本发明专利技术公开了一种低温烧结氧化锌压敏陶瓷材料及其制备方法。所述材料由氧化锌、烧结助剂及改性添加剂组成，其中氧化锌的含量为86.0～98.0mol％，烧结助剂的含量为0.001～3.0mol％，余量为改性添加剂；所述的烧结助剂为MoO3或MoO3与Bi2O3形成的混合物；所述的改性添加剂是由Bi2O3、Sb2O3、B2O3、NiO、Co2O3、MnO2、Cr2O3及V2O5组成。本发明专利技术获得的氧化锌压敏陶瓷材料的压敏电压为730～800V/mm，非线性系数α＞20，漏电流IL＜10μA，且烧结温度低，综合性能良好；另外，本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一 种低温烧结氧化锌(ZnO)压敏陶瓷材料及其制备方法，属于压敏陶瓷材料
技术介绍
ZnO基陶瓷由于具有非线性系数高、浪涌吸收能力高、响应速度快等优点，且成本低，工艺简单，目前已经成为应用最为广泛的压敏电阻材料。随着电子信息技术的飞速发展，电子元件向低压化、小型化、阵列化、集成化方向发展。因此，小型化、可靠性高的多层片式ZnO压敏电阻具有良好的市场前景。在日益激烈的价格战形势下，片式压敏电阻器昂贵的价格成为影响其市场占有率和推广的主要瓶颈。ZnO压敏电阻材料的烧结温度高于1000°C，在片式压敏电阻制备工艺中必须使用高熔点合金Ag/Pd作为其内电极材料，仅该部分在总成本中占很高比例。另外，ZnO-Bi2O3系压敏电阻材料中的低熔点Bi2O3组分在高温烧结过程中极易挥发，并容易和电极材料中的Pd发生反应，从而导致陶瓷材料化学成份的波动和性能上的分散，致使产品性能恶化。解决上述问题，需降低烧结温度，使用纯银或价格低廉的金属做内电极，于是降低烧结温度是ZnO压敏电阻器的一个重要发展趋势。对于ZnO-Bi2O3系压敏电阻，目前学术界主要利用湿化学法、高能球磨制备高烧结活性粉体以及助溶剂法来达到降低烧结温度的目的。Chu等人研究了由Sol-Gel法制备的ZnO-Bi2O3系压敏电阻的烧结特性，与传统粉体制备工艺相比，其烧结温度从1050°C降低至9500C。刘宏玉等人采用高能球磨法将ZnO-Bi2O3系压敏电阻烧结温度降低至800°C，相对密度高达 98. 94%，其压敏性能为ElniA = 1528V/mm，α = 15. 4, Il = 20 μ A0 Lin 采用 24GHz高频微波，在1100°C烧结时得到了致密度为95%的ZnO-Bi2O3系压敏电阻，其压敏性能为E1iiia = 600V/mm, α = 38。最近，subasri 报导了纳米 ZnO-Bi2O3 压敏陶瓷在 2. 45GHz 微波下1000°C烧结时其致密度可达98. 5%，压敏性能为ElmA = 820V/mm, α = 43。Lee研究了PbO-B2O3-ZnO-SiO2 :玻璃掺杂ZnO压敏电阻的烧结特性，实现了在950°C下的低温烧结，极大地促进了 ZnO玻璃系压敏电阻的应用研究。综上所述湿化学法工艺复杂、成本高，不适合大规模工业生产；高能球磨法容易掺入杂质，粒子容易变形；微波烧结晶粒过于细小，不利于实现低压化；助溶剂法由于其制备工艺简单，降温效率高，同时与ZnO压敏电阻兼容性较好，是目前可行性最高的低温烧结途径，但目前加入的助溶剂一般含有PbO，PbO对环境不利，比如美国专利US5369390“多层ZnO变阻器”，主要通过在配方中添加由Pb0、B203、Zn0和SiO2组成的玻璃料，来降低烧结温度。而单纯的B2O3玻璃料又会影响ZnO的电性能。烧结温度降低会导致晶粒发育不充分，晶粒过于细小，以致于陶瓷梯度过高，通流能力差。因此，在降低烧结温度的同时保证晶粒均匀长大，是国内外研究的热点。因此，探索新的烧结助剂以及新的烧结方法，以降低ZnO压敏陶瓷的烧结温度，并保证陶瓷材料致密，晶粒均匀长大，将对保证ZnO压敏陶瓷具有良好的电性能具有重要意义
技术实现思路
针对现有技术所存在的上述不足和问题，本专利技术的目的是提供一种可低温烧结的、综合性能良好的无铅化氧化锌压敏陶瓷材料及其制备方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下一种低温烧结氧化锌压敏陶瓷材料，由氧化锌、烧结助剂及改性添加剂组成，其中氧化锌的含量为86. O 98. Omol %，烧结助剂的含量为O. 001 3. Omol %，余量为改性添加剂；所述的烧结助剂为MoO3或此03与Bi2O3形成的混合物；所述的改性添加剂是由Bi203、Sb2O3> B2O3> Ni。、Co2O3> MnO2, Cr2O3及V2O5组成，其中各组成的含量如下=Bi2O3为O. 4 2. Omol %，Sb2O3 为 O. I I. 5mol %，B2O3 为 O. 4 I. Omol %，NiO 为 O. 4 I. Omol %，Co2O3为 O. 5 I. 5mol %，MnO2 为 O. I 2. Omol %，Cr2O3 为 O. I I. Omol %，V2O5 为 O. 001 O. 2mol%。 作为一种优选方案，所述的低温烧结氧化锌压敏陶瓷材料中，氧化锌的含量为92. O 96. Omol %，烧结助剂的含量为O. 001 3. Omol %，余量为改性添加剂；所述的烧结助剂为MoO3或MoO3与Bi2O3形成的混合物；所述的改性添加剂是由Bi203、Sb2O3> B2O3> NiO,Co2O3> MnO2, Cr2O3及V2O5组成，其中各组成的含量如下=Bi2O3为O. 5 I. 5mol%, Sb2O3为O. I I. Omol %，B2O3 为 O. 5 I. Omol %，NiO 为 O. 5 I. Omol %，Co2O3 为 O. 5 I. Omol %，MnO2 为 O. I I. Omol %，Cr2O3 为 O. I I. Omol %，V2O5 为 O. 01 O. Imol %。所述的烧结助剂优选为MoO3与Bi2O3按摩尔比(O. I 4. O) I形成的混合物。一种所述的低温烧结氧化锌压敏陶瓷材料的制备方法，是先将配方中的各组成原料混合均匀，然后进行干燥、造粒、压制成型、排胶和烧结。作为一种优选方案，所述的低温烧结氧化锌压敏陶瓷材料的制备方法，是首先将MoO3与Bi2O3混合均匀，然后在400°C 800°C煅烧，获得烧结助剂BM ;再将获得的烧结助剂BM按配比与氧化锌和改性添加剂混合均匀，然后进行干燥、造粒、压制成型、排胶和烧结。作为进一步优选方案，所述的烧结采用两步烧结法。作为更进一步优选方案，所述的两步烧结条件如下先以I 5°C /min的升温速率升温到600 800°C，保温5 30min后再以I 3°C /min的升温速率升温到850 900°C，保温I 4小时后随炉冷却。与现有技术相比，本专利技术获得的氧化锌压敏陶瓷材料的压敏电压为730 800V/mm，非线性系数α > 20，漏电流込< 10 μ Α，且烧结温度低，综合性能良好，可满足纯银内电极多层片式压敏电阻器的性能要求；另外，本专利技术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。本专利技术所述的压敏电压，又称电位梯度，指流经样品的电流密度为ImA/cm2时，单位厚度样品两端的电压值；所述的非线性系数是指在给定的外加电压下，I-V曲线上压敏电压附近某点的静态电阻Rs与动态电阻Rd之比，Rs = V/I，Rd = dv/dl ;所述的漏电流是指在应用压敏电阻器的线路正常工作时，流过压敏电阻器的电流；所述的摩尔百分数(mol% )是指该组成的摩尔数与所有组成的摩尔数之和的百分比值。附图说明图I是采用一步法烧结时，温度随时间的Τ-t关系曲线；图2是采用两步法烧结时，温度随时间的Τ-t关系曲线。具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步详细、完整地说明。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李国荣，肖祥凯，程丽红，郑嘹赢，阮学政，曾江涛，
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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