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一种高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料及制备方法.pdf

  • 上传人：000****221
  • 文档编号：4115147
  • 上传时间：2018-08-30
  • 格式：PDF
  • 页数：7
  • 大小：1.11MB
    • 摘要
    申请专利号：

    CN201410445860.6

    		 申请日：

    2014.09.03
    公开号：

    CN104193319A

    		 公开日：

    2014.12.10
    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):H01C 7/108申请公布日:20141210|||实质审查的生效IPC(主分类):C04B 35/453申请日:20140903|||公开
    IPC分类号：

    C04B35/453; C04B35/626; C04B35/63

    		 主分类号：

    C04B35/453
    申请人：

    中国科学院新疆理化技术研究所
    发明人：

    徐金宝; 张家齐; 边亮; 王磊
    地址：

    830011 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市北京南路40号附1号
    优先权：

    专利代理机构：

    乌鲁木齐中科新兴专利事务所 65106

    		 代理人：

    张莉
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    内容摘要

    本发明涉及一种高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料及制备方法，该材料各组分是由SnO2 、Co2O3、Nb2O5、Pr6O11和Y2O3制成，采用高能球磨技术，通过在SnO2中添加稀土氧化物Co2O3、Nb2O5、Pr6O11、Y2O3，优化材料配比，在高温下烧结，提高了二氧化锡压敏电阻材料的电位梯度，降低了漏电流密度，明显改善了其电学性能。本发明所述方法获得的二氧化锡压敏电阻产品具有电学性能好，致密度高，材料密度为4.40~6.54g/cm3；压敏电位梯度为1010.24~1476.81V/mm；漏电流为0.82～2.6μA/cm2，综合电学性能优异的特点。本发明工艺简化，省去了传统的预烧及造粒工序，对设备要求低，传统设备即可满足要求，可用于各类大型设备的电源保护，家庭楼宇的防雷等场所。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料，其特征在于该材料各组分是由摩尔百分比主相 SnO2  98.1-98.8mol%、致密增强剂Co2O3 0.9mol%、非线性增强剂Nb2O5 0.1mol%、电位梯度增强剂Pr6O11 0.14-0.44mol%和电位梯度增强剂Y2O3 0.06-0.46mol%制成。

    2.  根据权利要求 1所述的高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料，其特征在于所述致密增强剂氧化钴是以钴的氧化物Co2O3形式引入。

    3.  根据权利要求 1 所述的高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料，其特征在于所述的非线性增强剂氧化铌是以铌的氧化物Nb2O5形式引入。

    4.  根据权利要求 1 所述的高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料，其特征在于所述的电位梯度增强剂氧化镨是以镨的氧化物Pr6O11形式引入。

    5.  根据权利要求 1 所述的高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料，其特征在于所述的电位梯度增强剂氧化钇是以钇的氧化物Y2O3形式引入。

    6.  一种如权利要求1中所述的高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料的制备方法，其特征在于，按下列步骤进行：
    a、将原料按摩尔百分比 SnO2  98.1-98.8mol%、Co2O3 0.9mol%、Nb2O5 0.1mol%、Pr6O11 0.14-0.44mol%和Y2O3 0.06-0.46mol%混合，加入300mL无水乙醇，球磨 6-15小时；
    b、将步骤a得到的球磨后的浆料烘干，过筛，得到粉料，将粉体按常规方法压制成陶瓷坯体，再将陶瓷坯体在温度800-1500℃下烧结 3-12 小时，即得高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料。

    说明书

    说明书一种高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料及制备方法
    技术领域
    本发明涉及一种高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料及制备方法。
    背景技术
    压敏电阻材料是用于制作压敏电阻器的材料。压敏电阻器是一种具有非线性伏安特性的限压型保护器件电阻器件，主要用于在电路承受过压时进行电压嵌位，吸收多余的电流以保护敏感器件。利用压敏电阻材料的非线性伏安特性，当过电压出现在压敏电阻器的两极间，压敏电阻器可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。在一定的温度和特定的电压范围内，压敏电阻器的电流随电压的上升而急剧的升高，其电阻值随电压的升高而急剧下降，具有非线性伏安特性。压敏电阻器通过对脉冲电压、浪涌电压、感应雷电压、操作过电压的吸收，从而有效地保护电子器件、电子线路、电子设备、用电设备免受异常电压的冲击。
    压敏电阻器的工作原理是：当电压正常时，压敏电阻器处于绝缘状态，当电压升高超过压敏电压时，压敏电阻器会立即由绝缘状态变为导通状态，响应时间极快，通过它的电流瞬间增加。在有异常电压侵袭被保护器件、设备时，压敏电阻器可在极短的时间内把大量的电流吸收掉，从而达到保护电子元器件的目的。
    氧化锌为传统的压敏电阻材料，氧化锌压敏电阻器具有非线性系数大、漏电流小、通流能力强、响应时间快等特点，被广泛应用于用电领域。现在通用的氧化锌压敏电阻材料的压敏电压梯度一般在120～200V/mm，难以满足高电位梯度压敏电阻器的应用要求。因此，研制性能优异的高电位梯度氧化锌材料，或者研制新型的非氧化锌压敏电阻材料具有重要的意义。高电位梯度压敏电阻材料可使压敏器件小型化，从而能够大大的节约材料资源。
    发明内容：
    本发明目的在于，提供一种高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料及制备方法，该材料各组分是由主相SnO2、致密增强剂Co2O3、非线性增强剂Nb2O5、电位梯度增强剂Pr6O11和电位梯度增强剂Y2O3制成，采用高能球磨技术，通过在SnO2中添加稀土氧化物：Co2O3、Nb2O5、Pr6O11、Y2O3，优化材料配比，提高了二氧化锡压敏电阻材料的电位梯度，明显改善了其电学性能。本发明的制备方法具有工艺简化，省去了传统的预烧及造粒工序；对设备要求低，传统设备即可满足要求；高能球磨使晶粒细化、低温活性增大；添加适量Y2O3能阻止SnO2 晶粒的长大和提高成品的非线性指数；产品性能好，密度为4.40～6.54g/cm3；压敏电位梯度为1010.24～1476.81V/mm；漏电流为0.82～2.6μA/cm2。本发明具有压敏电压梯度高，漏电流小，综合电学性能优异的特点，可用于各类大型设备的电源保护、家庭楼宇的防雷等场所。
    本发明所述的一种高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料，该材料各组分是由摩尔百分比主相SnO2 98.1-98.8mol％、致密增强剂Co2O3 0.9mol％、非线性增强剂Nb2O5 0.1mol％、电位梯度增强剂Pr6O11 0.14-0.44mol％和电位梯度增强剂Y2O3 0.06-0.46mol％制成。
    所述致密增强剂氧化钴是以钴的氧化物Co2O3形式引入。
    所述的非线性增强剂氧化铌是以铌的氧化物Nb2O5形式引入。
    所述的电位梯度增强剂氧化镨是以镨的氧化物Pr6O11形式引入。
    所述的电位梯度增强剂氧化钇是以钇的氧化物Y2O3形式引入。
    所述的高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料的制备方法，按下列步骤进行：
    a、将原料按摩尔百分比SnO2 98.1-98.8mol％、Co2O3 0.9mol％、Nb2O5 0.1mol％、Pr6O11 0.14-0.44mol％和Y2O3 0.06-0.46mol％混合，加入300mL无水乙醇，球磨6-15小时；
    b、将步骤a得到的球磨后的浆料烘干，过筛，得到粉料，将粉体按常规方法压制成陶瓷坯体，再将陶瓷坯体在温度800-1500℃下烧结3-12小时，即得高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料。
    本发明所述的一种高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料，是一种新型高电位梯度压敏电阻材料，它是以二氧化锡为主相，添加若干其它稀土氧化物改性后的烧结块体材料。二氧化锡压敏电阻材料具有掺杂量少、掺杂损失小以及热导率高等优点，在电子、电力系统中应用前景很好。
    用本发明提供的高电位梯度压敏电阻材料研制的压敏电阻器，其电位梯度E1mA(电流密度为1mA/cm2时对应的电位梯度值)为1010.24-1476.81V/mm，漏电流密度(75％E1mA所对应的电流密度值)为0.82-2.6μA/cm2，综合电学性能优良。
    与现有技术相比，本发明稀土改性高梯度的二氧化锡压敏电阻材料组分简单，掺杂稀土元素易精确可控，通过添加稀土氧化物，优化材料配比，提高了二氧化锡压敏电阻材料的电位梯度，明显改善了其电学性能，优化了其综合电学性能,适合应用于家用电器以及高压避雷器等应用。
    附图说明
    图1为本发明实施例1所制得二氧化锡压敏电阻材料的扫描电镜(SEM)照片；
    图2为本发明实施例1所制得二氧化锡压敏电阻材料的X射线衍射(XRD)图谱；
    具体实施方式
    实施例1
    将原料按摩尔百分比SnO2 98.1mol％、Co2O3 0.9mol％、Nb2O5 0.1mol％、Pr6O11 0.44mol％和Y2O3 0.46mol％混合，加入300mL无水乙醇，球磨6小时；
    将得到的球磨后的浆料烘干，过筛，得到粉料，将粉体按常规方法压制成直径8mm的陶瓷坯体，再将陶瓷坯体在温度800℃下烧结3小时，即得高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料；
    再将得到的高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料进行被银，制作电极，在银电极上焊制引线，然后包封固化。
    实施例2
    将原料按摩尔百分比SnO2 98.8mol％、Co2O3 0.9mol％、Nb2O5 0.1mol％、Pr6O11 0.14mol％和Y2O3 0.06mol％混合，加入300mL无水乙醇，球磨11小时；
    将得到的球磨后的浆料烘干，过筛，得到粉料，将粉体按常规方法压制成直径8mm的陶瓷坯体，再将陶瓷坯体在温度1000℃下烧结5小时，即得高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料；
    再将得到的高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料进行被银，制作电极，在银电极上焊制引线，然后包封固化。
    实施例3
    将原料按摩尔百分比SnO2 98.5mol％、Co2O3 0.9mol％、Nb2O5 0.1mol％、Pr6O11 0.44mol％和Y2O3 0.06mol％混合，加入300mL无水乙醇，球磨15小时；
    将得到的球磨后的浆料烘干，过筛，得到粉料，将粉体按常规方法压制成直径8mm的陶瓷坯体，再将陶瓷坯体在温度1100℃下烧结8小时，即得高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料；
    再将得到的高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料进行被银，制作电极，在银电极上焊制引线，然后包封固化。
    实施例4
    将原料按摩尔百分比SnO2 98.5mol％、Co2O3 0.9mol％、Nb2O5 0.1mol％、Pr6O11 0.4mol％和Y2O3 0.1mol％混合，加入300mL无水乙醇，球磨6小时；
    将得到的球磨后的浆料烘干，过筛，得到粉料，将粉体按常规方法压制成直径8mm的陶瓷坯体，再将陶瓷坯体在温度1300℃下烧结6小时，即得高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料；
    再将得到的高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料进行被银，制作电极，在银电极上焊制引线，然后包封固化。
    实施例5
    将原料按摩尔百分比SnO2 98.5mol％、Co2O3 0.9mol％、Nb2O5 0.1mol％、Pr6O11 0.1mol％和Y2O3 0.4mol％混合，加入300mL无水乙醇，球磨9小时；
    将得到的球磨后的浆料烘干，过筛，得到粉料，将粉体按常规方法压制成直径8mm的陶瓷坯体，再将陶瓷坯体在温度1500℃下烧结12小时，即得高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料；
    再将得到的高电位梯度的二氧化锡压敏电阻材料进行被银，制作电极，在银电极上焊制引线，然后包封固化。
    实施例6
    将实施例1-6制备的压敏电阻器的采用压敏电阻测试仪测试其压敏电位梯度及漏电流密度值，列于表1；
    表1：表示各实施例中二氧化锡压敏电阻材料的电位梯度值E及漏电流密度JL值

    由表1可得：稀土氧化物Co2O3、Nb2O5、Pr6O11、Y2O3的加入使得二氧化锡压敏陶瓷材料的电位梯度得到明显的增加，而漏电流密度得到减小,最终制得了电学性能优异的压敏电阻。

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    一种 电位 梯度 氧化 压敏电阻 材料 制备 方法
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