JPH07105286B2 - 電圧非直線抵抗体 - Google Patents
電圧非直線抵抗体Info
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- JPH07105286B2 JPH07105286B2 JP63054749A JP5474988A JPH07105286B2 JP H07105286 B2 JPH07105286 B2 JP H07105286B2 JP 63054749 A JP63054749 A JP 63054749A JP 5474988 A JP5474988 A JP 5474988A JP H07105286 B2 JPH07105286 B2 JP H07105286B2
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- voltage
- sio
- oxide
- crystal
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体に関
するものである。
するものである。
（従来の技術） 従来から酸化亜鉛を主成分としBi2O3,Sb2O3,SiO2,Co
2O3,MnO2等の少量の添加物を含有した抵抗体は、優れた
電圧非直線性を示すことが広く知られており、その性質
を利用して避雷器等に使用されている。
2O3,MnO2等の少量の添加物を含有した抵抗体は、優れた
電圧非直線性を示すことが広く知られており、その性質
を利用して避雷器等に使用されている。
特に避雷器として使用した場合、落雷により過大な電流
が流れても、その電流を通常は絶縁体であり所定電圧よ
りも過大な電圧が印加されると導体となる電圧非直線抵
抗体により接地するため、落雷による事故を防止するこ
とができる。
が流れても、その電流を通常は絶縁体であり所定電圧よ
りも過大な電圧が印加されると導体となる電圧非直線抵
抗体により接地するため、落雷による事故を防止するこ
とができる。
（発明が解決しようとする課題） この電圧非直線抵抗体の結晶相として、酸化亜鉛の結晶
相のほか各種添加物に基く結晶相が存在し、この各種添
加物に基く結晶相特にビスマスの添加に基く結晶相がサ
ージ耐量、課電寿命等のバリスタ特性に大きな影響を与
えることが最近の研究で明らかになってきたが、未だそ
の結晶相の最適な組合せは知られておらず、サージ耐
量、課電寿命の点で未だ不十分な抵抗体が作製されてい
た。
相のほか各種添加物に基く結晶相が存在し、この各種添
加物に基く結晶相特にビスマスの添加に基く結晶相がサ
ージ耐量、課電寿命等のバリスタ特性に大きな影響を与
えることが最近の研究で明らかになってきたが、未だそ
の結晶相の最適な組合せは知られておらず、サージ耐
量、課電寿命の点で未だ不十分な抵抗体が作製されてい
た。
本発明の目的は上述した課題を解消して、抵抗体の結晶
相を特定することによりサージ耐量、課電寿命等の特性
が良好な電圧非直線抵抗体を提供しようとするものであ
る。
相を特定することによりサージ耐量、課電寿命等の特性
が良好な電圧非直線抵抗体を提供しようとするものであ
る。
（課題を解決するための手段） 本発明の電圧非直線抵抗体は、酸化亜鉛を主成分とし、
少なくともビスマス、ケイ素成分を含む電圧非直線性を
有する結晶体において、焼結体中にBi12SiO20結晶相
と、α−Bi2O3結晶相、β−Bi2O3結晶相およびγ−Bi2O
3結晶相のうち少なくとも１種以上とを含むことを特徴
とするものである。
少なくともビスマス、ケイ素成分を含む電圧非直線性を
有する結晶体において、焼結体中にBi12SiO20結晶相
と、α−Bi2O3結晶相、β−Bi2O3結晶相およびγ−Bi2O
3結晶相のうち少なくとも１種以上とを含むことを特徴
とするものである。
（作 用） 上述した構成において、焼結体中のビスマスの添加に基
く結晶相をBi12SiO20結晶相と、α−Bi2O3結晶相、β−
Bi2O3結晶相およびγ−Bi2O3結晶相のうち少なくとも１
種以上とを含む電圧非直線抵抗体が、後述する実施例か
ら明らかなように、サージ耐量、課電寿命の点で他の結
晶相を有するものより良好な特性を示すことを新規に見
出した。
く結晶相をBi12SiO20結晶相と、α−Bi2O3結晶相、β−
Bi2O3結晶相およびγ−Bi2O3結晶相のうち少なくとも１
種以上とを含む電圧非直線抵抗体が、後述する実施例か
ら明らかなように、サージ耐量、課電寿命の点で他の結
晶相を有するものより良好な特性を示すことを新規に見
出した。
なお、ケイ酸ビスマス（Bi12SiO20）の量は、0.5〜3wt
％であると好ましい。
％であると好ましい。
（実施例） 酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体を得るには、
まず所定の粒度に調整した酸化亜鉛原料と所定の粒度に
調整した酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化マンガン、
酸化アンチモン、酸化クロム、酸化ケイ素、酸化ニッケ
ル、酸化ホウ素、酸化銀等よりなる添加物の所定量を混
合する。なお、この場合酸化銀、酸化ホウ素の代わりに
硝酸銀、ホウ酸を用いてもよい。好ましくは銀を含むホ
ウケイ酸ビスマスガラスを用いるとよい。この際、これ
らの原料粉末に対して所定量のポリビニルアルコール水
溶液等を加える。また好ましくは酸化アルミニウム源と
して硝酸アルミニウム溶液の所定量を添加する。この混
合操作は好ましくは乳化機を用いる。
まず所定の粒度に調整した酸化亜鉛原料と所定の粒度に
調整した酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化マンガン、
酸化アンチモン、酸化クロム、酸化ケイ素、酸化ニッケ
ル、酸化ホウ素、酸化銀等よりなる添加物の所定量を混
合する。なお、この場合酸化銀、酸化ホウ素の代わりに
硝酸銀、ホウ酸を用いてもよい。好ましくは銀を含むホ
ウケイ酸ビスマスガラスを用いるとよい。この際、これ
らの原料粉末に対して所定量のポリビニルアルコール水
溶液等を加える。また好ましくは酸化アルミニウム源と
して硝酸アルミニウム溶液の所定量を添加する。この混
合操作は好ましくは乳化機を用いる。
次に好ましくは200mmHg以下の真空度で減圧脱気を行い
混合泥漿を得る。ここに混合泥漿の水分量は30〜35wt％
程度に、またその混合泥漿の粘度は100±50cpとするの
が好ましい。次に得られた混合泥漿を噴霧乾燥装置に供
給して平均粒径50〜150μｍ、好ましくは80〜120μｍ
で、水分量が0.5〜2.0wt％、より好ましくは0.9〜1.5wt
％の造粒粉を造粒する。次に得られた造粒粉を、成形工
程において、成形圧800〜1000kg/cm2の下で所定の形状
に成形する。そしてその成形体を昇降温速度50〜70℃/h
rで800〜1000℃、保持時間１〜５時間という条件で焼成
する。なお、仮焼成の前に成形体を昇降温速度10〜100
℃/hrで400〜600℃、保持時間１〜10時間で結合剤を飛
散除去することが好ましい。
混合泥漿を得る。ここに混合泥漿の水分量は30〜35wt％
程度に、またその混合泥漿の粘度は100±50cpとするの
が好ましい。次に得られた混合泥漿を噴霧乾燥装置に供
給して平均粒径50〜150μｍ、好ましくは80〜120μｍ
で、水分量が0.5〜2.0wt％、より好ましくは0.9〜1.5wt
％の造粒粉を造粒する。次に得られた造粒粉を、成形工
程において、成形圧800〜1000kg/cm2の下で所定の形状
に成形する。そしてその成形体を昇降温速度50〜70℃/h
rで800〜1000℃、保持時間１〜５時間という条件で焼成
する。なお、仮焼成の前に成形体を昇降温速度10〜100
℃/hrで400〜600℃、保持時間１〜10時間で結合剤を飛
散除去することが好ましい。
次に、仮焼成した仮焼体の側面に絶縁被覆層を形成す
る。本願発明では、Bi2O3,Sb2O3,ZnO,SiO2等の所定量に
有機結合剤としてエチルセルロース、ブチルカルビトー
ル、酢酸ｎブチル等を加えた酸化物ペーストを、60〜30
0μｍの厚さに仮焼体の側面に塗布する。次に、これを
昇降温速度20〜60℃/hr、1000〜1300℃好ましくは1100
〜1250℃、３〜７時間という条件で本焼成する。なお、
ガラス粉末に有機結合剤としてエチルセルロース、ブチ
ルカルビトール、酢酸ｎブチル等を加えたガラスペース
トを前記の絶縁被覆層上に100〜300μｍの厚さに塗布
し、空気中で昇降温速度50〜200℃/hr、400〜900℃保持
時間0.5〜２時間という条件で熱処理することによりガ
ラス層を形成すると好ましい。
る。本願発明では、Bi2O3,Sb2O3,ZnO,SiO2等の所定量に
有機結合剤としてエチルセルロース、ブチルカルビトー
ル、酢酸ｎブチル等を加えた酸化物ペーストを、60〜30
0μｍの厚さに仮焼体の側面に塗布する。次に、これを
昇降温速度20〜60℃/hr、1000〜1300℃好ましくは1100
〜1250℃、３〜７時間という条件で本焼成する。なお、
ガラス粉末に有機結合剤としてエチルセルロース、ブチ
ルカルビトール、酢酸ｎブチル等を加えたガラスペース
トを前記の絶縁被覆層上に100〜300μｍの厚さに塗布
し、空気中で昇降温速度50〜200℃/hr、400〜900℃保持
時間0.5〜２時間という条件で熱処理することによりガ
ラス層を形成すると好ましい。
その後、得られた電圧非直線抵抗体の両端面をSiC,Al2O
3,ダイヤモンド等の＃400〜2000相当の研磨剤により水
好ましくは油を研磨液として使用して研磨する。次に、
研磨面を洗浄後、研磨した両端面全面に例えばアルミニ
ウムメタリコン等によってメタリコン電極を例えば溶射
により設けて電圧非直線抵抗体を得ている。
3,ダイヤモンド等の＃400〜2000相当の研磨剤により水
好ましくは油を研磨液として使用して研磨する。次に、
研磨面を洗浄後、研磨した両端面全面に例えばアルミニ
ウムメタリコン等によってメタリコン電極を例えば溶射
により設けて電圧非直線抵抗体を得ている。
上述した製造方法において、原料の種類及び添加量、本
焼成条件、本焼成冷却速度、本焼成後における熱処理条
件等を種々組合わせることにより、焼結体中にBi12SiO
20結晶相と、α−Bi2O3結晶相、β−Bi2O3結晶相および
γ−Bi2O3結晶相のうち少なくとも１種以上とを含む本
発明の電圧非直線抵抗体が製造でき、目的とするサージ
耐量、課電寿命等の良好な電圧非直線抵抗体が得られる
ものである。
焼成条件、本焼成冷却速度、本焼成後における熱処理条
件等を種々組合わせることにより、焼結体中にBi12SiO
20結晶相と、α−Bi2O3結晶相、β−Bi2O3結晶相および
γ−Bi2O3結晶相のうち少なくとも１種以上とを含む本
発明の電圧非直線抵抗体が製造でき、目的とするサージ
耐量、課電寿命等の良好な電圧非直線抵抗体が得られる
ものである。
以下、実際に本発明の範囲内および範囲外の電圧非直線
抵抗体において、各種特性を測定した結果について説明
する。
抵抗体において、各種特性を測定した結果について説明
する。
実施例１ 上述した方法に従って、Bi2O3,Co2O3,MnO2,Sb2O3,Cr
2O3,NiOを各々0.1〜2.0モル％、Al（NO3）３・9H2O 0.0
01〜0.01モル％、銀を含むホウケイ酸ビスマスガラス0.
01〜0.5モル％、SiO2 1.0〜3.0モル％、残部ZnOからな
る原料から直径47mm、厚さ20mmの形状でバリスタ電圧
（V1mA）が180〜220V/mmの第１表に示す本発明試料No.1
〜６と比較例試料No.1の電圧非直線抵抗体を準備した。
2O3,NiOを各々0.1〜2.0モル％、Al（NO3）３・9H2O 0.0
01〜0.01モル％、銀を含むホウケイ酸ビスマスガラス0.
01〜0.5モル％、SiO2 1.0〜3.0モル％、残部ZnOからな
る原料から直径47mm、厚さ20mmの形状でバリスタ電圧
（V1mA）が180〜220V/mmの第１表に示す本発明試料No.1
〜６と比較例試料No.1の電圧非直線抵抗体を準備した。
準備した本発明および比較例の抵抗体に対して、雷サー
ジ耐量破壊率、開閉サージ耐量破壊率、雷サージ印加に
よるV1mA低下率、漏洩電流の比を測定した。結果を第１
表に示す。ここで、雷サージ耐量破壊率は、100KAおよ
び120KAの電流を4/10μｓの電流波形で２回繰り返し印
加した後に破壊したものの割合として求めた。開閉サー
ジ耐量破壊率は、1000Aおよび1200Aの電流を2msの電流
波形で20回繰り返し印加した後に破壊したものの割合と
して求めた。雷サージ印加によるV1mA低下率は、40KAの
電流を4/10μｓの電流波形で10回印加した前後のV1mAよ
り求めた。漏洩電流の比は、素子を周囲温度130℃課電
率95％で課電し、課電直後に対する課電100時間後の電
流比I100時間/I0時間から求めた。また、Bi12SiO20の結
晶相およびその量比はＸ線回折による内部標準法により
求めた。具体的にはBi12SiO20の（111）ピークを用い、
ピーク分離等を行い定量した。（内部標準としてはCaCO
3を使用）。
ジ耐量破壊率、開閉サージ耐量破壊率、雷サージ印加に
よるV1mA低下率、漏洩電流の比を測定した。結果を第１
表に示す。ここで、雷サージ耐量破壊率は、100KAおよ
び120KAの電流を4/10μｓの電流波形で２回繰り返し印
加した後に破壊したものの割合として求めた。開閉サー
ジ耐量破壊率は、1000Aおよび1200Aの電流を2msの電流
波形で20回繰り返し印加した後に破壊したものの割合と
して求めた。雷サージ印加によるV1mA低下率は、40KAの
電流を4/10μｓの電流波形で10回印加した前後のV1mAよ
り求めた。漏洩電流の比は、素子を周囲温度130℃課電
率95％で課電し、課電直後に対する課電100時間後の電
流比I100時間/I0時間から求めた。また、Bi12SiO20の結
晶相およびその量比はＸ線回折による内部標準法により
求めた。具体的にはBi12SiO20の（111）ピークを用い、
ピーク分離等を行い定量した。（内部標準としてはCaCO
3を使用）。
第１表の結果から、結晶相にBi12SiO20と少なくともα
−Bi2O3結晶相とβ−Bi2O3結晶相とを含有する本発明試
料No.1〜６は、それらを含有しない比較例試料No.1と比
べて、サージ耐量、課電寿命等の特性が良好であること
がわかる。
−Bi2O3結晶相とβ−Bi2O3結晶相とを含有する本発明試
料No.1〜６は、それらを含有しない比較例試料No.1と比
べて、サージ耐量、課電寿命等の特性が良好であること
がわかる。
実施例２ 原料中のSiO2量を７〜10モル％とした以外は実施例１と
同様の方法で、直径47mm、厚さ20mmの形状でV1mVが400
〜500V/mmの第２表に示す本発明試料No.1〜５と比較例
試料No.1の電圧非直線抵抗体を準備し、実施例１と同様
の方法で雷サージ耐量破壊率、開閉サージ耐量破壊率、
雷サージ印加によるV1mA低下率、漏洩電流の比を測定し
た。ただし、雷サージ耐量破壊率は70KAと80KAの電流
で、開閉サージ耐量破壊率は400Aと500Aの電流でそれぞ
れ測定した。結果を第２表に示す。
同様の方法で、直径47mm、厚さ20mmの形状でV1mVが400
〜500V/mmの第２表に示す本発明試料No.1〜５と比較例
試料No.1の電圧非直線抵抗体を準備し、実施例１と同様
の方法で雷サージ耐量破壊率、開閉サージ耐量破壊率、
雷サージ印加によるV1mA低下率、漏洩電流の比を測定し
た。ただし、雷サージ耐量破壊率は70KAと80KAの電流
で、開閉サージ耐量破壊率は400Aと500Aの電流でそれぞ
れ測定した。結果を第２表に示す。
第２表の結果から、実施例１と同様に結晶相にBi12SiO
20結晶相と少なくともα−Bi2O3結晶相とγ−Bi2O3結晶
相とを含有する本発明試料No.1〜５は、それらを含有し
ない比較例試料No.1と比べて、サージ耐量、課電寿命等
の特性が良好であることがわかる。
20結晶相と少なくともα−Bi2O3結晶相とγ−Bi2O3結晶
相とを含有する本発明試料No.1〜５は、それらを含有し
ない比較例試料No.1と比べて、サージ耐量、課電寿命等
の特性が良好であることがわかる。
なお、実施例１の試料No.4と実施例２の試料No.3につい
て、Ｘ線回折試験を行なった結果を第１図に示す。ま
た、Bi12SiO20結晶はCr,Zn,Sb,B,Co,Mn等を固溶させる
ことができ、その場合には多少ピークがずれることがあ
る。
て、Ｘ線回折試験を行なった結果を第１図に示す。ま
た、Bi12SiO20結晶はCr,Zn,Sb,B,Co,Mn等を固溶させる
ことができ、その場合には多少ピークがずれることがあ
る。
（発明の結果） 以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
の電圧非直線抵抗体によれば、抵抗体中のビスマス添加
に基く結晶相を所定の結晶相とすることにより、サージ
耐量、課電寿命等の特性が良好な電圧非直線抵抗体を得
ることができる。また、制限電圧比、雷サージ印加後に
おけるバリスタ電圧の変化率等の特性も良好なことが確
認された。
の電圧非直線抵抗体によれば、抵抗体中のビスマス添加
に基く結晶相を所定の結晶相とすることにより、サージ
耐量、課電寿命等の特性が良好な電圧非直線抵抗体を得
ることができる。また、制限電圧比、雷サージ印加後に
おけるバリスタ電圧の変化率等の特性も良好なことが確
認された。
第１図は、本発明の電圧非直線抵抗体に対するＸ線回折
試験の結果を示すグラフである。
試験の結果を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】酸化亜鉛を主成分とし、少なくともビスマ
ス、ケイ素成分を含む電圧非直線性を有する焼結体にお
いて、焼結体中にBi12SiO20結晶相と、α−Bi2O3結晶
相、β−Bi2O3結晶相およびγ−Bi2O3結晶相のうち少な
くとも１種以上とを含むことを特徴とする電圧非直線抵
抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054749A JPH07105286B2 (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 電圧非直線抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054749A JPH07105286B2 (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 電圧非直線抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01230207A JPH01230207A (ja) | 1989-09-13 |
| JPH07105286B2 true JPH07105286B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=12979417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63054749A Expired - Lifetime JPH07105286B2 (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 電圧非直線抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105286B2 (ja) |
-
1988
- 1988-03-10 JP JP63054749A patent/JPH07105286B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01230207A (ja) | 1989-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081113 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081113 Year of fee payment: 13 |