[发明专利]一种氧化锌压敏陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化锌压敏陶瓷材料及其制备方法。该ZnO压敏陶瓷材料的ZnO含量为97.24～97.26mol％,添加剂含量为2.74～2.76mol％；所述添加剂包括0.5mol％Bi₂O₃、0.5mol％Co₂O₃、0.72mol％Sb₂O₃、0.5mol％MnCO₃、0.5mol％Ni₂0₃和0.02～0.04mol％的ZnCl₂。本发明采用的半导化施主添加剂为ZnCl₂，而不是采用常用的Al(N03)₃.9H₂0，获得的氧化锌压敏电阻材料压敏电压在150V～260V/mm,非线性系数(I‑V非线性系数)a≥45,漏电流I_L≦1uA,耐脉冲电流特性良好。

技术领域

本发明涉及压敏陶瓷材料技术，特别涉及一种不添加Al元素的压敏陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

氧化锌压敏陶瓷材料凭借优异的非线性特性及耐浪涌电流能力，广泛应用在电力、通信、电子、交通及其他各种电力电子设备中，保护电力电子线路免遭过电压破坏。

ZnO压敏电阻的电性能主要取决于添加剂的种类及其在晶界的分布。1968年日本松下公司发明多元氧化锌基压敏陶瓷材料，此后人们通过调节配方组成及制造技术，使得氧化锌压敏陶瓷材料性能不断提高，应用越来越广泛。目前，工业上使用的氧化锌压敏陶瓷材料是以ZnO基为主体，添加少量Bi₂O₃、Sb₂O₃、Co₃O₄、Cr₂O₃、MnO₂等金属氧化物，并且常在这一配方体系中添加Al(NO3)₃.9H₂O。Al³⁺的加入可以作为施主杂质提高氧化锌晶粒载流子浓度，降低电阻率，同时提高晶界势垒高度，改善非线性系数。此外Al³⁺的引入，利于尖晶石相的富集，抑制晶粒长大，因此提高压敏电位梯度。

一般来说，引入的Al³⁺大部分进入陶瓷中的尖晶石相，少部分进入ZnO晶粒内部。并且，添加Al³⁺易于在ZnO晶体结构中形成填隙锌离子,Al³⁺添加量控制不当，会使产品漏电流增大，长期负荷易于失效。

发明内容

为了解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种氧化锌压敏陶瓷材料及其制备方法，不需要添加Al元素，而采用ZnCl₂作为施主添加剂，氧化锌压敏陶瓷材料的漏电流较低，残压比和压敏电压变化率较小，具有良好的稳定性。

本发明的氧化锌压敏陶瓷材料，ZnO含量为97.24～97.26mol％,添加剂含量为2.74～2.76mol％；所述添加剂包括0.5mol％Bi₂O₃、0.5mol％Co₂O₃、0.72mol％Sb₂O₃、0.5mol％MnCO₃、0.5mol％Ni₂O₃和0.02～0.04mol％的ZnCl₂。

在一个优选的实施例中，所述ZnO含量为97.24mol％，ZnCl₂含量为0.04mol％。

在另一优选的实施例中，所述ZnO含量为97.26mol％，ZnCl₂含量为0.02mol％。

在另一优选的实施例中，所述ZnO含量为97.25mol％，ZnCl₂含量为0.03mol％。