一种高电位梯度高非线性系数氧化锌压敏电阻器介质及其制备方法技术

一种高电位梯度高非线性系数氧化锌压敏电阻器介质，其特征在于按摩尔份数计，其组成为：ZnO 100份，Sb2O30.01

【技术实现步骤摘要】
一种高电位梯度高非线性系数氧化锌压敏电阻器介质及其制备方法


[0001]本专利技术涉及压敏电阻器的介质材料，具体涉及一种高电位梯度高非线性系数氧化锌压敏电阻器介质及其制备方法。

技术介绍

[0002]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，氧化锌陶瓷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，保护电力电子设备免遭破坏。
[0003]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。
[0004]申请号为97103063.4（名称为：电压非线性电阻体、压敏非线性电阻体制造方法及避雷器）的专利申请，虽然公开了可制得电位梯度为400
‑
450V/mm的压敏电阻体，但其工艺过程要求在700
‑
400℃之间降温速度为0
‑
5℃/小时，这种工艺在生产上难以实现，同时，该专利技术申请要求在氧分压大于50%的气氛中降温或退火以改善电压非线性，这样将大大增加压敏电阻器的制造成本。申请号为200510025398.5的专利申请(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材料的脉冲冲击耐受能力。申请号为200610042720.X的专利（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的压敏材料，但其非线性系数较小，漏电流较大。

技术实现思路

[0005]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、高脉冲冲击耐受能力的氧化锌压敏电阻器介质及其制备方法，由这种氧化锌压敏电阻器介质制成的压敏电阻器具有高电位梯度、高非线性系数、高脉冲冲击耐受能力的优点。采用的技术方案如下：一种高电位梯度高非线性系数氧化锌压敏电阻器介质，其特征在于按摩尔份数计，其组成为：ZnO 100份，Sb2O
3 0.01
‑
1.8份，Co2O
3 0.01
‑
1.8份，Bi2O
3 0.01
‑
1.8份，Ni2O
3 0.01
‑
1.8份，Cr2O
3 0.01
‑
1.8份，Ag2CaV4O
12 0.01
‑
1.8份，Al2O
3 0.01
‑
1.0份，硼酸锌0.01
‑
1.0份，LiNO
3 0.01
‑
1.0份，ZnTeO
4 0.01
‑
1.0份。
[0006]优选上述Ag2CaV4O
12
、ZnTeO4分别采用常规的化学原料以固相法合成。
[0007]上述Ag2CaV4O
12
可以采用如下工艺制备：按1:1:2的摩尔比配备Ag2CO3、CaCO3和
V2O5，然后对Ag2CO3、CaCO3和V2O5进行研磨并混合均匀；再将Ag2CO3、CaCO3和V2O5的混合物料放入氧化铝坩埚内，于450
‑
500℃下保温120分钟，得到Ag2CaV4O
12
。得到的Ag2CaV4O
12
冷却后，经研磨并过200目筛，备用。
[0008]上述ZnTeO4可以采用如下工艺制备：按1：1摩尔比配备ZnO和TeO3，然后对ZnO和TeO3进行研磨并混合均匀；再将ZnO和TeO3的混合物料放入氧化铝坩埚内，于550
‑
600℃下保温120分钟，得到ZnTeO4。得到的ZnTeO4冷却后研磨过200目筛，备用。
[0009]上述Ag2CaV4O
12
能提高电位梯度，降低漏电流，降低烧结温度。上述ZnTeO4能提高电位梯度，提高非线性系数，降低烧结温度。
[0010]本专利技术还提供上述高电位梯度高非线性系数氧化锌压敏电阻器介质的一种制备方法，其特征在于包括下述步骤：（1）按比例配备ZnO、Sb2O3、Co2O3、Bi2O3、Ni2O3、Cr2O3、Ag2CaV4O
12
、Al2O3、硼酸锌、LiNO3和ZnTeO4；（2）制备添加剂浆料将步骤（1）所配备的Sb2O3、Co2O3、Bi2O3、Ni2O3、Cr2O3、Ag2CaV4O
12
、Al2O3、硼酸锌、LiNO3和ZnTeO4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
‑
2.0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950
‑
980℃的环境下保温2
‑
4小时，使生坯片烧结，得到高电位梯度高非线性系数氧化锌压敏电阻器介质。
[0011]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0.8
‑
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)。
[0012]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、Ag2CaV4O
12
、Al2O3、硼酸锌、LiNO3和ZnTeO4的总重的0.9
‑
1.3％。
[0013]优选步骤（6）中，将生坯片置于500
‑
550℃的环境下排除聚乙烯醇。
[0014]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。
[0015]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的电位梯度为816
‑
863V/mm；（2）获得的氧化锌压敏电阻器介质的非线性系数α为95
‑
106；（3）获得的氧化锌压敏电阻器介质的脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电位梯度高非线性系数氧化锌压敏电阻器介质，其特征在于按摩尔份数计，其组成为：ZnO 100份，Sb2O
3 0.01
‑
1.8份，Co2O30.01
‑
1.8份，Bi2O
3 0.01
‑
1.8份，Ni2O30.01
‑
1.8份，Cr2O
3 0.01
‑
1.8份，Ag2CaV4O
12
0.01
‑
1.8份，Al2O
3 0.01
‑
1.0份，硼酸锌0.01
‑
1.0份，LiNO30.01
‑
1.0份，ZnTeO40.01
‑
1.0份。2.根据权利要求1所述的高电位梯度高非线性系数氧化锌压敏电阻器介质，其特征在于所述Ag2CaV4O
12
采用如下工艺制备：按1:1:2的摩尔比配备Ag2CO3、CaCO3和V2O5，然后对Ag2CO3、CaCO3和V2O5进行研磨并混合均匀；再将Ag2CO3、CaCO3和V2O5的混合物料放入氧化铝坩埚内，于450
‑
500℃下保温120分钟，得到Ag2CaV4O
12
。3.根据权利要求1所述的高电位梯度高非线性系数氧化锌压敏电阻器介质，其特征在于所述ZnTeO4采用如下工艺制备：按1：1摩尔比配备ZnO和TeO3，然后对ZnO和TeO3进行研磨并混合均匀；再将ZnO和TeO3的混合物料放入氧化铝坩埚内，于550
‑
600℃下保温120分钟，得到ZnTeO4。4.权利要求1所述的高电位梯度高非线性系数氧化锌压敏电阻器介质的制备方法，其特征在于包括下述步骤：（1）按比例配备ZnO、Sb2O3、Co2O3、Bi2O3、Ni2O3、Cr2O3、Ag2CaV4O
12
、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李言，李鑫，凌鉴古，罗中友，李洁，
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：