一種可低溫?zé)Y(jié)的電沖擊浪涌抑制器材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可低溫?zé)Y(jié)的電沖擊浪涌抑制器材料及其制備方法，該材料以ZnO為主體，添加適當(dāng)?shù)奶砑觿㏒bVO4、V2O5、MnO2、Bi2O3、Nb2O5，其中，各原料的摩爾比為ZnO：SbVO4：V2O5：MnO2：Bi2O3：Nb2O5=(96.8-x-y)：(0.3+x)：0.4：2.0：(0.4+y)：0.10，其中0≤x≤0.3，0≤y≤0.2。通過傳統(tǒng)固相法可制備該材料。本發(fā)明的制備方法工藝簡單，制備出的電沖擊浪涌抑制器材料可在900℃左右燒結(jié)，且具有優(yōu)異的抗電沖擊特性。
【專利說明】一種可低溫?zé)Y(jié)的電沖擊浪涌抑制器材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電沖擊浪涌抑制器材料，具體是一種可低溫?zé)Y(jié)的電沖擊浪涌抑制器材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]ZnO電沖擊浪涌抑制器自1968年發(fā)現(xiàn)以來，便以其獨(dú)特的優(yōu)勢迅速占據(jù)電沖擊浪涌抑制器市場的主導(dǎo)地位。ZnO電沖擊浪涌抑制器是以ZnO為基料，并添加Bi203、MnO2,Co2O3> Sb203、Cr2O3等多種過渡金屬氧化物混合制備而成的。Zn-Bi體系由于具有優(yōu)異的抗電沖擊特性，制作工藝簡單，成本低，已被廣泛商業(yè)化，在ZnO電沖擊浪涌抑制器材料體系中占據(jù)著主導(dǎo)地位。但該體系燒結(jié)溫度較高，通常在1100°C~1300°C，且在高溫?zé)Y(jié)時(shí)，低熔點(diǎn)的Bi2O3易揮發(fā)，與Ag內(nèi)電極反應(yīng)，降低產(chǎn)品的合格率。目前，傳統(tǒng)的引腳式浪涌抑制器通常使用70%~75%的銀漿作內(nèi)電極材料，而對于疊層片式電沖擊浪涌抑制器，則需用價(jià)格比較昂貴的Pt或Pd做內(nèi)電極材料，制備成本較高。Zn-V是唯一能在能在900°C下燒結(jié)致密的浪涌抑制器材料。較低的燒結(jié)溫度使得該材料在制作疊層片式浪涌抑制器時(shí)能夠與Ag電極兼容共燒，降低生產(chǎn)成本。但該體系材料的顯微結(jié)構(gòu)均勻性較差，非線性較低，難以達(dá)到生產(chǎn)使用要求。研究表明，通過添加Sb2O3可以控制不規(guī)則晶粒生長，從而改善陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)，但Sb2O3的添加會促使燒結(jié)溫度的提高至1100°C以上，難以實(shí)現(xiàn)浪涌抑制器的低溫?zé)Y(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種可低溫?zé)Y(jié)的電沖擊浪涌抑制器材料及其制備方法，該電沖擊浪涌抑制器材料燒結(jié)溫度可降至940°C左右，同時(shí)保持優(yōu)異的抗電沖擊特性。
[0004]本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，采取了如下技術(shù)方案:以分析純ZnO為主體，添加分析純 SbVO4' V205、MnO2, Bi2O3 和 Nb2O5 ;其中，各原料的摩爾比為 ZnO =SbVO4 =V2O5 =MnO2:Bi2O3 =Nb2O5= (96.: (0.3+x):0.4:2.0:(0.4+7):0.10，且 O ≤ z ≤ 0.3，O ≤7 ≤ 0.2。
[0005]一種可低溫?zé)Y(jié)的電沖擊浪涌抑制器材料的制備方法，具體步驟為:
(I)將分析純的Sb2O3和V2O5按摩爾比1:1混合后在650°C下預(yù)先合成SbVO4前驅(qū)體粉末。
[0006](2)將步驟(1)制得的SbVO4前驅(qū)體粉末與分析純的Zn0、V205、Mn02、Bi203和Nb2O5粉末按摩爾比 ZnO =SbVO4 =V2O5 =MnO2 =Bi2O3:Nb2O5= (96.8-x-j^): (0.3+x):0.4:2.0: (0.4+f):
0.10稱量配料，其中O≤Z≤0.3，O≤7≤0.2。
[0007](3)以無水乙醇為溶劑，將步驟(2)配制好的粉末混合后在球磨機(jī)中球磨8小時(shí)，取出后在120°C下烘干,加入粘合劑進(jìn)行造粒,造粒后以60目的篩網(wǎng)過篩,過篩后壓制成小圓片，于550°C排膠，隨爐冷卻后得到瓷料，再將瓷料在860°C、80°C下燒結(jié)2~4小時(shí)，將燒結(jié)后的陶瓷片進(jìn)行雙面被銀，在600°C下燒銀30分鐘，隨爐冷卻后得到低溫?zé)Y(jié)電沖擊浪涌抑制器材料。
[0008]所述粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液，劑量占粉末總質(zhì)量的3%。
[0009]本發(fā)明以ZnO-V2O5體系電沖擊浪涌抑制器材料體系為基礎(chǔ)，采用將V2O5和Sb2O5預(yù)合成SbVO4前驅(qū)體的方法實(shí)現(xiàn)了含Sb體系電沖擊浪涌抑制器材料的低溫?zé)Y(jié)，制備方法工藝簡單，同時(shí)保持優(yōu)異的抗電沖擊性能。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0011]實(shí)施例1:
(I)將分析純的Sb2O3和V2O5按摩爾比1:1混合后在650°C下預(yù)先合成SbVO4前驅(qū)體。
[0012](2)將分析純的ZnO、V2O5, MnO2, Bi203、Nb2O5粉末以及將步驟(1)制得的SbVO4前驅(qū)體粉末按摩爾比96.8:0.4:2.0:0.4:0.1:0.3稱量配料。
[0013](3)以無水乙醇為溶劑，將步驟(2)配制好的粉末混合后在球磨機(jī)中球磨8小時(shí)，取出后在120°C下烘干,加入粘合劑進(jìn)行造粒,造粒后以60目的篩網(wǎng)過篩,過篩后壓制成小圓片，于550°C排膠，隨爐冷卻后得到瓷料，再將瓷料在940°C下燒結(jié)2小時(shí)，將燒結(jié)后的陶瓷片進(jìn)行雙面被銀，在60(TC下燒銀30分鐘，隨爐冷卻后得到低溫?zé)Y(jié)電沖擊浪涌抑制器材料。
[0014]所述粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液，劑量占粉末總質(zhì)量的3%。
[0015]采用壓敏電阻直流測試儀測試電沖擊浪涌抑制器的抗電沖擊電壓(i?lmA)、漏電流Hl)和非線性系數(shù)(α )，非線性 系數(shù)值是在IOmA的直流電流下的測試值，該材料的三參數(shù)值分別為:^lmA=423V/mm, α =49，Il =13.2 μ A。
[0016]實(shí)施例2:
(I)將分析純的Sb2O3和V2O5粉末按摩爾比1:1混合后在650°C下預(yù)先合成SbVO4前驅(qū)體。
[0017](2)將分析純的ZnO、V2O5, MnO2、Bi203、Nb2O5粉末以及將步驟(1)制得的SbVO4前驅(qū)體粉末按摩爾比96.6:0.4:2.0:0.4:0.1:0.5稱量配料。
[0018](3)以無水乙醇為溶劑，將步驟(2)配制好的粉末混合后在球磨機(jī)中球磨8小時(shí)，取出后在120°C下烘干,加入粘合劑進(jìn)行造粒,造粒后以60目的篩網(wǎng)過篩,過篩后壓制成小圓片，于550°C排膠，隨爐冷卻后得到瓷料，再將瓷料在860°C下燒結(jié)4小時(shí)，將燒結(jié)后的陶瓷片進(jìn)行雙面被銀，在60(TC下燒銀30分鐘，隨爐冷卻后得到低溫?zé)Y(jié)電沖擊浪涌抑制器材料。
[0019]所述粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液，劑量占粉末總質(zhì)量的3%。
[0020]采用壓敏電阻直流測試儀測試電沖擊浪涌抑制器的抗電沖擊電壓(i?lmA)、漏電流Hl)和非線性系數(shù)(α )，非線性系數(shù)值是在IOmA的直流電流下的測試值，該材料的三參數(shù)值分別為:^lmA=442V/mm, α =53，Il =12.4 μ A。
[0021]實(shí)施例3:
(I)將分析純的Sb2O3和V2O5粉末按摩爾比1:1混合后在650°C下預(yù)先合成SbVO4前驅(qū)體。
[0022](2)將分析純的ZnO 、V2O5, MnO2、Bi203、Nb2O5粉末以及將步驟(1)制得的SbVO4前驅(qū)體粉末按摩爾比96.5:0.4:2.0:0.4:0.1:0.6稱量配料。
[0023](3)以無水乙醇為溶劑，將步驟(2)配制好的粉末混合后在球磨機(jī)中球磨8小時(shí)，取出后在120°C下烘干,加入粘合劑進(jìn)行造粒,造粒后以60目的篩網(wǎng)過篩,過篩后壓制成小圓片，于550°C排膠，隨爐冷卻后得到瓷料，再將瓷料在980°C下燒結(jié)2小時(shí)，將燒結(jié)后的陶瓷片進(jìn)行雙面被銀，在600°C下燒銀3分鐘，隨爐冷卻后得到低溫?zé)Y(jié)電沖擊浪涌抑制器材料。
[0024]所述粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液，劑量占粉末總質(zhì)量的3%。
[0025]采用壓敏電阻直流測試儀測試電沖擊浪涌抑制器的抗電沖擊電壓(i?lmA)、漏電流Hl)和非線性系數(shù)(α )，非線性系數(shù)值是在IOmA的直流電流下的測試值，該材料的三參數(shù)值分別為:^lmA=462V/mm, α =48，Il =14.5 μ A。
[0026]實(shí)施例4:
(I)將分析純的Sb2O3和V2O5粉末按摩爾比1:1混合后在650°C下預(yù)先合成SbVO4前驅(qū)體。
[0027](2)將分析純的ZnO、V2O5, MnO2、Bi203、Nb2O5粉末以及將步驟(1)制得的SbVO4前驅(qū)體粉末按摩爾比96.6:0.4:2.0:0.6:0.1:0.3稱量配料。
[0028](3)以無水乙醇為溶劑，將步驟(2)配制好的粉末混合后在球磨機(jī)中球磨8小時(shí)，取出后在120°C下烘干,加入粘合劑進(jìn)行造粒,造粒后以60目的篩網(wǎng)過篩,過篩后壓制成小圓片，于550°C排膠，隨爐冷卻后得到瓷料，再將瓷料在900°C下燒結(jié)3小時(shí)，將燒結(jié)后的陶瓷片進(jìn)行雙面被銀，在600°C下燒銀30分鐘，隨爐冷卻后得到低溫?zé)Y(jié)電沖擊浪涌抑制器材料。
`[0029]所述粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液，劑量占粉末總質(zhì)量的3%。
[0030]采用壓敏電阻直流測試儀測試電沖擊浪涌抑制器的抗電沖擊電壓(i?lmA)、漏電流Hl)和非線性系數(shù)(α )，非線性系數(shù)值是在IOmA的直流電流下的測試值，該材料的三參數(shù)值分別為必lmA=412V/mm，α =57，Il =12.1 μ A。
[0031]實(shí)施例5:
(I)將分析純的Sb2O3和V2O5粉末按摩爾比1:1混合后在650°C下預(yù)先合成SbVO4前驅(qū)體。
[0032](2)將分析純的ZnO、V2O5, MnO2、Bi203、Nb2O5粉末以及將步驟(1)制得的SbVO4前驅(qū)體粉末按摩爾比96.4:0.4:2.0:0.6:0.1:0.5稱量配料。
[0033](3)以無水乙醇為溶劑，將步驟(2)配制好的粉末混合后在球磨機(jī)中球磨8小時(shí)，取出后在120°C下烘干,加入粘合劑進(jìn)行造粒,造粒后以60目的篩網(wǎng)過篩,過篩后壓制成小圓片，于550°C排膠，隨爐冷卻后得到瓷料，再將瓷料在920°C下燒結(jié)3小時(shí)，將燒結(jié)后的陶瓷片進(jìn)行雙面被銀，在60(TC下燒銀30分鐘，隨爐冷卻后得到低溫?zé)Y(jié)電沖擊浪涌抑制器材料。
[0034]所述粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液，劑量占粉末總質(zhì)量的3%。
[0035]采用壓敏電阻直流測試儀測試電沖擊浪涌抑制器的抗電沖擊電壓(i?lmA)、漏電流Hl)和非線性系數(shù)(α )，非線性系數(shù)值是在IOmA的直流電流下的測試值，該材料的三參數(shù)值分別為必lmA=428V/mm，α =52，Il =10.2 μ A。
[0036]實(shí)施例6:(1)將分析純的Sb2O3和V2O5粉末按摩爾比1:1混合后在650°C下預(yù)先合成SbVO4前驅(qū)體。
[0037](2)將分析純的ZnO、V2O5, MnO2、Bi203、Nb2O5粉末以及將步驟(1)制得的SbVO4前驅(qū)體粉末按摩爾比96.3:0.4:2.0:0.6:0.1:0.6稱量配料。
[0038](3)以無水乙醇為溶劑，將步驟(2)配制好的粉末混合后在球磨機(jī)中球磨8小時(shí)，取出后在120°C下烘干,加入粘合劑進(jìn)行造粒,造粒后以60目的篩網(wǎng)過篩,過篩后壓制成小圓片，于550°C排膠，隨爐冷卻后得到瓷料，再將瓷料在960°C下燒結(jié)3小時(shí)，將燒結(jié)后的陶瓷片進(jìn)行雙面被銀，在60(TC下燒銀30分鐘，隨爐冷卻后得到低溫?zé)Y(jié)電沖擊浪涌抑制器材料。
[0039]所述粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液，劑量占粉末總質(zhì)量的3%。
[0040]采用壓敏電阻直流測試儀測試電沖擊浪涌抑制器的抗電沖擊電壓(i?lmA)、漏電流Hl)和非線性系數(shù)(α )，非線性系數(shù)值是在IOmA的直流電流下的測試值，該材料的三參數(shù)值分別為:^lmA=452V/mm, α =46，Il =7.9 μ A。
[0041]需要指出的是，上述實(shí)施例還可以窮盡列舉，限于篇幅，這里不再一一列舉，根據(jù) 申請人:大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，在本發(fā)明技術(shù)方案所給出的范圍內(nèi)，均可以達(dá)到本發(fā)明的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種可低溫?zé)Y(jié)的電沖擊浪涌抑制器材料，其特征在于該電沖擊浪涌抑制器材料的原料是以ZnO為主體，添加SbVO4' V205、MnO2, Bi2O3和Nb2O5 ;其中，各原料的摩爾比為 ZnO ：SbVO4 =V2O5 =MnO2 =Bi2O3:Nb2O5= (96.8-x-j^): (0.3+x):0.4:2.0: (0.4+f):0.10，且0 ≤x ≤0.3,0 ≤y≤ 0.2。
2.一種可低溫?zé)Y(jié)的電沖擊浪涌抑制器材料的制備方法，其特征在于具體步驟為: (1)將分析純的Sb2O3和V2O5按摩爾比1:1混合后在650°C下預(yù)先合成SbVO4前驅(qū)體粉末； (2)將步驟(1)制得的SbVO4前驅(qū)體粉末與分析純的ZnO、V2O5,MnO2, Bi2O3和Nb2O5粉末按摩爾比 ZnO =SbVO4 =V2O5 =MnO2 =Bi2O3:Nb2O5= (96.8-x-j^): (0.3+x):0.4:2.0: (0.4+f):0.10稱量配料，其中O≤Z≤0.3，O≤7≤0.2; (3)以無水乙醇為溶劑，將步驟(2)配制好的粉末混合后在球磨機(jī)中球磨8小時(shí)，取出后在120°C下烘干，加入粘合劑進(jìn)行造粒，造粒后以60目的篩網(wǎng)過篩，過篩后壓制成小圓片，于550°C排膠，隨爐冷卻后得到瓷料，再將瓷料在860°C、80°C下燒結(jié)2~4小時(shí)，將燒結(jié)后的陶瓷片進(jìn)行雙面被銀，在600°C下燒銀30分鐘，隨爐冷卻后得到低溫?zé)Y(jié)電沖擊浪涌抑制器材料； 所述粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液，劑量占粉末總質(zhì)量的3%。
【文檔編號】C04B35/622GK103496967SQ201310427586
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月19日
【發(fā)明者】周煥福, 郭汝麗, 方亮, 褚冬進(jìn), 覃遠(yuǎn)東 申請人:桂林理工大學(xué)