[發(fā)明專利]一種低溫?zé)Y(jié)氧化鋅壓敏陶瓷及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010429853.2
• 申請(qǐng)日: 2020-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN111517778B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧振亞;肖淼淼;楊鳳金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/453
• 分類號(hào): C04B35/453;C04B35/622;C04B41/88;C04B35/64
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

本發(fā)明公開了一種低溫?zé)Y(jié)氧化鋅壓敏陶瓷及其制備方法，將氧化鋅、燒結(jié)助劑B₄C和改性添加劑混合并球磨，干燥后得粉料；改性添加劑含有Bi₂O₃、Sb₂O₃、Co₃O₄、錳的氧化物和Ni₂O₃；得到的粉料加PVA膠，造粒過篩，壓片排膠；于900?950℃燒結(jié)2?3h，獲得黑色致密的壓敏陶瓷片；再將壓敏陶瓷片的兩面分別涂覆銀漿，升溫至500℃?550℃，保溫20?30分鐘后冷卻，得到兩面均印有電極的壓敏陶瓷。本發(fā)明通過采用B₄C作為燒結(jié)助劑，將燒結(jié)溫度從傳統(tǒng)的1100?1200℃降至950℃以下的同時(shí)也保證了壓敏陶瓷具備良好的綜合電性能，整體工藝節(jié)能降耗，綠色環(huán)保，簡(jiǎn)便易行且可工業(yè)化推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低溫?zé)Y(jié)氧化鋅壓敏陶瓷及其制備方法，屬于壓敏電阻材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

ZnO壓敏電阻器以其優(yōu)異的非線性電流電壓特性和高的能量吸收能力，被廣泛應(yīng)用于電子電路和電力系統(tǒng)中，作為穩(wěn)壓和浪涌保護(hù)器件。隨著電子電路朝著集成化和微型化發(fā)展，對(duì)相應(yīng)的保護(hù)元件也有了體積上的要求，而可以用于表面貼裝的多層壓敏電阻器則大大縮小了器件的尺寸。

通常ZnO壓敏陶瓷的燒結(jié)溫度范圍為1100-1200℃，在如此高的溫度下常用具有高熔點(diǎn)的銀鈀合金作為內(nèi)電極，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)電極和壓敏陶瓷層的高溫共燒。但在高溫共燒過程中壓敏陶瓷層中的Bi₂O₃和內(nèi)電極中的Pd會(huì)發(fā)生界面反應(yīng)，使得多層壓敏電阻器的電性能惡化。如果可以把共燒溫度也即壓敏陶瓷的燒結(jié)溫度降低至Ag的熔點(diǎn)(約為960℃)以下，就可以使用純銀電極替代銀鈀內(nèi)電極，避免了電性能劣化的同時(shí)也降低了成本。通過添加低熔點(diǎn)的燒結(jié)助劑，在較低溫度下形成液相而促進(jìn)燒結(jié)是一種被公認(rèn)的經(jīng)濟(jì)、高效的降低燒結(jié)溫度的方法，常用的燒結(jié)助劑有B₂O₃、硼基玻璃料等。

流延成型法是制備多層壓敏電阻器的重要工藝，而傳統(tǒng)流延成型的漿料大多以有機(jī)溶劑為基體，缺陷是有毒，會(huì)造成環(huán)境污染，因此研究綠色環(huán)保，無毒安全的以水性溶劑為基體的水基流延工藝成為了主要趨勢(shì)。當(dāng)在陶瓷基料中添加B₂O₃、硼基玻璃料作為燒結(jié)助劑時(shí)，在配制漿料時(shí)可溶于水的B₂O₃、HBO₃和微溶于水的硼基玻璃料會(huì)和漿料中帶有羥基或氨基的有機(jī)粘結(jié)劑以及分散劑反應(yīng)形成絡(luò)合物，影響漿料的流變性和化學(xué)均勻性，進(jìn)而影響到了水基流延漿料的制備和生坯膜的性能。漿料制備是流延工藝的首要環(huán)節(jié)，粘結(jié)劑和分散劑又是漿料的基本組成中不可或缺的部分，故選用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的燒結(jié)助劑成為了能否采用水基流延工藝制備多層壓敏電阻器的關(guān)鍵。

綜上所述，一方面要降低燒結(jié)溫度，實(shí)現(xiàn)壓敏陶瓷層和純銀電極的低溫共燒，節(jié)能降耗；另一方面要能采用水基流延工藝制備多層片式壓敏電阻器，以響應(yīng)國(guó)家綠色環(huán)保號(hào)召。故探索合適的燒結(jié)助劑，對(duì)多層片式氧化鋅壓敏電阻的低溫?zé)Y(jié)方向的研究有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有多層片式壓敏陶瓷的制備技術(shù)中存在的燒結(jié)溫度過高、內(nèi)電極和陶瓷層共燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)等問題，提供一種低溫?zé)Y(jié)氧化鋅壓敏陶瓷及其制備方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種低溫?zé)Y(jié)氧化鋅壓敏陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

(1)將氧化鋅、燒結(jié)助劑和改性添加劑按比例混合，并球磨，干燥后得粉料；所述燒結(jié)助劑為B₄C，改性添加劑含有Bi₂O₃、Sb₂O₃、Co₃O₄、錳的氧化物和Ni₂O₃；