專利名稱：制作氧化鋅壓敏電阻的材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制作氧化鋅壓敏電阻的材料。
背景技術(shù)：
氧化鋅壓敏電阻由于其優(yōu)異的壓敏特性，自問(wèn)世以來(lái)一直倍受研究者的注意，并在世界各國(guó)避雷器中得到廣泛的應(yīng)用。隨著避雷器向超高壓化、小型化方向發(fā)展，對(duì)氧化鋅壓敏電阻閥片的電位梯度、耐沖擊電流性能(或通流容量)提出了更高的要求。影響氧化鋅壓敏電阻性能最主要的因素是制作材料，由于我國(guó)所使用的材料一般是在微米級(jí)氧化鋅的基礎(chǔ)上加入Al、K、Cu等功能性添加劑，因而電位梯度難以提高，一般為200V/mm左右，不能滿足避雷器對(duì)氧化鋅壓敏電阻閥片性能和小型化的要求。
近年來(lái)，日本眾多企業(yè)對(duì)氧化鋅壓敏電阻性能的提高作了大量的研究工作，所提出的技術(shù)方案是通過(guò)添加稀土元素和優(yōu)化燒結(jié)工藝來(lái)提高電位梯度，使氧化鋅壓敏電阻閥片小型化，并具有良好的綜合性能，但從其所公開(kāi)的氧化鋅壓敏電阻閥片的性能指標(biāo)中，電位梯度僅在400V/mm左右(見(jiàn)“日本氧化鋅避雷器的發(fā)展方向”，電氣通信大學(xué)，王蘭義，《電瓷避雷器》，1999年第3期，P27-32)。申請(qǐng)?zhí)枮?7103063的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種“壓敏非線性電阻體、壓敏非線性電阻體制造方法及避雷器”的技術(shù)方案，該專利申請(qǐng)中，壓敏非線性電阻體的組成是以氧化鋅為主要成分且含氧化鉍的組成材料中，添加稀土元素，其電位梯度也是在400V/mm左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的狀況，提供一種新型的制作氧化鋅壓敏電阻的材料，此種材料制作的閥片不僅能顯著提高電位梯度、體積小型化，而且具有優(yōu)良的綜合性能。
本發(fā)明的技術(shù)方案是對(duì)現(xiàn)有氧化鋅壓敏電阻材料的組分進(jìn)行改進(jìn)，用部分納米級(jí)氧化鋅代替微米級(jí)氧化鋅，即主要組分為微米級(jí)氧化鋅和納米級(jí)氧化鋅，在此基礎(chǔ)上，添加適量金屬氧化物和稀土元素。上述技術(shù)方案的機(jī)理在于減小氧化鋅壓敏電阻的晶粒尺寸，阻礙晶粒長(zhǎng)大。
根據(jù)上述方案形成的制作氧化鋅壓敏電阻的材料，其組分及各組分的重量百分?jǐn)?shù)如下微米級(jí)ZnO 35～80％納米級(jí)ZnO 15～55％Bi2O31～6％Co2O30.1～2％MnO20.1～2％Sb2O31～6％稀土元素 0.01～1％除上述組分外，還可添加重量百分?jǐn)?shù)為0.1～2％的Cr2O3。
稀土元素可為Ce(鈰)、Dy(鏑)、Gd(釓)、La(鑭)、Nd(釹)、Pr(鐠)、Sm(釤)、Yb(鐿)、Y(釔)中的2～3種。
將上述各組分按重量百分?jǐn)?shù)稱量，混合均勻即形成本發(fā)明提供的制作氧化鋅壓敏電阻的材料。
用本發(fā)明提供的材料制作氧化鋅壓敏電阻閥片，工藝流程依次包括細(xì)磨、400～450℃預(yù)燒、造粒、成型、1100～1200℃燒結(jié)和被銀電極工序。
用本發(fā)明提供的材料所制作的氧化鋅壓敏電阻閥片，其電位梯度可達(dá)580V/mm，其漏電流為1.0μA左右、壓比為1.05左右、耐沖擊電流為2000A左右，具有優(yōu)良的綜合性能。由于電位梯度顯著提高，因而閥片的體積可小型化，以滿足避雷器小型化的需求。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本實(shí)施例中，由微米級(jí)ZnO 60％、納米級(jí)ZnO 30％、Bi2O34％、MnO20.5％、Sb2O33.5％、Co2O31.5％、稀土元素Ce 0.25％、稀土元素La 0.25％混合均勻形成制作氧化鋅壓敏電阻的材料，上述材料依次采用以下工藝步驟即制作成氧化鋅壓敏電阻閥片
1、細(xì)磨細(xì)磨在高能球磨機(jī)中進(jìn)行，時(shí)間為24小時(shí)。
2、預(yù)燒預(yù)燒的溫度控制在400℃，時(shí)間為1小時(shí)。
3、造粒、成型采用造粒機(jī)造粒，壓力機(jī)成型，坯體尺寸為φ10mm、厚度2mm。
4、燒結(jié)燒結(jié)的溫度控制在1160℃，時(shí)間為2小時(shí)。
5、被銀電極燒結(jié)溫度870℃，恒溫時(shí)間1小時(shí)。
本實(shí)施例所制作的氧化鋅壓敏電阻閥片經(jīng)性能測(cè)試，1mA時(shí)的壓敏電位梯度達(dá)到582V/mm，漏電流1.2μA、壓比1.055、耐沖擊電流2000A。
實(shí)施例2本實(shí)施例中，由微米級(jí)ZnO 70％、納米級(jí)ZnO 20％、Bi2O33.5％、Co2O31.5％、MnO20.5％、Cr2O30.5％、Sb2O33.5％、稀土元素Nd 0.2％、稀土元素Pr 0.1％、Yb 0.2％混合均勻形成制作氧化鋅壓敏電阻的材料，上述材料采用與實(shí)施例1相同的工藝步驟和工藝參數(shù)即制作成氧化鋅壓敏電阻閥片。
本實(shí)施例所制作的氧化鋅壓敏電阻閥片經(jīng)性能測(cè)試，1mA時(shí)的壓敏電位梯度達(dá)到580V/mm，漏電流0.9μA、壓比1.045、耐沖擊電流2000A。
實(shí)施例3本實(shí)施例中，由微米級(jí)ZnO 40％、納米級(jí)ZnO 50％、MnO20.5％、Cr2O31％、Bi2O32.4％、Co2O30.5％、Sb2O35.5％、稀土元素Sm 0.05％、稀土元素Y 0.05％混合均勻形成制作氧化鋅壓敏電阻的材料，上述材料采用與實(shí)施例1相同的工藝步驟制作氧化鋅壓敏電阻閥片，與實(shí)施例1不同之處在于燒結(jié)工序的燒結(jié)溫度為1100℃。
本實(shí)施例所制作的氧化鋅壓敏電阻閥片經(jīng)性能測(cè)試，1mA時(shí)的壓敏電位梯度達(dá)到595V/mm，漏電流1.3μA、壓比1.05、耐沖擊電流2000A。
實(shí)施例4本實(shí)施例中，由微米級(jí)ZnO 36％、納米級(jí)ZnO 55％、Bi2O32％、MnO21.5％、Sb2O32.5％、Co2O30.95％、Cr2O32％、稀土元素Dy 0.025％、稀土元素Gd 0.025％混合均勻形成制作氧化鋅壓敏電阻的材料，上述材料采用與實(shí)施例1相同的工藝步驟制作氧化鋅壓敏電阻閥片，與實(shí)施例1不同之處在于燒結(jié)工序的燒結(jié)溫度為1100℃。
本實(shí)施例所制作的氧化鋅壓敏電阻閥片經(jīng)性能測(cè)試，1mA時(shí)的壓敏電位梯度達(dá)到598V/mm，漏電流1.1μA、壓比1.07、耐沖擊電流2000A。
權(quán)利要求
1.一種制作氧化鋅壓敏電阻的材料，其特征在于此種材料的組分及含量包括微米級(jí)ZnO 35～80％納米級(jí)ZnO 15～55％Bi2O31～6％Co2O30.1～2％MnO20.1～2％Sb2O31～6％稀土元素0.01～1％上述百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作氧化鋅壓敏電阻的材料，其特征在于還含有Cr2O3，Cr2O3的重量百分?jǐn)?shù)為0.1～2％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制作氧化鋅壓敏電阻的材料，其特征在于稀土元素為Ce、Dy、Gd、La、Nd、Pr、Sm、Yb、Y中的2～3種。
全文摘要
一種制作氧化鋅壓敏電阻的材料，此種材料的組分及含量包括微米級(jí)ZnO35～80％、納米級(jí)ZnO 15～55％、Bi
文檔編號(hào)H01B1/08GK1404074SQ0213374
公開(kāi)日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月13日
發(fā)明者嚴(yán)群, 陳家釗, 涂銘旌, 唐俊 申請(qǐng)人:四川大學(xué)