專利名稱：一種高壓壓敏電阻及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種高壓壓敏電阻及其制備方法。
背景技術(shù)：
Zn0壓敏電阻相比SiC等其它壓敏材料來說，由于其具有優(yōu)良的非線性系數(shù)、良好 的浪涌吸收能力以及良好的溫度系數(shù)而得到越來越廣泛的應(yīng)用。隨著電子、電力工業(yè)的發(fā) 展，對電力設(shè)備的可靠性、經(jīng)濟性以及小型化等諸多方面的要求越來越高。高壓壓敏電阻的 電壓梯度比普通壓敏電阻的高很多，可以實現(xiàn)相同電壓下減小壓敏電阻重量，減小體積和 占地面積，實現(xiàn)輕量化、小型化。目前，避雷器所用壓敏電阻的電位梯度在200V/mm左右，不 能滿足避雷器小型化的性能要求。 近年來，國內(nèi)外對在提高壓敏電阻電位梯度方面進(jìn)行了大量的研究工作，也取得 了很大的進(jìn)展，主要集中在原料超細(xì)化、納米化，添加稀土氧化物以及快速燒成等方面。但 以上方法也存在如成本高、易團(tuán)聚、難以產(chǎn)業(yè)化等缺點，劉宏玉等人(硅酸鹽學(xué)報，2006， 34(4) :483-486)雖然用高能球磨工藝制備了高壓壓敏材料，但對所有組分進(jìn)行高能球磨 顯然存在產(chǎn)量小、成本高等缺點，不能進(jìn)行大生產(chǎn)。如何制備易于規(guī)模化生產(chǎn)的低成本高壓 壓敏電阻仍然是該類產(chǎn)品今后的研發(fā)重點。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高壓壓敏電阻及其制 備方法，將稀土氧化物和復(fù)合添加劑在高能球磨下預(yù)合制備高壓壓敏電阻，具有制備工藝 簡單、成本低，易于規(guī)?；a(chǎn)的特點，且制備的材料具有高電壓梯度、高非線性以及低漏 電流優(yōu)良的綜合性能。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的 —種高壓壓敏電阻，其原料組成重量百分比為ZnO占原料總重量的75-94%、 Bi203占1-6 % 、 Sb203占2-7 % 、 MnC03占0. 5-2 % 、 Co203占0. 5-2 % 、 Cr203占0. 5-2 % 、 Ni203 占0. 5-2%、Si02占0. 5-2%、R203占0. 1_10%，其中R203為Pr60n，Dy203，Y203中的一種或幾 種，比例任意。 —種高壓壓敏電阻的制備方法，步驟如下 一、將占原料總重量1-6 %的Bi203、2-7 %的Sb203、0. 5-2 %的MnC03、0. 5-2 %的 Co203、0. 5-2 %的Cr203、0. 5-2 %的Ni203、0. 5-2 %的Si02、0. HO %的R203，其中R203為 Pr60n， Dy203， Y203中的一種或幾種，比例任意，按傳統(tǒng)Zn0壓敏電阻的制備工藝對以上組分 進(jìn)行細(xì)磨至250目，并在70(TC下預(yù)燒2小時，得到復(fù)合添加劑； 二、將步驟1中所得煅燒過的復(fù)合添加劑采用不銹鋼球、尼龍罐在行星式高能 球磨機上加乙醇進(jìn)行高能球磨，球磨機轉(zhuǎn)速為500-800轉(zhuǎn)/分鐘，球、粉、乙醇質(zhì)量比為 20 : 1 : 1，球磨5-9小時后，將漿料按傳統(tǒng)陶瓷材料制備工藝進(jìn)行除鐵和干燥；
三、將步驟二中所制備的復(fù)合添加劑和325目的Zn0粉體按重量比進(jìn)行混合，其中復(fù)合添加劑的用量占總量的6-25%， ZnO的用量為75-94%，用氧化鋯球為球磨介質(zhì)，加入 原料質(zhì)量2%的聚乙烯醇水溶液進(jìn)行球磨1-2小時制成漿料； 四、將步驟3所制備的漿料按傳統(tǒng)ZnO壓敏電阻的制備工藝進(jìn)行噴霧造粒、成型、 在1050-115(TC燒結(jié)和被銀電極工藝。 本發(fā)明利用復(fù)合添加劑及添加劑高能球磨預(yù)合成工藝制備的氧化鋅壓敏電阻，具
有綜合性能高，電阻范圍大，性能穩(wěn)定，易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。尤其是其電位梯度得到了顯著提
高，因而使壓敏電阻的體積小型化，能夠滿足高電壓壓敏電阻的使用要求。 其性能指標(biāo)為 電壓梯度400-700V/mm ; 非線性系數(shù)40-70; 漏電流《3iiA。
具體實施方式

實施例一 —種高壓壓敏電阻，其原料組成重量百分比為ZnO占原料總重量的85.01%、 Bi203占2. 75%、 Sb203占3. 20%、 MnC03占1. 27%、 Co203占1. 82%、 Cr203占0. 84%、 Ni203 占0. 91%、 Si02占0. 82%、R203占3. 38%，其中R203為Pr60n。
本實施例的制備方法，步驟如下 一、將占原料總重量2. 75 %的Bi203、3. 20 %的Sb203、 1. 27 %的MnC03、 1. 82 %的 Co203、0. 84%的Cr203、0. 91%的Ni203、0. 82%的Si02、3. 38%的尺203，其中R203為Pr60n^ 傳統(tǒng)ZnO壓敏電阻的制備工藝對以上組分進(jìn)行細(xì)磨至250目，并在70(TC下預(yù)燒2小時，得 到復(fù)合添加劑； 二、將步驟1中所得煅燒過的復(fù)合添加劑采用不銹鋼球、尼龍罐在行星式高能球 磨機上加乙醇進(jìn)行高能球磨，球磨機轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，球、粉、乙醇質(zhì)量比為20 :1:1， 球磨5小時后，將漿料按傳統(tǒng)陶瓷材料制備工藝進(jìn)行除鐵和干燥； 三、將步驟二中所制備的復(fù)合添加劑和325目ZnO粉體按重量比進(jìn)行混合，其中復(fù) 合添加劑的用量占總量的14. 99%，ZnO的用量為85. 01 % ，用氧化鋯球為球磨介質(zhì)，加入原 料質(zhì)量2%的聚乙烯醇水溶液進(jìn)行球磨2小時制成漿料； 四、將步驟3所制備的漿料按傳統(tǒng)ZnO壓敏電阻的制備工藝進(jìn)行噴霧造粒、成型、
在IIO(TC燒結(jié)和被銀電極工藝。 本實施例所制的的電阻性能指標(biāo)為 電壓梯度550V/mm ; 非線性系數(shù)60 ; 漏電流O. 8iiA。 實施例二 —種高壓壓敏電阻，其原料組成重量百分比為ZnO占原料總重量的81.35%、 Bi203占2. 63 % 、 Sb203占3. 07 % 、 MnC03占1. 22 % 、 Co203占1. 75 % 、 Cr203占0. 80 % 、 Ni203 占0. 87%、 Si02占0. 79%、R203占7. 52%，其中R203為Pr60n^P Y203各占3. 76%。
本實施例的制備方法，步驟如下
—、將占原料總重量2. 63%的Bi203、3. 07 %的Sb203、l. 22 %的MnC03、l. 75 %的 Co203、0. 80 %的Cr203、0. 87 %的Ni203、0. 79 %的Si02、7. 52 %的尺203，其中R203為Pr60u和 Y203各占3.76X，按傳統(tǒng)Zn0壓敏電阻的制備工藝對以上組分進(jìn)行細(xì)磨至250目，并在 70(TC下預(yù)燒2小時，得到復(fù)合添加劑； 二、將步驟1中所得煅燒過的復(fù)合添加劑采用不銹鋼球、尼龍罐在行星式高能球 磨機上加乙醇進(jìn)行高能球磨，球磨機轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘，球、粉、乙醇質(zhì)量比為20 :1:1， 球磨8小時后，將漿料按傳統(tǒng)陶瓷材料制備工藝進(jìn)行除鐵和干燥； 三、將步驟二中所制備的復(fù)合添加劑和325目ZnO粉體按重量比進(jìn)行混合，其中復(fù) 合添加劑的用量占總量的18. 61%，ZnO的用量為81. 35%，用氧化鋯球為球磨介質(zhì)，加入原 料質(zhì)量2%的聚乙烯醇水溶液進(jìn)行球磨1. 5小時制成漿料； 四、將步驟3所制備的漿料按傳統(tǒng)ZnO壓敏電阻的制備工藝進(jìn)行噴霧造粒、成型、
在108(TC燒結(jié)和被銀電極工藝。 本實施例所制的的電阻性能指標(biāo)為 電壓梯度600V/mm ; 非線性系數(shù)40 ; 漏電流2iiA。 實施例三 —種高壓壓敏電阻，其原料組成重量百分比為ZnO占原料總重量的86.95%、 Bi203占2. 82 % 、 Sb203占3. 28 % 、 MnC03占1. 30 % 、 Cr203占0. 86 % 、 Co203占1. 87 % 、 Ni203 占0. 93%、 Si02占0. 84%、R203占1. 15%，其中R203為Dy203。
本實施例的制備方法，步驟如下 一、將占原料總重量2. 82 %的Bi203、3. 28 %的Sb203、l. 30 %的MnC03、0. 86 %的 Cr203、l. 87，Co203、0. 93%的附203、0. 84%的Si02、l. 15%的尺203，其中R203為Dy203，按傳 統(tǒng)ZnO壓敏電阻的制備工藝對以上組分進(jìn)行細(xì)磨至250目，并在70(TC下預(yù)燒2小時，得到 復(fù)合添加劑； 二、將步驟1中所得煅燒過的復(fù)合添加劑采用不銹鋼球、尼龍罐在行星式高能球 磨機上加乙醇進(jìn)行高能球磨，球磨機轉(zhuǎn)速為700轉(zhuǎn)/分鐘，球、粉、乙醇質(zhì)量比為20 :1:1， 球磨7小時后，將漿料按傳統(tǒng)陶瓷材料制備工藝進(jìn)行除鐵和干燥； 三、將步驟二中所制備的復(fù)合添加劑和325目Zn0粉體按重量比進(jìn)行混合，其中復(fù) 合添加劑的用量占總量的13. 05%， Zn0的用量為86. 95% ，用氧化鋯球為球磨介質(zhì)，加入原 料質(zhì)量2%的聚乙烯醇水溶液進(jìn)行球磨2小時制成漿料； 四、將步驟3所制備的漿料按傳統(tǒng)Zn0壓敏電阻的制備工藝進(jìn)行噴霧造粒、成型、
在110(TC燒結(jié)和被銀電極工藝。 本實施例所制的的電阻性能指標(biāo)為 電壓梯度450V/mm ; 非線性系數(shù)46 ; 漏電流O. 5iiA。
權(quán)利要求
一種高壓壓敏電阻，其特征在于，其原料組成重量百分比為ZnO占原料總重量的75-94％、Bi2O3占1-6％、Sb2O3占2-7％、MnCO3占0.5-2％、Co2O3占0.5-2％、Cr2O3占0.5-2％、Ni2O3占0.5-2％、SiO2占0.5-2％、R2O3占0.1-10％，其中R2O3為Pr6O11、Dy2O3和Y2O3中的一種或幾種，比例任意。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓壓敏電阻，其特征在于，其原料組成重量百分比為 ZnO占原料總重量的85. 01%、 Bi203占2. 75%、 Sb203占3. 20%、 MnC03占1. 27%、 Co203占1. 82%、Cr203占O. 84%、Ni203占0. 91%、Si02占0. 82%、R203占3. 38%，其中尺203為Pr60n。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓壓敏電阻，其特征在于，其原料組成重量百分比為 ZnO占原料總重量的81. 35%、 Bi203占2. 63%、 Sb203占3. 07%、 MnC03占1. 22%、 Co203占 1. 75%、Cr203占0. 80%、Ni203占0. 87%、Si02占0. 79%、R203占7. 52%，其中R203為Pr60n 和Y2。3，各占3. 76%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓壓敏電阻，其特征在于，其原料組成重量百分比為 ZnO占原料總重量的86. 95%、 Bi203占2. 82%、 Sb203占3. 28%、 MnC03占1. 30%、 Cr203占 0. 86%、Co203占1. 87%、Ni203占0. 93%、Si02占0. 84%、R203占1. 15%，其中R203為Dy203。
5. —種高壓壓敏電阻的制備方法，其特征在于，步驟如下一、 將占原料總重量1_6%的Bi203、2-7， Sb203、0. 5_2%的MnC03、0. 5_2%的Co203、 0. 5-2 %的Cr203、0. 5-2 %的Ni203、0. 5—2 %的Si02、0. 1—10 %的R203，其中R203為Pr60n， Dy203， Y203中的一種或幾種，比例任意，按傳統(tǒng)ZnO壓敏電阻的制備工藝對以上組分進(jìn)行細(xì) 磨至250目，并在70(TC下預(yù)燒2小時，得到復(fù)合添加劑；二、 將步驟1中所得煅燒過的復(fù)合添加劑采用不銹鋼球、尼龍罐在行星式高能球磨機上加乙醇進(jìn)行高能球磨，球磨機轉(zhuǎn)速為500-800轉(zhuǎn)/分鐘，球、粉、乙醇質(zhì)量比為20 :i:i，球磨5-9小時后，將漿料按傳統(tǒng)陶瓷材料制備工藝進(jìn)行除鐵和干燥；三、 將步驟二中所制備的復(fù)合添加劑和325目ZnO粉體按重量比進(jìn)行混合，其中復(fù)合添 加劑的用量占總量的6-25%， ZnO的用量為75-94%，用氧化鋯球為球磨介質(zhì)，加入原料質(zhì) 量2%的聚乙烯醇水溶液進(jìn)行球磨1-2小時制成漿料；四、 將步驟3所制備的漿料按傳統(tǒng)ZnO壓敏電阻的制備工藝進(jìn)行噴霧造粒、成型、在 1050-115(TC燒結(jié)和被銀電極工藝。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高壓壓敏電阻的制備方法，其特征在于，步驟如下一、 將占原料總重量2. 75%的Bi203、3. 20%的Sb203、l. 27，MnC03、l. 82%的Co203、0. 84%的 Cr203、0. 91 %的Ni203、0. 82%的Si02、3. 38%的R203，其中R203為Pr60u，按傳統(tǒng)ZnO壓敏電 阻的制備工藝對以上組分進(jìn)行細(xì)磨至250目，并在70(TC下預(yù)燒2小時，得到復(fù)合添加劑；二、 將步驟1中所得煅燒過的復(fù)合添加劑采用不銹鋼球、尼龍罐在行星式高能球磨機 上加乙醇進(jìn)行高能球磨，球磨機轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，球、粉、乙醇質(zhì)量比為20 : 1 : l，球 磨5小時后，將漿料按傳統(tǒng)陶瓷材料制備工藝進(jìn)行除鐵和干燥；三、 將步驟二中所制備的復(fù)合添加劑和ZnO粉體按重量比進(jìn)行混合，其中復(fù)合添加劑 的用量占總量的14. 99%， ZnO的用量為85.01%，用氧化鋯球為球磨介質(zhì)，加入原料質(zhì)量 2%的聚乙烯醇水溶液進(jìn)行球磨2小時制成漿料；四、 將步驟3所制備的漿料按傳統(tǒng)ZnO壓敏電阻的制備工藝進(jìn)行噴霧造粒、成型、在 1100 t:燒結(jié)和被銀電極工藝。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高壓壓敏電阻的制備方法，其特征在于，步驟如下一、 將占原料總重量2. 63%的Bi203、3. 07%的Sb203、l. 22%的MnC03、l. 75%的Co203、 0. 80%的Cr203、0. 87%的Ni203、0. 79%的Si02、7. 52%的尺203，其中R203為Pr60u和丫203，各 占3. 76%，按傳統(tǒng)ZnO壓敏電阻的制備工藝對以上組分進(jìn)行細(xì)磨至250目，并在70(TC下預(yù) 燒2小時，得到復(fù)合添加劑；二、 將步驟1中所得煅燒過的復(fù)合添加劑采用不銹鋼球、尼龍罐在行星式高能球磨機 上加乙醇進(jìn)行高能球磨，球磨機轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘，球、粉、乙醇質(zhì)量比為20 : 1 : l，球 磨8小時后，將漿料按傳統(tǒng)陶瓷材料制備工藝進(jìn)行除鐵和干燥；三、 將步驟二中所制備的復(fù)合添加劑和325目ZnO粉體按重量比進(jìn)行混合，其中復(fù)合添 加劑的用量占總量的18. 61%，ZnO的用量為81. 35%，用氧化鋯球為球磨介質(zhì)，加入原料質(zhì) 量2%的聚乙烯醇水溶液進(jìn)行球磨1. 5小時制成漿料；四、 將步驟3所制備的漿料按傳統(tǒng)ZnO壓敏電阻的制備工藝進(jìn)行噴霧造粒、成型、在 1080 t:燒結(jié)和被銀電極工藝。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高壓壓敏電阻的制備方法，其特征在于，步驟如下一、 將占原料總重量2. 82%的Bi203、3. 28%的Sb203、l. 30，MnC03、0. 86%的Cr203、l. 87%的 Co203、0. 93%的Ni203、0. 84%的Si02、 1. 15%的R203，其中R203為Dy203，按傳統(tǒng)ZnO壓敏電阻 的制備工藝對以上復(fù)合添加劑組分進(jìn)行細(xì)磨，并在70(TC下預(yù)燒，得到復(fù)合添加劑；二、 將步驟1中所得煅燒過的復(fù)合添加劑采用不銹鋼球、尼龍罐在行星式高能球磨機 上加乙醇進(jìn)行高能球磨，球磨機轉(zhuǎn)速為700轉(zhuǎn)/分鐘，球、粉、乙醇質(zhì)量比為20 : 1 : l，球 磨7小時后，將漿料按傳統(tǒng)陶瓷材料制備工藝進(jìn)行除鐵和干燥；三、 將步驟二中所制備的復(fù)合添加劑和325目ZnO粉體按重量比進(jìn)行混合，其中復(fù)合添 加劑的用量占總量的13. 05%，ZnO的用量為86. 95% ，用氧化鋯球為球磨介質(zhì)，加入原料質(zhì) 量2%的聚乙烯醇水溶液進(jìn)行球磨2小時制成漿料；四、 將步驟3所制備的漿料按傳統(tǒng)ZnO壓敏電阻的制備工藝進(jìn)行噴霧造粒、成型、在 1100 t:燒結(jié)和被銀電極工藝。
全文摘要
一種高壓壓敏電阻及其制備方法，將占原料總重量的75-94％ZnO、占1-6％Bi2O3、占2-7％Sb2O3、占0.5-2％MnCO3、占0.5-2％Co2O3、占0.5-2％Cr2O3、占0.5-2％Ni2O3、占0.5-2％SiO2、占0.1-10％R2O3，其中R2O3為Pr6O11，Dy2O3，Y2O3中的一種或幾種，比例任意，在高能球磨作用下球磨，再經(jīng)過噴霧、造粒、成型、燒結(jié)最后制得高壓壓敏電阻，具有制備工藝簡單、成本低，易于規(guī)?；a(chǎn)的特點，且制備的材料具有高電壓梯度、高非線性以及低漏電流優(yōu)良的綜合性能。
文檔編號H01C17/30GK101702358SQ200910219289
公開日2010年5月5日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者吳楊, 徐春英, 朱建鋒, 楊海波, 王芬, 蒲亞娥, 齊國權(quán) 申請人:陜西科技大學(xué)