JPH03257902A

JPH03257902A - 電圧非直線抵抗体の製造方法

Info

Publication number: JPH03257902A
Application number: JP2055029A
Authority: JP
Inventors: Osamu Imai; 修今井; Tadashi Ito; 忠伊藤; Masaharu Kajita; 雅晴梶田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1990-03-08
Publication date: 1991-11-18
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JP2836893B2

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の
製造方法に関するものである。

（従来の技術）従来から、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、Ｂｉｚ０
３．　ＰｒＪ＋＋、　５ｂ２ｏ２．５ｉｏ２．　ＣＯ２
０ａ、　ＭｎＬ等の少量の添加物を副成分として含有し
た抵抗体は、優れた電圧非直線性を示すことか広く知ら
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。

この酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体を製造す
るには、酸化亜鉛を主成分とする原料に上述した種々の
金属酸化物を添加して、デイスパーミルまたはアトライ
タを使用して混合した後、造粒、成形、焼成していた。

（発明か解決しようとする課題）しかしなから、上述したデイスパーミルを使用した混合
では、装置の機構上混合が不充分な場合かあり、その結
果焼成後の素子か不均一で電気的特性が低下する問題か
あった。

また、アトライタを使用した場合は、添加剤原料とＺｎ
Ｏ原料の混合にあたって、添加剤の原料粒径か大きすぎ
ると混合、分散が不充分で、その結果焼成後の素子が不
均一で電気的特性か低下する問題もあった。さらに、粉
砕メディアとしてステアタイトボールを使用すると素子
原料へのコンタミネーションが増加し、また温度制御が
ないとスラリーかゲル化し、いずれの場合も素子の電気
的特性が低下する問題かあった。

本発明の目的は上述した課題を解消して、素子の均一性
を達成し、良好な電気的特性を得ることかできる電圧非
直線抵抗体の製造方法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の製造方法は、酸化亜鉛を主
成分とする原料に、酸化ビスマス等の金属酸化物を添加
、混合、焼成して得られる電圧非直線抵抗体の製造方法
において、金属酸化物の混合物を所定粒度以下まで微粉
砕し、得られた微粉砕後の混合物を酸化亜鉛、結合剤、
分散剤とともにジルコニアボールを用いたアトライタで
４０℃以下の温度で所定時間混合した後、造粒、成形、
焼成する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、所定粒度以下、好ましくは平均
粒径５μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下まで金属
酸化物を微粉砕して、大部分を占める酸化亜鉛原料の粒
度との粒度差を小さくすることにより、酸化亜鉛と金属
酸化物との混合、分散を良好にでき、その結果素子の均
一性か向上し良好な電気的特性を得ることかできる。特
にアトライタによる混合では、金属酸化物の微粉砕化の
前処理が必要である。

また、微粉砕混合物と酸化亜鉛、結合剤、分散剤をジル
コニアボールを用いたアトライタで４０℃以下の温度で
所定時間混合しているため、酸化亜鉛と金属酸化物との
混合、分散かより良好になるとともにメディアからのコ
ンタミネーションもなくなり、またスラリーのゲル化を
防止することか可能となり、素子の均一性が向上しさら
に良好な電気的特性を得ることかできる。

ここで、混合のための時間は１〜ｌＯ時間か好ましく、
より好ましくは２〜５時間である。結合剤としては、ポ
リビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、
ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロース
、エチルセルロース等が使用される。分散剤としては、
テトラデシルアミン酢酸塩、ポリカルボン酸型高分子水
溶液等が使用される。また、メディアとしてのジルコニ
アボールとしては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）または
酸化カルシウム（Ｃａｂ）等で安定化したジルコニアも
使用できるが、酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ２）で安定化
したジルコニアを使用すると好ましい。また、これらＭ
ｇＯ，Ｃａｂ、　Ｙ２０ａ夫々て安定化されたジルコニ
ア粉末を混合して製造されたジルコニアボールはコスト
面と強度等の特性面で有利であり好ましい。さらに、混
合温度はスラリーゲル化防止のため４０℃以下、好まし
くは３５℃以下である。

（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０．１〜３μｍの所定の粒度に調整した酸化亜鉛原
料と、所定粒度以下、好ましくは５μｍ以下、さらに好
ましくは３μｍ以下の粒度に調整した微粉の酸化ビスマ
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、好ましくは非晶質の酸化ケイ素、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ア
トライタで結合剤及び分散剤とともに混合する。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。

尚、アトライタでの混合はメディアとして前述の材質の
ジルコニアボールを用い、アジテータアーム（撹拌棒）
も前述の材質の安定化されたジルコニアを用い、タンク
の内張りは有機性樹脂（好ましくはナイロン樹脂）を用
いるとコンタミネーションが極めて少なくなり好ましい
。また、スラリー温度が４０℃を越えないように管理す
ることによりスラリー〇ゲル化か防止でき、酸化亜鉛と
金属酸化物か良好に分散・混合し、均−混合及び混合効
率の面て好ましい。

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
０〜３５ｗｔ％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５０〜１５０μｍ
、好ましくは８０〜１２０μｍで、水分量か０．５〜２
．０　ｗｔ％、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８００〜７０００ｋｇ／ａ［１２の
下て所定の形状に成形する。成形は通常の圧縮成形のほ
か、静水圧成形等で行ってもよい。

そして、その成形体を昇降温速度１００℃／ｈｒ以下で
８００〜１０００℃、保持時間１〜５時間という条件で
仮焼成する。なお、仮焼成の前に成形体を昇降温速度１
００℃／ｈｒ以下で４００〜６００″Ｃ１保持時間１−
１０時間で結合剤等を飛散除去することか好ましい。

次に仮焼成した仮焼体の側面に絶縁被覆層を形成する。

本願発明ては、Ｂｉ２Ｏ３，５ｂ２０ｚ、　ＺｎＯ，Ｓ
ｉＯ２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ブチル等を加えた絶縁被
覆用混合物ペーストを、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２０〜６
０℃／ｈｒ　、１０００〜１３００″Ｃ好ましくは１０
５０〜１２５０℃１３〜７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℃／ｈ
ｒ　４００〜８００℃保持時間０．５〜５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，
Ａｌ２Ｏ３，ダイヤモンド等の＃４００〜２０００相当
の研磨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、研磨した両端面に例
えばアルミニウム等によって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。

前述の実施例では、酸化ビスマス系バリスタについて記
載したが、酸化ビスマスを酸化プラセオジウムで置換し
た酸化プラセオジウム系バリスタについても同様の方法
で実施できる。

以下、実際の例について説明する。

実施例上述した方法に従って、Ｂｉ２Ｏ３，ＣＯ３Ｏ４，Ｍｎ
Ｏ２゜５ｂ２０３．　Ｃｒ２Ｏ５，Ｎｉｏ、　ＳｉＯ□
を各々０．１〜２．０モル％、銀を含むホウケイ酸ビス
マスガラス０．０１〜０．３ｗｔ％よりなる金属酸化物
の添加剤を、第１表に示すようにボールミルにより粉砕
するか粉砕しないで混合物を得た。第１表中の（）内の
値はその添加剤の平均粒径を示す。次に、得られた混合
物と酸化亜鉛原料を、第１表に示す混合方法で第１表に
示す温度で第１表に示す玉石を使用して混合し、その後
造粒、成形、焼成して、直径４７肛、厚さ２２．５ｍｍ
の形状でバリスタ電圧（ｖＩＡ）か２８０Ｖ／ｍｍの第
１表に示す本発明試験Ｎα１〜７と比較例試験Ｎα１〜
５の電圧非直線抵抗体を得た。なお、アトライターによ
る混合は３時間とし、結合剤はポリビニルアルコール、
分散剤はテトラデシルアミン酢酸塩を用いた。

得られた本発明例および比較例の抵抗体に対して、焼成
体の欠陥発生率、電圧非直線指数α、制限電圧比、開閉
サージ耐量破壊率をそれぞれ測定した。結果を第１表に
示す。ここで、焼成体欠陥発生率は、超音波探傷試験に
より直径０．５ｍｍ以上の欠陥が存在する抵抗体の割合
として求めた。電圧非直線指数αは、α＝　（１＃ｏｇ
　（Ｖｌ、Ａ／Ｖ１００μＡ））より求めた。制限電圧
比は、バリスタ電圧■４゜。

とＶＩＡの比より求めた。開閉サージ耐量破壊率は、８
００Ａ、　１００ＯＡの電流を２ｍｓの電流値形て２０
回繰り返し印加した後破壊したものの割合として求めた
。

第１表の結果から、所定の添加剤粉砕を実施し、所定の
混合を実施した本発明試験Ｎα１〜７は、比較例試験Ｎ
ｃＬｌ〜５と比べて良好な電気的特性を有することがわ
かった。また、本発明例のなかでも、玉石としてＹ２Ｏ
３安定化ジルコニアからなるボールを使用したものは、
その他のものより良好な電気的特性か得られることかわ
かった。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明の電圧非直線抵
抗体の製造方法によれば、金属酸化物を所定粒度以下ま
で微粉砕するとともに、得られた微粉砕粉末を所定の方
法で酸化亜鉛と混合することにより、素子の均一性か向
上し、その結果電気的特性も向上した電圧非直線抵抗体
を得ることかできる。

８−

Claims

【特許請求の範囲】

１．酸化亜鉛を主成分とする原料に、酸化ビスマス等の
金属酸化物を添加、混合、焼成して得られる電圧非直線
抵抗体の製造方法において、金属酸化物の混合物を所定
粒度以下まで微粉砕し、得られた微粉砕後の混合物を酸
化亜鉛、結合剤、分散剤とともにジルコニアボールを用
いたアトライタで４０℃以下の温度で所定時間混合した
後、造粒、成形、焼成することを特徴とする電圧非直線
抵抗体の製造方法。