[发明专利]一种低温烧结的ZnO-Bi2O3-B2O3系压敏电阻材料及其制备方法

说明书

技术背景

本发明属于压敏电阻材料技术领域，具体涉及一种低温烧结的ZnO-Bi₂O₃-B₂O₃系压敏电阻材料及其制备方法。

背景技术

氧化锌压敏电阻由于其优异的压敏特性，自问世以来一直备受研究者的注意，并在世界各国避雷器中得到广泛应用。通常的氧化锌压敏电阻材料都是以ZnO为主要成分，通过添加Bi₂O₃、Sb₂O₃、MnO₂、Co₂O₃、Cr₂O₃等金属氧化物(一般含8-10种)按普通电子陶瓷工艺制造而成的烧结体(或陶瓷)。这些添加剂按作用机理可分为三类：(1)促进氧化锌压敏陶瓷形成晶界结构的添加物，如Bi₂O₃、BaO、SrO、PbO、Pr₂O₃等，它们主要的影响是促进液相烧结并形成陷阱和表面态而使氧化锌压敏电阻材料具有非线性；(2)改善氧化锌压敏陶瓷电气性能非线性特性的添加物，如MnO、Co₂O₃、Cr₂O₃、Al₂O₃等，它们的一部分为施主杂质所固溶于ZnO晶粒中提供载流子，其余部分则在晶界上形成陷阱和受主态而提高了势垒的高度；(3)提高可靠性的添加物，如Sb₂O₃、SiO₂、NiO、CeO₂和少量玻璃料，它们的主要作用是提高氧化锌压敏陶瓷对电压负荷和环境(如温度和湿度)的影响的稳定性。

根据添加剂的不同，氧化锌压敏电阻一般分成不同的材料体系，其中应用最广泛的是ZnO-Bi₂O₃-Sb₂O₃系压敏电阻材料，该材料体系中除Bi₂O₃、Sb₂O₃用作添加剂外，还添加了少量的MnO、Co₂O₃、NiO、Cr₂O₃等过渡金属氧化物。该材料体系中氧化铋(Bi₂O₃)主要起促进氧化锌晶粒生长和提高晶界电阻的作用；氧化锑(Sb₂O₃)则是通过其在烧结过程中能够吸附于氧化锌(ZnO)晶粒表面的特点来抑制晶粒的生长，提高晶粒的均匀性。ZnO-Bi₂O₃-Sb₂O₃系压敏电阻材料一般具有较好的电压敏综合性能，但由于存在一定量抑制晶粒生长的Sb₂O₃，其烧结温度较高，一般在1100℃-1300℃之间，高的烧结温度不但容易使陶瓷片发生形变，影响陶瓷片电极的涂覆质量，从而影响到产品率，而且容易使低熔点组分如Bi₂O₃、Sb₂O₃过量挥发，导致器件电压敏参数下降。

发明内容

本发明提供了一种低温烧结的ZnO-Bi₂O₃-B₂O₃系压敏电阻材料，该材料综合性能优越、成本低廉。

本发明还提供了一种低温烧结的ZnO-Bi₂O₃-B₂O₃系压敏电阻材料的制备方法，该方法制备工艺简单、烧结温度低，适于工业化生产。