JPH02302002A - 電圧非直線抵抗体およびその製造方法 - Google Patents

電圧非直線抵抗体およびその製造方法

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JPH02302002A
JPH02302002A JP1122184A JP12218489A JPH02302002A JP H02302002 A JPH02302002 A JP H02302002A JP 1122184 A JP1122184 A JP 1122184A JP 12218489 A JP12218489 A JP 12218489A JP H02302002 A JPH02302002 A JP H02302002A
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Masaaki Katsumata
雅昭 勝又
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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 本発明は主として電力分野に用いられる酸化亜鉛を主成
分とする電圧非直線抵抗体およびその製造方法に関する
ものである。
従来の技術 電圧非直線抵抗体は一般にバリスタと呼ばれ、電圧安定
化やサージ吸収素子として広く用いられている。中でも
、酸化亜鉛を主成分とし、これに少量のBi203.C
O203,MnO2゜Sb203 、Cr203などの
金属酸化物を添加した酸化亜鉛形バリスタは、その大き
なサージ電流耐量と優れた電圧非直線性から、近年ギャ
ップレスアレスタ用の素子として従来のシリコンカーバ
イトバリスタにとって代わり広く利用されている。
酸化亜鉛形バリスタをアレスタとして用いる場合、放電
耐量特性2課電寿命特性がきわめて重要な特性要素とな
る。ここで、放電耐量特性は4/10μSの衝撃電流を
5分間隔で同一方向に2回印加できる電流の限界値であ
る。また、課電寿命特性は酸化亜鉛形バリスタ素子に定
格電圧を印加して使用した場合に推定されるバリスタ素
子の寿命で、通常温度および課電率を上げる加速試験が
行われる。
従来より、電圧非直線抵抗体の製造方法として、例えば
特公昭53−29375号公報などに記載されたように
、酸化亜鉛を主成分とし、Bi2O3を始めとする数種
の金属酸化物を加えた原料粉を適当な形状に圧縮、成形
した後、800℃〜1000℃で仮焼し、得られた仮焼
体側面にBi203.5b203 、SiO2などから
なるペースト状側面剤を塗布する。次いで、この仮焼体
を1100℃〜1300℃で焼成することにより、側面
剤と素子が反応し、焼結体倒置にZn2SiO4とZn
7Sb2O12からなる高抵抗層が形成される。こうし
て得られた焼結体の側面の絶縁耐圧をさらに上げるため
に、B203−3iO2−PbOなどからなるガラスペ
ーストを350℃〜650℃の温度範囲で焼付処理を行
い、非晶質高抵抗層を形成する。その後、焼結体の両端
面を平面研磨し、アルミニウムの溶射電極を形成し、電
圧非直線抵抗体を得るものであった。
発明が解決しようとする課題 しかし、以上のようにB2O3−8i○2−PbO系の
ガラスコートをした従来の電圧非直線抵抗体は、ガラス
層とその下部のZ n2S i 04゜Zn7Sb2O
12層の密着強度が弱いため、放電耐量特性が砥(、さ
らにガラスにPbOが含まれているため、作業環境が悪
い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、放電耐量特
性の優れた電圧非直線抵抗体を容易に製造することを目
的とするものである。
課題を解決するための手段 本発明では前記従来の課題を解決するため、Zn2Si
O4および/またはZn7Sb20+2からなる側面高
抵抗層を有する焼結体の側面に、S iO2、A e 
203+ Z r O2* M g Oの中から選ばれ
た少な(とも1種類以上の酸化物を主成分とし、AeP
O+を1.0〜25.0モル%含むオーバーコート層を
有するものである。また、前記側面高抵抗層を有する焼
結体を450℃〜700℃の温度範囲で熱処理をした後
、前記焼結体の側面に5i02* Aet Os + 
ZrO2+ MgOの中から選ばれた少な(とも1種類
以上の酸化物を主成分とし、リン酸アルミニウム塩を含
むオーバーコート剤を塗布し、200℃〜700℃の温
度範囲で焼付処理を行い、オーバーコート層を形成した
ものである。
作用 本発明によれば、S i 02.A!! 2031Zr
02゜MgOなどの酸化物を主成分とし、Ae PO4
からなるオーバーコート層と焼結体との密着強度を充分
に上げることが可能となり、放電耐量特性に優れ、かつ
PbOを含まないため作業環境にも優れた製造方法によ
り電圧非直線抵抗体を得ることができることとなる。
実施例 以下、本発明の電圧非直線抵抗体およびその製造方法に
ついて実施例に基づき詳細に説明する。
まず、ZnOの粉末に、合計量に対し、B 1zo30
.5モル%、Co2030.5モル%。
Mn020.5モル%、5b2031.0モル%。
Cr2030.5モル%、N i Oo、5モル%を加
え、充分に粉砕、混合した後、造粒して原料粉を得た。
この原料粉を直径40 mm 、厚さ30■の大きさに
圧縮成形し、9000Cで仮焼した。こうして得られた
仮焼体にBi2O3、S k)2 o31Si02をそ
れぞれ10モル%、10モル%。
80モル%含むペースト状側面剤を塗布し、1100℃
〜1250℃の温度範囲で焼成した。次いで、この焼結
体を450℃〜700℃の温度範囲で熱処理した。次に
、この得られた焼結体の側面に、Ai!203を主成分
とし、リン酸アルミニウム塩を適当量含むオーバーコー
ト剤をディップ法により塗布した。そして、オーバーコ
ート剤の塗布量は120℃で30分以上焼結体を乾燥し
た後に測定した。また、塗布量のコントロールはオーバ
ーコート剤の粘度を変えることにより行った。このよう
にして得られたオーバーコート剤塗布済みの焼結体を2
00℃〜700℃の温度範囲で焼付処理を行った。次に
、焼結体の両端面を平面研磨し、アルミニウムの溶射電
極を形成した。第1図は以上のようにして得た電圧非直
線抵抗体の断面図で、1は酸化亜鉛を主成分とする焼結
体、2はZn25 i 04.Zn7sbpot2から
なる側面高抵抗層、3はA(!203を主成分とし、A
f?PO+を副成分とするオーバーコート層、4はアル
ミニウムの溶射電極である。
次に、比較検討例として本発明の実施例と同一の製造条
件で作成したZn7Sb20+21Zn2Si04から
なる側面高抵抗層を有する焼結体に、ガラスペースト(
B203  S i 02−pbo系)を単位面積当り
30mg塗布し、500℃で焼付処理を行った。このよ
うにして得られた素子の両端面を研磨し、アルミニウム
の溶射電極を形成した。
下記の第1表に本発明および従来例による電圧弁M線抵
抗体の外観、初期特性、放電耐量特性および課電寿命特
性を示す。ここで、試料数は各ロットともにn、 = 
10ケである。また、放電耐量特性は4/10μsのイ
ンパルスを5分間隔で同一方向に2回ずつ印加し、40
 k Aよりステップアップした。さらに、課電寿命特
性は周囲温度130℃2課電率950%(AC,ピーク
値)の条件で実施した。また、課電寿命特性は漏れ電流
が3mA、(ピーク値)に至るまでの時間を測定した。
〈以 下 余 白) 第1表より、低温でオーバーコート剤を焼付ける場合は
問題とならないが、500℃以上で焼付は処理を行う場
合、予め熱処理を実施しておかないとオーバーコート層
の剥離が発生し、放電耐量特性が低くなることがわかる
。次に、熱処理を実施した後、オーバーコート剤を焼付
ける場合、400℃の熱処理ではオーバーコート剤が一
部剥離し、750℃の熱処理では課電寿命特性が悪化す
ることがわかる。一方、500℃の熱処理を実施した場
合、オーバーコート剤焼付温度のいかんにかかわらず、
剥離は発生しないものの、放電耐量特性・課電寿命特性
の観点から200℃〜700℃でオーバーコート剤の焼
付処理条件が最適であることがわかる。これに対し、従
来例では放電耐量特性は50kA、2回程度で、本発明
例と比較すると約10〜20kA程度低いことがわかる
次に、オーバーコート剤中のリン酸アルミニウム塩の添
加量を調整してオーバーコート層中のAt+203 、
At7 PO4の組成比について検討した。この結果゛
を下記の第2表に示す。ここで、焼結体の熱処理条件は
500℃、オーバーコート剤の塗布重量は焼結体の単位
側面積当り15mである。
(以 下 余 白) 第2表より、オーバーコート層中のAl2PO4の量が
0.01モル%と低い場合、オーバーコート層と焼結体
の密着強度が充分でな(、放電耐量特性が低いことがわ
かる。一方、25.0モル%を越えるとオーバーコート
層が焼付処理時に剥離し放電耐量特性が低下する。以上
の結果より、オーバーコート層中のAl2PO4の最適
量は0.1〜25.0モル%であることがわかる。
次に、下記の第3表にオーバーコート剤塗布量と緒特性
の関係を示した。ここで、オーバーコート剤は焼付処理
後、Ae PO4が5.0モル%となるよう調整した。
また、焼結体の熱処理温度は500℃である。さらに、
オーバーコート剤の塗布量は粘度および塗布回数により
コントロールし、塗布後、120℃で30分以上乾燥し
塗布重量を測定した。
(以 下 余 白) 第3表より、オーバーコート剤の塗布量が0.1mgと
低い場合、放電耐量特性が低く、100mgを越える塗
布量ではオーバーコート層の剥離が発生するため、塗布
量の最適値は1.0〜100.0mg/C−であること
がわかる。
なお、本実施例ではオーバーコート剤の主成分がAC3
03の場合についてのみ述べたが、SiC2,ZrO2
,MgOのいずれの場合であっても全く同様の効果があ
ることを確認した。また、本実施例では、側面高抵抗層
をZn2SiO4とZn7Sb20j2とからなるもの
について説明したが、これはそれらを単独で用いて側面
高抵抗層を構成しても本発明の効果を基本的に得ること
ができるものである。ただし、両者を併用する方が良好
な結果を得ることができるものであった。
発明の効果 以上のように本発明によれば、酸化亜鉛を主成分とし、
Zn2SiO4および/またはZn75b2012から
なる側面高抵抗層を有する焼結体を450℃〜700℃
の温度範囲で熱処理し、5i02.At’203 、Z
 ro2 、MgOの中から選ばれた1種類以上の酸化
物を主成分とし、リン酸アルミニウム塩を含むオーバー
コート剤を塗布し、200℃〜700℃の温度範囲で焼
付処理することにより、放電riit量特性の優れた電
圧非直線抵抗体を作業環境の良い状態で製造することが
できる。すなわち、特性の優れた電圧非直線抵抗体を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による電圧非直線抵抗体の断面図である
。 1・・・・・・焼結体、2・・・・・・側面高抵抗層、
3・・・・・・オーバーコート層、4・・・・・・電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酸化亜鉛を主成分とし、Zn_2SiO_4およ
    び/またはZn_7Sb_2O_1_2からなる側面高
    抵抗層を有する焼結体の側面に、SiO_2,Al_2
    O_3,ZrO_2,MgOの中から選ばれた少なくと
    も1種類以上の酸化物を主成分とし、AlPO_4を1
    .0〜25.0モル%含むオーバーコート層を有する電
    圧非直線抵抗体。
  2. (2)酸化亜鉛を主成分とし、Zn_2SiO_4およ
    び/またはZn_7Sb_2O_1_2からなる側面高
    抵抗層を有する焼結体を450℃〜700℃の温度範囲
    で熱処理した後、前記焼結体の側面にSiO_2,Al
    _2O_3,ZrO_2,MgOの中から選ばれた少な
    くとも1種類以上の酸化物を主成分とし、リン酸アルミ
    ニウム塩を含むオーバーコート剤を塗布し、200℃〜
    700℃の温度範囲で焼付処理を行い、オーバーコート
    層を形成したことを特徴とする電圧非直線抵抗体の製造
    方法。
  3. (3)オーバーコート剤の乾燥後の塗布量が、焼結体の
    側面積1cm^2当り1.0〜100.0mgの範囲で
    ある特許請求の範囲第2項記載の電圧非直線抵抗体の製
    造方法。
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