一种高性能氧化锌压敏电阻器介质材料及其制备方法技术

一种高性能氧化锌压敏电阻器介质材料，其特征在于按摩尔份数计，其组成为：ZnO 100份，Sb2O30.03‑1.5份，Co2O30.03‑1.5份，Bi2O30.03‑1.5份，Ni2O30.03‑1.5份，Cr2O30.03‑1.5份，LiCrSi2O60.03‑1.5份，Al2O30.03‑0.8份，硼酸锌0.03‑0.8份，LiNO30.03‑0.8份，(La2/3Nd1/3)AlO30.03‑0.8份。本发明专利技术还提供上述高性能氧化锌压敏电阻器介质材料的一种制备方法。本发明专利技术的氧化锌压敏电阻器介质材料具有高电位梯度、高非线性系数，脉冲冲击耐受能力强，且制备工艺简单易行。

A high performance dielectric material for Zinc Oxide varistor and its preparation method

A high-performance dielectric material for zinc oxide varistor is characterized by massage. Its composition is: 100 copies of zinc oxide, 30.03 copies of Sb2O, 1.5 copies of Co2O, 30.03 copies of Bi2O, 30.03 copies of Bi2O, 1.5 copies of Ni2O, 30.03 copies of Cr2O, 30.03 copies of Cr2O, 1.5 copies of LiCrSi2O, 60.03 copies of LiCr2O, 30.03 copies of Al2O, 0.8 copies of zinc borate, 0.03 copies of LiNO and 0.8 copies of LiCr2O. 30.03, 0.8, (La2/3Nd1/3) AlO30.03, 0.8. The invention also provides a preparation method of the high performance Zinc Oxide varistor dielectric material. The dielectric material of the zinc oxide varistor of the invention has high potential gradient, high non-linear coefficient, strong pulse impact resistance and simple preparation process.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能氧化锌压敏电阻器介质材料及其制备方法
本专利技术涉及压敏电阻器的介质材料，具体涉及一种高性能氧化锌压敏电阻器介质材料及其制备方法。
技术介绍
氧化锌压敏电阻器材料可用于制造高能量氧化锌压敏电阻片，该氧化锌压敏电阻片可用于制造避雷器或压敏电阻器，应用于电力电子线路中吸收异常过电压，以保护线路系统。电力电子线路中经常会因雷击负载引起线路异常过电压，氧化锌压敏电阻介质材料已经大量用于电力电子线路中吸收或抑制异常过电压，保护电力电子线路免遭破坏。但是，现在已应用的氧化锌压敏电阻介质材料，其电位梯度（单位厚度压敏电压）通常低于250V/mm，对于工作电压较高的电力电子线路，所采用的压敏电阻片的厚度较大或串联的数量较多。如能提高压敏材料的电位梯度，同样应用场合的压敏电阻片厚度可降低或串联的数量可以减少，由压敏电阻片制成的避雷器的高度可大大降低，这不仅可以降低避雷器本身的成本，而且可降低避雷器应用场合的重力负荷，提高输配电系统的可靠性。申请号为200510025398.5的中国专利技术专利申请(专利技术名称为:高电位梯度氧化锌压敏电阻材料的制备和应用)公开了可获得高电位梯度的压敏电阻介质材料，但其制作工艺需要多次球磨、烧结，而且未公开所专利技术压敏电阻介质材料的脉冲冲击耐受能力。申请号为200610042720.X的中国专利技术专利申请（专利技术名称为：一种稀土氧化物掺杂的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质）公开了可获得电压梯度达到500V/mm的压敏电阻介质材料，但其非线性系数较小，漏电流较大。上述两种氧化锌压敏电阻介质材料虽具有较高的电位梯度，但非线性系数较小，或者脉冲冲击耐受能力较弱，难以很好地满足电力电子线路的防雷过压保护的需要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有高电位梯度、高非线性系数及高脉冲冲击耐受能力的氧化锌压敏电阻器介质材料及其制备方法，由这种高性能氧化锌压敏电阻器介质材料制成的压敏电阻器具有高电位梯度、高非线性系数和高脉冲冲击耐受能力的优点。采用的技术方案如下：一种高性能氧化锌压敏电阻器介质材料，其特征在于按摩尔份数计，其组成为：ZnO100份，Sb2O30.03-1.5份，Co2O30.03-1.5份，Bi2O30.03-1.5份，Ni2O30.03-1.5份，Cr2O30.03-1.5份，LiCrSi2O60.03-1.5份，Al2O30.03-0.8份，硼酸锌0.03-0.8份，LiNO30.03-0.8份，(La2/3Nd1/3)AlO30.03-0.8份。优选上述LiCrSi2O6、(La2/3Nd1/3)AlO3分别采用常规的化学原料以固相法合成。上述LiCrSi2O6可以采用如下工艺制备：按0.5：0.5：2的摩尔比配备Li2CO3、Cr2O3和SiO2，然后对Li2CO3、Cr2O3和SiO2进行研磨并混合均匀；再将Li2CO3、Cr2O3和SiO2的混合物料放入氧化铝坩埚内，于1150-1200℃下保温120分钟，得到LiCrSi2O6。得到的LiCrSi2O6冷却后，经研磨并过200目筛，备用。上述(La2/3Nd1/3)AlO3可以采用如下工艺制备：按1/3：1/6：1/2的摩尔比配备La2O3、Nd2O3和Al2O3，然后对La2O3、Nd2O3和Al2O3进行研磨并混合均匀；再将La2O3、Nd2O3和Al2O3的混合物料放入氧化铝坩埚内，于1200℃-1250℃下保温120分钟，得到(La2/3Nd1/3)AlO3。得到的(La2/3Nd1/3)AlO3冷却后，经研磨并过200目筛，备用。上述LiCrSi2O6和(La2/3Nd1/3)AlO3的加入，能提高氧化锌压敏电阻器介质的电位梯度并且提高非线性系数，以及提高氧化锌压敏电阻器介质的脉冲冲击耐受能力。本专利技术还提供上述高性能氧化锌压敏电阻器介质材料的一种制备方法，其特征在于包括下述步骤：（1）按比例配备ZnO、Sb2O3、Co2O3、Bi2O3、Ni2O3、Cr2O3、LiCrSi2O6、Al2O3、硼酸锌、LiNO3和(La2/3Nd1/3)AlO3；（2）制备添加剂浆料将步骤（1）所配备的Sb2O3、Co2O3、Bi2O3、Ni2O3、Cr2O3、LiCrSi2O6、Al2O3、硼酸锌、LiNO3和(La2/3Nd1/3)AlO3混合，得到混合料；然后向混合料中加入纯水和铵盐分散剂进行球磨，使各组分混合均匀，得到添加剂浆料；（3）制备喷雾料浆将步骤（1）所配备的ZnO加入到添加剂料浆中，并添加聚乙烯醇水溶液，得到混合料浆；然后对混合料浆进行球磨，球磨至混合料浆的比重为1.5-2.2且粘度为40-200cps时（球磨时间大约为3小时），得到喷雾料浆；（4）利用喷雾干燥塔对步骤（3）得到喷雾料浆进行喷雾造粒，得到粉料；（5）经干压成型，将步骤（4）得到的粉料压制成生坯片；（6）将步骤（5）得到的生坯片排除聚乙烯醇后，在温度为1100-1250℃的环境下保温2-4小时，使生坯片烧结，得到高性能氧化锌压敏电阻器介质材料。优选步骤（2）中，进行球磨时，铵盐分散剂的加入量是混合料总重的0.5-1.3%，被球磨的混合料、所用球、所用水的重量比例为：混合料:球:水=1:3:(0.6-1.0)。优选步骤（3）中，所添加的聚乙烯醇水溶液的固含量是ZnO、Sb2O3、Co2O3、Bi2O3、Ni2O3、Cr2O3、LiCrSi2O6、Al2O3、硼酸锌、LiNO3和(La2/3Nd1/3)AlO3的总重的0.8-1.6％。优选步骤（6）中，可将生坯片置于500-550℃的环境下排除聚乙烯醇。步骤（6）的烧结过程中，可除去生坯片中的水分、铵盐分散剂以及残存的聚乙烯醇。在得到的高性能氧化锌压敏电阻器介质材料片的两面印刷银电极浆料，经600℃还原获得金属银电极层，即形成金属电极；然后在两面金属电极焊接上镀锡铜引线，再浸涂高温环氧绝缘漆，经固化后再热涂粉体环氧包封料，固化后即可得到压敏电阻器。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：（1）获得的氧化锌压敏电阻器介质材料的电位梯度为716-792V/mm（可以通过调节原料配方或制备工艺，调节电位梯度）；（2）获得的氧化锌压敏电阻器介质材料的非线性系数α为81-93；（3）获得的氧化锌压敏电阻器介质材料的脉冲冲击耐受能力强；（4）制备工艺简单易行。简而言之，本专利技术的氧化锌压敏电阻器介质材料具有高电位梯度、高非线性系数，且脉冲冲击耐受能力强，可望应用于电力避雷器或其他电力电子线路的防雷过压保护。具体实施方式实施例1首先，以固相法合成LiCrSi2O6、(La2/3Nd1/3)AlO3。LiCrSi2O6采用如下工艺制备：按0.5：0.5：2的摩尔比配备Li2CO3、Cr2O3和SiO2，然后对Li2CO3、Cr2O3和SiO2进行研磨并混合均匀；再将Li2CO3、Cr2O3和SiO2的混合物料放入氧化铝坩埚内，于1180℃下保温120分钟，得到LiCrSi2O6。得到的LiCrSi2O6冷却后，经研磨并过200目筛，备用。(La2/3Nd1/3)AlO3采用如下工艺制备：按1/3：1/6：1/2的摩尔比配备La2O3、Nd2O3和Al2O3，然后对La2O3、Nd2O3和Al2O3进行研磨并混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能氧化锌压敏电阻器介质材料，其特征在于按摩尔份数计，其组成为： ZnO 100份，Sb2O3 0.03‑1.5份，Co2O3 0.03‑1.5份，Bi2O3 0.03‑1.5份，Ni2O3 0.03‑1.5份，Cr2O3 0.03‑1.5份，LiCrSi2O6 0.03‑1.5份，Al2O3 0.03‑0.8份，硼酸锌0.03‑0.8份，LiNO3 0.03‑0.8份，(La2/3Nd1/3)AlO3 0.03‑0.8份。

【技术特征摘要】
1.一种高性能氧化锌压敏电阻器介质材料，其特征在于按摩尔份数计，其组成为：ZnO100份，Sb2O30.03-1.5份，Co2O30.03-1.5份，Bi2O30.03-1.5份，Ni2O30.03-1.5份，Cr2O30.03-1.5份，LiCrSi2O60.03-1.5份，Al2O30.03-0.8份，硼酸锌0.03-0.8份，LiNO30.03-0.8份，(La2/3Nd1/3)AlO30.03-0.8份。2.根据权利要求1所述的高性能氧化锌压敏电阻器介质材料，其特征在于所述LiCrSi2O6采用如下工艺制备：按0.5：0.5：2的摩尔比配备Li2CO3、Cr2O3和SiO2，然后对Li2CO3、Cr2O3和SiO2进行研磨并混合均匀；再将Li2CO3、Cr2O3和SiO2的混合物料放入氧化铝坩埚内，于1150-1200℃下保温120分钟，得到LiCrSi2O6。3.根据权利要求1所述的高性能氧化锌压敏电阻器介质材料，其特征在于所述(La2/3Nd1/3)AlO3采用如下工艺制备：按1/3：1/6：1/2的摩尔比配备La2O3、Nd2O3和Al2O3，然后对La2O3、Nd2O3和Al2O3进行研磨并混合均匀；再将La2O3、Nd2O3和Al2O3的混合物料放入氧化铝坩埚内，于1200℃-1250℃下保温120分钟，得到(La2/3Nd1/3)AlO3。4.权利要求1所述的高性能氧化锌压敏电阻器介质材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：（1）按比例配备ZnO、Sb2O3、Co2O3、Bi2O3、Ni2O3、Cr2O3、LiCrSi2O6、Al2O3、硼酸锌、LiNO3和(La2/3Nd1/3)AlO3；（...

【专利技术属性】
技术研发人员：李言，
申请(专利权)人：东莞市瓷谷电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44