一种低平衡温度的ZNOBISUB2/SUBOSUB3/SUB系压敏陶瓷介质.pdf

摘要
申请专利号：	CN201010547038.2	申请日：	2010.11.17
公开号：	CN102030522A	公开日：	2011.04.27
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C04B 35/453申请公布日:20110427\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C04B 35/453申请日:20101117\|\|\|公开
IPC分类号：	C04B35/453	主分类号：	C04B35/453
申请人：	西安交通大学
发明人：	李盛涛; 李建英; 岳炜莉; 林润杰
地址：	710049 陕西省西安市咸宁西路28号
优先权：
专利代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司 61200	代理人：	陆万寿
PDF下载：	PDF下载

内容摘要

本发明公开了一种低平衡温度的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质，按摩尔百分比，包括下述组分：ZnO为92～98％；Bi2O3、Cr2O3、Co2O3、Ni2O3、Sb2O3、MnO2和SiO2各为0.01～1.0％；B2O3为0.08～0.5％，Al(NO3)3·9H2O为0.001～0.01％；AgNO3为0.001～0.01％。本发明通过调整Ni2O3、MnO2含量的合理比例，在1100℃烧结得到的陶瓷介质，当通有恒定电流时平衡温度降到70℃以下。本发明的压敏陶瓷介质可用于制造超/特高压电力系统的优质过电压保护器件产品。

权利要求书

1：一种低平衡温度的 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷介质，其特征在于，按摩尔百分比，包括下述组分： ZnO 为 92 ～ 98％； Bi2O3、 Cr2O3、 Co2O3、 Ni2O3、 Sb2O3、 MnO2 和 SiO2 各为 0.01 ～ 1.0％， B2O3 为 0.08 ～ 0.5％， Al(NO3)3·9H2O 为 0.001 ～ 0.01％， AgNO3 为 0.001 ～ 0.01％。
2：根据权利要求 1 所述的低平衡温度的 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷介质，其特征是，按摩尔百分比，包括下述组分： ZnO 为 94 ～ 98％； Bi2O3、 Cr2O3、 Sb2O3、 Co2O3、 Ni2O3、 MnO2 和 SiO2 各为 0.01 ～ 0.8％； B2O3 为 0.1 ～ 0.3％， Al(NO3)3·9H2O 为 0.005 ～ 0.01％； AgNO3 为 0.008 ～ 0.01％。

说明书

一种低平衡温度的 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷介质
    【技术领域】
     本发明涉及一种 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷介质，特别涉及两种氧化物优化配比的 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷介质。背景技术判断 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷性能的的常规方法是电位梯度、非线性系数等。但即使 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷介质的电位梯度、非线性系数等电性能满足产品要求，这种 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷介质也不一定能被很好的利用，往往由于通流时发热量太大而引起爆炸、火灾等。
     目前，关于降低 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷发热量的组成未见有公开报道。如果添加剂种类选择不当或添加量不合适均会影响陶瓷介质通流时的平衡温度和综合电性能的改善。
     发明内容本发明的目的是在传统压敏陶瓷组成的基础上，提供一种优化的 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷配方的组成，通过常规制备方法，可显著降低陶瓷介质的平衡温度，改善综合电气性能。
     为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
     一种优化配方的 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷介质，按摩尔百分比，包括下述组分： ZnO 为 92 ～ 98％； Bi2O3、 Cr2O3、 Co2O3、 Ni2O3、 Sb2O3、 MnO2 和 SiO2 各为 0.01 ～ 1.0％； B2O3 为 0.08 ～ 0.5％， Al(NO3)3·9H2O 为 0.001 ～ 0.01％； AgNO3 为 0.001 ～ 0.01％。
     上述组成中，组分 ZnO 最好为 97 ～ 98％；组分 Bi2O3、 Cr2O3、 Co2O3、 Sb2O3、 Ni2O3、 MnO2 和 SiO2 最好各为 0.01 ～ 0.8％；组分 B2O3 最好为 0.1 ～ 0.5％，组分 Al(NO3)3·9H2O 最好为 0.005 ～ 0.01％；组分 AgNO3 最好为 0.008 ～ 0.01％；
     本发明所提供的能降低平衡温度的 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷介质的组成，通过对各添加剂组分含量的调整，尤其是调整氧化物 Ni2O3、 MnO2 含量的合理比例，在 1100℃烧结得到的系列陶瓷介质，当通恒流时平衡温度最高达 90℃，最低可达 70℃左右，同时泄漏电流和非线性指数综合电气性能指标也相当好，优化配方获得了满意的积极效果。本发明的压敏陶瓷介质可用于制造超 / 特高压电力系统的优质过电压保护器件产品。
     附图说明
     图 1 是本发明在 1100℃烧结的实施例 1 ～ 4 的温度随时间的关系结果；
     图 2 是本发明在 1100℃烧结的实施例 5 ～ 8 的温度随时间的关系结果。
     下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。具体实施方式
     图 1 给出了 1100 ℃烧结的实施例 1 ～ 4 的温度随时间的关系结果；图 2 给出了1100℃烧结的实施例 5 ～ 8 的温度随时间的关系结果。
     从表 2、图 1、图 2 测试结果可以看出，组成 E 在 1100℃烧结的实施例 5 的平衡温度最低，可以降至 70℃左右；所以通过调整基本配比的受主浓度得到的实施例 5 的平衡温度远远低于其他配方，综合性能指标相当好。
     一种通流时平衡温度最低的 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷介质，按摩尔百分比，包括下述组分： ZnO 为 92 ～ 98％； Bi2O3、 Cr2O3、 Co2O3、 Ni2O3、 Sb2O3、 MnO2 和 SiO2 各为 0.01 ～ 1.0％； B2O3 为 0.08 ～ 0.5％， Al(NO3)3·9H2O 为 0.001 ～ 0.01％； AgNO3 为 0.001 ～ 0.01％。具体组成列于表 1，组成 A ～ H 共 8 个。
     本发明组成中的添加剂 Bi2O3，其平均粒径在 1 ～ 10μm，含量在 0.1 ～ 1mol％之间，最好在 0.3 ～ 0.7mol％之间，含量过低将导致泄漏电流的增大和非线性指数的降低；而含量过高将因挥发产生大量的气孔。本发明组成中的添加剂 Sb2O3，其平均粒径为 0.5 ～ 3μm，含量在 0.5 ～ 2.0mol％范围内调整，最好在 0.75 ～ 1.0mol％范围内调整， Sb2O3 可以提高电位梯度，改善其他添加剂在瓷体中的分布， Sb2O3 含量过低将使添加剂均匀分散的作用不能发挥出来；而过高将导致 ZnO 晶粒太小，这将影响大电流的通流能力。本发明组成中的添加剂 Cr2O3、 Co2O3、 MnO2、 Ni2O3，其平均粒径在 1 ～ 10μm 之间，各组分含量在 0.1 ～ 1.0mol％范围内调整，最好在 0.1 ～ 0.7mol％范围内调整。
     表1本发明组成中的添加剂 SiO2，其平均粒径在 0.3 ～ 1μm 之间，含量在 0.001 ～ 0.01mol ％范围内调整，最好在 0.005 ～ 0.01mol ％范围内调整。添加剂 B2O3 的含量在 0.01 ～ 1.0mol％范围内调整，最好在 0.1 ～ 0.5mol％之间调整。添加剂 Al(NO3)3· 9H2O 的含量较低，在 0.001 ～ 0.01mol％范围内调整，最好在 0.005 ～ 0.01mol％范围内调整。本发明组成主要调整了氧化物 MnO2 和 Ni2O3 的合理比例，其平均粒径在 1.0 ～ 10μm 之间，含
     量在 0.1 ～ 0.3mol％范围内调整；掺杂含量过低，将不能起到降低平衡温度的作用；掺杂含量过高将导致非线性指数的下降和泄漏电流的增加。
     上述发热量最低的 ZnO-Bi2O3 系压敏陶瓷介质的制备方法，包括下述步骤：
     1) 按调整好的组成 A ～ H 进行配比称量，所采用的添加剂组分均为试剂纯，主料 ZnO 为压敏电阻器专用的工业纯，其平均粒径在 0.5μm 左右。
     2) 每个组成配比称量后，分别将所有组分混合球磨 4 小时，于 100℃烘干。
     3) 预烧后的组分经粉碎加入 1.3wt％浓度的聚乙烯醇水溶液搅拌均匀成浆料，然后经喷雾干燥成造粒料；
     4) 用单柱压机，以 5MPa 的成型压力压制成尺寸为 φ10×1.5mm 的圆片状生坯，每种组成压 8 片， 8 个组成共 64 片，一起在 600℃ ±20℃温度下排胶。
     5) 将排胶后的每种组成的 8 片试样，在 1100 ℃温度下烧结 8 小时，升温速率为 200℃ / 小时，然后以 100℃ / 小时的速率降温至室温；共获得 φ10×1.5mm 大小的 64 组致密烧结体，即每种配方对应 8 个实施例，共 64 个实施例，经端面打磨后被敷金电极，进行电气性能和温度测试，并取其平均值。
     表 2 给出了 1100℃烧结的实施例 1 ～ 8 的平衡温度测试结果：
     说明：表 2 中的 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H 即为表 1 的 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H。
     表2
     试样实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 实施例 5 实施例 6 实施例 7 实施例 8组成 A B C D E F G H平衡温度 (℃ ) 99.848 87.982 94.469 115.744 70.077 74.767 87.757 85.973

资源描述

《一种低平衡温度的ZNOBISUB2/SUBOSUB3/SUB系压敏陶瓷介质.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种低平衡温度的ZNOBISUB2/SUBOSUB3/SUB系压敏陶瓷介质.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 102030522 A(43)申请公布日 2011.04.27CN102030522A*CN102030522A*(21)申请号 201010547038.2(22)申请日 2010.11.17C04B 35/453(2006.01)(71)申请人西安交通大学地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人李盛涛李建英岳炜莉林润杰(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司 61200代理人陆万寿(54) 发明名称一种低平衡温度的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质(57) 摘要本发明公开了一种低平衡温度的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质，按摩尔百分。

2、比，包括下述组分：ZnO为9298；Bi2O3、Cr2O3、Co2O3、Ni2O3、Sb2O3、MnO2和SiO2各为0.011.0；B2O3为0.080.5，Al(NO3)39H2O为0.0010.01；AgNO3为0.0010.01。本发明通过调整Ni2O3、MnO2含量的合理比例，在1100烧结得到的陶瓷介质，当通有恒定电流时平衡温度降到70以下。本发明的压敏陶瓷介质可用于制造超/特高压电力系统的优质过电压保护器件产品。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 3 页附图 1 页CN 102030525 A 1/1页21.。

3、一种低平衡温度的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质，其特征在于，按摩尔百分比，包括下述组分：ZnO为9298；Bi2O3、Cr2O3、Co2O3、Ni2O3、Sb2O3、MnO2和SiO2各为0.011.0，B2O3为0.080.5，Al(NO3)39H2O为0.0010.01，AgNO3为0.0010.01。2.根据权利要求1所述的低平衡温度的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质，其特征是，按摩尔百分比，包括下述组分：ZnO为9498；Bi2O3、Cr2O3、Sb2O3、Co2O3、Ni2O3、MnO2和SiO2各为0.010.8；B2O3为0.10.3，Al(NO3)39H2O为0.0050.0。

4、1；AgNO3为0.0080.01。权利要求书CN 102030522 ACN 102030525 A 1/3页3一种低平衡温度的 ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质技术领域0001 本发明涉及一种ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质，特别涉及两种氧化物优化配比的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质。背景技术0002 判断ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷性能的的常规方法是电位梯度、非线性系数等。但即使ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质的电位梯度、非线性系数等电性能满足产品要求，这种ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质也不一定能被很好的利用，往往由于通流时发热量太大而引起爆炸、火灾等。0003 目前，关于降。

5、低ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷发热量的组成未见有公开报道。如果添加剂种类选择不当或添加量不合适均会影响陶瓷介质通流时的平衡温度和综合电性能的改善。发明内容0004 本发明的目的是在传统压敏陶瓷组成的基础上，提供一种优化的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷配方的组成，通过常规制备方法，可显著降低陶瓷介质的平衡温度，改善综合电气性能。0005 为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：0006 一种优化配方的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质，按摩尔百分比，包括下述组分：ZnO为9298；Bi2O3、Cr2O3、Co2O3、Ni2O3、Sb2O3、MnO2和SiO2各为0.011.0；B2O3为。

6、0.080.5，Al(NO3)39H2O为0.0010.01；AgNO3为0.0010.01。0007 上述组成中，组分ZnO最好为9798；组分Bi2O3、Cr2O3、Co2O3、Sb2O3、Ni2O3、MnO2和SiO2最好各为0.010.8；组分B2O3最好为0.10.5，组分Al(NO3)39H2O最好为0.0050.01；组分AgNO3最好为0.0080.01；0008 本发明所提供的能降低平衡温度的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质的组成，通过对各添加剂组分含量的调整，尤其是调整氧化物Ni2O3、MnO2含量的合理比例，在1100烧结得到的系列陶瓷介质，当通恒流时平衡温度最高达90，。

7、最低可达70左右，同时泄漏电流和非线性指数综合电气性能指标也相当好，优化配方获得了满意的积极效果。本发明的压敏陶瓷介质可用于制造超/特高压电力系统的优质过电压保护器件产品。附图说明0009 图1是本发明在1100烧结的实施例14的温度随时间的关系结果；0010 图2是本发明在1100烧结的实施例58的温度随时间的关系结果。0011 下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。具体实施方式0012 图1给出了1100烧结的实施例14的温度随时间的关系结果；图2给出了说明书CN 102030522 ACN 102030525 A 2/3页41100烧结的实施例58的温度随时间的关系结果。001。

8、3 从表2、图1、图2测试结果可以看出，组成E在1100烧结的实施例5的平衡温度最低，可以降至70左右；所以通过调整基本配比的受主浓度得到的实施例5的平衡温度远远低于其他配方，综合性能指标相当好。0014 一种通流时平衡温度最低的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质，按摩尔百分比，包括下述组分：ZnO为9298；Bi2O3、Cr2O3、Co2O3、Ni2O3、Sb2O3、MnO2和SiO2各为0.011.0；B2O3为0.080.5，Al(NO3)39H2O为0.0010.01；AgNO3为0.0010.01。具体组成列于表1，组成AH共8个。0015 本发明组成中的添加剂Bi2O3，其平均粒径在。

9、110m，含量在0.11mol之间，最好在0.30.7mol之间，含量过低将导致泄漏电流的增大和非线性指数的降低；而含量过高将因挥发产生大量的气孔。本发明组成中的添加剂Sb2O3，其平均粒径为0.53m，含量在0.52.0mol范围内调整，最好在0.751.0mol范围内调整，Sb2O3可以提高电位梯度，改善其他添加剂在瓷体中的分布，Sb2O3含量过低将使添加剂均匀分散的作用不能发挥出来；而过高将导致ZnO晶粒太小，这将影响大电流的通流能力。本发明组成中的添加剂Cr2O3、Co2O3、MnO2、Ni2O3，其平均粒径在110m之间，各组分含量在0.11.0mol范围内调整，最好在0.10.7m。

10、ol范围内调整。0016 表10017 0018 本发明组成中的添加剂SiO2，其平均粒径在0.31m之间，含量在0.0010.01mol范围内调整，最好在0.0050.01mol范围内调整。添加剂B2O3的含量在0.011.0mol范围内调整，最好在0.10.5mol之间调整。添加剂Al(NO3)39H2O的含量较低，在0.0010.01mol范围内调整，最好在0.0050.01mol范围内调整。本发明组成主要调整了氧化物MnO2和Ni2O3的合理比例，其平均粒径在1.010m之间，含说明书CN 102030522 ACN 102030525 A 3/3页5量在0.10.3mol范围内调。

11、整；掺杂含量过低，将不能起到降低平衡温度的作用；掺杂含量过高将导致非线性指数的下降和泄漏电流的增加。0019 上述发热量最低的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷介质的制备方法，包括下述步骤：0020 1)按调整好的组成AH进行配比称量，所采用的添加剂组分均为试剂纯，主料ZnO为压敏电阻器专用的工业纯，其平均粒径在0.5m左右。0021 2)每个组成配比称量后，分别将所有组分混合球磨4小时，于100烘干。0022 3)预烧后的组分经粉碎加入1.3wt浓度的聚乙烯醇水溶液搅拌均匀成浆料，然后经喷雾干燥成造粒料；0023 4)用单柱压机，以5MPa的成型压力压制成尺寸为101.5mm的圆片状生坯，每种组成。

12、压8片，8个组成共64片，一起在60020温度下排胶。0024 5)将排胶后的每种组成的8片试样，在1100温度下烧结8小时，升温速率为200/小时，然后以100/小时的速率降温至室温；共获得101.5mm大小的64组致密烧结体，即每种配方对应8个实施例，共64个实施例，经端面打磨后被敷金电极，进行电气性能和温度测试，并取其平均值。0025 表2给出了1100烧结的实施例18的平衡温度测试结果：0026 说明：表2中的A、B、C、D、E、F、G、H即为表1的A、B、C、D、E、F、G、H。0027 表20028 试样组成平衡温度()实施例1 A 99.848实施例2 B 87.982实施例3 C 94.469实施例4 D 115.744实施例5 E 70.077实施例6 F 74.767实施例7 G 87.757实施例8 H 85.973说明书CN 102030522 ACN 102030525 A 1/1页6图1图2说明书附图CN 102030522 A。

展开阅读全文