JPH02263403A - 電圧非直線抵抗体の製造方法 - Google Patents

電圧非直線抵抗体の製造方法

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JPH02263403A
JPH02263403A JP1149811A JP14981189A JPH02263403A JP H02263403 A JPH02263403 A JP H02263403A JP 1149811 A JP1149811 A JP 1149811A JP 14981189 A JP14981189 A JP 14981189A JP H02263403 A JPH02263403 A JP H02263403A
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JP
Japan
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zinc oxide
oxide powder
weak acid
additive
particle size
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JP1149811A
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English (en)
Inventor
Masamitsu Wakasa
若狭 正光
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電圧非直線抵抗体の製造方法に係り、特に低
圧用電圧非直線抵抗体の製造に用いられる結晶粒の大き
い酸化亜鉛粉体の調製法に関する。
〔従来の技術〕
ZnOを主成分とし、これに微量の添加物を加えて混合
した後焼結してつくられるセラミックスは、優れた電圧
非直線性を示すことが知られており、電気回路における
異常電圧(サージ)を抑制するためのバリスタとして広
く実用に供され゛ている。
ZnOバリスタの電圧非直線性はZnO粒子の粒界に形
成されるシジソトキー障壁に起因するものである。実用
的なバリスタにおいてはZnO粒子が結合して形成され
る粒界IN当たりのバリスタ電圧は結晶粒径の大きさに
かかわらずほぼ一定であり、その値は2v程度である。
バリスタ電圧とはバリスタに1mAの電流を流したとき
の端子間電圧であり、通常V、mAで表わされる。した
がって電圧非直線抵抗素子のバリスタ電圧はZnO焼結
体上に設けられた電極間に存在する粒界層の数によって
決定される。このため低電圧回路に用いられる素子に対
しては、素子の厚さを薄くするか、あるいはZnO粒子
径を十分に大きくする必要がある。
例えばDC12V@路にZnOバリスタを適用する場合
、回路電圧の変動などを考慮し、バリスタ電圧は一般に
22Vのものが使用されるが、前述のように粒界1)W
Mたりのバリスタ電圧は約2■であるから、この素子の
端子電極間に存在し得る粒界はたかだか1)層である。
一方通常の方法で作られるZnOバリスタ焼結体の粒径
は10〜20−であるから、約22Vのバリスタ電圧を
得るために素子の厚さハ0,1〜0.2 mにしなけれ
ばならない、しかし、ZnOバリスタのような焼結体は
0.1〜0.2 Mの厚さでは機械的強度が低く、製作
中に割れを生ずるなどの問題があり、素子をこのように
薄くする方法は実用的ではない。
これを解決するためにZnOバリスタをつくる際に、原
料の粉末にZnO粉末よりもはるかに大きな粒径のZn
O結晶(以下核粒子と称する)を少量添加し、その核粒
子を核として粒成長を促進させる方法が特公昭56−1
)202〜1)203号公報に開示されている。核粒子
をバリスタ粉末に混合して焼成すると、表面エネルギの
違いにより核粒子を核として粒成長が進み、核粒子を添
加しない通常の場合に比べ、非常に大きな結晶粒が得ら
れる。
バリスタ粉体としてはZnOにPr、 Co、  K 
+ Cr+Ca、 Mg、 AI等をいずれも酸化物の
形で適量添加したものが用いられる。核粒子としてはZ
nOの粒径よりも大きい酸化亜鉛の粉体が用いられる。
二つの原料は混合されたあと例えば噴霧乾燥法、スピー
ドミル、転勤法等の手法で造粒され、成型、焼成される
従来、核粒子となる酸化亜鉛粉体を調製するために酸化
亜鉛にSr+ Ba、 La等の炭酸塩を添加し、成型
、焼成して酸化亜鉛を結晶成長させたあと水中において
添加元素の酸化物を溶解抽出し、酸化亜鉛結晶をろ別す
る方法が用いられた。
〔発明が解決しようとする!I題〕
しかしながら上述の核粒子となる酸化亜鉛粉体の調製法
においては、添加物の抽出に72時間という長時間を要
する上、抽出後の液がアルカリ性となり酸化亜鉛結晶の
る別が困難となるという問題があった。さらに得られた
核粒子となる酸化亜鉛粉体は結晶が丸味に欠は混合がむ
つかしい上に粒径の大きいものが含まれ、所定粒度の粉
体の収率がわるいという問題があった。
この発明は上述の点に鑑みてなされ、その目的は、添加
物抽出の方法に改良を加えることおよび酸化亜鉛の粉体
の表面を加工することにより、ろ過が容易なうえ得られ
た酸化亜鉛の結晶が丸味を帯び、かつ所定粒度の収率の
良好な核粒子となる酸化亜鉛粉体の調製法を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
上述の目的はこの発明によれば、 1)第1の酸化亜鉛粉体と電圧非直線性を発現させる添
加物と第1の酸化亜鉛粉体より粒径の大きな第2の酸化
亜鉛粉体とを混合、成型、焼成してなる電圧非直線抵抗
体の製造方法において、第2の酸化亜鉛粉体の調製法が
、 fll酸化亜鉛原料および焼成後において弱酸可溶性の
添加物を混合して焼成する工程と、 (2)得られた焼成物を第1の弱酸中で所定時間反応さ
せて添加物を抽出する工程とを備えること、または 2)第1の酸化亜鉛粉体と電圧非直線性を発現させる添
加物と第1の酸化亜鉛粉体より粒径の大きな第2の酸化
亜鉛粉体とを混合、成型、焼成してなる電圧非直線抵抗
体の製造方法において、第2の酸化亜鉛粉体の調製法が
、 (1)酸化亜鉛原料および焼成後において弱酸可溶性の
添加物を混合して焼成する工程と、 (2)得られた焼成物を第2の弱酸中で所定時間反応さ
せる工程と、 (3)反応生成物をろ別して分級し、所定粒度の第2の
酸化亜鉛粉体の1部を得る工程と、 (4)分級された酸化亜鉛粉体のうち所定粒径をこえる
ものについて第3の弱酸中で反応させてろ別し第2の酸
化亜鉛粉体の他部を得る工程、とを備えることにより達
成される。
焼成後に弱酸可溶性の添加物としてSr、 Ba、 L
a等の塩がある0例えば炭酸塩、硝酸塩などである。
これらは焼成によって酸化物となる。またSr、 Ba
La等の酸化物として添加することもできる。焼成によ
り酸化亜鉛の結晶が成長する。
第1の弱酸としては酢酸、乳酸、ギ酸等の有機酸の稀y
I溶液を用いることができる。第2.第3の弱酸は第1
の弱酸と同様の酸が使用できるが、濃度が相対的に高い
〔作用〕
酸化亜鉛は水に殆んど溶解しないし、第1の弱酸によっ
ても溶解しない、これに対しSr+ Ba、 La等の
酸化物は弱酸と直接的に反応して抽出されるものと考え
られる0反応終了後も弱酸が残存するようにすると、酸
性の液体が得られ粘性が低くなる。
第2.第3の弱酸は酸化亜鉛の表面を溶解するので結晶
に丸味を与え、大きい粒径を小さくする。
〔実施例〕
次にこの発明の実施例を図面に基いて説明する。
(実施例1) 第1図はこの発明の実施例に係るろ別容易な核粒子用酸
化亜鉛粉体の製造工程図である。平均粒径が0.3nの
酸化亜鉛の粉体に炭酸バリウム(BaCOi)を0.1
〜0.5重量%の割合で添加し、らいかい機でよく混合
する。650℃で1h仮焼してからボットミルで約40
h粉砕する。24hかけて乾燥したのち、直径24m厚
さ約2.5鶴に成型する。このとき密度が3g/cdに
なるよう成型圧力が調整される。
得られたベレットは1,140℃で4h空気中で焼成さ
れる。焼成された試料は濃度0.5%の酢酸水溶液中に
おいて80〜90℃の温度で6時間処理される。
超音波洗浄と傾しゃ (デカント)を繰返したのち、ろ
別して得られた酸化亜鉛の粉体を130℃で2h乾燥す
る。1〜100 nの粒度分布の酸化亜鉛粉体が得られ
る。収率95%である。これは従来法に変わらない。
第2図は得られた酸化亜鉛結晶粒を示す電子顕微鏡写真
であり、第3図は従来法による酸化亜鉛結晶を示す電子
顕微鏡写真である0倍率はそれぞれ375倍である。こ
れらの写真で明らかなように実施例の酸化亜鉛結晶粒は
従来法による酸化亜鉛結晶粒と同様な形状である0反応
時間は従来のものに比し約1712に短縮されている。
また液が酸性であるので酸化亜鉛のる別が容易に行われ
るという効果が得られる。
(実施例2) 第4図はこの発明の実施例に係る丸味を帯びた核粒子用
酸化亜鉛結晶の製造工程図である。平均粒径0.3部m
(7)酸化亜鉛粉体ニBaC0zを0.1〜0.5重量
%の割合で添加し、らいかい機でよく混合する。650
℃で1h仮焼してからボットミルで約40h粉砕する。
24hかけて乾燥したのち、直径24fl。
厚さ約2.5fiに成型する。このとき密度が3g/d
になるよう成型圧力が調整される。得られたベレットは
1,140℃で4h空気中で焼成される。焼成された試
料は濃度1%のぎ酸水溶液中において80〜90℃の温
度で6h処理され、超音波洗浄と傾しゃを繰返したのち
、130℃で2h乾燥して1〜BOnの粒度分布の丸味
を帯びた酸化亜鉛結晶を得ることができる。また振動フ
ルイで1〜40nの微粒と41n以上の粗粒とに分級し
、粒径を調整した後、41戸以上の粗粒の酸化亜鉛結晶
を濃度3%のギ酸水溶液中において2hの煮沸攪拌を行
い、超音波洗浄と傾しゃを繰返したのち130℃、2h
乾燥して、1〜40μ(平均粒径28戸)の丸味を帯び
た微細な酸化亜鉛結晶粒を得ることができる。
第5図は濃度1%のギ酸水溶液、第6図は4度3%のギ
酸水溶液を用いて得られた酸化亜鉛結晶粒の電子顕微鏡
写真である0倍率はそれぞれ375倍である。これらの
写真で明らかなように実施例の酸化亜鉛結晶粒は従来法
による酸化亜鉛結晶粒(第3図)と比べ丸味を帯びた形
状となっている。
第7図はギ酸濃度と平均粒径との関係を示す線図でギ酸
濃度が高まるにつれ、酸化亜鉛の平均粒径が小さくなる
ことがわかる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、 ■)第1の酸化亜鉛粉体と電圧非直線性を発現させる添
加物と第1の酸化亜鉛粉体より粒径の大きな第2の酸化
亜鉛粉体とを混合、成型、焼成してなる電圧非直線抵抗
体の製造方法において、第2の酸化亜鉛粉体の調製法が
、 (1)酸化亜鉛原料および焼成後において弱酸可溶性の
添加物を混合して焼成する工程と、 (2)得られた焼成物を第1の弱酸中で所定時間反応さ
せて添加物を抽出する工程とを備えるので焼成によって
酸化亜鉛結晶を成長させたあとにおいて結晶粒界に存在
する弱酸可溶性の添加物が弱酸により直接的に反応溶解
する結果、従来法に比しより短い時間で添加物が抽出さ
れる。また反応終了後においても液性は酸性であり、粘
性が低いので結晶成長した酸化亜鉛のる別が極めて容易
に行われ、全体として結晶粒の大きな核粒子用酸化亜鉛
粉体を短時間かつ容易に調製することが可能となる。ま
た 2)第1の酸化亜鉛粉体と電圧非直線性を発現させる添
加物と第1の酸化亜鉛粉体より粒径の大きな第2の酸化
亜鉛粉体とを混合、成型、焼成してなる電圧非直線抵抗
体の製造方法において、第2の酸化亜鉛粉体の調製法が
、 (1)酸化亜鉛原料および焼成後において弱酸可溶性の
添加物を混合して焼成する工程と、 (2)得られた焼成物を第2の弱酸中で所定時間反応さ
せる工程と、 (3)反応生成物をろ別して分級し、所定粒度の第2の
酸化亜鉛粉体の1部を得る工程と、 (4)分級された酸化亜鉛粉体のうち所定粒径をこえる
ものについて第3の弱酸中で反応させてろ別し第2の酸
化亜鉛粉体の他部を得る工程、とを備えるので添加物は
第2の弱酸と反応して溶解し、従来法に比し短時間で抽
出を終了する。また酸化亜鉛は第2の弱酸と反応して表
面が溶解し、丸味を帯びた結晶が得られる。第2の弱酸
処理後において所定粒径をこえているものは第3の弱酸
で粒径を小さくすることができ核粒子用の酸化亜鉛の収
率が全体として向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例に係るろ別容易な酸化亜鉛粉
体の製造工程図、第2図はこの発明の実施例に係る方法
で調製された酸化亜鉛結晶粒の粒子構造の電子顕微鏡写
真、第3図は従来の方法で調整された酸化亜鉛結晶の粒
子構造の電子顕微鏡写真、第4図はこの発明の実施例に
係る結晶粒が丸味を帯びた酸化亜鉛粉体の製造工程図、
第5図。 第6図はこの発明の実施例に係る結晶粒が丸味を帯びた
酸化亜鉛粉体の粒子構造の電子i!]徽鏡耳鏡写真7図
はギ酸濃度と酸化亜鉛の平均粒径を示す線図である。 第1因 第2図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)第1の酸化亜鉛粉体と電圧非直線性を発現させる添
    加物と第1の酸化亜鉛粉体より粒径の大きな第2の酸化
    亜鉛粉体とを混合,成型,焼成してなる電圧非直線抵抗
    体の製造方法において、第2の酸化亜鉛粉体の調製法が
    、 (1)酸化亜鉛原料および焼成後において弱酸可溶性の
    添加物を混合して焼成する工程と、 (2)得られた焼成物を第1の弱酸中で所定時間反応さ
    せて添加物を抽出する工程とを備えることを特徴とする
    電圧非直線抵抗体の製造方法。 2)第1の酸化亜鉛粉体と電圧非直線性を発現させる添
    加物と第1の酸化亜鉛粉体より粒径の大きな第2の酸化
    亜鉛粉体とを混合,成型,焼成してなる電圧非直線抵抗
    体の製造方法において、第2の酸化亜鉛粉体の調製法が
    、 (1)酸化亜鉛原料および焼成後において弱酸可溶性の
    添加物を混合して焼成する工程と、 (2)得られた焼成物を第2の弱酸中で所定時間反応さ
    せる工程と、 (3)反応生成物をろ別して分級し、所定粒度の第2の
    酸化亜鉛粉体の1部を得る工程と、 (4)分級された酸化亜鉛粉体のうち所定粒径をこえる
    ものについて第3の弱酸中で反応させてろ別し第2の酸
    化亜鉛粉体の他部を得る工程、 とを備えることを特徴とする電圧非直線抵抗体の製造方
    法。
JP1149811A 1988-12-01 1989-06-13 電圧非直線抵抗体の製造方法 Pending JPH02263403A (ja)

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