[发明专利]一种氧化锌压敏电阻材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子材料技术领域，具体涉及一种氧化锌压敏电阻材料及其制备方法。

背景技术

氧化锌压敏电阻由于其优异的压敏特性，自问世以来一直备受研究者的注意，并在世界各国避雷器中得到广泛应用。氧化锌基陶瓷压敏电阻材料是一种抑制瞬态浪涌电压的电子材料，近来电子技术的发展对兼有除压敏功能以外的其他功能，如巨大的电容量的需求十分迫切。化锌压敏电阻材料可用于制造高性能氧化锌压敏电阻片，该电阻片可用于制造避雷器或者压敏电阻器，应用于电力电子线路中吸收异常过电压以保护线路系统。电力电子线路中经常会因雷击负载投切引起线路异常过电压，氧化锌材料已经大量用于电力电子线路中吸收或抑制异常过电压，保护电力电子设备免遭破坏。

目前，市场上的氧化锌压敏电阻器介质中，主要成分氧化锌所占重量比例为87 －93％，其它成分( 即添加剂) 总共所占重量比例为7 － 13％。众所周知，氧化锌是氧化锌压敏电阻器介质的基础材料，呈白色粉未状，晶体结构为六方晶系，而氧化锌压敏电阻器介质中其它成分的熔点大多低于氧化锌，目前行业中氧化锌压敏电阻器瓷介材料主要为九元系配方，氧化锌压敏电阻器芯片烧结一般在高温1250-1300℃、保温2.5 小时左右( 总时间15 小时左右) 的条件下烧成。

根据添加剂的不同，氧化锌压敏电阻一般分成不同的材料体系，其中应用最广泛的是ZnO-Bi2O3-Sb2O3 系压敏电阻材料。目前所使用的氧化锌基压敏电阻材料的介电常数相对较小，通过调节其中的添加剂的比例，在一定程度上能够提高材料的介电特性，但是依然不能满足大容量应用的要求，例如消噪等方面。而半导体化的TiO2、SrTiO3 除具有压敏功能外，其介电常数通常可以达到几千，但是其制备工艺相对比较复杂且不易控制。因此寻求一种制备工艺简单，介电常数较高且有良好的压敏功能的材料才能满足微电子技术器件小型化、多功能化的要求，同时主要的几项电压敏参数( 非线性系数、漏电流、电流通流容量和通流后压敏电压变化率) 的优化还不理想。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种氧化锌压敏电阻材料，该氧化锌压敏电阻材料耐电流脉冲能力强、漏电流较低、非线性系数较大、稳定性较好，散热能力较强，同时本发明的氧化锌压敏电阻材料的制备方法成本较低、原料易得、且制备方法简单，具有良好的应用前景。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提供了一种氧化锌压敏电阻材料，包括以下重量份的原料：

氧化锌90-100份、氧化钡0.1-1份、氧化硼5-15份、三氧化二铋0.5-5份、氧化铝0.1-0.5份、三氧化二铬0.5-1份、二氧化硅0.05-1.2份、氧化镍0.05-1.2份、碳酸钙0.1-1份、碳酸锰0.5-2份、稀土氯化物0.05-1份。

优选地，所述电池材料包括以下重量份的原料：

氧化锌95份、氧化钡0.5份、氧化硼10份、三氧化二铋3份、氧化铝0.3份、三氧化二铬0.8份、二氧化硅0.5份、氧化镍0.5份、碳酸钙0.5份、碳酸锰1.2份、稀土氯化物0.5份。

优选地，所述稀土氯化物为氯化钬、氯化钕、氯化钐、氯化镝中的一种或几种。

优选地，所述氧化锌规格为纳米级别。

本发明还提供了一种氧化锌压敏电阻材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将氧化钡、氧化硼、三氧化二铋、氧化铝、三氧化二铬、二氧化硅份、氧化镍份、碳酸钙份、碳酸锰份、稀土氯化物加入行星式球磨机中，添加无水乙醇作为润滑剂，以500-600r/min的转速球磨2-5小时，球磨结束后将混合物放入60-90℃的烘箱中烘干得到混合物A；

步骤二，将混合物A、氧化锌加入搅拌机中以800-1000r/min的转速，搅拌10-30分钟得到混合物B；

步骤三，将混合物B加入高温煅烧箱中，以130-150℃/min，升温到1100-1200℃，保温3-4小时，即得所述氧化锌压敏电阻材料。

优选地，所述步骤一中转速为550r/min、球磨时间3.5小时，烘箱温度为75℃。

优选地，所述步骤二中搅拌转速为900r/min，搅拌时间为20分钟。

优选地，所述步骤三中升温速率为140℃/min，保温温度为1160℃、时间为3.5小时。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明的氧化锌压敏电阻材料中添加了氧化钡、三氧化二铋，能够促使烧结时形成陷阱和表面态而使氧化锌压敏电阻材料具有非线性，增加了压敏电阻材料的灵敏性。