氧化鋅壓敏陶瓷及其制備方法和氧化鋅壓敏電阻及其制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】氧化鋅壓敏陶瓷及其制備方法和氧化鋅壓敏電阻及其制備 方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種壓敏陶瓷及其壓敏電阻，尤其涉及一種氧化鋅壓敏陶瓷及其制備 方法和氧化鋅壓敏電阻及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 氧化鋅壓敏陶瓷是一種多功能新型陶瓷材料，它是以氧化鋅為主體，添加若干其 他氧化物改性的燒結(jié)體材料，由于氧化鋅壓敏電阻具有非線性系數(shù)高、響應(yīng)時(shí)間快、漏電流 小、制造成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電力線路、電子通信、集成電路以及其它領(lǐng)域。低壓壓 敏電阻主要用于低壓用半導(dǎo)體器件的過(guò)壓保護(hù)，在電路中與用電器并聯(lián)，當(dāng)工作電壓正常 時(shí)，其電阻值很高，僅允許微安級(jí)的漏電流通過(guò)，對(duì)電路設(shè)備幾乎沒(méi)有影響；當(dāng)工作電壓過(guò) 載時(shí)，其阻值急劇降低、分流作用急劇增強(qiáng)，對(duì)電子和電器設(shè)備的安全起到保護(hù)作用。
[0004] 現(xiàn)有的低壓氧化鋅壓敏電阻具有燒結(jié)溫度、壓敏電壓閾值過(guò)高，非線性系數(shù)小、漏 電流密度小等不足。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種燒結(jié)溫度低、壓敏電壓小、非線性系數(shù)高、 漏電流密度小的氧化鋅壓敏陶瓷及制備方法以及其制備的氧化鋅壓敏電阻及制備方法。
[0007] 本發(fā)明一方面提供了一種氧化鋅壓敏陶瓷，其組分包括ZnCKBi2O3和Co203，其特征 在于：還包括V205。
[0008] 本發(fā)明第二方面提供了所述氧化鋅壓敏陶瓷的制備方法，其制備步驟包括： 步驟一，按以下摩爾百分比提供烘干的粉體，其中， ZnO 94. 5 -98% ； Bi2O3 0 ?1 % ; Co2O3 0 ?1 % ; V2O5 0 ?2 % ; CaF2 0 ?1 % ; Ba(NO3)2 0 ?0? 5 % ; Na2WO4 0 ?0? 5 % ; Li2MoO4 0 ?0. 5 % ; 步驟二，將步驟一提供的烘干粉體，加入潤(rùn)滑劑，球磨； 步驟三，將步驟二得到的粉體烘干后，預(yù)燒，得到粉末； 步驟四，將步驟三得到的粉末壓制成生胚體； 步驟五，將步驟四得到的生胚體升溫至800 ~ 1200 °C，保溫，冷卻后得到氧化鋅壓敏 陶瓷。
[0009] 本發(fā)明第三方面提供了一種氧化鋅壓敏電阻，其包括氧化鋅壓敏陶瓷層以及設(shè)置 于氧化鋅壓敏陶瓷層上、下兩側(cè)的銀電極，其特征在于：所述氧化鋅壓敏陶瓷層材料采用所 述的氧化鋅壓敏陶瓷。
[0010] 本發(fā)明第四方面提供了所述氧化鋅壓敏電阻的制備方法，其制備步驟包括： 步驟一，按以下摩爾百分比提供烘干的粉體，其中， ZnO 94. 5 ~ 98% ； Bi2O3 0 ~ 1 % ； Co2O3 0 ~ 1 % ； V2O5 0 ~ 2 % ； CaF2 0 ~ 1 % ； Ba(NO3) 2 0 ~ 0. 5 % ； Na2WO4 0 ~ 0. 5 % ； Li2MoO4 0 ~ 0. 5 % ； 步驟二，將步驟一提供的烘干粉體，加入潤(rùn)滑劑，球磨； 步驟三，將步驟二得到的粉體烘干后，預(yù)燒，得到粉末； 步驟四，將步驟三得到的粉末壓制成生胚體； 步驟五，將步驟四得到的生胚體升溫至800~1200 °C，保溫，冷卻后得到氧化鋅壓敏陶 瓷； 步驟六，將步驟五得到的氧化鋅壓敏陶瓷上下表面打磨，兩面涂銀漿燒結(jié)后作為電極， 得到氧化鋅壓敏電阻。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所帶來(lái)的有益效果是： 本發(fā)明提供的氧化鋅壓敏陶瓷及制備方法以及其制備的氧化鋅壓敏電阻及制備方法， 通過(guò)助溶劑V205、CaF2和玻璃化劑Ba(NO3) 2的添加，降低了陶瓷燒結(jié)溫度，有效地促進(jìn)燒結(jié) 過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)，從而降低壓敏電壓閾值；通過(guò)界面優(yōu)化劑Na2WOJPLi一〇04的添加，優(yōu) 化了晶界組成和結(jié)構(gòu)，提高了材料壓敏系數(shù)和性能，提高非線性系數(shù)，降低漏電流密度。
[0012]
【具體實(shí)施方式】
[0013] 本發(fā)明一方面提供了一種氧化鋅壓敏陶瓷，其組分包括ZnCKBi2O3和Co2O3，還包括 V2O5。
[0014] 作為對(duì)本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述氧化鋅壓敏陶瓷組分還包括CaF2。
[0015] 作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述氧化鋅壓敏陶瓷組分還包括Ba(NO3) 2和Na2W04。
[0016] 作為對(duì)本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述氧化鋅壓敏陶瓷組分還包括Li2M〇04。
[0017] 優(yōu)選的，所述氧化鋅壓敏陶瓷組分摩爾百分比如下： ZnO 94. 5 -98% ； Bi2O3 0 ~ 1 % ； Co2O3 0 ~ 1 % ； V2O5 0 ?2 % ; CaF2 0 ?I% ; Ba(NO3)2 0 ?0? 5 % ; Na2WO4 0 ?0? 5 % ; Li2MoO4 0 ?0. 5 %。
[0018] 本發(fā)明第二方面提供了所述氧化鋅壓敏陶瓷的制備方法，其制備步驟包括： 步驟一，按以下摩爾百分比提供烘干的粉體，其中， ZnO 94. 5 -98% ； Bi2O3 0 ?1 % ; Co2O3 0 ?1 % ; V2O5 0 ?2 % ; CaF2 0 ?1 % ; Ba(NO3)2 0 ?0? 5 % ; Na2WO4 0 ?0? 5 % ; Li2MoO4 0 ?0. 5 % ; 步驟二，將步驟一提供的烘干粉體，加入潤(rùn)滑劑，球磨； 步驟三，將步驟二得到的粉體烘干后，預(yù)燒，得到粉末； 步驟四，將步驟三得到的粉末壓制成生胚體； 步驟五，將步驟四得到的生胚體升溫至800~1200°C，保溫，冷卻后得到氧化鋅壓敏陶 瓷。
[0019] 作為對(duì)本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述氧化鋅壓敏陶瓷的制備方法中，所述步驟二中球 磨速率為280?320r/min，時(shí)間為22?26h;所述步驟三中預(yù)燒溫度為500?700 °C， 時(shí)間為1?3h;所述步驟五中升溫速率為4?6°C/min，保溫時(shí)間為3?5h。所述范圍 內(nèi)的球磨速率和球磨時(shí)間有利于粉末的充分混合，提高粉體的均勻性，降低漏電流密度。所 述范圍內(nèi)的預(yù)燒溫度和預(yù)燒時(shí)間能夠促進(jìn)晶粒生長(zhǎng)，降低壓敏電壓梯度。所述范圍內(nèi)的升 溫速率和保溫時(shí)間有利于雜質(zhì)向晶界偏析，提高非線性系數(shù)。
[0020] 本發(fā)明第三方面提供了一種氧化鋅壓敏電阻，包括氧化鋅壓敏陶瓷層以及設(shè)置于 氧化鋅壓敏陶瓷層上、下兩側(cè)的銀電極，其特征在于：所述氧化鋅壓敏陶瓷層材料為前文所 述的氧化鋅壓敏陶瓷。
[0021] 本發(fā)明第四方面提供了所述氧化鋅壓敏電阻的制備方法，其制備步驟包括： 步驟一，按以下摩爾百分比提供烘干的粉體，其中， ZnO 94. 5 -98% ； Bi2O3 0 ~ 1 % ； Co2O3 0 ~ 1 % ； V2O5 0 ~ 2 % ； CaF2 0 ~ 1 % ； Ba(NO3) 2 0 ~ 0. 5 % ； Na2WO4 0 ~ 0. 5 % ； Li2MoO4 0 ~ 0. 5 % ； 步驟二，將步驟一提供的烘干粉體，加入潤(rùn)滑劑，球磨； 步驟三，將步驟二得到的粉體烘干后，預(yù)燒，得到粉末； 步驟四，將步驟三得到的粉末壓制成生胚體； 步驟五，將步驟四得到的生胚體升溫至800 ~ 1200°C，保溫，冷卻后得到氧化鋅壓敏陶 瓷； 步驟六，將步驟五得到的氧化鋅壓敏陶瓷上下表面打磨，兩面涂銀漿燒結(jié)后作為電極， 得到氧化鋅壓敏電阻。
[0022] 以下結(jié)合具體實(shí)施例介紹本發(fā)明的氧化鋅壓敏陶瓷及制備方法以及其制備的氧 化鋅壓敏電阻及制備方法。
[0023] 實(shí)施例一 步驟一，按以下摩爾百分比提供烘干的粉體，其中， ZnO 98% ； Bi2O3 1 %； Co2O3 1 % ； 步驟二，將步驟一提供的烘干粉體，以無(wú)水乙醇為潤(rùn)滑劑，氧化鋯球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在球 磨機(jī)中以300r/min的速率球磨24h; 步驟三，將步驟二得到的粉體烘干后，在600 °C下預(yù)燒2h，得到粉末； 步驟四，將步驟三得到的粉末在10MPa下壓制成直徑約10mm、厚度約Imm的圓片生 胚體； 步驟五，將步驟四得到的生胚體以5 °C/min的速率升溫至1200 °C，保溫時(shí)間4h后 自然冷卻，得到燒結(jié)好的氧化鋅壓敏陶瓷； 步驟六，將步驟五得到的氧化鋅壓敏陶瓷