[发明专利]一种高电压梯度氧化锌基压敏电阻材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压敏电阻材料制造领域，尤其涉及一种高电压梯度氧化锌基压敏电阻材料及制备方法。

背景技术

ZnO压敏材料是一种多功能新型陶瓷材料，它是以ZnO为主体，添加若干其他氧化物改性的烧结体材料。其非线性优良、响应时间快、通流容量大、漏电流小、造价低廉，广泛应用于抑制电力系统雷电过电压和操作过电压、防止静电放电、抑制电磁脉冲、抑制噪声等领域。随着电力、电子工业的发展，作为保护元件的ZnO基压敏材料其用量也越来越大。但随着输变电超高压、特高压方向发展以及电子、电路超集成化方向发展，材料也面临着前所未有的挑战，对其安全可靠性、重量轻、体积小型化等方面均提出了更高的要求。

目前，高压ZnO基压敏电阻制造厂家都是以传统固相法即机械球磨混合氧化物法来制备ZnO基压敏电阻粉体的。采用这种方法制备的掺杂粉体不能从根本上解决粉体粒径大、粒度分布宽以及掺杂不均匀等问题，而且能耗大、效率低、球磨过程中容易由研磨介质引入其它杂质，因此人们逐渐开始采用化学方法来直接制备高压ZnO基压敏电阻用超细复合粉体。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种高电压梯度氧化锌基压敏电阻材料及其制备方法。所述方法通过化学共沉淀法合成掺杂剂，将合成的掺杂剂与含有一定比例纳米氧化锌的亚微米氧化锌（高能球磨混合后）进行高能球磨工艺，球磨后粉体通过真空冷冻干燥工艺进行干燥，提高粉体的分散性，后经过合理的预烧温度制度，最终获得电性能优异的新型氧化锌基压敏电阻材料。

由于普通氧化物粉体存在颗粒尺寸大、粒度分布不均、化学活性低、纯度低等缺点，不利于瓷料性能的提升，严重制约了小型化、高性能氧化锌基电阻器的研发。本发明一方面，采用化学共沉淀法制备复合掺杂剂，很好的解决了目前掺杂剂粒径大、分布范围宽等缺点，大大提高了最终合成氧化锌基压敏电阻粉体材料的粒度均匀性等，与此同时部分纳米氧化锌的引入，也大大降低了氧化锌压敏电阻的烧结温度；另一方面，引入真空冷冻干燥技术，大大提高了粉体的分散性和烧结活性。此外，掺杂剂中双稀土离子的引入，大大提高了氧化锌基复合粉体的电压梯度，同时有效的降低了材料的漏电流，使材料的综合电学性能均得到了提高。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种高电压梯度氧化锌基压敏电阻材料，按照摩尔比计算，由下述成分组成：ZnO86.0～96.0%；Bi₂O₃1.0～5.0%；Pr₂O₃/La₂O₃0.1～0.6%；Sb₂O₃0.5～3.0%；Co₂O₃0.5～1.8%；Ni₂O₃0.05～1.0%；MnCO₃/MnO₂0.5～1.0%；Cr₂O₃0.5～1.0%；Al₂O₃0.02～0.3%；Y₂O₃0.5～2.0%；B₂O₃0.05～1.0%和MgO0.03～0.08%，此外，本发明所述的高电位梯度氧化锌压敏电阻材料中还含有以下摩尔比的CaO、Ga₂O₃和In₂O₃，其中SiO₂为0-2%；Ga₂O₃为0-2%；In₂O₃为0-3%。