JPH0773083B2 - 電圧非直線抵抗磁器の製造方法 - Google Patents

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粉末材料を乾式成形
プレス機で成形してエレメントを作製し焼結する電圧非
直線抵抗磁器の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

酸化亜鉛を主成分とした電圧非直線抵抗磁器の製造方法
としては、酸化亜鉛に電圧非直線性，サージ耐量を大き
くするために各種の微量の添加物を加え、さらに所定量
のバインダ（例えば、ポリビニールアルコール，ポリエ
チレングリコールなど）および純水を加えて、例えばボ
ールミルにより混合してスラリーとし、このスラリーを
例えばスプレードライヤー造粒機を用いて均一な微粒子
の粉末材料とし、この粉末材料を乾式プレス機で所定の
形状例えば円板状に成形してエレメントとし、このエレ
メントを焼成し電極を焼き付けて電圧非直線抵抗磁器を
作製する方法が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような製造方法の粉末材料の成形工
程においては、第２図（ａ），（ｂ）の模式図に示すよ
うに、乾式プレス機のメス型３に下側から所定位置まで
挿入されている下パンチ２の上に粉末材料４を充填し
（第２図（ａ））、続いて上パンチ１により粉末材料を
圧縮して成形し例えば円板状のエレメント５を作製する
が（第２図（ｂ））、このとき、成形を連続して多数行
うと、第３図に示すように上パンチ１の粉末材料に接触
する面にエレメントを形成すべき圧縮された粉末材料の
一部６が付着する。同様に下パンチ２の接触面にも圧縮
された粉末材料の一部が付着し、その結果、形成される
エレメント５は第４図のエレメント断面図に示すように
上，下パンチとの接触面である上下面にくぼみを有する
ものとなる。このようなくぼみのあるエレメントを焼成
しても、くぼみは残存する。このくぼみのある焼結エレ
メントからなる電圧非直線抵抗磁器は、くぼみのない正
常な形状の焼結エレメントからなる電圧非直線抵抗磁器
よりもサージ耐量が劣るという欠点があった。

本発明は、上述の欠点を除去して、酸化亜鉛を主成分と
する粉末材料を乾式プレス機で連続して多数成形して
も、上，下パンチ面に圧縮された粉末材料が付着せず、
従って成形されるエレメントにくぼみが発生せず、サー
ジ耐量が大きくて特性の優れた電圧非直線抵抗磁器が得
られる製造方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明によれば、酸化亜
鉛を主成分とする粉末材料を乾式プレス成形しエレメン
トとする工程を含む電圧非直線抵抗磁器の製造方法にお
いて、乾式プレス工程以前に前記粉末材料にステアリン
酸カリウムを酸化亜鉛に対して0.5〜2.0重量％添加し、
このような添加物質を含む粉末材料を乾式プレス成形し
てエレメントを作製することとする。

〔作用〕

このような添加物質を含む粉末材料を用いると、その理
由はまだ充分解明されてはいないが、ステアリン酸の性
質に関係していると思われる。結果的にはエレメントを
乾式でプレス成形する工程でパンチ面へ粉末材料が付着
することがなくなり、エレメントにくぼみが生じる現象
を無くすことができる。

〔実施例〕

酸化亜鉛に酸化プラセオジム，酸化コバルト，酸化クロ
ムなどの微量の添加物と所定量のバインダ（例えばポリ
ビニールアルコール）と純水とを加えたものに、ステア
リン酸カリウムを添加し、ボールミルで混合してスラリ
ーとし、このスラリーをスプレードライヤー造粒機によ
り噴霧，熱風乾燥して造粒し、均一な微粒子の粉末材料
とする。この粉末材料を乾式の成形プレス機で直径20m
m,厚さ3mmの円板状のエレメントに形成する。このよう
にして得られたエレメントを1100〜1400℃の大気雰囲気
のもとで１時間焼成し、得られた焼結エレメントの上下
面にそれぞれ電極を焼き付けて電圧非直線抵抗磁器を作
製する。酸化亜鉛に対するステアリン酸カリウムの添加
量を段階的に変えたスラリーを用いて上記のようにして
電圧非直線抵抗磁器を作製し、プレス成形時のパンチ面
への粉末材料の付着状況と、得られた電圧非直線抵抗磁
器の特性とを調査した。

電圧非直線抵抗磁器の電圧電流特性は次の関係式に従
う。

Ｉ＝（V/C）^α ……（Ｉ） ここで、Ｉは電流,Vは印加電圧,Cは定数，αは電圧非直
線係数である。αは非直線の程度を示すもので、数値が
大きい程優れている。Ｃは通常の抵抗体の抵抗値に相当
するものであるが、実用的にはＣの代わりに電圧非直線
抵抗磁器に一定の電流を流したときの端子間電圧，通常
は1mAの電流を流したときの電圧V_1mAいわゆるバリスタ
電圧により特性を表している。

第１図は、上述の調査によるステアリン酸カリウムの添
加量と電圧非直線係数α，サージ耐量および成形500シ
ョット目のパンチへの粉末材料の付着量との関係を示し
たものである。ここで、サージ耐量は８×20μsecのサ
ージ電流を２分間隔で２回放電したときにバリスタ電圧
V_1mAの変化率が±10％であるようなサージ電流波高値で
表し、パンチへの粉末材料の付着量は、付着なしのとき
の成形後エレメントの重量を100としたときのパンチへ
の付着重量百分率で表してある。

第１図で明らかなように、成形500ショット目の粉末材
料の付着量はステアリン酸カリウムの添加量が増加する
につれて減少し、0.5重量％を超えると付着は無くな
る。ところが、電圧非直線係数αはステアリン酸カリウ
ムの添加量が２重量％を超えると添加量の増加につれて
減少し特性が悪化する。また、サージ耐量はステアリン
酸カリウムの添加量が増加するにつれて大きくなり、0.
5重量％の添加により最大飽和値に達し、それ以上添加
量を増しても増加しないで平衡値を示すが、添加量が２
重量％を超えるとその増加につれてサージ耐量は逆に減
少していく。

このようにサージ耐量にピークがあらわれる理由として
は、添加量0.5重量％以下の場合のように上下パンチに
粉末材料が付着すると、そのとき成形されたエレメント
には第４図に示すようにくぼみが生じ、正規の形状に成
形されたエレメントに比べて電圧非直線抵抗磁器として
の電極間距離が短くなる。このくぼみ部で破壊が生じサ
ージ耐量が正規の形状のエレメントの場合に比べて低下
することになる。従って、ステアリン酸カリウムの添加
量が少ないため粉末材料の付着量が多くくぼみが深い程
サージ耐量は小さいことになる。ステアリン酸カリウム
の添加量が２重量％を超えると電圧非直線係数αが低下
し、前記の式（Ｉ）より容易に判るように、サージ耐量
はαの低下につれて減少していくことになる。

以上述べた結果により、粉末材料にその主成分である酸
化亜鉛に対してステアリン酸カリウムを0.5〜2.0重量％
添加することにより、大きな電圧非直線係数を有し、か
つ、サージ耐量の大きい優れた電圧非直線抵抗磁器を得
ることができる。なお、このようなステアリン酸カリウ
ムの添加によりバリスタ電圧は実用上変化は認められな
かった。

本実施例においては、ステアリン酸カリウムをボールミ
ル混合時に添加したが、原料に添加しておく，ボールミ
ル混合後のスラリーに添加する，あるいはスプレードラ
イヤー造粒後に添加するなど、成形工程以前に添加が行
われれば同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵
抗磁器の製造において、乾式プレス工程以前に粉末材料
にステアリン酸カリウムを酸化亜鉛に対して0.5〜2.0重
量％添加する。このような添加物を加えることにより、
乾式プレス機で連続して多数成形しても、上下パンチ面
に圧縮された粉末材料が付着せず、従って成形されるエ
レメントにくぼみが発生しないばかりでなく、サージ耐
量が大きくて特性の優れた電圧非直線抵抗磁器を製造す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はステアリン酸カリウム添加量と電圧非直線係
数，サージ耐量および成形500ショット目のパンチへの
粉末材料の付着量との関係を示す線図、第２図は乾式プ
レス成形機の上下パンチ，メス型の模式的断面図で第２
図（ａ）は粉末材料を充填したところ，第２図（ｂ）は
粉末材料を圧縮してエレメントができたところを示す
図、第３図は上パンチに粉末材料が付着した状態を示す
模式的側面図、第４図はくぼみが生じた成形後のエレメ
ントの断面図である。 １……上パンチ、２……下パンチ、３……メス型、４…
…粉末材料、５……くぼみを有するエレメント、６……
上パンチに付着した粉末材料。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化亜鉛を主成分とする粉末材料を乾式プ
   レス成形しエレメントとする工程を含む電圧非直線抵抗
   磁器の製造方法において、乾式プレス工程以前に前記粉
   末材料にステアリン酸カリウムを酸化亜鉛に対して0.5
   〜2.0重量％添加することを特徴とする電圧非直線抵抗
   磁器の製造方法。