[发明专利]一种氧化锌线性电阻材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种氧化锌线性电阻材料及其制备方法。

背景技术

随着电力工业的高速发展，对于电力设备的要求越来越高。作为一种重要电子元器件的线性电阻的应用也变得日益广泛。通常这类线性电阻材料包括金属、聚合物以及陶瓷材料等。但是传统的金属材料的电阻率较小，阻温系数为负，容易氧化等缺点限制了这一类电阻材料的发展；聚合物材料不耐老化、热稳定性较差与此同时，目前普遍应用在电力系统的粘土-碳-三氧化二铝系列电阻也存在类似的问题，这些问题严重制约了这一类陶瓷电阻的应用。

氧化锌是一类典型的n型半导体，通过在其机体内引入不同杂质可以显著改变其电学性能。在这一基础上开发出的氧化锌线性电阻是一类利用传统固相反应制备的电子陶瓷材料，具有良好的线性伏安特性、能量密度大、阻温系数小，以及较高稳定性的特点，使其具有广泛的应用前景。日本国在1986年就开始研究其实现的途径，并实现了其商品化。但是国内对氧化锌作为线性电阻材料的研究是近年来兴起的研究课题。

氧化锌线性电阻的常规基础配方主要有ZnO-MgO-Al₂O₃、ZnO-MgO-TiO₂两个体系。通过在基础配方中引入其它添加剂可实现对其电学性能的调控，从而制备出一系列满足不同实际需求的线性陶瓷电阻。到目前为止，在一些文献中已有关于氧化锌线性电阻的研究的报道，并取得了一定的研究进展。但是，这些相关理论成果在工业部门的具体的应用并不完全成熟，例如阻温系数变化范围及非线性系数较大、不能实现电阻率的大范围调控、生产的重复性以及产品性能的稳定性较差。这些方面，需要进一步的研究和实践。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种氧化锌线性电阻及其制备方法，该方法制得的氧化锌线性的电阻率在一定范围可调、线性伏安特性显著、阻温系数较小、生产重复性较高。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种氧化锌线性电阻材料，按质量百分数计，包括(85-x)％的ZnO，3％的MgO，9％的Al₂O₃，2％的La₂O₃，1％的SiO₂以及x％的Fe₂O₃，其中，0＜x≤3.22。

按质量百分数计，包括(85-x)％的ZnO，3％的MgO，9％的Al₂O₃，2％的La₂O₃，1％的SiO₂以及x％的Fe₂O₃，其中，0.42≤x≤3.22。

按质量百分数计，包括(85-x)％的ZnO，3％的MgO，9％的Al₂O₃，2％的La₂O₃，1％的SiO₂以及x％的Fe₂O₃，其中，0.83≤x≤3.22。

一种氧化锌线性电阻材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按质量百分数计，将ZnO、MgO、Al₂O₃、La₂O₃、SiO₂进行混料，通过湿法球磨得到混合均匀的浆料A，将浆料A烘干并研磨得到粉体，然后将粉体在1050℃～1100℃下的空气中煅烧5h～6h，研磨后得到基料；

2)向基料中加入Fe₂O₃，通过湿法球磨均匀得到混合均匀的浆料B，将浆料B烘干并研磨得到混合粉体；

3)向混合粉体中加入聚乙烯醇水溶液，再进行造粒、陈腐处理，然后采用干压成型法得到圆柱状试样；

4)将圆柱状试样以2℃/min的速率自25℃升温至150℃，并在150℃下保温60min，然后以2℃/min的速率升温至300℃，并且300℃下保温60min，再以2℃/min的速率升温至1300℃～1360℃，并在1300℃～1360℃下保温180min，然后以1℃/min的速率降温至800℃，再以2℃/min的速率降温至400℃，最后自然降温至室温，得到氧化锌线性电阻材料。