[发明专利]一种纳米氧化锌复合粉体压敏电阻片的制备工艺

说明书

本发明公开了一种纳米氧化锌复合粉体压敏电阻片的制备工艺，属于电子陶瓷材料制备及应用技术领域，经过纳米氧化锌复合粉体的制备、含水、压片、烧结、磨片、清洗、喷铝、侧面涂绝缘釉，得到纳米氧化锌复合粉体压敏电阻片。本发明工艺制备过程简单，所用原料便宜易得，设备操作简单，可精确控制化学计量比，产物纯度高，可进行原子、分子级混合，所获得的氧化锌复合粉体颗粒粒径较小，且组分分布均匀，本发明纳米氧化锌复合粉体制备电阻片过程不需要经过球磨、造粒工艺，不用加入粘合剂聚乙烯醇，压片制得的粗坯也能保持良好的强度，不会在煅烧时出现裂痕，能耗较低，降低了生产成本，且对环境友好，既可以提高了生产效率，有利于批量化生产。

技术领域

本发明属于电子陶瓷材料制备及应用技术领域，涉及一种纳米氧化锌复合粉体压敏电阻片的制备工艺。

背景技术

随着现代电子技术的进步，使得商业化设备朝着器件小型化方向发展。此外，随着特高压的建设，使得用于避雷器的氧化锌阀片体积和质量大幅增加。为了减小氧化锌阀片的体积和质量，使其小型化，则需提高氧化锌压敏电阻的电压梯度，而这就要求制备电阻片所用的氧化锌复合粉末颗粒纳米化，及其组分、微观结构均匀化。

目前生产氧化锌压敏电阻复合粉体的制备工艺方法主要是固相机械球磨法，虽然固相法操作简单，成本较低，但是难以获得组分均匀、颗粒粒径较小的复合粉体。研究发现，影响电阻片通流能力的主要原因是电阻片粉体的微观不均性结构导致电流分布的不均性，由此产生的热量导致内部热应力形成，从而使电阻片击穿或炸裂。另外，电阻片的电压梯度与组成电阻片颗粒的粒径大小有关，颗粒的粒径越小，电阻片的电压梯度越大。

现有氧化锌压敏电阻片的生产工艺流程为：配料、研磨、造粒、含水、压片、烧结、磨片清洗、喷铝上侧面绝缘层，最终得到氧化锌压敏电阻片，工艺繁琐，生产周期长，生产效率较低；普遍采用球磨工艺，球磨后颗粒的粒径较大，混合的效果不佳，难以获得纳米级的原料粉末；而且在造粒时候需要往浆料中添加粘结剂聚乙烯醇，其在烧结时会分解得到的CO₂、H₂O和炭黑，增大了氧化锌电阻片的孔隙率，降低电阻片内部结构的均一性；同时增加了生产成本，由于聚乙烯醇具有化学毒性，不利于操作人员的安全生产，对环境也会产生污染。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纳米氧化锌复合粉体压敏电阻片的制备工艺，以制备得到颗粒粒径小、组分均匀、对环境友好、电压梯度高以及流通能力强的氧化锌复合粉体压敏电阻片。

本发明提供的这种纳米氧化锌复合粉体压敏电阻片的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将锌盐、钴盐、铬盐和硼酸按预设比例配成水溶液，向其中缓慢加入柠檬酸的水溶液，以及铋盐、锑盐的乙二醇溶液，在室温下搅拌分散，得到金属盐混合溶液；

(2)将金属盐混合溶液在设定温度下进行保温处理，得到湿凝胶，将湿凝胶进行烘干处理，得到干凝胶；

(3)将干凝胶置于马弗炉中，在预定温度下进行煅烧，将煅烧产物进行研磨处理，然后经洗涤、烘干后，得到纳米氧化锌复合粉体；

(4)含水：向纳米氧化锌复合粉体中加入预定量的蒸馏水，充分搅拌均匀，得到含水后的粉体；

(5)压片：将含水后的粉料放入压片机中压制成片状粗坯；

(6)烧结：将粗坯在马弗炉中煅烧处理；

(7)磨片、清洗：将电阻片两端面磨平，使用蒸馏水清洗干净；

(8)喷铝、侧面涂绝缘釉：将电阻片两端面喷涂铝电极，在侧面涂绝缘釉，得到纳米氧化锌复合粉体压敏电阻片。

作为优选，所述金属盐混合溶液中，锌盐：85～95mol％，钴盐1～5mol％，铬盐0～5mol％，硼酸1～5mol％，铋盐0～5mol％，锑盐2～5mol％，各组分的摩尔百分比之和为100mol％。