[发明专利]高耐受浪涌电流SnO2

说明书

一种高耐受浪涌电流SnO₂压敏电阻陶瓷的方法，包括原料配制步骤、分散步骤、烘干步骤、成型步骤、排胶步骤、烧结步骤，上述步骤依次进行，其特征在于，所述原料配制步骤中加入钛离子、钨离子，所述太离子以Ta₂O₅形式添加，所述钨离子以WO₃形式添加。其有益效果是：高非线性、低漏流、高耐受浪涌电流能力、热导率高，更能适合高压领域对于SnO₂压敏电阻阀片的应用要求。

技术领域

本发明属于电工材料领域，特别涉及一种采用微量钛离子和钨离子的混合掺杂制备兼具高耐受浪涌电流特性和低泄漏电流的SnO2压敏电阻陶瓷的方法。

背景技术

金属氧化物变阻器具有非线性电流密度-电场(J-E)特性曲线的被广泛地用于保护电气和电子元件免受不必要的电力浪涌。

压敏电阻的J–E曲线显示三个主要区域，即预击穿区，击穿区和翻转区域。击穿区域中定义的击穿电场（Eb）和非线性系数（α）是压敏电阻的两个最重要参数。耐受浪涌电流，剩余电压比（Kr）和破坏性放电电流是在翻转区域中定义的其他关键参数。高非线性系数（α）是应用中的理想要求，但耐浪涌能力更为重要。自1976年以来，ZnO压敏电阻已令人满意地满足上述标准，并已在高低压设备中得到了广泛应用。

1995年，随着SnO₂压敏电阻的问世，由于其更简单的微观结构，更高的击穿场以及在直流电降解测试中具有更好的热稳定性，因此这种新型材料成为替代高压应用的ZnO压敏电阻的热门候选者。但是SnO₂压敏电阻在高压应用中的耐浪涌能力低的问题一直没有得到解决。

有文献报道过，98.9 mol％SnO2–1 mol％CoO–0.05 mol％Nb2O5–0.05 mol％Cr2O3（SCNCr组成）中添加了0.05 mol％的Y2O3，并报告了耐受浪涌电流的改进值为2500 A/ cm²。该值仍远低于ZnO压敏电阻的值（对于高压应用而言约为6500 A / cm²）。SnO2压敏电阻在烧结过程中，可能因为掺杂离子均匀性不好，晶界层形成了众多无效势垒，或者因为孔隙率较大，晶粒与晶粒没有形成有效的接触点。这些都可能是导致SnO₂压敏电阻耐受浪涌电流能力低的原因。

当压敏电阻器设备的线路以及各仪表正常工作时，会有一定大小的电流通过，流过压敏电阻器的电流称为泄漏电流。泄漏电流用以描述预击穿区电流电压特性的参数。因为当电压和温度升高时漏电流会增大，故在使用时必须要考虑上述因素影响。近年来，虽然已经可以制备出高梯度和高非线性的SnO2压敏电阻。但是压敏电阻的泄漏电流高的问题一直没有得到解决。要使压敏电阻器稳定地工作，泄漏电流应尽可能地小。

虽然已经有很多高非线性、高电压梯度的SnO₂压敏电阻研制成功，高非线性值并不意味着在大电流区具有良好的性能。对于用于保护电气或电子电路免受雷电或开关引起的瞬态电压浪涌的压敏电阻，基本上需要很高的非线性值，但更重要的是，它应能承受浪涌电流。同时为了保证在SnO₂压敏电阻在工频下稳定工作，因此研究高电流性能和低泄露电流是研制SnO₂基压敏电阻材料的一项重要工作。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种高耐受浪涌电流SnO₂压敏电阻陶瓷的方法。具体设计方案为：

一种高耐受浪涌电流SnO₂压敏电阻陶瓷的方法，包括原料配制步骤、分散步骤、烘干步骤、成型步骤、排胶步骤、烧结步骤，上述步骤依次进行，其特征在于，所述原料配制步骤中加入钛离子、钨离子，所述太离子以Ta₂O₅形式添加，所述钨离子以WO₃形式添加。