替代氧化锑的氧化锌元件的制作方法

本发明涉及用于避雷器等过电压保护装置的氧化锌元件，特别地，涉及替代氧化锑而使用氧化锡作为原料氧化物的氧化锌元件。

背景技术：

1、为了抑制对送配电线、变电设备的雷击浪涌等引起的过电压，或者作为变压器等各种电力设备的保护装置，广泛使用氧化锌型避雷器。作为氧化锌型避雷器的内部元件，使用烧结体，其以氧化锌粉末作为主成分，作为其中的添加物，将数种氧化物例如氧化铋(iii)、氧化锑(ii i)、氧化钴(ii i)、氧化镍(ii)、二氧化锰(mno2)等混合，使用聚乙烯醇等有机粘合剂，加压成型为圆筒形等后，在1000℃以上的高温下烧成而制作。通过使氧化锌元件的成分、添加物变化，控制烧结体构成粒子的组成和粒径，从而能够提高电特性，因此进行了各种开发。

2、另一方面，近年来，对于送电成本的要求越来越严格，为了减少送电成本，强烈希望送变电设备的小型化。因此，决定变电设备的绝缘水平的过电压保护装置的小型化成为当务之急。在过电压保护装置中采用的电流-电压非直线电阻体在正常的电压下，大致显示绝缘特性，另一方面，如果施加异常电压，则具有显示低电阻特性的非直线电阻特性，对于过电压的抑制有效，因此是过电压保护装置中的保护电平本身，成为了左右过电压保护装置的小型化乃至送变电设备的小型化的极其重要的技术要素。因此，关于电流-电压非直线电阻体，提出了各种限定构成成分等实施了各种改进的方案。

3、在专利文献1中示出了电流-电压非直线电阻体，其中，通过调节副成分的含量，从而推进小型化，而且电流-电压非直线特性、寿命特性和浪涌能量耐量优异，并且通过使电流-电压非直线电阻体的温度上升时的电阻值的降低程度变小，即提高高温下的热稳定性，从而能够有助于过电压保护装置的小型化。另外记载了通过作为副成分，含有0.5～2.5摩尔％的氧化锑(sb2o3)，从而形成氧化锌和尖晶石粒子，抑制烧结体的粒生长，利用均匀化的作用，使非直线电阻特性提高。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本专利第5065688号说明书

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、作为在过电压保护装置等中使用的元件，需要提供不含健康上、环境上需要考虑的氧化锑的元件。但是，在制成不含氧化锑的元件的情况下，倾向于维持上述的非直线电阻特性困难。

3、基于这样的背景，本发明的目的在于提供避免氧化锑使用产生的健康上、环境上的问题、并且控制烧成体中的氧化锌粒子的粒径、非直线电阻特性(v10ka/v1ma非直线性)良好的氧化锌元件。

4、用于解决课题的手段

5、本发明人为了解决上述课题而深入研究，结果发现：通过代替氧化锑(sb2o3)而使用氧化锡(sno2)，从而能够控制烧成体中的氧化锌粒子的粒径，由此得到非直线电阻特性良好的氧化锌元件，完成了本发明。

6、即，本发明的优选的方案为包含以下的构成的氧化锌元件及其制造方法。

7、[1]氧化锌元件，包含烧成体，所述烧成体包含氧化锌(zno)、氧化铋(bi2o3)和锡酸锌(zn2sno4)。

8、[2]根据[1]所述的氧化锌元件，其中，所述烧成体中的锡酸锌的量在将所述烧成体中的金属元素整体设为100摩尔％时，为0.1～5摩尔％。

9、[3]根据[1]或[2]所述的氧化锌元件，其中，在所述烧成体的任意的截面中，基于氧化锌粒子的截面积的分布的标准偏差(σ)除以所述氧化锌粒子的平均粒径(d)所得的值(σ/d)为0.4以下。

10、[4]根据[1]～[3]中任一项所述的氧化锌元件，其中，所述烧成体还包含氧化锡。

11、[5]根据[1]～[4]中任一项所述的氧化锌元件，其中，所述烧成体不含氧化锑(sb2o3)。

12、[6]根据[1]～[5]中任一项所述的氧化锌元件，其中，所述烧成体还包含选自氧化钴(co2o3)、氧化镍(nio)、氧化锰(mno)、氧化铬(cr2o3)、氧化银(ag2o)、氧化硅(sio2)和氧化硼(b2o3)中的至少一种的氧化化合物。

13、[7]根据[1]～[6]中任一项所述的氧化锌元件，其中，所述烧成体还包含选自钇(y)、铕(eu)、铒(er)、铥(tm)、钆(gd)、镝(dy)、钬(ho)和镱(yb)中的至少一种的稀土元素的氧化物。

14、[8]氧化锌元件的制造方法，其包括：将包含氧化锌(zno)、氧化铋(bi2o3)和氧化锡(sno2)、不含氧化锑(sb2o3)的原料氧化物烧成，在烧成的氧化锌的晶界使锡酸锌(zn2sno4)偏析。

15、[9]根据[8]所述的制造方法，其中，所述原料氧化物还包含选自氧化钴(co2o3)、氧化镍(nio)、氧化锰(mno)、氧化铬(cr2o3)、氧化银(ag2o)、氧化硅(sio2)和氧化硼(b2o3)中的至少一种的氧化化合物。

16、[10]根据[8]或[9]所述的制造方法，其中，所述原料氧化物还包含选自钇(y)、铕(eu)、铒(er)、铥(tm)、钆(gd)、镝(dy)、钬(ho)和镱(yb)中的至少一种的稀土元素的氧化物。

17、发明效果

18、根据本发明，在没有使用氧化锑的情况下，在烧成的氧化锌的晶界，锡酸锌(zn2sno4)偏析，由此能够得到非直线电阻特性和热稳定性优异的氧化锌元件。

技术特征：

1.氧化锌元件，其包含烧成体，所述烧成体包含氧化锌、氧化铋和锡酸锌(zn2sno4)。

2.根据权利要求1所述的氧化锌元件，其中，在将所述烧成体中的金属元素整体设为100摩尔％时，所述烧成体中的锡酸锌的量为0.1～5摩尔％。

3.根据权利要求1或2所述的氧化锌元件，其中，在所述烧成体的任意的截面中，基于氧化锌粒子的截面积的分布的标准偏差(σ)除以所述氧化锌粒子的平均粒径(d)所得的值(σ/d)为0.4以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的氧化锌元件，其中，所述烧成体还包含氧化锡。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的氧化锌元件，其中，所述烧成体不含氧化锑。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的氧化锌元件，其中，所述烧成体还包含选自氧化钴、氧化镍、氧化锰、氧化铬、氧化银、氧化硅和氧化硼中的至少一种的氧化化合物。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的氧化锌元件，其中，所述烧成体还包含选自钇、铕、铒、铥、钆、镝、钬和镱中的至少一种的稀土元素的氧化物。

8.氧化锌元件的制造方法，其包括：将包含氧化锌、氧化铋和氧化锡、不含氧化锑的原料氧化物烧成，在烧成的氧化锌的晶界使锡酸锌(zn2sno4)偏析。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其中，所述原料氧化物还包含选自氧化钴、氧化镍、氧化锰、氧化铬、氧化银、氧化硅和氧化硼中的至少一种的氧化化合物。

10.根据权利要求8或9所述的制造方法，其中，所述原料氧化物还包含选自钇、铕、铒、铥、钆、镝、钬和镱中的至少一种的稀土元素的氧化物。

技术总结通过不含氧化锑，控制烧结体中的氧化锌粒子的粒径，从而提供非直线电阻特性(V10kA/V1mA非直线性)良好的氧化锌元件。本发明的氧化锌元件包含烧成体，所述烧成体包含氧化锌、氧化铋和锡酸锌(Zn<subgt;2</subgt;SnO<subgt;4</subgt;)。本发明的氧化锌元件的制造方法包括：将包含氧化锌、氧化铋和氧化锡、不含氧化锑的原料氧化物烧成，在烧成的氧化锌的晶界使锡酸锌(Zn<subgt;2</subgt;SnO<subgt;4</subgt;)偏析。技术研发人员：小松雄也,关笃志,高田雅之,田上幸雄受保护的技术使用者：株式会社明电舍技术研发日：技术公布日：2024/11/4