专利名称：一种钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷的制备方法，属功能陶瓷材料制造技术领域。
背景技术：
陶瓷线性电阻材料具有体积小、重量轻，便于冲洗，安全可靠；同时其使用温度高、 性能稳定，并具有非常小的电感，也可作为无感电阻而广泛应用。目前常用的陶瓷线性电阻器件一般均采用ZnO基陶瓷线性材料。中国专利96123503. 9号文献公开了一种氧化锌陶瓷线性电阻及其制造方法，其制备的陶瓷线性电阻温度特性好、抗浪涌能力高，但采用该方法制备的陶瓷线性电阻的非线性指数高达I. 26，明显偏高。中国专利02140486. O号文献也公开一种氧化锌陶瓷线性电阻及其制造方法，其产品的非线性指数降到了 I. I左右，但制备中需使用价格昂贵且体积庞大的等静压设备，非常不利于大批量工业生产；同时其陶瓷线性电阻的烧结温度高(为1250— 1350°C)，烧成周期长(为24— 28 h)，因此势必造成其窑炉造价高，生产过程能耗大，亦不能适应现代工业节能降耗的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧化物陶瓷电阻的线性系数好、烧结温度低，适合工业化、现代化生产的新型钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷的制备方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷的制备方法，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，其特征在于所述的称量原料配料的步骤为采用碳酸钙、氧化铜、氧化钛和氧化锌为原料，按照 CaCu3_xZnxTi4012，其中PO. 01-1. 00的配比称量原料配料；所述的升温烧结的步骤为将压制成形的坯体在电阻炉中以5 8°C/min升温至950-1050°C，在空气气氛中保温5-10h，随炉冷却，即得钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷。所述的一种钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷的制备方法，其特征在于所述的球磨煅烧的步骤为采用氧化锆球、聚四氟乙烯罐，并以无水乙醇为球磨介质，在行星高能球磨机中湿磨5tTl0h，氧化锆球配料粉无水乙醇的质量比为20 1 4 ;球磨好的浆料烘成干粉， 85(T950°C煅烧 4 6h。所述的一种钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷的制备方法，其特征在于所述的添加PVA 造粒压制成形的步骤为向煅烧后粉体中添加煅烧后粉体质量的8 10%的PVA造粒，在 8(Tl00MPa的压力下压制成形，所述PVA的质量百分含量为2%。所述的一种钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷的制备方法，其特征在于所述碳酸钙、氧化铜、氧化钛和氧化锌的纯度大于99wt%.
本发明中，以CaC03、Cu0、Ti02和ZnO为原料，通过调整CuO和ZnO的配比，用高能球磨技术制备新型氧化物陶瓷线性电阻材料，烧结后使显微组织均匀细小，线性电阻材料的性能得到提高；产品具有优异的综合性能，致密度高气孔率低，组织均匀无明显团聚体，非线性系数可达I. 10 ;微观分析表明钙铜钛锌氧由半导的晶粒与绝缘的晶界组成，适量ZnO掺杂可使ZnO析出在晶界，半导的ZnO增加了晶界的电导，从而降低了势垒，通过调整CuO和 ZnO的配比可以有效优化线性电阻的电性能。本发明制备钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷方法的优点是工艺简单，制造成本低，可广泛应用于电力变压器中中性点接地电阻，SF6断路器合闸电阻，电感储能、稳压电源、空气等离子切割机放电电阻等，可满足工作电压高压化，电气设备小型化、轻量化的要求。
具体实施例方式现将本发明的实施例叙述于后。实施例I
按照CaCu2.99ZnQ.Q1Ti4012的配比称取CaC03、CuO、TiO2和ZnO，采用氧化锆球、聚四氟乙烯罐，并以无水乙醇为球磨介质，在行星高能球磨机中湿磨5h，氧化锆球配料粉无水乙醇的质量比为20 1 4 ;球磨好的浆料烘成干粉，950°C煅烧4h ;煅烧后粉体添加其质量8% 的PVA造粒，在SOMPa的压力下压制成形；压制成形的坯体在电阻炉中以5°C /min升温至 950°C，在空气气氛中保温10h，随炉冷却，即得新型氧化物陶瓷线性电阻材料。本实施例所制作的新型氧化物陶瓷线性电阻经压敏电阻测试仪测试，非线性系数为 I. 10。实施例2
按照CaCu2.5QZna5Ji4O12的配比称取CaC03、CuO、TiO2和ZnO，采用氧化锆球、聚四氟乙烯罐，并以无水乙醇为球磨介质，在行星高能球磨机中湿磨5h，氧化锆球配料粉无水乙醇的质量比为20 :1 :4 ;球磨好的浆料烘成干粉，850°C煅烧6h ;煅烧后粉体添加其质量10% 的PVA造粒，在IOOMPa压力下压制成形；压制成形的坯体在电阻炉中以8°C /min升温至 1000°C，在空气气氛中保温8h，随炉冷却，即得新型氧化物陶瓷线性电阻材料。本实施例所制作的新型氧化物陶瓷线性电阻经压敏电阻测试仪测试，非线性系数为 I. 12。实施例3
按照CaCu2.30Zn0.7 Ji4012的配比称取CaCO3、CuO、TiO2和ZnO，采用氧化锆球、聚四氟乙烯罐，并以无水乙醇为球磨介质，在行星高能球磨机中湿磨5h，氧化锆球配料粉无水乙醇的质量比为20 :1 :4 ;球磨好的浆料烘成干粉，900°C煅烧5h ;煅烧后粉体添加其质量9%的 PVA造粒，在90MPa压力下压制成形；压制成形的坯体在电阻炉中以TC/min升温至950°C， 在空气气氛中保温10h，随炉冷却，即得新型氧化物陶瓷线性电阻材料。本实施例所制作的新型氧化物陶瓷线性电阻经压敏电阻测试仪测试，非线性系数为 I. 11。实施例4
按照CaCu2.95ZnQ.Q5Ti4012的配比称取CaC03、CuO、TiO2和ZnO，采用氧化锆球、聚四氟乙烯罐，并以无水乙醇为球磨介质，在行星高能球磨机中湿磨5h，氧化锆球配料粉无水乙醇的质量比为20 1 4 ;球磨好的浆料烘成干粉，900°C煅烧5h ;煅烧后粉体添加其质量8% 的PVA造粒，在SOMPa压力下压制成形；压制成形的坯体在电阻炉中以5°C /min升温至1050°C，在空气气氛中保温5h，随炉冷却，即得新型氧化物陶瓷线性电阻材料。本实施例所制作的新型氧化物陶瓷线性电阻经压敏电阻测试仪测试，非线性系数为 I. 10。实施例5
按照CaCu2ZnTi4O12的配比称取CaCO3、CuO、TiO2和ZnO，采用氧化锆球、聚四氟乙烯罐， 并以无水乙醇为球磨介质，在行星高能球磨机中湿磨5h，氧化锆球配料粉无水乙醇的质量比为20 :1 :4 ;球磨好的浆料烘成干粉，900°C煅烧5h ;煅烧后粉体添加其质量8%的PVA 造粒，在SOMPa压力下压制成形；压制成形的坯体在电阻炉中以5°C /min升温至1050°C，在空气气氛中保温5h，随炉冷却，即得新型氧化物陶瓷线性电阻材料。本实施例所制作的新型氧化物陶瓷线性电阻经压敏电阻测试仪测试，非线性系数为 I. 12。
权利要求
1.一种钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷的制备方法，包括将原料混合球磨煅烧的步骤，添加 PVA造粒压制成形的步骤、升温烧结的步骤，其特征在于所述将原料混合球磨煅烧的步骤为采用碳酸钙、氧化铜、氧化钛和氧化锌为原料，按照CaCu3_xZnxTi4012，其中01-1. 00 的配比称量原料配料，进行球磨煅烧；所述升温烧结的步骤为将压制成形的坯体在电阻炉中以5 8°C /min升温至950_1050°C，在空气气氛中保温5_10h，随炉冷却，即得钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷。
2.如权利要求I所述的一种钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷的制备方法，其特征在于所述的球磨煅烧指采用氧化锆球、聚四氟乙烯罐，并以无水乙醇为球磨介质，在行星高能球磨机中湿磨5tTl0h，氧化锆球配料粉无水乙醇的质量比为20 1 4 ;球磨好的浆料烘成干粉，85(T950°C煅烧 4 6h。
3.如权利要求I所述的一种钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷的制备方法，其特征在于添加 PVA造粒压制成形的步骤为向煅烧后粉体中添加煅烧后粉体质量的8 10%的PVA造粒，在 8(Tl00MPa的压力下压制成形，所述PVA的质量百分含量为2%。
4.如权利要求I所述的一种钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷的制备方法，其特征在于所述碳酸韩、氧化铜、氧化钛和氧化锌的纯度大于99wt%。
全文摘要
本发明涉及一种钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷的制备方法，属功能陶瓷材料制造技术领域。本发明中以CaCO3、CuO、TiO2和ZnO为原料，通过调整CuO和ZnO的配比，用高能球磨技术制备新型氧化物陶瓷线性电阻材料，烧结后使显微组织均匀细小，线性电阻材料的性能得到提高;产品具有优异的综合性能，致密度高气孔率低，组织均匀无明显团聚体，非线性系数可达1.10，本发明制备钙铜钛锌氧线性电阻陶瓷方法的优点是工艺简单，制造成本低，可广泛应用于电力变压器中中性点接地电阻，SF6断路器合闸电阻，电感储能、稳压电源、空气等离子切割机放电电阻等，可满足工作电压高压化，电气设备小型化、轻量化的要求。
文档编号C04B35/622GK102584213SQ20121004713
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者严学华, 徐东, 程晓农 申请人:江苏大学