[发明专利]一种Bi2O3-SnO2-Zn2SnO4压敏-电容双功能陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机非金属领域的一种陶瓷材料，具体的说是一种Bi₂O₃-SnO₂-Zn₂SnO₄压敏-电容双功能陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

压敏陶瓷是一种具有瞬态抑制功能的元件，它的电阻值对外加电压敏感，其阻值在一定温度下和某一特定电压范围内随电压的升高而急剧下降，具有非线性伏安特性。近年来，随着电力、交通、通讯、集成电路的迅猛发展，原有的压敏材料的性能已经不能满足当前的需要，这使得压敏陶瓷向高压化、多功能化以及低压化发展。此外电子设备向小型化、多功能化发展，使得电路中各种电子元件的驱动电压及耐压值逐渐下降，将导致由操作过电压、人体静电放电、电磁脉冲干扰等造成的整个电路出现误操作或损坏的几率大大增加。为了保护这些电子电路，需要用低压压敏电阻器来吸收电路内部或外部的浪涌电压或电流，而在无异常过电压时，它又可起电容器的作用，滤除高频干扰。

在压敏-电容双功能陶瓷中，目前主要研究的有SrTiO₃、TiO₂ 等几种材料体系。其中SrTiO₃ 系制备工艺较为复杂，成本较高，给大规模生产带来一定的困难。TiO₂ 系需进行施主掺杂后才具有压敏性质，而可供施主掺杂的元素较少，这就减小了其性能提升的空间。SnO₂-Zn₂SnO₄ 压敏-电容双功能陶瓷材料是臧等人发现的一种新的压敏材料，其制备工艺简单、原料价格相对较低、无污染，然其烧结温度相对较高，与其它材料相比其优势明显削弱。

发明内容

为解决现有的SrTiO₃、TiO₂ 等压敏-电容双功能陶瓷材料存在的制备工艺复杂、成本较高，可供施主掺杂的元素较少的问题，以及SnO₂-Zn₂SnO₄压敏-电容双功能陶瓷材料存在的烧结温度较高、压敏性不理想的问题。本发明提供了一种Bi₂O₃-SnO₂-Zn₂SnO₄ 压敏-电容双功能陶瓷材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种Bi₂O₃-SnO₂-Zn₂SnO₄压敏-电容双功能陶瓷材料，该陶瓷材料是以Bi₂O₃粉料、SnO₂粉料和Zn₂SnO₄粉料为原料，经混合、压制，烧结而成；所述Bi₂O₃、SnO₂和Zn₂SnO₄的摩尔比为X：79.4：20.6，其中，0＜X≤0.03。

本发明陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一：Zn₂SnO₄ 粉料的制备

将SnO₂ 和ZnO 按摩尔比1:2 的比例混合，并装入尼龙球磨罐中，然后加入蒸馏水，在200 转/ 分的转速条件下球磨12 小时，得到料浆；

将球磨后的浆料在20℃~120℃下烘干后，装入氧化铝坩埚内压紧，将装有粉料的氧化铝坩埚装入马弗炉内，在1000℃条件下煅烧1小时，然后自然冷却至室温，将煅烧后的粉体取出研磨后得Zn₂SnO₄粉料，备用；

步骤二：按照上述比例称取SnO₂、Bi₂O₃和步骤一制备的Zn₂SnO₄粉料进行干混，然后装入尼龙罐中，并加入蒸馏水在200转/分的条件下球磨12小时，得到浆料，备用；其中，Bi₂O₃、SnO₂和Zn₂SnO₄的摩尔比为X：79.4：20.6，0<X<0.03；