一种ZnO-Pr₆O₁₁基线性电阻材料及其制备方法

专利名称：一种ZnO-Pr₆O₁₁基线性电阻材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种ZnO-Pr6O11基线性电阻材料及其制备方法，属功能陶瓷材料制造技术领域。
背景技术：
氧化锌线性电阻是通常以氧化锌-氧化镁-氧化铝三元体系为基础的功能陶瓷材料；中国专利96123503. 9号文献公开过一种氧化锌陶瓷线性电阻及其制造方法，为氧化锌陶瓷线性电阻的发展做出了贡献，但其产品的非线性系数达到了 I. 26，明显偏高，且制造方法仅为实验室研究技术；而中国专利02140486. O号文献公开的氧化锌陶瓷线性电阻及其制造方法中，其产品的非线性系数降到了 I. I左右，氧化锌线性电阻的电性能得以提高，但制备中所使用的等静压机设备价格昂贵、体积大，不利于大批量工业生产且增加了生产成本，而且所需原料成分比较复杂，制备繁琐。

发明内容
本发明的目的是提供一种线性度好、制造成本低，且适合工业生产的新型 ZnO-Pr6O11基线性电阻材料及其制备方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种ZnO-Pr6O11基线性电阻材料，其特征在于所述电阻材料按摩尔百分比包括下述组分ZnO 90. O 95. 0%、Pr6O11 O. 5 2. 0%、MgO O. I I. 0%、Al2O3 3. 5 5. 0%、Cr2O3
O.I I. 0%, Co2O3 O. I I. 0%。本发明的ZnO-Pr6O11基线性电阻材料的制备方法，包括称量原料配料的步骤、
球磨煅烧的步骤、添加PVA造粒压制成形的步骤、升温烧结的步骤，其特征在于 所述称量原料配料的步骤为分别称量摩尔百分比为90. O 95. 0%的ZnO，摩尔百分比为O. 5 2. 0%的Pr6O11,摩尔百分比为O. I I. 0%的MgO，摩尔百分比为
3. 5 5. 0%的Al2O3，摩尔百分比为O. I I. 0%的Cr2O3，摩尔百分比为O. I I. 0%
的Co2O3，进行配料；所述升温烧结的步骤为压制成形的坯体放在程序控温炉中以5 8°C /min升温至1200°C 1300°C，空气条件下保温2 4h，随炉冷却，SP 制得ZnO-Pr6O11基线性电阻材料。所述的ZnO-Pr6O11基线性电阻材料的制备方法，其特征在于所述的球磨煅烧的步骤为配料后采用氧化锆球、聚四氟乙烯罐，并以无水乙醇为球磨介质，球粉无水乙醇的质量比=20 1 :6，在球磨机中湿磨5 8h，浆料过250目筛后烘干，烘干后的粉料在空气中以5 8°C /min升到700 800。。煅烧2 4h。所述的ZnO-Pr6O11基线性电阻材料的制备方法，其特征在于所述的添加PVA造粒压制成形的步骤为煅烧后添加粉料质量8% 10%的PVA造粒，PVA的质量百分含量为2%，过 100目筛后用粉末压片机在8(Tl00MPa压力下压制成生坯。用本发明方法制备的新型ZnO-Pr6O11基线性电阻材料，具有体积小、重量轻和应用广的优势，并且其生产工艺简单适于大批量工业化生产；其非线性系数接近1.10，介电性能在高频区较稳定，电阻率不低于I. 2 X IO4 Ω · Cm,电阻温度系数为-3. 7X 10_3 Ω /°C，可广泛应用于高压断路器的并联电阻，电机起动与调速电阻，电力变压器的中性点接地电阻器，低压交直流电路的高能吸收电阻器，电感储能、稳压、电源、空气等离子体切割机放电电阻等。
具体实施例方式现将本发明的实施例叙述于后。实施例I
(I)分别称量摩尔百分比 ZnO 90. 0%、Pr6O11 2. 0%、MgO I. 0%、Al2O3 5. 0%、Cr2O3 I. 0%、 Co2O3 1.0%，进行配料。(2)配料后采用氧化锆球、聚四氟乙烯罐，并以无水乙醇为球磨介质，球粉无水乙醇的质量比=20 1 :6，在球磨机中湿磨5h，浆料过250目筛后烘干，烘干后的粉料在空气中以5°C /min升到750°C煅烧3h。(3)煅烧后添加粉料质量8%的PVA，过100目筛后用粉末压片机在80MPa压力下压制成Φ12 mmX I. 4 mm生还。(4)压制成形的坯体放在程序控温炉中以5°C /min升温至1200°C，空气条件中保温4h，随炉冷却，即制得ZnO-Pr6O11基线性电阻材料。本实施例制备的ZnO-Pr6O11基线性电阻材料经压敏电阻测试仪测试表明非线性系数为I. 12，阻温特性测试仪测试表明电阻率为2.5X105 Ω · cm,电阻温度系数为-3. 7Χ1(Γ3 Ω /0C0实施例2
(I)分别称量摩尔百分比氧化锌 ZnO 94.0%、Pr6O11 O. 5%、MgO 1.0%、Al2O3 3. 5%, Cr2O3 O. 5%、Co2O3 O. 5%，进行配料。(2)配料后采用氧化锆球、聚四氟乙烯罐，并以无水乙醇为球磨介质，球粉无水乙醇的质量比=20 1 :6，在球磨机中湿磨8h，浆料过250目筛后烘干，烘干后的粉料在空气中以8°C /min升到700。。煅烧4h。(3)煅烧后添加粉料质量10%的PVA，过100目筛后用粉末压片机在IOOMPa压力下压制成Φ12 mmX I. 4 mm生还。(4)压制成形的坯体放在程序控温炉中以6°C /min升温至1250°C，空气条件中保温3h，随炉冷却，即制得一种新型的ZnO-Pr6O11基线性电阻材料。本实施例制备的ZnO-Pr6O11基线性电阻材料经压敏电阻测试仪测试表明非线性系数为I. 10，阻温特性测试仪测试表明电阻率为1.2X104 · Cm,电阻温度系数为-3. 7X 10 C。实施例3
(I)分别称量摩尔百分比氧化锌 ZnO 95.0%、Pr6O11 O. 8%、MgO O. 5%, Al2O3 3. 5%, Cr2O3 O. 1%, Co2O3 O. 1%，进行配料。(2)配料后采用氧化锆球、聚四氟乙烯罐，并以无水乙醇为球磨介质，球粉无水乙醇的质量比=20 1 :6，在球磨机中湿磨6h，浆料过250目筛后烘干，烘干后的粉料在空中以7°C /min升到800。。煅烧2h。(3)煅烧后添加粉料质量8%的PVA，过100目筛后用粉末压片机在90MPa压力下压制成Φ12 mmX I. 4 mm生还。(4)压制成形的坯体放在程序控温炉中以8°C /min升温至1300°C，空气条件中保温2h，随炉冷却，即制得一种ZnO-Pr6O11基线性电阻材料。本实施例制备的ZnO-Pr6O1 i基线性电阻材料经压敏电阻测试仪测试表明非线性系数为I. 11，阻温特性测试仪测试表明电阻率为6. 2X IO4 Ω · Cm,电阻温度系数为-3. 7Χ1(Γ3 Ω /0C0
权利要求
1.一种ZnO-Pr6O11基线性电阻材料，其特征在于所述电阻材料按摩尔百分比包括下述组分ZnO 90. O 95. 0%、Pr6O11 O. 5 2. 0%、MgO O. I I. 0%、Al2O3 3. 5 5. 0%、Cr2O3O.I I. 0%, Co2O3 O. I I. 0%。
2.如权利要求I所述的一种ZnO-Pr6O11基线性电阻材料的制备方法，包括称量原料配料的步骤、球磨煅烧的步骤、添加PVA造粒压制成形的步骤、升温烧结的步骤，其特征在于所述称量原料配料的步骤为分别称量摩尔百分比为90. O 95. 0%的ZnO，摩尔百分比为O. 5 2. 0%的Pr6O11,摩尔百分比为O. I I. 0%的MgO,摩尔百分比为3. 5 5. 0% 的Al2O3，摩尔百分比为O. I I. 0%的Cr2O3，摩尔百分比为O. I I. 0%的Co2O3，进行配料； 所述升温烧结的步骤为压制成形的坯体放在程序控温炉中以5 8°C /min升温至1200°C 1300°C，空气条件下保温2 4h，随炉冷却，即制得ZnO-Pr6O11基线性电阻材料。
3.如权利要求2所述的一种ZnO-Pr6O11基线性电阻材料的制备方法，其特征在于所述的球磨煅烧的步骤为配料后采用氧化锆球、聚四氟乙烯罐，并以无水乙醇为球磨介质，球 粉无水乙醇的质量比=20:1 :6，在球磨机中湿磨5 8h，浆料过250目筛后烘干，烘干后的粉料在空气中以5 8°C /min升到70(T800°C煅烧2 4h。
4.如权利要求2所述的一种ZnO-Pr6O11基线性电阻材料的制备方法，其特征在于所述的添加PVA造粒压制成形的步骤为煅烧后添加粉料质量8% 10%的PVA造粒，PVA的质量百分含量为2%，过100目筛后用粉末压片机在8(Tl00MPa压力下压制成生坯。
全文摘要
本发明涉及一种ZnO-Pr6O11基线性电阻材料及其制备方法，属功能陶瓷材料制造技术领域。本发明是以ZnO-Pr6O11基为基础成分，添加MgO、Al2O3、Cr2O3和Co2O3，经混合球磨、预煅烧、加压成型、烧结过程，最后得到非线性系数接近1.10，电阻率不低于1.2×104·cm，电阻温度系数为-3.7×10-3/℃的新型ZnO-Pr6O11基线性电阻。本发明制备的新型ZnO-Pr6O11基线性电阻材料，广泛应用于高压断路器的并联电阻，电机起动与调速电阻，电力变压器的中性点接地电阻器，低压交直流电路的高能吸收电阻器，电感储能、稳压、电源、空气等离子体切割机放电电阻等。
文档编号C04B35/622GK102584209SQ201210042068
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者徐东, 杨娟, 程晓农 申请人:江苏大学