JPH01202801A - 電圧非直線抵抗体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体の
特性、とくに該抵抗体に電流１ｍＡを流す際に必要な電
圧（Ｖｌ、Ａ）を、その製造過程において所望の値（規
格）に設定するのに有利な方法について提案しようとす
るものである。

（従来の技術） 従来から、酸化亜鉛を主成分としＢｉｚｌ）１．５ｂ２
０３　＋５ｉＯｚ、Ｃｏ＝Ｏ＝、　ＭｎＯ２等の少量の
添加物を含有した素子は優れた電圧非直線性を示すこと
が広（知られており、その性質を利用して避雷器等に使
用されている。

かような電圧非直線抵抗体は、通常上記の成分よりなる
混合造粒粉を所望の形状に加圧成形したのち焼成し、得
られた焼結体に電極を付設する各工程を経て製造され、
とくに該抵抗体のＶｌ、Ａは焼成時の処理温度あるいは
処理時間を適宜変更することによって調整していた。

（発明が解決しようとする課題） ところで電圧非直線抵抗体を製造するに際し、上述した
ようにＶ、、Ａを所望の値に設定すべく焼成時の処理温
度や処理時間をただ単に変更するだけでは、電圧非直線
抵抗体を構成する酸化亜鉛の粒成長の不均一化、ビスマ
ス、アンチモン等の拡散の相違、ボイド等の発生が避け
られず、電気的緒特性の著しいばらつきをきたす不利が
あった。

電圧非直線抵抗体のＶ、、Ａ値をその他の電気的緒特性
の劣化等を来すうれいなしに所期した値に設定できる効
果的な方法を提案することがこの発明の目的である。

（課題を解決するための手段） この発明は酸化亜鉛を主成分として、少なくとも酸化ビ
スマス、酸化アンチモンおよび酸化けい素を含む添加物
とからなる混合造粒粉を加圧成形したのち焼成すること
により電圧非直線抵抗体を製造するに際し、焼成を施し
た電圧非直線抵抗体用の素体の冷却過程における少なく
とも焼成温度から８５０℃に至るまでの間を、先行試験
の測定結果に基づいて決定される冷却速度に設定し冷却
することを特徴とする電圧非直−抵抗体の製造方法であ
る。

なお焼成後の素体に微小クランクが生じるのを防止する
ために上記の方法における冷却速度の上限は３００℃／
ｈｒとするのが好ましい。

（作　用） さて電圧非直線抵抗体の製造において、焼成後の冷却過
程における少なくとも焼成温度から８５０℃に至るまで
の間の冷却速度を後述する先行試験によるデータに対応
させて決定しその冷却速度で冷却することで抵抗体の電
気的特性のばらつきを回避しつつ目標とするＶｌ−に設
定できる理由は、焼成温度を変更すると粒成長速度に著
るしい差が生じ特性のバラツキを生ずるため、焼成温度
からの冷却における均一な粒成長を液相の存在する８５
０℃まで制御することによりバラツキの少ない良好な素
子を製造することができるためと考えられる。

なお、８５０℃未満で冷却速度を変化させると粒界層に
含まれる酸化ビスマスの結晶相に差が生じて特性が変化
するおそれがあり好ましくない。このため、それ未満の
温度域では、品質、特性に影響を与えない３０〜６０℃
／ｈｒ程度の冷却速度に維持するのが望ましい。

以下、電圧非直線抵抗体を製造する過程で■、八を設定
する場合の要領につき詳細に説明する。

まず所定の粒度に調整した酸化亜鉛の主原料と所定粒度
に調整した酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化マンガン
、酸化アンチモン、酸化クロム、酸化ケイ素、酸化ニッ
ケル等よりなる添加物および好ましくは銀を含むホウケ
イ酸ビスマスガラスの所定量を混合する。次いでこれら
の原料粉末に対して所定量のポリビニルアルコール水溶
液および酸化アルミニウム源として硝酸アルミニウム溶
液の所定量を添加する。この混合操作は好ましくは乳化
機を用いる。

次に好ましくは２００ｍｍＨｇ以下の真空度で減圧脱気
を行い混合泥漿を得る。混合泥漿の水分量は３０〜３５
−ｔ％程度に、またその混合泥漿の粘度は１００　ｃｐ
±５０とするのが好ましい。

次に得られた混合泥漿を噴霧乾燥装置に供給して平均粒
径５０〜１５０μｍ、好ましくは８０〜１２０μｍで、
水分量が０．５〜２．Ｏｗｔ％、より好ましくは０．９
〜１．５　ｗｔ％の造粒粉を造粒する。

次に得られた造粒粉を、成形工程において、成形圧力８
００〜１０００ｋｇ　／　ｃｍ　”の下で所定の形状に
成形する。そしてその成形体を昇降温度５０〜７０℃／
ｈｒで８００〜１０００℃１保持時間１〜５時間という
条件で仮焼成して結合剤を飛散除去する。

次に、仮焼成した仮焼体の側面に絶縁被覆層を形成する
。絶縁被覆層は具体的にはビスマス化合物、好ましくは
酸化ビスマス、アンチモン化合物、好ましくは酸化アン
チモン、ケイ素化合物、好ましくは酸化ケイ素、亜鉛化
合物、好ましくは酸化亜鉛等の所定量に有機結合剤とし
てエチルセルロース、ブチルカルピトール、酢酸ｎブチ
ル等を加えた酸化物ペーストよりなるものとし、これを
１００〜３００μｍの厚さで仮焼体側面に塗布する。

次にこれを３０〜６０”Ｃ／ｈｒＯ昇温速度で１０００
〜１３００、好ましくは１１００〜１２５０℃まで加熱
し、その温度範囲で保持時間２〜７時間という条件で本
焼成する。そして次に、本焼成するに先立って実施した
同一ロットの素子の先行試験により得られたデータに従
い、前記本焼成後の冷却速度を設定し、所期したＶ、、
Ａ値となるように焼成温度から８５０℃までの間を冷却
し、さらに８５０℃未満においては好ましくは３０〜６
０℃／ｈｒで室温まで冷却する。

ここに焼成温度から８５０℃に至るまでの冷却は、具体
的に、先行試験にて求めた素子のＶｌ、Ａが目標とする
■、Ａより高い場合に結晶粒の成長を促進すべくその間
の冷却速度を小に、一方目標とする値よりも低い場合に
は、結晶粒の成長を促進すべく、その間の冷却速度が大
となるように制御する。

この発明ではとくに、上記の温度域における冷却速度を
制御することでＶＩｍ＋八を容易に変更できるが、冷却
速度を速くした場合に電圧非直線抵抗体に微小クラック
が生じたり、また著るしくおそくすることは生産性およ
び省エネルギの観点からは不利である。よってＶ、、Ａ
の変更、調整は±１０％以内とするのが望ましい。

なお、ガラス粉末に有機結合剤としてエチルセルロース
、ブチルカルピトール、酢酸ｎブチル等を加えたガラス
ペーストを前記絶縁被覆層上に１００〜３００　ｕ　ｍ
の厚さに塗布し、空気中で昇降温速度１００〜２００℃
／ｈｒ　、　４００〜６００℃で０．５〜２時間という
条件で熱処理することによりガラス層を形成すると好ま
しい。

そして、最後に得られた素体の電極形成面を平滑に研摩
し、その面に例えばアルミニウムの如き電極をメアリコ
ンによって設けて電圧非直線抵抗体を得る。

（実施例） 目標（７）Ｖｌ、Ａ値を４．５　　ｋＶとする直径４７
ｍｍ、厚さ２２．５ｍｍの電圧非直線抵抗体を上述した
要領に従って複数個製造し、得られた各素子の■Ｉ−１
電圧非直線指数αおよび開閉サージ放電耐量破壊率を測
定した。

なおＶ、ｌＩＡが４．５　　ｋＶの抵抗体を得るには、
焼成後の冷却過程における少なくとも焼成温度から８５
０℃に至るまでの間の冷却速度は、同一組成における先
行試験として焼成温度１２２０″Ｃ１保持時間５ｈｒ、
冷却速度６０℃／ｈｒの条件のもとに製造した抵抗体の
ｖｌＡの値が４．７　　ｋＶであったので、その値を検
量線と照合し、４０″Ｃ／ｈｒとした。なお、検量線は
予じめ同一組成の素子を用い、昇温速度、焼成温度及び
保持時間を前記の条件に一定とし、焼成温度より８５０
″Ｃまでの冷却速度を段階的に変化させそれに対応する
Ｖ、、Ａの値を測定し、その値により検量線を作成した
ものである。

表−１に、焼成および冷却過程における処理条件を従来
法を適用する場合の条件とともにまとめて示し、表−２
にその調査結果を示す。

なお、表−２中の電圧非直線指数αはＩ　＝ＫＶａ（Ｉ
：電流、Ｖ：電圧、Ｋ：比例定数）に基づきＶ、、Ａと
Ｖ、。。μＡから求め、また開閉サージ放電耐量破壊率
（％）は１００ＯＡ　、ｌ１００Ａおよび１２０ＯＡの
電流を２ｍｓの電流波形で２０回繰り返し印加した場合
に破壊した割合を示した。

表−１ 表−２より、この発明に従って製造された電圧非直線抵
抗体は、所期したＶ、、Ａに極めて近い値に設定できる
とともに、そのばらつきも小さくしかも特性が良好であ
ることが確かめられた。

また、表−３に、先行試験より得られたデータにて決定
される冷却速度に調整すべき温度範囲における下限値を
、種々変更して得た電圧非直線抵抗体のＶ、、Ａ、電圧
非直線指数αおよび開閉サージ放電耐量破壊率の調査結
果を、さらに表−４に、焼成温度から８５０℃に至るま
での冷却速度を種々変更して得た電圧非直線抵抗体のＶ
、、Ａ、電圧非直線指数αおよび開閉サージ耐量破壊率
の調査結果をそれぞれ示す。

表−３においては各温度に至るまでの冷却速度はすべて
１２０″Ｃ／ｈｒに、また各温度以降はすべて６０℃／
ｈｒとし、表−４においては８５０　”Ｃ以降の冷却速
度はすべて６０″Ｃ／ｈｒとした。なお、焼成は表−３
，４とも１２２５℃１５時間保持した。

表−３および表−４より、焼成温度から８５０℃に至る
までの間を適切な冷却速度で冷却しなければ、目標とす
るＶ、、Ａに設定できず、所期した品質の電圧非直線抵
抗体を得ることができないのが明らかである。

（発明の効果） この発明によれば電気的緒特性や品質の劣化を来すこと
なしに電圧非直線抵抗体のＶ、、Ａを所望の値に設定で
きる。

特許出願人　　日本碍子株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．酸化亜鉛を主成分として、少なくとも酸化ビスマス
   、酸化アンチモンおよび酸化けい素を含む添加物とから
   なる混合造粒粉を加圧成形したのち焼成することにより
   電圧非直線抵抗体を製造するに際し、 焼成を施した電圧非直線抵抗体用の素体の 冷却過程における少なくとも焼成温度から ８５０℃に至るまでの間を、先行試験の測定結果に基づ
   いて決定される冷却速度に設定し冷却することを特徴と
   する電圧非直線抵抗体の製造方法。