[發明專利]氧化鋅壓敏陶瓷及其制備方法

無效

• 申請號: 200610088148.0
• 申請日: 2006-06-30
• 公開（公告）號: CN101096309A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 王琴;王建新;秦勇;許高杰;李勇;崔平;段雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/622;H01C7/10
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技術領域??本發明涉及一種壓敏陶瓷及制法，尤其是氧化鋅壓敏陶瓷及其制備方法。

背景技術??氧化鋅壓敏陶瓷因具有優良的非線性伏安特性，電阻值對特定的外加電壓極為敏感，故可制成壓敏電阻器，在熄滅電弧、過電壓保護、避雷和電壓穩定化等領域有著廣泛的應用。對氧化鋅壓敏陶瓷的已有研究結果和實際應用均表明，氧化鋅壓敏陶瓷的配方與制備工藝共同決定著它的宏觀電性能，即梯度電壓、非線性系數、漏電流、通流能力的大小。為此，人們作了一些嘗試和各種努力，試圖通過配方與工藝的改變來實現對其的宏觀電性能的調控。如在1986年10月29日公開的中國發明專利申請公開說明書CN?86102994A中披露的一種“用氧化鋅制造壓敏陶瓷電阻的方法及用本方法制造的電阻”。它意欲提供一種使用氧化鋅及摻雜氧化物制造壓敏陶瓷電阻的方法及用該方法生產的電阻；其中，制造方法為將摻雜元素以有機酸鹽、酸、絡合物的水溶液和/或膠體溶液的形式加入氧化鋅粉末的水懸浮液中，再將懸浮液/水溶液在噴霧干燥器中用空氣流噴霧干燥成粉末，然后將粉末壓制成片，再將其逐步加熱到650℃，900℃，1100至1300℃，以完成有機物分解、摻雜元素轉化為氧化物、分解物的揮除及燒結過程，從而制得燒結體；壓敏陶瓷電阻由該燒結體構成，其是由氧化鋅與摻雜元素組中Co、Mn、Cr、Ni、Ba、Bi、Sb、稀土、Al、B、Si、Ga、Ti中選擇的氧化物所組成的。但是，這種壓敏陶瓷電阻及制造方法均存在著諸多的不足之處，首先，壓敏陶瓷電阻的梯度電壓為200V/mm以上，難以將其用于低壓系統中；其次，以摻雜元素的有機鹽、絡合物、酸、銨鹽或烷基脂為起始原料，使得原料的成本高，且其中的一些原料本身即為有毒物質；再次，制造過程中使用水溶液與氧化鋅粉末的水懸浮液混合，然后噴霧干燥，整個過程需大型設備，能耗大、生產成本高且效果不理想：摻雜元素的組分及其分布于壓敏陶瓷電阻中的均勻性只能保證在微米量級；最后，摻雜帶入的有機物的分解及排除均在壓坯成型之后進行，會對坯體有損傷且不可避免的會產生有毒害的廢棄物。

此外，雖也有采用不同的配方和工藝來力圖降低氧化鋅壓敏陶瓷材料的梯度電壓，如在2005年5月11日公開的中國發明專利申請公開說明書CN1614720A中曾描述過一種“納米摻雜復合低壓氧化鋅壓敏電阻及其制作工藝”。壓敏電阻由三氧化二鉍、二氧化鈦、氧化高鈷、三氧化二鎳、碳酸錳、硝酸鋁及氧化鋅構成，其中的二氧化鈦為液相合成的單分散納米二氧化鈦，其余均為微米級粉體；制作工藝為將單分散納米級二氧化鈦在球磨罐中與純水充分混溶后，再加入氧化鋅球磨2小時，之后加入硝酸銀和硝酸鋁，再球磨1小時后加入其余的成分，然后球磨3小時后出料，再通過噴霧造粒制成壓敏電阻粉料，最后燒結成壓敏電阻。然而，這種氧化鋅壓敏電阻及其制作工藝也存在以下不足：一是壓敏電壓梯度仍然偏高，下限僅為24.2V/mm，只適用于18V及以上壓敏電阻的制備，不能用于更低壓敏電壓，例如10V左右的壓敏電阻器的制作；二是生產中存在如下問題：一方面單分散的二氧化鈦納米溶膠的制備與保存難度大，另一方面為了保證二氧化鈦摻入的分散性，二氧化鈦溶膠需與其它摻雜粉體分別加入和混合，工藝繁雜、耗能費時，生產成本高；三是使用二氧化鈦納米溶膠來生產低壓氧化鋅壓敏電阻相對于全部使用普通粉體的傳統氧化物混合法，梯度電壓降低，同時其它性能也得到優化，將18V和22V的低壓氧化鋅壓敏電阻生產的成品率提高到了90％，效果明顯，但產品中各個摻雜元素的分散和均勻性問題仍然存在，成品率也有待進一步提高。

發明內容本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，提供一種配方合理、能用于低壓系統，制備簡便的氧化鋅壓敏陶瓷及其制備方法。