[发明专利]一种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，具体的说是涉及一种SnO₂-Zn₂SnO₄压敏-电容双功能陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

压敏陶瓷是一种电阻值对外加电压敏感的材料，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，随着电子电路领域集成度的提高，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。SnO₂-Zn₂SnO₄复合陶瓷是在2005年被发现，且在近几年才有少量研究的一种新型材料，与SrTiO₃、TiO₂压敏-电容双功能陶瓷相比，这种复合陶瓷制备工艺和配方相对简单，在该领域有着巨大的市场竞争力。

发明内容

为解决现有SnO₂-Zn₂SnO₄压敏-电容双功能陶瓷非线性系数相对较低的问题，本发明提供了一种SiO₂-SnO₂-Zn₂SnO₄压敏-电容双功能陶瓷材料配方，使用该配方制得的陶瓷具有良好电流电压非线性关系。

本发明所采用的技术方案是：一种SnO₂-Zn₂SnO₄压敏-电容双功能陶瓷材料，该陶瓷材料由80mol%的SnO₂粉料、20mol%的Zn₂SnO₄粉料和（0.2-0.8）mol%的SiO₂粉料经混合压制，并烧结制成。

一种SnO₂-Zn₂SnO₄压敏-电容双功能陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、Zn₂SnO₄粉料的制备

将分析纯化学试剂SnO₂和ZnO按摩尔比1:2的比例混合，然后加入酒精球磨，得到料浆；将球磨后的料浆烘干后，在20~80MPa的条件下压制成直径为30毫米的圆片，圆片在1000℃下煅烧2小时，然后自然冷却至室温，后粉碎制得Zn₂SnO₄粉料，备用；

步骤二、按照权利要求1所述的摩尔比分别称取分析纯化学试剂SiO₂、SnO₂和步骤1制备的Zn₂SnO₄粉料进行干混，然后加入酒精作为球磨机球磨，得到料浆，烘干后备用；

步骤三、向步骤二中制备的料浆加入聚乙烯醇溶液进行造粒，造粒后压成直径15毫米、厚1.5毫米的圆片，备用；

步骤四、将步骤三制得的圆片在650℃条件下排胶1小时，然后在1400℃烧结2小时，而后自然冷却至室温，即得到产品。

所述步骤三中加入的聚乙烯醇溶液质量浓度为5%，其质量占料浆总重的8%。

本发明的有益效果：本发明中掺杂有SiO_2，与传统未掺杂的复合陶瓷相比，非线性程度得到大幅度的提高，当SiO₂含量为0.2mol%时，其非线性系数可达7.67，提高了99.2%，SiO₂掺杂使得SnO₂-Zn₂SnO₄复合陶瓷的非线性程度达到应用的要求。另外，与传统SrTiO₃、TiO₂等材料相比，SiO₂掺杂的SnO₂-Zn₂SnO₄复合陶瓷，所需材料容易得到或制备，工艺简单，可以用于大规模工业化生产。

附图说明