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本文分析了压敏陶瓷的导电机理;介绍了压敏陶瓷的研究现状及存在的问题。国内产品在能量耐受能力等大电流特性方面与国外产品存在一定的差距。分析表明优化组分、改进工艺是提高通流能力的有效途径。
第二部分对现有工业生产工艺进行优化。通过分析、对比不同方式的球磨、造粒、成型及烧结等工艺的优缺点及其对氧化锌压敏陶瓷电学性能的影响,明确了各制备环节的优化方式,确立了一条可行的研究技术路线。
系统地研究了SiO2掺杂对氧化锌压敏陶瓷电学性能的影响。研究表明,在1250℃烧结,SiO2掺杂量为0.5mol%的样品具有较高的非线性系数(α=52)和很小的泄漏电流(IL=23.4μA)。微观结构分析表明,少量SiO2掺杂(≤0.5mol%)可以促进ZnO晶粒均匀生长。
研究了成型、喷雾造粒技术以及高阻层涂敷工艺对氧化锌压敏陶瓷通流能力的影响。采用等静压方式可以显著提高大尺寸样品(φ60mm)的密度分布均匀性,提高微结构的均匀性,使通流能力从80kA提高到100KA;此外,改变前驱粉体的造粒工艺使小尺寸样品(φ32mm)的通流能力从45kA提高到65KA。
本文对SnO2压敏陶瓷做了初步的探索研究。研究表明,Ti4+离子掺杂,可以提高压敏电压和非线性系数,掺杂浓度为3wt%,烧结温度为1250℃时样品具有最高的梯度电压(EB=1169V/mm)和非线性系数(α=56)。