[发明专利]一种纳米二氧化锡压敏电阻复合粉体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化锡压敏电阻复合粉体材料及其制备方法，属压敏电阻制造技术领域。

背景技术

压敏电阻材料是用于制作压敏电阻器的材料。利用压敏电阻材料的非线性伏安特性，当过电压出现在压敏电阻器的两极间，压敏电阻器可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。压敏电阻器通过对脉冲电压、浪涌电压、感应雷电压、操作过电压的吸收，从而有效地保护电子器件、电子线路、电子设备、用电设备免受异常电压的冲击。

氧化锌为传统的压敏电阻材料，被广泛应用于用电领域。现在，传统的氧化锌压敏电阻材料的电学性能指标如：电位梯度、残压比、能量密度等，越来越难以满足高性能压敏电阻器的应用要求。因此，研制性能优异的氧化锌材料，或者研制新型的非氧化锌压敏电阻材料具有重要的意义。

制备性能优良的压敏电阻材料复合粉体是获得高性能压敏电阻器的关键。目前，对高性能压敏电阻材料的研究主要集中在通过加入掺杂粒子以控制压敏材料中晶粒大小等来改善其性能。但若添加剂不均会导致晶粒的普遍异向生长，产生微观结构缺陷，从而使得压敏电阻在电性能上表现出电位梯度和能量密度的下降。因此提高微观均匀性是提高电阻片能量耐受密度的根本。传统的固相球磨方法是使用预球磨法将添加剂混合粉碎，减小它们的粒径，然后再将预磨好的添加剂与主基料混合。但即使采用目前最先进的高速搅拌球磨机或砂磨机，也只能将添加剂的粒度减小到0.20μm左右。这个粒度范围与主基料氧化锌的粒度相差不大，因此使用此方法已不能继续改善添加剂的掺杂均匀性，压敏电阻的电性能也不可能有大幅度的提高。而采用常规共沉淀方法制备元素掺杂压敏电阻粉体是将复合离子盐溶液与碱溶液直接混合并通过搅拌的方式实现，由于混合不充分，反应界面小、存在浓度梯度、反应速度和扩散速度慢，先沉淀的粒子上形成新沉淀粒子，新旧粒子的同时存在，导致粒子尺寸分布极不均匀。使合成材料的粒子尺寸和均分散性能受到很大影响，其晶体的尺寸也很难达到纳米量级，极大限制了此类材料的应用。与传统的固相球磨法和共沉淀方法相比，成核/生长隔离制备法有着无可比拟的优势。成核/生长隔离制备法采用强制微观混合技术，通过控制其滴加速率，将盐溶液与碱溶液在反应器转子与定子之间的缝隙处迅速接触、充分混合、发生共沉淀反应，从而使材料具有粒子尺寸小和分布均匀的特性，粒子的尺寸可以达到10－100nm。因此，采用新的材料配方和成核/生长隔离制备方法研制性能优良的纳米压敏电阻复合粉体材料对压敏电阻的制备和发展具有重要的意义。

发明内容：

本发明目的在于，提供一种纳米二氧化锡压敏电阻复合粉体材料及其制备方法，该材料是由SnO₂，Bi₂O₃，Sb₂O₃，Y₂O₃制成，采用强制微观混合方法，以胶体磨为反应容器，通过成核/生长隔离方法制备高性能纳米二氧化锡复合粉体。制备性能优良的纳米氧化锌复合粉体是获得高性能高压压敏电阻器的关键。成核/生长隔离制备采用强制微观混合技术，将盐溶液与碱溶液在反应器转子与定子之间的缝隙处迅速充分混合，从而使材料具有粒子尺寸小和分布均匀的特性，在晶粒成长过程中能够使得锌元素与其他改性元素共沉淀，提高了复合粉体的微观均匀性。从而得到粒径小、改性氧化物分布均匀、粒径分布狭窄的二氧化锡纳米复合粉体。

本发明所述的一种纳米二氧化锡压敏电阻复合粉体材料，该材料各组分是由摩尔百分比主相SnO₂96-99.7mol％，非线性增强剂Bi₂O₃0.1-3mol％，压敏陶瓷稳定剂Sb₂O₃0.1-0.5mol％，电位梯度增强剂Y₂O₃0.1-0.5mol％制成。

主相二氧化锡是以锡的氯化物形式引入，所述氯化物为SnCl₄。

非线性增强剂三氧化二铋是以铋的氯化物形式引入，所述氯化物为BiCl₃。

压敏陶瓷稳定剂三氧化二锑是以锑的氯化物形式引入，所述氯化物为SbCl₃。

电位梯度增强剂三氧化二钇是以钇的氯化物形式引入，所述氯化物为YCl₃。

所述的纳米二氧化锡压敏电阻复合粉体材料的制备方法，按下列步骤进行：