一种安全型电涌保护器阀片材料及其制备方法
【专利摘要】本发明主要公开了一种安全型电涌保护器阀片材料及其制备方法。该电涌保护器阀片是由工业优级ZnO粉料，及分析纯原料Bi2O3、Co3O4、Sb2O3、MnCO3、Ni2O3、ZrO2、SiO2、SnO2、MgF2、Al(NO3)3·9H2O、AgNO3、H3BO3经球磨混合、造粒、干压成型、排胶，然后将排胶好的坯体四周侧面涂Y(NO3)3水溶液进行扩散处理，接着通过烘干、烧结工序得到烧结好的瓷片，将烧结好的瓷片丝网印银、还原、焊接、包封，得到一种安全型电涌保护器阀片。本发明制备方法工艺简单，所制备的压敏电阻成本低，耐通流能力强，老化性能好，能量密度大，工频击穿点集中，安全性能强，绿色环保，并能够实现大批量工业化生产。
【专利说明】—种安全型电涌保护器阀片材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种安全型电涌保护器阀片材料及其制备方法，属于电子元器件制备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着氧化锌电涌保护器防雷阀片在电源系统的防雷保护中大量使用，人们越来越关注防雷阀片的安全性，主要的焦点集中在防雷阀片的失效保护上。为了防止压敏电阻短路失效以后给系统造成燃烧、爆炸事故，工程技术人员采用了串联电流保险丝、温度保险丝、机械脱扣和制作成热保护型压敏电阻TMOV等方法，如一种压敏电阻，专利号为200810122687.0，具有热保护功能的压敏电阻，专利号为200610168133.5，具有热保护功能的压敏电阻，专利号为200710110649.9等等。防雷阀片由于具有通过瞬间电流比较大的特点，通常大多采用SH)组合和热脱扣设计，如一种电涌保护器，专利号为201010555502.2，一种电涌保护器，专利号为201310123391.1，电涌保护器，专利号为03150797.2，电涌保护器，专利号为201220031052.1，防雷用压敏电阻，专利号为201010199828.6等等。当防雷阀片被工频熔穿后短路并不是通常理解的零阻抗短路，热态下它仍有数欧至数十欧的阻值，相当于回路中接了一个阻值较小的限流电阻，其短路电流从十几安到几十安不等，但很少达到100A以上，这使得用做电涌保护器前端保护的空气开关很可能不会断，从而造成电涌保护器起火，并持续燃烧。因此，在遇到较高的故障过电压后，防雷阀片熔穿不可避免，但是避免防雷阀片起火燃烧的关键在于保证击穿喷火的热量能快速传导至热脱扣焊点融化低熔点合金，使得热脱扣动作脱离。通常市场上的防雷阀片的芯片由于端面积大，在制作过程中，受到压片均匀度不能完全一致、烧结温度出现边缘温度高中间温度低的梯度效应，在烧结过程中，防雷阀片中的Bi203、Sb2O3等低熔点物质在高温下挥发，从侧面边缘到中部的低熔点物质构成浓度差分布等影响，在高工频电压下，出现防雷阀片的边缘点击穿，使得阀片芯片上的最高温度点未能迅速传导到热脱扣装置中，从而导致热脱扣装置未能及时脱离，对安全造成严重影响。因此，解决高工频电压下防雷阀片的边缘点击穿现象是实现防雷阀片高安全性的重要环节。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种安全型电涌保护器阀片材料及其制备方法，采用了高通流稳定型氧化锌压敏电阻材料，制备出的防雷阀片，结构均匀，耐通流稳定性好，并采用离子扩散工艺和点击穿集中处理技术，克服现有技术中点击穿边缘效应的现象。
[0004]为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案:一种安全型电涌保护器阀片，其坯体主要由下述摩尔百分比的原料制备而成=ZnO: Bi2O3: Co3O4: Sb2O3: MnCO3: Ni2O3: Zr02: S12: SnO2: MgF2: Al (NO3)3.9Η20: AgNO3: H3BO3 等于 96.3%~97.2%: 0.42%~0.58%: 0.35%~0.52?: 0.9°A.1%: 0.5%"0.7%: 0.35°.45%: 0.01%"0.05%: 0.08%"0.15%: 0.05%!).2%: 0.05%~0.15%: 0.004%~0.006%: 0.ΟΡ/Ο.015%: 0.015%~0.02% ;所述的电涌保护器阀片坯体四周侧面涂的扩散材料是￥(勵3)3*6!120，其剂量是4(T55 g/m2。
[0005]制备步骤是:
(1)首先将工业优级ZnO 粉料和分析纯原料 Bi203、Co304、Sb203、MnC03、Ni203、Zr02、Si02、Sn02、MgF2、Al (NO3) 3.9Η20、Α8Ν03、Η3Β03按摩尔比 ZnO: Bi2O3: Co3O4: Sb2O3: MnCO3: Ni2O3:ZrO2: S12: SnO2: MgF2: Al (NO3) 3.9Η20: AgNO3: H3BO3 等于96.3%~97.2%: 0.42%~0.58%:0.35%~0.52%: 0.9%~1.1%: 0.5%~0.7%: 0.35%~0.45%: 0.01%~0.05%: 0.0ST0.15%: 0.05%~0.2%: 0.05%~0.15%: 0.004%~0.006%: 0.019^0.015%: 0.0159Π).02%称量好，加入锆球、去离子水和分散剂，湿式球磨混合41小时，然后在12(T140°C烘箱内快速干燥，直至完全烘干；其中，锆球、去离子水、分散剂、电涌保护器阀片原料的重量比为3~4: 1~2: 0.005^0.02: I ；所述的分散剂指的是铵盐类阳离子表面活性剂；
(2)将烘干的粉料碾碎，加入质量浓度为5%的聚乙烯醇水溶液，加入的聚乙烯醇水溶液与烘干粉料的重量比是1:4~5，然后造粒，在8(T12(TC烘箱内烘干，研磨，过80-120目筛网，拌料均匀，静置4小时后，得含水量为0.35%~0.55%的造粒粉料；
(3)将造粒粉料按常规方法干压成型，压制成陶瓷生坯体；
(4)将陶瓷生坯体在550°C~650°C条件下排胶；
(5)另取Y(NO3)3.6H20完全溶于去离子水中，配置成扩散液。
[0006](6)然后将扩散液均匀涂在排胶好的阀片生胚体四周侧面上，扩散液由四周侧面向中心扩散2~5mm后，在10(T20(TC烘箱内完全烘干；
(7)将涂好扩散液的阀片生坯体进行烧结，烧结温度为1050°C~1250°C，得到烧结好的瓷片；
(8)将烧结好的瓷片印银、还原、焊接、包封；印银所用的银电极浆料含银量为75%。
[0007]采取上述措施的本发明具有以下特点:
(I)本发明采用了高通流稳定型氧化锌压敏电阻材料，制备出的电涌保护器阀片，晶体结构均匀，耐通流稳定性好，老化性能好，能量密度大。
[0008](2)本发明采用离子扩散工艺和点击穿集中处理技术，克服了现有技术中点击穿边缘效应的现象，把点击穿区域集中在中心部分，有利于击穿点的温度迅速传导到热脱扣焊点，实现热脱扣，避免爆炸和起火。
[0009](3)本发明制备方法工艺简单，材料绿色环保，产品符合欧盟的ROSH环境检测标准，并能够实现大批量生产。
[0010]由下述实施例所制备的本发明，进行了测试，测试结果如下表所示:
【权利要求】
1.一种安全型电涌保护器阀片材料，其特征在于，所述的电涌保护器阀片材料主要由下述摩尔百分比的原料制备而成:ZnO: Bi2O3: Co3O4: Sb2O3: MnCO3: Ni2O3: ZrO2: S12:SnO2: MgF2: Al(NO3)3.9Η20: AgNO3: H3BO3等于96.3%~97.2%: 0.42%~0.58%: .0.35%~0.52%:0.9°Α.1%: 0.5%"0.7%: 0.35%"0.45%: 0.01%"0.05%: 0.0ST0.15%: .0.05%"0.2%: 0.05Ρ0.15%: O? 004%~0.006%: 0.01%~0.015%: 0.015%~0.02% ;所述的电涌保护器阀片坯体四周侧面涂的扩散材料是￥(勵3)3*6!120，其剂量是4(T55 g/m2。
2.根据权利要求1所述的一种安全型电涌保护器阀片材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤是: (1)首先将工业优级ZnO 粉料和分析纯原料 Bi203、Co304、Sb203、MnC03、Ni203、Zr02、Si02、Sn02、MgF2、Al (NO3) 3.9Η20、Α8Ν03、Η3Β03按摩尔比 ZnO: Bi2O3: Co3O4: Sb2O3: MnCO3: Ni2O3:ZrO2: S12: SnO2: MgF2: Al (NO3) 3.9Η20: AgNO3: H3BO3 等于96.3%~97.2%: 0.42%~0.58%:.0.35%~0.52%: 0.9%~1.1%: 0.5%~0.7%: 0.35%~0.45%: 0.01%~0.05%: 0.0mT0.15%: .0.05%~0.2%: 0.0.5%~0.15%: 0.004%~0.006%: 0.019^0.015%: 0.0159Π).02%称量好，加入锆球、去离子水和分散剂，湿式球磨混合41小时，然后在12(T140°C烘箱内快速干燥，直至完全烘干；其中，锆球、去离子水、分散剂、电涌保护器阀片原料的重量比为3~4: 2: 0.005^0.02: I ；所述的分散剂指的是铵盐类阳离子表面活性剂； (2)将烘干的粉料碾碎，加入质量浓度为5%的聚乙烯醇水溶液，其中加入的聚乙烯醇水溶液与烘干粉料的 重量比是1:4~5，然后造粒，并在8(T12(TC烘箱内烘干，研磨，过.80^120目筛网，拌料均匀，静置4小时后，得含水量为0.35%~0.55%的造粒粉料； (3)将造粒粉料按常规方法干压成型，压制成陶瓷生坯体； (4)将陶瓷生坯体在550°C~650°C条件下排胶； (5)另取Y(NO3)3.6H20完全溶于去离子水中，配置成扩散液； (6)然后将扩散液均匀涂在排胶好的阀片生胚体四周侧面上，扩散液由四周侧面向中心扩散2~5mm后，并在10(T20(TC烘箱内完全烘干； (7)将涂好扩散液的阀片生坯体进行烧结，烧结温度为1050°C~1250°C，得到烧结好的瓷片； (8)将烧结好的瓷片印银、还原、焊接、包封；印银所用的银电极浆料含银量为75%。
【文档编号】C04B35/453GK104177082SQ201410325058
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】褚冬进, 苏宇, 陈军, 杨柳, 钟璇, 周军伟, 刘丹 申请人:广西新未来信息产业股份有限公司