[发明专利]一种无Bi、Pr、V的ZnO压敏陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种无Bi、Pr、V的新型ZnO压敏陶瓷材料及其制备方法，该ZnO压敏陶瓷材料由氧化锌和改性添加剂组成，其中氧化锌的含量为86.5～99.7 mol%，改性添加剂的含量为0.3～13.5 mol%；所述改性添加剂包括：CaCO₃ 0.1～10 mol%、Co₂O₃ 0.1～1.5 mol%、Cr₂O₃ 0.1～1 mol%、和La₂O₃ 0～1 mol%。获得的新型氧化锌压敏热电材料其压敏电压为360～700V/mm，非线性系数（I‑V非线性系数）α≥18，漏电流I_L≤1 μA，综合性能优越，与目前工业生产的含Bi氧化锌压敏陶瓷的性能相当。

技术领域

本发明涉及一种无Bi、Pr、V的新型氧化锌(ZnO)压敏陶瓷材料及其制备方法，属于压敏陶瓷材料技术领域。

背景技术

相比于传统的避雷器，ZnO压敏电阻器具有非线性系数大、响应时间快、通流能力强等优异的电学性能,且成本低，工艺简单。因此，ZnO压敏电阻器迅速成为制造压敏电阻器的主导材料，广泛的应用于通信、电力、交通、工业控制、汽车电子、医用设备和家用电器中。

ZnO压敏陶瓷是一种以ZnO为主成分并掺入少量Bi、Mn、Co、Sb等元素氧化物作为添加剂，采用电子陶瓷工艺制成的一种半导体陶瓷敏感元件。这些添加剂按作用机理主要分为以下三类：①促进ZnO压敏陶瓷形成晶界结构的添加物，如Bi₂O₃、BaO、Pr₆O₁₁、 V₂O₅等，它们的主要影响是促进液相烧结形成陷阱和表面态从而使材料具有非线性。②改善ZnO压敏陶瓷非线性特性的添加剂，如Al₂O₃、MnO₂、Ga₂O₃等，它们中的一部分为施主杂质固溶于ZnO晶粒中提供载流子，其余部分则在晶界上形成陷阱和受主态从而提高了晶界势垒的高度。③提高ZnO压敏陶瓷可靠性的添加剂，如NiO、Sb₂O₃、SiO₂，它们可以提高ZnO压敏陶瓷对电压负荷和环境(温度和湿度)影响的稳定性。ZnO压敏陶瓷的电学性能主要取决于添加剂的种类及其在晶界上的分布。