一种改进TiO2掺杂ZnO压敏电阻综合电性能的方法与流程

本发明涉及电阻片制备，具体涉及一种改进tio2掺杂zno压敏电阻综合电性能的方法。

背景技术：

1、压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，用于保护并联的电路或电子元器件免受瞬态过电压的损害。zno压敏材料，由于具备造价低廉、非欧姆特性优良、响应时间快、漏电流小、通流容量大等优点，迅速成为制造压敏电阻器的主导材料。由于优异的非线性伏安特性，zno压敏电阻被广泛用于电力、电子、交通、安防、通讯、军事等各个领域的过电压保护。中高压zno压敏电阻主要应用于输配电系统中，为满足对各种集成电路、精密电子线路及芯片等现代电子系统的保护需求，对低压压敏电阻的需求量日益增多，对其性能的要求越来越高。

2、目前制备低压压敏电阻的方法出现制备超低压电阻困难、电性能差、生产过程控制难度大、产品废品率高等问题。tio2具有促进zno晶粒生长的作用，低压压敏电阻配方中多含有tio2，而传统掺杂方法是对tio2原料进行研磨，tio2很难分散均匀，导致zno晶粒生长很不均匀，低压压敏的电性能不稳定，同一批样品分散性大，且耐大电流冲击性能差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改进tio2掺杂zno压敏电阻综合电性能的方法，通过提升tio2在压敏电阻瓷体中分布均匀性提高了电阻片的综合电性能。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种改进tio2掺杂zno压敏电阻综合电性能的方法，该方法包括如下步骤：

4、(1)通过溶胶-凝胶法将tio2前驱体包裹在zno原料粉末上：

5、将zno原料粉体倒入低温冷却的无水乙醇中，在搅拌条件下形成zno悬浮液；然后将少量ticl4加入zno悬浮液中，在不断搅拌条件下使ticl4与乙醇发生反应，醇解成钛醇盐溶胶；静置一段时间后，使钛醇盐溶胶转变为包裹zno粉体的钛醇盐凝胶；

6、(2)将步骤(1)制备的钛醇盐凝胶烘干，然后煅烧形成均匀掺杂tio2的zno煅烧粉体；

7、(3)制备电阻片的原料准备：

8、电阻片的制备原料按照重量百分比计的组成为：均匀掺杂tio2的zno煅烧粉体为82～94％，bi2o3为2～6％，sb2o3为1～4％，nio为0～4％，cr2o3为0～2％，mn3o4为0.5～4％，co3o4为1～4％，sio2为0～2％，玻璃粉为0～2％；

9、(4)制坯粉料的制备：

10、将电阻片的制备原料中除zno煅烧粉体外的其他成分和去离子水混合后，进行搅拌研磨混合得混合浆料ⅰ，将所得混合浆料ⅰ在烘干后粉碎成粉体，得到混合粉体材料；将混合粉体材料与zno煅烧粉体、al(no3)3·9h2o和去离子水混合，并加入分散剂、粘结剂，进行搅拌研磨，得到混合浆料ⅱ；将所得混合浆料ⅱ再经喷雾造粒、陈腐处理后得到制坯粉料；

11、(5)坯体的压制：在压机模腔中倒入制坯粉料，压制成型，得到坯体；

12、(6)坯体烧结：坯体经排胶处理(预煅烧处理)后进行高温煅烧，得到电阻片坯体；电阻片坯体经热处理后即得到成品zno压敏电阻。

13、上述步骤(1)中，所述低温冷却的无水乙醇温度小于等于15℃；所述钛醇盐溶胶向凝胶转变的静置时间为2～12h。

14、上述步骤(1)中，所述zno悬浮液中固液质量比为4:6-6:4；在zno悬浮液中所加入ticl4的质量为zno原料质量的0.3～1.2％。

15、上述步骤(2)中，所述凝胶的烘干温度为50～80℃，所述煅烧温度为700～1100℃。

16、上述步骤(4)中，所加入al(no3)3·9h2o为混合浆料ⅱ中固体粉料重量的0.02～0.05％；所加入分散剂的量为混合浆料ⅱ中固体粉料重量的0.3～1.5％；所加入粘结剂的量为混合浆料ⅱ中固体粉料重量的0.5～1.5％。

17、上述步骤(4)中，所述喷雾造粒是采用喷雾干燥机，将所述混合浆料ⅱ进行喷雾造粒，得到造粒料；所述陈腐处理是对过30-120目筛网收集的造粒料先补充适量水分，使粉料的质量百分比含水率达到1.0～1.5％，后密封静置24～48h，得到制坯粉料。

18、上述步骤(5)中，通过控制压机压力大小，使得所成型制得的坯体的密度为3.1～3.3g/cm3。

19、上述步骤(6)中，所述排胶处理是将坯体在420～520℃进行排胶处理，以排出坯体中的有机物。

20、上述步骤(6)中，所述高温燃烧的温度为1000～1300℃，煅烧时间至少1h。

21、上述步骤(6)中，高温煅烧后的电阻片坯体依次进行磨片、清洗和烘干，烘干后样品施涂玻璃釉或有机绝缘漆，之后在样品上下表面制备金属电极，得到成品zno压敏电阻。

22、本发明设计原理及有益效果如下：

23、1、本发明在原料配制阶段通过溶胶-凝胶法将tio2前驱体包裹在zno原料粉末上，实现zno原料粉末周围分子级均匀程度的tio2包裹。有利于zno晶粒的均匀生长，提高了压敏电阻样品的一致性。

24、2、本发明方法无需改变原有压敏电阻片配方，只需对现有电阻片制备工艺进行优化，所制备的电阻片相较同配方原工艺制备电阻片非线性系数增大，抗大电流冲击能力提升。

技术特征：

1.一种改进tio2掺杂zno压敏电阻综合电性能的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的改进tio2掺杂zno压敏电阻综合电性能的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述低温冷却的无水乙醇温度小于等于15℃；所述钛醇盐溶胶向凝胶转变的静置时间为2～12h。

3.根据权利要求1所述的改进tio2掺杂zno压敏电阻综合电性能的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述zno悬浮液中固液质量比为4:6-6:4；在zno悬浮液中所加入ticl4的质量为zno原料质量的0.3～1.2％。

4.根据权利要求1所述的改进tio2掺杂zno压敏电阻综合电性能的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述凝胶的烘干温度为50～80℃，所述煅烧温度为700～1100℃。

5.根据权利要求1所述的改进tio2掺杂zno压敏电阻综合电性能的方法，其特征在于：步骤(4)中，所加入al(no3)3·9h2o为混合浆料ⅱ中固体粉料重量的0.02～0.05％；所加入分散剂的量为混合浆料ⅱ中固体粉料重量的0.3～1.5％；所加入粘结剂的量为混合浆料ⅱ中固体粉料重量的0.5～1.5％。

6.根据权利要求1所述的改进tio2掺杂zno压敏电阻综合电性能的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述喷雾造粒是采用喷雾干燥机，将所述混合浆料ⅱ进行喷雾造粒，得到造粒料；所述陈腐处理是对过30-120目筛网收集的造粒料先补充适量水分，使粉料的质量百分比含水率达到1.0～1.5％，后密封静置24～48h，得到制坯粉料。

7.根据权利要求1所述的改进tio2掺杂zno压敏电阻综合电性能的方法，其特征在于：步骤(5)中，通过控制压机压力大小，使得所成型制得的坯体的密度为3.1～3.3g/cm3。

8.根据权利要求1所述的改进tio2掺杂zno压敏电阻综合电性能的方法，其特征在于：步骤(6)中，所述排胶处理是将坯体在420～520℃进行排胶处理，以排出坯体中的有机物。

9.根据权利要求1所述的改进tio2掺杂zno压敏电阻综合电性能的方法，其特征在于：步骤(6)中，所述高温燃烧的温度为1000～1300℃，煅烧时间至少1h。

10.根据权利要求1所述的改进tio2掺杂zno压敏电阻综合电性能的方法，其特征在于：步骤(6)中，高温煅烧后的电阻片坯体依次进行磨片、清洗和烘干，烘干后样品施涂玻璃釉或有机绝缘漆，之后在样品上下表面制备金属电极，得到成品zno压敏电阻。

技术总结本发明公开了一种改进TiO2掺杂ZnO压敏电阻综合电性能的方法，属于电阻片制备技术领域。该方法包括：(1)通过溶胶‑凝胶法将TiO2前驱体包裹在ZnO原料粉末上，得到包裹ZnO粉体的钛醇盐凝胶；(2)将钛醇盐凝胶烘干，然后煅烧形成均匀掺杂TiO2的ZnO煅烧粉体；(3)以该均匀掺杂TiO2的ZnO煅烧粉体为主要原料制备ZnO压敏电阻。本发明通过提升TiO2在压敏电阻瓷体中分布均匀性提高了电阻片的综合电性能。技术研发人员：董建洪,陈伟受保护的技术使用者：嘉兴瑞嘉电气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2