[发明专利]一种用于防雷的氧化锌半导瓷片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于防雷的氧化锌半导瓷片及其制备方法，属于雷电科学与技术领域。

背景技术

氧化锌半导体陶瓷具有压敏电阻的物理性质，并且有制造工艺简单的特点，利用以氧化锌为基础制造的半导体陶瓷具有高的非线性系数，大通流和高能量承受能力的优点，因此被广泛应用于防雷保护电路中。

根据建筑物防雷设计规范的相关要求，在楼层配电系统中，需要安装限压型电涌保护器，目前限压型电涌保护器的内部核心器件采用以氧化锌为主材料的压敏电阻，并且要求压敏电阻具有较大的通流容量，较低的残压以及较小的漏流等性能要求。但是，目前使用于限压型电涌保护器的压敏电阻，在具有一定大小的参考电压值时，具有厚度尺寸较大的特点，这样就增加了电涌保护器的体积，带来了安装上的不便。因此，为了减小限压型电涌保护器的尺寸，在要求具有同样通流容量，同样参考电压的情况下，需要减小压敏电阻的体积。本发明根据限压型电涌保护器的参数要求，提出一种用于防雷的氧化锌半导瓷材料，该材料具有参考电压低、通流容量大、残压低以及厚度薄，体积小的特点，可以满足限压型电涌保护器对于减小压敏电阻尺寸的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于防雷的氧化锌半导瓷片及其制备方法，用于抑制雷电过电压，起到提供大电流的通道释放雷电流能量，同时将雷电过电压的幅值限制在一定范围，起到保护电气设备的目的。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种用于防雷的氧化锌半导瓷片，该瓷片中ZnO的含量为15mol％、Bi₂O₃的含量为2.5mol％、Sb₂O₃的含量为5mol％、Co₂O₃的含量为2.5mol％、MnO₂的含量为2.5mol％、Cr₂O₃的含量为2.5mol％。

另一方面，本发明提供一种用于防雷的氧化锌半导瓷片的制备方法，包括以下具体步骤：

步骤1，取分析纯原料，对原料进行烘干处理后，按照以下摩尔百分比进行称量，配置成氧化锌半导瓷片混合粉体，其中ZnO的含量为15mol％、Bi₂O₃的含量为2.5mol％、Sb₂O₃的含量为5mol％、Co₂O₃的含量为2.5mol％、MnO₂的含量为2.5mol％、Cr₂O₃的含量为2.5mol％；

步骤2，在步骤1中配置好的混合粉体中，加入去离子水作为分散剂，按混合分体重量的3-6wt％加入浓度为8-12wt％的PVA水溶液作为粘结剂，进行球磨，球磨时间为4-6小时；

步骤3，将步骤2中球磨后的材料放入烘箱烘干，烘干温度为120～150℃、烘干时间为22～24小时；

步骤4，将步骤3中烘干后的粉体粉碎后，过20-60目筛，过筛后的粉体在空气中进行预烧，预烧温度为750～800℃，保温时间为2小时；

步骤5，将步骤4中预烧后的粉体进行球磨，球磨时间为4-6小时，再进行烘干、过筛，烘干时间为22～24小时，过20～60目筛；

步骤6，加入占步骤5得到粉料重量8-12wt％的去离子水进行搅拌，形成混合均匀的含水颗粒料，完成造粒；

步骤7，将步骤6中造粒完毕的含水颗粒料以400～500kg/cm²压力压制成型，胚体厚度为2.5mm、长和宽均为34mm，对获得的胚体进行升温排胶；排胶后，在空气中进行烧结，烧结温度为900～1400℃；烧结后保温两小时，随炉冷却至室温后出炉；

步骤8，在步骤7中完成的长方体瓷片两面背银，烧银温度为680～700℃、保温时间为1小时；烧银后的瓷片经测量分选后，即可焊接电极，制成氧化锌半导瓷片。

作为本发明的进一步优化方案，步骤2中使用玛瑙质的研磨球进行球磨。

作为本发明的进一步优化方案，步骤5中使用玛瑙质的研磨球进行球磨。

作为本发明的进一步优化方案，步骤4中将烘干后的粉体使用研钵进行粉碎。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：