JPS63296309A - 酸化亜鉛形バリスタ - Google Patents

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 本発明はサージ耐重特性の優れた酸化亜鉛形バリスタに
関するものである。

従来の技術 酸化亜鉛形バリスタ素子は、大きなサージ電流耐量と優
れた電圧非直線性を持ち、低圧タイプの素子はサージア
ブソーバとして、高圧タイプの素子はギャップレスアレ
スタ素子として広く利用されている。

従来、酸化亜鉛形バリスタ素子は主成分の酸化亜鉛（Ｚ
ｎ０）に酸化ビスマス（ＢｉｚＯｓ）　＠酸化アンチモ
ン（５ｂ２０３）、酸化コバルト（ＣＯ２０３）　＋チ
モ７　（Ｓｂ２０３）ＩｒＲ化コバルト（ｃｏ２ｏ３）
酸化マン力ｙ　（Ｍｎ０２　）　、酸化珪素（ＳｉＯ２
）などを添加し、ａ当なバインダーを加え、ボールミル
などで湿式粉砕ののち、造粒、成形、焼結工程を経て製
造されている。アレスタ用の酸化亜鉛形バリスタを製造
する場合、一般に単位厚み当夛のバリスタ電圧（ｖ１ｍ
ム／１ＩＩＩ）が２００Ｖ以上の材料が、素子の小形化
、低価格化のために必要である。上記添加物の中で特に
酸化珪素（Ｓｉ０２）は、酸化亜鉛の粒成長を抑制し、
合わせて温度特性、課電寿命特性を向上させる物質とし
て知られ、高圧タイプのアレスタ素子用の材料には不可
欠の成分となっている。

Ｘｉマイクロアナライザー、Ｘ線回折による分析の結果
、酸化珪素は焼結体中において、酸化アンチモンと同様
に酸化亜鉛グレイン間の三重点付近に偏析し、珪酸亜鉛
（Ｚｎ２５ｉ０４）として存在している事が確認された
。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、酸化亜鉛形バリスタの単位厚み当りのバ
リスタ電圧（Ｖ１ｍ＊／’Ｉ！［）を上げるための添加
物として酸化珪素（５ｉ０２　）を用いた場合、他の添
加物に比べ嵩比重が著しく軽く、沈降性の材料を用いて
も充分に粉砕されず、この結果、焼結体中にボイドが発
生し、酸化亜鉛形バリスタの最も重要な特性の一つであ
るサージ耐量（２ｍＳの矩形波電流印加試験）が低いと
いう問題点を有していた。また、材料の高圧化を図るた
め酸化珪素（Ｓｉｎ２）を１モル係以上添加すると、粉
砕した原料スラリーの粘度が著しく増加し、造粒が困難
になる問題も同時に有していた。

本発明は、このような従来の問題点を解決するためのも
ので、酸化亜鉛形バリスタのサージ耐量の大巾な向上を
主目的とし、合わせて製造上の問題点であるスラリーの
ゲル化を防止することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明では、上記の問題を解決するため、主成分の酸化
亜鉛に、少なくともクロムシリサイドをＣｒＳｉ２の形
に換算して０．１〜１０モルチモルすることを特徴とし
ている。

作用 本発明においては、クロムシリサイドが従来の酸化珪素
と同様、酸化亜鉛粒子の成長を抑制する効果があり、さ
らに嵩比重が高く、粉砕が均一に進行し分散性も良いた
め、焼結体中にボイドが発生しにくく、究めて高いサー
ジ耐量特性の酸化亜鉛形バリスタを得ることができる。

実施例 以下１本発明による酸化亜鉛形バリスタについて実施例
に基づき詳細に説明する。

まず、酸化亜鉛の粉末に、合計量に対し酸化ビスマス０
．５モル％、酸化アンチモン１．０モルｑ６゜酸化コバ
ルトＯ，Ｓモルチ、酸化マンガン０・５モル係にクロム
シリサイドをＣｒＳｉ　２の形に換算して０゜０．０１
．０．１．　１．０．　５．０．　１０．０．　２０．
０モルチ加えた７種類の原料粉末に、固形分比率が約６
０重８％となるよう純水を加え、バインダーとして２７
人（ポリビニルアルコール）を固形分に対し０・６重量
％添加し、全体をジルコニア玉石とともにボールミルに
入れ、３０時間粉砕しスラリーを得た。なお、使用した
クロムシリサイドの平均粒径は２．０μｍである。この
７種類のスラリーをスプレードライヤーにて乾燥、造粒
して原料粉を作成した。この原料粉を直径４０１ＲＭ、
厚さ３０ｆｆの大きさに圧縮成形し、空気中において１
２００°Ｃで焼結させた。このようにして得られた焼結
体の両端面を研磨し、アルミニウムの溶射電極を形成し
た。

図に原料スラリーの粘度の経時変化を示す。粘度は回転
粘度計にて測定した。また比較のため、添加物として酸
化珪素（５ｉ０２　）を用いた系についても同様の製造
工程により作成し、スラリー粘度を測定した。

ここで、出発原料として１モル係の酸化珪素を用いた場
合、約５時間で粘度がｓ　ｏ　ｏ　ｃｐｓを超え、スプ
レードライヤーで造粒を行うのは不可能となる。さらに
、６モル係の酸化珪素を用いた場合、初期粘度が既に５
００　Ｃｐｓを超えていることが確認された。一方、出
発原料として１モル係のクロムシリサイドを用いた場合
、スラリーの増粘現象はほとんど見られないことがわか
る。また、１０モモル係クロムシリサイドを用いた場合
にも同様に増粘現象は見られなかった。

従って、クロムシリサイドを添加量として使用した場合
、長時間に渡りスプレードライヤーによる造粒が可能と
なり、大量の原料処理に究めて好都合であることがわか
る。

次に、焼結体の初期特性を下記の第１表に示す。

ここで、Ｖｊｍ□、ｖ１ｏ１１□は直流定電流電源を用
いて測定した。また、制限電圧特性は波形８／２０μｓ
。

電流波高値５０００Ａのインパルスを用いて測定した。

さらに、ｖｉｍム／ｆｆＵクロムシリサイドが添加量０
・１モル係以上で２ｏｏｖ／Ｈ以上となり、アレスタ素
子の材料として適した値となり、１０モモル係添加で約
４００Ｖ／ｎに高圧化する。一方、１０モモル係上添加
すると制限電圧比が急激に悪化することがわかる。一方
、添加物として酸化珪素を用いた場合、同様に高圧化す
るもののスラリーが増粘するため１モル係の添加が限界
で、ｖｌｍＡ　／ｒｔｔｔｔｔは２３０　Ｖ／ｍｙｔカ
最大値ト！　−）　＝。

第　　１　　表 （１）制限電圧比：　Ｖ５ＫＡ／ＹＩＩＩＡ＊：比較検
討例で本発明例の請求範囲外である。

次に、上記の試料についてサージ耐量試験を実施した。

試験条件は２１１５１，３００人の矩形波電流を２分間
隔で素子が破壊に至るまで繰返し印加した。

この結果を下記の第２表に示す。表中の値は、素子が破
壊せずに耐えた矩形波電流の印加回数の平均値（試料数
５個）、および分布範囲（最高値−最低値）である。

（以　下金　白） 第２表 第２表より、クロムシリサイドの添加量が０・１〜１０
モルチモル囲でサージ耐量特性が従来の酸化珪素系に比
べ約２倍になり、著しく高性能化していることがわかる
。また、サージ耐量特性のばらつき（分布範囲）も平均
値に比べ狭くなり、素子の信頼性も向上していることが
わかる。これはクロムシリサイドの分散性が良く粉砕も
均一に進むため、焼結体内部にボイドの発生が減少した
ためと考えられる。しかし、１０モモルを超えるクロム
シリサイドを添加した系ではサージ耐量が徐々に低下す
る。これは、単位厚み当りのバリスタ電圧（Ｖ＋ｍム／
―）が上昇したため、単位体積当りにかかるエネルギー
が上昇し、熱ストレスにより破壊し易くなるものと考え
られる。従って、クロムシリサイドの最も好ましい添加
量は、初期特性およびサージ耐量特性試験の結果から０
・１〜１０モルチモルることがわかる。

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し、
クロムシリサイドを０．１〜１０モル％添加してなる混
合粉を焼結することにより、サージ耐量が大きく、単位
厚み当りのバリスタ電圧の高い酸化亜鉛形バリスタを容
易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明例および従来例による酸化亜鉛形バリスタの
原料スラリーの粘度の経時変化を示す図である。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名０　
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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸化亜鉛を主成分とし、少なくともクロムシリサイドを
   ＣｒＳｉ＿２の形に換算して０．１〜１０モル％を含む
   混合物を焼結してなる酸化亜鉛形バリスタ。