无Bi、Pr、V的高梯度ZnO压敏陶瓷材料及其制备方法pdfATY爱体育- 爱体育官方网站- ATY 世界杯指定娱乐平台

2025-05-14 16:54:39

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　　2、Bi、 Pr、 V的高梯度ZnO压 敏陶瓷材料及其制备方法， 所述高梯度氧化锌压 敏陶瓷材料由氧化锌和改性添加剂组成， 其中氧 化锌的含量为87.599.69mol%， 改性添加剂的 含量为0 .3112 .5mol%， 摩尔含量之和为 100mol%； 所述改性添加剂的组成中除了CaCO3、 Co2O3、 Cr2O3和La2O3之外， 还包含Sb2O3； 所述Sb2O3 的摩尔含量为0.011mol%。 权利要求书1页 说明书8页 附图1页 CN 109987933 A 2019.07.09 CN 109987933 A 1.一种高梯度氧化锌压敏陶瓷材料， 其特征在于， 所述高梯度氧化锌压敏。

　　3、陶瓷材料由 氧化锌和改性添加剂组成， 其中氧化锌的含量为87.599.69mol%， 改性添加剂的含量为 0.3112.5mol%， 摩尔含量之和为100mol%； 所述改性添加剂的组成中除了CaCO3、 Co2O3、 Cr2O3和La2O3之外， 还包含Sb2O3； 所述Sb2O3的摩尔含量为0.011 mol%。 2.根据权利要求1中所述的高梯度氧化锌压敏陶瓷材料， 其特征在于， 所述高梯度氧化 锌压敏陶瓷材料的组成中不含有Bi元素、 Pr元素、 V元素。 3.根据权利要求1所述的高梯度氧化锌压敏陶瓷材料， 其特征在于， 添加剂中加入 Sb2O3， 用于提高氧化锌压敏陶瓷材料的电压梯度以及。

　　4、提高非线所述的高梯度氧化锌压敏陶瓷材料， 其特征在于， 所述改性添加剂包 括； CaCO3为0.18 mol%、 Co2O3为0.11.5 mol%、 Cr2O3为0.11 mol%、 La2O3为01 mol%、 Sb2O3为0.011 mol%。 5.根据权利要求1-4中任一项所述的高梯度氧化锌压敏陶瓷材料， 其特征在于， Sb2O3为 0.010.5 mol%， 优选Sb2O3为0.10.2 mol%。 6.根据权利要求1-5中任一项所述的高梯度氧化锌压敏陶瓷材料， 其特征在于， 所述高 梯度氧化锌压敏陶瓷材料的压敏电压为4203500 V/mm， 非线 A； 优选地， 所述高梯度氧化锌压敏陶瓷材料的压敏电压为9003500 V/mm， 非线-6中任一项所述的高梯度氧化锌压敏陶瓷材料的制备方法， 其 特征在于， 将配方中的各组成原料混合均匀， 然后进行干燥、 合成、 造粒、 压制成型、 排胶和 烧结， 即可制得所述高梯度氧化锌压敏陶瓷材料。 8.根据权利要求7所述的制备方法， 其特征在于， 各组成原料通过如下方式混合均匀： 采用氧化锆球或不锈钢球， 在行星球磨机中以水作为介质进行湿磨， 转速4001000 rpm， 料球比10:120:1， 球磨68小时。 9.根据。

　　6、权利要求7或8所述的制备方法， 其特征在于， 所述合成是在10001300煅烧1 4小时。 10.根据权利要求7-9中任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述烧结包括： 将陶瓷生 坯从室温以25 /min升高至10001300， 保温14小时后随炉冷却。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109987933 A 2 一种无Bi、 Pr、 V的高梯度ZnO压敏陶瓷材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种无Bi、 Pr、 V、 Ba等的高梯度的氧化锌(ZnO)压敏陶瓷材料及其制备 方法， 属于压敏陶瓷材料技术领域。 背景技术 0002 相比于传统的避雷器， ZnO压敏电阻器具有非线、系数大、 响应时间快、 通流能力 强等优异的电学性能， 且工艺简单。 因此， ZnO压敏电阻器迅速成为制造压敏电阻器的主导 材料， 广泛的应用于通信、 电力、 交通、 工业控制、 汽车电子、 医用设备和家用电器中。 0003 近年来， 随着输变电压朝着超高压、 特高压方向发展以及电子、 电路朝着超集成 化、 小型化方向发展， 研制高梯度的ZnO压敏陶瓷材料显得尤为迫切。 然而， 我国研制的大部 分ZnO压敏电阻的电位梯度在300 V/mm左右， 不能满足小型化的应用需求。 0004 此外， 目前ZnO压敏陶瓷主要包含ZnO/Bi2O3系、 ZnO/Pr6O11系、 ZnO/V2O5系、 ZnO。

　　8、/BaO 系， 但是这几类材料具有以下问题： (1)高温下， Bi2O3会大量挥发， 在冷却过程中， 低共熔点 的富Bi2O3液相由于和ZnO晶粒的润湿性差， 而在多晶交汇处析晶， 对稳定性能有一定的影 响； (2)Pr6O11的价格昂贵， 并且在地球上的储存量较少， 不利于工业生产； (3)V2O5具有较大 的毒性， 不利于工业生产， 此外ZnO/V2O5系压敏陶瓷的性能仍然达不到工业需求水平； (4) ZnO/BaO系压敏陶瓷， 虽然其改性添加剂无毒、 价格低廉， 但是这种体系的压敏陶瓷的性能 不稳定， 随时间其性能会变差， 这主要是由于BaO会与空气中的水分、 气体反应， 使其性能衰 退。

　　9、。 0005 专利文献1(中国公开号CN106747404A)中虽然公开了一种无Bi、 Pr、 V的新型ZnO压 敏陶瓷材料， 但是所得氧化锌压敏陶瓷的压敏电压不高， 范围为360700 V/mm， 无法满足 输变电压朝着超高压、 特高压方向发展以及电子、 电路朝着超集成化、 小型化方向发展的应 用需求， 因此需要研制高梯度的ZnO压敏陶瓷材料。 发明内容 0006 针对现有技术所存在的上述不足和问题， 本发明的目的是提供一种无Bi、 Pr、 V、 Ba 的高梯度ZnO压敏陶瓷材料及其制备方法。 0007 一方面， 本发明提供了一种高梯度氧化锌压敏陶瓷材料， 所述高梯度氧化锌压敏 陶瓷材料由氧。

　　10、化锌和改性添加剂组成， 其中氧化锌的含量为87.599.69mol， 改性添加 剂的含量为0.3112.5mol， 摩尔含量之和为100mol； 所述改性添加剂的组成中除了 CaCO3、 Co2O3、 Cr2O3和La2O3之外， 还包含Sb2O3； 所述Sb2O3的摩尔含量为0.011mol。 0008 Sb2O3一方面会偏析于晶界处， 会影响晶界处界面态密度、 受主缺陷浓度等， 从而调 控非线性系数和漏电流； 另一方面， Sb2O3会在ZnO晶粒中形成 “反演晶界” ，“反演晶界” 的产 生会影响ZnO晶粒生长， 较高含量Sb2O3会与ZnO反应生成尖晶石相， 在晶界形成 “钉扎” 作用，。

　　13、干燥、 合成、 造粒、 压制成型、 排胶和烧结， 即 可制得所述高梯度氧化锌压敏陶瓷材料。 0014 较佳地， 各组成原料通过如下方式混合均匀： 采用氧化锆球或不锈钢球， 在行星球 磨机中以水作为介质进行湿磨， 转速4001000rpm， 料球比10:120:1， 球磨68小时。 0015 较佳地， 所述合成是在10001300煅烧14小时。 0016 较佳地， 所述烧结包括： 将陶瓷生坯从室温以25/min升高至10001300， 保 温14小时后随炉冷却。 0017 本发明制备的高梯度氧化锌压敏陶瓷材料不含传统的形成非线性的添加剂， 如 Bi2O3、 Pr6O11、 V2O5等， 可实现提。

　　16、非线 A)， 综合性能良好。 另外， 本发明的制备方法具有工艺简单， 能耗小， 绿色环保等优点， 具有实用性和应用前景。 说明书 2/8 页 4 CN 109987933 A 4 0021 ZnO是本发明的氧化锌压敏陶瓷材料的基本组成。 ZnO的含量为87 .5 99.69mol。 0022 CaCO3用于提高非线mol。 如果含量较低， 则非线性 系数较小； 如果含量过高， 则非线性系数较小并且会产生大量孔洞。 CaCO3的含量优选为0.5 5mol， 在该范围内可以得到更高的非线的含 量过低或者过高都会降低非线性系数， 优选含量会得到更高的非线用于提高非线mol。 如果含量较低， 则非线性 系数较小； 如果含量过高， 则非线的 含量过低或者过高都会降低非线性系数， 优选含量会得到更高的非线性系数， 优选含量为 0.2-1mol)。 0024 Cr2O3用于产生或者提高非线mol。 如果含量较低， 则基本没有非线性系数； 如果含量过高， 则降低非线 Sb2O3一方面会偏析于晶界处， 会影响晶界处界面态密度、 受主缺陷浓度等， 从而调 控非线性系数和漏电流； 另一方面， Sb2O3会在ZnO晶粒中形成 “反演晶界” ，“反演晶界” 的产 生会影响ZnO晶粒生长， 较高含量Sb2O3会与ZnO反应生成尖晶石相， 在晶界形成 “钉扎” 作用， 会减小晶粒大小， 从而起到调控压敏电压的作用。 也就是说， 添加Sb2O3主要的作用是提高压 敏电压， 通过添加Sb2O3使压敏电压增加到1500 V/mm。 Sb2O3的含量0.011mol。 如果含量 较低， 则会导致非线性系数降低以及漏电流的。

　　19、增加； 如果含量过高， 也会降低非线性系数以 及增加漏电流。 Sb2O3的含量优选为0.010.5mol， 更优选为0.10.4mol。 0026 La2O3为可选成分。 通过掺入La2O3， 可以改善样品的致密性。 La2O3的含量为0 1mol。 如果高于1mol， 则非线性系数降低。 La含量过高会导致非线性系数降低， 从具有 更优的非线性系数的角度考虑， La2O3的含量优选为00.5mol， 更优选为0mol(即不含 La2O3)。 0027 在可选的实施方式中， 氧化锌压敏陶瓷材料中， 氧化锌的含量可为91 .5 99.29mol， 改性添加剂的含量可为0.718.5mol； 所述。

　　21、电子陶瓷制备方法来制备。 以下， 组作为示例， 说明其制备方法。 0030 将配方中的各组成原料混合均匀。 原料的混合可采用球磨法。 在一个示例中， 采用 氧化锆球或不锈钢球， 在行星球磨机中以水作为介质进行湿磨， 转速4001000rpm， 料球比 10:120:1， 球磨68小时。 球磨后， 可将浆料在100120烘干。 0031 然后在400600煅烧14小时， 获得复合粉体。 0032 在复合粉体中加入粘结剂(例如10wt的PVA)造粒， 以150200 MPa压制成型。 成 说明书 3/8 页 5 CN 109987933 A 5 型后可在400600保温14小时以进行排胶。 003。

　　22、3 然后进行烧结， 获得致密度的氧化锌压敏陶瓷材料。 升温速率可为25/min。 烧 结温度可为10001300， 优选为11001200。 保温时间可为14小时。 烧结气氛可为保 护性气氛， 例如氮气和/或一氧化碳等。 在一个优选的示例中， 陶瓷生坯从室温以5/min升 高至11001200， 保温3小时后随炉冷却， 获得氧化锌压敏陶瓷材料。 0034 测试方法： 压敏电压： 通过规定的电流密度时， 压敏电阻两端的电压。 一般是以流经样品的电流密 度为1mA/cm2时， 样品两端的电压值V1mA来表示压敏电压(击穿电压)； I-V非线性系数 ： 按下式计算： 其中V1和V2是相应于电流I10。

　　23、.1mA和I21mA的电压值； 漏电流IL： 压敏陶瓷进入击穿区之前在正常工作电压下所流过的电流， 称为漏电流。 在 实际应用中， 一般取工作电压为75V1mA时的电流。 0035 下面进一步例举实施例以详细说明本发明。 同样应理解， 以下实施例只用于对本 发明进行进一步说明， 不能理解为对本发明保护范围的限制， 本领域的技术人员根据本发 明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。 下述示例具体的 工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例， 即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适 的范围内选择， 而并非要限定于下文示例的具体数值。 0036 实施例1 本实施例的配方如下： 。

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