JPH07249506A - 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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JPH07249506A
JPH07249506A JP6042466A JP4246694A JPH07249506A JP H07249506 A JPH07249506 A JP H07249506A JP 6042466 A JP6042466 A JP 6042466A JP 4246694 A JP4246694 A JP 4246694A JP H07249506 A JPH07249506 A JP H07249506A
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JP
Japan
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firing
temperature
oxidizing atmosphere
atm
oxygen
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JP6042466A
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English (en)
Inventor
Kaori Takahashi
香里 高橋
Kouichi Umemoto
鍠一 梅本
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】大電流域での制限電圧を抑えることができると
ともに緻密な焼成体を得ることができ、しかもコストの
小さい電圧非直線抵抗体の製造方法を提供する。 【構成】酸化亜鉛を主成分とし、これに少量の副成分を
添加混合し、成形、焼成してなる電圧非直線抵抗体の製
造方法において、焼成工程中の昇温過程の950℃から
焼成保持温度までの温度範囲のうち、(1)100℃以
上にわたって0.6気圧以上の酸素を含む酸化性雰囲気
中に保持するか、(2)1時間以上の区間を0.6気圧
以上の酸素を含む酸化性雰囲気中に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化亜鉛を主成分と
し、これに少量の副成分を添加混合し、成形、焼成して
なる電圧非直線抵抗体の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗
体は、その優れた非直線電圧−電流特性から電圧安定化
あるいはサージ吸収を目的として避雷器やサージアブソ
ーバに広く利用されている。この電圧非直線抵抗体は、
主成分の酸化亜鉛に電圧非直線性を発現する少量のビス
マス、アンチモン、コバルト、マンガン等の酸化物を添
加して成形、焼成、好ましくは側面高抵抗層を形成する
ための無機物質を塗布した後再度焼成し、その焼結体に
電極を取り付けることにより作製することができる。
【0003】このうち、電圧非直線抵抗体の製造方法と
して、焼成雰囲気中の酸素分圧を0.5気圧以上とし、
焼結体の結晶欠陥を少なくし、かつ酸化亜鉛粒子表面の
酸素の離脱を抑えて、非直線性を向上させ変化率を低減
させる技術が、特公昭53−21503号公報に開示さ
れている。また、40%以上の酸素を含む酸化性雰囲気
で焼成し、低温かつ短時間で巨大粒子を得、微量の副成
分の蒸発を抑える技術が特開平2−219203号公報
に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例のように、昇温、高温保持、降温の焼成工程の
全区間を酸化性雰囲気中に保持すると、それぞれの目的
は達成できるものの、酸素を多量に含む雰囲気中での焼
成であるため、大電流域での制限電圧が増大する問題が
あった。また、全焼成工程を通して酸素濃度の大きい雰
囲気を保つには、多量の酸素を必要とするため、コスト
が増大する問題もあった。
【0005】本発明の目的は上述した課題を解消して、
大電流域での制限電圧を抑えることができるとともに緻
密な焼成体を得ることができ、しかもコストの小さい電
圧非直線抵抗体の製造方法を提供しようとするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の電圧非直線抵抗
体の製造方法の第1発明は、酸化亜鉛を主成分とし、こ
れに少量の副成分を添加混合し、成形、焼成してなる電
圧非直線抵抗体の製造方法において、焼成工程中の昇温
過程の950℃から焼成保持温度までの温度範囲のう
ち、100℃以上にわたって0.6気圧以上の酸素を含
む酸化性雰囲気中に保持することを特徴とするものであ
る。
【0007】また、本発明の電圧非直線抵抗体の製造方
法の第2発明は、酸化亜鉛を主成分とし、これに少量の
副成分を添加混合し、成形、焼成してなる電圧非直線抵
抗体の製造方法において、焼成工程中の昇温過程の95
0℃に達した時点から焼成保持終了時点までの区間のう
ち、1時間以上の区間を0.6気圧以上の酸素を含む酸
化性雰囲気中に保持することを特徴とするものである。
【0008】
【作用】上述した構成において、焼成工程の全区間を酸
化性雰囲気に保持するのではなく、その一部の区間、す
なわち昇温過程の950℃から焼成保持温度までの間
の、温度では100℃以上の区間または時間では1時間
以上の区間のみ所定の酸化性雰囲気に保持することで、
焼成中に導入される総酸素量を抑え酸化性雰囲気での焼
成における大電流域での制限電圧の悪化を抑制すること
ができる一方、従来から知られている酸化性雰囲気下で
の焼成における変化率の低減等の効果を維持することが
でき、また焼成体の緻密化を促進することもできる。さ
らに、使用酸素量を少なくでき、コストを低減すること
ができる。
【0009】なお、本発明において、酸化性雰囲気中の
酸素分圧をを0.6気圧以上としたのは、後述する実施
例から明らかなように、0.6気圧未満の酸化性雰囲気
下では、緻密な焼成体を得られないためである。また、
焼成工程中の昇温過程の950℃から焼成保持温度まで
の温度範囲としたのは、電圧非直線抵抗体の場合、成形
体の緻密化では950℃程度の温度で焼成雰囲気の影響
が現れ始めるため950℃からと規定するとともに、焼
成工程において保持温度以上の温度にはならないためで
ある。
【0010】さらに、酸素分圧を0.6気圧以上とする
温度範囲を100℃以上としたのは、焼成工程中少なく
とも100℃の温度範囲の間を酸化性雰囲気に保持して
いれば、本発明が達成できるためであり、それ以上の温
度範囲にしても特性の改善はほぼ同様であるため、その
上限はコストの関係で決定される。同様に、酸素0.6
気圧以上の雰囲気中での保持時間を1時間以上としたの
は、焼成工程中少なくとも1時間の区間、酸化性雰囲気
に保持していれば、本発明が達成できるためであり、そ
れ以上の時間酸素0.6気圧以上の酸化性雰囲気に保持
していても特性の改善はほぼ同様であるため、その上限
はやはりコストの関係で決定される。
【0011】
【実施例】本発明の電圧非直線抵抗体の製造方法は、ま
ず、主成分となる酸化亜鉛と、酸化ビスマス、酸化コバ
ルト、酸化マンガン等の副成分の所定量からなる原料粉
体、例えばBi23 1.0 mol%、Sb23 1.0 mol%、
Cr23 0.5 mol%、MnO2 0.5 mol%、CoO 1.0 m
ol% 、SiO2 1.5 mol%、NiO 1.0 mol% 、Al2
3 0.005 mol%、残部ZnOからなる原料粉末を準備す
る。次に、準備した原料粉体をボールミル等で湿式混合
し、乾燥、造粒後、所定の形状に成形し、得られた成形
体を脱脂して脱脂体を得る。
【0012】その後、得られた脱脂体を、酸素0.21
気圧以下の酸化性雰囲気例えば大気中で950℃以上の
所定の温度、例えば1000℃(第1切り換え点)まで
昇温した後、酸素を導入して0.6気圧以上の酸化性雰
囲気、例えば酸素0.9気圧に切り換えて焼成スケジュ
ールを継続し、さらに焼成保持期間終了前までの所定の
時点、例えば1100℃になった時点または第1切り換
え点から1時間以上経過した時点(第2切り換え点)で
再度、酸素0.21気圧以下の酸化性雰囲気、例えば大
気中に切り換えて焼成を行う。最後に焼結体の両端面を
好ましくは研磨し、アルミニウムメタリコン溶射または
銀焼き付け等の方法で電極を形成して、例えば直径42
mm、電極径41mm,厚さ15mmの電圧非直線抵抗
体を得ている。なお、焼成保持温度は電圧非直線抵抗体
の組成等に応じて変化するが、例えば1180℃程度の
温度である。
【0013】以下、実際の例について説明する。実施例 上述した製造方法に従って、以下の表1に示す製造条件
で本発明例試料No.1〜5および比較例試料No.6
〜10を準備し、試料No.1〜5および10について
は大電流域の制限電圧を測定し、また試料No.1〜9
については嵩密度を求めるとともに焼成収縮曲線を観測
した。結果を表1および図1に示す。表1において、大
電流域の制限電圧は、60kA印加時の制限電圧V60kA
として求めた。
【0014】
【表1】
【0015】表1の結果から、焼成工程中の昇温過程の
950℃から高温保持温度までの温度範囲のうち、
(1)100℃にわたる温度範囲を所定の酸化性雰囲気
とした本発明例試料No.1、2および100℃以上に
わたる温度範囲を所定の酸化性雰囲気とした本発明例試
料No.5、および(2)1時間の区間所定の酸化性雰
囲気とした本発明例試料No.3、4および1時間以上
の区間所定の酸化性雰囲気とした本発明試料No.5
は、全焼成工程を所定の酸化性雰囲気で焼成した比較例
試料No.10と比較して、低いV60kAの値を示すこと
がわかる。
【0016】また、本発明例試料No.1〜5は、酸化
性雰囲気への第1の切り換え温度が850℃と950℃
よりも低かった比較例試料No.6、酸化性雰囲気での
保持時間が0.5時間と1時間よりも短かった比較例試
料No.7、酸化性雰囲気中の酸素分圧が0.5気圧と
0.6気圧よりも低かった比較例試料No.8、全焼成
工程を大気中で焼成した比較例試料No.9と比べて、
高い嵩密度を示すことがわかる。
【0017】この点は、焼成温度と相対密度との関係を
示す図1の焼成曲線においても、各曲線の右端の点の値
において、本発明例試料No.1〜5は、比較例試料N
o.6〜9に比べて高くなっていることからもわかる。
なお、図1における曲線の番号は表1の試料No.に対
応している。また本発明例試料No.4については、焼
成保持温度到達までは大気中での焼成であり比較例試料
No.9と同じ曲線をたどり、その後焼成収縮が起こり
本発明例の他の例と同様な値まで緻密化している。
【0018】さらに、表1の結果から、焼成工程中昇温
過程の950℃から焼成保持温度までの温度範囲のう
ち、100℃以上の範囲または1時間以上の時間所定の
酸化性雰囲気中に保持した場合だけでなく、100℃以
上の範囲および1時間以上の時間所定の酸化性雰囲気に
保持した場合(本発明例試料No.5)でも、良好な結
果を得ることができることがわかる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、焼成工程の全期間を酸化性雰囲気に保持する
のではなく、その一部の区間、すなわち昇温過程の95
0℃から焼成保持温度までの間の、温度では100℃以
上にわたる区間または時間では1時間以上の区間のみ所
定の酸化性雰囲気に保持しているため、高酸素濃度の酸
化性雰囲気での焼成における大電流域での制限電圧の悪
化を抑制することができる一方、従来から知られている
酸化性雰囲気下での焼成における変化率の低減等の効果
を維持することができる。また、焼成体の緻密化を促進
することもできる。さらに、使用する酸素量を少なくで
き、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】焼成温度と相対密度との関係を示す焼成収縮曲
線を示すグラフである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化亜鉛を主成分とし、これに少量の副成
    分を添加混合し、成形、焼成してなる電圧非直線抵抗体
    の製造方法において、焼成工程中の昇温過程の950℃
    から焼成保持温度までの温度範囲のうち、100℃以上
    にわたって0.6気圧以上の酸素を含む酸化性雰囲気中
    に保持することを特徴とする電圧非直線抵抗体の製造方
    法。
  2. 【請求項2】酸化亜鉛を主成分とし、これに少量の副成
    分を添加混合し、成形、焼成してなる電圧非直線抵抗体
    の製造方法において、焼成工程中の昇温過程の950℃
    に達した時点から焼成保持終了時点までの区間のうち、
    1時間以上の区間を0.6気圧以上の酸素を含む酸化性
    雰囲気中に保持することを特徴とする電圧非直線抵抗体
    の製造方法。
  3. 【請求項3】前記0.6気圧以上の酸素を含む酸化性雰
    囲気で焼成する範囲外の焼成工程では、酸素濃度が0.
    21気圧以下の酸化性雰囲気中に保持する請求項1また
    は2記載の電圧非直線抵抗体の製造方法。
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