本發明涉及壓敏電阻材料領域，具體涉及一種壓敏電阻陶瓷材料及其制備方法。
背景技術：
氧化鋅壓敏陶瓷以其非線性系數高、響應速度快、漏電流小、殘壓低、制造成本低廉等優勢，已成為應用最廣、性能最好的壓敏電阻材料之一，廣泛應用于電力、通信、交通、集成電路、汽車電子、醫用設備和家用電器等領域。
現有的壓敏電阻以zno材料為主，其制備方法是以zno粉末為主要原料，添加bi2o3和其它的一些氧化物，如sb2o3、co2o3等，通過高溫陶瓷制備工藝得到，高溫陶瓷燒結工藝溫度為900℃～1300℃，燒結時間為4小時以上。因此現有的壓敏電阻為陶瓷型壓敏電阻，具有陶瓷材料所具有的共同缺點是機械性能差，脆性強、易碎、再加工困難。
技術實現要素：
本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供了一種壓敏電阻陶瓷材料及其制備方法，該陶瓷材料具有吸收能力與脈沖沖擊耐受能力強等良好的電氣性能，而且韌性高，不易破碎，再加工性能優越，制備方法簡單，能耗低，節約成本。
本發明解決技術問題采用如下技術方案：
一種壓敏電阻陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno60～80份、二氧化鈦tio25～10份、二氧化錳mno23～6份、五氧化二釩v2o53～6份、氧化鈷co2o31.5～2.8份、氧化鉻cr2o31.2～2.2份、五氧化二鈮nb2o50.3～0.8份、鈦酸鍶srtio30.6～1.8份、鈦酸鎂mg2tio40.8～2.0份、碳酸鋰li2co30.1～0.6份。
優選地，所述陶瓷材料包括如下重量份的組分：氧化鋅zno70份、二氧化鈦tio26份、二氧化錳mno25份、五氧化二釩v2o54份、氧化鈷co2o31.9份、氧化鉻cr2o31.7份、五氧化二鈮nb2o50.5份、鈦酸鍶srtio31.2份、鈦酸鎂mg2tio41.5份、碳酸鋰li2co30.2份。
上述壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻后過100～200目篩，加入適量水，放入球磨機中球磨制成漿料；
（2）將漿料在100～150℃烘干至含水量2～6%，放入窯爐中，于800～900℃煅燒3～6小時，得到陶瓷主料；
（3）將陶瓷主料放入球磨機中，加入適量水和3～5%的聚乙烯醇水溶液，球磨成漿液，在鼓風烘箱中干燥1～2小時，再用壓力機壓制成塊狀物料，置于干燥通風處2～3天；
（4）將通風干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機中粉碎，過200～300目篩，磨粉機磨粉得到顆粒狀的瓷料；
（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機中壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至450～500℃排膠2～3小時，再升溫至900～1000℃燒結保溫2～3小時，自然冷卻至室溫得到該壓敏電阻陶瓷材料。
優選地，所述步驟（1）加入的水量為各組分混合后總重量的0.6～1.5倍。
優選地，所述步驟（1）球磨機的轉速為400～600r/min，球磨時間為10～18小時。
優選地，所述步驟（3）球磨機的轉速為800～1000r/min，球磨時間為6～10小時。
優選地，所述步驟（3）壓力機的工作壓力為5～10mpa。
優選地，所述步驟（5）壓力機的工作壓力為10～20mpa。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
（1）本發明的壓敏電阻陶瓷材料，具有吸收能力與脈沖沖擊耐受能力強等良好的電氣性能，而且韌性高，不易破碎，再加工性能優越，制備方法簡單，能耗低，節約成本。
（2）本發明的壓敏電阻陶瓷材料，采用氧化鋅zno、氧化鈷co2o3、氧化鉻cr2o3、二氧化鈦tio2、二氧化錳mno2、五氧化二釩v2o5、鈦酸鍶srtio3、鈦酸鎂mg2tio4、碳酸鋰li2co3幾種金屬氧化物成分，配比合理，氧化鋅和氧化釩、氧化鈦反應形成低熔點液相，從而確保陶瓷體可以低溫燒結成瓷；同時參與形成液相的摻雜元素及添加的錳、鈷摻雜元素在液相的輔助傳質機理作用下，完成在zno晶粒表面的均勻分布，進而促進在晶界上形成壓敏電阻所需的晶界勢壘。
（3）本發明的壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，采用濕法球磨成漿液、烘干煅燒等合理工藝，獲取的壓敏電阻陶瓷材料，電位梯度可達到500～580v/mm，非線性系數達到45以上，泄漏電流為約1.5μa，吸波能力與耐大電流沖擊能力強。
具體實施方式
以下結合具體實施例對發明作進一步詳細的描述。
實施例1
一種壓敏電阻陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno70份、二氧化鈦tio26份、二氧化錳mno25份、五氧化二釩v2o54份、氧化鈷co2o31.9份、氧化鉻cr2o31.7份、五氧化二鈮nb2o50.5份、鈦酸鍶srtio31.2份、鈦酸鎂mg2tio41.5份、碳酸鋰li2co30.2份。
上述壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻后過100～200目篩，加入適量水，放入600r/min的球磨機中球磨12小時制成漿料；其中，水的加入量為混合物總質量的1.5倍。
（2）將漿料在150℃烘干至含水量2～6%，放入窯爐中，于900℃煅燒3小時，得到陶瓷主料。
（3）將陶瓷主料放入球磨機中，加入適量水和3～5%的聚乙烯醇水溶液，1000r/min球磨6小時得到漿液，在鼓風烘箱中干燥1小時，再用壓力機于10mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風處2～3天。
（4）將通風干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機中粉碎，過200～300目篩，磨粉機磨粉得到顆粒狀的瓷料。
（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機中于20mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至500℃排膠2小時，再升溫至900℃燒結保溫3小時，自然冷卻至室溫得到該壓敏電阻陶瓷材料。
本實施例的壓敏電阻陶瓷材料電位梯度可達到580v/mm，非線性系數達到45以上，泄漏電流為約1.5μa。
實施例2
一種壓敏電阻陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno66份、二氧化鈦tio26份、二氧化錳mno23份、五氧化二釩v2o54份、氧化鈷co2o31.7份、氧化鉻cr2o31.5份、五氧化二鈮nb2o50.5份、鈦酸鍶srtio30.9份、鈦酸鎂mg2tio41.3份、碳酸鋰li2co30.2份。
上述壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻后過100～200目篩，加入適量水，放入600r/min的球磨機中球磨12小時制成漿料；其中，水的加入量為混合物總質量的1.5倍。
（2）將漿料在150℃烘干至含水量2～6%，放入窯爐中，于900℃煅燒3小時，得到陶瓷主料。
（3）將陶瓷主料放入球磨機中，加入適量水和3～5%的聚乙烯醇水溶液，1000r/min球磨6小時得到漿液，在鼓風烘箱中干燥1小時，再用壓力機于10mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風處2～3天。
（4）將通風干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機中粉碎，過200～300目篩，磨粉機磨粉得到顆粒狀的瓷料。
（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機中于20mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至500℃排膠2小時，再升溫至900℃燒結保溫3小時，自然冷卻至室溫得到該壓敏電阻陶瓷材料。
本實施例的壓敏電阻陶瓷材料電位梯度可達到572v/mm，非線性系數達到45以上，泄漏電流為約1.5μa。
實施例3
一種壓敏電阻陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno70份、二氧化鈦tio28份、二氧化錳mno23份、五氧化二釩v2o55份、氧化鈷co2o32.3份、氧化鉻cr2o31.8份、五氧化二鈮nb2o50.6份、鈦酸鍶srtio31.2份、鈦酸鎂mg2tio41.5份、碳酸鋰li2co30.5份。
上述壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻后過100～200目篩，加入適量水，放入600r/min的球磨機中球磨12小時制成漿料；其中，水的加入量為混合物總質量的1.5倍。
（2）將漿料在150℃烘干至含水量2～6%，放入窯爐中，于900℃煅燒3小時，得到陶瓷主料。
（3）將陶瓷主料放入球磨機中，加入適量水和3～5%的聚乙烯醇水溶液，1000r/min球磨6小時得到漿液，在鼓風烘箱中干燥1小時，再用壓力機于10mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風處2～3天。
（4）將通風干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機中粉碎，過200～300目篩，磨粉機磨粉得到顆粒狀的瓷料。
（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機中于20mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至500℃排膠2小時，再升溫至900℃燒結保溫3小時，自然冷卻至室溫得到該壓敏電阻陶瓷材料。
本實施例的壓敏電阻陶瓷材料電位梯度可達到566v/mm，非線性系數達到45以上，泄漏電流為約1.5μa。
實施例4
一種壓敏電阻陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno80份、二氧化鈦tio28份、二氧化錳mno26份、五氧化二釩v2o55份、氧化鈷co2o32.5份、氧化鉻cr2o32.0份、五氧化二鈮nb2o50.7份、鈦酸鍶srtio31.6份、鈦酸鎂mg2tio41.5份、碳酸鋰li2co30.5份。
上述壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻后過100～200目篩，加入適量水，放入500r/min的球磨機中球磨15小時制成漿料；其中，水的加入量為混合物總質量的0.9倍。
（2）將漿料在120℃烘干至含水量2～6%，放入窯爐中，于820℃煅燒5小時，得到陶瓷主料。
（3）將陶瓷主料放入球磨機中，加入適量水和3～5%的聚乙烯醇水溶液，900r/min球磨8小時得到漿液，在鼓風烘箱中干燥1.8小時，再用壓力機于10mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風處2～3天。
（4）將通風干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機中粉碎，過200～300目篩，磨粉機磨粉得到顆粒狀的瓷料。
（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機中于16mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至480℃排膠2.2小時，再升溫至960℃燒結保溫2.5小時，自然冷卻至室溫得到該壓敏電阻陶瓷材料。
本實施例的壓敏電阻陶瓷材料電位梯度可達到559v/mm，非線性系數達到45以上，泄漏電流為約1.5μa。
實施例5
一種壓敏電阻陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno80份、二氧化鈦tio210份、二氧化錳mno26份、五氧化二釩v2o56份、氧化鈷co2o32.8份、氧化鉻cr2o32.2份、五氧化二鈮nb2o50.6份、鈦酸鍶srtio31.6份、鈦酸鎂mg2tio41.8份、碳酸鋰li2co30.6份。
上述壓敏電阻陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻后過100～200目篩，加入適量水，放入400r/min的球磨機中球磨18小時制成漿料；其中，水的加入量為混合物總質量的1.3倍。
（2）將漿料在135℃烘干至含水量2～6%，放入窯爐中，于860℃煅燒5小時，得到陶瓷主料。
（3）將陶瓷主料放入球磨機中，加入適量水和3～5%的聚乙烯醇水溶液，1000r/min球磨6小時得到漿液，在鼓風烘箱中干燥1小時，再用壓力機于8mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風處2～3天。
（4）將通風干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機中粉碎，過200～300目篩，磨粉機磨粉得到顆粒狀的瓷料。
（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機中于16mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至480℃排膠2.2小時，再升溫至920℃燒結保溫2.3小時，自然冷卻至室溫得到該壓敏電阻陶瓷材料。
本實施例的壓敏電阻陶瓷材料電位梯度可達到560v/mm，非線性系數達到45以上，泄漏電流為約1.5μa。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。