JPH0773082B2 - 酸化亜鉛形バリスタの製造方法 - Google Patents
酸化亜鉛形バリスタの製造方法Info
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- JPH0773082B2 JPH0773082B2 JP61289208A JP28920886A JPH0773082B2 JP H0773082 B2 JPH0773082 B2 JP H0773082B2 JP 61289208 A JP61289208 A JP 61289208A JP 28920886 A JP28920886 A JP 28920886A JP H0773082 B2 JPH0773082 B2 JP H0773082B2
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Landscapes
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
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酸化亜鉛形バリスタの
製造方法に関するものである。
製造方法に関するものである。
従来の技術 酸化亜鉛形バリスタ素子は、大きなサージ電流耐量と優
れた電圧非直線性を持ち、低圧タイプの素子はサージア
ブソーバとして、高圧タイプの素子はギャップレスアレ
スタ素子として広く利用されている。
れた電圧非直線性を持ち、低圧タイプの素子はサージア
ブソーバとして、高圧タイプの素子はギャップレスアレ
スタ素子として広く利用されている。
従来、酸化亜鉛形バリスタ素子は主成分の酸化亜鉛（Zn
O）に酸化ビスマス（Bi2O3），酸化アンチモン（Sb
2O3），酸化コバルト（Co2O3），酸化マンガン（Mn
O2），酸化珪素（SiO2）などを添加し、適当なバインダ
ーを加え、ボールミルなどで湿式粉砕ののち、造粒，成
形，焼結工程を経て製造されている。アレスタ用の酸化
亜鉛形バリスタを製造する場合、一般に単位厚み当りの
バリスタ電圧（V1mA/mm）が200V以上の材料が、素子の
小形化，低価格化のために必要である。前記添加物の中
で特に酸化珪素（SiO2）は、酸化亜鉛の粒成長を抑制
し、合わせて温度特性，課電寿命特性を向上させる物質
として知られ、高圧タイプのアレスタ素子用の材料には
不可欠の成分となっている。Ｘ線マイクロアナライザ
ー,X線回折による分析の結果、酸化珪素は焼結体中にお
いて、酸化アンチモンと同様に酸化亜鉛グレイン間の三
重点付近に偏析し、珪酸亜鉛（Zn2SiO4）として存在し
ている事が確認された。
O）に酸化ビスマス（Bi2O3），酸化アンチモン（Sb
2O3），酸化コバルト（Co2O3），酸化マンガン（Mn
O2），酸化珪素（SiO2）などを添加し、適当なバインダ
ーを加え、ボールミルなどで湿式粉砕ののち、造粒，成
形，焼結工程を経て製造されている。アレスタ用の酸化
亜鉛形バリスタを製造する場合、一般に単位厚み当りの
バリスタ電圧（V1mA/mm）が200V以上の材料が、素子の
小形化，低価格化のために必要である。前記添加物の中
で特に酸化珪素（SiO2）は、酸化亜鉛の粒成長を抑制
し、合わせて温度特性，課電寿命特性を向上させる物質
として知られ、高圧タイプのアレスタ素子用の材料には
不可欠の成分となっている。Ｘ線マイクロアナライザ
ー,X線回折による分析の結果、酸化珪素は焼結体中にお
いて、酸化アンチモンと同様に酸化亜鉛グレイン間の三
重点付近に偏析し、珪酸亜鉛（Zn2SiO4）として存在し
ている事が確認された。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら酸化亜鉛形バリスタの出発原料に酸化珪素
（SiO2）を用いた場合、他の添加物に比べ嵩比重が著し
く軽く、沈降性の材料を用いても充分粉砕されず、この
結果、焼結体中にボイドが発生し、酸化亜鉛形バリスタ
の最も重要な特性の一つであるサージ耐量（2ms）の矩
形波電流印加試験が低いという問題点を有していた。ま
た、材料の高圧化を図るため酸化珪素（SiO2）を１モル
％以上添加すると、粉砕した原料スラリーの粘度が著し
く増加し、造粒が困難になる問題点も同時に有してい
た。
（SiO2）を用いた場合、他の添加物に比べ嵩比重が著し
く軽く、沈降性の材料を用いても充分粉砕されず、この
結果、焼結体中にボイドが発生し、酸化亜鉛形バリスタ
の最も重要な特性の一つであるサージ耐量（2ms）の矩
形波電流印加試験が低いという問題点を有していた。ま
た、材料の高圧化を図るため酸化珪素（SiO2）を１モル
％以上添加すると、粉砕した原料スラリーの粘度が著し
く増加し、造粒が困難になる問題点も同時に有してい
た。
本発明は、このような従来の問題点を解決するもので、
酸化亜鉛形バリスタの高性能化、特にサージ耐量の大幅
な向上を主目的とし、合わせてスラリーのゲル化のない
酸化亜鉛形バリスタの製造方法の提供を目的とするもの
である。
酸化亜鉛形バリスタの高性能化、特にサージ耐量の大幅
な向上を主目的とし、合わせてスラリーのゲル化のない
酸化亜鉛形バリスタの製造方法の提供を目的とするもの
である。
問題点を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明は酸化亜鉛を主成分
とし、副成分として少なくとも1.0〜10モル％の粉末状
珪素を添加した原料粉末に水とバインダーを添加、粉砕
してスラリーを得る工程と、このスラリーをスプレード
ライヤーにて乾燥・造粒して造粒粉を得る工程と、この
造粒粉を成形して空気中で焼成する工程とを備えたもの
である。
とし、副成分として少なくとも1.0〜10モル％の粉末状
珪素を添加した原料粉末に水とバインダーを添加、粉砕
してスラリーを得る工程と、このスラリーをスプレード
ライヤーにて乾燥・造粒して造粒粉を得る工程と、この
造粒粉を成形して空気中で焼成する工程とを備えたもの
である。
作用 上記方法によると、粉末珪素を用いているためスラリー
のゲル化を防止し、スプレードライヤーによる造粒が可
能となるため、大量の原料処理ができ安定して量産が可
能となる。
のゲル化を防止し、スプレードライヤーによる造粒が可
能となるため、大量の原料処理ができ安定して量産が可
能となる。
また、粉砕工程において、珪素の粉砕が速やかにかつ均
一に進むため、焼結体内部の欠陥（ボイドなど）が発生
しにくくなり、極めて高いサージ耐量を有し、特性バラ
ツキの少ない酸化亜鉛形バリスタを得ることができる。
一に進むため、焼結体内部の欠陥（ボイドなど）が発生
しにくくなり、極めて高いサージ耐量を有し、特性バラ
ツキの少ない酸化亜鉛形バリスタを得ることができる。
実施例 以下、本発明の製造方法およびそれにより得られた酸化
亜鉛形バリスタについて実施例に基づき詳細に説明す
る。
亜鉛形バリスタについて実施例に基づき詳細に説明す
る。
まず、酸化亜鉛の粉末に、合計量に対し酸化ビスマス0.
5モル％，酸化アンチモン1.0モル％，酸化コバルト0.5
モル％，酸化マンガン0.5モル％に0.5〜20.0モル％の粉
末状珪素を加えた原料粉末に、固形分比率が約60重量％
となるよう純水を加え、バインダーとしてPVA（ポリビ
ニルアルコール）を固形分に対し0.5重量％添加し、全
体をジルコニア玉石とともにボールミルに入れ、30時間
粉砕しスラリーを得た。このスラリーをスプレードライ
ヤーにて乾燥，造粒して原料粉を作成した。原料粉は直
径40mm,厚さ30mmの大きさに圧縮成形し、空気中におい
て1200℃で焼結させた。このようにして得られた焼結体
の両端面を研磨し、アルミニウムの溶射電極を形成し
た。スラリーの粘度は回転粘度計にて測定した。また比
較のため、出発原料に酸化珪素を用いた系も同様に製造
工程により作成した。図にスラリー粘度の時間変化を示
す。出発原料として１モル％の酸化珪素を用いた場合、
約５時間で粘度が500cpsを越え、スプレードライヤーで
造粒を行うのは不可能となる。さらに５モル％の酸化珪
素を用いた場合、初期粘度が既に500cpsを越えているこ
とが確認された。一方、出発原料として１モル％の粉末
珪素を用いた場合、スラリーの増粘現象はほとんど見ら
れないことがわかる。また10モル％の珪素を用いた場合
にも同様に増粘現象は見られなかった。従って、粉末珪
素の添加方式により長時間に渡りスプレードライヤーに
よる造粒が可能となり、大量の原料処理にも究めて好都
合となることがわかる。
5モル％，酸化アンチモン1.0モル％，酸化コバルト0.5
モル％，酸化マンガン0.5モル％に0.5〜20.0モル％の粉
末状珪素を加えた原料粉末に、固形分比率が約60重量％
となるよう純水を加え、バインダーとしてPVA（ポリビ
ニルアルコール）を固形分に対し0.5重量％添加し、全
体をジルコニア玉石とともにボールミルに入れ、30時間
粉砕しスラリーを得た。このスラリーをスプレードライ
ヤーにて乾燥，造粒して原料粉を作成した。原料粉は直
径40mm,厚さ30mmの大きさに圧縮成形し、空気中におい
て1200℃で焼結させた。このようにして得られた焼結体
の両端面を研磨し、アルミニウムの溶射電極を形成し
た。スラリーの粘度は回転粘度計にて測定した。また比
較のため、出発原料に酸化珪素を用いた系も同様に製造
工程により作成した。図にスラリー粘度の時間変化を示
す。出発原料として１モル％の酸化珪素を用いた場合、
約５時間で粘度が500cpsを越え、スプレードライヤーで
造粒を行うのは不可能となる。さらに５モル％の酸化珪
素を用いた場合、初期粘度が既に500cpsを越えているこ
とが確認された。一方、出発原料として１モル％の粉末
珪素を用いた場合、スラリーの増粘現象はほとんど見ら
れないことがわかる。また10モル％の珪素を用いた場合
にも同様に増粘現象は見られなかった。従って、粉末珪
素の添加方式により長時間に渡りスプレードライヤーに
よる造粒が可能となり、大量の原料処理にも究めて好都
合となることがわかる。
次に焼結体に電極を形成した試料の初期特性を第１表に
示す。V1mA,V10μＡは直流定電流電源を用いて測定し
た。また制限電圧特性は電流波高値5000A,波形8/20μｓ
のインパルスを用いて測定した。初期特性は、スラリー
の増粘現象を除けば、酸化珪素添加方式と粉末珪素添加
方式の差はほとんど無いことがわかる。さらに粉末珪素
添加方式を採用することにより１〜10モル％以上の多量
添加が可能となり、素子の小形化，低価格化を容易に実
現することができる。また、粉末珪素を添加した焼結体
について材料解析を実施した結果、酸化珪素を添加した
場合と全く同様に、酸化亜鉛間の三重点付近に珪酸亜鉛
として存在していることが確認された。
示す。V1mA,V10μＡは直流定電流電源を用いて測定し
た。また制限電圧特性は電流波高値5000A,波形8/20μｓ
のインパルスを用いて測定した。初期特性は、スラリー
の増粘現象を除けば、酸化珪素添加方式と粉末珪素添加
方式の差はほとんど無いことがわかる。さらに粉末珪素
添加方式を採用することにより１〜10モル％以上の多量
添加が可能となり、素子の小形化，低価格化を容易に実
現することができる。また、粉末珪素を添加した焼結体
について材料解析を実施した結果、酸化珪素を添加した
場合と全く同様に、酸化亜鉛間の三重点付近に珪酸亜鉛
として存在していることが確認された。
次に上記の試料についてサージ耐量試験を実施した。試
験条件は2ms,300Aの矩形波電流を同一方向に５分間イン
ターバルで素子が破壊に至るまで繰返し印加した。この
結果を第２表に示す。表中の値は、素子が破壊せずに耐
えた矩形波電流の印加回数を試料数各５個の平均値、お
よび分布範囲（最高値−最低値）で示した。
験条件は2ms,300Aの矩形波電流を同一方向に５分間イン
ターバルで素子が破壊に至るまで繰返し印加した。この
結果を第２表に示す。表中の値は、素子が破壊せずに耐
えた矩形波電流の印加回数を試料数各５個の平均値、お
よび分布範囲（最高値−最低値）で示した。
第２表より、出発原料を酸化珪素から珪素に変えること
によってサージ耐量が約２倍になり、著しく高性能化し
ていることがわかる。また、分布範囲も、平均値に比べ
狭くなり素子の信頼性も向上していることがわかる。こ
れは、出発原料として珪素を用いた場合は酸化珪素を用
いた場合に比べ、粉砕が速やかに、かつ均一に進むた
め、焼結体内部にボイドの発生が減少し、合わせて珪酸
亜鉛の均一分布により電流分布が均一化したためと考え
られる。また珪素添加量が増加するのに反してサージ耐
量が徐々に低下するのは、珪素添加により単位厚み当り
のバリスタ電圧（V1mA/mm）が上昇し、単位体積当りに
かかるエネルギーが上昇し、熱ストレスにより破壊し易
くなるものと考えられるが、従来の試料と比較すれば性
能的にも、素子の小形低価格化といった面からも大きな
効果がある。
によってサージ耐量が約２倍になり、著しく高性能化し
ていることがわかる。また、分布範囲も、平均値に比べ
狭くなり素子の信頼性も向上していることがわかる。こ
れは、出発原料として珪素を用いた場合は酸化珪素を用
いた場合に比べ、粉砕が速やかに、かつ均一に進むた
め、焼結体内部にボイドの発生が減少し、合わせて珪酸
亜鉛の均一分布により電流分布が均一化したためと考え
られる。また珪素添加量が増加するのに反してサージ耐
量が徐々に低下するのは、珪素添加により単位厚み当り
のバリスタ電圧（V1mA/mm）が上昇し、単位体積当りに
かかるエネルギーが上昇し、熱ストレスにより破壊し易
くなるものと考えられるが、従来の試料と比較すれば性
能的にも、素子の小形低価格化といった面からも大きな
効果がある。
発明の効果 以上本発明によると、少なくとも1.0〜10モル％の粉末
珪素を用いているためスラリーのゲル化を防止し、スプ
レードライヤーによる造粒が可能となるため、大量の原
料処理ができ安定して量産が可能となる。
珪素を用いているためスラリーのゲル化を防止し、スプ
レードライヤーによる造粒が可能となるため、大量の原
料処理ができ安定して量産が可能となる。
また、粉砕工程において、珪素の粉砕が速やかにかつ均
一に進むため、焼結体内部の欠陥（ボイドなど）が発生
しにくくなり、極めて高いサージ耐量を有し、特性バラ
ツキの少ない酸化亜鉛形バリスタを得ることができる。
一に進むため、焼結体内部の欠陥（ボイドなど）が発生
しにくくなり、極めて高いサージ耐量を有し、特性バラ
ツキの少ない酸化亜鉛形バリスタを得ることができる。
図は本発明および従来の製造方法により得られた原料ス
ラリーの粘度の経時変化を示す図である。
ラリーの粘度の経時変化を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】焼結体中に珪酸亜鉛を含む酸化亜鉛バリス
タにおいて、酸化亜鉛を主成分とし、副成分として少な
くとも1.0〜10モル％の粉末状珪素を添加した原料粉末
に水とバインダーを添加、粉砕してスラリーを得る工程
と、このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥・造粒
して造粒粉を得る工程と、この造粒粉を成形して空気中
で焼成する工程とを備えた酸化亜鉛形バリスタの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61289208A JPH0773082B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 酸化亜鉛形バリスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61289208A JPH0773082B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 酸化亜鉛形バリスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63142603A JPS63142603A (ja) | 1988-06-15 |
| JPH0773082B2 true JPH0773082B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=17740175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61289208A Expired - Lifetime JPH0773082B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 酸化亜鉛形バリスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773082B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2940486B2 (ja) * | 1996-04-23 | 1999-08-25 | 三菱電機株式会社 | 電圧非直線抵抗体、電圧非直線抵抗体の製造方法および避雷器 |
| CN114644339B (zh) * | 2022-04-29 | 2023-04-25 | 成都理工大学 | 一种采用无机锌盐去除硅中杂质的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3928242A (en) * | 1973-11-19 | 1975-12-23 | Gen Electric | Metal oxide varistor with discrete bodies of metallic material therein and method for the manufacture thereof |
-
1986
- 1986-12-04 JP JP61289208A patent/JPH0773082B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63142603A (ja) | 1988-06-15 |
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