一种ZNO压敏陶瓷用无机粘合剂.pdf

本发明属于电工材料和制备领域，具体涉及一种ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂。该ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂为硅酸铝镁、硝酸铝、硝酸银和水混合形成的混合物胶体。本发明的无机粘合剂，既是一种粘合剂，起到与PVA粘合剂同样的造粒和成型功能；同时，它也是ZnO压敏陶瓷中的一种添加剂，可以提高其电学性能。本发明的无机溶胶型粘合剂在用于制备ZnO压敏陶瓷过程中，造粒成型后不需要排胶工艺可直接烧成压敏陶瓷，减少了ZnO压敏陶瓷制备的工艺环节，可大幅度降低生产成本。

权利要求书
1.  一种ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂，该ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂为硅酸铝镁、硝酸铝、硝酸银和水混合形成的混合物胶体。

2.  如权利要求1中所述的ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂，其特征在于，所述ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂的原料组成的质量比例为：
硅酸铝镁∶硝酸铝∶硝酸银∶水＝1∶(0.01～0.4)∶(0.02～0.3)∶(5～25)。

3.  如权利要求1或2中任一权利要求所述的ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂，其特征在于，所述水为去离子水。

4.  权利要求1～3中任一权利要求中所述ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂的制备方法，包括如下步骤：按照原料组成比例，将硅酸铝镁、硝酸铝、硝酸银和水混合均匀即可。

5.  权利要求1～3中任一权利要求中所述ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂用于制备ZnO压敏陶瓷。

6.  一种使用权利要求1～3中任一权利要求中所述ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂来制备ZnO压敏陶瓷的方法，包括如下步骤：将所述ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂与ZnO压敏陶瓷原料粉体混合后，经造粒和成型过程进行即可制得ZnO陶瓷生坯，制得的ZnO陶瓷生坯经烧结后制得ZnO压敏陶瓷。

7.  如权利要求6中所述的制备ZnO压敏陶瓷的方法，其特征在于，所述ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂的加入重量为所述ZnO压敏陶瓷原料粉体重量的5～15％。

8.  如权利要求6中所述的制备ZnO压敏陶瓷的方法，其特征在于，所述烧结温度为1100℃～1200℃，烧结时间为1～4h。

说明书一种ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂
技术领域
本发明属于电工材料和制备领域，具体涉及一种ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂。
背景技术
在制备ZnO压敏陶瓷的工艺过程中，粉体造粒和生坯成型是一步重要的工艺。由于混合干燥后的ZnO复合粉料颗粒细小，流动性差，在成型时很难充满模具的各部分空间，且气孔多，容易分层。因此，ZnO压敏陶瓷的制备工艺都要经过造粒阶段。所谓造粒，就是将混合好并干燥后的粉料加入适当的粘合剂，形成具有一定强度、一定粒度并且流动性好的团粒。由于粘合剂溶液的表面张力，很多粉体微粒被粘在一起，并收缩成球状团粒。造粒后的粉料团粒变大、变重，流动性好。粘合剂还使成型后的生坯具有一定的力学强度，成型后的生坯密度均匀，不易破碎。
传统的粘合剂多使用一定浓度的PVA(聚乙烯醇)水溶液，或者一定浓度的PVB(聚乙烯醇羧丁醛)。这些粘合剂均为有机粘合剂，均需要经过在500℃左右的排胶工艺。然而，使用有机粘合剂会在高温中生成CO2和H2O，在烧成后的陶瓷内部留下一些气孔等缺陷，从而影响ZnO压敏陶瓷的电学性能。因此，如何提供一种粘合剂，使其既能够提供和有机粘合剂相同粘合功能，同时还不会影响陶瓷电气性能，成为本领域技术人员所亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂。
本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：
一种ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂，该ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂为硅酸铝镁(MgAl2SiO6)、硝酸铝(Al(NO3)3)、硝酸银(AgNO3)和水混合形成的混合物胶体。
较佳的，所述ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂的原料组成的质量比例为：
硅酸铝镁∶硝酸铝∶硝酸银∶水＝1∶(0.01～0.4)∶(0.02～0.3)∶(5～25)。
优选的，所述水为去离子水。
本发明中所述的ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂的制备方法为：按照原料组成比例，将硅酸铝镁、硝酸铝、硝酸银和水混合均匀即可。
本发明还提供了使用所述ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂来制备ZnO压敏陶瓷的方法，其特征在于：将所述ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂与ZnO压敏陶瓷原料粉体混合后，经造粒和成型过程进行即可制得ZnO陶瓷生坯，制得的ZnO陶瓷生坯可直接烧结后制得ZnO压敏陶瓷。
所述造粒和成型过程为现有技术，可由本领域技术人员根据现有所公开的内容自行选择，如：本领域技术人员可以参考由Kishi M.(Materiallntergration，2000，133(7)：67-70)的文献中公开的内容对本发明中混入无机粘合剂后的ZnO压敏陶瓷原料粉体进行造粒和成型。
本发明中所述的无机粘合剂适用于所有以ZnO粉体、Bi2O3粉体和Sb2O3粉体作为主要组成部分的ZnO压敏陶瓷原料粉体，且该ZnO压敏陶瓷原料粉体中还可能含有包括Co2O3、MnO2和Cr2O3等在内的其他原料粉体。
较佳的，所述ZnO压敏陶瓷原料粉体中，以所述原料粉体的总重量计，ZnO粉体的重量百分比为97％～99％，Bi2O3粉体的重量百分比为0.5％～1.5％，Sb2O3粉体的重量百分比为0.5％～1.5％。
较佳的，所述ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂的加入重量为所述ZnO压敏陶瓷原料粉体重量的5～15％。
较佳的，所述制得的ZnO陶瓷生坯在1100℃～1200℃下烧结1-4h后制得ZnO压敏陶瓷。
本发明采用一种新型无机粘合剂，既是一种粘合剂，起到与PVA、PVB同样的功能；同时，它也是ZnO压敏陶瓷中的一种成分，可以提高陶瓷的电气性能。目前国内外尚无同类产品的报道。该无机粘合剂分解后的成分SiO2、MgO、Al2O3、Ag2O是ZnO压敏陶瓷的有效添加成分，可以降低压敏陶瓷的压比，提高其通流能力和老化特性。这种无机粘合剂，既是一种粘合剂，起到与PVA粘合剂同样的造粒和成型功能；同时，它也是ZnO压敏陶瓷中的一种添加剂，可以提高其电学性能，采用本发明的无机粘合剂制备的压敏陶瓷电阻片的耐大电流冲击性能可提高20％、压比明显下降，耐老化性能有所提高。本发明的无机溶胶型粘合剂，可替代压敏陶瓷造粒成型用的各种有机粘合剂而且无需排胶工艺可直接烧成压敏陶瓷，减少了ZnO压敏陶瓷制备的工艺环节，可大幅度降低生产成本。
附图说明
图1采用实施例1中无机粘合剂制备的ZnO压敏陶瓷的SEM照片。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步描述本发明的技术方案。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
原料：使用市售的硅酸铝镁，硝酸铝，硝酸银，去离子水。按照硅酸铝镁∶硝酸铝∶硝酸银∶去离子水＝1∶0.044∶0.08∶5(质量比)称量混合制成无机粘合剂。然后在组成重量比例为97％ZnO+1.5％Sb2O3+1.5％Bi2O3的ZnO压敏陶瓷原料粉体中加入前面制得的ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂，且以所述ZnO压敏陶瓷原料粉体的总重量计，加入的无机粘合剂的重量百分比为15wt％。通过造粒和干压成型后制得直径为25mm，厚度22mm的电阻片，在1150℃下烧结2h后获得压敏陶瓷。烧结样品的SEM照片参见图1，可见其具有很好的致密性。
实施例2：
原料：使用市售的硅酸铝镁，硝酸铝，硝酸银，去离子水。按照硅酸铝镁∶硝酸铝∶硝酸银∶去离子水＝1∶0.01∶0.3∶25(质量比)称量混合制成无机粘合剂。然后在组成重量比例为98％ZnO+1.5％Sb2O3+0.5％Bi2O3的ZnO压敏陶瓷原料粉体中加入前面制得的ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂，且以所述ZnO压敏陶瓷原料粉体的总重量计，加入的无机粘合剂的重量百分比为5wt％。通过造粒和干压成型后制得直径为25mm，厚度22mm的电阻片，在1100℃下烧结1h后获得压敏陶瓷。
实施例3：
原料：使用市售的硅酸铝镁，硝酸铝，硝酸银，去离子水。按照硅酸铝镁∶硝酸铝∶硝酸银∶去离子水＝1∶0.4∶0.02∶20(质量比)称量混合制成无机粘合剂。然后在组成重量比例为98％ZnO+0.5％Sb2O3+1.5％Bi2O3的ZnO压敏陶瓷原料粉体中加入前面制得的ZnO压敏陶瓷用无机粘合剂，且以所述ZnO压敏陶瓷原料粉体的总重量计，加入的无机粘合剂的重量百分比为10wt％。通过造粒和干压成型后制得直径为25mm，厚度22mm的电阻片，在1200℃下烧结4h后获得压敏陶瓷。
采用实施例1～3中制得的直径为25mm厚度22mm的电阻片烧结后的性能与市售电阻片的对比数据参见表1。从表1中可以看到，采用本发明的无机粘合剂制备的压敏陶瓷电阻片的耐大电流冲击性能明显提高、压比明显下降，耐老化性能有所提高，由此可见本发明的显著效果。
表1本发明制得的ZnO电阻与市售电阻的性能对比数据表
表1
  实施例编号 耐大电流 (2ms方波)  压比  U5kA/U1mA  耐老化寿  命系数  压敏电压  U1mA(kV)  对比例*  (市售ZnO  电阻片)  100  1.82  0.93  25.0  实施例1  120  1.67  0.91  25.0  实施例2  120  1.60  0.90  25.0  实施例3  120  1.53  0.91  25.0
*对比例仅为对比说明本发明的效果，不属于本发明的范围。