[發(fā)明專利]一種納米氧化鋅壓敏電阻材料及制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811377359.5
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109734435A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉文鳳;王智;張磊;張福增;王婷婷;王國利
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/622;H01C7/112
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種納米氧化鋅壓敏電阻材料及制備方法，屬于電子材料技術(shù)領(lǐng)域。通過采用納米ZnO粉料為原料，稀土元素Ce的氧化物為添加劑，采用高能球磨技術(shù)和低溫?zé)Y(jié)技術(shù)，獲得了電性能優(yōu)異的納米ZnO壓敏電阻。一方面，摒棄了傳統(tǒng)以微米ZnO為原料的做法，采用了納米ZnO原料，由于納米顆粒表面活性高，因此大大降低了ZnO的燒結(jié)溫度，節(jié)省了大量能源，便于工業(yè)化生產(chǎn)；另一方面，采用稀土元素Ce作為添加劑，有效的縮小了晶粒尺寸，提高了產(chǎn)物納米ZnO壓敏電阻的電性能。本發(fā)明方法制備成本較低，原料易于獲取，制備方法簡單，易于工業(yè)生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種納米氧化鋅壓敏電阻材料及制備方法。

背景技術(shù)

氧化鋅壓敏電阻自1968年問世以來，以其優(yōu)越的非線性導(dǎo)電特性，被普遍用于制造避雷器和壓敏電阻器，應(yīng)用在電力電子線路中吸收異常過電壓以保護線路系統(tǒng)。氧化鋅壓敏電阻材料的電學(xué)性能指標如：電位梯度、非線性系數(shù)、漏電流等。隨著我國特高壓交流輸電系統(tǒng)的建設(shè)和避雷器小型化的要求，壓敏電阻的電學(xué)性能越來越難以滿足實際應(yīng)用要求。因此，研制性能優(yōu)異的氧化鋅壓敏電阻具有重要的意義。

目前，提高氧化鋅壓敏電阻性能的主要途徑是通過改進壓敏電阻材料粉體的配方及制備工藝以獲得高性能的ZnO壓敏電阻。晶粒尺寸和微觀均勻性決定了壓敏電阻電學(xué)性能的高低，傳統(tǒng)的ZnO壓敏電阻制備方法，是將微米級的ZnO，Bi、Mn、Sb等的氧化物按照一定比例放入球磨罐中并將其混合粉碎，然后放入1100℃～1500℃的高溫中燒結(jié)成瓷。但由于微米級原料表面活性低，生長晶粒時所需要的溫度較高，生長的晶粒較大而導(dǎo)致電位梯度低，微觀均勻性差，即使通過更先進的球磨法和摻雜粒子壓敏電阻的電性能也不可能有大幅度的提高。因此，采用新的材料配方、制備工藝對研制性能優(yōu)異的氧化鋅壓敏電阻具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種納米氧化鋅壓敏電阻材料及制備方法，該方法操作簡單，原料易得，對設(shè)備要求低，適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)；經(jīng)該方法制得的納米氧化鋅壓敏電阻材料具有較高的電位梯度和非線性系數(shù)，較低的漏電流。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

本發(fā)明公開了一種納米氧化鋅壓敏電阻材料的制備方法，包括以下步驟：

1)以摩爾百分比計，取原料Bi₂O₃ 1.3％，Co₃O₄ 0.6％、MnO₂ 0.75％、Sb₂O₃ 1.5％、Ni₂O₃ 0.4％、Ce₂O₃x％及納米ZnO(95.45-x)％；其中，x＝0、0.4、0.8或1.2；再添加上述原料混合后總質(zhì)量0.0025％的AgO；

2)向步驟1)的混合原料中加水高能球磨混勻，然后烘干，制得固態(tài)粉體；

3)將固態(tài)粉體經(jīng)造粒、壓制成型，制得生坯片；

4)將生坯片升溫排膠處理后，冷卻至室溫，然后進行燒結(jié)處理，冷卻至室溫，制得納米氧化鋅壓敏電阻；

5)對得到的納米氧化鋅壓敏電阻的上、下表面涂銀燒結(jié)進行側(cè)面絕緣，制得納米氧化鋅壓敏電阻材料。

優(yōu)選地，步驟2)中，高能球磨混勻是將混合原料置于球磨罐中，加入混合原料總質(zhì)量1.5倍的去離子水，以290r/min轉(zhuǎn)速球磨12h。

優(yōu)選地，步驟2)中，烘干溫度為60～80℃。

優(yōu)選地，步驟4)中，升溫排膠是自室溫起，以0.4～1℃/min的升溫速率升溫至600℃下，保溫3h。