【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于压敏电阻，具体涉及一种新型交流、直流高稳定性的zno压敏电阻及其制备方法。
技术介绍
1、氧化锌压敏电阻因其具有优异的非线性伏安特性同时兼具工艺简单，成本低廉。因此，氧化锌压敏电阻主要作为各种电器设备及避雷器的过电压保护器，被广泛的应用于通讯、电子元器件、汽车工业，医疗行业中。压敏电阻主要功能是进行浪涌抑制从而保护设备线路。目前，随着如今工业技术的不断革新提高，压敏电阻长期不断承受工作电压和间歇承受不同幅值和脉宽的瞬时雷电过电压以及操作过电压，会导致其电气性能发生劣化以至失效，影响电力系统的长期、稳定、可靠运行。其中交流老化和直流老化是zno压敏电阻长期承受工作电压作用而导致的老化现象。因此，这对zno压敏电阻在交流、直流工作环境下的稳定性及其使用寿命都提出更高的要求。为此，亟需开发一种新型耐交流、直流应用的高稳定性zno压敏电阻，符合压敏电阻发展趋势并具有广阔的运用前景。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术设计制备出一种新型交流、直流高稳定性的氧化锌压敏电阻，具有较小的初始漏电流，延长在交流、直流环境下的工作寿命。
2、一方面，本专利技术提供了一种新型交流、直流高稳定性的zno压敏电阻，所述zno压敏电阻由zno、含cr元素的化合物以及改性掺杂剂组成；其中，所述zno的含量为74～99.995mol％，cr元素的含量为0.005～4mol％，所述改性掺杂剂的含量为0～22mol％，各组分摩尔含量之和为100mol％；所述改性掺杂剂由含有sb、co
3、所述改性掺杂剂中，各元素的含量分别为：ca：0～4mol％、co：0～2mol％、sb：0～1.5mol％、mn：0～4mol％、ni：0～1mol％、ba：0～1mol％、al：0～1.5mol％、mg：0～2mol％、b：0～1mol％、in：0～0.5mol％、la：0～2mol％、y：0～1mol％、ga：0～0.5mol％、si：0～1mol％、ti：0～1mol％。
4、较佳地，所述zno压敏电阻的非线性系数α≥8，漏电流il≤100μa；
5、在80％·v1ma交流电压、135℃下老化160小时后，所述zno压敏电阻的压敏电压变化率不超过10％，漏电流il≤200μa，老化系数kt≤100μa/h1/2；
6、在80％·v1ma直流电压、135℃下老化160小时后，所述zno压敏电阻的压敏电压变化率不超过10％，漏电流il≤200μa，老化系数kt≤100μa/h1/2。
7、本专利技术在传统的氧化锌压敏电阻的基础上，以zno作为主体，采用含有cr元素的化合物作为压敏性能激发剂以及将含有sb、co、ca、mn、ni、ba、al、mg、b、in、la、y、ga、si、ti元素中的至少一种的化合物作为改性掺杂剂，制备得到在交流、直流环境下具有高稳定性的zno压敏电阻。所得zno压敏电阻的初始漏电流il较低，il≤100μa，在交流、直流环境下抗老化性能好。
8、另一方面，本专利技术提供了上述新型交流、直流高稳定性的zno压敏电阻的制备方法，包括：将氧化锌、含cr元素的化合物和改性掺杂剂混合，经球磨、干燥、合成，得到复合粉体；在复合粉体中加入粘结剂进行造粒，得到造粒粉体；将造粒粉体经压制成型、排胶和烧结，得到所述zno压敏电阻。
9、较佳地，所述球磨的参数包括：以去离子水为球磨介质，球磨的转速为400～1000rpm，球磨的时间为2～12小时，料球比为1：1～20：1。
10、较佳地，所述干燥的温度为100～120℃。
11、较佳地，所述合成的温度为300～700℃，时间为1～4小时。
12、较佳地，所述压制成型的压力为100～250mpa；
13、所述排胶的温度为350～800℃，时间为1～10小时。
14、较佳地，所述烧结的参数包括：烧结温度为800～2500℃，烧结时间为1～8小时，升温速率为0.5～10℃/min。
15、较佳地，所述制备方法还包括：将烧结后的样品进行抛光磨片，并在其表面刷上银电极，得到所述zno压敏电阻。
16、本专利技术采用zno作为主体成分制备新型交流、直流高稳定性压敏电阻，并通过添加cr、sb、co、ca、mn、ni、ba、al、mg、b、in、la、y、ga、si、ti元素中的至少一种，不断调整掺杂元素比例，直至有效改善压敏电阻的晶界处的致密性，提高晶界势垒高度，从而降低压敏电阻的初始漏电流，得到具备高稳定耐交流、直流老化性能压敏电阻。
17、与传统的氧化锌压敏电阻相比，本专利技术制得的氧化锌压敏电阻不含有在高温下易挥发的bi2o3，不含价格高昂的制备元素(例如pr)，不含有毒元素(例如v)。所得新型氧化锌压敏电阻的非线性系数(i-v非线性系数)α≥8，漏电流il≤100μa，分别在80％·v1ma的交流电压和直流电压，135℃下老化160小时后其压敏电压变化率不超过10％，老化系数kt≤100μa/h1/2，抗老化性能得到显著提升。
18、有益效果：
19、(1)本专利技术制备的新型交流、直流高稳定性的zno压敏电阻的漏电流较小，低于100μa，并且具备稳定的耐交流、直流老化性能，老化温度为135℃、分别在80％·v1ma的交流电和直流电下连续加速老化160h后依旧保持着较好的压敏特性；
20、(2)本专利技术提供的zno压敏电阻的制备方法具备掺杂元素少成本低廉，制备工艺简洁，绿色环保等优点，具有实用性和应用前景。
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1.一种新型交流、直流高稳定性的ZnO压敏电阻，其特征在于，所述ZnO压敏电阻由ZnO、含Cr元素的化合物以及改性掺杂剂组成；其中，所述ZnO的含量为74～99.995mol％，Cr元素的含量为0.005～4mol％，所述改性掺杂剂的含量为0～22mol％，各组分摩尔含量之和为100mol％；所述改性掺杂剂由含有Sb、Co、Ca、Mn、Ni、Ba、Al、Mg、B、In、La、Y、Ga、Si、Ti元素中的至少一种的化合物组成。
2.根据权利要求1所述的ZnO压敏电阻，其特征在于，所述改性掺杂剂中，各元素的含量分别为：Ca：0～4mol％、Co：0～2mol％、Sb：0～1.5mol％、Mn：0～4mol％、Ni：0～1mol％、Ba：0～1mol％、Al：0～1.5mol％、Mg：0～2mol％、B：0～1mol％、In：0～0.5mol％、La：0～2mol％、Y：0～1mol％、Ga：0～0.5mol％、Si：0～1mol％、Ti：0～1mol％。
3.根据权利要求1或2所述的ZnO压敏电阻，其特征在于，所述ZnO压敏电阻的非线性系数α≥8，漏电流IL≤
4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的ZnO压敏电阻的制备方法，其特征在于，包括：将氧化锌、含Cr元素的化合物和改性掺杂剂混合，经球磨、干燥、合成，得到复合粉体；在复合粉体中加入粘结剂进行造粒，得到造粒粉体；将造粒粉体经压制成型、排胶和烧结，得到所述ZnO压敏电阻。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，以去离子水为球磨介质，球磨的转速为400～1000rpm，球磨的时间为2～12小时，料球比为1：1～20：1。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为100～120℃。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述合成的温度为300～700℃，时间为1～4小时。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述压制成型的压力为100～250MPa；
9.根据权利要求4-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的参数包括：烧结温度为800～2500℃，烧结时间为1～8小时，升温速率为0.5～10℃/min。
10.根据权利要求4-9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：将烧结后的样品进行抛光磨片，并在其表面刷上银电极，得到所述ZnO压敏电阻。
...【技术特征摘要】
1.一种新型交流、直流高稳定性的zno压敏电阻，其特征在于，所述zno压敏电阻由zno、含cr元素的化合物以及改性掺杂剂组成；其中，所述zno的含量为74～99.995mol％，cr元素的含量为0.005～4mol％，所述改性掺杂剂的含量为0～22mol％，各组分摩尔含量之和为100mol％；所述改性掺杂剂由含有sb、co、ca、mn、ni、ba、al、mg、b、in、la、y、ga、si、ti元素中的至少一种的化合物组成。
2.根据权利要求1所述的zno压敏电阻，其特征在于，所述改性掺杂剂中，各元素的含量分别为：ca：0～4mol％、co：0～2mol％、sb：0～1.5mol％、mn：0～4mol％、ni：0～1mol％、ba：0～1mol％、al：0～1.5mol％、mg：0～2mol％、b：0～1mol％、in：0～0.5mol％、la：0～2mol％、y：0～1mol％、ga：0～0.5mol％、si：0～1mol％、ti：0～1mol％。
3.根据权利要求1或2所述的zno压敏电阻，其特征在于，所述zno压敏电阻的非线性系数α≥8，漏电流il≤100μa；
4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的zno压敏...
【专利技术属性】
技术研发人员：田甜，王文俊，李国荣，郑嘹赢，阮学政，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：
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