压敏-电容双功能陶瓷材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无机非金属领域，具体的说是涉及一种SnO2-Zn2SnO4压敏-电容双功能陶瓷材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]压敏陶瓷是一种电阻值对外加电压敏感的材料，其阻值在一定温度下和某一特定电压范围内随电压的升高而急剧下降，具有非线性伏安特性。近年来，随着电子电路领域集成度的提高，电子设备向小型化、多功能化发展，使得电路中各种电子元件的驱动电压及耐压值逐渐下降，将导致由操作过电压、人体静电放电、电磁脉冲干扰等造成的整个电路出现误操作或损坏的几率大大增加。为了保护这些电子电路，需要用低压压敏电阻器来吸收电路内部或外部的浪涌电压或电流，而在无异常过电压时，它又可起电容器的作用，滤除高频干扰。
[0003]在压敏-电容双功能陶瓷中，目前主要研究的有SrTi03、T12等几种材料体系。SnO2-Zn2SnO4复合陶瓷是在2005年被发现，且在近几年才有少量研究的一种新型材料，与SrT13, T12压敏-电容双功能陶瓷相比，这种复合陶瓷制备工艺和配方相对简单，在该领域有着巨大的市场竞争力。
【发明内容】
[0004]为解决现有SnO2-Zn2SnO4压敏-电容双功能陶瓷非线性系数相对较低的问题，本发明提供了一种S12-SnO2-Zn2SnO4压敏-电容双功能陶瓷材料配方，使用该配方制得的陶瓷具有良好电流电压非线性关系。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种SnO2-Zn2SnO4压敏-电容双功能陶瓷材料，该陶瓷材料由80mol%的SnO2粉料、20mol%的Zn 2Sn04粉料和(0.2-0.8)mol%的S1 2粉料经混合压制，并烧结制成。
[0006]—种SnO2-Zn2SnO4压敏-电容双功能陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤一、Zn2Sn04?料的制备
将分析纯化学试剂SnOjP ZnO按摩尔比1:2的比例混合，然后加入酒精球磨，得到料浆；将球磨后的料浆烘干后，在20~80MPa的条件下压制成直径为30毫米的圆片，圆片在1000°C下煅烧2小时，然后自然冷却至室温，后粉碎制得Zn2SnO4粉料，备用；
步骤二、按照权利要求1所述的摩尔比分别称取分析纯化学试剂Si02、Sn02和步骤I制备的Zn2SnO4粉料进行干混，然后加入酒精作为球磨机球磨，得到料浆，烘干后备用；
步骤三、向步骤二中制备的料浆加入聚乙烯醇溶液进行造粒，造粒后压成直径15毫米、厚1.5晕米的圆片，备用；
步骤四、将步骤三制得的圆片在650°C条件下排胶I小时，然后在1400°C烧结2小时，而后自然冷却至室温，即得到产品。
[0007]所述步骤三中加入的聚乙烯醇溶液质量浓度为5%，其质量占料浆总重的8%。
[0008]本发明的有益效果:本发明中掺杂有S12,与传统未掺杂的复合陶瓷相比，非线性程度得到大幅度的提高，当S12含量为0.2mol%时，其非线性系数可达7.67，提高了 99.2%，Si02.杂使得SnO 2_Zn2Sn04复合陶瓷的非线性程度达到应用的要求。另外，与传统SrT1 3、T12等材料相比，S1 2掺杂的SnO 2-211231104复合陶瓷，所需材料容易得到或制备，工艺简单，可以用于大规模工业化生产。
【附图说明】
[0009]图1为本发明中各实施例制备的S12-SnO2-Zn2SnO4复合陶瓷的电流密度J和电场强度E之间的非线性关系图；
图2为非线性系数随着Si02.杂量变化曲线；
图中，Cl为实施例1制得的样品，C2为实施例2制得的样品，C3为实施例3制得的样品O
【具体实施方式】
[0010]一种SnO2-Zn2SnO4压敏-电容双功能陶瓷材料，该陶瓷材料由80mol%的SnO 2粉料、20mol%的Zn2SnO4粉料和(0.2-0.8)mol%的S1 2粉料经混合压制，并烧结制成。
[0011]—种SnO2-Zn2SnO4压敏-电容双功能陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤一、Zn2Sn04?料的制备
将分析纯化学试剂SnOjP ZnO按摩尔比1:2的比例混合，然后加入酒精球磨，得到料浆；将球磨后的料浆烘干后，在SOMPa的条件下压制成直径为30毫米的圆片，圆片在1000°C下煅烧2小时，然后自然冷却至室温，粉碎后制得Zn2SnO4粉料，备用；
步骤二、分别称取分析纯化学试剂Si02、SnO2和步骤I制备的Zn 23]104粉料进行干混，然后加入酒精球磨，得到料浆，备用；
其中，Si02、SnOjP Zn2SnO4的摩尔比为X: 80: 20，且x的取值为0.2-0.8 ;
步骤三、将球磨后的料浆烘干后，加入适量聚乙烯醇溶液，造粒后压成直径15毫米、厚1.5毫米的圆片，备用；
步骤四、将步骤三制得的圆片在650°C条件下排胶I小时，然后在1400°C烧结2小时，而后自然冷却至室温，即得到产品。
[0012]实施例1
一种S12-SnO2-Zn2SnO4压敏-电容双功能陶瓷材料，其制备方法为:
1)Zn2Sn04?M的制备
将分析纯化学试剂SnOjP ZnO按摩尔比1:2的比例混合，并装入尼龙球磨罐中，然后加入酒精在120转/分的转速条件下球磨12小时，得到料浆；
将球磨后的料浆在21°C ~150°C下烘干后，送入粉末压片机内，在SOMPa的条件下压制成直径为30毫米的圆片，圆片再送入马弗炉内，在100tC下煅烧2小时，然后自然冷却至室温，粉碎后制得Zn2SnO4粉料，备用；
2)分别称取分析纯化学试剂0.002molSi02、0.80mol SnO2^P 0.20mol步骤I制备的Zn2SnO4粉料进行干混，然后装入尼龙球磨罐中，并酒精在转速为120转/分的条件下球磨12小时，得到料浆，备用；
将球磨后的料浆在21°C~15(TC下烘干后称量其重量，然后向其中加入其重量8%、浓度为5%的聚乙烯醇溶液，在160MPa的压力条件下用粉末压片机压成直径15毫米、厚1.5毫米的圆片，备用；
3)将步骤2制得的圆片在650°C条件下排胶I小时，然后在1400°C烧结2小时，而后自然冷却至21°C，即得到产品。
[0013]实施例2
一种S12-SnO2-Zn2SnO4压敏-电容双功能陶瓷材料，其制备方法为:
I) Zn2Sn04?料的制备，同实施例1 ;
分别称取分析纯化学试剂0.004mol Si02、0.80mol SnOjP 0.20mol步骤I制备的Zn2SnO4粉料进行干混，然后装入尼龙球磨罐中，并酒精在转速为120转/分的条件下球磨12小时，得到料浆，备用；
将球磨后的料浆在21°C~15(TC下烘干后称量其重量，然后向其中加入其重量8%、浓度为5%的聚乙烯醇溶液，在160MPa的压力条件下用粉末压片机压成直径15毫米、厚1.5毫米的圆片，备用；
3)将步骤2制得的圆片在650°C条件下排胶I小时，然后在1400°C烧结2小时，而后自然冷却至21°C，即得到产品。
[0014]实施例3
一种S12-SnO2-Zn2SnO4压敏-电容双功能陶瓷材料，其制备方法为:
1)Zn2Sn04?料的制备，同实施例1 ;
2)分别称取分析纯化学试剂0.008mol Si02、0.80mol SnO2^P 0.20mol步骤I制备的Zn2SnO4粉料进行干混，然后装入尼龙球磨罐中，并酒精在转速为120转/分的条件下球磨12小时，得到料浆，备用；
将球磨后的料浆在21°C~15(TC下烘干后称量其重量，然后向其中加入其重量8%、浓度为5%的聚乙烯醇溶液，在160MPa的压力条件下用粉末压片机压成直径15毫米、厚1.5毫米的圆片，备用；
3)将步骤2制得的圆片在650°C条件下排胶I小时，然后在1400°C烧结2小时，而后自然冷却至21°C，即得到产品。
[0015]上述的各实施例中，球磨时加入的酒精，其浓度为99%，加入量为没过待球磨的物料0.5cm ;球磨时所用的研磨球均为氧化锆球，氧化锆球与物料的质量比为4: I，放入的氧化锆球的直径分别为:8.5mm、4.5mm、2.6mm，且三种氧化锆球的质量比为4: 3: 4。
[0016]分别取上述实施例所制得的产品制成样品进行试验，测得其电流电压之间的非线性关系以及非线性系数随S12掺杂量的变化如附图所示。
【主权项】
1.一种SnO 2-Zn2Sn04压敏-电容双功能陶瓷材料，其特征在于:该陶瓷材料由80mol%的SnO2粉料、20mol%的Zn 2Sn04粉料和(0.2-0.8)mol%的S1 2粉料经混合压制，并烧结制成。2.如权利要求1所述的一种SnO2-Zn2Sn04压敏-电容双功能陶瓷材料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤一、Zn2Sn04?料的制备 将分析纯化学试剂SnOjP ZnO按摩尔比1:2的比例混合，然后加入酒精球磨，得到料浆；将球磨后的料浆烘干后，在20~80MPa的条件下压制成直径为30毫米的圆片，圆片在1000°C下煅烧2小时，然后自然冷却至室温，后粉碎制得Zn2SnO4粉料，备用； 步骤二、按照权利要求1所述的摩尔比分别称取分析纯化学试剂Si02、Sn02和步骤I制备的Zn2SnO4粉料进行干混，然后加入酒精作为球磨机球磨，得到料浆，烘干后备用； 步骤三、向步骤二中制备的料浆加入聚乙烯醇溶液进行造粒，造粒后压成直径15毫米、厚1.5晕米的圆片，备用； 步骤四、将步骤三制得的圆片在650°C条件下排胶I小时，然后在1400°C烧结2小时，而后自然冷却至室温，即得到产品。3.如权利要求2所述的一种SnO2-Zn2Sn04压敏-电容双功能陶瓷材料的制备方法，其特征在于:所述步骤三中加入的聚乙烯醇溶液质量浓度为5%，其质量占料浆总重的8%。
【专利摘要】一种SnO2-Zn2SnO4压敏-电容双功能陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料由80mol%的SnO2粉料、20mol%的Zn2SnO4粉料和（0.2-0.8）mol%的SiO2粉料经混合压制，并烧结制成；本发明解决了现有SnO2-Zn2SnO4压敏-电容双功能陶瓷非线性系数相对较低的问题，使用本工艺得的陶瓷具有良好电流电压非线性关系。
【IPC分类】C04B35/457, C04B35/622
【公开号】CN105198404
【申请号】CN201510630140
【发明人】臧国忠, 李立本, 王晓飞, 周锋子, 王丹丹
【申请人】河南科技大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月29日