[發明專利]一種無Bi、Pr、V的ZnO壓敏陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710052998.3
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106747404B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 李國榮;斯拉夫可·伯尼克;田甜;馬特卡·泊德羅加;鄭嘹贏;程麗紅;曾江濤;阮學政
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所;斯洛文尼亞約瑟夫·斯蒂芬研究所
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/626;C04B35/638;H01C7/112
• 代理公司: 31261 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 鄭優麗;熊子君<國際申請>=<國際公布>

本發明涉及一種無Bi、Pr、V的新型ZnO壓敏陶瓷材料及其制備方法，該ZnO壓敏陶瓷材料由氧化鋅和改性添加劑組成，其中氧化鋅的含量為86.5～99.7 mol%，改性添加劑的含量為0.3～13.5 mol%；所述改性添加劑包括：CaCO₃ 0.1～10 mol%、Co₂O₃ 0.1～1.5 mol%、Cr₂O₃ 0.1～1 mol%、和La₂O₃ 0～1 mol%。獲得的新型氧化鋅壓敏熱電材料其壓敏電壓為360～700V/mm，非線性系數（I?V非線性系數）α≥18，漏電流I_L≤1 μA，綜合性能優越，與目前工業生產的含Bi氧化鋅壓敏陶瓷的性能相當。

技術領域

本發明涉及一種無Bi、Pr、V的新型氧化鋅(ZnO)壓敏陶瓷材料及其制備方法，屬于壓敏陶瓷材料技術領域。

背景技術

相比于傳統的避雷器，ZnO壓敏電阻器具有非線性系數大、響應時間快、通流能力強等優異的電學性能,且成本低，工藝簡單。因此，ZnO壓敏電阻器迅速成為制造壓敏電阻器的主導材料，廣泛的應用于通信、電力、交通、工業控制、汽車電子、醫用設備和家用電器中。

ZnO壓敏陶瓷是一種以ZnO為主成分并摻入少量Bi、Mn、Co、Sb等元素氧化物作為添加劑，采用電子陶瓷工藝制成的一種半導體陶瓷敏感元件。這些添加劑按作用機理主要分為以下三類：①促進ZnO壓敏陶瓷形成晶界結構的添加物，如Bi₂O₃、BaO、Pr₆O₁₁、 V₂O₅等，它們的主要影響是促進液相燒結形成陷阱和表面態從而使材料具有非線性。②改善ZnO壓敏陶瓷非線性特性的添加劑，如Al₂O₃、MnO₂、Ga₂O₃等，它們中的一部分為施主雜質固溶于ZnO晶粒中提供載流子，其余部分則在晶界上形成陷阱和受主態從而提高了晶界勢壘的高度。③提高ZnO壓敏陶瓷可靠性的添加劑，如NiO、Sb₂O₃、SiO₂，它們可以提高ZnO壓敏陶瓷對電壓負荷和環境(溫度和濕度)影響的穩定性。ZnO壓敏陶瓷的電學性能主要取決于添加劑的種類及其在晶界上的分布。