JPH01230207A

JPH01230207A - 電圧非直線抵抗体

Info

Publication number: JPH01230207A
Application number: JP63054749A
Authority: JP
Inventors: Osamu Imai; 修今井; Ritsu Sato; 立佐藤
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1988-03-10
Filing date: 1988-03-10
Publication date: 1989-09-13
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH07105286B2

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）本発明は酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体に関
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ＢｉｚＯ：＋＋　５ｂｚ
Ｏ＋＋５ｉＯｚ＋　ＣｏｚＯ＝、　Ｍｎ０ｚ等の少量の
添加物を含有した抵抗体は、優れた電圧非直線性を示す
ことが広く知られており、その性質を利用して避雷器等
に使用されている。

特に避雷器として使用した場合、落雷により過大な電流
が流れても、その電流を通常は絶縁体であり所定電圧よ
りも過大な電圧が印加されると導体となる電圧非直線抵
抗体により接地するため、落雷による事故を防止するこ
とができる。

（発明が解決しようとする課題）この電圧非直線抵抗体の結晶相として、酸化亜鉛の結晶
相のばか各種添加物に基く結晶相が存在し、この各種添
加物に基く結晶相持にビスマスの添加に基く結晶相がサ
ージ耐量、課電寿命等のバリスタ特性に大きな影響を与
えることが最近の研究で明らかになってきたが、未だそ
の結晶相の最適な組合せは知られておらず、サージ耐量
、課電寿命の点で未だ不十分な抵抗体が作製されていた
。

本発明の目的は上述した課題を解消して、抵抗体の結晶
相を特定することによりサージ耐量、課電寿命等の特性
が良好な電圧非直線抵抗体を提供しようとするものであ
る。

（課題を解決するための手段）本発明の電圧非直線抵抗体は、酸化亜鉛を土成分とし、
少なくともビスマス、ケイ素成分を含む電圧非直線性を
有する焼結体において、焼結体中にＢｉ＋□ＳｉＯ□。

結晶相と、α−ＢｉｚＯ３結晶相、β−Ｂｉ２０３結晶
相およびＴ−Ｂｉ２０．結晶相のうち少なくとも１種以
上とを含むことを特徴とするものである。

（作　用）上述した構成において、焼結体中のビスマスの添加に基
く結晶相をＢｉｌ□ＳｉＯ□。結晶相と、α−Ｂｉ、Ｏ
。

結晶相、β−Ｂｉ２（ｈ結晶相および７−Ｂｉｚ０３結
晶相のうち少なくとも１種以上とを含む電圧非直線抵抗
体が、後述する実施例から明らかなように、サージ耐量
、課電寿命の点で他の結晶相を有するものより良好な特
性を示すことを新規に見出した。

なお、ケイ酸ビスマス（Ｂｉ、□ＳｉＯ□。）の量は、
０．５〜３　ｗＬ％であると好ましい。

（実施例）酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体を得るには、
まず所定の粒度に調整した酸化亜鉛原料と所定の粒度に
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、酸化ホウ素、酸化銀等よりなる添加物の所定量を混
合する。なお、この場合酸化銀、酸化ホウ素の代わりに
硝酸銀、ホウ酸を用いてもよい。好ましくは銀を含むホ
ウケイ酸ビスマスガラスを用いるとよい。この際、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
溶液等を加える。また好ましくは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２００　ｍｍＨｇ以下の真空度で減圧脱
気を行い混合泥漿を得る。ここに混合泥漿の水分量は３
０〜３５−ｔ％程度に、またその混合泥漿の粘度は１０
０±５０ｃｐ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５０〜１５０　ｕ
ｍ、好ましくは８０〜１２０　ａｍ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８００〜１０００ｋｇ／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
速度５０〜７０°Ｃ／ｈｒで８００〜１０００°Ｃ１保
持時間１〜５時間という条件で焼成する。なお、仮焼成
の前に成形体を昇降温速度１０〜１００°Ｃ／ｈｒで４
００〜６００°Ｃ１保持時間１〜１０時間で結合剤を飛
散除去することが好ましい。

次に、仮焼成した仮焼体の側面に絶縁被覆層を形成する
。本願発明では、ＢＩＺＯ３１５ｂｚ０３＋　ＺｎＯ。

ＳｉＯ□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
物ペーストを、６０〜３００μｍの厚さに仮焼体の側面
に塗布する。次に、これを昇降温速度２０〜６０°Ｃ／
ｈｒ　、１０００〜１３００°Ｃ好ましくは１１００〜
１２５０℃、３〜７時間という条件で本焼成する。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
ストを前記の絶縁被覆層上に１００〜３００μｍの厚さ
に塗布し、空気中で昇降温速度５０〜２００”Ｃ／ｈｒ
　、４００〜９００℃保持時間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。

その後、得られた電圧非直線抵抗体の両端面をＳｉＣ，
Ａｊ２ｚ０３＋ダイヤモンド等の＃４００〜２０００相
当の研暦剤により水好ましくは油を研磨液として使用し
て研磨する。次に、研磨面を洗浄後、研磨した両端面全
面に例えばアルミニウムメタ、リコン等によってメタリ
コン電極を例えば溶射により設けて電圧非直線抵抗体を
得ている。

上述した装造方法において、原料の種類及び添加量、本
焼成条件、本焼成冷却速度、本焼成後における熱処理条
件等を種々組合わせることにより、焼結体中にＢｊ＋ｚ
ＳｉＯｚ。結晶相と、α−Ｂｉ２０１結晶相、β−Ｂｉ
２０３結晶相およびγ−Ｂｉｚ（ｈ結晶相のうち少なく
とも１種以上とを含む本発明の電圧非直線抵抗体が装造
でき、目的とするサージ耐量、課電寿命等の良好な電圧
非直線抵抗体が得られるものである。

以下、実際に本発明の範囲内および範囲外の電圧非直線
抵抗体において、各種特性を測定した結果について説明
する。

ス」１丸上上述した方法に従って、ＢｉｚＯ３，Ｃｏｚ０３．　Ｍ
ｎ０ｚ。

５ｂ２０３．　Ｃｒ２Ｃｈ＋　ＮｉＯを各々０．１〜２
．０モル％、Ａ　ｆｆ　（ＮＯ３）　　・９８２０　０
．００１〜０．０１モル％、ｉ艮を含むボウケイ酸ビス
マスガラス０４０１〜０．５モル％、ＳｉＯ□１．０〜
３．０モル％、残部ＺｎＯからなる原料から直径４７ｍ
ｍ、厚さ２０ｍｍの形状でバリスタ電圧（ＶｌｆｆｉＡ
）が１８０〜２２０　Ｖ／ｍｍの第１表に示す本発明試
料Ｎｏ、　１〜６と比較例試料Ｎｏ、　１の電圧非直線
抵抗体を準備した。

＄備した本発明および比較例の抵抗体に対して、雷サー
ジ耐量破壊率、開閉サージ耐量破壊率、雷サージ印加に
よるＶｌｆｆｉＡ低下率、漏洩電流の比を測定した。結
果を第１表に示す。ここで、雷サージ耐量破壊率は、１
００ＫＡおよび１２０ＫＡの電流を４７１０μｓの電流
波形で２回繰り返し印加した後に破壊したものの割合と
して求めた。開閉サージ耐量破壊率は、１００ＯＡおよ
び１２０ＯＡの電流を２１１１５の電流波形で２０回繰
り返し印加した後に破壊したものの割合として求めた。

雷サージ印加によるＶＩｍＡ低下率は、４０ＫＡの電流
を４７１０μｓの電流波形で１０回印加した前後のＶＩ
ｆｆｉＡより求めた。漏洩電流の比は、素子を周囲温度
１３０°Ｃ課電率９５％で課電し、課電直後に対する課
電１００時間後の電流比１１０゜時間７１０時間から求
めた。また、Ｂｉ　＋　ｚｓｉｏｚ。の結晶相およびそ
の量比はＸ線回折による内部標準法により求めた。具体
的にはＢｉ１□Ｓｉｎｇ。の（１１１）ピークを用い、
ピーク分離等を行い定量した。

（内部標準としてはＣａＣＯ３を使用）。

第１表の結果から、結晶相にＢｉ＋□５ｉＯｚ。と少な
くともα−Ｂｉｚ（ｈ結晶相とβ−Ｂｉｚ０３結晶相と
を含有する本発明試料Ｎｏ、　１〜６は、それらを含有
しない比較例試料Ｎαｌと比べて、サージ耐量、課電寿
命等のバリスタ特性が良好であることがわかる。

ス新Ｉ生影原料中のＳｉＯ□量を７〜１０モル％とした以外は実施
例１と同様の方法で、直径４７ｍｍ、厚さ２０ｍｍの形
状でＶＩ＋＋＋Ａが４００〜５００　Ｖ／ｍｍの第２表
に示す本発明試料Ｎａ　ｌ〜５と比較例試料Ｎｏ、　１
の電圧非直線抵抗体を準備し、実施例１と同様の方法で
雷サージ耐量破壊率、開閉サージ耐量破壊率、雷サージ
印加によるＶＩ＋＊Ａ低下率、漏洩電流の比を測定した
。ただし、雷サージ耐量破壊率は７０ＫＡと８０ＫＡの
電流で、開閉サージ耐量破壊率は４００Ａと５００への
電流でそれぞれ測定した。結果を第２表に示す。

第２表の結果から、実施例１と同様に結晶相にＢｉ＋□
ＳｉＯ□０結晶相と少なくともα−８ｉ、０３結晶相と
７　　Ｂｉ２Ｏ３結晶相とを含有する本発明試料Ｎａｌ
〜５は、それらを含有しない比較例試料Ｎａｌと比べて
、サージ耐量、課電寿命等のバリスタ特性が良好である
ことがわかる。

なお、実施例１の試料Ｎα４と実施例２の試料Ｎα３に
ついて、Ｘ線回折試験を行なった結果を第１図に示す。

また、Ｂ１１ｚ　５ｉＯｚｏ結晶はＣｒ＋　Ｚｎ、　Ｓ
ｂ。

Ｂ＋　Ｇｏ、　Ｍｎ等を固溶させることができ、その場
合には多少ピークがずれることがある。

（発明の効果）以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
の電圧非直線抵抗体によれば、抵抗体中のビスマス添加
に基く結晶相を所定の結晶相とすることにより、サージ
耐量、課電寿命等のバリスタ特性が良好な電圧非直線抵
抗体を得ることができる。また、制限電圧比、雷サージ
印加後におけるバリスタ電圧の変化率等の特性も良好な
ことが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電圧非直線抵抗体に対するＸ線回折
試験の結果を示すグラフである。特許出願人　　日本碍子株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

１．酸化亜鉛を主成分とし、少なくともビスマス、ケイ
素成分を含む電圧非直線性を有する焼結体において、焼
結体中にＢｉ＿１＿２ＳｉＯ＿２＿０結晶相と、α−Ｂ
ｉ＿２Ｏ＿３結晶相、β−Ｂｉ＿２Ｏ＿３結晶相および
γ−Ｂｉ＿２Ｏ＿３結晶相のうち少なくとも１種以上と
を含むことを特徴とする電圧非直線抵抗体。