ZnO压敏陶瓷材料排胶工艺研究73A.pdfVIP

电路保护元件 CIRCUIT PROTECTION DEVICE 应用设计方案 ZnO压敏陶瓷材料排胶工艺研究 Binder removing process of ZnO varistor materials 1 1 2 卢振亚 ，王佩艺 ，吕建勋 1 华南理工大学材料学院电子材料系 2 舜全电气器材（东莞）有限公司 本文研究了ZnO压敏陶瓷材料的排胶工艺热过程，通过差示扫描量热法（DSC）和热重法（TG）分析了高中低压三种压敏电压梯度材料 摘 要： 从室温至600℃热过程中的物理化学反应情况，结果显示，除了粘合剂分解挥发外，氧化锌压敏电阻材料的排胶过程中还存在其他重要 的物理化学反应，且成分不同差别很大。在多种氧化物添加材料中，氧化锑在排胶工艺过程中会发生较强烈的物理化学反应，因此，在 配方成分中添加有较多氧化锑的中高压压敏材料的排胶过程应特别注意控制温度曲线，以避免产品烧结后变形和电性能分散。 关键词：ZnO压敏陶瓷 排胶工艺 综合热分析 DSC TG 1引言 2 实验 为了进行干压成型，电子陶瓷材料通常都要加入粘合 为了能制造各种压敏电压规格的产品，通常采用 剂（常用聚乙烯醇）进行造粒，干压成型后在坯体中的粘 几种不同压敏电压梯度（单位厚度材料的压敏电压）的 合剂必须去除并尽可能减少灰烬残留，因此成型后的电子 压敏陶瓷材料，不同压敏电压梯度的压敏陶瓷材料的基 陶瓷坯体在烧结之前必须进行排胶处理。排胶工艺采用缓 本组成有所不同，工程上通常采用添加SbO、SiO等材 2 3 2 慢升温的办法将成型粘合剂分解并使其缓慢挥发排出坯体 料，抑制ZnO晶粒长大，提高材料的压敏电压梯度，添 之外。不同聚合度和醇解度的聚乙烯醇物理化学性质有些 加TiO等材料以促进ZnO晶粒长大，降低材料的压敏电压 2 差别，但是溶解温度和分解温度大都在200℃左右，加热曲梯度。本工作制备了三种成分的压敏陶瓷粉料，分别对 线设计合理时，电子陶瓷材料的排胶过程中在200~300℃大 部分聚乙烯醇粘合剂会分解挥发，350℃时聚乙烯醇粘合剂 残留物很少，缓慢加热到450℃排胶即可结束。如果排胶S3。配方组成见表1。 加热温度曲线设计不合理，温度上升速率太大，粘合剂急 三种组成分别称量配料，加纯水球磨、烘干，其中 速汽化可能使坯体爆裂，或者形成碳化颗粒。氧化锌压敏 S2试样取一半加入聚乙烯醇溶液（按干胶粉量为粉料1% 陶瓷材料的情况比较特殊，由于配方组成中加入了CoO、 比例加入）、手工过筛、造粒，该加胶粉料命名为S2-加 3 4 、SbO等添加物，在排胶升温过程中，这些添加物 MnCO 胶。 3 2 3 本身会发生分解或氧化化学反应，因此，必须分析研究这 将上述4个粉料试样进行综合热分析（采用德国 些添加物的化学反应过程，在化学反应剧烈导致重量变化 较大的温度区域，应控制升温速度，有利于保证产品烧结 后的致密度、减少变形、提高电性能的一致性。 （TG）和DSC曲线。 表1、试验样品配方组成