[发明专利]一种ZnO压敏陶瓷添加剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于压敏材料领域，提供一种ZnO压敏陶瓷添加剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括如下步骤：1）将ZnO和Sb₂O₃以溶剂为介质球磨，获得浆料，其中ZnO和Sb₂O₃的摩尔比为1~14：1；2）将步骤1）得到的浆料进行烘干和煅烧，即得所述ZnO压敏陶瓷添加剂。本发明还进一步提供该ZnO压敏陶瓷添加剂及其应用。所述ZnO压敏陶瓷添加剂添加至制备ZnO压敏陶瓷的原料中，促进ZnO晶粒长大，降低压敏电压，保持压敏电阻低温烧结，并且能增大压敏陶瓷的非线性系数，ZnO压敏陶瓷烧结温度降低至850～900℃，材料的非线性系数α值可达91，压敏场强低至500~760V/mm。

技术领域

本发明属于压敏材料领域，涉及一种ZnO压敏陶瓷添加剂及其制备方法和应用，具体涉及一种可以降低压敏电阻的ZnO压敏电压和烧结温度的压敏陶瓷添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

压敏电阻器是一种电阻值随外加电压的增加而敏感变化的非线性伏安特性电子陶瓷器件，被广泛用于电力系统的过压保护和电子电路中的静电防护及浪涌电流的吸收等，应用广泛。压敏电阻材料体系众多，例如SiC、TiO₂、SnO₂和ZnO压敏陶瓷等。相比于其他压敏电阻材料，ZnO半导体陶瓷具有更好的压敏特性：它的非线性系数高，对异常电压的响应速度快，正常工作状态下的漏电流小，受温度影响小，并且造价低廉。从1967年开创ZnO压敏电阻技术至今，已经过去了50多年，作为从高压电力系统到低压电子电路的保护，ZnO压敏电阻几乎涵盖了所有电力设备和电子器件。

随着通讯技术和微电子技术的发展，电子设备的体积逐渐向小型化、微型化方向发展，电子设备的集成化程度也越来越高。这就造成电路中电子元件的驱动电压值逐渐降低，电子元件的耐压值也随之下降，这些都会致使由电磁脉冲干扰、操作过压以及人体静电放电等造成电子电路出现损害的概率大大增加。为此，对压敏材料提出了低压化和小功率化的要求。

目前：Zn压敏电阻低压化途径主要有：(1)利用高压配方，减小压敏陶瓷片的厚度。(2)增大ZnO的平均晶粒尺寸，通过籽晶法或加入晶粒助长剂以及提高烧结温度、延长保温时间等方法实现。途径(1)对制备工艺及其设备要求较高，造价昂贵。而途径(2)，籽晶法中，籽晶的制备及筛选耗时长，工艺复杂，材料均匀性较差。提高烧结温度、延长保温时间会导致氧化锌及其添加物的大量挥发影响其非线性系数等性能。相较而言，添加促进晶粒生长的添加剂是目前低压化最简单最有效的方法。然而，一般情况下，促进晶粒长大的氧化物添加剂会在不同程度上降低压敏电阻的非线性系数或是升高其烧结温度。

因此，制备一种不会降低非线性系数，甚至增大非线性系数，同时烧结温度还较低的促进晶粒生长剂，对于ZnO压敏电阻低压化发展是非常有意义的。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种ZnO压敏陶瓷添加剂及其制备方法和应用，该添加剂的制备工艺简单，化学性质稳定，所述ZnO压敏陶瓷添加剂添加至制备ZnO压敏陶瓷的原料中，促进ZnO晶粒长大，降低压敏电压，保持压敏电阻低温烧结，并且能增大压敏陶瓷的非线性系数，ZnO压敏陶瓷烧结温度降低至850～900℃，材料的非线性系数α值可达91，压敏场强低至500～760V/mm。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种ZnO压敏陶瓷添加剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将ZnO和Sb₂O₃以溶剂为介质球磨，获得浆料，其中ZnO和Sb₂O₃的摩尔比为1～14：1，如1～6：1或6～14：1；

2)将步骤1)得到的浆料进行烘干和煅烧，即得所述ZnO压敏陶瓷添加剂。

优选地，步骤1)中，所述溶剂选自无水乙醇和去离子水中的一种或多种。