[發(fā)明專利]一種高電位梯度壓敏陶瓷材料的低溫?zé)Y(jié)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310021167.1
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103073302A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐志軍;初瑞清;馬帥;汪寧;李艷
• 申請（專利權(quán)）人: 聊城大學(xué)
• 主分類號: C04B35/622
• 分類號: C04B35/622;C04B35/63;C04B35/453
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高電位梯度氧化鋅鉍系壓敏陶瓷材料及其低溫?zé)Y(jié)領(lǐng)域，具體是涉及一種高電位梯度ZnO-Bi₂O₃系壓敏陶瓷材料及其低溫?zé)Y(jié)方法。

背景技術(shù)

隨著高壓電力系統(tǒng)等的發(fā)展，對用于保護(hù)電力等系統(tǒng)的壓敏電阻器的壓敏電壓的要求也越來越高。而氧化鋅(ZnO)壓敏電阻器是一種是以ZnO為主體材料，添加多種其它微量元素，用陶瓷工藝制成的多晶半導(dǎo)體器件。它以非線性系數(shù)大、響應(yīng)速度快、通流能力強(qiáng)等優(yōu)異的電學(xué)性能迅速成為用于保護(hù)電力等系統(tǒng)的主導(dǎo)材料(1.?M.?Matsuoka.?Nonohmic?Properties?of?Zinc?OxideCeramics.?Japanese?Journal?of?Applied?Physics,?1971,?(10):736-746.?2.?Leach,C.,Grain?boundary?structures?in?zinc?oxide?varisrors.?J.?Acta.?Materialia,?2005,?53(2):?237~141.?3.?T．K.?Gupta.Application?of?ZnO?Oxide?Varistors.?Journal?of?the?American?Ceramic?S℃iety.?1990,?73:?1817—1840.)。

氧化鋅壓敏陶瓷的晶粒大小和晶界層數(shù)決定其壓敏電壓。晶粒越小，晶界層數(shù)就越多，氧化鋅壓敏陶瓷的壓敏電壓也越高。為了得到高壓敏電壓的氧化鋅壓敏陶瓷，很多學(xué)者利用濕化學(xué)法合成ZnO粉體研究，以期獲得晶粒較小的氧化鋅壓敏陶瓷材料。例如，袁方利等采用化學(xué)沉淀法制備ZnO壓敏陶瓷粉體，其燒結(jié)溫度較常規(guī)固相燒結(jié)法（1100-1200℃）降低了100℃左右，壓敏電壓較同組分傳統(tǒng)固相法制備的壓敏電壓提高了50V/mm?(袁方利，凌遠(yuǎn)兵，李晉林，季幼章，“化學(xué)共沉淀粉體制備ZnO壓敏電阻”，無機(jī)材料學(xué)報，1998,?13[2]:?171-175.)；Chu等研究了采用溶膠-凝膠法制備ZnO-Bi₂0₃系壓敏粉體，與傳統(tǒng)粉體制備工藝相比，其燒結(jié)溫度降低了200℃，在1000℃燒結(jié)時其密度達(dá)到5.4g/cm³，壓敏電壓也有所提高（Chu?S.?Y.,?Yan?T.?M.,?Chen?S.?L.,?“Analysis?of?ZnO?varistors?prepared?by?sol-gel?method”,?Ceram.?Inter.,?2000,?26[7]:?733-737.）。

但是普通濕化學(xué)方法采用可溶性鹽做為原料，而稀土元素的可溶性鹽價格昂貴，并且不易較大量的制備陶瓷粉體材料，限制了在工業(yè)上的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種高電位梯度ZnO-Bi₂O₃系壓敏陶瓷材料及其低溫?zé)Y(jié)方法。在添加適量的B₂O₃后，不僅使ZnO-Bi₂O₃系壓敏材料的燒結(jié)溫度降低，而且其壓敏場強(qiáng)可以在600V/mm~1450V/mm范圍內(nèi)可調(diào)，并且ZnO-Bi₂O₃系壓敏材料的非線性系數(shù)大于40、漏電流小于等于0.10μＡ。本發(fā)明不僅為低溫?zé)Y(jié)壓敏電阻材料提供了有效的方法，還為多層壓敏電阻器件制備中使用純銀做為內(nèi)電極材料創(chuàng)造了條件。本發(fā)明得到國家“863”計劃（2013AA030501）、山東省自然科學(xué)基金（ZR2012EMM004，）、山東省博士基金(No.?BS2010CL010)的資助。

一類高電位梯度ZnO-Bi₂O₃系壓敏陶瓷材料的低溫?zé)Y(jié)方法，其步驟如下：

(1)按摩爾比為(100-y-z-m-n-p)%：y%?：z%?：m%?：n%?：p%分別稱取ZnO、Bi₂O₃、Sb₂O₃、Co₂O₃、MnO₂和Cr₂O₃原材料，其中y=0~2,?z=0~1,?m=0~1,?n=0~1,?p=0~1；