JPH05152104A - 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Info
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- JPH05152104A JPH05152104A JP3312558A JP31255891A JPH05152104A JP H05152104 A JPH05152104 A JP H05152104A JP 3312558 A JP3312558 A JP 3312558A JP 31255891 A JP31255891 A JP 31255891A JP H05152104 A JPH05152104 A JP H05152104A
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- electrode
- voltage non
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価である金属溶射電極を備えているにもか
かわらず焼結体との密着性が良く、雷サージ印加後のバ
リスタ電圧変化率のすぐれた電圧非直線抵抗体を得るこ
とができる製造方法を提供する。 【構成】 主成分の酸化亜鉛に、焼結後に焼結体自身に
電圧非直線性を発現させる添加物の少なくとも1種類以
上を含む電圧非直線抵抗体の製造方法において、電極形
成面に、電圧非直線抵抗体中に含まれる金属元素と同一
の金属元素をイオンとして注入する。
かわらず焼結体との密着性が良く、雷サージ印加後のバ
リスタ電圧変化率のすぐれた電圧非直線抵抗体を得るこ
とができる製造方法を提供する。 【構成】 主成分の酸化亜鉛に、焼結後に焼結体自身に
電圧非直線性を発現させる添加物の少なくとも1種類以
上を含む電圧非直線抵抗体の製造方法において、電極形
成面に、電圧非直線抵抗体中に含まれる金属元素と同一
の金属元素をイオンとして注入する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主成分の酸化亜鉛に、
焼結後に焼結体自身に電圧非直線性を発現させる添加物
の少なくとも1種類以上を含む電圧非直線抵抗体の製造
方法に関するものである。
焼結後に焼結体自身に電圧非直線性を発現させる添加物
の少なくとも1種類以上を含む電圧非直線抵抗体の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗
体は、そのすぐれた非直線電圧ー電流特性から電圧安定
化あるいはサージ吸収を目的とした避雷器やサージアブ
ソーバに広く利用されている。この電圧非直線抵抗体
は、主成分の酸化亜鉛に電圧非直線性を発現する少量の
ビスマス、アンチモン、コバルト、マンガン等の酸化物
を添加して成形、焼成、好ましくは側面抵抗層を形成す
るための無機物質を塗布した後再度焼成し、好ましくは
得られた焼結体の両端面を研磨後、研磨面に電極を取り
付けることにより作製することができる。
体は、そのすぐれた非直線電圧ー電流特性から電圧安定
化あるいはサージ吸収を目的とした避雷器やサージアブ
ソーバに広く利用されている。この電圧非直線抵抗体
は、主成分の酸化亜鉛に電圧非直線性を発現する少量の
ビスマス、アンチモン、コバルト、マンガン等の酸化物
を添加して成形、焼成、好ましくは側面抵抗層を形成す
るための無機物質を塗布した後再度焼成し、好ましくは
得られた焼結体の両端面を研磨後、研磨面に電極を取り
付けることにより作製することができる。
【0003】上述した電圧非直線抵抗体の製造におい
て、酸化亜鉛を主成分とする焼結体に電極を形成する方
法として、従来、銀ペーストを塗布し、大気中で焼き付
ける方法と、金属溶射法で形成する方法とが知られてい
る。
て、酸化亜鉛を主成分とする焼結体に電極を形成する方
法として、従来、銀ペーストを塗布し、大気中で焼き付
ける方法と、金属溶射法で形成する方法とが知られてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銀ペー
ストを使用する方法では、銀は貴金属であるため高価で
あるという問題があった。また、金属溶射法では、低コ
ストの電極材料を使用するため安価ではあるが、焼結体
との密着性が悪く、雷サージ印加後のバリスタ電圧変化
率が大きいという問題があった。
ストを使用する方法では、銀は貴金属であるため高価で
あるという問題があった。また、金属溶射法では、低コ
ストの電極材料を使用するため安価ではあるが、焼結体
との密着性が悪く、雷サージ印加後のバリスタ電圧変化
率が大きいという問題があった。
【0005】本発明の目的は上述した課題を解消して、
安価である金属溶射電極を備えているにもかかわらず焼
結体との密着性が良く、雷サージ印加後のバリスタ電圧
変化率のすぐれた電圧非直線抵抗体を得ることができる
製造方法を提供しようとするものである。
安価である金属溶射電極を備えているにもかかわらず焼
結体との密着性が良く、雷サージ印加後のバリスタ電圧
変化率のすぐれた電圧非直線抵抗体を得ることができる
製造方法を提供しようとするものである。
【0006】
【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、主成分の酸化亜鉛に、焼結後に焼結体
自身に電圧非直線性を発現させる添加物の少なくとも1
種類以上を含む電圧非直線抵抗体の製造方法において、
電極形成面に、電圧非直線抵抗体中に含まれる金属元素
と同一の金属元素をイオンとして注入することを特徴と
するものである。
体の製造方法は、主成分の酸化亜鉛に、焼結後に焼結体
自身に電圧非直線性を発現させる添加物の少なくとも1
種類以上を含む電圧非直線抵抗体の製造方法において、
電極形成面に、電圧非直線抵抗体中に含まれる金属元素
と同一の金属元素をイオンとして注入することを特徴と
するものである。
【0007】
【作用】上述した構成において、電極形成時に、研磨後
の電極形成面に電圧非直線抵抗体中に含まれる金属元素
と同一の金属元素例えばCr、Ni、Alをイオンとし
て注入(照射)した後、従来から公知の方法で電極を取
り付けているため、従来のものよりも強度が向上した電
極形成面に電極を取り付けることとなり、電極と電極形
成面との密着性を高くすることができる。その結果、後
述する実施例からも明らかなように、雷サージ印加後の
バリスタ電圧変化率を抑制できるとともに、電極の控え
が大きい場合でも、電流集中による熱応力破壊が抑制さ
れ、放電耐量の低下を減少させることができる。ここで
電極の控えとは、素子端面から電極端までの距離を意味
する。
の電極形成面に電圧非直線抵抗体中に含まれる金属元素
と同一の金属元素例えばCr、Ni、Alをイオンとし
て注入(照射)した後、従来から公知の方法で電極を取
り付けているため、従来のものよりも強度が向上した電
極形成面に電極を取り付けることとなり、電極と電極形
成面との密着性を高くすることができる。その結果、後
述する実施例からも明らかなように、雷サージ印加後の
バリスタ電圧変化率を抑制できるとともに、電極の控え
が大きい場合でも、電流集中による熱応力破壊が抑制さ
れ、放電耐量の低下を減少させることができる。ここで
電極の控えとは、素子端面から電極端までの距離を意味
する。
【0008】
【実施例】まず、本発明の電圧非直線抵抗体を製造する
には、酸化亜鉛を主成分とし、焼結後に焼結体自身に電
圧非直線性を発現させる添加物例えばBi2 O3 、Sb
2O3 、Cr2 O3 、MnO2 、CoO、SiO2 、N
iO、Al2 O3 等の添加物の少なくとも1種類以上の
所定量からなる原料粉末を準備する。次に、準備した原
料粉末をボールミル等で湿式混合し、乾燥、造粒後、所
定の形状に成形し、得られた成形体を脱脂して脱脂体を
得る。その後、得られた脱脂体を所定の焼成スケジュー
ルで焼成して焼成体を得た後、焼成体の両端面を加工、
研磨後、研磨した電極形成面に電圧非直線抵抗体中に含
まれる金属元素と同一の金属元素例えばCr、Ni、A
lをイオンとして注入(照射)した。その後、アルミニ
ウム電極を両端面に溶射等の方法により設けて、例えば
直径30mm、電極径29mm、厚さ10mmの電圧非
直線抵抗体を得ている。
には、酸化亜鉛を主成分とし、焼結後に焼結体自身に電
圧非直線性を発現させる添加物例えばBi2 O3 、Sb
2O3 、Cr2 O3 、MnO2 、CoO、SiO2 、N
iO、Al2 O3 等の添加物の少なくとも1種類以上の
所定量からなる原料粉末を準備する。次に、準備した原
料粉末をボールミル等で湿式混合し、乾燥、造粒後、所
定の形状に成形し、得られた成形体を脱脂して脱脂体を
得る。その後、得られた脱脂体を所定の焼成スケジュー
ルで焼成して焼成体を得た後、焼成体の両端面を加工、
研磨後、研磨した電極形成面に電圧非直線抵抗体中に含
まれる金属元素と同一の金属元素例えばCr、Ni、A
lをイオンとして注入(照射)した。その後、アルミニ
ウム電極を両端面に溶射等の方法により設けて、例えば
直径30mm、電極径29mm、厚さ10mmの電圧非
直線抵抗体を得ている。
【0009】以下、実際の例について説明する。実施例1 上述した製造方法に従い、酸化亜鉛を主成分とするBi
2 O3 1.0 mol%、Co 2 O3 1.0 mol%、MnO2 0.5 mo
l%、Sb2 O31.0 mol%、Cr2 O3 0.5 mol%、SiO2
1.5 mol%、NiO1.0 mol%、Al2O3 0.005 mol%、Z
nO残部からなる原料粉末から、仮焼(脱脂)スケジュ
ールを昇降温速度60℃/hr、最高保持温度900
℃、保持時間2hrとし、焼成スケジュールを昇降温速
度50℃/hr、最高保持温度1180℃、保持時間5
hrとして、直径30mm、厚さ10mmの円板上の焼
結体を得た後、焼結体の両端面を研磨した。
2 O3 1.0 mol%、Co 2 O3 1.0 mol%、MnO2 0.5 mo
l%、Sb2 O31.0 mol%、Cr2 O3 0.5 mol%、SiO2
1.5 mol%、NiO1.0 mol%、Al2O3 0.005 mol%、Z
nO残部からなる原料粉末から、仮焼(脱脂)スケジュ
ールを昇降温速度60℃/hr、最高保持温度900
℃、保持時間2hrとし、焼成スケジュールを昇降温速
度50℃/hr、最高保持温度1180℃、保持時間5
hrとして、直径30mm、厚さ10mmの円板上の焼
結体を得た後、焼結体の両端面を研磨した。
【0010】その後、真空容器内のイオン照射位置に焼
結体を装着し、表1に示す金属元素を注入イオン種とし
て、金属元素気化用オーブン付ホロー・カソード型イオ
ン源によりイオン化させ、電界によりイオンを加速し、
表1に示す注入エネルギーおよび注入量で焼結体の研磨
した両端面にイオンを注入した後、両端面にアルミニウ
ム溶射電極を電極径29mm(電極の控え0.5mm)
として設けた本発明試料No.1〜12の電圧非直線抵抗体
と、イオン注入を行わずにアルミニウム溶射電極を設け
た比較例試料No.13 の電圧非直線抵抗体およびイオン注
入を行わずに銀ペースト電極を設けた比較例試料No.14
の電圧非直線抵抗体とを準備した。ここで、イオン注入
量は試料の手前でイオンビーム電流をモニターすること
により求めた。
結体を装着し、表1に示す金属元素を注入イオン種とし
て、金属元素気化用オーブン付ホロー・カソード型イオ
ン源によりイオン化させ、電界によりイオンを加速し、
表1に示す注入エネルギーおよび注入量で焼結体の研磨
した両端面にイオンを注入した後、両端面にアルミニウ
ム溶射電極を電極径29mm(電極の控え0.5mm)
として設けた本発明試料No.1〜12の電圧非直線抵抗体
と、イオン注入を行わずにアルミニウム溶射電極を設け
た比較例試料No.13 の電圧非直線抵抗体およびイオン注
入を行わずに銀ペースト電極を設けた比較例試料No.14
の電圧非直線抵抗体とを準備した。ここで、イオン注入
量は試料の手前でイオンビーム電流をモニターすること
により求めた。
【0011】得られた電圧非直線抵抗体のバリスタ電圧
(V1 mA) 、雷サージ印加後のバリスタ電圧変化率(Δ
V1 mA) および放電耐量をそれぞれ測定した。結果を表
1に示す。表1において、バリスタ電圧(V1 mA)は、
1mAの電流が流れたときの電圧を素子の厚さで除した
値として求めた。また、雷サージ印加後のバリスタ電圧
変化率(ΔV1 mA) は、4/10μS の波形で50KAの
サージを2回同一方向に印加した後のバリスタ電圧(V
1 mA) の変化として求めた。さらに、放電耐量は、4/
10μS の波形で同一電流の雷サージを2回同一方向に印
加して、2回印加後破壊しなかった最高レベルの電流値
として求めた。
(V1 mA) 、雷サージ印加後のバリスタ電圧変化率(Δ
V1 mA) および放電耐量をそれぞれ測定した。結果を表
1に示す。表1において、バリスタ電圧(V1 mA)は、
1mAの電流が流れたときの電圧を素子の厚さで除した
値として求めた。また、雷サージ印加後のバリスタ電圧
変化率(ΔV1 mA) は、4/10μS の波形で50KAの
サージを2回同一方向に印加した後のバリスタ電圧(V
1 mA) の変化として求めた。さらに、放電耐量は、4/
10μS の波形で同一電流の雷サージを2回同一方向に印
加して、2回印加後破壊しなかった最高レベルの電流値
として求めた。
【0012】
【表1】
【0013】表1の結果から、電極形成前に所定のイオ
ン注入を行った本発明試料No.1〜12の電圧非直線抵抗体
は、イオン注入を行わなかった比較例試料No.13 の電圧
非直線抵抗体に比べて、バリスタ電圧および放電耐量は
従来品と変わらず雷サージ印加後のバリスタ電圧変化率
を向上できることがわかる。さらに、アルミ溶射電極を
使用した場合でも、銀ペースト焼付け電極を使用した比
較例試料No.14 と同等の雷サージ印加後のバリスタ電圧
変化率の小さい電圧非直線抵抗体が得られることがわか
る。
ン注入を行った本発明試料No.1〜12の電圧非直線抵抗体
は、イオン注入を行わなかった比較例試料No.13 の電圧
非直線抵抗体に比べて、バリスタ電圧および放電耐量は
従来品と変わらず雷サージ印加後のバリスタ電圧変化率
を向上できることがわかる。さらに、アルミ溶射電極を
使用した場合でも、銀ペースト焼付け電極を使用した比
較例試料No.14 と同等の雷サージ印加後のバリスタ電圧
変化率の小さい電圧非直線抵抗体が得られることがわか
る。
【0014】実施例2 実施例1と組成の異なる電圧非直線抵抗体に対する本発
明の有効性を確認するため、Bi2 O3 0.7 mol%、Co
2 O3 1.0 mol%、MnO2 0.5 mol%、Sb2 O 3 1.0 mo
l%、Cr2 O3 0.7 mol%、SiO2 1.5 mol%、NiO1.
0 mol%、Al2O3 0.005 mol%、ZnO残部と上記組成
の合計を100 wt% とし外配でAg2 O0.02wt% 、B2 O
3 0.02wt% を添加した原料粉末から、仮焼(脱脂)スケ
ジュールを昇降温速度60℃/hr、最高保持温度95
0℃、保持時間2hrとし、焼成スケジュールを昇降温
速度50℃/hr、最高保持温度1200℃、保持時間
5hrとして、直径30mm、厚さ10mmの円板上の
焼結体を得た後、焼結体の両端面を研磨した。
明の有効性を確認するため、Bi2 O3 0.7 mol%、Co
2 O3 1.0 mol%、MnO2 0.5 mol%、Sb2 O 3 1.0 mo
l%、Cr2 O3 0.7 mol%、SiO2 1.5 mol%、NiO1.
0 mol%、Al2O3 0.005 mol%、ZnO残部と上記組成
の合計を100 wt% とし外配でAg2 O0.02wt% 、B2 O
3 0.02wt% を添加した原料粉末から、仮焼(脱脂)スケ
ジュールを昇降温速度60℃/hr、最高保持温度95
0℃、保持時間2hrとし、焼成スケジュールを昇降温
速度50℃/hr、最高保持温度1200℃、保持時間
5hrとして、直径30mm、厚さ10mmの円板上の
焼結体を得た後、焼結体の両端面を研磨した。
【0015】その後、実施例1と同様に、表2に示す金
属元素を注入イオンの種類として、表2に示す注入エネ
ルギーおよび注入量で焼結体の研磨した両端面にイオン
を注入した後、両端面にアルミニウム溶射電極を電極径
29mm(電極の控え0.5mm)として設けた本発明
試料No.21 〜32の電圧非直線抵抗体と、イオン注入を行
わずにアルミニウム溶射電極を設けた比較例試料No.33
の電圧非直線抵抗体およびイオン注入を行わずに銀ペー
スト電極を設けた比較例試料No.34 の電圧非直線抵抗体
とを準備した。得られた電圧非直線抵抗体に対して、実
施例1と同様にバリスタ電圧、雷サージ印加後のバリス
タ電圧変化率および放電耐量を求めた。結果を表2に示
す。
属元素を注入イオンの種類として、表2に示す注入エネ
ルギーおよび注入量で焼結体の研磨した両端面にイオン
を注入した後、両端面にアルミニウム溶射電極を電極径
29mm(電極の控え0.5mm)として設けた本発明
試料No.21 〜32の電圧非直線抵抗体と、イオン注入を行
わずにアルミニウム溶射電極を設けた比較例試料No.33
の電圧非直線抵抗体およびイオン注入を行わずに銀ペー
スト電極を設けた比較例試料No.34 の電圧非直線抵抗体
とを準備した。得られた電圧非直線抵抗体に対して、実
施例1と同様にバリスタ電圧、雷サージ印加後のバリス
タ電圧変化率および放電耐量を求めた。結果を表2に示
す。
【0016】
【表2】
【0017】表2の結果から、実施例1と同様、電極形
成前に所定のイオン注入を行った本発明試料No.21 〜32
の電圧非直線抵抗体は、イオン注入を行わなかった比較
例試料No.33 の電圧非直線抵抗体に比べて、バリスタ電
圧および放電耐量は従来品と変わらず雷サージ印加後の
バリスタ電圧変化率を向上できることがわかる。その結
果、組成の異なる電圧非直線抵抗体に対しても本発明が
有効であることがわかる。さらに、アルミ溶射電極を使
用した場合でも、銀ペースト焼付け電極を使用した比較
例試料No.34 と同等の雷サージ印加後のバリスタ電圧変
化率の小さい電圧非直線抵抗体が得られることがわか
る。
成前に所定のイオン注入を行った本発明試料No.21 〜32
の電圧非直線抵抗体は、イオン注入を行わなかった比較
例試料No.33 の電圧非直線抵抗体に比べて、バリスタ電
圧および放電耐量は従来品と変わらず雷サージ印加後の
バリスタ電圧変化率を向上できることがわかる。その結
果、組成の異なる電圧非直線抵抗体に対しても本発明が
有効であることがわかる。さらに、アルミ溶射電極を使
用した場合でも、銀ペースト焼付け電極を使用した比較
例試料No.34 と同等の雷サージ印加後のバリスタ電圧変
化率の小さい電圧非直線抵抗体が得られることがわか
る。
【0018】実施例3 本発明と電極の控えとの関係を調べるため、電極の控え
量がすべて0.5mmである実施例1の試料No.3, 7, 1
1 の素子について電極の控え量を変化させた本発明試料
No.41 〜52の電圧非直線抵抗体を準備するとともに、実
施例1の試料No.13 および14の素子について同様に電極
の控え量を変化させた比較例試料No.53〜58の電圧非直
線抵抗体を準備し、実施例1と同様にバリスタ電圧、雷
サージ印加後のバリスタ電圧変化率および放電耐量を求
めた。実施例1の試料No.3の電圧非直線抵抗体について
は、表3に示すようにアルミニウム溶射電極を使用した
場合と銀ペースト電極を使用した場合の評価を行った。
結果を表3に示す。
量がすべて0.5mmである実施例1の試料No.3, 7, 1
1 の素子について電極の控え量を変化させた本発明試料
No.41 〜52の電圧非直線抵抗体を準備するとともに、実
施例1の試料No.13 および14の素子について同様に電極
の控え量を変化させた比較例試料No.53〜58の電圧非直
線抵抗体を準備し、実施例1と同様にバリスタ電圧、雷
サージ印加後のバリスタ電圧変化率および放電耐量を求
めた。実施例1の試料No.3の電圧非直線抵抗体について
は、表3に示すようにアルミニウム溶射電極を使用した
場合と銀ペースト電極を使用した場合の評価を行った。
結果を表3に示す。
【0019】
【表3】
【0020】表3の結果から、電極形成面にイオン注入
を行うことにより、電極の控えが大きい場合にも放電耐
量が低下しないことがわかる。これは、イオン注入によ
り電極形成面での強度が向上し、電極控えが大きくなっ
た場合の電極端への電流集中により発生する熱応力破壊
を抑制するためと考えられる。また、表3の結果から、
銀ペースト焼き付け電極の場合についても効果のあるこ
とは明かである。
を行うことにより、電極の控えが大きい場合にも放電耐
量が低下しないことがわかる。これは、イオン注入によ
り電極形成面での強度が向上し、電極控えが大きくなっ
た場合の電極端への電流集中により発生する熱応力破壊
を抑制するためと考えられる。また、表3の結果から、
銀ペースト焼き付け電極の場合についても効果のあるこ
とは明かである。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、電極形成前に電極形成面に所定の金属元素を
イオン注入しているため、電極形成面の強度が向上して
電極との密着性が良くなり、雷サージ印加後のバリスタ
電圧変化率を抑制できるとともに、電極の控えが大きい
場合でも、電流集中による熱応力破壊が抑制され、雷サ
ージ耐量の低下を減少した電圧非直線抵抗体を得ること
ができる。
によれば、電極形成前に電極形成面に所定の金属元素を
イオン注入しているため、電極形成面の強度が向上して
電極との密着性が良くなり、雷サージ印加後のバリスタ
電圧変化率を抑制できるとともに、電極の控えが大きい
場合でも、電流集中による熱応力破壊が抑制され、雷サ
ージ耐量の低下を減少した電圧非直線抵抗体を得ること
ができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 主成分の酸化亜鉛に、焼結後に焼結体自
身に電圧非直線性を発現させる添加物の少なくとも1種
類以上を含む電圧非直線抵抗体の製造方法において、電
極形成面に、電圧非直線抵抗体中に含まれる金属元素と
同一の金属元素をイオンとして注入することを特徴とす
る電圧非直線抵抗体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3312558A JPH05152104A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3312558A JPH05152104A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152104A true JPH05152104A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=18030662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3312558A Withdrawn JPH05152104A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05152104A (ja) |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP3312558A patent/JPH05152104A/ja not_active Withdrawn
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| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |