JPS6046802B2 - 非直線抵抗体の製造方法 - Google Patents

非直線抵抗体の製造方法

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JPS6046802B2
JPS6046802B2 JP55017909A JP1790980A JPS6046802B2 JP S6046802 B2 JPS6046802 B2 JP S6046802B2 JP 55017909 A JP55017909 A JP 55017909A JP 1790980 A JP1790980 A JP 1790980A JP S6046802 B2 JPS6046802 B2 JP S6046802B2
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resistor
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孝二 東畑
登 網治
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非直線抵抗体の製造方法に係り、特に電気系統
における過電圧保護装置に使用される非直線抵抗体の製
造方法に関する。
電気系統において、正常な電圧に重畳される過電圧を除
去し、電気系統や電気機器を保護するため、過電圧保護
装置が用いられる。
この過電圧保護装置には、正常な電圧ではほぼ絶縁特性
を示し、過電圧が印加されたときには比較的低抵抗値に
なる非直線抵抗体が用いられる。
非直線抵抗体の特性評価の目安として、非直線係数α及
び通電による制限電圧の変化がある。非直線係数αは電
圧−電流特性を表わすバリスタ特性で、式1=(V/C
)α(I:電流、V:電圧、C:定数)から求められる
。また、通電による抵抗体の制限電圧の変化は大電流パ
ルスを連続−■■■クヤn4−■11、−Ls、↓プ
ホn辱Ir爪亦lレを見るものである。非直線抵抗体は
酸化亜鉛(ZnO)に添加物を混合した素材をプレスし
て成形し、焼成して造られる。
例えば、ZnO95.5mo1%、Bi。
O。0.5mo1%、Sb、O。
1、Omol%、NiO1、Omol%、Cr。
O。0.5mo1% 、Co。
O。0.5mo1% 、MnO20.5mo1% 、S
iO。
0.5mo1%を秤量し混合する。
混合物をプレスして成形し、1000〜1400℃で焼
成して円板抵抗体とする。その後、上下二平面に金属溶
射法で電極をつけて、完成する。この様な製造方法によ
り製造した非直線抵抗体は、連続通電に対する安定性が
劣り、非直線係数が小さいという欠点がある。
本発明は上記欠点を除去するためになされたもので、バ
リスタ特性が優れ、信頼性の高い非直線抵抗体の製造方
法を提供することにある。
次に本発明の実施例を図を参照して説明する。
〔実施例 1〕ZnO95.5mol%と少なくとも1
種類以上の金属酸化物、例えばBi。
030.5mo1%、Sb。
O。1、Omol% 9NiO1、Omol% 9Cr
2O30.5m01% 、Co。
0a0.5m0l%、Mn0。
0.5mol%、SiO。
0.5mol%の割合で秤量する。
次に秤量した酸化物を例えば・ボールミルに入れ、脱イ
オン水を一緒に24B!f間ボールミルを作動させて混
合する。混合物を乾燥させ、電気炉に入れて仮焼する。
仮焼温度は例えば900′Cで2時間が適当である。仮
焼すると酸化物は塊状になるので、粉砕して微粒子にす
る。粉砕前の酸化物に例えばポリビニルアルコールを酸
化物に対する重量比で10紛の1混合する。混合された
酸化物を例えばボールミルを用いて微粉砕する。
微粉砕された酸化物とポリビニルアルコールとは実質的
に均質に混合されている。次に酸化物を造粒装置例えば
スプレードライヤーに入れ、粒径が例えば100ないし
300ミクロンの球状団粒にする。この粉末状混合物を
ブレスにかけ、例えば直径100wt1厚さ25T!U
ILの円板に成形する。
この成形物を電気炉に入れ焼成する。焼成温度は例えば
1300℃で、時間は例えば6時間が適当である。この
焼成物を再度電気炉に入れ、熱処理を行なう。
熱処理は例えば保持温度を500゜Cとし、昇降温速度
を100゜C/H1保持時間を1時間とする。熱処理後
試料の表面をかるく研磨し、円板状素材の両平面に例え
ばアルミニウムを金属溶射して電極を形成する。このよ
うにして製造した非直線抵抗体の非直線係数α及ひ電流
値10000A、電流波形10×20μSの大電流パル
スを3囲2間隔て100回印加したときのVlmA(直
流電流1mAを流すのに必要な印加電圧)の変化率を測
定する。
前記方法により製造した非直線抵抗体について非直線係
数α及び電圧変化率を求めたところ、そ。
れぞれ65,−5%であつた。また、熱処理温度だけを
変化させて製造した非直線抵抗体の非直線係数α及び電
圧変化率を求めたところ、それぞれ第1図、第2図の通
りであつた。第1図から明らかなように、保持時間と昇
降温5速度が一定の場合、非直線係数αは熱処理温度が
400ないし600非Cの間特に550℃までに非直線
係数の最大値が存在することを示している。また第2図
から明らかなように、保持時間と昇降温速度が一定の楊
合、電圧変化率は熱処理温度が400ない4し550℃
の間でもつとも小さくなることを示している。従つて4
00ないし600℃の温度の間で熱処理を行なうべきで
ある。更に前述した非直線特性の向上の点をも考慮した
ときには熱処理温度を400ないし550℃とすること
がよい。従来の熱処理を行なわないで製造した非直線抵
抗体及び熱処理温度800℃で熱処理を行なつて製造し
た非直線抵抗体のX線回折図をそれぞれ第3図及び第4
図に示す。
ここでβ,δは夫々β一Bl2O3,δ−Bi2O3を
SPはスピネルをまたγはγ一Bl2O3を表わしてい
る。第3図及び第4図から明らかなように800℃で熱
処理を行なうことにより、β−Bj2O3及びδ−Bi
2O3が共にγ−Bi2O3にク相転移していることが
分る。つまり、粒界層の状態に変化が起きていることが
分る。本発明は上記熱処理を行なうことによつて、非直
線抵抗体の焼結密度をあけ、結晶欠陥を少なくして、非
直線性及び耐パルス性の向上をはかつた7ものであるが
、熱処理温度をあまり高くするとδ一B】203相転移
を起こし、粒界層の安定状態を破壊し、かえつて非直線
性及び耐パルス性を劣化する。
従つて熱処理温度には最適な範囲があり、即ちδ−Bi
2O3に相転移しない400ないし6000Cの間でこ
の効果が達成される。〔実施例2〕 ZnO95.5mlOl%と少なくとも1種類以上の金
属酸化物例えばBj2O3O.5mOl%,Sb2O3
l.OrTlOl%,NlOl.OrTlOl%,Cr
2O3O.5mOl%,CO2O3O.5nlOl%,
MnO2O.5mOl%,SlO2O.5nlOl%の
割合で秤量する。
秤量した酸化物を例えばボールミルを使つて混合する。
この混合物を仮焼する。仮焼した酸化物を例えばポリビ
ニルアルコールを加えて混合し、例えばボールミルを用
いて微粉砕する。次に酸化物を例えばスプレードライヤ
ーに入れ造粒する。この粉末状混合物をブレスにかけ成
形する。この成形物を電気炉に入れ焼成する。このよう
にして得られた焼成物を再度電気炉に入れ熱処理を行な
う。
熱処理は例えば昇温速度、降温速度をそれぞれ200℃
/Hとし、保持温度を500℃、保持時間を1時間とす
る。熱処理後試料の表面をかるく研磨し、例えばアルミ
ニウムを金属溶射して電極を形成する。
このようにして製造した非直線抵抗体の非直線係数α及
び電流値10000A1電流波形10×20pSの大電
流パルスを3叩′間隔で100回印加したときのVlm
Aの変化率を測定する。上記方法により製造した非直線
抵抗体について非直線係数α及び電圧変化率を求めたと
ころそれぞれ65,−5%であつた。
また熱処理の昇降温速度を変化させ製造した非直線抵抗
体は熱処理温度が400ないし550゜Cの間で、保持
時間が一定の場合、昇温速度及び降温速度を変化させて
も、非直線係数α及び電圧変化率はほとんど変化しない
こ!とが分かつた。第5図は、上記結果の一例で熱処理
温度が500゜C、保持時間が1時間、降温速度が10
0′C/Hて、昇温速度を変化させた場合の非直線係数
αを示す。
1本発明に
おいては、熱処理温度が400ないし600℃の間では
、昇降温速度がいかなる値でも非直線性及び耐パルス性
の向上をはかれるが、あまり急激な昇降温を行なうと粒
界層にマイクロクラックが発生し、粒界層の安定状態が
破壊されるし、また炉の構造・作業効率等の点不利が生
じるので、昇降温速度は500℃/H以下が好ましい。
〔実施例3〕ZnO95.5mOl%と少なくとも1種
類以上の金属酸化物例えばBl2O3O.5mOl%,
Sb2O3l.OrnOl%,NlOl.OrrlOl
%,Cr2O3O.5mOl%,CO2O3O.5mO
l%,MnO2O.5mOl%,SiO2O.5mOl
%の割合で秤量する。
秤量した酸化物を例えばボールミルを使つて混合する。
この混合物を仮焼する。仮焼した酸化物を例えばポリビ
ニルアルコールを加えて混合し、例えばボールミルを用
いて微粉砕する。次に酸化物を例えばスプレードライヤ
ー・に入れ、造粒する。この粉末状混合物をブレスにか
け、成形する。この成形物を電気炉に入れ焼成する。こ
のようにして得られた焼成物は再度電気炉に入れ熱処理
を行なう。
熱処理は例えば保持時間を4時間とし、保持温度を50
0℃、昇降温速度を100゜C/Hとする。熱処理後、
試料の表面をかるく研磨し、例えばアルミニウム金属溶
射して電極を形成する。
このようにして製造した非直線抵抗体の非直線係数α及
び電流値10000A1電流波形10×20pSの大電
流パルスを3囲′間隔で100回印加したときのVlm
Aの変化率を測定する。上記方法により製造した非直線
抵抗体について非直線係数α及び電圧変化率を求めたと
ころそれぞれ65,−5%であつた。
また熱処理の保持時間を変化させ製造した非直線抵抗体
は熱処理温度が400ないし550非Cの間で、昇降温
速度が500゜C/H以下の場合、保持時間を変化させ
ても、非直線係数α及び電圧変化率はほとんど変化しな
いことが分かつた。第6図は、上記結果の一例で、熱処
理温度が500℃、昇降温速度が100℃/Hで、保持
時間を変化させた場合の非直線係数αを示す。
本発明においては、熱処理温度が400ないし550℃
の間のγ−Bi2O3が析出されない熱処理温度であつ
て、昇降温速度が500′C/H以下では、保持時間が
いかなる時間でも非直線性及び耐パルス性の向上をはか
れるが、炉の構造・作業効率等の点不利益が生じるので
、保持時間は1時間ないし4時間の間が好ましい。
以上説明したように本発明によれば、Bi2O3に相転
移しない400ないし550゜Cの熱処理温度範囲で再
加熱するようにしたので、非直線抵抗体からはγ−Bi
2O3は析出されることはなく従つて非直線抵抗体の粒
界層の安定状態を保持することができるので、非直線係
数αが大きく例えば60以上でバリスタ特性に優れ、し
かも耐パルス性が優れている非直線抵抗体を容易に製造
することが可能となる。
そして更にバリスタ特性と製造上の利点を考慮すると、
熱処理温度の昇降温速度を500℃/H以下とすること
がよい。尚上記実施例では、ZnOを主体とし金属酸化
物としてBl2O3,Sb2O3,NlO,cr2O3
,cO2O3,MnO2,SiO2を添加した非直線抵
抗体について説明したが、ZnOに添加する金属酸化物
としては上記のほか、酸化硼素(B.O3)、酸化銀(
〜ρ)、)酸化チタン(TiO2)、酸化アルミニウム
(Al2O3)等を用いることができる。
この場合、添加する金属酸化物の種類及び添加量に対応
して非直線抵抗体の電気的、機械的特性に差異が生ずる
が、保護される電気系統や電子機器に定格に合せ5て非
直線抵抗体を選択できることになり有利である。本発明
の製造方法に使用する装置及び製造条件は上記実施例に
限定されるものではなく、他の製造条件及び装置を用い
ても、本発明の効果を得るOことができるのでは勿論で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は熱処理温度を変えた場合の非直線抵抗体の非直
線係数αの変化を示す図、第2図は熱処理温度を変えた
場合の非直線抵抗体の電圧変化率の変化を示す図、第3
図は熱処理を行なわない場合の非直線抵抗体のX線回折
図、第4図は800℃で熱処理を行なつた場合の非直線
抵抗体のX線回折図、第5図は昇温速度を変えた場合の
非直線抵抗体の非直線係数αの変化を示す図、第6図は
熱処理温度の保持時間を変えた場合の非直線抵抗体の非
直線係数αの変化を示す図てある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 酸化ビスマス等を添加した酸化亜鉛を焼成して非直
    線抵抗体を製造する方法に於て、特に1000℃〜14
    00℃で焼成した焼成物を、400℃〜550℃の範囲
    であつて且つ前記酸化ビスマスがγ−Bi_2O_3に
    相転移しない温度で、更に昇降温速度が550℃/H以
    下で再加熱処理することを特徴とする非直線抵抗体の製
    造方法。
JP55017909A 1980-02-18 1980-02-18 非直線抵抗体の製造方法 Expired JPS6046802B2 (ja)

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JP2533597B2 (ja) * 1988-01-28 1996-09-11 日本碍子株式会社 電圧非直線抵抗体の製造方法
JPH0812805B2 (ja) * 1988-08-18 1996-02-07 日本碍子株式会社 電圧非直線抵抗体
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