本發(fā)明涉及壓敏電阻材料領(lǐng)域，具體涉及一種壓敏電阻陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

氧化鋅壓敏陶瓷以其非線性系數(shù)高、響應(yīng)速度快、漏電流小、殘壓低、制造成本低廉等優(yōu)勢(shì)，已成為應(yīng)用最廣、性能最好的壓敏電阻材料之一，廣泛應(yīng)用于電力、通信、交通、集成電路、汽車電子、醫(yī)用設(shè)備和家用電器等領(lǐng)域。

現(xiàn)有的壓敏電阻以zno材料為主，其制備方法是以zno粉末為主要原料，添加bi2o3和其它的一些氧化物，如sb2o3、co2o3等，通過(guò)高溫陶瓷制備工藝得到，高溫陶瓷燒結(jié)工藝溫度為900℃～1300℃，燒結(jié)時(shí)間為4小時(shí)以上。因此現(xiàn)有的壓敏電阻為陶瓷型壓敏電阻，具有陶瓷材料所具有的共同缺點(diǎn)是機(jī)械性能差，脆性強(qiáng)、易碎、再加工困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種壓敏電阻陶瓷材料及其制備方法，該陶瓷材料具有吸收能力與脈沖沖擊耐受能力強(qiáng)等良好的電氣性能，而且韌性高，不易破碎，再加工性能優(yōu)越，制備方法簡(jiǎn)單，能耗低，節(jié)約成本。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：

一種壓敏電阻陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno60～80份、二氧化鈦tio25～10份、二氧化錳mno23～6份、五氧化二釩v2o53～6份、氧化鈷co2o31.5～2.8份、氧化鉻cr2o31.2～2.2份、五氧化二鈮nb2o50.3～0.8份、鈦酸鍶srtio30.6～1.8份、鈦酸鎂mg2tio40.8～2.0份、碳酸鋰li2co30.1～0.6份。

優(yōu)選地，所述陶瓷材料包括如下重量份的組分：氧化鋅zno70份、二氧化鈦tio26份、二氧化錳mno25份、五氧化二釩v2o54份、氧化鈷co2o31.9份、氧化鉻cr2o31.7份、五氧化二鈮nb2o50.5份、鈦酸鍶srtio31.2份、鈦酸鎂mg2tio41.5份、碳酸鋰li2co30.2份。

上述壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻后過(guò)100～200目篩，加入適量水，放入球磨機(jī)中球磨制成漿料；

（2）將漿料在100～150℃烘干至含水量2～6%，放入窯爐中，于800～900℃煅燒3～6小時(shí)，得到陶瓷主料；

（3）將陶瓷主料放入球磨機(jī)中，加入適量水和3～5%的聚乙烯醇水溶液，球磨成漿液，在鼓風(fēng)烘箱中干燥1～2小時(shí)，再用壓力機(jī)壓制成塊狀物料，置于干燥通風(fēng)處2～3天；

（4）將通風(fēng)干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200～300目篩，磨粉機(jī)磨粉得到顆粒狀的瓷料；

（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機(jī)中壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至450～500℃排膠2～3小時(shí)，再升溫至900～1000℃燒結(jié)保溫2～3小時(shí)，自然冷卻至室溫得到該壓敏電阻陶瓷材料。

優(yōu)選地，所述步驟（1）加入的水量為各組分混合后總重量的0.6～1.5倍。

優(yōu)選地，所述步驟（1）球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為400～600r/min，球磨時(shí)間為10～18小時(shí)。

優(yōu)選地，所述步驟（3）球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為800～1000r/min，球磨時(shí)間為6～10小時(shí)。

優(yōu)選地，所述步驟（3）壓力機(jī)的工作壓力為5～10mpa。

優(yōu)選地，所述步驟（5）壓力機(jī)的工作壓力為10～20mpa。

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)明的壓敏電阻陶瓷材料，具有吸收能力與脈沖沖擊耐受能力強(qiáng)等良好的電氣性能，而且韌性高，不易破碎，再加工性能優(yōu)越，制備方法簡(jiǎn)單，能耗低，節(jié)約成本。

（2）本發(fā)明的壓敏電阻陶瓷材料，采用氧化鋅zno、氧化鈷co2o3、氧化鉻cr2o3、二氧化鈦tio2、二氧化錳mno2、五氧化二釩v2o5、鈦酸鍶srtio3、鈦酸鎂mg2tio4、碳酸鋰li2co3幾種金屬氧化物成分，配比合理，氧化鋅和氧化釩、氧化鈦反應(yīng)形成低熔點(diǎn)液相，從而確保陶瓷體可以低溫?zé)Y(jié)成瓷；同時(shí)參與形成液相的摻雜元素及添加的錳、鈷摻雜元素在液相的輔助傳質(zhì)機(jī)理作用下，完成在zno晶粒表面的均勻分布，進(jìn)而促進(jìn)在晶界上形成壓敏電阻所需的晶界勢(shì)壘。

（3）本發(fā)明的壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，采用濕法球磨成漿液、烘干煅燒等合理工藝，獲取的壓敏電阻陶瓷材料，電位梯度可達(dá)到500～580v/mm，非線性系數(shù)達(dá)到45以上，泄漏電流為約1.5μa，吸波能力與耐大電流沖擊能力強(qiáng)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

實(shí)施例1

一種壓敏電阻陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno70份、二氧化鈦tio26份、二氧化錳mno25份、五氧化二釩v2o54份、氧化鈷co2o31.9份、氧化鉻cr2o31.7份、五氧化二鈮nb2o50.5份、鈦酸鍶srtio31.2份、鈦酸鎂mg2tio41.5份、碳酸鋰li2co30.2份。

上述壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻后過(guò)100～200目篩，加入適量水，放入600r/min的球磨機(jī)中球磨12小時(shí)制成漿料；其中，水的加入量為混合物總質(zhì)量的1.5倍。

（2）將漿料在150℃烘干至含水量2～6%，放入窯爐中，于900℃煅燒3小時(shí)，得到陶瓷主料。

（3）將陶瓷主料放入球磨機(jī)中，加入適量水和3～5%的聚乙烯醇水溶液，1000r/min球磨6小時(shí)得到漿液，在鼓風(fēng)烘箱中干燥1小時(shí)，再用壓力機(jī)于10mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風(fēng)處2～3天。

（4）將通風(fēng)干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200～300目篩，磨粉機(jī)磨粉得到顆粒狀的瓷料。

（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機(jī)中于20mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至500℃排膠2小時(shí)，再升溫至900℃燒結(jié)保溫3小時(shí)，自然冷卻至室溫得到該壓敏電阻陶瓷材料。

本實(shí)施例的壓敏電阻陶瓷材料電位梯度可達(dá)到580v/mm，非線性系數(shù)達(dá)到45以上，泄漏電流為約1.5μa。

實(shí)施例2

一種壓敏電阻陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno66份、二氧化鈦tio26份、二氧化錳mno23份、五氧化二釩v2o54份、氧化鈷co2o31.7份、氧化鉻cr2o31.5份、五氧化二鈮nb2o50.5份、鈦酸鍶srtio30.9份、鈦酸鎂mg2tio41.3份、碳酸鋰li2co30.2份。

上述壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻后過(guò)100～200目篩，加入適量水，放入600r/min的球磨機(jī)中球磨12小時(shí)制成漿料；其中，水的加入量為混合物總質(zhì)量的1.5倍。

（2）將漿料在150℃烘干至含水量2～6%，放入窯爐中，于900℃煅燒3小時(shí)，得到陶瓷主料。

（3）將陶瓷主料放入球磨機(jī)中，加入適量水和3～5%的聚乙烯醇水溶液，1000r/min球磨6小時(shí)得到漿液，在鼓風(fēng)烘箱中干燥1小時(shí)，再用壓力機(jī)于10mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風(fēng)處2～3天。

（4）將通風(fēng)干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200～300目篩，磨粉機(jī)磨粉得到顆粒狀的瓷料。

（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機(jī)中于20mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至500℃排膠2小時(shí)，再升溫至900℃燒結(jié)保溫3小時(shí)，自然冷卻至室溫得到該壓敏電阻陶瓷材料。

本實(shí)施例的壓敏電阻陶瓷材料電位梯度可達(dá)到572v/mm，非線性系數(shù)達(dá)到45以上，泄漏電流為約1.5μa。

實(shí)施例3

一種壓敏電阻陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno70份、二氧化鈦tio28份、二氧化錳mno23份、五氧化二釩v2o55份、氧化鈷co2o32.3份、氧化鉻cr2o31.8份、五氧化二鈮nb2o50.6份、鈦酸鍶srtio31.2份、鈦酸鎂mg2tio41.5份、碳酸鋰li2co30.5份。

上述壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻后過(guò)100～200目篩，加入適量水，放入600r/min的球磨機(jī)中球磨12小時(shí)制成漿料；其中，水的加入量為混合物總質(zhì)量的1.5倍。

（2）將漿料在150℃烘干至含水量2～6%，放入窯爐中，于900℃煅燒3小時(shí)，得到陶瓷主料。

（3）將陶瓷主料放入球磨機(jī)中，加入適量水和3～5%的聚乙烯醇水溶液，1000r/min球磨6小時(shí)得到漿液，在鼓風(fēng)烘箱中干燥1小時(shí)，再用壓力機(jī)于10mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風(fēng)處2～3天。

（4）將通風(fēng)干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200～300目篩，磨粉機(jī)磨粉得到顆粒狀的瓷料。

（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機(jī)中于20mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至500℃排膠2小時(shí)，再升溫至900℃燒結(jié)保溫3小時(shí)，自然冷卻至室溫得到該壓敏電阻陶瓷材料。

本實(shí)施例的壓敏電阻陶瓷材料電位梯度可達(dá)到566v/mm，非線性系數(shù)達(dá)到45以上，泄漏電流為約1.5μa。

實(shí)施例4

一種壓敏電阻陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno80份、二氧化鈦tio28份、二氧化錳mno26份、五氧化二釩v2o55份、氧化鈷co2o32.5份、氧化鉻cr2o32.0份、五氧化二鈮nb2o50.7份、鈦酸鍶srtio31.6份、鈦酸鎂mg2tio41.5份、碳酸鋰li2co30.5份。

上述壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻后過(guò)100～200目篩，加入適量水，放入500r/min的球磨機(jī)中球磨15小時(shí)制成漿料；其中，水的加入量為混合物總質(zhì)量的0.9倍。

（2）將漿料在120℃烘干至含水量2～6%，放入窯爐中，于820℃煅燒5小時(shí)，得到陶瓷主料。

（3）將陶瓷主料放入球磨機(jī)中，加入適量水和3～5%的聚乙烯醇水溶液，900r/min球磨8小時(shí)得到漿液，在鼓風(fēng)烘箱中干燥1.8小時(shí)，再用壓力機(jī)于10mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風(fēng)處2～3天。

（4）將通風(fēng)干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200～300目篩，磨粉機(jī)磨粉得到顆粒狀的瓷料。

（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機(jī)中于16mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至480℃排膠2.2小時(shí)，再升溫至960℃燒結(jié)保溫2.5小時(shí)，自然冷卻至室溫得到該壓敏電阻陶瓷材料。

本實(shí)施例的壓敏電阻陶瓷材料電位梯度可達(dá)到559v/mm，非線性系數(shù)達(dá)到45以上，泄漏電流為約1.5μa。

實(shí)施例5

一種壓敏電阻陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno80份、二氧化鈦tio210份、二氧化錳mno26份、五氧化二釩v2o56份、氧化鈷co2o32.8份、氧化鉻cr2o32.2份、五氧化二鈮nb2o50.6份、鈦酸鍶srtio31.6份、鈦酸鎂mg2tio41.8份、碳酸鋰li2co30.6份。

上述壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻后過(guò)100～200目篩，加入適量水，放入400r/min的球磨機(jī)中球磨18小時(shí)制成漿料；其中，水的加入量為混合物總質(zhì)量的1.3倍。

（2）將漿料在135℃烘干至含水量2～6%，放入窯爐中，于860℃煅燒5小時(shí)，得到陶瓷主料。

（3）將陶瓷主料放入球磨機(jī)中，加入適量水和3～5%的聚乙烯醇水溶液，1000r/min球磨6小時(shí)得到漿液，在鼓風(fēng)烘箱中干燥1小時(shí)，再用壓力機(jī)于8mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風(fēng)處2～3天。

（4）將通風(fēng)干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200～300目篩，磨粉機(jī)磨粉得到顆粒狀的瓷料。

（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機(jī)中于16mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至480℃排膠2.2小時(shí)，再升溫至920℃燒結(jié)保溫2.3小時(shí)，自然冷卻至室溫得到該壓敏電阻陶瓷材料。

本實(shí)施例的壓敏電阻陶瓷材料電位梯度可達(dá)到560v/mm，非線性系數(shù)達(dá)到45以上，泄漏電流為約1.5μa。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。