[发明专利]一种高电压梯度氧化锌压敏电阻及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高电压梯度氧化锌压敏电阻及其制备方法 ，特别是一种低成本氧化锌压敏电阻及其制备方法，属于压敏电阻材料制备领域。

背景技术

ZnO压敏电阻是以ZnO粉料为主体，添加多种微量的其他金属化合物添加剂（如Bi₂O₃、Sb₂O₃、MnCO₃、Co₃O₄、Cr₂O₃等）,经混合、成型后在高温下烧结而成的多晶多相半导体陶瓷元件。自它的发明以来，ZnO压敏电阻就以其制造方便、响应快、非线性系数大、漏电流小、通流能力强等优异性能，在电力系统和电子工业中得到了广泛的应用。

对于含多种添加剂的ZnO压敏电阻而言，材料配方显得尤为重要。其中添加剂的加工处理最为关键，而部分添加剂的预加工处理是一种常用的添加剂的加工处理方法。压敏电阻中添加剂所占比例较大会使压敏电阻成本增大。

发明内容

本发明的目的在于，弥补现有技术的不足，提出一种高电压梯度氧化锌压敏电阻及其制备方法，在保证各项电性能优良的同时，减少添加剂的用量，降低生产成本。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高电压梯度氧化锌压敏电阻，由氧化锌及添加剂组成，其中氧化锌ZnO含量为95～99mol%，其余量为添加剂；其特征在于：所述的添加剂由Sn、Sb、Co、Mn、Bi、Ni、Si、B及Al元素组成，添加的各元素按其氧化物形式计算的摩尔百分数分别如下：SnO₂为0.25～1.20，Sb₂O₃为0.20～1.00，Co₃O₄为0.15～0.80，Mn₂O₃ 为0.10～0.40，Bi₂O₃为0.10～0.50，NiO为0.10～0.50，SiO₂为0.02～0.10，B₂O₃为0.075～0.30，Al₂O₃为0.005～0.20。

所述的高电压梯度氧化锌压敏电阻的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用湿化学方法，将添加剂原料Sn、Sb、Co、Mn、Bi和Ni中的三种或三种以上混合均匀，获得多元纳米粉体；

(2)将上述多元纳米粉体与主料氧化锌ZnO及其他添加剂元素的微米粉混合均匀，获得复合粉体；

 (3)按照电子陶瓷制备工艺，对上述复合粉体进行造粒压片制得生片，再将生片在900～1100℃烧结，最后经被银、烧银即得所述的高电压梯度氧化锌压敏电阻。

所述步骤(1)中所述的湿化学方法是采用溶胶-凝胶法或共沉淀法。

所述步骤(2)中所述的混合均匀是采用球磨法。

所述的溶胶-凝胶法，是指将添加剂原料Sn、Sb、Co、Mn、Bi和Ni中的三种或三种以上分别溶于溶剂中，混合、搅拌均匀，加入络合剂，然后加入氨水或乙醇胺调节pH至6～11，再在40～80℃下水浴加热6～20小时以形成稳定的溶胶，将溶胶在100～200℃烘干得干凝胶，最后将干凝胶在500～800℃煅烧1～2小时。

所述的共沉淀法，是指将添加剂原料Sn、Sb、Co、Mn、Bi和Ni中的三种或三种以上共同溶解于适量去离子水或乙二醇中得到混合盐溶液，然后配制沉淀剂溶液，再往反应池里加入去离子水和沉淀剂溶液调节pH至6～11，从而获得母液，将上述混合盐溶液和沉淀剂溶液同时滴入母液中并保持pH稳定在8～11，滴加完成后继续在30～70℃搅拌1～2小时，再过滤得到沉淀，用去离子水反复洗涤沉淀3～5次，再在80～100℃烘干，最后在500～800℃煅烧1～2小时。

所述的球磨法，是指采用玛瑙球或不锈钢球，在行星式球磨机中以水作为介质进行湿磨，转速为400～800rpm,球料比为1∶1～5∶1，球磨时间为4～10小时。

上述步骤(3)中所述的烧结时间为1～4小时。

与现有技术相比，本发明获得的无铅无铬的氧化锌压敏电阻的压敏电压为400～550V/mm，非线性系数α＞25，漏电流I_L＜10μA，综合性能良好；同时，本发明的压敏电阻中添加剂所占比例较一般发明减小约25%，极大地降低了成本。

具体实施方式