JPH02241003A - 酸化亜鉛形バリスタの製造方法 - 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 本発明は酸化亜鉛形バリスタの製造方法に関し、特に内
部欠陥が少なく、良好なサージ吸収能力を有する酸化亜
鉛形バリスタの製造方法に関するものである。

従来の技術・ 酸化亜鉛形バリスタは優れた電圧非直性性、電流吸収能
力を有し、サージアブソーバ、電圧安定化素子、避雷器
などに広く利用されている。

従来の酸化亜鉛形バリスタの製造方法は、酸化ビスマス
、酸化コバルト、酸化マンガンか酸化アンチモン、酸化
クロム、酸化ニッケル、酸化アルミニウムなどの金属酸
化物をボールミル、振動ミルなどにより所定の粒径に粉
砕した後、デイスパーミルなどにより主原料である酸化
亜鉛と充分に混合し、スラリーを得る。この粉砕・混合
工程では、一般に造粒粉の成形性を上げるため、ポリビ
ニルアルコールなどのバインダーを原料粉に対し１．０
重量％程度添加する。また、添加物が酸化亜鉛中に充分
に分散するよう界面活性剤などの分散剤も同様に添加し
ている。以上のようにして得られた原料スラリーをスプ
レードライヤーなどにより、６０〜１００μｍ程度の粒
子に乾燥、造粒し、造粒粉を得る。次いで、この造粒粉
を所定の形状に圧縮、成形し、必要であればＳＯＯ〜１
０ｏＯ℃で仮焼し、バインダーを除去した後、１０ｏＯ
〜１３００℃の温度条件で焼成し、酸化亜鉛形バリスタ
を製造するものである。

近年、酸化亜鉛形バリスタの電圧非直線性やサージ吸収
能力の向上を目的とし、特開昭６１−２４２００４号公
報のように一部の添加物を従来の酸化物の形ではなく、
金属粉末、金属炭化物あるいは金属窒化物の形で添加す
る製造方法が発明されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の酸化亜鉛形バリスタの製造方
法では、添加物中の金属粉末、金属炭化物あるいは金属
窒化物が焼成過程で急激に酸化するため、焼結体内部に
欠陥が発生したり、素子中央部にヒビ割れが発生し、サ
ージエネルギー吸収能力が低くなるという課題を有して
いた。

本発明は、このような課題を解決するものであシ、焼結
体内部の欠陥の発生？防止することにより、サージエネ
ルギー吸収能力の大幅な向上を目的とするものである。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明の酸化亜鉛形バリスタ
の製造方法は、酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも金属
粉末、金属炭化物または金属窒化物を０．３モル％以上
含む原料粉末を混合・粉砕・造粒し、造粒粉を得、前記
造粒粉を含水率０８〜２．０重量嚇に調整した後、圧縮
・成形・焼成することを特徴としている。

作用 本発明の酸化亜鉛形バリスタの製造方法によれば、造粒
粉の含水率をＯ，ａ〜２．０重量％にすることにより、
成形工程における造粒粉の粒子間の結合力が増し、成形
体の均一性が向上することにより、焼結体内部の欠陥が
減少し、サージエネルギー吸収能力の高い酸化亜鉛形バ
リスタを得ることができる。

実施例 以下、本発明の製造方法およびそれによって得られた酸
化亜鉛形バリスタについて、実施例に基づき詳細に説明
する。

（実施例１） まず、ＺｎＯ（７）粉末に、合計量に対しＢｉ２０！ｌ
　Ｏ，５モル％、　Ｃｏ２０ｓ　Ｏ，ｓ　−Ｆ：　ル％
＊　Ｍｎ０ｚ　　Ｏ，５モｈ％。

５ｂ２０Ｘ、０％に％、０ｒ２０５０．５　モ／Ｌ［、
ＮｉＯＯ，５モル％に、金属珪素（Ｓｉ　）あるいは金
属コバルト（Ｇｏ）の粉末を０．１−１ニル％、０．３
モル％、１．０−１ニル％、　ｓ、ｏ　モルｑ６．１０
．０　モｈ％含む１０種類の原料を準備した。この原料
に純水を添加し、ボールミルで充分に混合・粉砕を実施
した後、ポリビニルアルコールおよび分散剤を固形分に
対しそれぞれ１．０重量％添加し、デイスパーミルにて
充分に混合し原料スラリーを作成した。この原料スラリ
ーはスプレードライヤーにて２００〜２５０℃の温度で
乾燥し造粒粉を得だ。この造粒粉に所定量の純水を添加
し、Ｖ形混合機で含水率調整を行った。そして、含水率
調整後、３２メツ−シュの篩を通し粗粉をカットした。

このようにして得られた含水率調整済造粒粉を粉体成形
機にて２００〜ａｏｏＫｐ／ｃｄの圧力にて４０φ（１
１１１１１）　、　４０　ｔ−）の大きさに成形した。

次いで、成形体は空気中にて８００〜１０００’Ｃの温
度で仮焼した。この仮焼体の側面に高抵抗層を形成する
ため、　Ｂ１２０３．５ｂ２ｏ５＋５ｉ０２　および有
機バインダーからなるペースト状側面剤を６〜５ｏ１ｓ
ｙ／ｄ塗布し、空気中において１１００〜１２００℃の
温度条件で焼成した。このようにして得られた焼結体の
側面に結晶化ガラスと有機バインダーからなるガラスペ
ーストを４００〜ｅｏｏ℃の温度で焼付処理を行った後
、両端面を研磨しアルミニウムの溶射電極を設けた。

第１図は以上のようにして得られた酸化亜鉛形バリスタ
の断面図である。第１図において、１はＺｎＯを主成分
とする焼結体、２は側面高抵抗層、３はガラス焼付層、
４はアルミニウムの溶射により形成された電極である。

第２図は本発明および参考例の製造方法による酸化亜鉛
形バリスタの金属珪素添加量と内部欠陥発生率の関係を
示す図である。なお、含水率の測定は赤外線水分早計を
用いて測定した。本発明例として１．６重量％に含水率
を調整した試料および参考例として含水率調整を実施し
ないスプレー造粒粉（含水率０．６重量％）を用いた試
料を作成し、内部欠陥発生率を調べた。ここで、内部欠
陥は超音波探傷法により測定し、１．５ｍｍ以上のもの
を不良とした。

第２図より含水率調整を行わない場合、金属珪素の添加
量が０．１モル％程度では内部欠陥発生率は約１％であ
るのに対し、０．３モル％以上の添加量では内部欠陥不
良率は１０％以上に達していることがわかる。従って、
内部欠陥は金属珪素を０．３モル％以上添加することに
より始めて発生する問題である。一方、１・６重量％に
含水率を調整した原料粉では、金属珪素添加量が１０．
０モル％の場合でも内部欠陥発生率は約２％と非常に低
いことがわかる。

第３図は本発明および参考例の製造方法による酸化亜鉛
形バリスタの含水率と内部欠陥発生率の関係を示す図で
ある。ここで、原料には金属粉末として珪素を３６０モ
ル％添加したものを用いた。

第３図より含水率が０．５重量％では内部欠陥発生率が
２６．６％と非常に高いのに対し、造粒粉の含水率を０
．８重量％以上に調整することにより、内部欠陥発生率
を６％以下に抑えることができる。

なお、含水率が２．０重量％を越えると造粒粉が凝集し
やすくなり、粗粉が増加するため、含水率は０．８〜２
．０重量％が望ましい。

次に、以上のようにして得られた酸化亜鉛形バリスタ素
子のエネルギー吸収能力（エネルギー耐量）を調べた。

ここで、エネルギー耐量は２１１１８の矩形波電流を同
一方向に２分間隔で２０回印加し、電流値をステップア
ップすることにより限界性能を評価した。この結果を下
記の第１表に示す。

く第　１　表〉 上記第１表より、含水率が０．５重量％、金属珪素ある
いは金属コバルトの添加量が０．３モル％以上の場合、
内部欠陥発生率も高く、エネルギー耐量が低いのに対し
、含水率が１．６重量％の試料は添加する金属の種類に
よらず、内部欠陥発生率が低く、エネルギー耐量も２６
０〜３６０人と非常に高いことがわかる。

（実施例２） 次に、第２の実施例として、ＺｎＯの粉末に、合計量に
対しＢｉ２０３０．５モル％、　ｃｏ２ｏ３　ｏ、ｓモ
ル％。

ＭｎＯ２０，５モル％、５ｂ２０ｓ１．０モル％、０ｒ
２０５０．６モル％、　ＮｉＯＯ，５モル％に、炭化珪
素（ＳｉＯ）あるいは窒化珪素（Ｓｉｎ）ｉ４　）の粉
末、０．１モル％。

０．３モル％、１．０モル％１３．０モル％、　１０．
０モル％を含む１０種類の原料を準備した。この原料ｆ
：実施例１と全く同様の工程で処理し、酸化亜鉛形バリ
スタを作成し、内部欠陥発生率とサージ耐量試験を実施
した。この結果を下記の第２表に示すＯ 水は参考例で本発明の範囲外である。

く第 表〉 ＊は参考例で本発明の範囲外である。

第２表より、炭化珪素、窒化珪素添加量が０．３モル％
以上、含水率が０．５重量％（参考例）の場合、内部欠
陥発生率が高く、エネルギー耐量が低いのに対し、含水
率ｔ−１，５重量％に調整した試料の内部欠陥発生率は
２．０％以下で、エネルギー耐量も２６０ム以上に向上
していることがわかる。

なお、本実施例では金属粉末としてＳｉ、Ｃｏを、金属
炭化物としてＳ１０．金属窒化物として５ｉ５Ｎ４を用
いたが、酸化亜鉛形バリスタの諸特性を向上させる添加
物、例えばＺｎ、Ｍｇ、ム／、Ｔｉ、Ｏｒ、Ｍｎ。

Ｎｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｐｒなどの金属粉、炭
化物、窒化物を用いても本発明の効果に影響はない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、金属粉、金属炭化物ある
いは金属窒化物全０．３モル％以上含む酸化亜鉛形バリ
スタの造粒粉末の含水率′ｆ、０．８−２．０重量％に
調整することにより、成形時の造粒粉間の結合力が増し
、焼結体内部の欠陥の発生を抑制することにより、サー
ジ耐量の高い酸化亜鉛形バリスタを製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法により得られた酸化亜鉛形バ
リスタの断面図、第２図および第３図は本発明および参
考例の製造方法により得られた酸化亜鉛形バリスタの内
部欠陥発生率を示す特性図である。 １・・・・・・焼結体、２・・・・・・側面高抵抗層、
３・・・・・・ガラス焼付層、４・・・・・・電極。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名ｍ１
図 ！・−焼Ｓ＠ネト ？　・−−イＦＴ　　ｉｉ翫テ　違り柩４ブ乙屑３−−
−−６−ラス跣イｆｒ麿 ４・−を坂 鴎　２ｆｆｉ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも金属粉末を０
   ．３モル％以上含む原料粉末を混合・粉砕・造粒し、造
   粒粉を得、前記造粒粉を含水率０．８〜２．０重量％に
   調整した後、圧縮・成形・焼成することを特徴とする酸
   化亜鉛形バリスタの製造方法。
2. （２）酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも金属炭化物を
   ０．３モル％以上含む原料粉末を混合・粉砕・造粒し、
   造粒粉を得、前記造粒粉を含水率０．８〜２．０重量％
   に調整した後、圧縮・成形・焼成することを特徴とする
   酸化亜鉛形バリスタの製造方法。
3. （３）酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも金属窒化物を
   ０．３モル％以上含む原料粉末を混合・粉砕・造粒し、
   造粒粉を得、前記造粒粉を含水率０．８〜２．０重量％
   に調整した後、圧縮・成形・焼成することを特徴とする
   酸化亜鉛形バリスタの製造方法。