一種ZnO壓敏電阻低壓化添加劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種ZnO壓敏電阻低壓化添加劑及其制備方法。該添加劑的化學元素組成為Bi、Cr和O，相結構組分為Bi2O3、Bi7.38Cr0.62O12+x和Bi14CrO24。它是由Bi2O3和Cr2O3的混合粉體煅燒制備而成。初始原料中Bi2O3和Cr2O3摩爾比為18:1，煅燒溫度為750oC，保溫時間2-4h。使用過程中根據ZnO壓敏電阻基體的配方不同，該添加劑的摻雜量在3-5wt%之間調整。本發明的優點是：（1）制備工藝簡單。（2）燒結過程中，該添加劑能促進晶粒長大，降低ZnO壓敏電阻的壓敏電壓，同時可以在一定程度上增大壓敏電阻的非線性系數。
【專利說明】-種ZnO壓敏電阻低壓化添加劑及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及壓敏材料，具體是一種可以降低ZnO壓敏電阻壓敏電壓的添加劑及其 制備方法。

【背景技術】
[0002] ZnO壓敏電阻是以ZnO為主要原料，添加少量的Bi203，Co20 3，Mn02，Cr203等氧化物， 采用傳統的陶瓷制備工藝燒結而成。由于其具有非線性系數高、響應速度快、漏電流小和制 造成本低等特點，已成為應用最廣的壓敏電阻材料之一。其中低壓壓敏電阻器可廣泛應用 于汽車工業、通訊設備、鐵路信號、微型電機及各種電子器件的保護，隨著電子產品的小型 化、集成化的發展，對低壓壓敏電阻的需求量越來越大(張叢春，周東祥等，低壓ZnO壓敏電 阻材料研究及其發展概況[J]，功能材料，2001，32 (4)，343-347)。
[0003] 目前，ZnO壓敏電阻低壓化途徑主要有：（1)利用高壓配方，減小壓敏陶瓷片的厚 度。主要通過壓膜成型來實現陶瓷的薄膜化以制備成等效厚度很小的疊層片式壓敏電阻， 但是該方法對制備工藝及其設備要求較高，造價昂貴。（2)增大ZnO的平均晶粒尺寸，通過 籽晶法或加入晶粒助長劑等方法實現。籽晶法過程中，籽晶的制備及篩選耗時長，工藝復 雜，材料均勻性較差。相比而言，添加促進晶粒生長的添加劑是目前低壓化最簡單最有效的 方法。然而，一般情況下，促進晶粒長大的氧化物添加劑會在不同程度上降低壓敏電阻的非 線性系數。因此，制備一種不會降低非線性系數，甚至增大非線性系數的促進晶粒生長劑， 對于ZnO壓敏電阻低壓化發展是非常有意義的。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的是提供一種可以降低ZnO壓敏電阻壓敏電壓的添加劑。該添加劑制 備工藝簡單，化學性質穩定。向ZnO壓敏陶瓷初始粉料中添加一定量的該材料可以促進ZnO 晶粒長大，降低壓敏電壓，并且能在一定程度上增大壓敏陶瓷的非線性系數。
[0005] 本發明提供的ZnO壓敏電阻低壓化添加劑，化學元素組成為Bi、Cr和0,相結構組 分為 Bi203、Bi7.38Cr0. 62012+x (0 < X < 0.93)和 Bi14Cr024。
[0006] 所述的ZnO壓敏電阻低壓化添加劑的制備方法，其步驟如下： (1) 按摩爾比為Bi203 :Cr203=18:1進行稱量配置原料； (2) 以無水乙醇或去離子水為溶劑，將稱好的Bi203和Cr203原料混合，球磨0. 5-2 h ; (3) 球磨后的原料烘干后，將粉料放入坩堝中，或壓成片狀在750°C下煅燒2-4 h ; (4) 將煅燒后的粉料粉碎，球磨，干燥后，過50-100目篩，得到ZnO壓敏電阻低壓化添加 劑。
[0007] 前面所述的制備方法，優選的方案是：步驟（1)按摩爾比Bi203 :Cr203=18:l稱量配 置原料。
[0008] 前面所述的制備方法，優選的方案是：步驟（2)球磨0. 6-1. 5 h (優選的，球磨1. 2 h)。
[0009] 前面所述的制備方法，優選的方案是：步驟（3)煅燒2. 5-3. 5 h (優選的，3. Oh); 所述的ZnO壓敏電阻低壓化添加劑的應用，其特征是：用量為3-5 wt%(優選的，用量為 5 wt%)〇
[0010] 本發明提供的ZnO壓敏電阻低壓化添加劑，是由Bi、Cr、0三種元素組成的化合物， 由Bi 203相和兩種焦綠石相組成，其焦綠石相的化學成分分別為Bi7.38Cr Q.62012+x和Bi14CrOM。 根據ZnO壓敏電阻基體配方的不同，向初始粉料中加入3-5 wt%的該添加劑，再按照傳統方 法制備壓敏陶瓷，即可降低ZnO壓敏電阻的壓敏電壓。
[0011] 本發明公開了一種ZnO壓敏電阻低壓化添加劑及其制備方法。該添加劑的化學元 素組成為 Bi、Cr 和 0,相結構組分為 Bi203、Bi7.38CrQ. 62 012+x 和 Bi14Cr024。它是由 Bi203 和 Cr203 的混合粉體煅燒制備而成。初始原料中Bi203和Cr203摩爾比為18:1，煅燒溫度為750°C，保 溫時間2-4 h。使用過程中根據ZnO壓敏電阻基體的配方不同，該添加劑的摻雜量在3-5 wt%之間調整。本發明的優點是：（1)制備工藝簡單。（2)燒結過程中，該添加劑能促進晶粒 長大，降低ZnO壓敏電阻的壓敏電壓，同時可以在一定程度上增大壓敏電阻的非線性系數。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為ZnO壓敏電阻低壓化添加劑的XRD分析圖譜。

【具體實施方式】
[0013] 下面結合實施例和附圖對本發明方案進行進一步描述，但保護范圍不被此限制。
[0014] 實施例1 :一種ZnO壓敏電阻低壓化添加劑及其制備方法。
[0015] l)Bi203和Cr203按摩爾比18:1進行稱量配料，使用無水乙醇作為溶劑，球磨30 min. 2)粉料烘干后，研磨放入坩堝中，750°C煅燒4h。
[0016] 3)煅燒后得到的粉體，經粉碎，球磨烘干后，再磨細過50目篩，得到添加劑。
[0017] 4)向Zn0-Bi203-Mn0；^：^系壓敏電阻陶瓷的初始粉料中分別加入0 wt%、3wt%、5 wt% 的該添加劑。按照傳統的壓敏陶瓷制備方法，經球磨，烘干，成型，燒結，上電極后，測試壓敏 陶瓷樣品的電學性能參數見表一。
[0018] 表一：實施例1樣品的電學性能

【權利要求】
1. 一種ZnO壓敏電阻低壓化添加劑，其特征是：該添加劑的化學元素組成為Bi、Cr和 〇,相結構組分為 Bi203、Bi7.38CrQ. 62012+x 和 Bi14Cr024。
2. 根據權利要求1所述的ZnO壓敏電阻低壓化添加劑的制備方法，其特征是：步驟如 下： (1) 按摩爾比Bi203 :Cr203=18:1稱量配置原料； (2) 以無水乙醇或去離子水為溶劑，將稱好的Bi203和Cr203原料混合，球磨0. 5-2 h ; (3) 球磨后的原料烘干后，將粉料放入坩堝中，或壓成片狀在750°C下煅燒2-4 h ; (4) 將煅燒后的粉料粉碎，球磨，干燥后，過50-100目篩，得到ZnO壓敏電阻低壓化添加 劑。
3. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征是：步驟（1)按摩爾比Bi203 :Cr203=18:1稱 量配置原料。
4. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征是：步驟（2)球磨0.6-1. 5 h (優選的，球 磨 1. 2 h)。
5. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征是：步驟（3)煅燒2. 5-3.5 h (優選的， 3. Oh)。
6. 根據權利要求1所述的ZnO壓敏電阻低壓化添加劑的應用，其特征是：用量為 3-5wt%〇
7. 根據權利要求1所述的ZnO壓敏電阻低壓化添加劑的應用，其特征是：用量為3-5 wt% (優選的，用量為5 wt%)。
【文檔編號】C04B35/48GK104150900SQ201410361166
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】徐志軍, 馬帥, 初瑞清, 李偉, 郝繼功, 鞏云云 申請人:聊城大學