JPH0573241B2 - - Google Patents

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JPH0573241B2
JPH0573241B2 JP61218234A JP21823486A JPH0573241B2 JP H0573241 B2 JPH0573241 B2 JP H0573241B2 JP 61218234 A JP61218234 A JP 61218234A JP 21823486 A JP21823486 A JP 21823486A JP H0573241 B2 JPH0573241 B2 JP H0573241B2
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JP
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temperature
pressure
container
voltage
less
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JP61218234A
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Masami Nakada
Osamu Imai
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NGK Insulators Ltd
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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し、更に詳しくは電圧非直
線抵抗体の肉厚がその外径に対して比較的大き
く、かつ電気特性の良好な電圧非直線抵抗体を得
るのに有利な製造方法に関するものである。 (従来の技術) 従来、電圧非直線抵抗体は、まず酸化亜鉛と各
種添加物との混合物を造粒し、得られた造粒粉を
プレス金型中に充てんして大気中において1000
Kg/cm2程度の圧力で加圧成形する。そして得られ
た成形体を適当な処理条件の下に焼成して製造す
るのが一般的である。 (発明が解決しようとする問題点) 電圧非直線抵抗体を避雷装置等に適用する場合
には電力系統の電圧に応じて所定の直径(D)あるい
は肉厚(H)の素子を用いることが必要になる。とこ
ろで、従来の製造法において、比較的肉厚の大き
な素子を製造する場合には、とくに成形工程での
プレス金型による圧力伝達が充分でないため、得
られた成形体の表層部と中央部で密度差が生じて
クラツクやラミネーシヨンが発生し、またサイズ
の大型化に伴ない脱脂工程における処理が不十分
となり、得られた素子の電気的諸特性が低下した
りばらつきが生じる等の不利があつた。このため
肉厚の大きい素子、すなわち長尺の素子を必要と
する場合には素子の厚さ(D)と外径(H)の比(H/
D)の比較的小さいものを多数直列に接続して使
用しているが、素子の接続に当つては接着等を施
す必要があるため処理経費などが嵩む等の問題が
あり長尺の電圧非直線抵抗体が要望されているの
が現状であつた。本発明の目的は、上述したよう
な問題を解消し、H/Dが比較的大きく、かつ電
気的諸特性が良好な電圧非直線抵抗体を製造する
のに有利な方法を提案するところにある。 (問題点を解決するための手段) 本発明は酸化亜鉛を主成分とする原料に、添加
物として電圧非直線性を生じさせる各種金属酸化
物を添加混合し、この混合物に割合剤を添加した
後造粒、成形、焼成して焼結体を得る電圧非直線
抵抗体の製造方法において、造粒工程にて得られ
た造粒物を収縮性を有する容器に挿入して減圧脱
気したのち、この容器を圧力媒体を充てんした加
圧容器の収容して該圧力媒体に1000〜2500Kg/cm2
の圧力を加えることにより該造粒物を所定の形状
に成形する工程と、得られた成形体を昇温素度30
℃/hr以下で昇温し、割合剤の分割完了温度で一
定時間保持して脱脂する工程、及び脱脂した後の
成形体を昇温速度100℃/hr以下で800℃まで昇温
し、ついで800℃からは昇温速度30℃/hr以下で
昇温し、所定の温度で一定時間保持して本焼成す
る工程よりなる電圧非直線抵抗体の製造方法であ
る。 ここで造粒物を装入した容器の減圧脱気は200
mmHg以下の真空度であるのが望ましい。また、
上記圧力媒体の脱圧速度は毎分300Kg/cm2以下で
あるのが望ましい。また上記結合剤の分解完了温
度は400℃〜500℃とし、その保持時間は1〜5時
間であるのが望ましく、さらに本焼成における成
形体を収容した焼成容器の酸素分圧は0.2気圧以
上であるのが望ましい。 また、得られた成形体の上下端面、あるいは、
側面を切削したのち、脱脂することが好ましい。 (作用) 本発明は上述した構成において酸化亜鉛と各種
添加物との混合物より得られた造粒物を、まず収
縮性を有する容器に装入して所定の真空度で減
圧、脱気したのち該容器を圧力媒体、例えば水に
より所定の圧力の下で加圧して残留気孔の極力少
ない成形体を成形する。そして得られた成形体
を、適切な処理条件のもとに完全に脱脂し、その
後焼成するのでとくに長尺の成形体を作製する際
に生じる密度差に起因したクラツクやラミネート
シヨン等を完全に防止することが可能で、均質か
つ緻密で電気的諸特性の良好な素子を製造し得る
のである。 次に、本発明における処理条件の限定理由につ
き述べる。 まず造粒物を収縮性を有する容器に装入して減
圧脱気後、この容器を圧力媒体の充てんした容器
に装入して成形圧力1000〜2500Kg/cm2の下で加圧
成形するのは、成形圧力が1000Kg/cm2未満ではク
ラツクやラミネーシヨンあるいは内部欠陥等の発
生を防止する効果が小さく、一方2500Kg/cm2を超
えると、その効果が飽和に達し作業上不経済とな
る。長尺の素子を作製する場合においてとくに均
質で緻密な成形体を得るのには上記の範囲におけ
る成形圧力が有効である。 ここで収縮性を有する容器の真空度を200mmHg
以下にするのが好ましいのクラツクやラミネーシ
ヨンあるいは、内部欠陥などの発生を防止するの
に有利だからである。 一般的に上記の加圧手段として、ラバープレス
を適用することができる。 また、加圧成形後の圧力媒体の脱圧速度を好ま
しくは毎分300Kg/cm2以下とするのは、加圧後の
脱圧条件は割れが発生する等とくに成形体の性状
に大きな影響を及ぼす。脱圧速度を毎分300Kg/
cm2以下で降圧することにより残留応力を減少させ
強度の高い成形体を得ることができる。 次に得られた成形体を、昇温速度30℃/hr以下
で昇温し、好ましくは400〜500℃で1〜5時間保
持するのは、混合工程において加えた結合剤を完
全に飛散除去するためである。昇温速度が30℃/
hrを超える場合には完全に脱脂することができな
い。 次に、上記成形体を、800℃まで昇温速度100
℃/hr以下、より好ましくは50℃/hrで昇温し、
800℃を超えた時点で昇温速度30℃/hr以下、よ
り好ましくは10℃/hrで昇温し、さらに1100℃〜
1250℃で一定時間保持して本焼成するのは、とく
にこの条件で本焼成することによつて電圧非直線
抵抗体の諸特性の向上を図るのに有利だからであ
る。 なお本焼成時において成形体の焼成容器内にお
ける酸素分圧を好ましく0.2気圧以上とするのは、
素子の電気的諸特性を発現するために効果がある
からである。 次に電圧非直線抵抗体の製造要領を以下に説明
する。 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
と所定粒度に調整した酸化ビスマス、酸化クロ
ム、酸化マンガン、酸化アンチモン、酸化クロ
ム、酸化けい素、酸化ニツケル等よりなる添加物
の所定量を混合する。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を
加え、好ましくは乳化機、例えばデイスパーミル
によりさらに混合した後、好ましくはスプレード
ライヤにより造粒して造粒物を得る。 次に得られた造粒物を収縮性を有する容器例え
ばゴム性の容器に充てんし、この容器内を好まし
くは200mmHg以下の真空度に減圧脱気する。 次にこの容器を、圧力媒体の充てんしてある加
圧容器内に収容して1000〜2500Kg/cm2の圧力で加
圧し、所定の形状の成形体に成形する。 次に加圧成形の際に加えた圧力を好ましく毎分
300Kg/cm2以下の脱圧速度で脱圧する。その後、
好ましくは、この成形体を、上下端面及び側面を
切削したのち、得られた成形体を昇温速度30℃/
hr以下の条件で好ましくは400〜500℃まで昇温
し、1〜5時間保持して脱脂する。次にこの成形
体を仮焼する場合には所定の昇温速度で好ましく
は800〜1000℃の仮焼温度までさらに昇温して、
その温度で1〜5時間仮焼成後降温して仮焼成体
を得る。ここで、上述した仮焼は結合剤の分解完
了温度で保持後連続して仮焼温度まで昇温しても
よいし該分解完了温度で保持後一旦冷却した後仮
焼を行なつてもよい。そして得られた仮焼成体の
側面に絶縁被覆層を形成する。 この絶縁被覆層は酸化ビスマス、酸化アンチモ
ン、酸化けい素等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
加えた酸化ペーストとして、これを30〜100μm
の厚さに仮焼体の側面に塗布する。 次に得られた成形体あるいは仮焼体を昇温速度
100℃/hr以下、より好ましくは50℃/hrで800℃
まで昇温し、さらに800℃を超えた時点では昇温
速度30℃以下、より好ましくは10℃/hrで昇温し
て、1100〜1250℃の温度で2〜7時間保持するこ
とによつて本焼成する。 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の絶縁被覆層上に
100〜200μmの厚さに塗布し、空気中で昇降温速
度50〜200℃/hr、400〜600℃保持時間0.5〜2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。そして、最後に電圧非直線
抵抗体の両端面を平滑に研磨し、アルミニウム電
極を溶射により設けて電圧非直線抵抗体を得る。 (実施例) 実施例 1 上述した要領で作製した直径(D)56mm、厚さ(H)
100mmになる長尺の電圧非直線抵抗体において、
本発明を適用して得られた試料No.2〜6と、本発
明外の比較試料No.1、No.7およびNo.8を準備し、
これらの試料に対し外観検査、開閉サージ耐量の
良否につき調査した。 製造過程における造粒物の成形工程ではラバー
プレスによる加圧成形と、金型プレスによる加圧
成形を実施した場合とに分け、このうちラバープ
レスによる加圧成形においては、造粒物を充てん
した容器内の真空度をすべて100mmHgに調整し、
加圧成形後の圧力媒体の脱圧速度は、すべて毎分
100Kg/cm2の条件に設定した。 また、結合剤を除去する脱脂および本焼成での
処理はすべての試料について同一条件とした。 脱脂および本焼成における条件は下記の通りで
ある。 脱脂工程:昇温速度 20℃/hr 保持温度 500℃ 保持時間 5hr 本焼成:800℃まで 50℃/hr 800℃以上 20℃/hr 保持温度 1200℃ 保持時間 5hr 調査結果を表−1に示す。 なお表−1中、成形体の外観は、加圧成形後に
おける目視検査において割れなどが発生していな
いものを○、割れが発生しているものについては
×を、開閉サージ耐量は得られた各試料の上端部
および中央部より厚さ20mmの試験片をそれぞれ採
取し、この試料に1000A、1200A、1400Aおよび
1600Aの電流を2msの電流波形でそれぞれ20回
繰返し印加し、破壊した試験片を×、破壊しない
試験片を○、として評価した。
【表】 表−1より明らかなように本発明の方法を適用
して得られた長尺の電圧非直線抵抗体である試料
No.2〜6はクラツクやラミネーシヨンが発生せず
しかも開閉サージ耐量が良好であることが確かめ
られた。 実施例 2 上述した要領で作製した外形(D)56mm、厚さ(H)
100mmになる長尺の電圧非直線抵抗体において、
とくに該抵抗体の製造過程の加圧成形後における
結合剤の分解完了温度までの昇温速度を種々変化
させて得られた試料No.9〜12を準備し、これらの
試料について、電圧非直線指数αおよび開閉サー
ジ耐量を調べた。 この実施例では、造粒物の加圧成形はすべてラ
バープレスを適用し、該造粒物を装入した容器内
の真空度は100mmHg、成形圧力1500Kg/cm2、また
は加圧成形後の圧力媒体の脱圧速度は毎分100
Kg/cm2、本焼成時の昇温速度、焼成温度および焼
成時間は800℃まで:50℃/hr、800℃以上:20
℃/hr、1200℃×5hrの条件に設定した。 表−2においては、電圧非直線指数αはI=
KV〓(I:電流、V:電圧、K:比例定数)に基
づいてV1mAとV100μAとの比から求め、開閉サ
ージ耐量は実施例1と同様に評価した。表−2に
調査結果を各試料の昇温速度と併せて示す。
【表】 表−2から明らかなように本発明に適合する試
料No.9、No.10およびNo.11は、何れも電圧非直線指
数αが高く、また開閉サージ耐量も良好であつ
た。 実施例 3 同様に上述した要領で作製した外形(D)65mm、厚
さ(H)100mmになる長尺の電圧非直線抵抗体におい
て、該抵抗体の本焼成時における昇温速度を種々
変化させて得られた試料No.13〜24を準備し、電圧
非直線指数αおよび開閉サージ耐量を実施例1お
よび実施例2と同様に調べた。 なお、造粒物の加圧成形はすべてラバープレス
を適用し、該造粒物を装入した容器内の真空度は
100mmHg、成形圧力は1500Kg/cm2、また加圧成形
後の脱圧速度は毎分100Kg/cm2に設定し、結合剤
を飛散除去すべく脱脂工程における昇温速度、保
持温度および時間は20℃/hr、500℃×5hrとし
た。 表−3に調査結果を各試料の本焼成時における
処理条件と併せて示す。
【表】
【表】 表−3から明らかなように、本発明に適合する
条件にて得られた試料No.13、No.14、No.17およびNo.
18は、何れも電圧非直線指数αが高く、また開閉
サージ耐量も良好であつた。 実施例 4 同様に上述した要領で作製した直径(D)65mm、厚
さ(H):100mmになる長尺の電圧非直線抵抗体にお
いて、該抵抗体の本焼成の際、焼成容器内の酸素
分圧を種々変化させた場合に得られた試料No.25〜
30を準備し、これらの試料について電圧非直線指
数α、開閉サージ耐量をそれぞれ調べた。 なお、造粒物の加圧成形はすべてラバープレス
を適用し、該造粒物の装入した容器内の真空度は
100mmHg、成形圧力は1500Kg/cm2、また加圧成形
後の脱圧速度は毎分100Kg/cm2に設定し、さらに
結合剤を飛散除去すべく脱脂工程における処理条
件は、昇温速度:20℃/hr、保持温度および時
間:500℃×5hr、とし本焼成時における処理条件
は昇温素度:800℃まで50℃/hr、800℃を超えた
時点が20℃/hr、保持温度および時間:1200℃×
5hrとした。 表−4の調査結果を各試料の本焼成時における
酸素分圧と併せて示す。
【表】
【表】 表−4から明らかなように本発明では、とくに
本焼成時における焼成容器の酸素分圧を0.2気圧
以上とすることにより電圧非直線数αおよび開閉
サージ耐量の良好な電圧非抵抗体を製造し得るこ
とが確かめられた。 実施例 5 外形(D)をそれぞれ40mm、60mmに設定し、厚さ(H)
と外形(D)との比H/Dを種々変化させた電圧非直
線抵抗体を本発明法を適用して作製し、該抵抗体
における電圧非直線指数αおよび開閉サージ耐量
を、調査した。また比較のため本発明を適用せず
に作製した抵抗体についても同様の調査を行つ
た。 なお、造粒物の加圧成形は、本発明を適用した
もきについてはラバープレスを実施し、該造粒物
の装入した容器内の真空度は100mmHg、成形圧力
は1500Kg/cm2、また加圧成形後の圧力媒体の脱圧
速度は毎分100Kg/cm2とし、さらに結合剤を飛散
除去すべく脱脂工程における処理条件は、昇温速
度:20℃/hr、保持温度および時間:500℃×
5hr、本焼成時における処理条件は、昇温速度:
800℃まで50℃/hr、800℃を超えた時点:20℃/
hr、保持温度および時間:1200℃×5hrとした。 本発明を適用せずに作製した抵抗体は造粒物の
成形工程において金型プレスを実施したものでそ
の時の成形圧力は1500Kg/cm2とし、その他の条件
は、上記ラバープレスを実施した場合と同様の値
に設定した。 調査結果を表−5に示す。
【表】
【表】 第5表より明らかなように本発明を適用して得
られた素子はH/Dを種々変化させた場合でも電
圧非直線性、開閉サージ耐量が極めて良好であ
り、従つて長尺の素子を作製する場合にとくに有
利であることが確かめられた。 なお第1図は、素子のH/Dと素子の直径(D)の
関係を参考までに示したグラフであるが従来の方
法で得られた電圧非直線抵抗体は、例えば素子の
直径(D)が40mmの場合において良好な素子を得るた
めにはH/D≒0.75程度のものが限界であつた
が、本発明では第1図より明らかな如くH/Dを
大幅に上昇させ得る。 (発明の効果) 本発明によれば長尺の電圧非直線抵抗体を作製
する際に生じる成形体のクラツクやラミネーシヨ
ンを完成に防止し最適な処理条件の下で均質な焼
成体を得ることができ、その結果長尺で電気的諸
特性の良好な電圧非直線抵抗体を容易に製造し得
る。 また本発明では各特性を保持しつつ素子の長尺
化に併せてとくに大型(太径化)の電圧非直線抵
抗体の製造も実現可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、素子のH/Dと素子の直径(D)の関係
を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 酸化亜鉛を主成分とする原料に、添加物とし
    て電圧非直線性を生じさせる金属酸化物を添加混
    合し、この混合物に結合剤を添加した後造粒、成
    形、焼成して焼結体を得る電圧非直線低抗体の製
    造法において、 造粒工程にて得られた造粒物を収縮性を有する
    容器に装入して減圧脱気したのちこの容器を圧力
    媒体を充てんした加圧容器に収容して、該圧力媒
    体に1000〜2500Kg/cm2の圧力を加えることにより
    該造粒物を所定の形状に成形する工程と、得られ
    た成形体を、昇温速度30℃/hr以下で昇温し結合
    剤の分解完了温度で一定時間保持して脱脂する工
    程、及び脱脂した後の成形体を昇温速度100℃/
    hr以下で800℃まで昇温し、ついで800℃からは昇
    温速度30℃/hr以下で昇温し、所定の温度域で一
    定時間保持して本焼成する工程よりなる電圧非直
    線抵抗体の製造方法。 2 上記減圧脱気が200mmHg以下の真空度である
    特許請求の範囲第1項記載の電圧非直線低抗体の
    製造方法。 3 上記圧力媒体の脱圧速度が毎分300Kg/cm2
    下である特許請求の範囲第1項記載の電圧非直線
    抵抗体の製造方法。 4 上記結合剤の分解完了温度が400〜500℃であ
    り、その保持時間が1〜5hrである特許請求の範
    囲第1項記載の電圧非直線抵抗体の製造方法。 5 上記本焼成における焼成容器内の酸素分圧が
    0.2気圧以上である特許請求の範囲第1項記載の
    電圧非直線抵抗体の製造方法。
JP61218234A 1986-09-18 1986-09-18 電圧非直線抵抗体の製造方法 Granted JPS6376301A (ja)

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