氧化锌压敏陶瓷粉体的研究进展.pdf

王兰义等：氧化锌压敏陶瓷粉体的研究进展 氧化锌压敏陶瓷粉体的研究进展。 王兰义1一，徐政魁2，唐国翌1 。(1．清华大学深圳研究生院新材料研究所，广东深圳518055； 2．香港城市大学物理及材料科学系，香港九龙) 摘要： 综述了氧化锌压敏陶瓷粉体的研究进展，分 敏电阻器向小型化方向的发展，也对压敏陶瓷粉体的 析了粉体特性对压敏电阻微观结构和电性能的影响以 特性尤其是添加元素分布的均匀性和粒度提出了更高 及粉体制备中存在的问题。对粉体的制备方法和应用 的要求，粉体的粒度最好为亚微米级或纳米级[2]。 前景进行了展望，指出化学法合成复合粉体和高能球 近年来国内外ZnO压敏陶瓷粉体制备技术取得 磨法制备纳米粉体是氧化锌压敏陶瓷粉体的两个主要 了较大进展，其中化学合成法研究较多[5’6]。化学合成 发展趋势。 关键词： 氧化锌压敏电阻；陶瓷粉体；化学合成法；高 溶胶一凝胶法[1“17’18]等；纳米压敏陶瓷粉体的制备方法 能球磨法；纳米粉体 有高能球磨法[¨～毖]及液相包裹法[23矗妇等。 中图分类号：TQl32．41；TM282文献标识码：A 2粉体特性对ZnO压敏电阻微观结构和电性 文章编号：1001—9731(2008)08—1237一05 能的影响 1 引 言 ZnO压敏电阻的显微结构可以看成是由ZnO晶 氧化锌压敏电阻器(或非线性电阻)一般是由ZnO粒一高阻晶界层一ZnO晶粒组成的不规则立体网状结 粉料按不同配比掺杂Bi、Sb、Co、Mn、Cr等金属氧化构。晶界层由铋和其它金属氧化物组成。要得到性能 物，通过常规电子陶瓷制备工艺高温烧结而成。按外 优良、寿命长及工作可靠的压敏电阻，掺杂金属氧化物 形和结构的特征，压敏电阻器可分为[1．2]：单层结构压 必须均匀地分布在ZnO瓷体内，形成均匀的晶粒和晶 敏电阻器、多层结构压敏电阻器和避雷器用压敏电阻 界层结构[7墙]。 片(或阀片)。压敏电阻器的性能取决于它的微观结 传统的ZnO压敏陶瓷粉体的合成工艺是固相法， 构，而形成其微观结构的关键技术在于形成陶瓷体的 它以固体物料在高温下经热分解或高温反应而得。这 粉体性能。所以，ZnO压敏陶瓷粉体的合成工艺是制 种方法不易保证成分准确、均匀，而且还会带来研磨介 备高性能氧化锌压敏电阻器的起点和先决条件。陶瓷 质的污染，也不可能获得粒度细、活性好的粉体[5西]。 在配方一定的前提下，如何改善氧化锌与添加料的粉 粉体按粉体粒度大小可分为微米级(1～100pm)、亚微 料特性和混合料的均匀性，特别是降低添加料粒度及 米级(o．1～1肛m)及纳米级(1～100nm)粉体。其制备 方法主要有固相法、化学法及高能球磨法等。传统的 分散性，是稳定和提高氧化锌非线性电阻工艺中最关 固相法合成的粉体一般为微米级粉体，化学法和高能 键的环节【7]．采用新型方法合成高品质的压敏电阻用 球磨法可获得亚微米级及纳米级粉体。对于化学法来 陶瓷粉体，可以从根本上提高氧化锌压敏电阻性能。 说，可以把Zn与其它掺杂元素如Bi、Co、Mn、Sb和Cr 众所周知，ZnO压敏电阻的压敏电压(或击穿电 等按配方同时合成而成为复合压敏陶瓷粉体；也可以 压)等于单位厚度晶界的数量乘以每个晶界的压敏电 先将其它掺杂元素如Bi、Co、Mn、Sb和Cr等按配比同