一种ZnO基线性陶瓷电阻材料及其制备方法

本发明涉及线性陶瓷电阻材料，尤其涉及一种zno基线性陶瓷电阻材料及其制备方法。

背景技术：

1、氧化锌的禁带宽度大，激子束缚能力强，电导率也很高，在半导体电阻材料、太阳能材料等很多方面有着广泛的应用。当zno作为线性电阻时，伏安特性成线性，非线性系数非常小且接近于1，电阻温度系数非常小，而且其电阻率可调范围也比较大。zno基线性电阻的负阻温系数较小或者为正值的特性，使得其受温度的影响比较小，比传统线性电阻更适合在较高的温度环境下使用[徐希,燕颖,任鑫等.al2o3含量对zno线性陶瓷电阻微观结构和电气性能的影响[j].陶瓷学报,2019,40(03):307-310]。目前，在所有的线性电阻材料中，zno线性电阻材料是最稳定的，综合电性能最好，有着很好的应用前景[刘建科.掺杂对氧化锌电阻特性的影响[d].西安:陕西科技大学,2014]。

2、掺杂一定量的适当的金属氧化物可以改善zno基线性电阻的电学性能，其掺杂的氧化物一般是碱土金属氧化物或者是第三、四副族饱和金属氧化物[刘桂香,徐光亮,马建军等.高压氧化锌压敏陶瓷粉体的制备现状及研究进展[j].中国非金属矿工业导刊,2005,5(02):8-11]。目前zno线性电阻器的基础配方主要有zno-al2o3-mgo-sio2[j.f.zhu,j.j.wang,y.zhu,f.wang,major effects on microstructure and electricalproperties of zno-based linear resistance ceramics with mgo changes.j.mater.sci.mater.electron.25,2273–2278(2014).]、zno-a12o3-mgo-tio2-sio2-fe2o3[刘建科,乔毅楠,张瑞婷等.fe2o3掺杂对氧化锌线性电阻的影响[j].硅酸盐学报,2021,49(03):448-454]、zno-mgo-la2o3-zro2[李盛涛,刘辅宜,徐传骧.新型zno陶瓷线性电阻材料[j].功能材料,1996,27(01):55-60.]及zno-nb2o5-y2o3[籍远明,张金仓.nb2o5掺杂的氧化锌陶瓷导电特性研究[j].低温物理学报,2004,26(01):72-75.]等。通过在基体中掺杂各种金属或者稀土氧化物，从而使氧化锌电阻的电学性能得到改善。然而目前已有的氧化锌线性电阻的体系中电阻器的非线性系数值很少达到1.0，或者改性需要掺杂很多种氧化物，氧化锌线性电阻的电性能虽然得以提高，但是制备方法所使用的设备价格昂贵、体积大且增加了生产成本等，而且所需要的原料成分比较复杂，较难制备。

3、因此，研究得到一种低成本，非线性系数值、电性能和致密度良好的zno基线性陶瓷电阻材料，具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种zno基线性陶瓷电阻材料及其制备方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种zno基线性陶瓷电阻材料，包含如下制备原料：zno、in2o3、mno2和srco3；所述zno、in2o3、mno2和srco3的摩尔比为97.5-x：x：0.45～0.6：1.90～2.05；其中，x为0.1～0.4。

4、作为优选，x为0.2、0.3或0.4。

5、作为优选，zno基线性陶瓷电阻材料的电阻率为640～30300(ω·cm)，非线性系数为1.00～1.02。

6、作为优选，zno基线性陶瓷电阻材料的致密度为92.5～97.0％。

7、本发明还提供了所述的zno基线性陶瓷电阻材料的制备方法，包含如下步骤：

8、1)将zno粉体、in2o3粉体、mno2粉体、srco3粉体和水混合后顺次进行球磨、干燥，得到原料粉体；

9、2)将原料粉体和胶黏剂混合造粒后压制成型，得到圆片型材料；

10、3)将圆片型材料顺次进行排胶、烧结，得到zno基线性陶瓷电阻材料。作为优选，步骤1)所述球磨的时间为6～10h，球磨的转速为320～380r/min；所述干燥的温度为80～100℃。

11、作为优选，步骤2)所述胶黏剂为聚乙烯醇胶黏剂，胶黏剂的质量为原料粉体质量的3～8％；所述压制成型的压力为185～225mpa。

12、作为优选，步骤3)所述排胶的温度为520～670℃，排胶的时间为1～4h。

13、作为优选，步骤3)所述烧结的温度为1250～1350℃，烧结的时间为2～6h，升温至烧结温度的升温速率为2～10℃/min。

14、本发明的有益效果包括：

15、1)本发明的zno基线性陶瓷电阻材料的欧姆特性好，非线性系数为1.0左右；温度稳定性高，电阻温度系数为-5.36×10-3～-6.03×10-3/℃；电阻可调节范围大；电阻率为600～30500ω·cm，无电感，综合性能良好。

16、2)本发明的制备方法具有工艺简单，能耗小，绿色环保等优点，本发明通过向zno基线性电阻中添加一定量的in2o3，不仅可以显著降低zno基线性陶瓷电阻器的非线性系数，使其接近于1.0，而且在一定程度上降低了线性陶瓷的电阻率和电阻温度系数。

17、3)本发明的zno基线性陶瓷电阻材料致密度高，化学性质稳定，可用于制备电流断路器、释能电阻器、点接地电阻器以及无感测量电阻装置等，可在电子通讯、计算机、汽车电子、消费类电子产品等领域中应用，具有广泛的应用前景。本发明的zno基线性陶瓷电阻材料为掺杂改性zno等线性电阻提供了新的基体以及新的思路。

技术特征：

1.一种zno基线性陶瓷电阻材料，其特征在于，包含如下制备原料：zno、in2o3、mno2和srco3；所述zno、in2o3、mno2和srco3的摩尔比为97.5-x：x：0.45～0.6：1.90～2.05；其中，x为0.1～0.4。

2.根据权利要求1所述的zno基线性陶瓷电阻材料，其特征在于，x为0.2、0.3或0.4。

3.根据权利要求1或2所述的zno基线性陶瓷电阻材料，其特征在于，zno基线性陶瓷电阻材料的电阻率为640～30300(ω·cm)，非线性系数为1.00～1.02。

4.根据权利要求3所述的zno基线性陶瓷电阻材料，其特征在于，zno基线性陶瓷电阻材料的致密度为92.5～97.0％。

5.权利要求1～4任一项所述的zno基线性陶瓷电阻材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述球磨的时间为6～10h，球磨的转速为320～380r/min；所述干燥的温度为80～100℃。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述胶黏剂为聚乙烯醇胶黏剂，胶黏剂的质量为原料粉体质量的3～8％；所述压制成型的压力为185～225mpa。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述排胶的温度为520～670℃，排胶的时间为1～4h。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述烧结的温度为1250～1350℃，烧结的时间为2～6h，升温至烧结温度的升温速率为2～10℃/min。

技术总结本发明属于线性陶瓷电阻材料技术领域，本发明提供了一种ZnO基线性陶瓷电阻材料及其制备方法，ZnO基线性陶瓷电阻材料，包含如下制备原料：ZnO、In<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、MnO<subgt;2</subgt;和SrCO<subgt;3</subgt;；所述ZnO、In<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、MnO<subgt;2</subgt;和SrCO<subgt;3</subgt;的摩尔比为97.5‑x：x：0.4～0.6：1.5～2.5；其中，x为0.1～0.4。本发明的ZnO基线性陶瓷电阻材料的欧姆特性好，非线性系数为1.0左右；温度稳定性高，电阻温度系数为‑5.36×10<supgt;‑3</supgt;～‑6.03×10<supgt;‑3</supgt;/℃；电阻可调节范围大；电阻率为600～30500Ω·cm，无电感，综合性能良好。技术研发人员：徐志军,陈雪方,初瑞清,许韬,卢广明受保护的技术使用者：烟台大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29