ° C., a phenomenon in which the VI characteristics rapidly deteriorate is also observed. In particular, in the latter case, the leakage current becomes large, and it may become impossible to put it to practical use. These two types of V- in a zinc oxide varistor with a sintered body structure
The deterioration phenomenon of the I characteristic occurs due to the movement of interstitial Zn in the depletion layer generated along the grain boundary of the zinc oxide particles. When a raw material to which aluminum is not added is used, in a zinc oxide varistor formed by a conventional manufacturing method, 2 to 7 × 10 17 supplied from interstitial Zn atoms in zinc oxide particles as an n-type semiconductor. It is estimated that there are about conduction electrons / cm 3 . Experimentally, the number of conduction electrons in the ZnO particles present in the zinc oxide varistor was determined by Mukae, Tsuda and N
agasawa method ("Cap
activity-vs-Voltage Chara
ceramics of ZnO Varisto
rs ", J. Appl. Phys., 50 [6] 447.
5-76 (1977)).
【0009】純粋酸化亜鉛結晶においては、ZnO中の
インタースティシャルZn原子の濃度は、焼成時の雰囲
気温度が高くなると増大することが知られている。ま
た、スパッター法により、酸素中で酸化亜鉛膜を形成し
た場合にはインタースティシャルZn原子はほとんど生
成されないことが知られている。すなわち、極めて高い
電気抵抗をもつ。ZnO粉体にBi2O3、Co
3O4、Cr2O3、MnO2、NiO、Sb2O3な
どの粉体を適宜選択して配合し、得られた混合物を加圧
成型し、高温大気中で焼結すると、きわめて高い非直線
抵抗特性を持つ酸化亜鉛バリスタが得られる。これらの
焼結体では、結晶粒界両側に存在するn−型半導体Zn
O中の伝導電子が粒界に捕獲されるので、粒界の両側に
空乏層が形成されて、粒界の両側に電子の移動を阻止す
るバリア層、いわゆる”ダブル・ショットキ・バリア”
が形成される。n−型ZnO半導体の主な電気伝導の担
い手は、インタースティシャルZn原子に由来する伝導
電子であるので、空乏層内にはプラス・チャージを持っ
たインタースティシャルZn原子が残ることになる.It is known that in pure zinc oxide crystals, the concentration of interstitial Zn atoms in ZnO increases as the ambient temperature during firing increases. Further, it is known that when a zinc oxide film is formed in oxygen by sputtering, almost no interstitial Zn atoms are generated. That is, it has an extremely high electric resistance. Bi 2 O 3 to ZnO powder, Co
3 O 4, Cr 2 O 3 , MnO 2, NiO, formulated by appropriately selecting the powder, such as Sb 2 O 3, the resulting mixture was press-molded and sintered at a high temperature atmosphere, very high A zinc oxide varistor having non-linear resistance characteristics is obtained. In these sintered bodies, n-type semiconductor Zn existing on both sides of the crystal grain boundary is used.
Since the conduction electrons in O are captured at the grain boundaries, a depletion layer is formed on both sides of the grain boundaries, and a barrier layer that blocks the movement of electrons on both sides of the grain boundaries, a so-called “double Schottky barrier”.
Is formed. Since the main electric conduction of the n-type ZnO semiconductor is conduction electrons derived from the interstitial Zn atoms, the positively charged interstitial Zn atoms remain in the depletion layer.
【0010】 この様な焼結体に対し、外部から電圧が
印加されていない場合においても、空乏層内では強い電
界が働いているので、空乏層内のプラス・チャージを持
ったインタースティシャルZn原 子は、粒界に向けて
引力を受けている。このような焼結体において、外部か
ら電圧が印加されると、電圧は薄い空乏層に対してのみ
作用するので、一方の空乏層内ではさらに大きな電界が
働くことになる。インタースティシャルZn原子は、比
較的移動しやすいので、その一部は粒界に向けて移動
し、粒界に達する。その結果、プラス・チャージを持っ
たインタースティシャルZn原子は、マイナス・チャー
ジを持った粒界の酸素原子と結合して、中性のZnOと
なる。同時に粒界に捕獲されていたマイナス・チャージ
が減少するので、バリスタ特性に寄与していたバリア機
能が低くなり、非直線抵抗特性が低下する。上述の様
に、焼結体に外部から電圧が印加されていない場合にお
いても、空乏層内では強い電界が働いているので、空乏
層内のプラス・チャージを持ったインタースティシャル
Zn原子は、粒界に向けて引力を受けている。このよう
な状況において、バリスタ素子が加熱されると、熱励起
されたインタースティシャルZn原子は移動しやすくな
り、その一部は電界により粒界に向けて移動し、粒界で
のマイナス・チャージを持った酸素原子と結合して中性
のZnOを形成して、バリスタの非直線抵抗特性を低下
させる。以上のように、ZnO結晶の半導体化は、主と
して製造プロセスにおいて自然に生ずるインタースティ
シャルZn原子によってもたらされ、それ故に電気的不
安定性を伴っている。[0010] Even when no voltage is externally applied to such a sintered body, an interstitial Zn having a positive charge in the depletion layer works because a strong electric field works in the depletion layer. The atom is attracted to grain boundaries. In such a sintered body, when a voltage is applied from the outside, the voltage acts only on the thin depletion layer, so that a larger electric field acts in one depletion layer. Since interstitial Zn atoms are relatively easy to move, some of them move toward grain boundaries and reach grain boundaries. As a result, the positively charged interstitial Zn atoms combine with the negatively charged grain boundary oxygen atoms to form neutral ZnO. At the same time, the negative charge trapped in the grain boundaries is reduced, so that the barrier function that has contributed to the varistor characteristics is reduced, and the nonlinear resistance characteristics are reduced. As described above, even when a voltage is not externally applied to the sintered body, since a strong electric field works in the depletion layer, the interstitial Zn atom having a positive charge in the depletion layer becomes It is attracted to grain boundaries. In such a situation, when the varistor element is heated, the thermally excited interstitial Zn atoms easily move, and a part of them moves toward the grain boundary by the electric field, and the negative charge at the grain boundary is generated. To form neutral ZnO by combining with an oxygen atom having a negative electrode, thereby reducing the nonlinear resistance characteristics of the varistor. As described above, the conversion of ZnO crystal into a semiconductor is brought about mainly by interstitial Zn atoms naturally occurring in the manufacturing process, and thus involves electrical instability.
【0011】 ZnO結晶のn−型半導体化は、Al2
O3の添加によっても、生じる。特に高電流域における
電流−電圧非直線抵抗特性を向上させるには、酸化亜鉛
粒子内の電気伝導度を上げることが重要であるが、自然
発生的なインタースティシャルZn原子によりもたらさ
れる電気伝導度のみでは、その改善は不十分である。そ
こで、特に高電流域における電流−電圧非直線抵抗特性
の向上を計るべく、ドナーとしてAl2O3を添加する
ことにより、ZnO粒子内の電気伝導度を上げることに
成功している。しかしながら、Al2O3を添加する場
合においても、空乏層内にプラス・チャージを持ったイ
ンタースティシャルZn原子が存在する限り、Al2O
3を添加しない場合と同様に、電気的な不安定性という
問題は、解消できない。すなわち、電圧印加、熱処理な
どに際して、バリア機能の低下が生じて、非直線抵抗特
性が低下し、もれ電流が増大するという問題は、解消し
ない。特に、電極焼き付け、側面コートなどのために熱
処理を施した際には、低電流域における非直線抵抗特性
の低下が大きい。The conversion of a ZnO crystal into an n-type semiconductor is based on Al 2
It also occurs with the addition of O 3 . In order to improve the current-voltage non-linear resistance characteristics particularly in a high current region, it is important to increase the electrical conductivity in the zinc oxide particles. The improvement alone is not enough. Therefore, in order to improve the current-voltage non-linear resistance characteristics particularly in a high current region, Al 2 O 3 is added as a donor to increase the electric conductivity in the ZnO particles. However, in the case of adding Al 2 O 3 also, as long as the interstitial Zn atoms with a positive charge present in the depletion layer, Al 2 O
As with the case where 3 is not added, the problem of electrical instability cannot be solved. That is, the problem that the barrier function is reduced during voltage application and heat treatment, the nonlinear resistance characteristics are reduced, and the leakage current is increased is not solved. In particular, when heat treatment is performed for electrode baking, side coating, and the like, the non-linear resistance characteristics in a low current region are greatly reduced.
【0012】 500〜600℃程度の温度域におい
て、酸化亜鉛バリスタ製造用の焼結体を予め熱処理して
おくことにより、AC印加に対する安定性を改善する方
法も、採用されている。この方法においては、焼結体の
予備的熱処理により、バリスタ性能の劣化原因であった
空乏層内のインタースティシャルZnイオンが減少し、
その結果、I−V特性の不安定性は幾分緩和されるもの
の、基本的な問題解決には至っていない。A method of improving the stability to AC application by preliminarily heat-treating a sintered body for manufacturing a zinc oxide varistor in a temperature range of about 500 to 600 ° C. has also been adopted. In this method, the preliminary heat treatment of the sintered body reduces interstitial Zn ions in the depletion layer, which has caused the deterioration of the varistor performance,
As a result, the instability of the IV characteristics is somewhat alleviated, but the basic problem has not been solved.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】酸化亜鉛バリスタの不
安定な電気的特性は、主にインタースティシャルZnの
移動に起因するので、インタースティシャルZn量を少
なくするとともに、Zn原子がくる格子点にドナーとし
てAl原子を置換導入することにより、Alドナーから
の電子が酸化亜鉛粒子内の電気伝導性に寄与する様にす
る必要がある。インタースティシャルZn量を減少させ
るためには、酸化亜鉛を高温度で高い酸素分圧雰囲気中
に保持することが必要であると考えられる。その具体的
な一つの方法としで、バリスタ素子の製造に際し、高酸
素圧下で酸化亜鉛成形体を焼結することが考えられる
が、この方法は、実用的に不利である。上述の通り、バ
リスタ素子用或いはバリスタ装置用の酸化亜鉛系焼結体
に関しては、製造時の焼結温度の低温化と焼結体におけ
る電気特性の安定化という二つの大きな課題が存在す
る。The unstable electrical characteristics of zinc oxide varistors are mainly caused by the movement of interstitial Zn. It is necessary that electrons from the Al donor contribute to the electrical conductivity in the zinc oxide particles by substituting and introducing an Al atom as a donor. In order to reduce the amount of interstitial Zn, it is considered necessary to maintain zinc oxide at a high temperature in a high oxygen partial pressure atmosphere. As a specific method, sintering of a zinc oxide compact under a high oxygen pressure in the production of a varistor element can be considered, but this method is practically disadvantageous. As described above, the zinc oxide-based sintered body for a varistor element or a varistor device has two major problems: lowering the sintering temperature during production and stabilizing the electrical characteristics of the sintered body.
【0014】日本公開番号09−312203明細書
は、B2O3粉末、Cr2O3粉末、GeO2粉末、L
a2O3粉末、MgO粉末、Nb2O5粉末、Nd2O
3粉末、PbO粉末、Sb2O3粉末、SiO2粉末、
SnO2粉末、Ta2O5粉末、Nb2O5粉末、WO
3粉末およびY2O3粉末から選ばれる少なくとも1種
とBi2O3粉末との粉末混合物を400〜700℃で
予備加熱し、粉砕して合成粉末を形成した後、この合成
粉末と酸化ニッケル粉末、酸化コバルト粉末および酸化
マンガン粉末の少なくとも1種とを酸化亜鉛粉末に添加
し、得られた原料混合物を750〜1100℃で焼結し
てなる酸化亜鉛セラミックス、その製造方法および酸化
亜鉛バリスタを開示している。Japanese Patent Publication No. 09-312203 describes B 2 O 3 powder, Cr 2 O 3 powder, GeO 2 powder, L
a 2 O 3 powder, MgO powder, Nb 2 O 5 powder, Nd 2 O
3 powder, PbO powder, Sb 2 O 3 powder, SiO 2 powder,
SnO 2 powder, Ta 2 O 5 powder, Nb 2 O 5 powder, WO
3 powder and a powder mixture of at least one selected from Y 2 O 3 powder and Bi 2 O 3 powder are preheated at 400 to 700 ° C. and pulverized to form a synthetic powder. Powder, cobalt oxide powder and at least one of manganese oxide powder are added to zinc oxide powder, and the obtained raw material mixture is sintered at 750 to 1100 ° C .; a method for producing the same; and a zinc oxide varistor. Has been disclosed.
【0015】日本公開番号09−067161明細書に
記載された技術によれば、特に低温度で昇華しやすいS
b2O3粉末とBi2O3粉末との粉末混合物を予め低
温で予備熱処理することにより、Sb2O3粉末の昇華
を抑制して、原料混合物の低温焼結を達成している。し
かしながら、主成分である酸化亜鉛の量に比較すれば少
量であるとはいえ、バリスタの工業的生産においては、
Sb2O3粉末とBi2O3粉末とその他の成分とから
なる添加成分量はかなり大量となるので、これらの予備
熱処理により得られる合成粉末の性状にバラツキが生じ
やすい。その結果、最終的に得られる個々のバリスタの
電気的特性が安定せず、信頼性に欠ける場合がある。According to the technique described in Japanese Patent Publication No. 09-067161, S is particularly liable to sublimate at low temperatures.
By preliminarily heat-treating a powder mixture of b 2 O 3 powder and Bi 2 O 3 powder at a low temperature, sublimation of the Sb 2 O 3 powder is suppressed, and low-temperature sintering of the raw material mixture is achieved. However, although the amount is small compared to the amount of zinc oxide as a main component, in industrial production of varistors,
Since the amount of the additive component composed of the Sb 2 O 3 powder, the Bi 2 O 3 powder and other components is considerably large, the properties of the synthetic powder obtained by the preliminary heat treatment tend to vary. As a result, the electrical characteristics of the finally obtained individual varistors may not be stable and may lack reliability.
【0016】従って、本発明は、低温度での焼結によ
り、性状の均質な酸化亜鉛系焼結体を製造し得る新たな
技術を提供することを主な目的とする。本発明は、さら
に、上記の方法により得られた焼結体を使用して、非直
線抵抗特性などの電気的特性および信頼性に優れた酸化
亜鉛バリスタを製造する技術を提供することを目的とす
る。Accordingly, an object of the present invention is to provide a new technique capable of producing a homogeneous zinc oxide-based sintered body by sintering at a low temperature. Another object of the present invention is to provide a technique for manufacturing a zinc oxide varistor excellent in electrical characteristics such as non-linear resistance characteristics and reliability using a sintered body obtained by the above method. I do.
【0017】[0017]
【問題を解決するための手段】本発明者らは上記従来技
術の問題点を解消するために、研究を重ねた結果、酸化
亜鉛バリスタの基礎材料となる酸化亜鉛系焼結体を製造
するに際し、特定量の酸化ホウ素を含有する混合酸化物
予備熱処理合成粉体(以下「第1予備熱処理合成粉体」
ということがある)と、特定量の酸化クロムを含有する
混合酸化物予備熱処理合成粉体(以下「第2予備熱処理
合成粉体」ということがある)と、特定量の酸化アンチ
モンと少なくとも酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マンガ
ン、酸化ニッケルおよび酸化クロムから選択された1〜
5種の特定量の酸化物とからなる酸化物混合粉末を高温
で好ましくは1000〜1400℃の温度で予備的加熱
を行った後粉砕することにより、酸化アンチモンを含有
するスピネル構造の物質を主成分とする混合酸化物予備
熱処理合成粉体(以下「第5予備熱処理合成粉体」とい
うことがある)をそれぞれ調製した後、これらの予備熱
処理合成粉体を酸化亜鉛とその他の添加成分とを含む粉
体混合物に添加し、成形し、低温で焼結する場合には、
組成が均一で、かつ性状が安定した酸化亜鉛系焼結体が
得られることを見出した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted various studies in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and as a result, have found that when producing a zinc oxide based sintered body as a basic material of a zinc oxide varistor. , Mixed oxide preheat-treated synthetic powder containing a specific amount of boron oxide (hereinafter referred to as “first preheat-treated synthetic powder”)
), A mixed oxide preliminary heat-treated synthetic powder containing a specific amount of chromium oxide (hereinafter sometimes referred to as a “second preliminary heat-treated synthetic powder”), a specific amount of antimony oxide and at least zinc oxide. , One selected from cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide and chromium oxide
An oxide mixed powder consisting of five specific amounts of oxides is preliminarily heated at a high temperature, preferably at a temperature of 1000 to 1400 ° C., and then pulverized to obtain a substance having a spinel structure containing antimony oxide. After preparing each of the mixed oxide preheat-treated synthetic powders (hereinafter sometimes referred to as “fifth preheat-treated synthetic powder”) as components, these preheat-treated synthetic powders are mixed with zinc oxide and other additional components. When adding to the powder mixture containing, molding and sintering at low temperature,
It has been found that a zinc oxide-based sintered body having a uniform composition and stable properties can be obtained.
【0018】また、本発明者の研究によれば、特定量の
酸化ホウ素と特定量の酸化クロムを含有する混合酸化物
予備熱処理合成粉体(以下「第3予備熱処理合成粉体」
ということがある)と第5予備熱処理合成粉体を調製し
た後、この予備熱処理合成粉体を酸化亜鉛とその他の添
加物とを含む粉体混合物に添加し、成形し、低温で焼結
する場合にも、やはり組成が均一で、かつ性状が安定し
た酸化亜鉛系焼結体が得られることを見い出した。According to the study of the present inventor, a mixed oxide preliminary heat-treated synthetic powder containing a specific amount of boron oxide and a specific amount of chromium oxide (hereinafter referred to as “third preliminary heat-treated synthetic powder”)
) And the fifth preheat-treated synthetic powder, and then the preheat-treated synthetic powder is added to a powder mixture containing zinc oxide and other additives, molded, and sintered at a low temperature. Also in this case, it has been found that a zinc oxide-based sintered body having a uniform composition and a stable property can be obtained.
【0019】さらにまた、本発明者の研究によれば、特
定量の酸化ホウ素と特定量の酸化クロムと、酸化ビスマ
ス、酸化アンチモンおよび希土類酸化物の少なくとも1
種とからなる特定量の酸化物を含有する混合酸化物予備
熱処理合成粉体(以下「第4予備熱処理合成粉体」とい
うことがある)と第5予備熱処理合成粉体を調製した
後、この予備熱処理合成粉体を酸化亜鉛とその他の添加
物とを含む粉体混合物に添加し、成形し、低温で焼結す
る場合にも、やはり組成が均一で、かつ性状が安定した
酸化亜鉛系焼結体が得られることを見い出した。さら
に、上記の3つの手法により得られた焼結体を使用して
酸化亜鉛バリスタを製造する場合には、非直線抵抗特性
などの電気的特性および信頼性に優れた製品が低コスト
で得られることを見出した。Furthermore, according to the study of the present inventor, a specific amount of boron oxide, a specific amount of chromium oxide, and at least one of bismuth oxide, antimony oxide and rare earth oxide are provided.
After preparing a mixed oxide pre-heat-treated synthetic powder (hereinafter, sometimes referred to as a “fourth pre-heat-treated synthetic powder”) and a fifth pre-heat-treated synthetic powder containing a specific amount of oxide consisting of a seed, Even when the preheat-treated synthetic powder is added to a powder mixture containing zinc oxide and other additives, molded, and sintered at a low temperature, a zinc oxide-based baked powder having a uniform composition and stable properties is also obtained. We found that we could get a solid body. Further, when a zinc oxide varistor is manufactured using the sintered body obtained by the above three methods, a product having excellent electrical characteristics such as non-linear resistance characteristics and reliability can be obtained at low cost. I found that.
【0020】すなわち、本発明は、下記の酸化亜鉛系焼
結体とその製造方法を提供する:酸化ホウ素の含有量が
3〜60重量%で、酸化ビスマス、酸化アンチモンおよ
び希土類酸化物の少なくとも1種の含有量が40〜97
重量%である酸化ホウ素含有第1予備熱処理合成粉体
と、酸化クロム含有量が10〜75重量%で、酸化ビス
マス、酸化アンチモンおよび希土類酸化物の少なくとも
1種の含有量が25〜90重量%である酸化クロム含有
第2予備熱処理合成粉体と、酸化アンチモン含有量が2
0〜50重量%で、少なくとも酸化亜鉛、酸化コバル
ト、酸化マンガン、酸化ニッケルおよび酸化クロムから
選択された1〜5種の含有量が50〜80重量%である
酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体を予め調製
し、酸化亜鉛粉末81.38重量部(前記酸化アンチモ
ン含有第5予備熱処理合成粉体による寄与分を含む)、
前記酸化ホウ素含有第1予備熱処理合成粉体0.05〜
5.0重量部、前記酸化クロム含有第2予備熱処理合成
粉体0.05〜7.0重量部、前記酸化アンチモン含有
第5予備熱処理合成粉体0.5〜10.0重量部、酸化
コバルト粉末、酸化マンガン粉末および酸化ニッケル粉
末からなる群から選ばれた粉末の2種または3種0.3
〜8.0重量部(前記酸化アンチモン含有第5予備熱処
理合成粉体による寄与分を含む)、酸化ビスマス粉末
1.0〜10.0重量部(前記酸化ホウ素含有第1予備
熱処理合成粉体および前記酸化クロム含有第2予備熱処
理合成粉体による寄与分を含む)およびアルミニウム化
合物粉末0.0001〜0.05重量部(但し酸化アル
ミニウム換算量)を混合して酸化亜鉛系混合粉体を調製
し、前記酸化亜鉛系混合粉体を成形し、得られた成形体
を800〜1100℃で焼結して得る酸化亜鉛系焼結
体。That is, the present invention provides the following zinc oxide-based sintered body and a method for producing the same: a boron oxide content of 3 to 60% by weight, and at least one of bismuth oxide, antimony oxide and rare earth oxide. Seed content 40-97
A first preheat-treated synthetic powder containing boron oxide, which has a chromium oxide content of 10 to 75 wt%, and a content of at least one of bismuth oxide, antimony oxide and a rare earth oxide of 25 to 90 wt%. A second preheat-treated synthetic powder containing chromium oxide, and an antimony oxide content of 2
Fifth preliminary heat-treated synthetic powder containing antimony oxide having a content of 0 to 50% by weight and containing 50 to 80% by weight of at least 1 to 5 kinds selected from zinc oxide, cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide and chromium oxide. A body is prepared in advance, and zinc oxide powder 81.38 parts by weight (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide),
The boron oxide-containing first preliminary heat-treated synthetic powder 0.05 to
5.0 parts by weight, 0.05 to 7.0 parts by weight of the second preheat-treated synthetic powder containing chromium oxide, 0.5 to 10.0 parts by weight of the fifth preheated synthetic powder containing antimony oxide, cobalt oxide Powder or two or three powders selected from the group consisting of manganese oxide powder and nickel oxide powder 0.3
To 8.0 parts by weight (including the contribution of the antimony oxide-containing fifth preheat-treated synthetic powder), 1.0 to 10.0 parts by weight of the bismuth oxide powder (the boron oxide-containing first preheat-treated synthetic powder and The zinc oxide-based mixed powder is prepared by mixing the chromium oxide-containing second preheat-treated synthetic powder (including the contribution of the synthetic powder) and the aluminum compound powder in an amount of 0.0001 to 0.05 parts by weight (in terms of aluminum oxide). A zinc oxide-based sintered body obtained by molding the zinc oxide-based mixed powder and sintering the obtained molded body at 800 to 1100 ° C.
【0021】さらに、前記酸化亜鉛系焼結体の製造方法
であって、酸化ホウ素粉末3〜60重量%と、酸化ビス
マス粉末、酸化アンチモン粉末および希土類酸化物粉末
の少なくとも1種40〜97重量%とからなる酸化物混
合粉末を300〜1400℃で予備的加熱を行った後、
粉砕することにより、酸化ホウ素含有の第1予備熱処理
合成粉体を得る工程、酸化クロム10〜75重量%と、
酸化ビスマス粉末、酸化アンチモン粉末および希土類酸
化物粉末の少なくとも1種25〜90重量%とからなる
酸化物混合粉末を400〜1400℃の温度で予備的加
熱を行った後、粉砕することにより、酸化クロム含有の
第2予備熱処理合成粉体を得る工程、酸化アンチモン2
0〜50重量%と、少なくとも酸化亜鉛、酸化コバル
ト、酸化マンガン、酸化ニッケルおよび酸化クロムから
選択された1〜5種50〜80重量%とからなる酸化物
混合粉末を高温で好ましくは1000〜1400℃の温
度で予備加熱を行った後、粉砕することにより、酸化ア
ンチモ素含有の第5予備熱処理合成粉体を得る工程、酸
化亜鉛粉末81.38重量部(第5予備熱処理合成粉体
による寄与分を含む)、前記酸化ホウ素含有第1予備熱
処理合成粉体0.05〜5.0重量部、前記酸化クロム
含有第2予備熱処理合成粉体0.05〜7.0重量部、
前記酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体0.5
〜10.0重量部、酸化コバルト粉末、酸化マンガン粉
末および酸化ニッケル粉末からなる群から選ばれた粉末
の2種または3種0.3〜8.0重量部(第5予備熱処
理合成粉体による寄与分を含む)、酸化ビスマス粉末
1.0〜10.0重量部(第1および第2予備熱処理合
成粉体による寄与分を含む)およびアルミニウム化合物
粉末0.0001〜0.05重量部(但し酸化アルミニ
ウム換算量)を混合して酸化亜鉛系混合粉体を調製する
工程、前記酸化亜鉛系混合粉体を成形する工程、およ
び、前記工程で得られた成形体を800〜1100℃で
焼結する工程を備えた製造方法。Further, in the method for producing a zinc oxide-based sintered body, 3 to 60% by weight of boron oxide powder and 40 to 97% by weight of at least one of bismuth oxide powder, antimony oxide powder and rare earth oxide powder After preheating the oxide mixed powder consisting of at 300 to 1400 ° C.,
A step of obtaining a first preheat-treated synthetic powder containing boron oxide by pulverization, 10 to 75% by weight of chromium oxide;
An oxide mixed powder comprising at least 25 to 90% by weight of at least one of bismuth oxide powder, antimony oxide powder and rare earth oxide powder is preliminarily heated at a temperature of 400 to 1400 ° C., and then pulverized to obtain an oxide. Step of obtaining a second preheat-treated synthetic powder containing chromium, antimony oxide 2
An oxide mixed powder composed of 0 to 50% by weight and at least 1 to 5 kinds of 50 to 80% by weight selected from zinc oxide, cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide and chromium oxide is preferably used at 1000 to 1400 at a high temperature. A step of obtaining a fifth preliminarily heat-treated synthetic powder containing antimony oxide by preheating at a temperature of 5 ° C. and then pulverizing, 81.38 parts by weight of zinc oxide powder (contribution by the fifth preheated synthetic powder) ), The boron oxide-containing first preliminary heat-treated synthetic powder 0.05 to 5.0 parts by weight, the chromium oxide-containing second preliminary heat-treated synthetic powder 0.05 to 7.0 parts by weight,
The fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide 0.5
0.3 to 8.0 parts by weight of a powder selected from the group consisting of cobalt oxide powder, manganese oxide powder, and nickel oxide powder. 1.0 to 10.0 parts by weight of bismuth oxide powder (including the contribution of the first and second preheated synthetic powders) and 0.0001 to 0.05 part by weight of aluminum compound powder (including (Amount in terms of aluminum oxide) to prepare a zinc oxide-based mixed powder, a step of molding the zinc oxide-based mixed powder, and sintering the compact obtained in the step at 800 to 1100 ° C. A manufacturing method comprising the step of:
【0022】本発明は、さらに下記の酸化亜鉛系焼結体
とその製造方法を提供する:酸化ホウ素の含有量が3〜
70重量%であって酸化クロムの含有量が30〜97重
量%の酸化ホウ素/酸化クロム含有第3予備熱処理合成
粉体と、酸化アンチモンの含有量が20〜50重量%で
あって、少なくとも酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マン
ガン、酸化ニッケルおよび酸化クロムから選択された1
〜5種の含有量が50〜80重量%である酸化アンチモ
ン含有第5予備熱処理合成粉体を予め調整し、酸化亜鉛
粉末81.38重量部(前記酸化アンチモン含有第5予
備熱処理合成粉体による寄与分を含む)、前記酸化ホウ
素/酸化クロム含有第3予備熱処理合成粉体0.05〜
7.0重量部、前記酸化アンチモン含有第5予備熱処理
合成粉体0.5〜10.0重量部、酸化コバルト粉末、
酸化マンガン粉末および酸化ニッケル粉末からなる群か
ら選ばれた粉末の2種または3種0.3〜8.0重量部
(前記酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体によ
る寄与分を含む)、酸化ビスマス粉末1.0〜10.0
重量部およびアルミニウム化合物粉末0.0001〜
0.05重量部(但し酸化アルミニウム換算量)を混合
して酸化亜鉛系混合粉体を調製し、前記酸化亜鉛系混合
粉体を成形し、得られた成形体を800〜1100℃で
焼結して得る酸化亜鉛系焼結体。The present invention further provides the following zinc oxide-based sintered body and a method for producing the same: a boron oxide content of 3 to
A boron oxide / chromium oxide-containing third preheat-treated synthetic powder containing 70% by weight and a chromium oxide content of 30 to 97% by weight, and an antimony oxide content of 20 to 50% by weight and at least oxidized 1 selected from zinc, cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide and chromium oxide
A preliminarily prepared antimony oxide-containing fifth preheat-treated synthetic powder having a content of 50% to 80% by weight of 50% to 50% by weight was prepared in advance, and zinc oxide powder was 81.38 parts by weight (based on the antimony oxide-containing fifth preheat-treated synthetic powder). And the third preliminary heat-treated synthetic powder containing boron oxide / chromium oxide 0.05 to 0.05%.
7.0 parts by weight, the antimony oxide-containing fifth preliminary heat-treated synthetic powder 0.5 to 10.0 parts by weight, cobalt oxide powder,
0.3 to 8.0 parts by weight of two or three kinds of powder selected from the group consisting of manganese oxide powder and nickel oxide powder (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide), oxidation Bismuth powder 1.0-10.0
Parts by weight and aluminum compound powder 0.0001 to
A zinc oxide-based mixed powder is prepared by mixing 0.05 parts by weight (however, the equivalent amount of aluminum oxide), the zinc oxide-based mixed powder is molded, and the obtained compact is sintered at 800 to 1100 ° C. A zinc oxide-based sintered body obtained by:
【0023】酸化亜鉛系焼結体の製造方法であって、酸
化ホウ素粉末3〜70重量%と酸化クロム粉末30〜9
7重量%とからなる酸化物混合粉末を300〜1400
℃で予備的加熱を行った後、粉砕することにより、酸化
ホウ素/酸化クロム含有の第3予備熱処理合成粉体を得
る工程、酸化アンチモン20〜50重量%と、少なくと
も酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化ニッケ
ルおよび酸化クロムから選択された1〜5種50〜80
重量%とからなる酸化物混合粉末を高温で好ましくは1
000〜1400℃の温度で予備的加熱を行った後、粉
砕することにより、酸化アンチモ素含有の第5予備熱処
理合成粉体を得る工程、酸化亜鉛粉末81.38重量部
(第5予備熱処理合成粉体による寄与分を含む)、前記
酸化ホウ素/酸化クロム含有第3予備熱処理合成粉体
0.08〜5.0重量部、前記酸化アンチモン含有第5
予備熱処理合成粉体0.5〜10.0重量部、酸化コバ
ルト粉末、酸化マンガン粉末および酸化ニッケル粉末か
らなる群から選ばれた粉末の2種または3種0.3〜
8.0重量部(第5予備熱処理合成粉体による寄与分を
含む)、酸化ビスマス粉末1.0〜10.0重量部およ
びアルミニウム化合物粉末0.0001〜0.05重量
部(但し酸化アルミニウム換算量)を混合して酸化亜鉛
系混合粉体を調製する工程、前記酸化亜鉛系混合粉体を
成形する工程、および、前記工程で得られた成形体を8
00〜1100℃で焼結する工程を備えた製造方法。A method for producing a zinc oxide-based sintered body, comprising 3 to 70% by weight of boron oxide powder and 30 to 9% of chromium oxide powder
Oxide mixed powder consisting of 7% by weight of 300 to 1400
A preliminary heating heat-treated synthetic powder containing boron oxide / chromium oxide, obtained by preliminarily heating at a temperature of 0 ° C. to obtain a third preliminary heat-treated synthetic powder containing 20 to 50% by weight of antimony oxide, at least zinc oxide, cobalt oxide, 1 to 5 species selected from manganese, nickel oxide and chromium oxide 50 to 80
% Of the oxide mixed powder consisting of
A step of obtaining a fifth preliminarily heat-treated synthetic powder containing antimony oxide by preliminarily heating at a temperature of 000 to 1400 ° C. and then pulverizing, 81.38 parts by weight of zinc oxide powder (fifth preliminarily heat-treated synthetic powder) The boron-containing / chromium oxide-containing third preliminary heat-treated synthetic powder in an amount of 0.08 to 5.0 parts by weight, and the antimony oxide-containing fifth powder.
Two or three kinds of powder selected from the group consisting of 0.5 to 10.0 parts by weight of preheat-treated synthetic powder, cobalt oxide powder, manganese oxide powder and nickel oxide powder
8.0 parts by weight (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder), 1.0 to 10.0 parts by weight of bismuth oxide powder and 0.0001 to 0.05 parts by weight of aluminum compound powder (in terms of aluminum oxide) (A) to prepare a zinc oxide-based mixed powder, (b) molding the zinc oxide-based mixed powder, and
A production method comprising a step of sintering at 00 to 1100 ° C.
【0024】本発明は、さらに下記の酸化亜鉛系焼結体
とその製造方法を提供する:酸化ホウ素の含有量が3〜
60重量%であって酸化クロムの含有量が10〜75重
量%であり、酸化ビスマス、酸化アンチモンおよび希土
類酸化物の少なくとも1種の含有量が30〜80重量%
である酸化ホウ素/酸化クロム含有第4予備熱処理合成
粉体と、酸化アンチモンの含有量が20〜50重量%で
あって、少なくとも酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マン
ガン、酸化ニッケルおよび酸化クロムから選択された1
〜5種の含有量が50〜80重量%である酸化アンチモ
ン含有第5予備熱処理合成粉体を予め調製し、酸化亜鉛
粉末81.38重量部(酸化アンチモン含有第5予備熱
処理合成粉体による寄与分を含む)、前記酸化ホウ素/
酸化クロム含有第4予備熱処理合成粉体0.1〜5.0
重量部、前記酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉
体0.5〜10.0重量部、酸化コバルト粉末、酸化マ
ンガン粉末および酸化ニッケル粉末からなる群から選ば
れた粉末の2種または3種0.3〜5.0重量部(酸化
アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体による寄与分を
含む)、酸化ビスマス粉末1.0〜10.0重量部(酸
化ホウ素/酸化クロム含有第4予備熱処理合成粉体から
の寄与分を含む)およびアルミニウム化合物粉末0.0
001〜0.05重量部(但し酸化アルミニウム換算
量)を混合して酸化亜鉛系混合粉体を調製し、前記酸化
亜鉛系混合粉体を成形して成形体を得、前記成形体を8
00〜1100℃で焼結する酸化亜鉛系焼結体。The present invention further provides the following zinc oxide-based sintered body and a method for producing the same: a boron oxide content of 3 to
60% by weight, the content of chromium oxide is 10 to 75% by weight, and the content of at least one of bismuth oxide, antimony oxide and rare earth oxide is 30 to 80% by weight.
And a fourth preheat-treated synthetic powder containing boron oxide / chromium oxide, which has an antimony oxide content of 20 to 50% by weight and is at least selected from zinc oxide, cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide and chromium oxide. One
A preliminarily heat-treated synthetic powder containing antimony oxide having a content of 50 to 80% by weight is prepared beforehand, and 81.38 parts by weight of zinc oxide powder (contributed by the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide) Min.), The boron oxide /
Chromium oxide-containing fourth preheat-treated synthetic powder 0.1 to 5.0
Parts by weight, 0.5 to 10.0 parts by weight of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide, two or three kinds of powders selected from the group consisting of cobalt oxide powder, manganese oxide powder and nickel oxide powder 0.3 to 5.0 parts by weight (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide), 1.0 to 10.0 parts by weight of bismuth oxide powder (the fourth preheat-treated synthesis containing boron oxide / chromium oxide) Powder) and aluminum compound powder 0.0
001 to 0.05 parts by weight (in terms of aluminum oxide) are mixed to prepare a zinc oxide-based mixed powder, and the zinc oxide-based mixed powder is molded to obtain a molded body.
A zinc oxide-based sintered body sintered at 00 to 1100 ° C.
【0025】酸化亜鉛系焼結体の製造方法であって、酸
化ホウ素粉末3〜60重量%と酸化クロム粉末10〜7
5重量%と、酸化ビスマス粉末、酸化アンチモン粉末お
よび希土類酸化物粉末の少なくとも1種とからなる酸化
物混合粉末30〜80重量%を300〜1400℃で予
備的加熱を行った後、粉砕することにより、酸化ホウ素
含有量3〜60重量%および酸化クロム含有量の10〜
75重量%の第4予備熱処理合成粉体を得る工程、酸化
アンチモン20〜50重量%と、少なくとも酸化亜鉛、
酸化コバルト、酸化マンガン、酸化ニッケルおよび酸化
クロムから選択された1〜5種50〜80重量%とから
なる酸化物混合粉末を高温で好ましくは1000〜14
00℃の温度で予備的加熱を行った後、粉砕することに
より、酸化アンチモン含有の第5予備熱処理合成粉体を
得る工程、酸化亜鉛粉末81.38重量部(第5予備熱
処理合成粉体による寄与分を含む)前記酸化ホウ素/酸
化クロム含有第4予備熱処理合成粉体0.1〜6.0重
量部、前記酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体
0.5〜10.0重量部、酸化コバルト粉末、酸化マン
ガン粉末および酸化ニッケル粉末からなる群から選ばれ
た粉末の2種または3種0.3〜5.0重量部(第5予
備熱処理合成粉体による寄与分を含む)、酸化ビスマス
粉末1.0〜10.0重量部(上記第4予備熱処理合成
粉体からの寄与分を含む)およびアルミニウム化合物粉
末0.0001〜0.05重量部(但し酸化アルミニウ
ム換算量)を混合して酸化亜鉛系混合粉体を調製する工
程、前記酸化亜鉛系混合粉体を成形する工程、および、
前記工程で得られた成形体を800〜1100℃で焼結
する工程を備えた製造方法。A method for producing a zinc oxide-based sintered body, comprising 3 to 60% by weight of boron oxide powder and 10 to 7% of chromium oxide powder
Preheating 30 to 80% by weight of an oxide mixed powder composed of 5% by weight and at least one of bismuth oxide powder, antimony oxide powder and rare earth oxide powder at 300 to 1400 ° C. and then pulverizing The boron oxide content of 3 to 60% by weight and the chromium oxide content of 10 to
Obtaining a fourth preheat-treated synthetic powder of 75% by weight, antimony oxide 20-50% by weight, at least zinc oxide
An oxide mixed powder composed of 50 to 80% by weight of 1 to 5 kinds selected from cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide and chromium oxide is preferably used at a high temperature of 1000 to 14%.
A step of obtaining a fifth preliminarily heat-treated synthetic powder containing antimony oxide by preliminarily heating at a temperature of 00 ° C. and then pulverizing; 0.1 to 6.0 parts by weight of the fourth preliminary heat-treated synthetic powder containing boron oxide / chromium oxide, 0.5 to 10.0 parts by weight of the fifth pre-heat-treated synthetic powder containing antimony oxide, 0.3 to 5.0 parts by weight of a powder selected from the group consisting of a cobalt oxide powder, a manganese oxide powder and a nickel oxide powder (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder), oxidation A mixture of 1.0 to 10.0 parts by weight of bismuth powder (including the contribution from the fourth preheat-treated synthetic powder) and 0.0001 to 0.05 parts by weight of aluminum compound powder (in terms of aluminum oxide) Preparing a zinc oxide-based mixed powder Te, step molding the zinc oxide-based mixed powder and,
A manufacturing method comprising a step of sintering the molded body obtained in the above step at 800 to 1100 ° C.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】本発明において、当初の粗原料粉
体および成形材料としての混合粉体の粒径は、常法にお
いて使用されている同様の粉体のそれらと同様である。
一般に、これら粉体の粒径は、酸化物の種類などにより
異なるが、通常0.1〜15μm程度の範囲にあり、よ
り好ましくは、0.5〜10μm程度の範囲にある。ま
た、各種の原料について、例えば、「アルミニウム化合
物」のように、粉体という用語を省略して示す場合があ
る。さらに、ZnOの粒径は電子顕微鏡写真で観察によ
り求めた値を示し、他の粉体の粒径はレーザー回折分折
方法により得た値を示す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, the particle diameters of the initial coarse raw material powder and the mixed powder as the molding material are the same as those of the same powder used in the ordinary method.
Generally, the particle size of these powders varies depending on the type of oxide and the like, but is usually in the range of about 0.1 to 15 μm, and more preferably in the range of about 0.5 to 10 μm. In addition, the term “powder” may be used to refer to various raw materials, such as “aluminum compound”. Further, the particle size of ZnO indicates a value obtained by observation with an electron microscope photograph, and the particle size of other powders indicates a value obtained by a laser diffraction analysis method.
【0027】本発明の第1の態様においては、酸化亜鉛
系成形焼結体中の酸化ホウ素源として、第1の予備熱処
理合成粉体を予め調製する。第1の予備熱処理合成粉体
は、酸化ホウ素またはホウ酸と、酸化ビスマス、酸化ア
ンチモン(三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸
化アンチモンの少なくとも1種)および希土類酸化物の
少なくとも1種とを均一に混合し、得られた混合粉体を
300〜1400℃で予備加熱した後、加熱集塊物を粉
砕することにより、調製する。第1の予備熱処理合成粉
体を少量生産する場合には、混合粉末を加熱溶融させた
後、急冷し、公知の湿式法或いは乾式法で粉砕すること
が好ましい。大量生産を行う場合には、300〜500
℃程度、より好ましくは350〜450℃程度で加熱し
た後、粉砕することが好ましい。第1の予備熱処理合成
粉体の性状をより均一化するためには、加熱および粉砕
を2回或いはそれ以上行うことが好ましい。第1予備熱
処理合成粉体中の含有成分として酸化物形態で使用する
希土類としては、原子番号21(Sc)、39(Y)、
ならびに57(La)〜71(Lu)の元素が挙げら
れ、これらの中では、Y、La、Nd、Prなどがより
好ましい。第1予備熱処理合成粉体中の酸化ホウ素含有
量は、通常3〜60重量%程度であり、より好ましくは
5〜45重量%程度である。酸化ホウ素をこの様な第1
予備熱処理合成粉体に予め配合しておくことにより、主
にZnO粒成長の制御、バリスタの信頼性向上などの効
果が達成される。In the first aspect of the present invention, a first preheat-treated synthetic powder is prepared in advance as a boron oxide source in a zinc oxide-based molded sintered body. The first preheat-treated synthetic powder is a mixture of boron oxide or boric acid, and at least one of bismuth oxide, antimony oxide (at least one of antimony trioxide, antimony pentoxide, and antimony pentoxide) and a rare earth oxide. After preheating the obtained mixed powder at 300 to 1400 ° C., the mixture is prepared by pulverizing the heated agglomerate. When a small amount of the first preliminary heat-treated synthetic powder is produced, it is preferable that the mixed powder is heated and melted, rapidly cooled, and pulverized by a known wet method or dry method. 300-500 for mass production
It is preferable to pulverize after heating at about ℃, more preferably about 350 to 450 ℃. In order to make the properties of the first preliminary heat-treated synthetic powder more uniform, it is preferable to perform heating and pulverization twice or more. As rare earth elements used in the form of oxides as components contained in the first preheat-treated synthetic powder, atomic numbers 21 (Sc), 39 (Y),
And elements of 57 (La) to 71 (Lu), among which Y, La, Nd, Pr and the like are more preferable. The content of boron oxide in the first preheat-treated synthetic powder is usually about 3 to 60% by weight, and more preferably about 5 to 45% by weight. Boron oxide is used in such a first
By preliminarily blending it with the preheat-treated synthetic powder, effects such as control of ZnO grain growth and improvement of varistor reliability are achieved.
【0028】また、焼結体中の酸化クロム源として、第
2の予備熱処理合成粉体を予め調製する。第2の予備熱
処理合成粉体は、酸化クロムと、酸化ビスマス、酸化ア
ンチモン(三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸
化アンチモンの少なくとも1種)および希土類酸化物の
少なくとも1種とを均一に混合し、得られた混合粉体を
400〜1400℃で予備加熱した後、加熱集塊物を粉
砕することにより、調製する。加熱温度に応じた粉砕手
法の採用などは、第1予備熱処理合成粉体の場合と同様
である。第2予備熱処理合成粉体中の含有成分として酸
化物形態で使用する希土類は、第1予備熱処理合成粉体
の場合と同様である。第2予備熱処理合成粉体中の酸化
クロム含有量は、通常10〜75重量%程度であり、よ
り好ましくは15〜50重量%程度である。第2予備熱
処理合成粉体中の酸化ビスマス、酸化アンチモン(三酸
化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモンの
少なくとも1種)および希土類酸化物の少なくとも1種
の含有量は、通常25〜90重量%程度であり、より好
ましくは75〜50重量%程度である。酸化クロムをこ
の様な第2予備熱処理合成粉体中に予め配合しでおくこ
とにより、主に低温焼結時における焼結の安定化という
効果が達成される。A second preheat-treated synthetic powder is prepared in advance as a chromium oxide source in the sintered body. The second preheat-treated synthetic powder uniformly mixes chromium oxide with at least one of bismuth oxide, antimony oxide (at least one of antimony trioxide, antimony tetroxide, and antimony pentoxide) and a rare earth oxide. After preheating the obtained mixed powder at 400 to 1400 ° C., the mixture is prepared by pulverizing the heated agglomerate. The employment of the pulverizing method according to the heating temperature is the same as in the case of the first preliminary heat-treated synthetic powder. The rare earth element used in the form of oxide as a component contained in the second preheat-treated synthetic powder is the same as that in the case of the first preheat-treated synthetic powder. The content of chromium oxide in the second preheat-treated synthetic powder is usually about 10 to 75% by weight, and more preferably about 15 to 50% by weight. The content of at least one of bismuth oxide, antimony oxide (at least one of antimony trioxide, antimony tetroxide, and antimony pentoxide) and rare earth oxide in the second preheat-treated synthetic powder is usually 25 to 90% by weight. And more preferably about 75 to 50% by weight. By blending chromium oxide in such a second preheat-treated synthetic powder in advance, an effect of stabilizing sintering mainly at the time of low-temperature sintering is achieved.
【0029】また、焼結体中の酸化アンチモン源とし
て、第5の予備熱処理合成粉体を予め調製する。第5の
予備熱処理合成粉体は、酸化アンチモン(三酸化アンチ
モン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモンの少なくと
も1種)と、少なくとも酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化
マンガン、酸化ニッケルおよび酸化クロムから選択され
た1〜5種50〜80重量%とからなる酸化物混合粉末
を高温で、好ましくは1000〜1400℃の温度で予
備的加熱を行った後、粉砕することにより、第5予備熱
処理合成粉体を調製する。第5予備熱処理合成粉体中の
酸化アンチモンの含有量は、通常20〜50重量%程度
である。酸化アンチモンをこの様な第5予備熱処理合成
粉体中に予め配合しておくことにより、主に低温焼結時
における焼結の安定化という効果が達成される。A fifth preheat-treated synthetic powder is prepared in advance as a source of antimony oxide in the sintered body. The fifth preheat-treated synthetic powder is selected from antimony oxide (at least one of antimony trioxide, antimony tetroxide and antimony pentoxide) and at least zinc oxide, cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide and chromium oxide. After preheating the oxide mixed powder consisting of 1 to 5 kinds of 50 to 80% by weight at a high temperature, preferably at a temperature of 1000 to 1400 ° C., pulverization is performed to obtain a fifth preheat-treated synthetic powder. Prepare. The content of antimony oxide in the fifth preheat-treated synthetic powder is usually about 20 to 50% by weight. By mixing antimony oxide in such a fifth preheat-treated synthetic powder in advance, an effect of stabilizing sintering mainly at the time of low-temperature sintering is achieved.
【0030】本発明による第1の態様による酸化亜鉛系
焼結体は、酸化亜鉛粉体を主成分とし、上記第1と第2
予備熱処理合成粉体および第5予備熱処理合成粉体を含
有する混合粉体原料を使用して、以下の手法により、製
造される。すなわち、酸化亜鉛81.38重量部(Zn
Oの1モル=81.38gに対応する値を重量部で表
し、上記第5予備熱処理合成粉体からの寄与分を含む)
に対し、酸化ホウ素含有第1予備熱処理合成粉体0.0
5〜5.0重量部、酸化クロム含有第2予備熱処理合成
粉体0.05〜7.0重量部、酸化アンチモン含有第5
予備熱処理合成粉体0.5〜10.0重量部、酸化コバ
ルト、酸化マンガンおよび酸化ニッケルからなる群れか
ら選ばれた少なくとも2種0.3〜8.0重量部(上記
第5予備熱処理合成粉体からの寄与分を含む)、酸化ビ
スマス1.2〜7.0重量部(上記第1および第2予備
熱処理合成粉体からの寄与分を含む)、およびアルミニ
ウム化合物粉末0.0001〜0.05重量部(但し酸
化アルミニウム換算量)を混合し、常法に従って、湿式
粉砕或いは乾式粉砕し、必要ならば篩い分けして、所定
の粒径を有する成形材料としての酸化亜鉛系混合粉体を
調製する。The zinc oxide-based sintered body according to the first aspect of the present invention contains zinc oxide powder as a main component and contains the first and second zinc oxide powders.
It is manufactured by the following method using a mixed powder raw material containing the preheat-treated synthetic powder and the fifth preheat-treated synthetic powder. That is, zinc oxide 81.38 parts by weight (Zn
The value corresponding to 1 mole of O = 81.38 g is expressed in parts by weight and includes the contribution from the fifth preheat-treated synthetic powder.)
On the other hand, the first preliminary heat-treated synthetic powder containing boron oxide 0.0
5 to 5.0 parts by weight, chromium oxide-containing second preliminary heat-treated synthetic powder 0.05 to 7.0 parts by weight, antimony oxide-containing fifth
0.5 to 10.0 parts by weight of preheat-treated synthetic powder, 0.3 to 8.0 parts by weight of at least two kinds selected from the group consisting of cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide (the above fifth preheated synthetic powder) 1.2 to 7.0 parts by weight of bismuth oxide (including the contributions from the first and second preheat-treated synthetic powders), and 0.0001 to 0.1. In a conventional manner, wet-pulverized or dry-pulverized, and if necessary, sieved to obtain a zinc oxide-based mixed powder as a molding material having a predetermined particle size. Prepare.
【0031】酸化亜鉛系混合粉体中に含まれる酸化コバ
ルト、酸化マンガンおよび酸化ニッケルからなる群から
選ばれた少なくとも2種に関しては、少なくとも1種が
2価よりも大きい原子価を有していることが好ましい。
この場合には、後述する成形体の焼成時にこれら酸化物
が熱分解して、2価酸化物として酸化亜鉛に固溶すると
ともに、発生した高圧酸素が成形体中に閉気孔を形成す
る。その結果、バリスタの電気的特性の向上という効果
が達成される。With respect to at least two members selected from the group consisting of cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide contained in the zinc oxide-based mixed powder, at least one of them has a valence larger than two. Is preferred.
In this case, these oxides are thermally decomposed at the time of sintering of the molded body, which will be described later, and solid-dissolve in zinc oxide as a divalent oxide, and the generated high-pressure oxygen forms closed pores in the molded body. As a result, the effect of improving the electrical characteristics of the varistor is achieved.
【0032】アルミニウム化合物としては、Al(O
H)3、Al2O3・nH2O、AlOOH、平均粒径
0.1μm以下の超微粒アルミナ、Al(NO3)3・
9H2O、Al2(SO4)3などのアルミニウム塩、
Al(OH)(CH3COO)2、シュウ酸アルミニウ
ムなどのアルミニウム含有有機化合物などが使用でき
る。これらのアルミニウム化合物として、AlOOH、
Al(OH)(CH3COO)2、Al(NO3)3・
9H2Oなどがより好ましい。As the aluminum compound, Al (O
H) 3 , Al 2 O 3 .nH 2 O, AlOOH, ultrafine alumina having an average particle size of 0.1 μm or less, Al (NO 3 ) 3.
Aluminum salts such as 9H 2 O, Al 2 (SO 4 ) 3 ,
Aluminum-containing organic compounds such as Al (OH) (CH 3 COO) 2 and aluminum oxalate can be used. As these aluminum compounds, AlOOH,
Al (OH) (CH 3 COO) 2 , Al (NO 3 ) 3.
9H 2 O and the like are more preferable.
【0033】なお、酸化亜鉛系混合粉体には、必要に応
じて、酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸化鉛、酸化ケ
イ素、酸化スズ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化タン
グステンから選ばれた少なくとも1種の粉体を添加する
ことができる。これら任意的添加物の個々の配合量は、
酸化亜鉛81.38重量部に対し、通常2.0重量部以
下であり、より好ましくは1.5重量部程度である。ま
た、2種以上の任意的添加物を配合する場合にも、合計
配合量は通常2.0重量部以下であり、より好ましくは
1.5重量部程度である。これらの任意的添加物を使用
する場合には、ZnO粒径の制御、バリスタ信頼性の向
上などの効果が達成される。The zinc oxide-based mixed powder may include at least one selected from germanium oxide, niobium oxide, lead oxide, silicon oxide, tin oxide, tantalum oxide, titanium oxide, and tungsten oxide, if necessary. Powder can be added. The individual loadings of these optional additives are:
It is usually 2.0 parts by weight or less, more preferably about 1.5 parts by weight, based on 81.38 parts by weight of zinc oxide. Also, when two or more optional additives are blended, the total blending amount is usually 2.0 parts by weight or less, more preferably about 1.5 parts by weight. When these optional additives are used, effects such as control of ZnO particle size and improvement of varistor reliability are achieved.
【0034】次いで、上記で得られた酸化亜鉛系混合粉
体を常法に従って所定の形状に成形した後、800〜1
200℃程度、より好ましくは850〜1100℃程度
で焼結する。成形体の焼結も、常法に従って行えば良
く、例えば、成形体を25〜100℃/hr程度の速度
で焼結温度まで昇温させた後、同温度に2〜15時間程
度保持し、次いで、焼結体を25〜100℃/hr程度
の速度で室温まで降温させる。かくして、酸化亜鉛バリ
スタ製造用の基材となる焼結体が得られる。得られた焼
結体は、さらに500〜800℃程度(より好ましく
は、550〜750℃程度)で熱処理を行うことが好ま
しい。この熱処理により、酸化ビスマス主成分相とし
て、γ−ビスマス相が形成される。Next, the zinc oxide-based mixed powder obtained above is molded into a predetermined shape according to a conventional method.
Sintering is performed at about 200 ° C, more preferably at about 850 to 1100 ° C. The sintering of the molded body may be performed according to a conventional method. Next, the sintered body is cooled to room temperature at a rate of about 25 to 100 ° C./hr. Thus, a sintered body that is a base material for manufacturing a zinc oxide varistor is obtained. The obtained sintered body is preferably heat-treated at about 500 to 800 ° C (more preferably, about 550 to 750 ° C). By this heat treatment, a γ-bismuth phase is formed as a bismuth oxide main component phase.
【0035】本発明の第2の態様においては、酸化亜鉛
系成形焼結体を作製するための酸化ホウ素源および酸化
クロム源として、第3予備熱処理合成粉体を調製する。
第3予備熱処理合成粉体は、酸化ホウ素またはホウ酸の
粉末3〜70重量%と酸化クロム粉末30〜97重量%
とからなる酸化物混合粉末を300〜1400℃で予備
的加熱を行った後、粉砕することにより、調製される。
本発明の第2の態様による酸化亜鉛系焼結体は、酸化亜
鉛粉体を主成分とし、上記第3予備熱処理合成粉体を含
有する混合粉体原料を使用して、以下の手法により、製
造される。すなわち、酸化亜鉛81.38重量部(上記
第5予備熱処理合成粉体からの寄与分を含む)に対し、
酸化ホウ素および酸化クロムを含有する上記第3予備熱
処理合成粉体0.05〜5.0重量部、酸化アンチモン
含有第5予備熱処理合成粉体0.5〜10.0重量部、
酸化コバルト、酸化マンガンおよび酸化ニッケルからな
る群から選ばれた少なくとも2種0.3〜7.0重量部
(上記第5予備熱処理合成粉体からの寄与分を含む)、
酸化ビスマス1.0〜10.0重量部およびアルミニウ
ム化合物粉末0.0001〜0.05重量部(但し酸化
アルミニウム換算量)を混合し、常法に従って、湿式粉
砕或いは乾式粉砕し、篩い分けして、所定の粒径を有す
る成形材料としての酸化亜鉛系混合粉体を調製する。本
発明の第2の態様は、酸化ホウ素源と酸化クロム源とし
て第3予備熱処理合成粉体を使用する点以外では、本発
明の第1の態様と同様である。In the second embodiment of the present invention, a third preheat-treated synthetic powder is prepared as a boron oxide source and a chromium oxide source for producing a zinc oxide-based molded sintered body.
The third preheat-treated synthetic powder is composed of boron oxide or boric acid powder 3 to 70% by weight and chromium oxide powder 30 to 97% by weight.
Is prepared by preliminarily heating an oxide mixed powder consisting of
The zinc oxide-based sintered body according to the second aspect of the present invention comprises, as a main component, a zinc oxide powder and a mixed powder material containing the third preheat-treated synthetic powder, by the following method. Manufactured. That is, with respect to zinc oxide 81.38 parts by weight (including the contribution from the fifth preheat-treated synthetic powder),
0.05 to 5.0 parts by weight of the third preheat-treated synthetic powder containing boron oxide and chromium oxide, 0.5 to 10.0 parts by weight of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide,
0.3 to 7.0 parts by weight (including the contribution from the fifth preheat-treated synthetic powder) of at least two selected from the group consisting of cobalt oxide, manganese oxide, and nickel oxide;
1.0 to 10.0 parts by weight of bismuth oxide and 0.0001 to 0.05 parts by weight of aluminum compound powder (in terms of aluminum oxide) are mixed, wet-pulverized or dry-pulverized according to a conventional method, and sieved. Then, a zinc oxide-based mixed powder as a molding material having a predetermined particle size is prepared. The second aspect of the present invention is the same as the first aspect of the present invention except that a third preheat-treated synthetic powder is used as a boron oxide source and a chromium oxide source.
【0036】本発明の第3の態様においては、酸化亜鉛
系成形焼結体を作製するための酸化ホウ素源および酸化
クロム源として、第4予備熱処理合成粉体を調製する。
第4予備熱処理合成粉体は、酸化ホウ素粉末3〜60重
量%と酸化クロム粉末10〜75重量%と、酸化ビスマ
ス粉末、酸化アンチモン粉末および希土類酸化物粉末か
らなる群れから選ばれた酸化物粉末の少なくとも1種3
0〜80重量%とからなる酸化物混合粉末を300〜1
400℃で予備的加熱を行った後、粉砕することによ
り、調製される。In the third embodiment of the present invention, a fourth preheat-treated synthetic powder is prepared as a boron oxide source and a chromium oxide source for producing a zinc oxide-based molded sintered body.
The fourth preheat-treated synthetic powder is an oxide powder selected from the group consisting of 3 to 60% by weight of boron oxide powder, 10 to 75% by weight of chromium oxide powder, bismuth oxide powder, antimony oxide powder and rare earth oxide powder. At least one of the three
0 to 80% by weight of an oxide mixed powder in an amount of 300 to 1
It is prepared by preheating at 400 ° C. and then pulverizing.
【0037】本発明の第3の態様による酸化亜鉛系焼結
体は、酸化亜鉛粉体を主成分とし、上記第4予備熱処理
合成粉体を含有する混合粉体原料を使用して、以下の手
法により、製造される。すなわち、酸化亜鉛81.38
重量部(上記第5予備熱処理合成粉体からの寄与分を含
む)に対し、酸化ホウ素/酸化クロム含有上記第4予備
熱処理合成粉体0.1〜7.0重量部、酸化アンチモン
含有第5予備熱処理合成粉体0.5〜10.0重量部、
酸化コバルト、酸化マンガンおよび酸化ニッケルからな
る群から選ばれた少なくとも2種0.3〜7.0重量部
(上記第5予備熱処理合成粉体からの寄与分を含む)、
酸化ビスマス1.0〜10.0重量部(上記第4予備熱
処理合成粉体からの寄与分を含む)およびアルミニウム
化合物粉末0.0001〜0.05重量部(但し酸化ア
ルミニウム換算量)を混合し、常法に従って、湿式粉砕
或いは乾式粉砕し、篩い分けして、所定の粒径を有する
成形材料としての酸化亜鉛系混合粉体を調製する。本発
明の第3の態様は、酸化ホウ素源と酸化クロム源として
第4の予備熱処理合成粉体を使用する点以外では、本発
明の第1の態様と同様である。The zinc oxide-based sintered body according to the third aspect of the present invention uses a mixed powder raw material containing zinc oxide powder as a main component and the fourth preheat-treated synthetic powder as follows. It is manufactured by the method. That is, zinc oxide 81.38
Parts by weight (including the contribution from the fifth preheat-treated synthetic powder), 0.1 to 7.0 parts by weight of the fourth preheat-treated synthetic powder containing boron oxide / chromium oxide, and the fifth powder containing antimony oxide. 0.5 to 10.0 parts by weight of preheat-treated synthetic powder,
0.3 to 7.0 parts by weight (including the contribution from the fifth preheat-treated synthetic powder) of at least two selected from the group consisting of cobalt oxide, manganese oxide, and nickel oxide;
A mixture of 1.0 to 10.0 parts by weight of bismuth oxide (including the contribution from the fourth preheat-treated synthetic powder) and 0.0001 to 0.05 parts by weight of aluminum compound powder (in terms of aluminum oxide) is mixed. According to a conventional method, wet or dry pulverization and sieving are performed to prepare a zinc oxide-based mixed powder as a molding material having a predetermined particle size. The third aspect of the present invention is the same as the first aspect of the present invention except that a fourth preheat-treated synthetic powder is used as a boron oxide source and a chromium oxide source.
【0038】本発明による酸化亜鉛バリスタは、上記で
得られた酸化亜鉛系焼結体を使用し、例えば、以下の様
にして製造する。なお、酸化亜鉛バリスタの形状、製造
方法などは公知技術によるバリスタのそれらと同様であ
り、特に限定されるものではない。図1は、本発明の酸
化亜鉛系焼結体を用いて作成したディスクタイプの酸化
亜鉛バリスタの概略斜面図である。酸化亜鉛系焼結体1
1の表裏両面にアルミニウムを溶射することにより、ア
ルミニウム層(図示せず)を形成した後、形成されたア
ルミニウム層上にさらに銅を溶射することにより、電極
12を形成した。電極12にリード線13をはんだ付け
した後、リード線部分以外の焼結体および電極部分を不
導電層(例えば、エポキシ樹脂などの樹脂層)により被
覆することにより、製造される。図2に示すアレスタタ
イプのバリスタは、円柱型酸化亜鉛系焼結体21の円周
面に公知のコーティング材料を塗布し、焼成して絶縁層
23を形成した後、上下面に金属アルミニウムの電極材
料を溶射して電極22を形成して製造される。このタイ
プのバリスタは、常法に従って、碍子に囲まれた容器
(図示せず)内に収容された後、電極を接続してアレス
タ装置として使用される。さらに、図示はしないが、常
法に従って、本発明による酸化亜鉛系混合粉体を薄板状
に成形し、得られた薄板状成形体と金属電極材料とを交
互に積層し、得られた積層体を焼成する場合には、積層
型酸化亜鉛バリスタを得ることもできる。The zinc oxide varistor according to the present invention is manufactured using the zinc oxide-based sintered body obtained as described above, for example, as follows. The shape and manufacturing method of the zinc oxide varistor are the same as those of the varistor according to the known technique, and are not particularly limited. FIG. 1 is a schematic perspective view of a disk-type zinc oxide varistor made using the zinc oxide-based sintered body of the present invention. Zinc oxide sintered body 1
An aluminum layer (not shown) was formed by spraying aluminum on both the front and back surfaces of No. 1, and then the electrode 12 was formed by further spraying copper on the formed aluminum layer. After the lead wire 13 is soldered to the electrode 12, the sintered body other than the lead wire portion and the electrode portion are covered with a non-conductive layer (for example, a resin layer such as an epoxy resin). The varistor type varistor shown in FIG. 2 is formed by applying a known coating material to the circumferential surface of a columnar zinc oxide based sintered body 21 and sintering it to form an insulating layer 23, and then forming metal aluminum electrodes on the upper and lower surfaces. The electrode 22 is formed by spraying a material. This type of varistor is housed in a container (not shown) surrounded by insulators, connected to electrodes, and used as an arrester device according to a conventional method. Further, although not shown, the zinc oxide-based mixed powder according to the present invention is formed into a thin plate according to a conventional method, and the obtained thin plate-shaped formed body and the metal electrode material are alternately laminated, and the obtained laminated body is formed. When baking is performed, a laminated zinc oxide varistor can be obtained.
【0039】以下実施例により、本発明をさらに具体的
に説明する。下記の実施例において、「部」とあるの
は、「重量部」を意味する。なお、各実施例において
は、比較を容易とするために、アルミニウム添加量と、
コバルト、マンガンおよびニッケルの酸化物の添加量と
を一定とした。また、当初の原料粉末および熱処理し、
粉砕さた後の粉末の粒径は、以下の通りである。*Zn
O:0.5〜1.0μm、*Co3O4、MnO2、N
iO:1〜5μm、*Bi2O3、Y2O3:1〜10
μm、*Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5:0.5
〜5μm、*Cr2O3:1〜5μm、*B2O3:1
〜10μm、*第1、第2、第3、第4および第5の予
備熱処理合成粉体(ボールミルで60時間粉砕後):
0.8〜2.5μm、*成形用混合粉体(ボールミルで
60時間粉砕後):平均2.7μm。Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In the following examples, “parts” means “parts by weight”. In each example, in order to facilitate comparison, the amount of aluminum added and
The addition amounts of the oxides of cobalt, manganese and nickel were made constant. Also, the initial raw material powder and heat treatment,
The particle size of the powder after pulverization is as follows. * Zn
O: 0.5 to 1.0 μm, * Co 3 O 4 , MnO 2 , N
iO: 1 to 5 μm, * Bi 2 O 3 , Y 2 O 3 : 1 to 10
μm, * Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 : 0.5
55 μm, * Cr 2 O 3 : 1-5 μm, * B 2 O 3 : 1
* 1st, 2nd, 3rd, 4th and 5th preheat-treated synthetic powders (after pulverized by a ball mill for 60 hours):
0.8-2.5 μm, * Mixed powder for molding (after pulverized by a ball mill for 60 hours): 2.7 μm on average.
【0040】(実施例1)B2O3粉末とCr2O3粉
末とを1:1(モル比)で、すなわち重量比で0.31
4:0.686で混合し、大気雰囲気下500℃で5時
間熱処理した後、安定化ジルコニアを粉砕メディアとす
るモノマロンポットを用いて微粉砕することにより、B
2O3/Cr2O3を含有する第3予備熱処理合成粉体
を得た。次に、Sb2O3粉末:ZnO粉末:Co3O
4粉末:NiO粉末=0.340:0.382:0.1
88:0.088(重量比)となるように混合し、大気
雰囲気下1200℃で5時間熱処理した後、安定化ジル
コニアを粉砕メディアとするモノマロンポットを用いて
微粉砕することにより、Sb2O3を含有する第5予備
熱処理合成粉体を得た。[0040] (Example 1) B 2 O 3 powder and Cr 2 O 3 and powder of 1: 1 (molar ratio), i.e. the weight ratio 0.31
4: After mixing at 0.686 and heat-treating at 500 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, B was finely ground using a monomalon pot using stabilized zirconia as a grinding medium.
A third preliminary heat-treated synthetic powder containing 2 O 3 / Cr 2 O 3 was obtained. Next, Sb 2 O 3 powder: ZnO powder: Co 3 O
4 powder: NiO powder = 0.340: 0.382: 0.1
After mixing at a ratio of 88: 0.088 (weight ratio) and heat-treating at 1200 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, the mixture was finely pulverized using a monomalon pot using stabilized zirconia as a pulverizing medium to obtain Sb 2. A fifth preheat-treated synthetic powder containing O 3 was obtained.
【0041】次いで、酸化亜鉛系焼結体製造用の各種原
料をZnO粉末:前記B2O3/Cr2O3含有第3予
備熱処理合成粉体:Bi2O3粉末:Co3O4粉末:
MnO2粉末:NiO粉末:前記Sb2O3含有第5予
備熱処理合成粉体:Al(NO3)3・9H2O=8
0.81:x:3.4:0.672:0.414:0.
251:1.5:0.0075(重量比)となるように
配合し、モノマロンポットのボールミルで湿式混合粉砕
した。ここに、x=0.03,0.05,0.1,0.
5,1,3,5,7を選択した。得られた配合粉末を乾
燥し、ディスク状に加圧成形した後、得られた成形体を
大気中で速度50℃/時間で昇温、900℃で10時間
保持した後、速度50℃/時間で室温まで降温して、酸
化亜鉛系焼結体(以下においては、酸化亜鉛系焼結体を
熱処理したものをも、単に「酸化亜鉛系焼結体」という
ことがある)を得た。得られた焼結体は、厚さ1.2m
m、直径14mmであった。次いで、得られた焼結体の
一部を700℃で1時間熱処理した。Next, various raw materials for producing a zinc oxide-based sintered body were prepared using ZnO powder: the above-mentioned third preliminary heat-treated synthetic powder containing B 2 O 3 / Cr 2 O 3 : Bi 2 O 3 powder: Co 3 O 4 powder :
MnO 2 powder: NiO powder: the Sb 2 O 3 containing 5 preliminary heat treatment synthetic powder: Al (NO 3) 3 · 9H 2 O = 8
0.81: x: 3.4: 0.672: 0.414: 0.
251: 1.5: 0.0075 (weight ratio), and wet-mixed and pulverized with a ball mill of a monomalon pot. Here, x = 0.03, 0.05, 0.1, 0.
5,1,3,5,7 were selected. After drying the obtained compounded powder and pressing it into a disk shape, the obtained molded body was heated in the air at a rate of 50 ° C./hour, kept at 900 ° C. for 10 hours, and then heated at a rate of 50 ° C./hour. Then, the temperature was lowered to room temperature to obtain a zinc oxide-based sintered body (hereinafter, also a heat-treated zinc oxide-based sintered body may be simply referred to as a "zinc oxide-based sintered body"). The obtained sintered body has a thickness of 1.2 m.
m and a diameter of 14 mm. Next, a part of the obtained sintered body was heat-treated at 700 ° C. for 1 hour.
【0042】図1は、本発明の酸化亜鉛系焼結体を用い
て作成したディスクタイプの酸化亜鉛バリスタの概略斜
面図である。前記のようにして得た酸化亜鉛系焼結体1
1の両面にアルミニウムを溶射することにより、アルミ
ニウム層(図示せず)を形成した後、形成されたアルミ
ニウム層上にさらに銅を溶射することにより、電極12
を形成した。電極12にリード線13をはんだ付けした
後、リード線部分以外の焼結体および電極部分を樹脂塗
装することにより、本発明による酸化亜鉛バリスタを得
た(以下においては、Sb2O3を含有する第5予備熱
処理合成粉体の異なる混合材料から得られる3種の焼結
体を用いて得られる酸化亜鉛系バリスタをそれぞれ#1
01、#102および#103と称する。実施例2以降
においても、組成の異なる混合材料から得られる焼結体
を用いて得られる酸化亜鉛系バリスタを同様に表示す
る)。FIG. 1 is a schematic perspective view of a disk-type zinc oxide varistor made using the zinc oxide-based sintered body of the present invention. Zinc oxide-based sintered body 1 obtained as described above
An aluminum layer (not shown) is formed by spraying aluminum on both surfaces of the first electrode 1, and then copper is further sprayed on the formed aluminum layer to form an electrode 12.
Was formed. After soldering the lead wire 13 to the electrode 12, the sintered body other than the lead wire portion and the electrode portion were resin-coated to obtain a zinc oxide varistor according to the present invention (hereinafter, containing Sb 2 O 3 Zinc oxide-based varistors obtained by using three types of sintered bodies obtained from different mixed materials of the fifth preheat-treated synthetic powder are # 1
01, # 102 and # 103. Also in Example 2 and thereafter, zinc oxide varistors obtained by using sintered bodies obtained from mixed materials having different compositions are similarly shown).
【0043】このようにして得られた酸化亜鉛バリスタ
の電気特性を評価した。初期の電気特性として、1mA
の電流を流した時の両端子間の1mm厚みに対する電
圧、すなわち立ち上がり電圧V1mA/mmと、V
1mAとV0.1mAとを用いて求めた非直線抵抗指数
0.1mAα1mAを測定した。なお、以下において、
非直線抵抗指数0.1mAα1mAを単にα値と略称す
ることがある。非直線抵抗指数が大きいほど、サージ吸
収能力が大きくなる。さらに低電流域における非直線抵
抗特性をV1mA/V0.0lmAで評価した。V
1mA/V0、01mAが1.15以下の値をとる場合
には、漏れ電流が小さく、発熱に対する注意は不要であ
り、バリスタ素子は安定性に優れている。The electrical characteristics of the zinc oxide varistor thus obtained were evaluated. 1 mA as initial electrical characteristics
, A voltage for a thickness of 1 mm between both terminals when the current flows, that is, a rising voltage V 1 mA / mm,
Non-linear resistance index obtained using 1 mA and V 0.1 mA
0.1 mA α 1 mA was measured. In the following,
The non-linear resistance index 0.1 mA α 1 mA may be simply referred to as α value. The larger the non-linear resistance index, the greater the surge absorbing ability. Further, the non-linear resistance characteristics in the low current region were evaluated at V 1 mA / V 0.0 lmA . V
When 1 mA / V0 and 01 mA take a value of 1.15 or less, the leakage current is small, and it is not necessary to pay attention to heat generation, and the varistor element has excellent stability.
【0044】さらに、直流負荷に対するバリスタの信頼
性を評価した。すなわち、バリスタに対し、80℃の高
温雰囲気中で0.5ワットの直流負荷を500時間印加
した後、冷却して、バリスタ立ち上がり電圧V1mAの
変化率、すなわち直流負荷変化率△V1mA/V1mA
を測定した。バリスタ立ち上がり電圧V1mAの変化率
△V1mA/V1mAが小さいほど、酸化亜鉛バリスタ
の電気特性は安定しており、信頼性が高いことを示す。
さらに、電流サージに対するバリスタの信頼性を以下の
ようにして、評価した。8×20μsec、2.5kA
のパルスを10回印加した場合のバリスタ立ち上がり電
圧V1mAの変化率、すなわちサージ変化率△V1mA
/V1mAを測定した。サージ変化率の値が小さいほ
ど、酸化亜鉛バリスタの電気特性が安定しており、その
信頼性が高いことを示している。いずれも変化率の絶対
値が5%以下の場合に信頼性が高いことを示している。
なお、電気特性の評価結果を示す数値として、同一ロッ
ト内の最小値と最大値を示した。表1に実施例1で用い
た組成を、表2で得られたバリスタの電気特性の評価結
果を示す。Further, the reliability of the varistor against a DC load was evaluated. That is, after applying a DC load of 0.5 Watt to the varistor in a high temperature atmosphere of 80 ° C. for 500 hours, the varistor is cooled, and the change rate of the varistor rise voltage V1 mA , that is, the DC load change rate ΔV 1mA / V 1mA.
Was measured. The smaller the rate of change ΔV 1mA / V 1mA of the varistor rise voltage V 1mA, the more stable the electrical characteristics of the zinc oxide varistor, indicating higher reliability.
Further, the reliability of the varistor against current surge was evaluated as follows. 8 × 20 μsec, 2.5 kA
Of the varistor rise voltage V 1 mA when 10 pulses are applied, that is, the surge change rate ΔV 1 mA
/ V 1 mA was measured. The smaller the value of the surge change rate, the more stable the electrical characteristics of the zinc oxide varistor, and the higher the reliability. In each case, the reliability is high when the absolute value of the change rate is 5% or less.
In addition, the minimum value and the maximum value within the same lot are shown as numerical values indicating the evaluation results of the electrical characteristics. Table 1 shows the composition used in Example 1 and the evaluation results of the electrical characteristics of the varistor obtained in Table 2.
【0045】[0045]
【0045】[0045]
【表1】 [Table 1]
【0046】[0046]
【表2】 [Table 2]
【0047】表2に示す結果から、本実施例による原料
混合物粉体成形体は900℃という低い温度でも焼結す
ることができることが明らかである。そして、この焼結
体を使用して得られたバリスタは、非直線抵抗特性が良
好であり、長時間の直流負荷に対しても、また電流のサ
ージに対しても、立ち上がり電圧V1mAの変化率(△
V1mA/V1mA)の絶対値が5%以下であり、信頼
性に優れている。また、表1に示す結果から明らかなよ
うに、同一ロット内での電気特性のバラツキも小さかっ
た。さらに、表1には示していないが、本実施例の酸化
亜鉛系焼結体を用いて酸化亜鉛バリスタを作成する場合
には、異なるロット間での電気特性のバラツキも、同一
ロット内の電気特性のバラツキと同様に小さかった。From the results shown in Table 2, it is clear that the raw material mixture powder compact according to the present example can be sintered even at a temperature as low as 900 ° C. The varistor obtained using this sintered body, the non-linear resistance characteristic is good, even for long-time DC loading, and also against a surge current, the change in threshold voltage V 1mA Rate (△
The absolute value of (V 1mA / V 1mA ) is 5% or less, and the reliability is excellent. Further, as is clear from the results shown in Table 1, the variation in the electric characteristics within the same lot was small. Further, although not shown in Table 1, when a zinc oxide varistor is prepared using the zinc oxide-based sintered body of the present embodiment, variations in electrical characteristics between different lots are also reduced. As small as the variation in characteristics.
【0048】(実施例2)実施例1と同様にして調製し
たB2O3/Cr2O3含有第3予備熱処理合成粉体と
Sb2O3含有第5予備熱処理合成粉体を用いて、Zn
O:B2O3/Cr2O3含有第3予備熱処理合成粉
体:Bi2O3:Co3O4:MnO2:NiO:Sb
2O3含有第5予備熱処理合成粉体:Al(NO3)3
・9H2O=80.81:0.4:3.4:0.67
2:0.414:0.251:1.5:0.0075
(重量比)となるように配合し、モノマロンポットのボ
ールミルで湿式混合粉砕した後、スプレイドライヤーを
用いて造粒して、酸化亜鉛系混合粉末を得た。かくして
得た酸化亜鉛系混合粉末を用いて、アレスタを作成し
た。[0048] (Example 2) Example 1 and using the third preliminary heat treatment synthetic powder and Sb 2 O 3 containing 5 preliminary heat treatment combining the powder with B 2 O 3 / Cr 2 O 3, prepared contained the same , Zn
O: B 2 O 3 / Cr 2 O 3 containing third preliminary heat treatment synthetic powder: Bi 2 O 3: Co 3 O 4: MnO 2: NiO: Sb
Fifth preliminary heat-treated synthetic powder containing 2 O 3 : Al (NO 3 ) 3
9H 2 O = 80.81: 0.4: 3.4: 0.67
2: 0.414: 0.251: 1.5: 0.0075
(Weight ratio), and wet-mixed and pulverized with a ball mill of a monomalon pot, and then granulated using a spray dryer to obtain a zinc oxide-based mixed powder. An arrester was prepared using the zinc oxide-based mixed powder thus obtained.
【0049】アレスタの調製は、スプレイドライによっ
て得られた酸化亜鉛系混合粉末をRIP(Rubber
Isostatic Press;ゴム等方圧プレ
ス)法で柱状に成形し、得られた成形体の側面にホウ珪
酸ビスマス系ガラス粉末とMnO2との混合物を塗布
し、900℃或いは950℃でそれぞれ10時間の焼成
を行うことにより、2種の円柱状酸化亜鉛系焼結体#2
01および#202を得た。得られた2種の酸化亜鉛系
焼結体のサイズは、直径32mm×高さ25mmであっ
た。これらの酸化亜鉛系焼結体の上下両面にアルミニウ
ム金属を溶射して電極を形成した後、円周例面にマイカ
ー樹脂混合物をコーティングして、2種のアレスタタイ
プの酸化亜鉛バリスタを得た。V1mAは、それぞれV
1mA=5.99kVおよびV1mA=5.89kVで
あった。For the preparation of the arrester, the zinc oxide-based mixed powder obtained by spray drying was mixed with RIP (Rubber).
Isostatic Press (rubber isostatic pressing) method, and molded into a column. A mixture of bismuth borosilicate glass powder and MnO 2 was applied to the side surface of the obtained molded body, and the mixture was heated at 900 ° C. or 950 ° C. for 10 hours. By firing, two types of columnar zinc oxide based sintered bodies # 2
01 and # 202 were obtained. The size of the obtained two types of zinc oxide-based sintered bodies was 32 mm in diameter × 25 mm in height. Aluminum electrodes were sprayed on the upper and lower surfaces of these zinc oxide-based sintered bodies to form electrodes, and then a circumferential example surface was coated with a mica resin mixture to obtain two arrester-type zinc oxide varistors. V 1mA is V
1 mA = 5.99 kV and V 1mA = 5.89 kV.
【0050】図2は、本実施例により、酸化亜鉛系焼結
体を用いて作成したアレスタタイプの酸化亜鉛バリスタ
の斜面図である。酸化亜鉛系焼結体21の上下両面にア
ルミニウム溶射による素子電極22が形成されている。
また、酸化亜鉛系焼結体の側面にはマイカと樹脂との混
合物からなる側面絶縁膜23が形成されており、酸化亜
鉛系焼結体と素子電極と側面絶縁膜とにより、酸化亜鉛
バリスタ素子が形成されている。表3に本実施例により
得られたアレスタタイプの酸化亜鉛バリスタ装置の電流
−電圧特性を示す。FIG. 2 is an oblique view of an arrester-type zinc oxide varistor prepared using a zinc oxide-based sintered body according to the present embodiment. Element electrodes 22 are formed on both upper and lower surfaces of the zinc oxide based sintered body 21 by aluminum spraying.
Further, a side surface insulating film 23 made of a mixture of mica and resin is formed on the side surface of the zinc oxide based sintered body, and the zinc oxide based varistor element Is formed. Table 3 shows the current-voltage characteristics of the arrester type zinc oxide varistor device obtained in this example.
【0051】[0051]
【0051】[0051]
【表3】 [Table 3]
【0052】表3から明らかなように、本実施例による
組成の酸化亜鉛系焼結体を用いて製造した2種のアレス
タタイプの酸化亜鉛バリスタは、高電流域においても、
非直線抵抗特性が優れていることがわかる。次に、交流
課電の加速試験を行うことにより、課電寿命を予測し
た。課電寿命は、アレスタの最も重要な評価項目の一つ
である。ここでは、周囲温度130℃、課電率95%の
条件で試験を行った。その結果、初期Irは、両素子と
もに100時間以上の試験に対してほとんど変化しなか
った。従って、ギャップレスのアレスタとして使用した
場合に、周囲温度70℃、課電率80%の条件下では、
100年以上の寿命が保障されるという結果を得た。As is clear from Table 3, the two types of arrestor-type zinc oxide varistors manufactured using the zinc oxide-based sintered body having the composition according to the present embodiment can be used even in a high current region.
It can be seen that the non-linear resistance characteristics are excellent. Next, the service life was estimated by performing an AC power acceleration test. The service life is one of the most important evaluation items of the arrester. Here, the test was performed under the conditions of an ambient temperature of 130 ° C. and a power application rate of 95%. As a result, the initial Ir hardly changed in both devices after the test for 100 hours or more. Therefore, when used as a gapless arrester, under the conditions of an ambient temperature of 70 ° C. and a power application rate of 80%,
The result is that the service life of more than 100 years is guaranteed.
【0053】(実施例3)B2O3粉末とCr2O3粉
末とY2O3粉末を各種重量比で混合し、大気雰囲気下
410℃で5時間熱処理し、微粉砕した後、再び同条件
で熱処理し、安定化ジルコニアを粉砕メディアとするモ
ノマロンポットのボールミルで微粉砕することにより、
B2O3/Cr2O3含有第4予備熱処理合成粉体を得
た。また、Sb2O3粉末とZnO粉末をSb2O3粉
末:ZnO粉末=0.34:0.66の重量比で混合
し、大気雰囲気下1250℃で5時間熱処理し、微粉砕
した後、再び同条件で熱処理し、安定化ジルコニアを粉
砕メディアとするモノマロンポットのボールミルで微粉
砕することにより、Sb2O3含有第5予備熱処理合成
粉体を得た。次いで、実施例1と同様の手法により試料
を作成した。すなわち、ZnO粉末:B2O3/Cr2
O3含有第4予備熱処理合成粉体:Bi2O3粉末:C
o3O4粉末:MnO2粉末:NiO粉末:Sb2O3
含有第5予備熱処理合成粉体:水酸化酢酸アルミニウム
(Al(OH)(CH3COO)2)粉体=81.38
−0.66x:0.5:4:0.954:0.414:
0.383:x:0.0065(重量比)となるように
配合した。ここに、x=0.3,0.5,1,2,5,
8,10,15を選択した。これらを湿式法で60時間
混合粉砕した後、乾燥し、造粒し、成形した。得られた
成形体を900℃または950℃で焼成し、酸化亜鉛系
焼結体を得た。それぞれロットの一部には、700℃の
熱処理を施し、実施例1と同様にして、酸化亜鉛バリス
タを作製し、その電気特性を評価した。組成を表4に示
し、測定結果を表5に示す。Example 3 B 2 O 3 powder, Cr 2 O 3 powder and Y 2 O 3 powder were mixed at various weight ratios, heat-treated at 410 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, pulverized, and then re-pulverized. Heat-treated under the same conditions, and finely pulverized with a ball mill of a monomalon pot using stabilized zirconia as a pulverizing medium,
A fourth preheat-treated synthetic powder containing B 2 O 3 / Cr 2 O 3 was obtained. In addition, Sb 2 O 3 powder and ZnO powder were mixed at a weight ratio of Sb 2 O 3 powder: ZnO powder = 0.34: 0.66, heat-treated at 1250 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and pulverized. Heat treatment was again performed under the same conditions, and the mixture was finely pulverized with a ball mill of a monomalon pot using stabilized zirconia as a pulverizing medium to obtain a fifth preheat-treated synthetic powder containing Sb 2 O 3 . Next, a sample was prepared in the same manner as in Example 1. That is, ZnO powder: B 2 O 3 / Cr 2
O 3 -containing fourth preliminary heat-treated synthetic powder: Bi 2 O 3 powder: C
o 3 O 4 powder: MnO 2 powder: NiO powder: Sb 2 O 3
Containing fifth preheat-treated synthetic powder: aluminum hydroxide acetate (Al (OH) (CH 3 COO) 2 ) powder = 81.38
-0.66x: 0.5: 4: 0.954: 0.414:
0.383: x: 0.0065 (weight ratio). Where x = 0.3,0.5,1,2,5,
8, 10, and 15 were selected. These were mixed and pulverized by a wet method for 60 hours, dried, granulated, and molded. The obtained molded body was fired at 900 ° C. or 950 ° C. to obtain a zinc oxide-based sintered body. A part of each lot was subjected to a heat treatment at 700 ° C., and a zinc oxide varistor was produced in the same manner as in Example 1, and its electrical characteristics were evaluated. The composition is shown in Table 4 and the measurement results are shown in Table 5.
【0054】[0054]
【0054】[0054]
【表4】 [Table 4]
【0055】[0055]
【表5】 [Table 5]
【0056】本実施例による酸化亜鉛系焼結体を用いて
製造された酸化亜鉛バリスタは、非直線抵抗特性が良好
であり、長時間の直流負荷に対しても、またサージに対
しても、立ち上がり電圧V1mAの変化率(△V1mA
/V1mA)の細対値が5%以下で、信頼性に優れてい
た。なお、比較例#301では、バリスタ電圧 (V
1mA/mm)およびα値のバラツキが大きく、また負
荷に対してV1mAの変化率が大きく、バリスタとして
不適当であった。さらに比較例#308では、V1mA
の値が大きく、測定が不可能であった。The zinc oxide varistor manufactured using the zinc oxide-based sintered body according to the present embodiment has good non-linear resistance characteristics, and can be used for a long-time DC load and a surge. Change rate of rising voltage V 1 mA (△ V 1 mA
/ V 1mA ) was 5% or less, indicating excellent reliability. In Comparative Example # 301, the varistor voltage (V
1 mA / mm) and the variation of the α value were large, and the rate of change of V 1 mA with respect to the load was large. Further, in Comparative Example # 308, V 1 mA
Was large and measurement was impossible.
【0057】(実施例4)B2O3粉末:Sb2O3粉
末をモル比で2:1となるようにすなわち重量比で0.
333:0.667になるように混合し、大気雰囲気下
370℃で5時間熱処理した後、安定化ジルコニアを粉
砕メディアとするモノマロンポットのボールミルで微粉
砕することにより、B2O3含有第1予備熱処理合成粉
体(平均粒径約0.5〜1.5μm)を得た。また、B
i2O3粉末:Cr2O3粉末:Y2O3粉末を重量比
で0.5:0.246:0.254になるように混合
し、大気雰囲気下500℃で5時間熱処理した後、安定
化ジルコニアを粉砕メディアとするモノマロンポットの
ボールミルで微粉砕することにより、Cr2O3含有第
2予備熱処理合成粉体を得た。また、Sb2O3粉末:
Co3O4粉末を重量比で0.3:0.7になるように
混合し、大気雰囲気下1050℃で5時間熱処理した
後、安定化ジルコニアを粉砕メディアとするモノマロン
ポットのボールミルで微粉砕することにより、Sb含有
第5予備熱処理合成粉体を得た。Example 4 B 2 O 3 powder: Sb 2 O 3 powder was used in a molar ratio of 2: 1, that is, in a weight ratio of 0.1.
333: 0.667, and heat-treated at 370 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and then finely pulverized with a ball mill of a monomalon pot using stabilized zirconia as a pulverizing medium to obtain a B 2 O 3 -containing 1 Preheat-treated synthetic powder (average particle size: about 0.5 to 1.5 μm) was obtained. Also, B
i 2 O 3 powder: Cr 2 O 3 powder: Y 2 O 3 powder are mixed in a weight ratio of 0.5: 0.246: 0.254, and heat-treated at 500 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. Then, a second preliminary heat-treated synthetic powder containing Cr 2 O 3 was obtained by finely pulverizing with a ball mill of a monomalon pot using stabilized zirconia as a pulverizing medium. Also, Sb 2 O 3 powder:
The Co 3 O 4 powder was mixed at a weight ratio of 0.3: 0.7, and heat-treated at 1050 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and then finely ground by a ball mill of a monomalon pot using stabilized zirconia as a grinding media. By pulverizing, a fifth preheat-treated synthetic powder containing Sb was obtained.
【0058】次に、ZnO:前記B2O3含有第1予備
熱処理合成粉体:Bi2O3:前記Cr2O3含有第2
予備熱処理合成粉体:Co3O4:MnO2:NiO:
前記Sb含有第5予備熱処理合成粉体:AlOOH=8
1.38:1.2:4.25−0.5x:x:0.11
4:0.414:0.383:1.2:0.0012
(重量比)となるように配合し、湿式法で混合粉砕し
た。ここに、x=0.03,0.05,0.1,0.
2,0.5,1,2,5,7,10を選択した。得られ
た原料配合粉末を乾燥し、ディスク状に加圧成形した
後、成形体を大気中昇温速度50℃/時間で昇温し、9
50℃で10時間保持した後、降温速度50℃/時間で
降温して、焼結体を得た。それぞれロットの一部には、
700℃の熱処理を施し、実施例1と同様にして、酸化
亜鉛バリスタを作製し、その電気特性を評価した。試料
組成を表6に示し、結果を表7に示す。Next, ZnO: wherein B 2 O3 containing first preliminary heat treatment synthetic powder: Bi 2 O 3: The Cr 2 O 3 containing second
Preheat-treated synthetic powder: Co 3 O 4 : MnO 2 : NiO:
The Sb-containing fifth preheat-treated synthetic powder: AlOOH = 8
1.38: 1.2: 4.25-0.5x: x: 0.11
4: 0.414: 0.383: 1.2: 0.0012
(Weight ratio) and mixed and pulverized by a wet method. Here, x = 0.03, 0.05, 0.1, 0.
2,0.5,1,2,5,7,10 were selected. After drying the obtained raw material blended powder and pressing it into a disk shape, the temperature of the green body was raised at a rate of 50 ° C./hour in the air, and
After maintaining at 50 ° C. for 10 hours, the temperature was decreased at a temperature decreasing rate of 50 ° C./hour to obtain a sintered body. Part of each lot,
A heat treatment at 700 ° C. was performed, and a zinc oxide varistor was manufactured in the same manner as in Example 1, and the electrical characteristics were evaluated. Table 6 shows the sample composition, and Table 7 shows the results.
【0059】[0059]
【表6】 [Table 6]
【0060】[0060]
【表7】 [Table 7]
【0061】本実施例により得られた酸化亜鉛系焼結体
は、950℃という低い温度でも焼結することができ、
この焼結体を用いて作製された酸化亜鉛系バリスタは、
#401および#410を除いて非直線抵抗特性が良好
であり、長時間の直流負荷に対しても、またサージに対
しても、立ち上がり電圧V1mAの変化率△V1mA/
V1mAの絶対値が5%以下であり、信頼性に優れてい
た。また、同一ロット内の電気特性のバラツキも小さか
った。本実施例による酸化亜鉛系焼結体を用いて酸化亜
鉛バリスタを作成する場合には、異なるロット間の電気
特性のバラツキも、同一ロット内の電気特性のバラツキ
と同様に小さかった。#401および#410では電気
的に安定した素子が得られず、負荷による劣化が大きか
った。The zinc oxide-based sintered body obtained according to this embodiment can be sintered even at a low temperature of 950 ° C.
A zinc oxide varistor made using this sintered body,
Except for # 401 and # 410, the non-linear resistance characteristics are good, and the change rate of the rising voltage V1mA ΔV 1mA /
The absolute value of V 1 mA was 5% or less, indicating excellent reliability. Also, the variation in the electrical characteristics within the same lot was small. When a zinc oxide varistor was prepared using the zinc oxide-based sintered body according to the present embodiment, the variation in the electrical characteristics between different lots was as small as the variation in the electrical characteristics in the same lot. In # 401 and # 410, an electrically stable element was not obtained, and deterioration due to load was large.
【0062】(実施例5)B2O3粉末とSb2O3粉
末とを1:1のモル比で、すなわち重量比で0.19
3:0.807になるように混合した粉体を大気雰囲気
下380℃で5時間の熱処理に供した後、安定化ジルコ
ニアを粉砕メディアとするモノマロンポットのボールミ
ルで微粉砕することにより、B2O3含有第1予備熱処
理合成粉体を得た。次にCr2O3粉末とSb2O3粉
末とを2:1のモル比ですなわち重量比で0.51:
0.49になるように混合した粉体を大気雰囲気下60
0℃で5時間の熱処理に供した後、安定化ジルコニアを
粉砕メディアとするモノマロンポットのボールミルで微
粉砕することにより、Cr2O3とSb2O3とからな
るCr含有第2予備熱処理合成粉体を得た。また、Sb
2O3粉末:ZnO粉末:Co3O4粉末:NiO粉末
(各粉末の粒径はそれぞれ平均粒径が2〜3μm)を重
量比で0.34:0.382:0.188:0.088
になるように混合し、大気雰囲気下1100℃で5時間
熱処理した後、安定化ジルコニアを粉砕メディアとする
モノマロンポットのボールミルで微粉砕することによ
り、Sb含有第5予備熱処理合成粉体(平均粒径約0.
5〜1.5μm)を得た。Example 5 B 2 O 3 powder and Sb 2 O 3 powder were mixed at a molar ratio of 1: 1, that is, 0.19 by weight.
After subjecting the mixed powder to 0.807 to a heat treatment at 380 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, the powder was finely pulverized by a ball mill of a monomalon pot using stabilized zirconia as a pulverizing medium. A first preliminary heat-treated synthetic powder containing 2 O 3 was obtained. Next, the Cr 2 O 3 powder and the Sb 2 O 3 powder were mixed at a molar ratio of 2: 1, that is, at a weight ratio of 0.51:
The powder mixed to be 0.49 is placed in an air atmosphere for 60
After subjecting to a heat treatment at 0 ° C. for 5 hours, the second preliminary heat treatment containing Cr composed of Cr 2 O 3 and Sb 2 O 3 is performed by finely pulverizing with a ball mill of a monomalon pot using stabilized zirconia as a grinding media. A synthetic powder was obtained. Also, Sb
2 O 3 powder: ZnO powder: Co 3 O 4 powder: NiO powder (the average particle diameter of each powder is 2 to 3 μm) in a weight ratio of 0.34: 0.382: 0.188: 0. 088
And heat-treated at 1100 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and then finely pulverized by a ball mill of a monomalon pot using stabilized zirconia as a pulverizing medium, thereby obtaining a fifth preheat-treated synthetic powder containing Sb (average). Particle size approx.
5-1.5 [mu] m).
【0063】ZnO粉末:前記B2O3含有第1予備熱
処理合成粉体:Bi2O3:前記Cr2O3含有第2予
備熱処理合成粉体:Co3O4粉末:MnO2粉末:N
iO粉末:前記Sb含有第5予備熱処理合成粉体:Al
(OH)(CH3COO)2=81:0.5:4.2:
0.5:0.766:0.414:0.295:1.
0:0.0065(重量比)となるように配合し、湿式
法で60時間混合粉砕した後、実施例1と同様の手法に
より、750℃、800℃、850℃、900℃、95
0℃、1000℃、1100℃、1200℃の各種焼成
温度を選択して酸化亜鉛系焼結体を得た。夫々の温度に
おける試料番号を#501、#502、#503、#5
04、#505、#506、#507、#508とす
る。上記で得られた酸化亜鉛系焼結体の両面に銀電極材
料を塗布し、700℃で焼きつけて電極を形成した後、
リード線をはんだ付けして、酸化亜鉛バリスタを作製し
た。得られたバリスタの電気特性の測定結果を表8に示
す。ZnO powder: B 2 O 3 -containing first preliminary heat-treated synthetic powder: Bi 2 O 3 : Cr 2 O 3 -containing second preliminary heat-treated synthetic powder: Co 3 O 4 powder: MnO 2 powder: N
iO powder: Sb-containing fifth preheat-treated synthetic powder: Al
(OH) (CH 3 COO) 2 = 81: 0.5: 4.2:
0.5: 0.766: 0.414: 0.295: 1.
0: 0.0065 (weight ratio), mixed and pulverized by a wet method for 60 hours, and then 750 ° C., 800 ° C., 850 ° C., 900 ° C., 95
Various firing temperatures of 0 ° C., 1000 ° C., 1100 ° C., and 1200 ° C. were selected to obtain a zinc oxide-based sintered body. The sample numbers at respective temperatures are # 501, # 502, # 503, # 5
04, # 505, # 506, # 507, and # 508. After applying a silver electrode material to both surfaces of the zinc oxide based sintered body obtained above and baking at 700 ° C. to form an electrode,
The lead wire was soldered to produce a zinc oxide varistor. Table 8 shows the measurement results of the electrical characteristics of the obtained varistors.
【0064】[0064]
【0064】[0064]
【表8】 [Table 8]
【0065】表8に示す結果から、本実施例の酸化亜鉛
系焼結体は、800〜1100℃という低い温度でも焼
結することができることが明らかである。また得られた
焼結体を用いて作製した酸化亜鉛バリスタは、非直線抵
抗特性が良好であり、長時間の直流負荷に対しても、サ
ージに対しても、立ち上がり電圧V1mAの変化率(△
V1mA/V1mA)の絶対値が5%以下で、信頼性が
優れている。さらに、同一ロット内での電気特性のバラ
ツキも小さかった。さらにまた、本実施例による酸化亜
鉛系焼結体を用いて酸化亜鉛バリスタを作成する場合に
は、異なるロット間での電気特性のバラツキも、同一ロ
ット内の電気特性のバラツキと同様に、小さかった。#
501ではバリスタ温度が高く初特性の測定が不可能
で、また#508では試料がくっつきあって測定が不可
能であった。From the results shown in Table 8, it is clear that the zinc oxide-based sintered body of this example can be sintered even at a low temperature of 800 to 1100 ° C. Zinc oxide varistor produced using the obtained sintered body can also be non-linear resistance characteristic is good, even for long-time DC loading, against surge, the rate of change in threshold voltage V 1 mA ( △
The absolute value of ( V1mA / V1mA ) is 5% or less, and the reliability is excellent. Further, the variation in the electrical characteristics within the same lot was small. Furthermore, when a zinc oxide varistor is prepared using the zinc oxide-based sintered body according to the present embodiment, the variation in electric characteristics between different lots is also small, similarly to the variation in electric characteristics in the same lot. Was. #
In the case of 501, the varistor temperature was so high that the initial characteristics could not be measured.
【0066】[0066]
【発明の効果】本発明によれば、特定組成を有する酸化
亜鉛系原料混合粉体を使用することにより、混合粉体成
形体を低温で焼結する場合にも、組成が均一で、かつ性
状が安定した酸化亜鉛系焼結体が得られる。また、原料
混合粉体の調製に先立ち、少量配合成分である酸化ホウ
素および酸化クロムを別個に他の酸化物成分と混合して
予め熱処理しておくか、或いは酸化ホウ素と酸化クロム
とを併せて酸化アンチモンなどの他の酸化物成分と混合
して予め熱処理しておくことにより、添加成分の大部分
を予め予備熱処理する従来技術に比して、熱処理エネル
ギーが大巾に減少し、製造工程が短縮されるので、酸化
亜鉛バリスタの製造コストを低減することができる。According to the present invention, by using a zinc oxide-based raw material mixed powder having a specific composition, even when the mixed powder compact is sintered at a low temperature, the composition is uniform and the properties are improved. A stable zinc oxide-based sintered body can be obtained. Prior to the preparation of the raw material mixture powder, a small amount of boron oxide and chromium oxide are separately mixed with other oxide components and heat-treated in advance, or boron oxide and chromium oxide are combined. By mixing with other oxide components such as antimony oxide and heat-treating in advance, the heat treatment energy is greatly reduced compared to the prior art in which most of the additional components are preliminarily heat-treated, and the manufacturing process is reduced. Since it is shortened, the manufacturing cost of the zinc oxide varistor can be reduced.
【0067】さらに、得られた焼結体を使用して酸化亜
鉛バリスタを製造する場合には、非直線抵抗特性などの
電気的特性および信頼性に優れた製品が得られる。より
具体的には、初期特性が優れているのみでなく、さらに
AC、DC、パルス印加に対する安定性、500〜80
0℃の熱処理に対する安定性などにも優れている。ま
た、不良品の発生率が低下するので、歩留まりが向上す
る。Further, when a zinc oxide varistor is manufactured using the obtained sintered body, a product having excellent electrical characteristics such as non-linear resistance characteristics and reliability can be obtained. More specifically, not only the initial characteristics are excellent, but also the stability to AC, DC and pulse application, 500 to 80
It is also excellent in stability against heat treatment at 0 ° C. Further, the yield rate is improved because the incidence of defective products is reduced.
【0068】本発明による酸化亜鉛バリスタの製法を用
いると、従来の製法では実現が困難であった立ち上がり
電圧が高い材料も容易に提供できる。本発明の酸化亜鉛
バリスタにおいては、酸化亜鉛粒子内のインタースティ
シャルZn(格子間亜鉛原子)の存在密度は、1.5×
1016個/cm3以下である。By using the method for manufacturing a zinc oxide varistor according to the present invention, it is possible to easily provide a material having a high start-up voltage, which has been difficult to realize by the conventional manufacturing method. In the zinc oxide varistor of the present invention, the existence density of interstitial Zn (interstitial zinc atom) in the zinc oxide particles is 1.5 ×
It is 10 16 pieces / cm 3 or less.
【0069】本発明によれば、原料組成にもよるが、9
50℃以下の低温度焼結により、優れた電気特性を有す
る酸化亜鉛系焼結体を得ることができる。従って、酸化
亜鉛系焼結体をシート状に成形し、電極材料と交互に積
層し、焼結した後、電極を所定の接続方法でつなぐこと
により、積層型のバリスタを得ることができる。従来技
術においては、積層型のバリスタに良好な特性を付与す
るためには、1200℃以上の焼成温度を必要とするの
で、電極材料として白金などの貴金属を用いる必要があ
った。これに対し、950℃以下で酸化亜鉛系焼結体を
製造し得る本発明方法によれば、電極材料として比較的
低価格の銀を用いることが可能となるという大きな利点
が得られる。According to the present invention, although depending on the raw material composition, 9
By sintering at a low temperature of 50 ° C. or less, a zinc oxide-based sintered body having excellent electric characteristics can be obtained. Therefore, a laminated varistor can be obtained by forming a zinc oxide-based sintered body into a sheet shape, alternately laminating it with an electrode material, sintering, and connecting the electrodes by a predetermined connection method. In the prior art, a firing temperature of 1200 ° C. or more is required to impart good characteristics to the laminated varistor, so that a noble metal such as platinum had to be used as an electrode material. On the other hand, according to the method of the present invention in which a zinc oxide-based sintered body can be manufactured at 950 ° C. or lower, there is obtained a great advantage that relatively low-cost silver can be used as an electrode material.
【図1】図1は、本発明による酸化亜鉛系焼結体を用い
て製造されたディスクタイプの酸化亜鉛バリスタの概要
を示す側面図である。FIG. 1 is a side view schematically showing a disk-type zinc oxide varistor manufactured using a zinc oxide-based sintered body according to the present invention.
【図2】図2は、本発明による酸化亜鉛系焼結体を用い
て製造されたアレスタタイプの酸化亜鉛バリスタの概要
を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing an outline of an arrester-type zinc oxide varistor manufactured using a zinc oxide-based sintered body according to the present invention.
11 酸化亜鉛系焼結体 12 電極 13 リード線 21 酸化亜鉛系焼結体 22 電極 23 側面絶縁膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Zinc oxide-based sintered body 12 Electrode 13 Lead wire 21 Zinc oxide-based sintered body 22 Electrode 23 Side insulating film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G030 AA11 AA16 AA20 AA21 AA22 AA24 AA25 AA28 AA29 AA32 AA35 AA36 AA37 AA38 AA39 AA40 AA42 AA43 BA04 GA03 GA04 GA08 GA27 GA33 5E034 BB01 DA03 DC02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G030 AA11 AA16 AA20 AA21 AA22 AA24 AA25 AA28 AA29 AA32 AA35 AA36 AA37 AA38 AA39 AA40 AA42 AA43 BA04 GA03 GA04 GA08 GA27 GA33 5E034 BB01 DA03 DC02
Claims (18)
酸化ビスマス、酸化アンチモンおよび希土類酸化物の少
なくとも1種の含有量が40〜97重量%である酸化ホ
ウ素含有第1予備熱処理合成粉体と、酸化クロム含有量
が10〜75重量%で、酸化ビスマス、酸化アンチモン
および希土類酸化物の少なくとも1種の含有量が25〜
90重量%である酸化クロム含有第2予備熱処理合成粉
体と、酸化アンチモン含有量が20〜50重量%で、少
なくとも酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化
ニッケルおよび酸化クロムから選択された1〜5種の含
有量が50〜80重量%である酸化アンチモン含有第5
予備熱処理合成粉体を予め調製し、酸化亜鉛粉末81.
38重量部(前記酸化アンチモン含有第5予備熱処理合
成粉体による寄与分を含む)、前記酸化ホウ素含有第1
予備熱処理合成粉体0.05〜5.0重量部、前記酸化
クロム含有第2予備熱処理合成粉体0.05〜7.0重
量部、前記酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体
0.5〜10.0重量部、酸化コバルト粉末、酸化マン
ガン粉末および酸化ニッケル粉末からなる群から選ばれ
た粉末の2種または3種0.3〜8.0重量部(前記酸
化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体による寄与分
を含む)、酸化ビスマス粉末1.0〜10.0重量部
(前記酸化ホウ素含有第1予備熱処理合成粉体および前
記酸化クロム含有第2予備熱処理合成粉体による寄与分
を含む)およびアルミニウム化合物粉末0.0001〜
0.05重量部(但し酸化アルミニウム換算量)を混合
して酸化亜鉛系混合粉体を調製し、前記酸化亜鉛系混合
粉体を成形し、得られた成形体を800〜1100℃で
焼結して得る酸化亜鉛系焼結体。(1) a boron oxide content of 3 to 60% by weight;
A first preheat-treated synthetic powder containing boron oxide containing at least one of bismuth oxide, antimony oxide and rare earth oxide in a content of 40 to 97% by weight, a bismuth oxide containing 10 to 75% by weight of chromium oxide , The content of at least one of antimony oxide and rare earth oxide is 25 to
A second preheat-treated synthetic powder containing 90% by weight of chromium oxide; Antimony oxide-containing fifth material having a content of five kinds of 50 to 80% by weight.
Preliminarily heat-treated synthetic powder was prepared, and zinc oxide powder 81.
38 parts by weight (including the contribution of the antimony oxide-containing fifth preheat-treated synthetic powder) and the boron oxide-containing first powder
0.05 to 5.0 parts by weight of the preheat-treated synthetic powder, 0.05 to 7.0 parts by weight of the second preheat-treated synthetic powder containing chromium oxide, and 0.5 of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide 0.3 to 8.0 parts by weight of two or three kinds of powders selected from the group consisting of cobalt oxide powder, manganese oxide powder, and nickel oxide powder (the fifth preliminary heat treatment containing antimony oxide). 1.0 to 10.0 parts by weight of the bismuth oxide powder (including the contribution of the synthetic powder) and the contribution of the boron oxide-containing first preliminary heat-treated synthetic powder and the chromium oxide-containing second preliminary heat-treated synthetic powder And aluminum compound powder 0.0001 to
A zinc oxide-based mixed powder is prepared by mixing 0.05 parts by weight (however, the equivalent amount of aluminum oxide), the zinc oxide-based mixed powder is molded, and the obtained compact is sintered at 800 to 1100 ° C. A zinc oxide-based sintered body obtained by:
らに500〜800℃の熱処理を受けた酸化亜鉛系焼結
体。2. The zinc oxide-based sintered body according to claim 1, further subjected to a heat treatment at 500 to 800 ° C.
チモン含有第5予備熱処理合成粉体による寄与分を含
む)に対し、さらに酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸
化鉛、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化タンタル、酸化チタ
ン、酸化タングステンおよび希土類酸化物からなる群か
ら選ばれた少なくとも1種0.1〜2.0重量部を配合
して得る請求項1に記載の酸化亜鉛系焼結体。3. A method according to claim 1, further comprising adding germanium oxide, niobium oxide, lead oxide, silicon oxide, tin oxide, and oxide to 81.38 parts by weight of the zinc oxide powder (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide). The zinc oxide-based sintered body according to claim 1, wherein the zinc oxide-based sintered body is obtained by mixing 0.1 to 2.0 parts by weight of at least one selected from the group consisting of tantalum, titanium oxide, tungsten oxide, and rare earth oxide.
化ホウ素およびホウ酸のいずれかの粉末3〜60重量%
と、酸化ビスマス粉末、酸化アンチモン粉末および希土
類酸化物粉末の少なくとも1種40〜97重量%とから
なる酸化物混合粉末を300〜1400℃で予備的加熱
を行った後、粉砕することにより、酸化ホウ素含有の第
1予備熱処理合成粉体を得る工程、酸化クロム10〜7
5重量%と、酸化ビスマス粉末、酸化アンチモン粉末お
よび希土類酸化物粉末の少なくとも1種25〜90重量
%とからなる酸化物混合粉末を400〜1400℃の温
度で予備的加熱を行った後、粉砕することにより、酸化
クロム含有の第2予備熱処理合成粉体を得る工程、酸化
アンチモン20〜50重量%と、少なくとも酸化亜鉛、
酸化コバルト、酸化マンガン、酸化ニッケルおよび酸化
クロムから選択された1〜5種50〜80重量%とから
なる酸化物混合粉末を高温で好ましくは1000〜14
00℃の温度で予備的加熱を行った後、粉砕することに
より、酸化アンチモン含有の第5予備熱処理合成粉体を
得る工程、酸化亜鉛粉末81.38重量部(第5予備熱
処理合成粉体による寄与分を含む)、前記酸化ホウ素含
有第1予備熱処理合成粉体0.05〜5.0重量部、前
記酸化クロム含有第2予備熱処理合成粉体0.05〜
7.0重量部、前記酸化アンチモン含有第5予備熱処理
合成粉体0.5〜10.0重量部、酸化コバルト粉末、
酸化マンガン粉末および酸化ニッケル粉末からなる群か
ら選ばれた粉末の2種または3種0.3〜8.0重量部
(第5予備熱処理合成粉体による寄与分を含む)、酸化
ビスマス粉末1.0〜10.0重量部(第1および第2
予備熱処理合成粉体による寄与分を含む)およびアルミ
ニウム化合物粉末0.0001〜0.05重量部(但し
酸化アルミニウム換算量)を混合して酸化亜鉛系混合粉
体を調製する工程、前記酸化亜鉛系混合粉体を成形する
工程、および、前記工程で得られた成形体を800〜1
100℃で焼結する工程を備えた製造方法。4. A method for producing a zinc oxide-based sintered body, comprising 3 to 60% by weight of a powder of either boron oxide or boric acid.
An oxide mixed powder consisting of at least one of bismuth oxide powder, antimony oxide powder, and rare earth oxide powder in an amount of 40 to 97% by weight is preliminarily heated at 300 to 1400 ° C., and then pulverized to obtain an oxide. Step of obtaining a first boron-containing preheat-treated synthetic powder, chromium oxide 10 to 7
An oxide mixed powder composed of 5% by weight and at least one of bismuth oxide powder, antimony oxide powder and rare earth oxide powder in 25 to 90% by weight is preliminarily heated at a temperature of 400 to 1400 ° C., and then pulverized. To obtain a second preheat-treated synthetic powder containing chromium oxide, by adding 20 to 50% by weight of antimony oxide and at least zinc oxide;
An oxide mixed powder composed of 50 to 80% by weight of 1 to 5 kinds selected from cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide and chromium oxide is preferably used at a high temperature of 1000 to 14%.
A step of obtaining a fifth preliminarily heat-treated synthetic powder containing antimony oxide by preliminarily heating at a temperature of 00 ° C. and then pulverizing, a step of obtaining 81.38 parts by weight of zinc oxide powder (based on the fifth preheated synthetic powder) The boron oxide-containing first preheat-treated synthetic powder in an amount of 0.05 to 5.0 parts by weight, and the chromium oxide-containing second preheat-treated synthetic powder in an amount of 0.05 to 5.0 parts by weight.
7.0 parts by weight, the antimony oxide-containing fifth preliminary heat-treated synthetic powder 0.5 to 10.0 parts by weight, cobalt oxide powder,
0.3 to 8.0 parts by weight of a powder selected from the group consisting of manganese oxide powder and nickel oxide powder (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder), bismuth oxide powder 0 to 10.0 parts by weight (first and second parts)
Preparing a zinc oxide-based mixed powder by mixing 0.0001 to 0.05 parts by weight (in terms of aluminum oxide) of an aluminum compound powder (including the contribution of the preheat-treated synthetic powder); A step of molding the mixed powder, and forming the molded body obtained in the step from 800 to 1
A manufacturing method comprising a step of sintering at 100 ° C.
れた酸化亜鉛系焼結体に側面絶縁膜と電極とを形成して
なる酸化亜鉛バリスタ。5. A zinc oxide varistor obtained by forming a side insulating film and an electrode on a zinc oxide based sintered body obtained by the method according to claim 1.
ウ素の含有量が3〜60重量%で、酸化ビスマス、酸化
アンチモンおよび希土類酸化物の少なくとも1種の含有
量が40〜97重量%である酸化ホウ素含有第1予備熱
処理合成粉体と、酸化クロム含有量が10〜75重量%
で、酸化ビスマス、酸化アンチモンおよび希土類酸化物
の少なくとも1種の含有量が25〜90重量%である酸
化クロム含有第2予備熱処理合成粉体と、酸化アンチモ
ン含有量が20〜50重量%で、少なくとも酸化亜鉛、
酸化コバルト、酸化マンガン、酸化ニッケルおよび酸化
クロムから選択された1〜5種の含有量が50〜80重
量%である酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体
とを予め調製し、酸化亜鉛粉末81.38重量部(前記
酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体による寄与
分を含む)、前記酸化ホウ素含有第1予備熱処理合成粉
体0.05〜5.0重量部、前記酸化クロム含有第2予
備熱処理合成粉体0.05〜7.0重量部、前記酸化ア
ンチモン含有第5予備熱処理合成粉体0.5〜10.0
重量部、酸化コバルト粉末、酸化マンガン粉末および酸
化ニッケル粉末からなる群から選ばれた粉末の2種また
は3種0.3〜8.0重量部(前記酸化アンチモン含有
第5予備熱処理合成粉体による寄与分を含む)、酸化ビ
スマス粉末1.0〜10.0重量部(前記酸化ホウ素含
有第1予備熱処理合成粉体および前記酸化クロム含有第
2予備熱処理合成粉体による寄与分を含む)およびアル
ミニウム化合物粉末0.0001〜0.05重量部(但
し酸化アルミニウム換算量)を混合して酸化亜鉛系混合
粉体を調製し、前記酸化亜鉛系混合粉体を薄板状に成形
し、得られた薄板状成形体と金属電極材料とを交互に積
層し、得られた積層体を焼成してなる積層型酸化亜鉛バ
リスタ。6. A laminated zinc oxide varistor, wherein the content of boron oxide is 3 to 60% by weight and the content of at least one of bismuth oxide, antimony oxide and rare earth oxide is 40 to 97% by weight. A first boron oxide-containing first preheat-treated synthetic powder and a chromium oxide content of 10 to 75% by weight
A chromium oxide-containing second preheat-treated synthetic powder containing at least one of bismuth oxide, antimony oxide and a rare earth oxide in a content of 25 to 90% by weight, and an antimony oxide content of 20 to 50% by weight, At least zinc oxide,
A preliminarily heat-treated synthetic powder containing antimony oxide having a content of 1 to 5 selected from cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide and chromium oxide of 50 to 80% by weight; .38 parts by weight (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide), 0.05 to 5.0 parts by weight of the first preheat-treated synthetic powder containing boron oxide, and the second containing chromium oxide. 0.05 to 7.0 parts by weight of preheat-treated synthetic powder, 0.5 to 10.0 of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide
Parts by weight, 0.3 to 8.0 parts by weight of two or three kinds of powders selected from the group consisting of cobalt oxide powder, manganese oxide powder and nickel oxide powder (based on the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide) 1.0 to 10.0 parts by weight of the bismuth oxide powder (including the contribution of the first preliminary heat-treated synthetic powder containing boron oxide and the second preliminary heat-treated synthetic powder containing chromium oxide) and aluminum A zinc oxide-based mixed powder is prepared by mixing 0.0001 to 0.05 parts by weight (in terms of aluminum oxide) of a compound powder, and the zinc oxide-based mixed powder is formed into a thin plate. A laminated zinc oxide varistor obtained by alternately laminating shaped bodies and metal electrode materials and firing the obtained laminated body.
って酸化クロムの含有量が30〜97重量%の酸化ホウ
素/酸化クロム含有第3予備熱処理合成粉体と、酸化ア
ンチモンの含有量が20〜50重量%であって、少なく
とも酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化ニッ
ケルおよび酸化クロムから選択された1〜5種の含有量
が50〜80重量%である酸化アンチモン含有第5予備
熱処理合成粉体を予め調整し、酸化亜鉛粉末81.38
重量部(前記酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉
体による寄与分を含む)、酸化ホウ素/酸化クロム含有
第3予備熱処理合成粉体0.08〜5.0重量部、前記
酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体0.5〜1
0.0重量部、酸化コバルト粉末、酸化マンガン粉末お
よび酸化ニッケル粉末からなる群から選ばれた粉末の2
種または3種0.3〜8.0重量部(前記酸化アンチモ
ン含有第5予備熱処理合成粉体による寄与分を含む)、
酸化ビスマス粉末1.0〜10.0重量部およびアルミ
ニウム化合物粉末0.0001〜0.05重量部(但し
酸化アルミニウム換算量)を混合して酸化亜鉛系混合粉
体を調製し、前記酸化亜鉛系混合粉体を成形し、得られ
た成形体を800〜1100℃で焼結して得る酸化亜鉛
系焼結体。7. A boron oxide / chromium oxide-containing third preheat-treated synthetic powder having a boron oxide content of 3 to 70% by weight and a chromium oxide content of 30 to 97% by weight, and an antimony oxide content. The antimony oxide-containing fifth material has an amount of 20 to 50% by weight, and contains at least 1 to 5 kinds selected from zinc oxide, cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide and chromium oxide in an amount of 50 to 80% by weight. Preliminarily heat-treated synthetic powder was prepared, and zinc oxide powder 81.38 was prepared.
Parts by weight (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide), 0.08 to 5.0 parts by weight of the third preheat-treated synthetic powder containing boron oxide / chromium oxide, and the fifth powder containing antimony oxide. Preheat-treated synthetic powder 0.5-1
0.02 parts by weight of a powder selected from the group consisting of cobalt oxide powder, manganese oxide powder, and nickel oxide powder
0.3 or 8.0 parts by weight (including the contribution of the antimony oxide-containing fifth preheat-treated synthetic powder),
By mixing 1.0 to 10.0 parts by weight of bismuth oxide powder and 0.0001 to 0.05 parts by weight of aluminum compound powder (in terms of aluminum oxide), a zinc oxide-based mixed powder is prepared. A zinc oxide-based sintered body obtained by molding a mixed powder and sintering the obtained molded body at 800 to 1100 ° C.
らに500〜800℃の熱処理を受けた酸化亜鉛系焼結
体。8. A zinc oxide based sintered body according to claim 7, which is further subjected to a heat treatment at 500 to 800 ° C.
チモン含有第5予備熱処理合成粉体による寄与分を含
む)に対し、さらに酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸
化鉛、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化タンタル、酸化チタ
ン、酸化タングステンおよび希土類酸化物からなる群か
ら選ばれた少なくとも1種0.1〜2.0重量部を配合
して得る請求項7に記載の酸化亜鉛系焼結体。9. The method further comprises: germanium oxide, niobium oxide, lead oxide, silicon oxide, tin oxide, tin oxide, The zinc oxide-based sintered body according to claim 7, which is obtained by blending at least 0.1 to 2.0 parts by weight of at least one selected from the group consisting of tantalum, titanium oxide, tungsten oxide, and rare earth oxide.
酸化ホウ素粉末3〜70重量%と酸化クロム粉末30〜
97重量%とからなる酸化物混合粉末を300〜140
0℃で予備的加熱を行った後、粉砕することにより、酸
化ホウ素/酸化クロム含有第3予備熱処理合成粉体を得
る工程、酸化アンチモン20〜50重量%と、少なくと
も酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化ニッケ
ルおよび酸化クロムから選択された1〜5種50〜80
重量%とからなる酸化物混合粉末を高温で好ましくは1
000〜1400℃の温度で予備的加熱を行った後、粉
砕することにより、酸化アンチモン含有の第5予備熱処
理合成粉体を得る工程、酸化亜鉛粉末81.38重量部
(第5予備熱処理合成粉体による寄与分を含む)、前記
酸化ホウ素/酸化クロム含有第3予備熱処理合成粉体
0.08〜5.0重量部、前記酸化アンチモン含有第5
予備熱処理合成粉体0.5〜10.0重量部、酸化コバ
ルト粉末、酸化マンガン粉末および酸化ニッケル粉末か
らなる群から選ばれた粉末の2種または3種0.3〜
8.0重量部(第5予備熱処理合成粉体による寄与分を
含む)、酸化ビスマス粉末1.0〜10.0重量部およ
びアルミニウム化合物粉末0.0001〜0.05重量
部(但し酸化アルミニウム換算量)を混合して酸化亜鉛
系混合粉体を調製する工程、前記酸化亜鉛系混合粉体を
成形する工程、および、前記工程で得られた成形体を8
00〜1100℃で焼結する工程を備えた製造方法。10. A method for producing a zinc oxide-based sintered body, comprising:
Boron oxide powder 3 to 70% by weight and chromium oxide powder 30 to
Oxide mixed powder consisting of 97% by weight
A step of obtaining a third preliminary heat-treated synthetic powder containing boron oxide / chromium oxide by preliminarily heating at 0 ° C. and then pulverizing the mixture; 20 to 50% by weight of antimony oxide and at least zinc oxide, cobalt oxide, oxide 1 to 5 species selected from manganese, nickel oxide and chromium oxide 50 to 80
% Of the oxide mixed powder consisting of
A step of obtaining a fifth preliminarily heat-treated synthetic powder containing antimony oxide by preliminarily heating at a temperature of 000 to 1400 ° C. and then pulverizing the mixture; The boron oxide / chromium oxide-containing third preheat-treated synthetic powder in an amount of 0.08 to 5.0 parts by weight, and the antimony oxide-containing fifth powder.
Two or three kinds of powder selected from the group consisting of 0.5 to 10.0 parts by weight of preheat-treated synthetic powder, cobalt oxide powder, manganese oxide powder and nickel oxide powder
8.0 parts by weight (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder), 1.0 to 10.0 parts by weight of bismuth oxide powder and 0.0001 to 0.05 parts by weight of aluminum compound powder (in terms of aluminum oxide) (A) to prepare a zinc oxide-based mixed powder, (b) molding the zinc oxide-based mixed powder, and
A production method comprising a step of sintering at 00 to 1100 ° C.
られた酸化亜鉛系焼結体に側面絶縁膜と電極とを形成し
てなる酸化亜鉛バリスタ。11. A zinc oxide varistor obtained by forming a side insulating film and an electrode on a zinc oxide based sintered body obtained by the method according to claim 7.
ムの含有量が30〜97重量%の酸化ホウ素/酸化クロ
ム含有第3予備熱処理合成粉体と、酸化アンチモンの含
有量が20〜50重量%であって、少なくとも酸化亜
鉛、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化ニッケルおよび
酸化クロムから選択された1〜5種の含有量が50〜8
0重量%である酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成
粉体を予め調整し、酸化亜鉛粉末81.38重量部(前
記酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体による寄
与分を含む)、酸化ホウ素/酸化クロム含有第3予備熱
処理合成粉体0.08〜5.0重量部、前記酸化アンチ
モン含有第5予備熱処理合成粉体0.5〜10.0重量
部、酸化コバルト粉末、酸化マンガン粉末および酸化ニ
ッケル粉末からなる群から選ばれた粉末の2種または3
種0.3〜8.0重量部(前記酸化アンチモン含有第5
予備熱処理合成粉体による寄与分を含む)、酸化ビスマ
ス粉末1.0〜10.0重量部およびアルミニウム化合
物粉末0.0001〜0.05重量部(但し酸化アルミ
ニウム換算量)を混合して酸化亜鉛系混合粉体を調製
し、前記酸化亜鉛系混合粉体を薄板状に成形し、得られ
た薄板状成形体と金属電極材料とを交互に積層し、得ら
れた積層体を焼成してなる積層型酸化亜鉛バリスタ。12. A laminated zinc oxide varistor, wherein a boron oxide / chromium oxide-containing third preliminary heat treatment having a boron oxide content of 3 to 70% by weight and a chromium oxide content of 30 to 97% by weight. The content of the synthetic powder and antimony oxide is 20 to 50% by weight, and the content of at least 1 to 5 kinds selected from zinc oxide, cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide and chromium oxide is 50 to 8
A fifth preliminarily heat-treated synthetic powder containing antimony oxide, which is 0% by weight, was previously prepared, and 81.38 parts by weight of zinc oxide powder (including the contribution of the fifth preliminarily heat-treated synthetic powder containing antimony oxide), boron oxide / 0.08 to 5.0 parts by weight of the third preheat-treated synthetic powder containing chromium oxide, 0.5 to 10.0 parts by weight of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide, cobalt oxide powder, manganese oxide powder and oxidized Two or three powders selected from the group consisting of nickel powders
0.3 to 8.0 parts by weight of the seed (the antimony oxide-containing fifth
Zinc oxide by mixing 1.0 to 10.0 parts by weight of bismuth oxide powder and 0.0001 to 0.05 parts by weight of aluminum compound powder (in terms of aluminum oxide). A mixed powder is prepared, the zinc oxide-based mixed powder is formed into a thin plate, the obtained thin plate-shaped formed body and the metal electrode material are alternately laminated, and the obtained laminated body is fired. Stacked zinc oxide varistor.
あって酸化クロムの含有量が10〜75重量%であり、
酸化ビスマス、酸化アンチモンおよび希土類酸化物の少
なくとも1種の含有量が30〜80重量%である酸化ホ
ウ素/酸化クロム含有第4予備熱処理合成粉体と、酸化
アンチモンの含有量が20〜50重量%であって、少な
くとも酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化ニ
ッケルおよび酸化クロムから選択された1〜5種の含有
量が50〜80重量%である酸化アンチモン含有第5予
備熱処理合成粉体を予め調製し、酸化亜鉛粉末81.3
8重量部(酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体
による寄与分を含む)、前記酸化ホウ素/酸化クロム含
有第4予備熱処理合成粉体0.1〜5.0重量部、前記
酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体0.5〜1
0.0重量部、酸化コバルト粉末、酸化マンガン粉末お
よび酸化ニッケル粉末からなる群から選ばれた粉末の2
種または3種0.3〜5.0重量部(酸化アンチモン含
有第5予備熱処理合成粉体による寄与分を含む)、酸化
ビスマス粉末1.0〜10.0重量部(酸化ホウ素/酸
化クロム含有第4予備熱処理合成粉体からの寄与分を含
む)およびアルミニウム化合物粉末0.0001〜0.
05重量部(但し酸化アルミニウム換算量)を混合して
酸化亜鉛系混合粉体を調製し、前記酸化亜鉛系混合粉体
を成形して成形体を得、前記成形体を800〜1100
℃で焼結する酸化亜鉛系焼結体。13. The content of boron oxide is 3 to 60% by weight and the content of chromium oxide is 10 to 75% by weight,
A fourth preheat-treated synthetic powder containing boron oxide / chromium oxide, wherein the content of at least one of bismuth oxide, antimony oxide and rare earth oxide is 30 to 80% by weight, and the content of antimony oxide is 20 to 50% by weight A preliminarily heat-treated synthetic powder containing antimony oxide having a content of at least 1 to 5 selected from zinc oxide, cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide and chromium oxide of 50 to 80% by weight is prepared in advance. Prepared, zinc oxide powder 81.3
8 parts by weight (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide), 0.1 to 5.0 parts by weight of the fourth preheat-treated synthetic powder containing boron oxide / chromium oxide, 5 Preheat-treated synthetic powder 0.5-1
0.02 parts by weight of a powder selected from the group consisting of cobalt oxide powder, manganese oxide powder, and nickel oxide powder
0.3 to 5.0 parts by weight (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide) and 1.0 to 10.0 parts by weight of bismuth oxide powder (containing boron oxide / chromium oxide) (Including the contribution from the fourth preheat-treated synthetic powder) and the aluminum compound powder (0.0001 to 0.1).
A zinc oxide-based mixed powder was prepared by mixing the powdered mixture with the above-mentioned zinc oxide-based mixed powder, and a compact was obtained.
A zinc oxide sintered body that sinters at ℃.
が、さらに500〜800℃の熱処理を受けた酸化亜鉛
系焼結体。14. A zinc oxide based sintered body according to claim 13, further subjected to a heat treatment at 500 to 800 ° C.
ンチモン含有第5予備熱処理合成粉体による寄与分を含
む)に対し、さらに酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸
化鉛、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化タンタル、酸化チタ
ン、酸化タングステンおよび希土類酸化物からなる群か
ら選ばれた少なくとも1種0.1〜2.0重量部を配合
して得る請求項13に記載の酸化亜鉛系焼結体。15. With respect to 81.38 parts by weight of the zinc oxide powder (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide), germanium oxide, niobium oxide, lead oxide, silicon oxide, tin oxide, oxide The zinc oxide-based sintered body according to claim 13, which is obtained by blending at least one member selected from the group consisting of tantalum, titanium oxide, tungsten oxide, and rare earth oxide in an amount of 0.1 to 2.0 parts by weight.
酸化ホウ素粉末3〜60重量%と酸化クロム粉末10〜
75重量%と、酸化ビスマス粉末30〜80重量%、酸
化アンチモン粉末30〜80重量%および希土類酸化物
粉末30〜80重量%の少なくとも1種とからなる酸化
物混合粉末からなる酸化物混合粉末を300〜1400
℃で予備的加熱を行った後、粉砕することにより、酸化
ホウ素/酸化クロム含有の第4予備熱処理合成粉体を得
る工程、酸化アンチモン20〜50重量%と、少なくと
も酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化ニッケ
ルおよび酸化クロムから選択された1〜5種50〜80
重量%とからなる酸化物混合粉末を高温で好ましくは1
000〜1400℃の温度で予備的加熱を行った後、粉
砕することにより、酸化アンチモン含有の第5予備熱処
理合成粉体を得る工程、酸化亜鉛粉末81.38重量部
(第5予備熱処理合成粉体による寄与分を含む)、前記
酸化ホウ素/酸化クロム含有第4予備熱処理合成粉体
0.1〜6.0重量部、前記酸化アンチモン含有第5予
備熱処理合成粉体0.5〜10.0重量部、酸化コバル
ト粉末、酸化マンガン粉末および酸化ニッケル粉末から
なる群から選ばれた粉末の2種または3種0.3〜5.
0重量部(第5予備熱処理合成粉体による寄与分を含
む)、酸化ビスマス粉末1.0〜10.0重量部(上記
第4予備熱処理合成粉体からの寄与分を含む)およびア
ルミニウム化合物粉末0.0001〜0.05重量部
(但し酸化アルミニウム換算量)を混合して酸化亜鉛系
混合粉体を調製する工程、前記酸化亜鉛系混合粉体を成
形する工程、および、前記工程で得られた成形体を80
0〜1100℃で焼結する工程を備えた製造方法。16. A method for producing a zinc oxide-based sintered body, comprising:
Boron oxide powder 3-60% by weight and chromium oxide powder 10
75% by weight and at least one of bismuth oxide powder 30-80% by weight, antimony oxide powder 30-80% by weight and rare earth oxide powder 30-80% by weight. 300-1400
A preliminary heating treatment powder containing boron oxide / chromium oxide by preliminarily heating the mixture to obtain a fourth preheat-treated synthetic powder containing boron oxide / chromium oxide, containing 20 to 50% by weight of antimony oxide and at least zinc oxide, cobalt oxide, 1 to 5 species selected from manganese, nickel oxide and chromium oxide 50 to 80
% Of the oxide mixed powder consisting of
A step of obtaining a fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide by preliminarily heating at a temperature of 000 to 1400 ° C. and then pulverizing the mixture; Of the fourth preheat-treated synthetic powder containing boron oxide / chromium oxide, 0.1 to 6.0 parts by weight, and the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide, 0.5 to 10.0. Parts by weight, two or three powders selected from the group consisting of cobalt oxide powder, manganese oxide powder, and nickel oxide powder.
0 parts by weight (including the contribution from the fifth pre-heat-treated synthetic powder), 1.0 to 10.0 parts by weight (including the contribution from the fourth pre-heat-treated synthetic powder), and the aluminum compound powder A step of preparing a zinc oxide-based mixed powder by mixing 0.0001 to 0.05 parts by weight (however, the equivalent amount of aluminum oxide), a step of molding the zinc oxide-based mixed powder, and a step obtained by the step. 80 compacts
A production method comprising a step of sintering at 0 to 1100 ° C.
得られた酸化亜鉛系焼結体に側面絶縁膜と電極とを形成
してなる酸化亜鉛バリスタ。17. A zinc oxide varistor obtained by forming a side surface insulating film and an electrode on a zinc oxide based sintered body obtained by the method according to claim 13.
ホウ素の含有量が3〜60重量%であって酸化クロムの
含有量が10〜75重量%であり、酸化ビスマス、酸化
アンチモンおよび希土類酸化物の少なくとも1種の含有
量が30〜80重量%である酸化ホウ素/酸化クロム含
有第4予備熱処理合成粉体と、酸化アンチモンの含有量
が20〜50重量%であって、少なくとも酸化亜鉛、酸
化コバルト、酸化マンガン、酸化ニッケルおよび酸化ク
ロムから選択された1〜5種の含有量が50〜80重量
%である酸化アンチモン含有第5予備熱処理合成粉体を
予め調製し、酸化亜鉛粉末81.38重量部(酸化アン
チモン含有第5予備熱処理合成粉体による寄与分を含
む)、前記酸化ホウ素/酸化クロム含有第4予備熱処理
合成粉体0.1〜6.0重量部、前記酸化アンチモン含
有第5予備熱処理合成粉体0.5〜10.0重量部、酸
化コバルト粉末、酸化マンガン粉末および酸化ニッケル
粉末からなる群から選ばれた粉末の2種または3種0.
3〜5.0重量部(酸化アンチモン含有第5予備熱処理
合成粉体による寄与分を含む)、酸化ビスマス粉末1.
0〜10.0重量部(酸化ホウ素/酸化クロム含有第4
予備熱処理合成粉体からの寄与分を含む)およびアルミ
ニウム化合物粉末0.0001〜0.05重量部(但し
酸化アルミニウム換算量)を混合して酸化亜鉛系混合粉
体を調製し、前記酸化亜鉛系混合粉体を薄板状に成形
し、得られた成形体と金属電極材料とを交互に積層し得
られた積層体を焼成してなる積層型酸化亜鉛バリスタ。18. A laminated zinc oxide varistor, wherein the content of boron oxide is 3 to 60% by weight, the content of chromium oxide is 10 to 75% by weight, bismuth oxide, antimony oxide and rare earth oxide. A fourth preheat-treated synthetic powder containing boron oxide / chromium oxide, wherein the content of at least one of the substances is 30 to 80% by weight, and the content of antimony oxide is 20 to 50% by weight, and at least zinc oxide; A preliminarily heat-treated synthetic powder containing antimony oxide having a content of 1 to 5 selected from cobalt oxide, manganese oxide, nickel oxide and chromium oxide of 50 to 80% by weight is prepared in advance, and zinc oxide powder 81. 38 parts by weight (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide), and 0.1 to 6 of the fourth preheat-treated synthetic powder containing boron oxide / chromium oxide 0 parts by weight, 0.5 to 10.0 parts by weight of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide, two or three kinds of powders selected from the group consisting of cobalt oxide powder, manganese oxide powder and nickel oxide powder 0.
3 to 5.0 parts by weight (including the contribution of the fifth preheat-treated synthetic powder containing antimony oxide), bismuth oxide powder
0 to 10.0 parts by weight (boron oxide / chromium oxide containing
The zinc oxide-based mixed powder was prepared by mixing 0.0001 to 0.05 parts by weight of aluminum compound powder (including aluminum oxide) in addition to the zinc oxide-based powder. A laminated zinc oxide varistor formed by molding a mixed powder into a thin plate shape and alternately laminating the obtained molded body and the metal electrode material, and firing the obtained laminated body.
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- 2001-06-13 JP JP2001218825A patent/JP2002373801A/en active Pending
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