层状结构低压ZnO压敏电阻器制造方法技术

本发明专利技术涉及一种层状结构低压ＺｎＯ压敏陶瓷材料的制造方法及其制造的电阻，属于电器元件及其材料制造技术领域。一组原料是ＺｎＯ中加入从掺杂元素Ｂｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｅｕ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｐｂ、Ｔｉ、纳米ＺｎＯ中任选的氧化物粉组成混合原料，另一组原料是不添加元素或从Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ等的氧化物中选择一部分掺入ＺｎＯ组成混合原料，两组粉料按比例放入模具压制成型并逐渐加热、保温排胶，再加热烧结，得到层状结构低压ＺｎＯ压敏陶瓷材料；进行表面加工，被电极烧银，测试后封装，得到产品。本发明专利技术具有工艺简单、成本较低、性能好、使用范围广，所生产电阻重复性、稳定性、一致性好，电参数值有显著改进等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种层状结构低压ZnO压敏电阻器，属于电器元件 及其材料制造

技术介绍
低压ZnO压敏电阻是八十年代国外率先研究发展起来的。低压 ZnO压敏电阻具有低压敏电压和高介电系数双优特性，耐浪涌能力也很强，更 重要的是其工艺简单，不要在高温下还原烧成，而且烧结温度较低，使成本大 大降低，它具有造价低廉、非欧姆特性优良、响应时间快、漏电流小、通流容 量大等优点，广泛应用于电子设备和电力系统以及其它领域。随着电子产品的 小型化、集成化，对低压压敏电阻的需求量愈来愈大，是一种很有发展前途的 复合功能电阻元件。降低压敏电压的一般有两种主要方法， 一是通过改变外型尺寸及工艺方法减 少压敏元件的厚度以达到降低压敏电压的目的；二是寻找低压配方，开发新型 低压ZnO压敏电阻材料体系，降低晶界的击穿电压。近年来，ZnO压敏电阻器 釆用了叠层片式技术，可制造非欧姆特性好的低压ZnO压敏电阻器，产品的通 流能力也不会下降，叠片式ZnO压敏电阻综合性能较好，但是对工装设备及工 艺要求极高，投资巨大。国内外做的比较成熟的性能理想的压敏陶瓷电阻主要是叠层片式，工艺较 复杂，生产成本髙，而的研究未见相关 的报道。目前，对低压ZnO压敏电阻生产方法的研究主要有厚膜、叠层片式以及寻 找更佳配方等方面。但厚膜毕竟较薄，电阻片的耐浪涌能力自然会随厚度的减 小而降低，同时，漏电流增大，这样就降低了电阻片的功效，使其不能发挥应 有的功能；叠层片式阀片虽然性能理想，但工艺复杂，造价高，生产成品率较低；低压压敏更理想配方研究近年未有大的发展等。因此，非常需要有新的、性能好、工艺相对简单，造价低的低压ZnO压敏陶瓷电阻，以使其特有的优越 的电性能更好地为工业所利用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术之不足，提供一种层状结构低压 ZnO压敏陶瓷材料的制造方法及其制造的电阻，应用层状结构方式制造低压 ZnO系压敏陶瓷材料，制作工艺也相对简单，同时可提高低压ZnO系压敏陶 瓷电阻的电性能。本专利技术的技术方案是层状结构低压ZnO压敏陶瓷材料的制造方法是，先 用ZnO加上从一组掺杂元素Al、 Fe、 Eu、 Pr、 La、 Bi、 Ce、 Nd、 B、 Si、 Mn、 Cr、 Co、 Pb、 Ti、纳米ZnO中任选的氧化物粉(如Eu203、 Si02、 PbO、纳米ZnO等)组成第一组混合原料，然后将该原料在球磨罐中、加入水和酒精研磨 混合3 6小时；将球磨好的料浆干燥、过筛后(可放在干燥箱里烘干，然后过 280-350目标准筛)，在一定压力下压制成块，600 750。C进行预烧，再次研细 后放入球磨罐中加水和酒精研磨8~12小时；将球磨好的料浆干燥、过筛后进 行造粒，将干燥后的粉料加入适量的聚乙烯醇水溶液，形状如鱼鳞状即表示混 合均匀时，再过40 55目标准筛，用50 150Mpa压力预压成块，然后打碎， 再次过40-55目标准筛，得到一定粒度而且均匀分布的第一组混合原料粉料； 另一组混合原料的ZnO不添加元素或从Al、 Ti、 Fe、 Nd、 B、 Si、 Mn、 Cr、 Co、 V的氧化物中选择一部分掺入，使用和前一组相同的工艺处理，得到均勻分布 的第二组混合原料粉料。接着将两组粉料再用50 150Mpa的压力将各占百分 之五十的体积比逐层装模并压制成小圆片或小环形片；然后将成型的压制片逐 渐加热，在600 72(TC保温20-30分钟，进行排胶(可放在电阻炉中进行，将 加入的有机塑化剂排出，并使之具有一定的机械强度，为样品的烧结创造条件)， 再在950 ~ 120(TC加热烧结并保温1 ~ 3小时(可放到管式电阻炉中进行)；最后 将烧结好的烧结体(随炉)冷却到室温，得到层状结构低压ZnO压敏电阻器。将烧结得到的低压ZnO压敏陶瓷材料进行表面加工，然后被电极，在600 ~ 80(TC下烧银，经测试后封装，即可得到纳米改性低压ZnO压敏电阻。在第一 组混合原料中，使用Pr、 La、 Pb、 Ba、 Bi、 V ^J氧化物时掺杂量摩尔百分比为 0.5~6%,而使用其它掺杂氧化物时所占的摩尔百分比为6.5-10% (根据实际需 要确定)；而在第二组混合原料中，只加入A1、 Ti、 Fe、 Nd、 B、 Si、 Mn、 Cr、 Co、 V的氧化物时掺杂量摩尔百分比为0.5 6。/。(根据实际需要确定)。在第二组混合原料中，选择掺杂Pr、 La、 Pb、 Ba、 Bi、 V的氧化物的粉料， 用于制备层状结构电阻器的低压高非线性层；而不掺杂或只添加A1、 Ti、 Fe、 Nd、 B、 Si、 Mn、 Cr、 Co的氧化物中部分元素的ZnO粉料，用于制备层状结 构电阻器的低电阻层。用该方法制造的低压ZnO压敏陶瓷材料或电阻，其压敏电压和漏电流随着 烧结温度的升高而降低、非线性系数随着烧结温度的升高而增大、介电损耗随 烧结温度的升高而降低，可依此总趋势来确定具体的制备低压ZnO压敏电阻本 其压敏，使其电压V^^为8~40V/mm,非线性系数a大于20，漏电流乙为0.15 ~ 0.30mA，介电常数为3 x I04~7x 104，介电损耗值tan5为0.2 ~ 0.5。。本专利技术的有益效果是层状结构低压ZnO利用纳米ZnO的特性，使ZnO 晶粒在合适的烧结温度下得到充分的长大，性能稳定，工艺简单，克服了国内 外叠层片式ZnO压敏陶瓷电阻制作工艺复杂、性能不稳定等缺点，同时要求的 指标也实现了低压化，使低压ZnO压敏具有电压随烧结温度升高而降低，非线 性系数随烧结温度升高而升高的总趋势；用本专利技术的工艺制造的压敏陶瓷电阻，由于掺杂元素在低压ZnO基体表面析出，且分布均匀，因此，还具有重复性、 稳定性、 一致性好，电参数值有显著改进的优点；本专利技术可基本利用ZnO压敏 电阻常规生产设备及工艺，不需要改变传统的压敏电阻工艺生产线，投资较小， 能满足巿场对低压化的需求，具有极大的巿场潜力。附图说明图l为本专利技术的工艺流程图图2为本专利技术实施例5的V与a随Ts的变化关系图， 图3为本专利技术实施例5的e与tanS随Ts的变化关系图，具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。 实施例1:如图l所示，该层状结构低压ZnO压敏陶瓷的制造方法是，先 用ZnO粉，按摩尔比加上0.5%的Ti02、 0.3。/。的Si02、 0.7%的0203、 5%的 PbO、 2%的8203、 5%的纳米ZnO粉组成混合原料一，然后将该原料在行 星式球磨机中、加入水和酒精研磨混合3小时；将球磨好的料浆干燥、过筛后 (放在干燥箱里6(TC烘干，然后过320目标准筛)，在一定压力下压制成块， 600 75(TC进行预烧，再次研细后放入球磨罐中加水和酒精研磨8 12小时；将 球磨好的料浆干燥、进行造粒(将干燥后的粉料加入适量7%的PVA水溶液， 形状如鱼鳞状即表示混合均匀时，再过40目标准筛，用50Mpa压力预压成块， 然后打碎，再次过45目标准筛)，得到一定粒度而且均匀分布的粉料一；将ZnO 粉料在不添加任何添加剂的情况下作为粉料二；用150Mpa的压力将粉料一、 二分别按百分之五十的体积比例放入模具，压制成小圆片((p=13mm, d = 1.5mm);然后将成型的压制片逐渐加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层状结构低压ＺｎＯ压敏电阻器制造方法，其特征是：先用ＺｎＯ加上从一组掺杂元素Ａｌ、Ｆｅ、Ｅｕ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｐｂ、Ｔｉ、纳米ＺｎＯ中任选的氧化物粉组成混合原料一；用未掺杂ＺｎＯ粉末或与从Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｄ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｖ的氧化物中任选部分粉料相混合的物料为混合原料二；然后将两组原料分别在球磨罐中研磨，并加入水和酒精研磨３～６小时；将球磨后的料浆干燥、过筛，在压力下压制成块，６００～７５０℃下进行预烧，降温后再放入球磨罐中加水和酒精研磨６～１２小时；将球磨好的料浆干燥、过筛后，得到均匀分布的粉料，再用５０～１５０Ｍｐａ的压力将两组粉料按照各百分之五十的体积比逐层装模并压制成小圆片或小环形片；然后将成型的压制片逐渐加热，在６００～７２０℃保温２０～３０分钟，进行排胶；再在９５０～１２００℃加热烧结并保温１～３小时；最后将烧结好的烧结体冷却到室温，得到层状结构低压ＺｎＯ压敏电阻器。

【技术特征摘要】
1. 一种层状结构低压ZnO压敏电阻器制造方法，其特征是先用ZnO加上从一组掺杂元素Al、Fe、Eu、Pr、La、Bi、Ce、Nd、B、Si、Mn、Cr、Co、Pb、Ti、纳米ZnO中任选的氧化物粉组成混合原料一；用未掺杂ZnO粉末或与从Al、Ti、Fe、Nd、B、Si、Mn、Cr、Co、V的氧化物中任选部分粉料相混合的物料为混合原料二；然后将两组原料分别在球磨罐中研磨，并加入水和酒精研磨3～6小时；将球磨后的料浆干燥、过筛，在压力下压制成块，600～750℃下进行预烧，降温后再放入球磨罐中加水和酒精研磨6～12小时；将球磨好的料浆干燥、过筛后，得到均匀分布的粉料，再用50～150Mpa的压力将两组粉料按照各百分之五十的体积比逐层装模并压制成小圆片或小环形片；然后将成型的压制片逐渐加热，在600～720℃保温20～30分钟，进行排胶；再在950～1200℃加热烧结并保温1～3小时；最后将烧结好的烧结体冷却到室温，得到层状结构低压ZnO压敏电阻器。2、 根据权利要1所述的层状结构低压ZnO压敏电阻器制造方法，其特征 是在混合原料一中，使用Pr、 La、 Pb、 Ba、 Bi、 V的氧化物时掺杂量摩尔百 分比为0.5 6%，使用其它掺杂氧化物时所占的摩尔百分比为6.5~10%;而在 混合原料二...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘国友，王立惠，严继康，孙加林，杜景红，陈敬超，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]