JPH04253301A - 電圧非直線抵抗体の製造方法 - Google Patents

電圧非直線抵抗体の製造方法

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JPH04253301A
JPH04253301A JP3026672A JP2667291A JPH04253301A JP H04253301 A JPH04253301 A JP H04253301A JP 3026672 A JP3026672 A JP 3026672A JP 2667291 A JP2667291 A JP 2667291A JP H04253301 A JPH04253301 A JP H04253301A
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JP
Japan
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cooling rate
rate
cooling
temperature
voltage
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JP3026672A
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English (en)
Inventor
Osamu Imai
修 今井
Ritsu Sato
立 佐藤
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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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】
【0001】
【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し、特に耐湿性を改
善した電圧非直線抵抗体を得るための製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来から酸化亜鉛を主成分としSiO2
,Sb2O3, Bi2O3, Co2O3, MnO
2 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。
【0003】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
り所定電流よりも過大な電流が流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。
【0004】この電圧非直線抵抗体は、主成分の酸化亜
鉛にビスマス化合物等の添加剤を添加した混合物を所定
の形状に成形した後、成形体を焼結して製造される。こ
のうち、焼成工程の降温過程の降温速度を規定して各種
特性のバラツキをなくす技術が、特公昭54−9719
 号公報、特開昭58−200507 号公報、特開昭
58−67605号公報等において知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た降温過程の降温速度のみの規定では、電気的な諸特性
特に耐湿性、ΔV1mA変化率特性、課電寿命特性が十
分でない問題があった。
【0006】本発明の目的は上述した課題を解消して、
耐湿性、ΔV1mA変化率特性を改善できるとともに課
電寿命特性を向上することが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。
【0007】
【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し、酸化亜鉛を主
成分とし,添加成分として少なくともビスマス化合物を
含む混合物を所定の形状に成形した後、成形体を焼結し
てなる電圧非直線抵抗体の製造方法において、前記焼結
工程における降温過程の800 ℃〜600 ℃の間を
70〜200 ℃/hr の冷却速度で冷却し、600
 ℃以降を20〜50℃/hrの冷却速度で冷却すると
ともに、少なくとも800 ℃〜600 ℃の間は炉の
外部から酸素分圧が150mmHg 以上の空気を導入
することにより炉内雰囲気を強制攪拌することを特徴と
するものである。
【0008】
【作用】上述した構成において、焼成時の降温過程の所
定温度領域における降温速度を所定の値にするとともに
、焼成時の雰囲気を一定の雰囲気にすることの相乗効果
により、耐湿性、ΔV1mA変化率特性および課電寿命
特性の良好な電圧非直線抵抗体を得ることができる。
【0009】ここで降温過程の800 ℃〜600 ℃
の冷却速度を70〜200 ℃/hrと限定したのは、
200 ℃/hrを超えるとサージ変化率が悪化し、雷
サージ限界耐量が低下するとともに、70℃/hr未満
であると耐湿特性が低下し、V−I特性も低下するため
である。また、600 ℃以降の冷却速度を20〜50
℃/hrと限定したのは、50℃/hrを超えるとサー
ジ変化率が悪化し、課電寿命特性が低下するとともに、
20℃/hr未満であるとV−I特性が低下するためで
ある。なお、最高温度から800 ℃までの間の冷却速
度は特に限定するものでないが、30〜70℃/hrで
あるとサージ変化率がさらに減少するとともにV1mA
のバラツキもさらに減少するため好ましい。
【0010】焼成時の雰囲気制御として、800 〜6
00 ℃の炉内雰囲気を空気を吹き込むことにより強制
攪拌するのは、制限電圧(特にV1mA)のバラツキが
減少するためである。また、導入する空気中の酸素分圧
を150mmHg 以上とするのは、150mmHg 
未満ではV−I特性が極端に低下するとともにサージ変
化率も悪化するためである。また、添加剤として添加す
る酸化ビスマス量は、0.5 モル%未満であると充分
に粒界層を形成できずに粒成長促進効果が低減し、一部
に粒径の不均一部ができることがあるとともに、1.5
 モル%を超えると粒界層が厚くなり過ぎて電気特性が
低下することがあるため、0.5 〜1.5 モル%で
あると好ましい。さらに、酸化ホウ素は、0.001 
モル%未満であると粒界層を安定させる効果が低下し、
課電寿命特性が悪化する場合があるとともに、0.05
モル%を超えると過剰ホウ素が粒界層に偏析し、サージ
に対する安定性が低下し、雷サージ変化率特性が悪化す
る場合があるので、0.001 〜0.05モル%であ
ると好ましい。
【0011】
【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、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
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。また、添加物を800 〜1000℃で
仮焼した後粉砕し、所定粒度に調整したものと酸化亜鉛
原料を混合してもよい。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。 また好ましくは硝酸アルミニウム溶液を加える。
【0012】次に好ましくは200mmHg 以下の真
空度で減圧脱気を行い、混合泥漿の水分量は30〜35
wt%程度に、またその混合泥漿の粘度は100 ±5
0cp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 μm 、
好ましくは80〜120 μm で、水分量が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 〜1000kg/c
m2の下で所定の形状に成形する。
【0013】次に、その成形体を昇降温速度10〜10
0 ℃/hr温度400 〜700 ℃で有機成分を飛
散除去し脱脂体を得る。次に、脱脂体を昇温速度50〜
70℃/hrで800 〜1000℃、保持時間1〜5
時間で焼成し、仮焼体を得る。次に、仮焼体の側面に高
抵抗層を形成する。本例ではBi2O3,Sb2O3,
ZnO,SiO2等の所定量に有機結合剤としてエチル
セルロース、ブチルカルビトール、酢酸nブチル等を加
えた絶縁被覆用混合物ペーストを、30〜300 μm
 の厚さに仮焼体の側面に塗布する。
【0014】次に、これを昇温速度20〜100 ℃/
hr、最高保持温度1000〜1300℃好ましくは1
050〜1250℃、3〜7時間という条件で本焼成す
る。この本焼成時の降温過程において、本発明で重要な
のは、800 ℃〜600 ℃の間の冷却速度を70〜
200 ℃/hrの範囲とするとともに、600 ℃以
降の冷却速度を20〜50℃/hrの範囲とすることで
ある。ここで、最高温度から800 ℃までの間は冷却
速度を30〜70℃/hrとすると好ましい。また、雰
囲気については、炉の外部から酸素分圧150mmHg
 以上の空気を炉内に導入して、炉内雰囲気を強制攪拌
する必要がある。
【0015】その後、ガラス粉末に有機結合剤としてエ
チルセルロース、ブチルカルビトール、酢酸nブチル等
を加えたガラスペーストを前記側面の高抵抗層上に50
〜300 μm の厚さに塗布し、空気中で昇降温速度
50〜200 ℃/hr、400 〜800 ℃保持時
間0.5 〜4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。
【0016】その後、得られた電圧非直線抵抗体の両端
面をダイヤモンド砥石等で研磨する。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る
【0017】以下、実際に本発明範囲内および範囲外の
電圧非直線抵抗体について各種特性を測定した結果につ
いて説明する。 実施例1 焼成時の800 ℃以降の降温速度および800 ℃〜
600 ℃の間の空気導入の影響を調べるため、表1に
示す条件で上述した方法に従って、組成がBi2O3 
0.7 モル%、Sb2O3 1.0 モル%、Cr2
O3 0.7 モル%、MnO20.5 モル%、Co
3O40.6モル%、SiO21.3 モル%、NiO
1.3モル%、Al3+150ppmさらに外配でAg
2O0.02wt%、B2O30.01wt%からなり
、直径47mm、厚さ25mmの本発明試験No1〜1
2、比較例試験No.13 〜25の電圧非直線抵抗体
を準備し、それぞれの制限電圧(V1mA)、制限電圧
比(V40KA /V1mA)、サージ限界耐量、雷サ
ージ変化率(ΔV1mA)および耐湿性を測定した。な
お、焼成時の最高温度までの昇温速度は40℃/hr、
最高温度から800 ℃までの降温速度は60℃/hr
とするとともに、導入空気の酸素分圧は159mmHg
 とした。 結果を、表1に示す。
【0018】表1において、サージ限界耐量は、4/1
0μs の波形で120KA 、130KA 、140
KA の雷サージを2回印加し、破壊しなかったものを
○、破壊したものを×として表示した。雷サージ変化率
は、4/10μs の電流波形で30KAの電流を10
回繰り返し印加したのちのバリスタ電圧(V1mA)の
変化から求めた。耐湿性は、素子を蛍光探傷液中に圧力
200kg/cm2 の状態で24時間浸漬した後の吸
湿状態を検査し、滲みのないものを○、滲みのあるもの
を×として表示した。
【0019】
【表1】
【0020】表1の結果から、800 ℃〜600 ℃
の冷却速度を70〜200 ℃/hrとし、600 ℃
以降の冷却速度を20〜50℃/hrとし、さらに空気
を導入して強制攪拌した本発明試験No. 1〜12は
、いずれかの点で本発明範囲外の比較例試験No. 1
3〜25と比較して、良好な特性を得ることができるこ
とがわかる。
【0021】実施例2 実施例1と同様に作製した電圧比直線抵抗体において、
強制攪拌のための空気中の酸素分圧の影響を調べるため
、焼成時の導入空気中の酸素分圧を変えて焼成を行い、
本発明範囲内の試験No. 1〜5と範囲外の比較例試
験No. 6〜8を準備して、それぞれに対し実施例1
と同様に各種の特性を測定した。なお、800 ℃〜6
00 ℃の間の冷却速度は100 ℃/hr、600 
℃以降の冷却速度は35℃/hrであった。結果を表2
に示す。
【0022】
【表2】
【0023】表2の結果から、焼成時の降温過程におけ
る800 ℃〜600 ℃の間の強制攪拌に使用する空
気の酸素分圧は、150mmHg 以上である必要があ
ることがわかる。
【0024】実施例3 800 ℃以上の降温速度の影響を調べるため、実施例
1と同様の方法で最高温度から800 ℃までの降温速
度を種々変化させて抵抗体を作製し、それぞれ実施例1
と同様の各種特性を測定した。なお、800 ℃〜60
0℃の間の冷却速度は100 ℃/hr、600 ℃以
降の冷却速度は35℃/hrであった。結果を表3に示
す。
【0025】
【表3】
【0026】表3の結果から、本発明例のなかでも最高
温度から800 ℃までの冷却速度を30〜70℃/h
rとした試験No. 1〜4は、それ以外の試験No.
 6〜8と比べて、良好な特性を有し、好ましいことが
わかる。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電圧比直線抵抗体の製造方法によれば、焼成工程の降
温過程の800 ℃〜600 ℃の間を70〜200 
℃/hr、600 ℃以降を20〜50℃/hrの冷却
速度で冷却するとともに、少なくとも800 ℃〜60
0 ℃の間は炉の外部から酸素分圧が150mmHg 
以上の空気を導入して強制攪拌しているため、耐湿性、
ΔV1mA変化率特性を改善できるとともに課電寿命特
性を向上できる電圧非直線抵抗体を得ることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  酸化亜鉛を主成分とし,添加成分とし
    て少なくともビスマス化合物を含む混合物を所定の形状
    に成形した後、成形体を焼結してなる電圧非直線抵抗体
    の製造方法において、前記焼結工程における降温過程の
    800 ℃〜600 ℃の間を70〜200 ℃/hr
     の冷却速度で冷却し、600 ℃以降を20〜50℃
    /hrの冷却速度で冷却するとともに、少なくとも80
    0 ℃〜600 ℃の間は炉の外部から酸素分圧が15
    0mmHg 以上の空気を導入することにより炉内雰囲
    気を強制攪拌することを特徴とする電圧非直線抵抗体の
    製造方法。
  2. 【請求項2】  前記焼成工程における降温過程の最高
    温度から800 ℃までを30〜70℃/hrの冷却速
    度で冷却することを特徴とする請求項1記載の電圧非直
    線抵抗体の製造方法。
JP3026672A 1991-01-29 1991-01-29 電圧非直線抵抗体の製造方法 Pending JPH04253301A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011171665A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Toshiba Corp 電流−電圧非直線抵抗体およびその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011171665A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Toshiba Corp 電流−電圧非直線抵抗体およびその製造方法

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Effective date: 19981215