添加劑對兩步燒結(jié)ZnO高壓壓敏陶瓷性能的影響.pdf

1、氧化鋅（ZnO）高壓壓敏電阻因具有高的壓敏場強Eb（≥1kV/mm）和良好的非線性電流-電壓（I-V）特性而被廣泛地應(yīng)用于軍事及消費電子等各個領(lǐng)域，通過吸收浪涌電壓來保護電路系統(tǒng)。目前，氧化鋅高壓壓敏電阻常采用兩步燒結(jié)方法制備。該方法中主料和添加劑全部使用納米級粉料，存在納米級添加劑不易獲取和成本相對較高等問題。針對這些問題，本文研究主料以納米ZnO（30nm）為原料，而添加劑以微米粉添加和溶液添加方式引入，并通過兩步燒結(jié)方法來制備具有

2、高壓敏場強、高非線性系數(shù)和低漏電流值的高壓壓敏電阻。
　　本文首先研究微米級粉料Bi2O3和Sb2O3的添加量以及第一步燒結(jié)溫度T1對ZnO壓敏陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)、相組成、燒結(jié)特性和壓敏性能的影響。結(jié)果表明，微米級Bi2O3的添加對納米ZnO的燒結(jié)具有顯著的促進(jìn)作用，微米級Sb2O3的添加則具有抑制ZnO晶粒生長的作用。優(yōu)化配方確定為97.45mol％ZnO-0.80mol%MnO2-1.00mol%Co2O3-0.50mol%Bi2

3、O3-0.40mol%Sb2O3，起始原料除了ZnO為納米粉體外，其它均為微米粉體。經(jīng)T1/T2=850℃/750℃兩步燒結(jié)5min/6h后，陶瓷平均晶粒尺寸為1.77μm，相對密度達(dá)95%，壓敏性能良好：Eb=1047.6V/mm，非線性系數(shù)α=52.1，漏電流密度JL=0.72μA/cm2。
　　本文接著用Mn(NO3)2和Co(CH3COO)2水溶液添加取代MnO2和Co2O3微米粉添加，研究溶液添加量以及T1對壓敏陶瓷相組

4、成、燒結(jié)特性和壓敏性能的影響。結(jié)果表明，Mn(NO3)2和Co(CH3COO)2溶液的引入，導(dǎo)致陶瓷中生成了CoMn2O4尖晶石結(jié)構(gòu)的新相。隨著Mn2+和Co2+添加量的增加，CoMn2O4相衍射峰增強。優(yōu)化配方確定為97.45mol%ZnO-0.80mol%Mn(NO3)2-2.00mol%Co(CH3COO)2-0.50mol%Bi2O3-0.25mol%Sb2O3。經(jīng)T1/T2=850℃/750℃兩步燒結(jié)5min/6h后，陶瓷相對