[发明专利]一种改性氧化锌型压敏陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性氧化锌型压敏陶瓷材料的制备方法，属于陶瓷材料制备技术领域。首先将氧化锌和硼酸混合研磨，并在高温的条件下熔融淬火得到锌硼玻璃粉，再向基体中引入锌硼玻璃粉，有利于压敏陶瓷材料的非线性系数得到提高；本发明中利用γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对超细氧化铝粉表面进行有效改性，由于γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在有水存在的条件下，首先发生分解，分解后继续发生脱水缩合反应生成低聚物，为离子和空位移动提供便利条件，增加晶界受主态密度，从而提高压敏陶瓷材料的非线性系数，同时掺杂锗粉可以起助烧剂作用，降低体系的烧结温度，有利于压敏陶瓷材料的烧结温度得到降低，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明公开了一种改性氧化锌型压敏陶瓷材料的制备方法，属于陶瓷材料制备技术领域。

背景技术

压敏陶瓷是指电阻值随着外加电压变化有一显著的非线性变化的半导体陶瓷，具有非线性伏安特性，在某一临界电压下，压敏电阻陶瓷电阻值非常高，几乎没有电流，但当超过这一临界电压时，电阻将急剧变化，并有电流通过，随电压的少许增加，电流会很快增大。

目前压敏陶瓷主要有SiC、TiO₂、SrTiO₃和ZnO四大类，但应用广、性能好的当属氧化锌压敏陶瓷，由于ZnO压敏陶瓷呈现较好的压敏特性，在电力系统、电子线路、家用电器等各种装置中都有广泛的应用，尤其在高性能浪涌吸收、过压保护、超导性能和无间隙避雷器方面的应用最为突出。

自七十年代日本首先使用ZnO无间隙避雷器取代传统的SiC串联间隙避雷器以来，国内外都相继开展了这方面的研究。但氧化锌压敏陶瓷在高压领域的应用还存在局限性。如生产高压避雷器，则需要大量的ZnO压敏电阻阀片叠加，不仅加大了产品的外形尺寸，而且高压避雷器要求较低的残压比也极难实现。ZnO压敏陶瓷是以ZnO粉料为主体，添加微量的其他金属添加剂，经过混合，成型后在高温下烧结而成的多晶半导体陶瓷材料。

现在所使用的压敏陶瓷材料其电位梯度即单位厚度压敏电压，通常低于250V/mm，根本无法满足形势发展的急需，部分较高梯度的压敏陶瓷材料则采用纳米技术材料，这种纳米材料又存在制造麻烦和成本费用过高等问题，公开的一种电位梯度为500 V/mm的压敏材料，但仍存在非线性系数较小的问题，还有公开的专利在压敏陶瓷中添加适量复合稀土氧化物，稀土氧化物的掺杂在提高压敏陶瓷电位梯度的同时，导致了压敏陶瓷非线性系数受到制约，烧结温度过高的缺陷，使压敏性能恶化。因此，发明一种改性氧化锌型压敏陶瓷材料对陶瓷材料制备技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前常见压敏陶瓷材料存在非线性系数低和烧结温度过高，满足不了市场要求的缺陷，提供了一种改性氧化锌型压敏陶瓷材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种改性氧化锌型压敏陶瓷材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）按等质量比将氧化锌和硼酸混合研磨后，倒入刚玉坩埚中，再将带有研磨料的刚玉坩埚置于电阻炉中熔融，淬火急冷，得到锌硼玻璃小球珠；

（2）将锌硼玻璃小球珠和去离子水混合倒入球磨罐中，在转速为240～270r/min的条件下球磨，得到玻璃粉浆料，最后将玻璃粉浆料放入烘箱中干燥，研磨出料，得到锌硼玻璃粉；

（3）将粒径为90～100nm的超细氧化铝、十二烷基硫酸钠和去离子水混合置于超声波分散仪中超声处理，得到超细氧化铝分散液，将超细氧化铝分散液、去离子水和无水乙醇混合置于装有冷凝管、温度计和搅拌器的四口烧瓶中搅拌，得到混合液；

（4）向混合液中加入混合液体积0.7％的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，继续保温搅拌，过滤去除滤液，取出滤渣，并用去离子水洗涤滤渣，最后将洗涤后的滤渣置于烘箱中干燥，研磨出料，得到改性超细氧化铝粉末；