本發(fā)明涉及電力電子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種氧化鋅壓敏電阻材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：氧化鋅壓敏電阻由于其優(yōu)異的壓敏特性，自問世以來一直備受研究者的注意，并在世界各國避雷器中得到廣泛應(yīng)用。氧化鋅基陶瓷壓敏電阻材料是一種抑制瞬態(tài)浪涌電壓的電子材料，近來電子技術(shù)的發(fā)展對兼有除壓敏功能以外的其他功能，如巨大的電容量的需求十分迫切?；\壓敏電阻材料可用于制造高性能氧化鋅壓敏電阻片，該電阻片可用于制造避雷器或者壓敏電阻器，應(yīng)用于電力電子線路中吸收異常過電壓以保護線路系統(tǒng)。電力電子線路中經(jīng)常會因雷擊負載投切引起線路異常過電壓，氧化鋅材料已經(jīng)大量用于電力電子線路中吸收或抑制異常過電壓，保護電力電子設(shè)備免遭破壞。目前，市場上的氧化鋅壓敏電阻器介質(zhì)中，主要成分氧化鋅所占重量比例為87－93％，其它成分(即添加劑)總共所占重量比例為7－13％。眾所周知，氧化鋅是氧化鋅壓敏電阻器介質(zhì)的基礎(chǔ)材料，呈白色粉未狀，晶體結(jié)構(gòu)為六方晶系，而氧化鋅壓敏電阻器介質(zhì)中其它成分的熔點大多低于氧化鋅，目前行業(yè)中氧化鋅壓敏電阻器瓷介材料主要為九元系配方，氧化鋅壓敏電阻器芯片燒結(jié)一般在高溫1250-1300℃、保溫2.5小時左右(總時間15小時左右)的條件下燒成。根據(jù)添加劑的不同，氧化鋅壓敏電阻一般分成不同的材料體系，其中應(yīng)用最廣泛的是zno-bi2o3-sb2o3系壓敏電阻材料。目前所使用的氧化鋅基壓敏電阻材料的介電常數(shù)相對較小，通過調(diào)節(jié)其中的添加劑的比例，在一定程度上能夠提高材料的介電特性，但是依然不能滿足大容量應(yīng)用的要求，例如消噪等方面。而半導(dǎo)體化的tio2、srtio3除具有壓敏功能外，其介電常數(shù)通?？梢赃_到幾千，但是其制備工藝相對比較復(fù)雜且不易控制。因此尋求一種制備工藝簡單，介電常數(shù)較高且有良好的壓敏功能的材料才能滿足微電子技術(shù)器件小型化、多功能化的要求，同時主要的幾項電壓敏參數(shù)(非線性系數(shù)、漏電流、電流通流容量和通流后壓敏電壓變化率)的優(yōu)化還不理想。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種氧化鋅壓敏電阻材料，該氧化鋅壓敏電阻材料耐電流脈沖能力強、漏電流較低、非線性系數(shù)較大、穩(wěn)定性較好，散熱能力較強，同時本發(fā)明的氧化鋅壓敏電阻材料的制備方法成本較低、原料易得、且制備方法簡單，具有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種氧化鋅壓敏電阻材料，包括以下重量份的原料：氧化鋅90-100份、氧化鋇0.1-1份、氧化硼5-15份、三氧化二鉍0.5-5份、氧化鋁0.1-0.5份、三氧化二鉻0.5-1份、二氧化硅0.05-1.2份、氧化鎳0.05-1.2份、碳酸鈣0.1-1份、碳酸錳0.5-2份、稀土氯化物0.05-1份。優(yōu)選地，所述電池材料包括以下重量份的原料：氧化鋅95份、氧化鋇0.5份、氧化硼10份、三氧化二鉍3份、氧化鋁0.3份、三氧化二鉻0.8份、二氧化硅0.5份、氧化鎳0.5份、碳酸鈣0.5份、碳酸錳1.2份、稀土氯化物0.5份。優(yōu)選地，所述稀土氯化物為氯化鈥、氯化釹、氯化釤、氯化鏑中的一種或幾種。優(yōu)選地，所述氧化鋅規(guī)格為納米級別。本發(fā)明還提供了一種氧化鋅壓敏電阻材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一，將氧化鋇、氧化硼、三氧化二鉍、氧化鋁、三氧化二鉻、二氧化硅份、氧化鎳份、碳酸鈣份、碳酸錳份、稀土氯化物加入行星式球磨機中，添加無水乙醇作為潤滑劑，以500-600r/min的轉(zhuǎn)速球磨2-5小時，球磨結(jié)束后將混合物放入60-90℃的烘箱中烘干得到混合物a；步驟二，將混合物a、氧化鋅加入攪拌機中以800-1000r/min的轉(zhuǎn)速，攪拌10-30分鐘得到混合物b；步驟三，將混合物b加入高溫煅燒箱中，以130-150℃/min，升溫到1100-1200℃，保溫3-4小時，即得所述氧化鋅壓敏電阻材料。優(yōu)選地，所述步驟一中轉(zhuǎn)速為550r/min、球磨時間3.5小時，烘箱溫度為75℃。優(yōu)選地，所述步驟二中攪拌轉(zhuǎn)速為900r/min，攪拌時間為20分鐘。優(yōu)選地，所述步驟三中升溫速率為140℃/min，保溫溫度為1160℃、時間為3.5小時。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：（1）本發(fā)明的氧化鋅壓敏電阻材料中添加了氧化鋇、三氧化二鉍，能夠促使燒結(jié)時形成陷阱和表面態(tài)而使氧化鋅壓敏電阻材料具有非線性，增加了壓敏電阻材料的靈敏性。（2）本發(fā)明的氧化鋅壓敏電阻材料添加了三氧化二鉻、碳酸錳，能夠提高壓敏電阻的勢壘高度，從而能夠增加材料的介電常數(shù)。（3）本發(fā)明的氧化鋅壓敏電阻材料添加了氧化硅、氧化鎳，可以提高氧化鋅壓敏陶瓷對電壓負荷和環(huán)境(如溫度和濕度)的影響的穩(wěn)定性。（4）本發(fā)明的氧化鋅壓敏電阻材料添加了少量的氧化鋁，可以增加材料的導(dǎo)熱性能，使得利用本材料制得的壓敏電阻具有較好的耐熱性，從而可以增加電阻的功率。（5）本發(fā)明的氧化鋅壓敏電阻材料添加了少量的稀土氯化物，可以增加材料的耐候性，增強材料的穩(wěn)定性，延長材料的使用時間。（6）本發(fā)明的氧化鋅壓敏電阻材料的制備方法成本較低、原料易得、且制備方法簡單，具有良好的應(yīng)用前景。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1.本實施例的氧化鋅壓敏電阻材料，包括以下重量份的原料：一種氧化鋅壓敏電阻材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氧化鋅90份、氧化鋇0.1份、氧化硼5份、三氧化二鉍0.5份、氧化鋁0.1份、三氧化二鉻0.5份、二氧化硅0.05份、氧化鎳0.05份、碳酸鈣0.1份、碳酸錳0.5份、稀土氯化物0.05份。本實施例中稀土氯化物為氯化鈥。本實施例中氧化鋅規(guī)格為納米級別。本實施例的氧化鋅壓敏電阻材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一，將氧化鋇、氧化硼、三氧化二鉍、氧化鋁、三氧化二鉻、二氧化硅份、氧化鎳份、碳酸鈣份、碳酸錳份、稀土氯化物加入行星式球磨機中，添加無水乙醇作為潤滑劑，以500r/min的轉(zhuǎn)速球磨2小時，球磨結(jié)束后將混合物放入60℃的烘箱中烘干得到混合物a；步驟二，將混合物a、氧化鋅加入攪拌機中以800r/min的轉(zhuǎn)速，攪拌10分鐘得到混合物b；步驟三，將混合物b加入高溫煅燒箱中，以130℃/min，升溫到1100℃，保溫3小時，即得所述氧化鋅壓敏電阻材料。實施例2.本實施例的氧化鋅壓敏電阻材料，包括以下重量份的原料：氧化鋅100份、氧化鋇1份、氧化硼15份、三氧化二鉍5份、氧化鋁0.5份、三氧化二鉻1份、二氧化硅1.2份、氧化鎳1.2份、碳酸鈣1份、碳酸錳2份、稀土氯化物1份。本實施例中稀土氯化物為氯化鏑。本實施例中氧化鋅規(guī)格為納米級別。本實施例的氧化鋅壓敏電阻材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一，將氧化鋇、氧化硼、三氧化二鉍、氧化鋁、三氧化二鉻、二氧化硅份、氧化鎳份、碳酸鈣份、碳酸錳份、稀土氯化物加入行星式球磨機中，添加無水乙醇作為潤滑劑，以600r/min的轉(zhuǎn)速球磨5小時，球磨結(jié)束后將混合物放入90℃的烘箱中烘干得到混合物a；步驟二，將混合物a、氧化鋅加入攪拌機中以1000r/min的轉(zhuǎn)速，攪拌30分鐘得到混合物b；步驟三，將混合物b加入高溫煅燒箱中，以150℃/min，升溫到1200℃，保溫4小時，即得所述氧化鋅壓敏電阻材料。實施例3.本實施例的氧化鋅壓敏電阻材料，包括以下重量份的原料：氧化鋅95份、氧化鋇0.5份、氧化硼10份、三氧化二鉍3份、氧化鋁0.3份、三氧化二鉻0.8份、二氧化硅0.5份、氧化鎳0.5份、碳酸鈣0.5份、碳酸錳1.2份、稀土氯化物0.5份。本實施例中稀土氯化物為氯化釤。本實施例中氧化鋅規(guī)格為納米級別。本實施例的氧化鋅壓敏電阻材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一，將氧化鋇、氧化硼、三氧化二鉍、氧化鋁、三氧化二鉻、二氧化硅份、氧化鎳份、碳酸鈣份、碳酸錳份、稀土氯化物加入行星式球磨機中，添加無水乙醇作為潤滑劑，以550r/min的轉(zhuǎn)速球磨3.5小時，球磨結(jié)束后將混合物放入75℃的烘箱中烘干得到混合物a；步驟二，將混合物a、氧化鋅加入攪拌機中以900r/min的轉(zhuǎn)速，攪拌20分鐘得到混合物b；步驟三，將混合物b加入高溫煅燒箱中，以140℃/min，升溫到1160℃，保溫3.5小時，即得所述氧化鋅壓敏電阻材料。以上述三個實施例的材料制得的壓敏電阻的性能測試結(jié)果如下：測試項目漏電流（微安）介電常數(shù)6500a脈沖實施例15.981350.35通過實施例26.541314.18通過實施例37.311268.75通過對比例8.981203.69不通過本發(fā)明的氧化鋅壓敏電阻材料中添加了氧化鋇、三氧化二鉍，能夠促使燒結(jié)時形成陷阱和表面態(tài)而使氧化鋅壓敏電阻材料具有非線性，增加了壓敏電阻材料的靈敏性；添加了三氧化二鉻、碳酸錳，能夠提高壓敏電阻的勢壘高度，從而能夠增加材料的介電常數(shù)；添加了氧化硅、氧化鎳，可以提高氧化鋅壓敏陶瓷對電壓負荷和環(huán)境(如溫度和濕度)的影響的穩(wěn)定性；添加了少量的氧化鋁，可以增加材料的導(dǎo)熱性能，使得利用本材料制得的壓敏電阻具有較好的耐熱性，從而可以增加電阻的功率；添加了少量的稀土氯化物，可以增加材料的耐候性，增強材料的穩(wěn)定性，延長材料的使用時間。本發(fā)明的氧化鋅壓敏電阻材料的制備方法成本較低、原料易得、且制備方法簡單，具有良好的應(yīng)用前景。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。當前第1頁12