一种高压TiO₂环形压敏电阻器的制备方法

专利名称：一种高压TiO₂环形压敏电阻器的制备方法
技术领域：
本发明属于信息电子元器件陶瓷材料领域，特征是氧化物基陶瓷非线性压敏电阻材料及其制备方法，特别涉及一种掺杂TiO2高压环形压敏电阻器及其制备方法。
背景技术：
微电机是各种声相设备、计算机、电动工具及各种电子信息系统的主要驱动装置， 微电机在运行过程中会产生电火花，对微电机本身产生破坏，并对周围环境造成电磁污染。 在微电机内部使用环形压敏电阻器，可以有效抑制电火花的产生，从而增加微电机的安全性，保护环境。环形压敏电阻器是近几十年来发展起来的新型电子陶瓷，主要用于并联在电枢绕组两端以消除电磁干扰和保护马达部件。铁芯马达在工作过程中，电枢换向时会在电刷片和换向器间产生高的瞬时反向电动势，击穿刷片和换向器间的空气而产生高温电火花，不仅烧蚀刷片和换向器表面而导致马达使用寿命下降，同时还伴随宽频的电磁辐射，对用电器电路和周边环境产生辐射干扰。利用压敏电阻的电压敏特性，在电枢换向初期抑制反向电动势的上升，从而达到抑制电火花和消除电磁干扰的目的。目前这种环形压敏电阻器的陶瓷基片一般为掺杂ZnO或SrTiO3压敏陶瓷。ZnO压敏陶瓷由于静电容量小，响应速度慢，以及作为纯电阻性元件其介电常数小，介电损耗大， 限制了它的使用；而SrTiO3压敏陶瓷制备过程中对烧结制度的要求极为苛刻，首先需要在还原性气氛中于1300°C以上的高温下完成半导化，继而还需要在1000°C以上温度下进行氧化热处理，制备工艺复杂，生产成本较高，而且由于其半导化是在高温还原性气氛中实现的，所以在空气中长期使用易发生老化而使性能蜕变，尤其限制了其在高压条件下的使用寿命。综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种高压TiO2环形压敏电阻器的制备方法，以解决以上提到的问题。

发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于高压环境的制备工艺简单的掺杂TiO2环形压敏电阻器，通过对传统技术的配方和工艺流程进行改进，从而实现本发明的目的。本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现一种高压Ti02环形压敏电阻器的制备方法，其特征在于，采用化学纯TiO2为主原料，掺杂剂包括 Nb、Ba、Sr、Ta、W、Bi、Si、Na、Sb、Mn、La、Al、Ca、Cu、Zr、Dy 的氧化物和碳酸盐，经配料，球磨，干燥，造粒，成型，排胶，烧结，印电极制成。在本发明的一个实施例中，所述配料，球磨，干燥，造粒，成型，排胶，烧结，印电极的具体流程如下i.按照要求配比称量TiO2及各种掺杂剂成分，采用行星式球磨以180 240r/min 的速度球磨3 5h,使其充分混合均勻；
ii.将步骤i得到的湿料于100 120°C下干燥12 16h，加入黏合剂进行造粒， 成型；iii.将步骤ii得到的成型片在350 650°C下保温2 4h进行排胶；iv.将步骤iii得到的排胶片在1200 1500°C下烧结I 3h ;V.将步骤iv得到的烧成片印电极，既制得所述的环形压敏电阻器。在本发明的一个实施例中，所述步骤ii中的样品成型密度为I. 8 3. 8g/cm3，并且最佳成型密度出现在2. 4 3. Og/cm3之间。在本发明的一个实施例中，所述步骤iv中的最佳烧结温度为1280 1400摄氏度。在本发明的一个实施例中，所述压敏电阻器在100V 600V之间的压敏电阻通过
调节烧结温度来实现。在本发明的一个实施例中，所述步骤iv采用同成分粉料在1500°C烧结后所得的
“隔离粉”铺垫。本发明的有益效果在于可以获得不同电压范围的高压环形压敏电阻器，ElmA在 100 600V之间，最佳条件下可稳定在200 300V，非线性系数达到3. 5以上，制备工艺简单，能耗较低，安全可靠。
具体实施例方式为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。实施例I称取化学纯TiO2 159. 74g、一定量的分析纯 Nb205、Ta2O5, BaCO3> SrCO3> CuO、ZrO2, Sb2O3, SiO2等，加入分散剂、脱模剂和去离子水，用行星式球磨机进行球磨混合，将湿料在 120°C下干燥12h，加入72. 8ml质量分数为7%的PVA溶液进行造粒，干压成型，成型密度为 2. 7g/cm3，排胶后在1300°C的空气中烧结2h，印银电极，获得高压TiO2环形压敏电阻器。获得的样品各性能如下表所示
权利要求
1.一种高压TiO2环形压敏电阻器的制备方法，其特征在于，采用化学纯TiO2为主原料， 掺杂剂包括 Nb、Ba、Sr、Ta、W、Bi、Si、Na、Sb、Mn、La、Al、Ca、Cu、Zr、Dy 的氧化物和碳酸盐， 经配料，球磨，干燥，造粒，成型，排胶，烧结，印电极制成。
2.根据权利要求I所述的一种高压TiO2环形压敏电阻器的制备方法，其特征在于，所述配料，球磨，干燥，造粒，成型，排胶，烧结，印电极的具体流程如下i.按照要求配比称量TiO2及各种掺杂剂成分，采用行星式球磨以180 240r/min的速度球磨3 5h，使其充分混合均匀；ii.将步骤i得到的湿料于100 120°C下干燥12 16h，加入黏合剂进行造粒，成型；iii.将步骤ii得到的成型片在350 650°C下保温2 4h进行排胶；iv.将步骤iii得到的排胶片在1200 1500°C下烧结I 3h;v.将步骤iv得到的烧成片印电极，既制得所述的环形压敏电阻器。
3.根据权利要求2所述的一种高压TiO2环形压敏电阻器的制备方法，其特征在于，所述步骤ii中的样品成型密度为I. 8 3. 8g/cm3,并且最佳成型密度出现在2. 4 3. Og/cm3 之间。
4.根据权利要求2所述的一种高压TiO2环形压敏电阻器的制备方法，其特征在于，所述步骤iv中的最佳烧结温度为1280 1400摄氏度。
5.根据权利要求I或2所述的一种高压TiO2环形压敏电阻器的制备方法，其特征在于， 所述压敏电阻器在100V 600V之间的压敏电阻通过调节烧结温度来实现。
6.根据权利要求I或2所述的一种高压TiO2环形压敏电阻器的制备方法，其特征在于， 所述步骤iv采用同成分粉料在1500°C烧结后所得的“隔离粉”铺垫。
全文摘要
本发明公开了一种高压TiO2环形压敏电阻器的制备方法，其特征在于，采用化学纯TiO2为主原料，掺杂剂包括Nb、Ba、Sr、Ta、W、Bi、Si、Na、Sb、Mn、La、Al、Ca、Cu、Zr、Dy的氧化物和碳酸盐，经配料，球磨，干燥，造粒，成型，排胶，烧结，印电极制成。本发明通过调节各种掺杂剂用量及烧成工艺，可以获得不同电压范围的高压环形压敏电阻器，E1mA在100～600V之间，最佳条件下可稳定在200～300V，非线性系数达到3.5以上，制备工艺简单，能耗较低，安全可靠。
文档编号C04B35/46GK102584210SQ20121002692
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月7日 优先权日2012年2月7日
发明者刘伯洋, 孙质彬, 尧巍华, 尹衍升, 李文戈, 李维强, 王昕 , 范艳华, 董丽华 申请人:上海易力禾电子有限公司, 上海海事大学, 中国海洋大学