一种氧化锌线性电阻材料及其制备方法技术

一种氧化锌线性电阻材料及其制备方法，按质量百分数计，包括(85-x)％的ZnO，3％的MgO，9％的Al2O3，2％的La2O3，1％的SiO2以及x％的Fe2O3，其中，0≤x≤3.22。本发明专利技术通过将ZnO、MgO、Al2O3、La2O3、SiO2为原料进行混合后，进行煅烧以提高原料混合的均匀程度，然后加入Fe2O3，并经过混料球磨、造粒陈腐、干压成型得到圆柱状试样，将试样在1300℃～1360℃下烧结后，再烧渗铝电极，得到氧化锌线性电阻材料，本发明专利技术通过高温固相反应法制得电阻材料，制备方法简单，具有较高的生产的重复性，可实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，按质量百分数计，包括(85-x)％的ZnO，3％的MgO，9％的Al2O3，2％的La2O3，1％的SiO2以及x％的Fe2O3，其中，0≤x≤3.22。本专利技术通过将ZnO、MgO、Al2O3、La2O3、SiO2为原料进行混合后，进行煅烧以提高原料混合的均匀程度，然后加入Fe2O3，并经过混料球磨、造粒陈腐、干压成型得到圆柱状试样，将试样在1300℃～1360℃下烧结后，再烧渗铝电极，得到氧化锌线性电阻材料，本专利技术通过高温固相反应法制得电阻材料，制备方法简单，具有较高的生产的重复性，可实现工业化生产。【专利说明】
本专利技术属于功能材料领域，涉及。
技术介绍
随着电力工业的高速发展，对于电力设备的要求越来越高。作为一种重要电子元 器件的线性电阻的应用也变得日益广泛。通常这类线性电阻材料包括金属、聚合物以及陶 瓷材料等。但是传统的金属材料的电阻率较小，阻温系数为负，容易氧化等缺点限制了这一 类电阻材料的发展；聚合物材料不耐老化、热稳定性较差与此同时，目前普遍应用在电力系 统的粘土-碳-三氧化二铝系列电阻也存在类似的问题，这些问题严重制约了这一类陶瓷 电阻的应用。 氧化锌是一类典型的η型半导体，通过在其机体内引入不同杂质可以显著改变其 电学性能。在这一基础上开发出的氧化锌线性电阻是一类利用传统固相反应制备的电子陶 瓷材料，具有良好的线性伏安特性、能量密度大、阻温系数小，以及较高稳定性的特点，使其 具有广泛的应用前景。日本国在1986年就开始研宄其实现的途径，并实现了其商品化。但 是国内对氧化锌作为线性电阻材料的研宄是近年来兴起的研宄课题。 氧化锌线性电阻的常规基础配方主要有Zn〇-Mg〇-Al203、ZnO-MgO-TiO 2两个体系。 通过在基础配方中引入其它添加剂可实现对其电学性能的调控，从而制备出一系列满足不 同实际需求的线性陶瓷电阻。到目前为止，在一些文献中已有关于氧化锌线性电阻的研宄 的报道，并取得了一定的研宄进展。但是，这些相关理论成果在工业部门的具体的应用并不 完全成熟，例如阻温系数变化范围及非线性系数较大、不能实现电阻率的大范围调控、生产 的重复性以及产品性能的稳定性较差。这些方面，需要进一步的研宄和实践。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种氧化锌线性电阻及其制备方 法，该方法制得的氧化锌线性的电阻率在一定范围可调、线性伏安特性显著、阻温系数较 小、生产重复性较高。 为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案： -种氧化锌线性电阻材料，按质量百分数计，包括（85-x) %的Zn0,3%的Mg0,9% 的 Al2O3, 2% 的 La2O3,1% 的 SiO2以及 X% 的 Fe2O3,其中，0 < X 彡 3. 22。 按质量百分数计，包括（85-x) %的ZnO, 3%的MgO, 9%的Al2O3, 2%的La2O3,1 %的 SiO2以及 X%的 Fe2O3,其中，0.42 彡 X 彡 3.22。 按质量百分数计，包括（85-x) %的ZnO, 3%的MgO, 9%的Al2O3, 2%的La2O3,1 %的 SiO2以及 X%的 Fe2O3,其中，0.83 彡 X 彡 3.22。 一种氧化锌线性电阻材料的制备方法，包括以下步骤： 1)按质量百分数计，将2]1〇、]\%0、41203、]^1 203、5;[02进行混料，通过湿法球磨得到混 合均匀的浆料A，将浆料A烘干并研磨得到粉体，然后将粉体在1050°C?1100°C下的空气中 煅烧5h?6h，研磨后得到基料； 2)向基料中加入Fe2O3，通过湿法球磨均匀得到混合均匀的浆料B，将浆料B烘干 并研磨得到混合粉体； 3)向混合粉体中加入聚乙烯醇水溶液，再进行造粒、陈腐处理，然后采用干压成型 法得到圆柱状试样； 4)将圆柱状试样以2°C /min的速率自25°C升温至150°C，并在150°C下保温 60min，然后以2°C /min的速率升温至300°C，并且300°C下保温60min，再以2°C /min的速 率升温至1300°C?1360°C，并在1300°C?1360°C下保温180min，然后以1°C /min的速率 降温至800°C，再以2°C /min的速率降温至400°C，最后自然降温至室温，得到氧化锌线性电 阻材料。 所述 Zn0、Mg0、Al203、La203、Si0 2、Fe2O3均为分析纯。 所述步骤1)和步骤2)中烘干的温度为120°C，时间为36h?48h。 所述步骤3)中圆柱状试样的直径为20. 20mm，长度为4. 96?5. 10mm。 所述步骤3)中聚乙烯醇水溶液的质量分数为5%?8%。 步骤3)中向每克混合粉体中加入聚乙烯醇水溶液的量为0. 16mL?0. 24mL。 与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术通过将ZnO、MgO、A120 3、La203、 SiO2为原料进行混合后，进行煅烧以提高原料混合的均匀程度，然后加入Fe 203，并经过混 料球磨、造粒陈腐、干压成型得到圆柱状试样，将试样在1300°C?1360°C下烧结后，再烧渗 铝电极，得到氧化锌线性电阻材料，本专利技术通过高温固相反应法制得电阻材料，制备方法简 单，具有较高的生产的重复性，可实现工业化生产。 本专利技术通过向ZnO-MgO-Al2O3体系中加入氧化铁，由于Fe 3+主要存在于晶界位置并 与其他晶相形成有限固溶体，一方面，Fe3+能够显著调控晶粒的生长和分布，并改善试样的 显微结构，在一定范围内有利于致密性及电阻率的提升；另一方面，当Fe 3+进入氧化锌晶格 时，作为深能级杂质，可以显著改变氧化锌能带结构，在一定范围内能够显著的调节晶界处 的双肖特基势皇、降低试样的非线性系数，在一定范围内可以使非线性系数接近1，从而实 现线性伏安特性并对电阻率产生一定的影响。 本专利技术制得的氧化锌电阻材料的电阻为76. 56?453. 68 Ω · cm，通过调整加入 Fe2O3的量，能够实现材料电阻率的大范围调整；本专利技术电阻材料的非线性在0. 788?1. 031 之间，阻温系数在-7. 10 X KT3/°C?2. 25 X 1(T3/°C，在本专利技术中的升温速率和烧结温度下， 得到的电阻材料具有较高的致密度，其相对密度在93. 95%?95. 10% (理论密度取5. 32g/ cm3)。可见，本专利技术制得的电阻材料具有较小的阻温系数和非线性系数。 【专利附图】【附图说明】 图1为当Fe2O3质量百分含量为0.00%，于1360°C在空气中烧结所得试样的XRD 图。 图2为当Fe2O3质量百分含量为0.42%，于1340°C在空气中烧结所得试样的XRD 图。 图3为当Fe2O3质量百分含量为0.83%，于1320°C在空气中烧结所得试样的XRD 图。 图4为当Fe2O3质量百分含量为3.22%，于1300°C在空气中烧结所得试样的XRD 图。 图5为当Fe2O3质量百分含量为0.00%，于1360°C在空气中烧结所得试样的SEM 图。 图6为当Fe2O3质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化锌线性电阻材料，其特征在于，按质量百分数计，包括(85‑x)％的ZnO，3％的MgO，9％的Al2O3，2％的La2O3，1％的SiO2以及x％的Fe2O3，其中，0＜x≤3.22。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建锋，刘谦，杨海波，陈含雨，李昭，谭升梅，邓琪，李林林，张璐，赵晗，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61