專利名稱：高場強度變阻器材料的制作方法
高場強度變阻器材料
本發(fā)明依照權利要求1涉及用于電涌放電器(surge arrester)的變阻器材料， 依照權利要求9涉及用于制備所述變阻器材料的方法，以及依照權利要求11涉及所述變 阻器材料用于具有范圍為250 400V/mm的目標切換場強度(target switching field strength)的電涌放電器的用途。
變阻器，即電流/電壓非線性電阻器，是現有技術中公知的且經常用作過壓保護 裝置。通常，過壓保護裝置用于電力系統(tǒng)或電子設備的電路中以通過除去疊加在正常電壓 上的過電壓而保護該電力系統(tǒng)或電子設備。該過壓保護的基礎是基于該變阻器在正常電壓 時起絕緣器作用但在施加過電壓時顯示出低電阻的特征。
在已知的變阻器中，廣泛使用ZnO基變阻器材料的圓盤。除主要組分ZnO之外，該 變阻器材料通常包括很多對該變阻器的特征具有影響的其他添加劑。
在這一點，該變阻器材料的高非線性特征主要歸因于Bi2O3的存在，其在ZnO顆粒 周圍形成了 Bi原子的單層并產生了勢壘，以及歸因于過渡金屬(例如Co、Mn和其他)的存 在，其通過在顆粒邊界處產生附加的缺陷而穩(wěn)定了該勢壘。傳統(tǒng)的變阻器材料進一步包括 若干摩爾％濃度的Sb2O3或S^2用于通過形成抑制顆粒生長的所謂“尖晶石”的微結構控 制。
除該ZnO相、該顆粒間的氧化鉍相和該尖晶石相之外，通常還存在稱作燒綠石相 的第四相，其通式為Bi3Sb3Si2O14，其可能還包括較少濃度的其他摻雜劑。依照例如Inada 等，Japanese Journal of Applied Physics，1980，第 19 卷第 3 期第 409-419 頁，該燒綠石 相在約650 750°C溫度(根據實際組成)的燒結過程中開始出現且在高于950 1050°C 的溫度消失，其中由燒綠石形成了尖晶石。然而，經過甚至在高于1200°C的溫度下燒結的變 阻器通常也具有一定程度的燒綠石相，因為在制備中存在的相對慢的冷卻速度過程中的形 成。依照前述^ada的報道，認為該燒綠石在該非歐姆性質中不起作用。
好的變阻器材料所需的性質分別是含義明確的切換電壓Vs或切換場強度Es、在切 換區(qū)域中的高非線性系數α (依照方程I = (V/C)a)、高能量攝取量、低功率損失和在使用 壽命過程中的高穩(wěn)定性。
該切換電壓Vs約為3伏特/顆粒邊界且取決于串聯(lián)的顆粒邊界的總數，因此也取 決于串聯(lián)的變阻器圓盤的數量和塊尺寸。該切換場強度&是材料的性質，且分別是由該材 料的粒度或顆粒邊界的密度確定的。下面，Es定義為在0. ImA/cm2的電流密度時的切換場 強度。
大多數可在市場上獲得的變阻器材料具有在150 250V/mm范圍的切換場 強度。因此，具有這種切換場強度的變阻器能夠表示為“正常場變阻器(normal field varistors) ”或“中等場變阻器(medium fieldvaristors) ”。因此，具有低于150V/mm的切 換場強度的變阻器表示為“低場變阻器(low field varistors)”，具有高于250V/mm的切 換場強度的變阻器表示為“高場變阻器(high field varistors)”。下面，進行在措辭“高 場變阻器” (Es = 250 400V/mm)和“超高場變阻器(extra high fieldvaristors) ” (Es > 400V/mm)之間的另外的區(qū)分。
高場變阻器材料對于高壓放電器(或“電涌放電器”)是特別有利的，因為其可以 降低其尺寸。然而提供這種高場變阻器材料是非常困難的，這主要是由于其熱管理所致。
一方面，在高場變阻器的正常連續(xù)操作過程中的功率損失是在較小的體積中產生 的，這使得該變阻器圓盤和該放電器外殼的部件在升高的溫度下操作。由于導致所有包含 的材料的老化，因此較高的溫度通常是不適宜的或不可接受的。在正常操作條件下的高溫 還降低了該變阻器在過壓脈沖過程中吸收熱負荷的能力并增加了在該負荷條件之后熱失 控的風險。因此，對于高場變阻器材料來說，與具有正常切換場強度的變阻器材料相比，需 要顯著較低的比功率損失(specific power losses)(標準化到體積和所施加的場強度的 功率損失)。
另一方面，由于體積更小，因此在過壓脈沖過程中的熱負荷也更嚴重。因此還需要 優(yōu)良的沖擊性能(impulse performance)，導致在高電流區(qū)域中需要高電非線性和高的能 量吸收能力。
此外，必須避免電性質隨使用壽命的降低。
為了達到高或超高的場強度，該變阻器材料的粒度必須顯著降低。
已知有幾種影響該粒度并由此影響該切換場強度的可能方式。一種選擇是降低燒 結溫度(例如如在US-B-4，719，064中提及的)，結果產生更小的顆粒和更高的切換場強度。 然而這僅在一定的范圍內可行，因為較低的燒結溫度通常導致較低的非線性和降低的沖擊 性能。關于通過降低頂溫度(top temperature)并縮短在燒結過程中的停留時間而降低非 線性系數，其效果例如示于Balzer等，J. Am. Ceram. Soc.，第87卷，No. 10 (2004)，第1932頁 中。過低的燒結溫度的另一個缺點在于以下事實由此該材料在燒結過程中通常不會適當 致密化，留下多孔結構，其能夠降低該能量吸收能力。
另一種用于調節(jié)變阻器材料的電性質的選擇是通過改變其化學組成。
在傳統(tǒng)變阻器材料中所包含的組分中，Bi2O3是唯一在燒結過程中形成液相的組 分。Bi2O3含量的降低因此降低了在燒結過程中液相的量，減緩了顆粒生長并因此也提高了 切換場強度。然而，通過減少鉍而提高該切換場強度的作用是相對較小的。此外，對于較小 的顆粒需要較多的鉍以覆蓋顆粒邊界并形成穩(wěn)定的勢壘。否則大大降低了非線性。
如上所述，Sb2O3通常用于傳統(tǒng)的變阻器材料中用于控制該微結構并用于提高該切 換場強度(switching field strength)。已知銻在燒結的早期階段形成鋅銻尖晶石，其阻 礙了顆粒的生長。SId2O3的添加例如公開于EP-A-0961300中。然而，如下面將詳細指出的 那樣，近來已發(fā)現由于吸收部分可獲得的氧化鉍，從而Sb2O3對該變阻器材料的非線性和功 率損失具有負面影響。
進一步提出添加范圍為0. 1 幾mol%的硅用于達到較高的場強度。在這一點 上，例如參見US-B-5，107，242,依照該文獻使用其量為0. 6 2. Omol %的氧化硅，所述氧化 硅沉淀在該顆粒邊界層中以防止ZnO顆粒的發(fā)展。硅的使用進一步教導于EP-A-0320196、 US-B-4, 920，328、US-B-4, 719，064、DE-A-2739848 和 US-B-5, 075，666 中。
硅的添加促使形成鋅硅尖晶石，其具有與銻相同的作用。然而，對于具有高硅含量 的組合物，切換場強度的提高通常是巨大的，不僅導致高場變阻器材料，而且導致超高場變 阻器材料。
給出現有技術狀況的以上缺點，本發(fā)明的目的是提供具有低功率損失水平的高場變阻器材料。另一個目的是所述變阻器材料同時在其他電性質(特別是電特征，即非線性 電流-電壓曲線(或分別為電流密度-場強度曲線)、沖擊性能和使用壽命穩(wěn)定性)方面具 有優(yōu)良的性質。
通過依照權利要求1的變阻器材料實現了本發(fā)明的目的。在從屬權利要求中限定 了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。
依照權利要求1，本發(fā)明的變阻器材料包括形成ZnO相的ZnO和形成Bi2O3相的表 示為Bi2O3的Bi。該變阻器材料進一步包括尖晶石相。
與傳統(tǒng)的變阻器材料相反，本發(fā)明的高場變阻器材料的特征在于其僅包括有限量 的燒綠石相或沒有燒綠石相。如權利要求1中所限定，在本發(fā)明的變阻器材料中燒綠石相 的量使得該燒綠石相與該尖晶石相的比例小于0.15 1。因此該比例表示用Cu Ka輻射 測定的該燒綠石相的最高峰與該尖晶石相的最高峰的X射線強度比。然而，燒綠石相和尖 晶石相本身的最高峰通常并不適用于定量，因為其與該變阻器材料的其他相互相重疊。代 替測定相的最高峰，可以測定不同的主峰，對于其，與最高峰的峰比值是已知的。在這種情 況中，所測定的峰的強度必須乘以該峰比值以計算該最高峰的強度。
本發(fā)明基于以下令人驚奇的發(fā)現在燒結過程中燒綠石的形成伴隨著非線性的降 低以及該變阻器材料的功率損失的提高。并無任何被理論限制的目的，我們認為與燒綠石 結合的鉍部分在顆粒邊界處損失，由此導致低的且不穩(wěn)定的勢壘。
該發(fā)現與現有技術(特別是Inada等的文章)中所教導的相反，其教導該燒綠石 在非歐姆性質中不起作用。
通過依照本發(fā)明降低或避免該燒綠石相，得到了甚至在提高的溫度時仍具有優(yōu)良 的非線性系數和非常低的功率損失的高場變阻器材料。關于功率損失，依照本發(fā)明能夠得 到在115°C時低于40mW/(cm2*kV)，優(yōu)選低于35mW/(cm2*kV)的值。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，該燒綠石相與該尖晶石相的比例小于0.1 1。
總的來講，本發(fā)明的高場變阻器材料除了包括ZnO和Bi2O3之外，還包括尖晶石形 成組分(spinel forming component)的混合物，其包括分別表示為Mn02、Co0、Ni0和Cr2O3 的Mn、Co、Ni和Cr。作為與現有技術(特別是US-B-5，107，242)的教導進一步相反處，本 發(fā)明的變阻器材料中包含的S^2量通常保持較低，優(yōu)選小于0. 05mOl%。
依照本發(fā)明的變阻器材料能夠通過以下得到適當地選擇其組分的量和/或設定 在其制備過程中的工藝參數。
依照本發(fā)明的變阻器材料的第一種類型，
Bi2O3的量為至少0. 3mol %,更優(yōu)選為至少0. 6mol %,最優(yōu)選為0. 6mol % 0. 9mol%,
Sb2O3 的量為低于 1. 8mol %，
Bi2O3與SId2O3的摩爾比為至少0. 5 1，
MnO2, CoO, NiO和Cr2O3的總含量為至少2. 5mol %，更優(yōu)選為至少!Bmol %。
如上所述，已經發(fā)現高濃度的銻不僅形成了提高數量的鋅銻尖晶石顆粒，其用作 顆粒生長抑制劑并因此將適于提高該切換場強度，而且形成了燒綠石相，吸收可得到的氧 化鉍的一部分并使其顆粒邊界活性失活。
通過保持低的銻含量，特別地小于1. 8m0l%，減少了燒綠石相，導致非線性的升高和上述限定的該第一種類型的變阻器材料的功率損失水平的降低。
如在附圖的內容中將顯示的，當SId2O3的量保持低于1. Smol %時基本上沒有形成 燒綠石相。進一步優(yōu)選Sb2O3的量小于1.511101%，最優(yōu)選為0.911101% 1.5mol%。
作為高含量銻的替代，本發(fā)明的第一種類型的變阻器材料包括尖晶石形成組分 的混合物，其包括過渡金屬Mn、Co、Ni和Cr，其中Mn02、CoO、NiO和Cr2O3的總量為至少 2. 5m0l%，更優(yōu)選為至少3m0l%。由于存在分別高濃度的上述過渡金屬組分，形成另外的尖 晶石顆粒，由此可以獲得類似于Sb添加的切換場強度增加，但具有以下優(yōu)點通過結合到 燒綠石相而沒有鉍從該顆粒邊界被除去。因此在本發(fā)明的變阻器材料中不影響高質量的勢 壘的產生。
與現有技術的一般教導相反，依照其必須大大降低該Bi量，必須提高Sb的摻雜， 應當使用提高的Si摻雜水平，以得到高場強度特征，實驗顯示本發(fā)明的第一種類型的變阻 器材料在非線性系數、比功率損失和長期穩(wěn)定性方面與依照高場變阻器材料的現有技術的 上述教導制備的材料相比更為優(yōu)良。
依照本發(fā)明的第二類型的變阻器材料，Bi2O3的量小于0. 5mol%，Bi2O3與SId2O3的 摩爾比小于0.4 1，優(yōu)選小于0.3 1，最優(yōu)選小于0.25 l，Mn02、Co0、Ni0和Cr2O3的總 量為至少4mol%。由于該組成，能夠得到小于0.15的燒綠石相與尖晶石相之比。下面詳細 說明用于制備第二種類型變阻器材料的相應方法。
依照另一優(yōu)選實施方式，該尖晶石形成組分的混合物進一步包括至少一種選自由 Fe、Al、Ti、Mg和Cu構成的組的其他尖晶石形成組分。
進一步優(yōu)選該材料另外包括至少一種選自由Ag和B構成的組的摻雜劑。
本發(fā)明進一步涉及用于制備依照本發(fā)明的變阻器材料的方法，其中使包括Bi203、 Sb2O3> MnO2, CoO、NiO和Cr2O3的原料組合物與ZnO和任選的剩余摻雜劑混合，壓制成圓盤， 優(yōu)選為圓柱狀圓盤，并在高于1000°C的溫度燒結以得到該變阻器材料。
總的來講，將該變阻器材料的組分分散、研磨并和有機添加劑(例如分散劑、粘結 劑和/或潤滑劑)一起混合在水懸浮液(“漿液”)中。通過噴射干燥將該漿液顆?；煞?末顆粒。將該粉末壓制成圓盤并在高于1000°C的溫度燒結以發(fā)展最終的變阻器性質。然后 通常將該經燒結的塊經受鍍金屬和上釉步驟。
如果使用依照該第二種類型變阻器材料的組合物，可以通過以下得到小于 0.15 1的燒綠石相與尖晶石相之比將該原料組合物在高于600°C的溫度經過煅燒步驟， 然后在將其與ZnO和任選的殘余的摻雜劑混合，將其壓實成圓柱狀圓盤并將其燒結。
給定得到的特征，本發(fā)明的變阻器材料特別適用于具有范圍為250 400V/mm的 目標切換場強度的電涌放電器。
進一步通過以下實施例描述本發(fā)明
實施例
通過除了 ZnO作為主組分還使用表1和2中所示量的Bi2O3和Sb2O3制備變阻器材 料的圓盤。這些實施例的變阻器材料另外包括其包含表示為Mn02、Co0、Ni0和Cr2O3的Mn、 Co,Ni和Cr的尖晶石形成組分的混合物，其中MnO2為約0. 7mol%,Co0為約1. 4mol%,NiO 為約1. 4mol%, Cr2O3為約0. Imol0對于各變阻器材料，表1和2中還顯示了各自在115°C 的切換場強度(Es)、非線性系數α和功率損失(Pl)。
用于測定該材料內的相的方法是技術人員公知的，且包括衍射方法，例如中子衍 射或X射線衍射。特別地，在本實施例的內容中通過用Cu Ka輻射的XRD確定所述相。用 于定量分析，使用[622]燒綠石峰和[400]尖晶石峰，因為⑴兩個峰都是獨立的且因此與 來自其他相的峰沒有重疊，和(ii)兩個峰都是其相的主峰且如果該相存在就能夠容易地 檢測到。
表 1
\Bi2O3Sb2O3[mol%][mol%]Esα 在 115°C的 Pl Py/Sp[V/mm][mW/(kV*cm2)]0.75130789250.000.751.536389280.020.75240390230.060.752.540378350.140.75344175510.200.753.5443311190.31
表 2
Bi2O3Sb2O3Esa在 115°C的 PlPy/Sp[mol%][mol%][V/mm][mW/(kV*cm2)]0.25 1.548461530.000.50 1.539875430.010.75 1.536389280.021.00 1.533389300.061.25 1.530991320.070.25 3.5523201200.030.50 3.5461181740.210.75 3.5443321190.311.00 3.543267590.491.25 3.539765460.39
如表1中給出，依照本發(fā)明得到了相對高的非線性系數α以及低功率損失，其中 該燒綠石相的量使得該燒綠石相與該尖晶石相之比小于0.15 1。在下面討論的圖4中給出了在表1中給出的變阻器材料的燒綠石相與尖晶石相之比的圖示。
如上所討論，現有技術中教導的用于降低變阻器材料的粒度和用于提高其切換場 強度的一種技術方法是降低Bi2O3量并由此降低在燒結過程中存在的液相的量。然而，需要 最小量的Bi2O3以用鉍覆蓋所有顆粒邊界和用于形成高質量勢壘。
如表2中清楚可見，在第一種類型的組合物中過低量的Bi2O3可導致具有相對差 的非線性系數和相對高的功率損失的變阻器材料，盡管燒綠石相與尖晶石相之比是相對低 的。
借助于附圖進一步討論了所得到的結論，其中


圖1顯示了以下微結構的示意圖
a)具有相對大粒度的低場強度變阻器材料，和
b)具有為a)中三分之一的直徑的粒度的高場強度變阻器材料；
圖2顯示了變阻器材料的非線性系數α和切換場強度&作為其鉍含量的函數的 圖示；
圖3顯示了變阻器材料的切換場強度&、非線性系數α和功率損失&的相對變 化作為其Sb2O3含量的函數的圖示；
圖4顯示了依照表1的變阻器材料的尖晶石[400]峰與燒綠石[622]峰的歸一化 強度(其中使用&ιθ[ιοο]峰用于歸一化)以及燒綠石與尖晶石之比作為其Sb2O3含量的函 數的圖示；和
圖5顯示了依照現有技術的中等場變阻器材料和依照本發(fā)明的高場變阻器材料 在三個不同的溫度時的標準化功率損失(標準化到施加場的強度和塊的體積)作為場強度 的函數的圖示；
從圖1中顯而易見，對于以b)給出的高場強度變阻器的更小的粒度，用于覆蓋所 有顆粒邊界的Bi2O3的最小量變得更高，因為界面面積得以提高。以粗略估計，所需的最小 Bi2O3濃度依照以下式與該倒數粒度(reciprocal grain size)的立方按比例確定
Bi2 = (Cl1Zd2)^Bi1,
其中Cl1和d2是各變阻器材料的顆粒直徑，Bi1和Bi2是為了獲得穩(wěn)定勢壘相應的 最小Bi2O3濃度。
圖2中顯示了低鉍濃度對非線性系數和切換場強度的影響，依照其用于得到小顆 粒(和因此高切換場強度)的最佳Bi2O3含量與用于高非線性系數的最佳Bi2O3含量導致相 反的方向。本發(fā)明的第一種變阻器材料反映了這一點，依照其將表示為Bi2O3的Bi量設定 為至少0. 3mol %，最優(yōu)選設定為0. 6mol % 0. 9mol %。因此有對于可以得到的所有顆粒邊 界是足夠的鉍，同時將液相的量保持盡可能低。
現有技術中教導的用于提高該變阻器材料的切換場強度的另一技術方法是添加 Sb2O3O然而，如圖3中所示，添加Sb2O3受到限制。盡管依照圖3，如果超過約2. 5mol%的臨 界濃度，隨著提高Sb2O3的量而提高了該切換場強度，其伴隨著非線性系數的顯著降低和功 率損失的大大提高。本發(fā)明的第一種類型變阻器材料中反映了這一點，依照其，表示為Sb2O3 的Sb量小于1. 8mol%。
對于高銻濃度，不僅存在鋅銻尖晶石，還存在另外的燒綠石相。
依照圖4，使用X射線衍射分析具有不同Sb2O3含量的組合物。對于高銻濃度，發(fā)8現除了 ZnO和氧化鉍相之外，還不僅存在鋅銻尖晶石，而且開始形成燒綠石相。在圖4中所 示的圖示中，將尖晶石的[400]峰(對于CuKa輻射在2 θ = 42. 07° )和燒綠石的[622] 峰(對于CuK α輻射在2 θ = 58. 43° )的強度歸一化到SiO的[100]峰(對于CuK α輻 射在2 θ =31.77° )的強度。如圖4中能夠看到，隨著Sb2O3含量的提高逐漸提高尖晶石 相的量，但對于2 2. 5mol %的Sb2O3濃度，開始形成另外的燒綠石相，對于更高的Sb2O3含 量，其繼續(xù)提高。
已經觀察到在燒綠石形成和電性質惡化之間存在強關聯(lián)，其在相同的濃度O 2. 5mol% Sb2O3)同時開始。沒有受理論所限制的任何意圖，我們認為在該經燒結的變阻器 中將部分Bi2O3結合到燒綠石相，因此在顆粒邊界處消失，并引起不穩(wěn)定的勢壘。在高場材 料的情況中特別發(fā)現了這種行為，其中將Bi2O3含量保持較低以使該液相的量最小化。進一 步地，在燒綠石形成的開始時添加Sb2O3以兩種方式具有強的負面影響——首先，產生更高 分數的燒綠石相，結合更大量的鉍，其次，降低了粒度，這將需要更高量的Bi2O3以充分覆蓋 所有顆粒邊界并防止差的電性能。
依照本發(fā)明的第一種類型變阻器材料，將該銻含量保持在其中未生成可檢測到的 燒綠石的水平。依照本發(fā)明，通過使用高總濃度的包含四種金屬氧化物CoO、MnO2, Cr2O3和 NiO的尖晶石形成組分的混合物，能夠實現該切換場強度艮的剩余提高。觀察到如果使用比 用于得到所希望電性質所需濃度更高濃度的混合物，在該尖晶石相中能夠優(yōu)選發(fā)現過量的 Co、Mn、Cr和Ni原子(與Sb和部分Zn 一起)，改變其組成(Zn、Sb、Co、Mn、Cr、Ni) 304 (即 (ZnxlSbx2Cox3Mnx4Crx5Nix6)O4,其中 xl+x2+x3+x4+x5+x6 = 3)，在該尖晶石中的 &i、Sb、Co、Mn、 Cr和Ni原子的精確比值發(fā)生變化，并取決于該變阻器材料的不同添加劑的濃度。此外，在 該變阻器材料中產生更高分數的尖晶石相，降低了粒度，引起該切換場強度適宜地提高。
如上所述，本發(fā)明可以提供其切換場強度&在250 400V/mm范圍的高場變阻器 材料。因為并未超出用于燒綠石形成的臨界Sb2O3含量，因此沒有鉍被結合，可獲得在該變 阻器材料中的所有Bi2O3以形成穩(wěn)定的勢壘。結果是具有優(yōu)良的非線性系數和非常低的功 率損失的高場變阻器材料，甚至在高溫時也如此。
圖5中圖示了在三個不同的溫度依照現有技術的中等場變阻器材料和依照本發(fā) 明的高場變阻器材料在AC電壓(50Hz)測定的功率損失。由此，將該功率損失標準化到施 加的場強度和該塊的體積，而用該切換場強度在AC負載將該場強度歸一化。從圖5中能夠 看到，依照本發(fā)明的該材料的低功率損失特征在更高的溫度和場強度時甚至更顯著。在過 壓脈沖之后，高溫時非常低的功率損失是特別重要的。由于更小的體積，因此將該高場材料 加熱直到更高的溫度。返回正常操作模式，該變阻器在首先的幾個小時過程中以升高的溫 度下運行。給定高溫時的低功率損失，在本發(fā)明的變阻器材料中大大降低了熱失控的危害， 這對于高場變阻器的應用是基本要求。
權利要求
1.用于電涌放電器的變阻器材料，包括形成ZnO相的ZnO和形成顆粒間氧化鉍相的表 示為Bi2O3的Bi，所述變阻器材料進一步包括尖晶石相，其特征在于該變阻器材料中包含的 燒綠石相的量使得該燒綠石相與該尖晶石相之比小于0.15 1。
2.權利要求1的變阻器材料，其特征在于該燒綠石相與該尖晶石相之比小于0.1 1。
3.權利要求1或2的變阻器材料，其特征在于目標切換場強度范圍為250 400V/mm。
4.權利要求1 3任一項的變阻器材料，其特征在于其包含尖晶石形成組分的混合物， 所述組分包括分別表示為Mn02、CoO、NiO和Cr2O3的Mn、Co、Ni和Cr和任選的表示為SiR 的Si，該SiO2的量小于0. 05mol%o
5.權利要求4的變阻器材料，其特征在于該Bi2O3的量為至少0. 3mol %，更優(yōu)選為至少0. 6mol %，最優(yōu)選為0. 6mol % 0. 9mol%,Sb2O3 的量小于 1. 8mol%,Bi2O3與Sb2O3的摩爾比為至少0.5 1，和MnO2, CoO、NiO和Cr2O3的總量為至少2. 5mol %，更優(yōu)選為至少!Bmol %。
6.權利要求4的變阻器材料，其特征在于Bi2O3 的量小于 0. 5mol%,Bi2O3與Sb2O3的摩爾比小于0.4 1，優(yōu)選小于0.3 1，最優(yōu)選小于0.25 1，和MnO2, CoO、NiO 和 Cr2O3 的總量為至少 ^iol %。
7.前述權利要求任一項的變阻器材料，該尖晶石形成組分的混合物另外包括至少一種 選自由狗、Al、Ti、Mg和Cu構成的組的另外的尖晶石形成組分。
8.前述權利要求任一項的變阻器材料，該材料進一步包括至少一種選自由^Vg和B的組 的摻雜劑。
9.用于制備前述權利要求任一項的變阻器材料的方法，其中將包括Bi203、St3203、Mn02、 CoO、NiO和Cr2O3的原料組合物與ZnO和任選的剩余摻雜劑混合，壓實成圓盤并在超過 1000°C的溫度下燒結以得到該變阻器材料。
10.權利要求9的用于制備權利要求6的變阻器材料的方法，其中在將其與SiO和任選 的剩余摻雜劑混合之前，使Bi203、Sb203、MnO2, CoO、NiO和Cr2O3的原料組合物在超過600°C 的溫度下煅燒。
11.前述權利要求任一項的變阻器材料用于具有250 400V/mm的目標切換場強度的 電涌放電器的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及高場強度變阻器材料。本發(fā)明涉及用于具有250～400V/mm的目標切換場強度的電涌放電器的變阻器材料，其包括形成ZnO相的ZnO和形成顆粒間氧化鉍相的表示為Bi2O3的Bi，所述變阻器材料進一步包括尖晶石相，其特征在于該變阻器材料中包含的燒綠石相的量使得該燒綠石相與該尖晶石相之比小于0.15∶1。
文檔編號H01C17/00GK102034581SQ20101050149
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權日2009年10月1日
發(fā)明者F.格魯特, M.哈格邁斯特, O.貝克, R.凱斯勒, R.奧斯特倫 申請人:Abb技術有限公司