提高ZnO防雷芯片边缘工频耐受能力的方法

摘要

本发明公开了一种提高ZnO防雷芯片边缘工频耐受能力的方法，属于压敏电阻陶瓷芯片制备方法；它包括压敏电阻陶瓷芯片生坯制作和排胶工序，是在经过排胶工艺处理的压敏电阻陶瓷芯片生坯侧面涂覆一层浆料，保证烘干后浆料层厚度为0.2～0.3mm，然后加热至烧结温度，保温3～5小时随炉冷却；所述浆料由下列重量百分比的原料制备而成：ZnO50～70％、Bi

说明书

技术领域：本发明涉及一种防雷元器件的制作方法，尤其涉及一种ZnO 防雷芯片的制作方法。

背景技术：众所周知，ZnO防雷芯片是由压敏电阻陶瓷芯片、分别固 定在该压敏电阻陶瓷芯片表面和背面的上电极片和下电极片构成。压敏电 阻陶瓷芯片具有良好的非线性性能和大通流能力等优点，它作为雷电浪涌 保护元件在电子电路和电力系统中得到了广泛的应用。压敏电阻陶瓷芯片 是以ZnO为主要原料，添加少量Bi₂O₃、Co₃O₄、MnO₂、Sb₂O₃、Cr₂O₃等 原料，采用陶瓷烧结工艺制备而成；由于Bi、Sb等元素熔点较低，烧结 过程中容易挥发，从而致使压敏电阻陶瓷芯片边缘的致密度下降而影响 ZnO防雷芯片电性能。由于陶瓷芯片边缘缺陷较多，在长时间过电压作用 下易被击穿、喷火而引发事故；因此，如何提高压敏电阻陶瓷芯片边缘的 工频耐受能力，使工频击穿点转移至压敏电阻陶瓷芯片的中心区域，利用 上电极片和下电极片来遮盖喷火点、进而消除事故隐患，是目前业界正在 努力探索的一个重要课题。

发明内容：为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明旨在提供一种提 高ZnO防雷芯片边缘工频耐受能力的方法，利用该方法能够提高压敏电阻 陶瓷芯片边缘的工频耐受能力，使工频击穿点转移至压敏电阻陶瓷芯片的 中心区域，从而可利用上电极片和下电极片来遮盖喷火点、进而消除事故 隐患。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：它包括压敏电阻陶瓷 芯片生坯制作和排胶工序，在经过排胶工艺处理的压敏电阻陶瓷芯片生坯 侧面涂覆一层浆料，保证烘干后浆料层厚度为0.2～0.3mm，然后加热至烧 结温度，保温3～5小时随炉冷却；所述浆料由下列重量百分比的原料制备 而成：ZnO50～70％、Bi₂O₃12～19％、Sb₂O₃10～16％、SiO₂4～7％、Y₂O₃2～ 4％、硼玻璃2～4％，其制备方法如下：

1)将上述各原料与2～2.5倍重量的去离子水混合均匀，球磨20～24 小时，烘干后过120～250目筛，得生料；

2)将所述生料在800～900℃下煅烧2～3小时，随炉冷却得熟料；

3)将所述熟料粉碎后与2～2.5倍重量的去离子水混合均匀，球磨8～ 10小时，烘干后过200～500目筛，得熟粉料；

4)向所述熟粉料中加入重量为3～10％的酒精-乙基纤维素溶液，调和 均匀；所述酒精-乙基纤维素溶液由无水乙醇与乙基纤维素按3∶7的重量比 配制而成。

所述浆料由下列重量百分比的原料制备而成：ZnO58～63％、Bi₂O₃14～ 17％、Sb₂O₃12～14％、SiO₂5％、Y₂O₃3％、硼玻璃3％。

所述浆料由下列重量百分比的原料制备而成：ZnO60％、Bi₂O₃16％、 Sb₂O₃13％、SiO₂5％、Y₂O₃3％、硼玻璃3％。

与现有技术比较，本发明由于采用了上述技术方案，在经过按传统排 胶工艺处理的压敏电阻陶瓷芯片生坯侧面涂覆一层浆料，因此通过高温烧 结能够使浆料与压敏电阻陶瓷芯片牢固地结合为一体；由于涂覆的浆料能 够补充芯片边缘易挥发的Bi、Sb等元素，芯片边缘的致密度得以提高、 减少了缺陷，因此增强了压敏电阻陶瓷芯片边缘的工频耐受特性、降低了 芯片边缘被工频击穿的概率，从而使工频击穿点转移至压敏电阻陶瓷芯片 的中心区域。

附图说明：

图1是采用本发明制作的压敏电阻陶瓷芯片被击穿时的图片；

图2是采用本发明制作的压敏电阻陶瓷芯片被击穿时的第二幅图片；

图3是采用本发明制作的压敏电阻陶瓷芯片被击穿时的第三幅图片；

图4是采用传统方法制作的压敏电阻陶瓷芯片被击穿时的图片。

图中：压敏电阻陶瓷芯片1    工频击穿点2

具体实施方式：下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

1)按常规方法制作压敏电阻陶瓷芯片生坯；

2)按常规方法将所述压敏电阻陶瓷芯片生坯缓慢加热至500℃进行排 胶处理；

3)将ZnO50千克、Bi₂O₃19千克、Sb₂O₃16千克、SiO₂7千克、Y₂O₃4 千克、硼玻璃4千克放入球磨机中，加入200千克的离子水混合均匀，球 磨20小时，在100℃下烘干，过120目筛，得生料；

4)将上述生料送入电炉中加热至800℃，煅烧2小时随炉冷却至常温， 得熟料；

5)将上述熟料粉碎后放入球磨机中，加入两倍重量去离子水混合均匀， 球磨8小时，在100℃下烘干，过200目筛，得粒径小于75μm的熟粉料；

6)向上述熟粉料中加入重量为熟粉料3％的酒精-乙基纤维素溶液，调 和均匀制成浆料；所述酒精-乙基纤维素溶液由无水乙醇与乙基纤维素按 3∶7的重量比配制而成；

7)将上述浆料均匀地涂覆在步骤2)中压敏电阻陶瓷芯片生坯的四周 侧面，在100℃下烘干，保证烘干后浆料层厚度为0.2～0.3mm；

8)将涂覆有浆料的压敏电阻陶瓷芯片生坯送入电炉中，按常规方法加 热至1150℃，保温3小时，然后随炉冷却至常温。

实施例2

各步骤同实施例1，其中步骤3)中ZnO为70千克、Bi₂O₃12千克、 Sb₂O₃10千克、SiO₂4千克、Y₂O₃2千克、硼玻璃2千克，球磨时间为24 小时，过250目筛；步骤4)中煅烧温度为900℃，煅烧时间3小时；步骤 5)中球磨时间为10小时，过500目筛；步骤6)中酒精-乙基纤维素溶液 加入量为7％；步骤8)中烧结温度为1200℃，保温时间为5小时。

实施例3

各步骤同实施例1，其中步骤3)中ZnO为58千克、Bi₂O₃17千克、 Sb₂O₃14千克、SiO₂5千克、Y₂O₃3千克、硼玻璃3千克，球磨时间为22 小时，过140目筛；步骤4)中煅烧温度为850℃，煅烧时间2.5小时；步 骤5)中球磨时间为9小时，过350目筛；步骤6)中酒精-乙基纤维素溶 液加入量为5％；步骤8)中烧结温度为1170℃，保温时间为4小时。

实施例4

各步骤同实施例1，其中步骤3)中ZnO为63千克、Bi₂O₃14千克、 Sb₂O₃12千克、SiO₂5千克、Y₂O₃3千克、硼玻璃3千克，球磨时间为23 小时，过180目筛；步骤4)中煅烧温度为870℃，煅烧时间2.5小时；步 骤5)中球磨时间为9小时，过400目筛；步骤6)中酒精-乙基纤维素溶 液加入量为4％；步骤8)中烧结温度为1170℃，保温时间为4小时。

实施例5

各步骤同实施例1，其中步骤3)中ZnO为60千克、Bi₂O₃16千克、 Sb₂O₃13千克、SiO₂5千克、Y₂O₃3千克、硼玻璃3千克，球磨时间为23 小时，过220目筛；步骤4)中煅烧温度为870℃，煅烧时间2.5小时；步 骤5)中球磨时间为9小时，过400目筛；步骤6)中酒精-乙基纤维素溶 液加入量为6％；步骤8)中烧结温度为1170℃，保温时间为4小时。

实施例6

各步骤同实施例1，其中步骤3)中ZnO为59千克、Bi₂O₃16千克、 Sb₂O₃13千克、SiO₂6千克、Y₂O₃3千克、硼玻璃3千克，球磨时间为22 小时，过200目筛；步骤4)中煅烧温度为850℃，煅烧时间2.5小时；步 骤5)中球磨时间为9小时，过300目筛；步骤6)中酒精-乙基纤维素溶 液加入量为4％；步骤8)中烧结温度为1180℃，保温时间为4小时。 比较图1～3与图4可以发现，图1～3中工频击穿点2与压敏电阻陶 瓷芯片1边缘的距离明显大于图4中工频击穿点2与压敏电阻陶瓷芯片1 边缘的距离，这说明采用本发明制作的压敏电阻陶瓷芯片1的边缘工频耐 受能力明显提高，工频击穿点2向压敏电阻陶瓷芯片1中心区域转移。