JPH02302001A - 電圧非直線抵抗体およびその製造方法 - Google Patents
電圧非直線抵抗体およびその製造方法Info
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- JPH02302001A JPH02302001A JP1122183A JP12218389A JPH02302001A JP H02302001 A JPH02302001 A JP H02302001A JP 1122183 A JP1122183 A JP 1122183A JP 12218389 A JP12218389 A JP 12218389A JP H02302001 A JPH02302001 A JP H02302001A
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- Thermistors And Varistors (AREA)
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。
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
本発明は主として電力分野に用いられる酸化亜鉛を主成
分とする電圧非直線抵抗体およびその製造方法に関する
ものである。
分とする電圧非直線抵抗体およびその製造方法に関する
ものである。
従来の技術
電圧非直線抵抗体は一般にバリスタと呼ばれ、電圧安定
化やサージ吸収素子として広く用いられている。中でも
、酸化亜鉛を主成分とし、これに少量のBi203 、
Co2O3,MnO2、Sb 203゜Cr2O3など
の金属酸化物を添加した酸化亜鉛形バリスタは、その大
きなサージ電流耐量と優れた電圧非直線性から、近年ギ
ャップレスアレスタ用の素子として従来のシリコンカー
バイトバリスタにとって代わり広く利用されている。
化やサージ吸収素子として広く用いられている。中でも
、酸化亜鉛を主成分とし、これに少量のBi203 、
Co2O3,MnO2、Sb 203゜Cr2O3など
の金属酸化物を添加した酸化亜鉛形バリスタは、その大
きなサージ電流耐量と優れた電圧非直線性から、近年ギ
ャップレスアレスタ用の素子として従来のシリコンカー
バイトバリスタにとって代わり広く利用されている。
この酸化亜鉛形バリスタをアレスタとして用いる場合、
放電耐量特性2課電寿命特性がきわめて重要な特性要素
となる。ここで、放電耐量特性は4/10μsの衝撃電
流を5分間隔で同一方向に2回印加できる電流の限界値
である。また、課電寿命特性は酸化亜鉛形バリスタ素子
に定格電圧を印加して使用した場合に推定されるバリス
タ素子の寿命で、通常温度および課電率を上げる加速試
験が行われる。
放電耐量特性2課電寿命特性がきわめて重要な特性要素
となる。ここで、放電耐量特性は4/10μsの衝撃電
流を5分間隔で同一方向に2回印加できる電流の限界値
である。また、課電寿命特性は酸化亜鉛形バリスタ素子
に定格電圧を印加して使用した場合に推定されるバリス
タ素子の寿命で、通常温度および課電率を上げる加速試
験が行われる。
従来より、電圧非直線抵抗体の製造方法として、例えば
特公昭53−29375号公報などに記載されたように
、酸化亜鉛を主成分とし、Bi2O3を始めとする数種
の金属酸化物を加えた原料粉を適゛ 当な形状に圧縮、
成形した後、800℃〜1000℃の温度範囲で仮焼し
、得られた仮焼体側面にB I 20s + S b
203 ! S i02などからなる゛ ペースト状
側面剤を塗布し、この仮焼体を1100℃〜1300℃
で焼成することにより、側面剤と素子が反応し、焼結体
側面にZn2SiO4とZn7Sb20+2からなる側
面高抵抗層を形成し、電圧非直線抵抗体を得るものであ
った。
特公昭53−29375号公報などに記載されたように
、酸化亜鉛を主成分とし、Bi2O3を始めとする数種
の金属酸化物を加えた原料粉を適゛ 当な形状に圧縮、
成形した後、800℃〜1000℃の温度範囲で仮焼し
、得られた仮焼体側面にB I 20s + S b
203 ! S i02などからなる゛ ペースト状
側面剤を塗布し、この仮焼体を1100℃〜1300℃
で焼成することにより、側面剤と素子が反応し、焼結体
側面にZn2SiO4とZn7Sb20+2からなる側
面高抵抗層を形成し、電圧非直線抵抗体を得るものであ
った。
発明が解決しようとする課題
しかし、以上のような側面剤と素子を反応させて高抵抗
層を形成する場合、側面剤と素子との反応のコントロー
ルが難しく、均一な厚みを持ち、しかも欠陥の少ない側
面高抵抗層が得られに(く、この結果、放電耐量特性が
低く、バラツキも大きいという問題点があった。
層を形成する場合、側面剤と素子との反応のコントロー
ルが難しく、均一な厚みを持ち、しかも欠陥の少ない側
面高抵抗層が得られに(く、この結果、放電耐量特性が
低く、バラツキも大きいという問題点があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、電
圧非直線抵抗体の高性能化、すなわち放電耐量特性の大
幅な向上と品質の安定化を目的とするものである。
圧非直線抵抗体の高性能化、すなわち放電耐量特性の大
幅な向上と品質の安定化を目的とするものである。
課題を解決するための手段
本発明では前記従来の課題を解決するため、酸化亜鉛を
主成分とする焼結体の側面に、5i02゜Ae 203
、Z r()+ 、MgOの中から選ばれた少なくと
も1種類以上の酸化物を主成分とし、AePO4を1.
0〜25.0モル%含む側面高抵抗層を有するものであ
る。また、前記焼結体を450℃〜700℃の温度範囲
で熱処理した後、前記焼結体の側面にS i02.Ae
203 、ZrO2゜MgOの中から選ばれた少なく
とも1種類以上の酸化物を主成分とし、リン酸アルミニ
ウム塩を含む側面高抵抗剤を塗布し、200℃〜700
℃の温度範囲で焼付処理を行い、側面高抵抗層を形成し
たものである。
主成分とする焼結体の側面に、5i02゜Ae 203
、Z r()+ 、MgOの中から選ばれた少なくと
も1種類以上の酸化物を主成分とし、AePO4を1.
0〜25.0モル%含む側面高抵抗層を有するものであ
る。また、前記焼結体を450℃〜700℃の温度範囲
で熱処理した後、前記焼結体の側面にS i02.Ae
203 、ZrO2゜MgOの中から選ばれた少なく
とも1種類以上の酸化物を主成分とし、リン酸アルミニ
ウム塩を含む側面高抵抗剤を塗布し、200℃〜700
℃の温度範囲で焼付処理を行い、側面高抵抗層を形成し
たものである。
作用
本発明によれば、仮焼工程や側面高抵抗層の形成に焼成
時の雰囲気、昇降温カーブの微妙なコントロールが不必
要であり、さらにS i02 、Ae203゜Z r0
2 、MgOなどの酸化物は高絶縁性を有し、AePO
4と焼結体の密着性もよいため、安定した品質でしかも
高い放電耐量特性の電圧非直線抵抗体を得ることができ
る。
時の雰囲気、昇降温カーブの微妙なコントロールが不必
要であり、さらにS i02 、Ae203゜Z r0
2 、MgOなどの酸化物は高絶縁性を有し、AePO
4と焼結体の密着性もよいため、安定した品質でしかも
高い放電耐量特性の電圧非直線抵抗体を得ることができ
る。
実施例
以下、本発明の電圧非直線抵抗体およびその製造方法に
ついて実施例に基づき詳細に説明する。
ついて実施例に基づき詳細に説明する。
まず、ZnOの粉末に、合計量に対しBi2030.5
モル%、CO2O30,5モル%、Mn020.5モル
%、5b203 1.Qモル%、Cr2030.5モル
%、NiOO,5モル%を加え、充分に粉砕、混合した
後、造粒して原料粉を得た。この原料粉を直径40 m
m 、厚さ30nn++の大きさに圧縮成形した。次に
、この成形体を1100℃〜1250℃の温度範囲で焼
成し焼結体を得た。この焼結体を450℃〜700℃の
温度範囲で熱処理を行った。次いで、前記熱処理を施し
た焼結体の側面にAe203を主成分とし、リン酸アル
ミニウム塩を適当量含む側面高抵抗剤をディップ法によ
り塗布した。ここで、側面高抵抗剤の塗布量は120℃
で30分以上焼結体を乾燥した後に測定した。このよう
にして得られた側面高低抗剤塗布剤の焼結体を200℃
〜700℃の温度範囲で焼付処理を行った。その後、焼
結体の両端面を平面研磨し、アルミニウムの溶射電極を
形成し電圧非直線抵抗体を得た。第1図は以上のように
して得た電圧非直線抵抗体の断面図で、1は酸化亜鉛を
主成分とする焼結体、2はAe203を主成分としてA
ePO+を副成分とする側面高抵抗層、3はアルミニウ
ムの溶射電極−である。
モル%、CO2O30,5モル%、Mn020.5モル
%、5b203 1.Qモル%、Cr2030.5モル
%、NiOO,5モル%を加え、充分に粉砕、混合した
後、造粒して原料粉を得た。この原料粉を直径40 m
m 、厚さ30nn++の大きさに圧縮成形した。次に
、この成形体を1100℃〜1250℃の温度範囲で焼
成し焼結体を得た。この焼結体を450℃〜700℃の
温度範囲で熱処理を行った。次いで、前記熱処理を施し
た焼結体の側面にAe203を主成分とし、リン酸アル
ミニウム塩を適当量含む側面高抵抗剤をディップ法によ
り塗布した。ここで、側面高抵抗剤の塗布量は120℃
で30分以上焼結体を乾燥した後に測定した。このよう
にして得られた側面高低抗剤塗布剤の焼結体を200℃
〜700℃の温度範囲で焼付処理を行った。その後、焼
結体の両端面を平面研磨し、アルミニウムの溶射電極を
形成し電圧非直線抵抗体を得た。第1図は以上のように
して得た電圧非直線抵抗体の断面図で、1は酸化亜鉛を
主成分とする焼結体、2はAe203を主成分としてA
ePO+を副成分とする側面高抵抗層、3はアルミニウ
ムの溶射電極−である。
次に、比較検討例として本発明の実施例と同一の原料粉
末を用いて同一形状に圧械した成形体を、900℃で仮
焼した後、Bi203.Sb203 。
末を用いて同一形状に圧械した成形体を、900℃で仮
焼した後、Bi203.Sb203 。
5i02 をそれぞれ10モル%、10モル%、80モ
ル%を含むペースト状側面剤を塗布し、本発明の実施例
と同一条件で焼成、熱処理を実施し、試料(従来例〉を
作成した。
ル%を含むペースト状側面剤を塗布し、本発明の実施例
と同一条件で焼成、熱処理を実施し、試料(従来例〉を
作成した。
下記の第1表に本発明および従来例による電圧弁M線抵
抗体の外観、初期特性、放電耐量特性および課電寿命特
性を示す。ここで、試料数は各ロットともにn=10ケ
である。また、放電耐量特性は4/10μSのインパル
スを5分間隔で同一方向に2回ずつ印加し、40KAよ
りスーテップアップした。さらに、課電寿命特性は周囲
温度130℃2課電率95%(AC,ピーク値)の条件
で行った。また、課電寿命特性は漏れ電流が3mA(ピ
ーク値)に至るまでの時間を測定した。
抗体の外観、初期特性、放電耐量特性および課電寿命特
性を示す。ここで、試料数は各ロットともにn=10ケ
である。また、放電耐量特性は4/10μSのインパル
スを5分間隔で同一方向に2回ずつ印加し、40KAよ
りスーテップアップした。さらに、課電寿命特性は周囲
温度130℃2課電率95%(AC,ピーク値)の条件
で行った。また、課電寿命特性は漏れ電流が3mA(ピ
ーク値)に至るまでの時間を測定した。
(以 下 余 白)
第1表より、低温で側面高抵抗剤を焼付ける場合は問題
とならないが、500℃以上で焼付処理を行う場合、予
め450℃以上の熱処理を実施しておかないと側面高抵
抗層の剥離が発生し、放電耐量特性が低(なることがわ
かる。しかしながら、750℃以上の温度で熱処理を実
施した場合、初期特性が劣化し課電寿命特性が悪化する
ことがわかる。従って、熱処理は450℃〜700℃の
温度範囲で実施することが望ましい。次に、側面高抵抗
剤の焼付条件は1500Cでは放電耐量特性が低く、S
OO℃では課電寿命特性が悪化するため、200℃〜7
00℃の温度範囲で焼付処理を実施することが望ましく
、この条件で放電耐量特性は良好な値を示しバラツキも
小さい。一方、従来例では放電耐量特性に大きなバラツ
キがあることがわかる。これは従来法では仮焼体と側面
高抵抗剤とを焼成時に反応させているため、反応が均一
に行われず、側面高抵抗層の厚みなどにむらができるた
めと考えられる。
とならないが、500℃以上で焼付処理を行う場合、予
め450℃以上の熱処理を実施しておかないと側面高抵
抗層の剥離が発生し、放電耐量特性が低(なることがわ
かる。しかしながら、750℃以上の温度で熱処理を実
施した場合、初期特性が劣化し課電寿命特性が悪化する
ことがわかる。従って、熱処理は450℃〜700℃の
温度範囲で実施することが望ましい。次に、側面高抵抗
剤の焼付条件は1500Cでは放電耐量特性が低く、S
OO℃では課電寿命特性が悪化するため、200℃〜7
00℃の温度範囲で焼付処理を実施することが望ましく
、この条件で放電耐量特性は良好な値を示しバラツキも
小さい。一方、従来例では放電耐量特性に大きなバラツ
キがあることがわかる。これは従来法では仮焼体と側面
高抵抗剤とを焼成時に反応させているため、反応が均一
に行われず、側面高抵抗層の厚みなどにむらができるた
めと考えられる。
次に、側面高抵抗剤中のリン酸アルミニウム塩の添加量
を調整して側面高抵抗層中のAC203。
を調整して側面高抵抗層中のAC203。
AePO+の組成比について検討した。この結果を下記
の第2表に示す。ここで、焼結体の熱処理条件は500
℃、オーバーコート剤の塗布重量は焼結体の単位側面積
当り15mgである。
の第2表に示す。ここで、焼結体の熱処理条件は500
℃、オーバーコート剤の塗布重量は焼結体の単位側面積
当り15mgである。
(以 下 余 白 )
第2表より、側面高抵抗層中のAePO4の量が、0.
01モル%の場合、側面高抵抗層と焼結体の密着強度が
充分でなく、放電耐量特性が低いことがわかる。また、
25.0モル%を越えると側面高抵抗層が焼付処理時に
剥離し、放電耐量特性が低下することがわかる。以上の
結果より、側面高抵抗層中のAlPO+ の最適量は
0.1〜25.0モル%であることがわかる。
01モル%の場合、側面高抵抗層と焼結体の密着強度が
充分でなく、放電耐量特性が低いことがわかる。また、
25.0モル%を越えると側面高抵抗層が焼付処理時に
剥離し、放電耐量特性が低下することがわかる。以上の
結果より、側面高抵抗層中のAlPO+ の最適量は
0.1〜25.0モル%であることがわかる。
次に、下記の第3表に側面高低抗剤塗布量と、緒特性の
関係を示した。ここで、側面高抵抗剤は焼付処理後I
PO2が5.0モル%となるよう調整した。また、焼結
体の熱処理温度は500’Cである。さらに、側面高抵
抗剤の塗布量は粘度および塗布回数によりコントロール
し、塗布後120℃で30分以上乾燥し塗布重量を測定
した。
関係を示した。ここで、側面高抵抗剤は焼付処理後I
PO2が5.0モル%となるよう調整した。また、焼結
体の熱処理温度は500’Cである。さらに、側面高抵
抗剤の塗布量は粘度および塗布回数によりコントロール
し、塗布後120℃で30分以上乾燥し塗布重量を測定
した。
(以 下 余 白 )
第3表より、側面高抵抗剤の塗布量が0.1mgの場合
、高抵抗層の厚さが薄く絵緯耐圧が低いため、放電耐量
特性が低く、100mgを趣える塗布量では側面高抵抗
層の剥離が発生する。従って、塗布量の最適値は1.0
〜100.0mg/cn?であることがわかる。
、高抵抗層の厚さが薄く絵緯耐圧が低いため、放電耐量
特性が低く、100mgを趣える塗布量では側面高抵抗
層の剥離が発生する。従って、塗布量の最適値は1.0
〜100.0mg/cn?であることがわかる。
なお、本実施例では側面高抵抗剤の主成分がAe、、
03 の場合についてのみ述べたが、5i02゜Zr
O2,MgOのいずれの場合であっても同様の効果があ
ることを確認した。また、側面高抵抗剤の塗布方法にデ
ィップ法を用いたが、これはスプレ一方式、ハケ塗り方
式など、均一な塗布が可能な方法であれば本発明の効果
に変わりはない。
03 の場合についてのみ述べたが、5i02゜Zr
O2,MgOのいずれの場合であっても同様の効果があ
ることを確認した。また、側面高抵抗剤の塗布方法にデ
ィップ法を用いたが、これはスプレ一方式、ハケ塗り方
式など、均一な塗布が可能な方法であれば本発明の効果
に変わりはない。
発明の効果
以上のように本発明によれば、酸化亜鉛を主成分とする
焼結体を450℃〜700℃の温度範囲で熱処理し、S
i O2、A e 203 T Z r O2+
M g Oの中から選ばれた1種類以上の酸化物を主成
分とし、リン酸アルミニウム塩を含む側面高抵抗剤を塗
布し、200℃〜700℃の温度範囲で焼付処理するこ
とにより、焼結体側面に均一な厚みの絶縁耐圧の高い側
面高抵抗層を形成することができ、その結果、放電耐量
特性が高く、しかも特性バラツキの小さい電圧非直線抵
抗体を得ることができる。
焼結体を450℃〜700℃の温度範囲で熱処理し、S
i O2、A e 203 T Z r O2+
M g Oの中から選ばれた1種類以上の酸化物を主成
分とし、リン酸アルミニウム塩を含む側面高抵抗剤を塗
布し、200℃〜700℃の温度範囲で焼付処理するこ
とにより、焼結体側面に均一な厚みの絶縁耐圧の高い側
面高抵抗層を形成することができ、その結果、放電耐量
特性が高く、しかも特性バラツキの小さい電圧非直線抵
抗体を得ることができる。
第1図は本発明の一実施例による電圧非直線抵抗体の断
面図である。 1・・・・・・焼結体、2・・・・・・側面高抵抗層、
3・・・・・・電極。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名3−一電惠 第1図
面図である。 1・・・・・・焼結体、2・・・・・・側面高抵抗層、
3・・・・・・電極。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名3−一電惠 第1図
Claims (3)
- (1)酸化亜鉛を主成分とする焼結体の側面に、SiO
_2,Al_2O_3,ZrO_2,MgOの中から選
ばれた少なくとも1種類以上の酸化物を主成分とし、A
lPO_4を1.0〜25.0モル%含む側面高抵抗層
を有する電圧非直線抵抗体。 - (2)酸化亜鉛を主成分とする焼結体を450℃〜70
0℃の温度範囲で熱処理した後、前記焼結体の側面にS
iO_2,Al_2O_3,ZrO_2,MgOの中か
ら選ばれた少なくとも1種類以上の酸化物を主成分とし
、リン酸アルミニウム塩を含む側面高抵抗剤を塗布し、
200℃〜700℃の温度範囲で焼付処理を行い、側面
高抵抗層を形成したことを特徴とする電圧非直線抵抗体
の製造方法。 - (3)焼結体側面への側面高抵抗剤の塗布量が、乾燥後
、1.0〜100.0mg/cm^2の範囲である特許
請求の範囲第2項記載の電圧非直線抵抗体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1122183A JP2718175B2 (ja) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | 電圧非直線抵抗体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1122183A JP2718175B2 (ja) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | 電圧非直線抵抗体およびその製造方法 |
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-
1989
- 1989-05-16 JP JP1122183A patent/JP2718175B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN115181372A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-10-14 | 华南理工大学 | 一种体积电阻率高的绝缘电缆材料的制备方法 |
CN115181372B (zh) * | 2022-07-25 | 2023-05-05 | 华南理工大学 | 一种体积电阻率高的绝缘电缆材料的制备方法 |
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JP2718175B2 (ja) | 1998-02-25 |
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