[发明专利]一种基于化学沉附法的氧化锌压敏电阻制备方法

说明书

本发明公开了一种基于化学沉附法的氧化锌压敏电阻制备方法，包括以下步骤：S1、用乙二醇溶解称量好的原料形成混合溶液，向其中滴入NaOH溶液，得沉淀，沉淀过滤、洗涤；S2、将沉淀放入干燥机中干燥，干燥后研磨，过60目筛；S3、向沉淀中后加入聚乙烯醇水溶液，混合、烘干，研磨过60目筛后造粒；S4、向造粒后的粉料中喷去离子水，摇匀、静置，压片；S5、将压片烧结，冷却至室温，得样品；S6、将样品细磨后置于超声清洗机超声清洗，烘干；S7、在烘干后的样品表面涂覆金电极，得所述氧化锌压敏电阻。本发明制备方法有效实现了ZnO粉体与掺杂金属氧化物的均匀混合，从而使ZnO压敏电阻在微观晶粒结构更均匀，电学性能更优越，能够满足特高压电网的发展需求。

技术领域

本发明属于电子陶瓷器件制备的技术领域，具体涉及一种基于化学沉附法的氧化锌压敏电阻制备方法。

背景技术

ZnO压敏电阻是一种以ZnO粉体为主，少量掺杂多种金属氧化物烧结而成的功能陶瓷材料，具有非线性指数高、瞬态能量吸收能力高、原材料价格低廉等优点。ZnO压敏电阻在低电场作用下能保持很小的电导率或介电常数，相当于绝缘材料，在高电场作用下呈现很大的电导率和介电常数，避免被保护绝缘设备的高分压，实现对空间电场分布不均进行有效调制。基于ZnO压敏电阻制造的避雷器，被广泛应用于各电压等级的电力系统瞬态过电压保护、触点消弧及稳压等方面，保护电气设备免受各种过电压的损害。

随着国内特高压输电线路电压等级的不断提高，电力系统过电压问题日益突出，需要对过电压进行有效的限制以保护高压设备绝缘不被破坏，进而对ZnO压敏电阻的性能提出了更严苛的要求。传统的陶瓷配方和工艺，往往通过物理方式将ZnO原始粉体与所需掺杂的各类金属氧化物进行球磨混合，所制备的ZnO压敏电阻的压敏电压梯度只有约220V/mm，若用于特高压避雷器，将使得避雷器高度、体积和重量大幅增加，不利于生产和运输，特别是难以控制避雷器的电位分布均匀性，已不能满足当前电力系统的发展对ZnO压敏电阻的要求。

目前，掺杂配方的改变、传统制备工艺的调整等对于ZnO压敏电阻的性能优化提高效果已经十分有限，难以实现对ZnO压敏电阻性能的有效调控。例如公开号为CN105585316A的中国发明专利公开了一种ZnO压敏电阻器的制备方法，具体包括以下步骤：将Mn(CH₃COO)₂·4H₂O、CO(NO₃)₂·6H₂O、Cr(NO₃)₃·9H₂O和Al(NO₃)₃·9H₂O等混合后得溶胶；将其陈化后放置烘箱中制成干凝胶，然后烧制得复合纳米添加剂粉料；按83％ZnO、3.2％Sb₂O₃和13.8％加入复合纳米添加剂，置于球磨罐中球磨并烘干得到ZnO压敏电阻器用粉体；以w(PVA)为6％作粘结剂，按m(PVA)：m(粉体)＝15％造粒，压制成坯片后烧结被银后制成ZnO压敏电阻器。该专利通过改进ZnO压敏电阻器制备过程中掺杂和烧结温度两个工艺，虽然在一定程度上提高了ZnO电阻器微观结构的均匀性，但是该专利制备得到的ZnO压敏电阻器的电性能比较低，无法适用于特高压避雷器。

基于以上背景，研究ZnO复合物基体或填料的各方面性质对于复合物整体非线性特性的影响，通过新的手段实现ZnO压敏电阻非线性性能的有效调控，进而制备出高梯度、高通流容量、高可靠性以及优良的耐老化性能的ZnO压敏电阻，对于配合特高压电网的建设和提高国内特高压避雷器的自主研发水平，推进输变电设备的安全可靠性、重量轻型化和体积小型化具有重要借鉴意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种基于化学沉附法的氧化锌压敏电阻制备方法。该制备方法有效实现ZnO原始粉体与所需掺杂的金属氧化物的均匀混合，从而使得烧结后的压敏电阻在微观晶粒结构及晶界性能更为均匀，得到更为优异的电学性能，以满足特高压电网发展的需求。