专利名称：硅酸锑改性高梯度的氧化锌压敏材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化锌压敏材料。
背景技术：
压敏材料是用于制作压敏电阻器的材料，压敏电阻器是对电压十分敏感的电子器件；在 一定的温度和特定的电压范围内，其电流随电压的上升而急剧的升高，电阻随电压的升高而 急剧的下降，所以称为压敏电阻器。氧化锌(ZnO)压敏电阻器是近十几年来发展起来的新型压 敏器件，它具有电压敏电压范围宽、非线性系数大、通流能力强、响应时间快、漏电流小等 特点，已被广泛的应用在所有的用电领域(凡有用电器的地方，都应用其作保护)，其作用是 对过电压、脉冲电压、浪涌电压、感应雷电压、操作过电压的吸收，从而有效地保护电子器 件、电子线路、电子设备、用电设备免受异常电压的冲击。压敏电阻器的工作原理是当电 压正常时，压敏电阻器处于绝缘状态(其电阻为几十至几百兆欧姆)，当电压升高超过压敏电 压时(异常的脉冲电压、浪涌电压、感应雷电压、操作过电压等)，压敏电阻器会立即由绝缘 状态变为导通状态(电阻可为几欧至一欧以下)，响应时间仅为亿分之一秒，通过它的电流可 高达为几千至几万安培。在有异常电压侵袭被保护器件、设备时，压敏电阻器可在极短的时 间内把大量的电流吸收掉，从而使得被保护器件、设备上所通过的电流几乎为零。
氧化锌压敏电阻器是以氧化锌为主体材料，添加多种金属氧化物，用陶瓷的工艺制备的 电子器件，其性能的优劣取决于材料的配方及相应的工艺条件。
现在通用的氧化锌压敏材料的压敏电压梯度一般V^在120 200V/mm，而高梯度材料的 关键是电参数很难达到应用要求；研究成功优异性能的高梯度氧化锌压敏材料，在满足应用 要求的同时，还可使器件小型化况且能够大大的节约材料资源，另外现有氧化锌压敏电阻器 原材料使用量大。
发明内容
本发明针对现有氧化锌压敏电阻器技术压敏电压梯度小、存在浪废原材料资源的不足， 提供一种压敏电压梯度大、即能够满足应用需求又可节约材料资源的硅酸锑改性高梯度的氧 化锌压敏材料。
本发明的硅酸锑改性高梯度的氧化锌压敏材料，由以下重量比的组分组成91 /,92%的 ZnO (氧化锌)、2. 65%~2. 80%的Bi203 (氧化铋)、1. 85% 2. 00%的CoA (氧化钴)、0. 50%~0. 70% 的Mn02 (二氧化锰)、0. 40% 0. 60%的CrA (氧化铬)和2. 55% 3. 00%的硅酸锑(SS)。
各组分最优的重量比为91. 3%的Zn0、2. 71%的Bi203、l. 92%的Co203、0. 58%的Mn02、 0. 55% 的CrA和2. 94%的硅酸锑。
上述硅酸锑改性高梯度的氧化锌压敏材料器件的生产工艺流程为称料、混合粉碎、造 粒、成型、烧结、上电极、焊引线、包封固化和测试，烧结温度1050°C，保温120分钟。
所得材料压敏电参数以直径12mm的圆片为例，压敏电压梯度V,m在350V/mra左右(每 毫米厚度的压敏电压值，是现有通用技术的2倍左右)、漏电流L ( 0.75V^下)小于l(aA、 非线性系数80 90、冲击电流波形为8/20|as、电流可达8kA、压敏电压的变化率小于10%; 以34mm的方片为例，压敏电压梯度V,m在350V/mra左右、漏电流L. ( 0. 75V磁下)小于lpA、非线性系数80 90、残压比(通8/2(Vs波冲击大电流时器件二端的残电压与压敏电压之比)。
V腿/V^在1. 85左右,WV^在2. 0左右。
本发明添加适量硅酸锑及优化的材料配比对氧化锌压敏材料，其电性能得到了明显改善， 多项电参数优良并且具有高压敏电压梯度，不但能够满足通用型压敏器件的电参数(非常好 的非线性、小的漏电流、低的残电压和大的通流量)，同时节约了原材料，与现有通用技术相 比，可节约原材料70% 95%，极具市场竞争的条件。
具体实施例方式
实施例1
硅酸锑改性高梯度的氧化锌压敏材料的组分为(重量比)9W。的ZnO、 2,70%的81203 、 2. 0(W的CoA、 0. 70W的MnO2、 0. 60°/。的CrA和3. 00°/。的硅酸锑。
通过称料、混合粉碎、造粒、成型、烧结(烧结温度1050°C，保温120分钟)、上电极、 焊引线、包封固化制成直径12mm的圆片，经测试，其压敏电参数压敏电压梯度V,^为 350V/腦、漏电流I,. ( 0. 75V融下)小于lpA、非线性系数80 90、冲击电流波形为8/20ns、 电流可达8kA、压敏电压的变化率小于10%。
实施例2
硅酸锑改性高梯度的氧化锌压敏材料的组分为(重量比)91.3。/。的ZnO、 2.71%的81203、 1.92%的CoA、 0. 58。/。的Mn02、 0.55%的CrA和2. 94%的硅酸锑。
通过称料、混合粉碎、造粒、成型、烧结(烧结温度1050°C，保温120分钟)、上电极、 焊引线、包封固化制成34mm的方片，经测试，其压敏电压梯度Vlmn为360V/mm、漏电流L (0.75V^下)小于l)iA、非线性系数80 90、残压比(通8/20ps波冲击大电流时器件二端 的残电压与压敏电压之比)V,扁/V,』1.85， V濕/V^为2.0。
实施例3
硅酸锑改性高梯度的氧化锌压敏材料的组分为(重量比)91.6% ZnO、 2.80y。的Bi203 、 1. 90%的CoA 、 0. 60%的Mn02、 0. 40%的Cr203和2. 70%的硅酸锑。
通过称料、混合粉碎、造粒、成型、烧结(烧结温度1050t，保温120分钟)、上电极、 焊引线、包封固化制成直径12咖的圆片，经测试，其压敏电参数压敏电压梯度V^为 345V/咖、漏电流I, ( 0.75V^下)小于lpA、非线性系数80 90、冲击电流波形为8/20ps、 电流可达8kA、压敏电压的变化率小于10%。
实施例4
硅酸锑改性高梯度的氧化锌压敏材料的组分为(重量比)92y。的ZnO、 2.65呢的Bi'A 、 1.85%的0)203 、 0. 50。/。的Mn02、 0. 45%的Cr203和2. 55%的硅酸锑。
通过称料、混合粉碎、造粒、成型、烧结(烧结温度1050°C，保温120分钟)、上电极、 焊引线、包封固化制成34mm的方片，经测试，其压敏电压梯度Vlmm为340V/醒、漏电流IL (0.75V^下)小于l一、非线性系数80 90、残压比(通8/20ns波冲击大电流时器件二端 的残电压与压敏电压之比)V画/V^为1.90, V廳/V^为2.05。
权利要求
1. 一种硅酸锑改性高梯度的氧化锌压敏材料，其特征在于由以下重量比的组分组成91％~92％的ZnO、2.65％~2.80％的Bi2O3、1.85％~2.00％的Co2O3、0.50％~0.70％的MnO2、0.40％~0.60％的Cr2O3和2.55％~3.00％的硅酸锑。
2. 根据权利要求1所述的硅酸锑改性高梯度的氧化锌压敏材料，其特征在于各组分最优的 重量比为91.3%的Zn0、 2. 71%的Bi203、 1.92%的Co203、 0. 58%的Mn02、 0.55%的CrA和 2. 94%的硅酸锑。
全文摘要
本发明提供了一种硅酸锑改性高梯度的氧化锌压敏材料，该硅酸锑改性高梯度的氧化锌压敏材料由以下重量比的组分组成91％～92％的ZnO、2.65％～2.80％的Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、1.85％～2.00％的Co<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、0.50％～0.70％的MnO<sub>2</sub>、0.40％～0.60％的Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和2.55％～3.00％的硅酸锑。上述硅酸锑改性高梯度的氧化锌压敏材料器件的生产工艺流程为称料、混合粉碎、造粒、成型、烧结、上电极、焊引线、包封固化和测试，烧结温度1050℃，保温120分钟。本发明添加适量硅酸锑及优化的材料配比对氧化锌压敏材料，其电性能得到了明显改善，多项电参数优良并且具有高压敏电压梯度，不但能够满足通用型压敏器件的电参数，同时节约了原材料，与现有通用技术相比，可节约原材料70％～95％。
文档编号H01C7/10GK101531506SQ20091002037
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月23日 优先权日2009年4月23日
发明者飞 宋, 默 李, 王伟伟, 王春明, 耿建培, 苏文斌, 陈洪存 申请人:山东大学