低电位梯度氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及低电位梯度氧化锌压敏电阻材料及其制备方法，该材料是在ZnO-Bi2O3-TiO2系的压敏电阻材料中添加ZnTiNb2O8超细粉体。与现有技术相比，本发明的优势如下：(1)通过添加自制的ZnTiNb2O8超细粉体克服了产品异常晶粒长大导致的本征缺陷，实现了该产品的高通流、高能量耐受能力；(2)通过引入部分纳米化氧化锌，大大降低了氧化锌压敏电阻的烧结温度；(3)与传统工艺相比，本发明提供的制备方法省去了预烧工序，节省了生产步骤，减少了生产成本。
【专利说明】
低电位梯度氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于压敏电阻材料技术领域，具体涉及低电位梯度氧化锌压敏电阻材料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着电子信息技术的不断发展，压敏电阻具有大电流处理和能量吸收能力、低泄 漏电流、多种浪涌承受能力等优点，广泛应用于通讯设备、电力、电器、避雷领域，市场前景 十分广阔。目前Zn0-Bi 203-Ti02系低电位梯度压敏电阻材料作为有效层，其电位梯度可以 达到相对较低的范围，一般为40-150V/mm，但是烧结温度却很高，从而增加MLV (叠层片式 压敏电阻器）的生产成本。而传统的氧化锌压敏电阻的制备方法，需要在ll〇〇°C~1500°C 的高温下进行烧结，能耗大，增加了生产成本，同时，在制备过程中，各种掺杂氧化物的种类 和含量等具有一定的局限性，进而使得最终获得的ZnO压敏电阻的各种电性能受到一定的 限制，缺乏可控性。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足：提供低电位梯度氧 化锌压敏电阻材料及其制备方法。
[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005] 低电位梯度氧化锌压敏电阻材料，是在Zn0-Bi203-Ti0 2系的压敏电阻材料中添加 ZnTiNb20s超细粉体。
[0006] 所述低电位梯度氧化锌压敏电阻材料的组分及含量如下：
[0007] ZnO 90. 5 ~92. 9mol % ;
[0008] Bi2〇3 0. 8 ~ 3mol% ；
[0009] Co3〇4 0. 5 ~ 2mol% ；
[0010] MnC03 0? 2 ~lmol% ;
[0011] Sb203 0? 1 ~lmol% ;
[0012] Cr203 0? 4 ~lmol %。
[0013] 所述ZnTiNb20s超细粉体与Zn〇-Bi 203-Ti02系的压敏电阻材料的质量百分比为 0? 1 ~2%〇
[0014] 所述ZnO包括微米级氧化锌和纳米级氧化锌。
[0015] 所述微米级氧化锌含量为30~90%，纳米级氧化锌的含量为10~65%。
[0016] 所述低电位梯度氧化锌压敏电阻材料的制备方法，包括以下步骤：
[0017] (1)将微米级氧化锌和纳米级氧化锌和分析纯原料Nb205、Ti0 2按照摩尔比 1 : 1 : 1称量得到混合粉体，加入锆球和去离子水，湿式球磨混合4~6小时，在135°C~ 150°C下干燥，在1000°C~1150°C温度下煅烧2~3小时，得到ZnTiNb 20s预烧粉体备用；
[0018] (2)将ZnTiNb20s预烧粉体加入锆球和无水乙醇，球磨6~7小时，将球磨混合料 过345目筛，然后在60°C~70°C下干燥，即得到ZnTiNb20s超细粉体备用；
[0019] (3)将ZnTiNb20s超细粉体添加到Zn〇-Bi 203-Ti02系的压敏电阻材料中，然后经过 球磨、干燥、过筛工艺获得压敏电阻粉料；
[0020] (4)加压成型后在850~900°C的温度范围内烧结成瓷。
[0021] 所述步骤（1)中混合粉体、锆球和去离子水的重量比为1 : 2~4 : 1.6~2。
[0022] 所述步骤⑵中ZnTiNb20s预烧粉体、锆球、无水乙醇的重量比为1 : 4~5 : 1~ 2〇
[0023] 同现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0024] (1)本发明通过添加自制的ZnTiNb20s超细粉体克服了产品异常晶粒长大导致的 本征缺陷，实现了该广品的尚通流、尚能量耐受能力；
[0025] (2)本发明通过引入部分纳米化氧化锌，大大降低了氧化锌压敏电阻的烧结温 度；
[0026] (3)与传统工艺相比，本发明提供的制备方法省去了预烧工序，节省了生产步骤， 减少了生产成本。
【具体实施方式】
[0027] 本发明实施方式主要提供低电位梯度氧化锌压敏电阻材料及其制备方法，为便于 很好的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于此。 [00 28] 实施例1
[0029] 低电位梯度氧化锌压敏电阻材料，是在Zn0-Bi203-Ti0 2系的压敏电阻材料中添加 ZnTiNb20s超细粉体。
[0030] 所述低电位梯度氧化锌压敏电阻材料的组分及含量如下：
[0031] ZnO 90. 5mol % ；
[0032] Bi203 0. 8mol% ；
[0033] Co3〇4 0. 5mol % ；
[0034] MnC03 0. 2mol % ；
[0035] Sb203 0. lmol% ；
[0036] Cr203 0. 4mol%〇
[0037] 所述ZnTiNb208超细粉体与ZnO-Bi 203_Ti02系的压敏电阻材料的质量百分比为 0? 5%〇
[0038] 所述ZnO包括微米级氧化锌和纳米级氧化锌；所述微米级氧化锌含量为40%，纳 米级氧化锌的含量为60%。
[0039] 所述低电位梯度氧化锌压敏电阻材料的制备方法，包括以下步骤：
[0040] (1)将微米级氧化锌和纳米级氧化锌和分析纯原料Nb205、Ti0 2按照摩尔比 1 : 1 : 1称量得到混合粉体，加入锆球和去离子水，湿式球磨混合4小时，在135°C下干燥， 在1000°C温度下煅烧2小时，得到ZnTiNb 20s预烧粉体备用；
[0041] (2)将ZnTiNb20s预烧粉体加入锆球和无水乙醇，球磨6小时，将球磨混合料过345 目筛，然后在60°C下干燥，即得到ZnTiNb 20s超细粉体备用；
[0042] (3)将ZnTiNb20s超细粉体添加到Zn〇-Bi 203-Ti02系的压敏电阻材料中，然后经过 球磨、干燥、过筛工艺获得压敏电阻粉料；
[0043] (4)加压成型后在850°C的温度范围内烧结成瓷。
[0044] 所述步骤（1)中混合粉体、锆球和去离子水的重量比为1 : 2 : 1.6。
[0045] 所述步骤⑵中ZnTiNb208预烧粉体、锆球、无水乙醇的重量比为1 : 4 : 1。
[0046] 实施例2
[0047] 低电位梯度氧化锌压敏电阻材料，是在Zn0-Bi203-Ti0 2系的压敏电阻材料中添加 ZnTiNb20s超细粉体。
[0048] 所述低电位梯度氧化锌压敏电阻材料的组分及含量如下：
[0049] ZnO 92. 9mol % ；
[0050] Bi203 3mol% ；
[0051] Co3〇4 2mol% ；
[0052] MnC03 lmol% ；
[0053] Sb203 0. lmol% ；
[0054] Cr203 0. 4mol%〇
[0055] 所述ZnTiNb208超细粉体与ZnO-Bi 203_Ti02系的压敏电阻材料的质量百分比为 2%〇
[0056] 所述ZnO包括微米级氧化锌和纳米级氧化锌；所述微米级氧化锌含量为70%，纳 米级氧化锌的含量为30%。
[0057] 所述低电位梯度氧化锌压敏电阻材料的制备方法，包括以下步骤：
[0058] (1)将微米级氧化锌和纳米级氧化锌和分析纯原料Nb205、Ti0 2按照摩尔比 1 : 1 : 1称量得到混合粉体，加入锆球和去离子水，湿式球磨混合6小时，在150°C下干燥， 在1150°C温度下煅烧3小时，得到ZnTiNb 20s预烧粉体备用；
[0059] (2)将ZnTiNb20s预烧粉体加入锆球和无水乙醇，球磨7小时，将球磨混合料过345 目筛，然后在70°C下干燥，即得到ZnTiNb 20s超细粉体备用；
[0060] (3)将ZnTiNb20s超细粉体添加到Zn〇-Bi 203-Ti02系的压敏电阻材料中，然后经过 球磨、干燥、过筛工艺获得压敏电阻粉料；
[0061] (4)加压成型后在900°C的温度范围内烧结成瓷。
[0062] 所述步骤（1)中混合粉体、锆球和去离子水的重量比为1 : 4 : 2。
[0063] 所述步骤⑵中ZnTiNb20s预烧粉体、锆球、无水乙醇的重量比为1 : 5 : 2。
[0064] 与现有技术相比，本发明的优势如下：
[0065] (1)通过添加自制的ZnTiNb20s超细粉体克服了产品异常晶粒长大导致的本征缺 陷，实现了该广品的尚通流、尚能量耐受能力；
[0066] (2)通过引入部分纳米化氧化锌，大大降低了氧化锌压敏电阻的烧结温度；
[0067] (3)与传统工艺相比，本发明提供的制备方法省去了预烧工序，节省了生产步骤， 减少了生产成本。
【主权项】
1. 低电位梯度氧化锌压敏电阻材料，其特征在于：所述低电位梯度氧化锌压敏电阻材 料是在Zn0-Bi20 3-Ti02系的压敏电阻材料中添加ZnTiNb 208超细粉体。2. 如权利要求1所述低电位梯度氧化锌压敏电阻材料，其特征在于：所述低电位梯度 氧化锌压敏电阻材料的组分及含量如下： &0 前,5 ~ Bi203 0.8 ~3mol%; CoA 0. 5~2m〇l%; lnC0:3 (λ 2~Imol %; .31?? 0.. 1 ~Ιιπα?% CrA 4-~lmol%〇3. 如权利要求1所述低电位梯度氧化锌压敏电阻材料，其特征在于：所述ZnTiNb20s超 细粉体与Zn0-Bi 203-Ti02系的压敏电阻材料的质量百分比为0. 1~2%。4. 如权利要求1所述低电位梯度氧化锌压敏电阻材料，其特征在于：所述ZnO包括微 米级氧化锌和纳米级氧化锌。5. 如权利要求1所述低电位梯度氧化锌压敏电阻材料，其特征在于：所述微米级氧化 锌含量为30~90%，纳米级氧化锌的含量为10~65%。6. 如权利要求1所述低电位梯度氧化锌压敏电阻材料的制备方法，其特征在于：包括 以下步骤： (1) 将微米级氧化锌和纳米级氧化锌和分析纯原料Nb205、Ti02按照摩尔比1 : 1 : 1 称量得到混合粉体，加入锆球和去离子水，湿式球磨混合4~6小时，在135°C~150°C下干 燥，在1000°C~1150°C温度下煅烧2~3小时，得到ZnTiNb 20s预烧粉体备用； (2) 将ZnTiNb20s预烧粉体加入锆球和无水乙醇，球磨6~7小时，将球磨混合料过345 目筛，然后在60°C~70°C下干燥，即得到ZnTiNb 20s超细粉体备用； (3) 将ZnTiNb20s超细粉体添加到Zn〇-Bi 203-Ti02系的压敏电阻材料中，然后经过球磨、 干燥、过筛工艺获得压敏电阻粉料； (4) 加压成型后在850~900°C的温度范围内烧结成瓷。7. 如权利要求6所述的低电位梯度氧化锌压敏电阻材料的制备方法，其特征在于：所 述步骤（1)中混合粉体、锆球和去离子水的重量比为1 : 2~4 : 1.6~2。8. 如权利要求6所述的低电位梯度氧化锌压敏电阻材料的制备方法，其特征在于：所 述步骤⑵中ZnTiNb20 s预烧粉体、锆球、无水乙醇的重量比为1 : 4~5 : 1~2。
【文档编号】C04B35/622GK106064941SQ201410655166
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2014年11月17日 公开号201410655166.7, CN 106064941 A, CN 106064941A, CN 201410655166, CN-A-106064941, CN106064941 A, CN106064941A, CN201410655166, CN201410655166.7
【发明人】姜怀
【申请人】西安立伟电子科技有限责任公司