JPS6320003B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6320003B2 JPS6320003B2 JP57016156A JP1615682A JPS6320003B2 JP S6320003 B2 JPS6320003 B2 JP S6320003B2 JP 57016156 A JP57016156 A JP 57016156A JP 1615682 A JP1615682 A JP 1615682A JP S6320003 B2 JPS6320003 B2 JP S6320003B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- varistor
- zinc oxide
- manufacturing
- varistor body
- electrode
- Prior art date
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- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は生産性を向上するようにした酸化亜
鉛形避雷素子の製造方法に関する。
鉛形避雷素子の製造方法に関する。
近年酸化亜鉛形バリスタは、その優れた電圧電
流非直線特性から各方面で使用され、例えば避雷
器の素子として用いられる第１図のものは、酸化
亜鉛を主成分として酸化ビスマス等の添加物が配
合された原料を、周知の製造方法即ち、粉砕、混
合、造粒、成形、沿面高抵抗化処理、焼成の過程
を経てバリスタ本体４を形成し、両端に電極５，
５を取付けて避雷素子６に仕上げられている。
流非直線特性から各方面で使用され、例えば避雷
器の素子として用いられる第１図のものは、酸化
亜鉛を主成分として酸化ビスマス等の添加物が配
合された原料を、周知の製造方法即ち、粉砕、混
合、造粒、成形、沿面高抵抗化処理、焼成の過程
を経てバリスタ本体４を形成し、両端に電極５，
５を取付けて避雷素子６に仕上げられている。
しかし、上記従来の製造方法では、焼成から電
極付けの過程に問題がある。即ち、バリスタ本体
４の電極取付面を研磨、洗浄した後、金属溶射に
よつて電極５が形成されているが、バリスタ本体
４を研磨すると、研磨面に小さなピンホールが現
われたり、微細な欠け等が発生しやすい。このた
め安定した品質のバリスタ６を製造することが困
難であつた。
極付けの過程に問題がある。即ち、バリスタ本体
４の電極取付面を研磨、洗浄した後、金属溶射に
よつて電極５が形成されているが、バリスタ本体
４を研磨すると、研磨面に小さなピンホールが現
われたり、微細な欠け等が発生しやすい。このた
め安定した品質のバリスタ６を製造することが困
難であつた。
発明者等は、上記問題を解消しさらに沿面フラ
ツシオーバを防止するために、電極を酸化亜鉛を
主体として電圧電流非直線特性がバリスタ本体よ
り極めて小さい成形体で構成し、これをバリスタ
本体と交互に配置して一体に焼結接合した積層バ
リスタを提案したが、単体の避雷素子の製造には
手間がかかるという問題が残る。
ツシオーバを防止するために、電極を酸化亜鉛を
主体として電圧電流非直線特性がバリスタ本体よ
り極めて小さい成形体で構成し、これをバリスタ
本体と交互に配置して一体に焼結接合した積層バ
リスタを提案したが、単体の避雷素子の製造には
手間がかかるという問題が残る。
このため、均質成形による性能向上を目的とし
てラバープレス、作業能率を向上するために流動
成形、押出成形等の適用が考えられるが、単品毎
の加工では能率が悪く、軸方向の長さを径方向よ
り大きく形成したバリスタを焼成後切断すると微
細な欠けが発生し、電気特性に悪影響を与えると
いう問題が残つている。
てラバープレス、作業能率を向上するために流動
成形、押出成形等の適用が考えられるが、単品毎
の加工では能率が悪く、軸方向の長さを径方向よ
り大きく形成したバリスタを焼成後切断すると微
細な欠けが発生し、電気特性に悪影響を与えると
いう問題が残つている。
この発明は上記諸問題を解消するためになされ
たもので、バリスタ本体と酸化亜鉛を主成分とし
電圧電流非直線性がバリスタ本体の電圧電流非直
線性より極めて小さい電極とを交互に積層してそ
れぞれ当接させ、バリスタ本体のバインダ除去処
理を施した後焼結してバリスタ本体と電極とを一
体化し、バリスタ本体の両端に所定の厚さの電極
が残るように電極をそれぞれ切断する酸化亜鉛形
避雷素子の製造方法を提供する。
たもので、バリスタ本体と酸化亜鉛を主成分とし
電圧電流非直線性がバリスタ本体の電圧電流非直
線性より極めて小さい電極とを交互に積層してそ
れぞれ当接させ、バリスタ本体のバインダ除去処
理を施した後焼結してバリスタ本体と電極とを一
体化し、バリスタ本体の両端に所定の厚さの電極
が残るように電極をそれぞれ切断する酸化亜鉛形
避雷素子の製造方法を提供する。
以下発明について説明する。
電流密度が10-5〜10-6A／cm2のバリスタ本体の
抵抗値は107Ω相当以上であり、例えば電極寸法
を直径30mmで厚さ２mmとしたとき、金属アルミニ
ウムで理論上10-7Ω（溶射したときは大きくな
る。）、酸化亜鉛で10Ω程度となる。電極として
は、抵抗、比抵抗の小さい事は望ましいが、バリ
スタの使用電流密度の領域で、数％の範囲の漏れ
電流分布を管理する実態に鑑み、この領域で1000
Ω以下の比抵抗（従つて抵抗値としてはバリスタ
本体の10-6以下）を有する酸化亜鉛、また酸化亜
鉛に適当な添加物を加えたものは、電極の材料と
して十分に活用し得るものと考えられる。
抵抗値は107Ω相当以上であり、例えば電極寸法
を直径30mmで厚さ２mmとしたとき、金属アルミニ
ウムで理論上10-7Ω（溶射したときは大きくな
る。）、酸化亜鉛で10Ω程度となる。電極として
は、抵抗、比抵抗の小さい事は望ましいが、バリ
スタの使用電流密度の領域で、数％の範囲の漏れ
電流分布を管理する実態に鑑み、この領域で1000
Ω以下の比抵抗（従つて抵抗値としてはバリスタ
本体の10-6以下）を有する酸化亜鉛、また酸化亜
鉛に適当な添加物を加えたものは、電極の材料と
して十分に活用し得るものと考えられる。
したがつて前述のバリスタ本体の製造におい
て、所定の電気特性が得られる原料の配合（以下
バリスタ配合という。）、原料（とくに各粒度分
布）、粉砕、混合、造粒プロセス、成形条件（と
くに成形圧力）、最終焼成条件等により、成形体
から焼結体までの収縮率が異なり、配合、プロセ
スに応じて所要の品質を確保する条件の自由度は
あまり大きくないのが通例である。
て、所定の電気特性が得られる原料の配合（以下
バリスタ配合という。）、原料（とくに各粒度分
布）、粉砕、混合、造粒プロセス、成形条件（と
くに成形圧力）、最終焼成条件等により、成形体
から焼結体までの収縮率が異なり、配合、プロセ
スに応じて所要の品質を確保する条件の自由度は
あまり大きくないのが通例である。
このため、電極をバリスタ本体と同一条件で製
造したとき、あるいは例えば電極の形成を原料を
板状に成形したものから打抜き、バリスタ本体は
通常の成形方法による他は同一条件で製造（電極
をこのように加工することは、均質性、作業効率
を向上する）したとき、電圧電流非直線性が小さ
く、かつ電流密度が10-5〜10-6A／cm2の領域で、
比抵抗が1000Ωcm以下になるという条件を満し、
複数個のバリスタ本体間に電極が挿入された積層
焼結体を得るには、さらにいくつかの技術的要素
を付加する必要がある。
造したとき、あるいは例えば電極の形成を原料を
板状に成形したものから打抜き、バリスタ本体は
通常の成形方法による他は同一条件で製造（電極
をこのように加工することは、均質性、作業効率
を向上する）したとき、電圧電流非直線性が小さ
く、かつ電流密度が10-5〜10-6A／cm2の領域で、
比抵抗が1000Ωcm以下になるという条件を満し、
複数個のバリスタ本体間に電極が挿入された積層
焼結体を得るには、さらにいくつかの技術的要素
を付加する必要がある。
まず、電極の収縮率がバリスタ本体の収縮率に
近いということである。電極のプレス成形、ある
いは板状に成形するロール等の条件を適切にする
こと、およびその条件との関連で、電極配合への
添加物量、有機バインダ量を制御することによつ
て達成される。
近いということである。電極のプレス成形、ある
いは板状に成形するロール等の条件を適切にする
こと、およびその条件との関連で、電極配合への
添加物量、有機バインダ量を制御することによつ
て達成される。
次に、焼結プロセスにおいて、バリスタ配合部
と電極配合部とが拡散機構などにより接合される
ということである。バリスタ本体と電極体との十
分な接合が行なわれないときは、その部分に大電
流インパルスが負荷されたとき、そこから破壊が
はじまる等の欠陥をもつことになる。電極配合部
とバリスタ配合部との収縮率の差が大きいと、一
体に焼結するときに鼓形の突出やくびれを生じ、
接合が不完全になりやすくなる。
と電極配合部とが拡散機構などにより接合される
ということである。バリスタ本体と電極体との十
分な接合が行なわれないときは、その部分に大電
流インパルスが負荷されたとき、そこから破壊が
はじまる等の欠陥をもつことになる。電極配合部
とバリスタ配合部との収縮率の差が大きいと、一
体に焼結するときに鼓形の突出やくびれを生じ、
接合が不完全になりやすくなる。
以上の接合性と収縮率の整合性は、両配合に少
なくとも酸化ビスマスを含むときは、電極配合の
酸化ビスマス量を制御することが極めて有効であ
る。
なくとも酸化ビスマスを含むときは、電極配合の
酸化ビスマス量を制御することが極めて有効であ
る。
すなわち、バリスタ配合を、酸化ビスマス
（Bi2O3）0.5mol％、酸化コバルト（Co2O3）
0.5mol％、酸化マンガン（MnO）0.5mol％、ア
ンチモン（Sb）1.0mol％、酸化クロム（Cr2O3）
0.5mol％、二酸化けい素（SiO2）0.5mol％、硝
酸アルミニウム（Al（NO3）3）0.005mol％、酸化
亜鉛（ZnO）残部で、成形密度を3.5ｇ／cm3とし、
電極配合を、酸化ビスマス（Bi2O3）1.0mol％、
二酸化チタン（TiO2）3.0mol％、硝酸アルミニ
ウム（Al（NO3）3）0.1mol％、酸化亜鉛（ZnO）
残部としたとき、良好な結果が得られた。
（Bi2O3）0.5mol％、酸化コバルト（Co2O3）
0.5mol％、酸化マンガン（MnO）0.5mol％、ア
ンチモン（Sb）1.0mol％、酸化クロム（Cr2O3）
0.5mol％、二酸化けい素（SiO2）0.5mol％、硝
酸アルミニウム（Al（NO3）3）0.005mol％、酸化
亜鉛（ZnO）残部で、成形密度を3.5ｇ／cm3とし、
電極配合を、酸化ビスマス（Bi2O3）1.0mol％、
二酸化チタン（TiO2）3.0mol％、硝酸アルミニ
ウム（Al（NO3）3）0.1mol％、酸化亜鉛（ZnO）
残部としたとき、良好な結果が得られた。
上記の配合で、周知の方法によつて同一径のバ
リスタ本体１と、板状に形成された素材から打抜
かれた電極２とを、第２図のようにそれぞれ交互
に積重ね、焼結温度を約950℃以上とした通常の
焼結プロセスを経れば、自重だけで十分な接合と
焼結が行なわれた。
リスタ本体１と、板状に形成された素材から打抜
かれた電極２とを、第２図のようにそれぞれ交互
に積重ね、焼結温度を約950℃以上とした通常の
焼結プロセスを経れば、自重だけで十分な接合と
焼結が行なわれた。
ここで、バリスタ本体１の寸法が、厚さが直径
より小さいときは、積層により最小寸法が厚さか
ら直径に変り大きくなる分だけ、有機バインダの
除去を十分に行なうということが、付加すべき第
３の技術要素として考慮されなければならない。
例えば、バリスタ本体１単体のバインダ除去時間
に、バリスタ本体１の直径をバリスタ本体１の厚
さで除した値より大きい数値を乗じた時間以上保
持することが挙げられる。バインダ除去において
は、昇温速度、保持温度（途中保持温度、最高保
持温度）、酸素分圧、換気回数等がその他の制御
パラメータである。
より小さいときは、積層により最小寸法が厚さか
ら直径に変り大きくなる分だけ、有機バインダの
除去を十分に行なうということが、付加すべき第
３の技術要素として考慮されなければならない。
例えば、バリスタ本体１単体のバインダ除去時間
に、バリスタ本体１の直径をバリスタ本体１の厚
さで除した値より大きい数値を乗じた時間以上保
持することが挙げられる。バインダ除去において
は、昇温速度、保持温度（途中保持温度、最高保
持温度）、酸素分圧、換気回数等がその他の制御
パラメータである。
このバインダ除去が不十分であると、例えば焼
結を850℃で中断してバリスタ本体１を切断して
みると、中央部に明らかな変質部が残されている
ことが確認された。このようなバリスタ本体１
は、正規の焼結が行なわれても、漏れ電流分布、
放電耐量等において、劣悪な品質のものとなる。
結を850℃で中断してバリスタ本体１を切断して
みると、中央部に明らかな変質部が残されている
ことが確認された。このようなバリスタ本体１
は、正規の焼結が行なわれても、漏れ電流分布、
放電耐量等において、劣悪な品質のものとなる。
以上の条件を満足するように、第２図のバリス
タ本体１を直径40mmで厚さ30mm、各電極２はそれ
ぞれ直径を40mmとし、各バリスタ本体１間に配置
される電極２の厚さを８mm、両端部に配置される
電極２の厚さを４mmとして、図示のように積層体
を形成し、バインダ除去時間をバリスタ本体１の
バインダ除去時間の２倍にする以外は、周知の加
工方法によつてバリスタ本体１と電極２とが一体
に接合された積層焼結体を得た。
タ本体１を直径40mmで厚さ30mm、各電極２はそれ
ぞれ直径を40mmとし、各バリスタ本体１間に配置
される電極２の厚さを８mm、両端部に配置される
電極２の厚さを４mmとして、図示のように積層体
を形成し、バインダ除去時間をバリスタ本体１の
バインダ除去時間の２倍にする以外は、周知の加
工方法によつてバリスタ本体１と電極２とが一体
に接合された積層焼結体を得た。
このようにして得た積層焼結体を、ダイヤモン
ド工具を用いて各電極２のほぼ中央部で切断し、
第３図に示す避雷素子３を複数個得た。この避雷
素子３は、漏れ電流分布、加速寿命試験、放電耐
量試験等において、従来のバリスタ１１とほぼ同
等の電気特性が得られた。なお、本例ではダイヤ
モンド工具による切断を用いたが、適当な切欠き
を入れ、衝撃的に破断する方法や表面と垂直に大
きな静水圧を加え、これによつて生ずる軸方向の
引張応力によつて軸方向に垂直な面で破断する方
法等高能率な切断（いわゆる破断を含む）方法を
適用できることは云うまでもない。
ド工具を用いて各電極２のほぼ中央部で切断し、
第３図に示す避雷素子３を複数個得た。この避雷
素子３は、漏れ電流分布、加速寿命試験、放電耐
量試験等において、従来のバリスタ１１とほぼ同
等の電気特性が得られた。なお、本例ではダイヤ
モンド工具による切断を用いたが、適当な切欠き
を入れ、衝撃的に破断する方法や表面と垂直に大
きな静水圧を加え、これによつて生ずる軸方向の
引張応力によつて軸方向に垂直な面で破断する方
法等高能率な切断（いわゆる破断を含む）方法を
適用できることは云うまでもない。
この製造方法は、単体焼結、研磨、金属溶射電
極付けによる製造方法と比較して、研磨代による
始動電圧、制限電圧の調整の余地はなくなる（焼
成温度、時間によつては調整可能）が、製造条件
を安定することによつて、ほぼ目標どおりの焼結
とすることができる。
極付けによる製造方法と比較して、研磨代による
始動電圧、制限電圧の調整の余地はなくなる（焼
成温度、時間によつては調整可能）が、製造条件
を安定することによつて、ほぼ目標どおりの焼結
とすることができる。
この発明によれば、酸化亜鉛を主成分としたバ
リスタ本体と、このバリスタ本体の電圧電流非直
線性より小さい電圧電流非直線性を有し酸化亜鉛
を主成分とする電極とをそれぞれ交互に積層して
有機バインダ除去処理した後焼結し、バリスタ本
体の両面にそれぞれ所定の厚さの電極が残るよう
に切断することによつて、ほぼ均質な特性を有す
る複数個の避雷素子が同時に得られる。これによ
つて、避雷素子の生産性が向上する。
リスタ本体と、このバリスタ本体の電圧電流非直
線性より小さい電圧電流非直線性を有し酸化亜鉛
を主成分とする電極とをそれぞれ交互に積層して
有機バインダ除去処理した後焼結し、バリスタ本
体の両面にそれぞれ所定の厚さの電極が残るよう
に切断することによつて、ほぼ均質な特性を有す
る複数個の避雷素子が同時に得られる。これによ
つて、避雷素子の生産性が向上する。
第１図は従来の避雷素子の正面図、第２図は発
明の実施例を示す正面図、第３図はこの発明によ
る避雷素子の正面図である。 図において、１はバリスタ本体、２は電極、３
は避雷素子である。なお各図中同一符号は同一又
は相当部分を示す。
明の実施例を示す正面図、第３図はこの発明によ
る避雷素子の正面図である。 図において、１はバリスタ本体、２は電極、３
は避雷素子である。なお各図中同一符号は同一又
は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸化亜鉛を主成分としたバリスタ本体と、こ
のバリスタ本体の電圧電流非直線性より小さい電
圧電流非直線性を有し酸化亜鉛を主成分とする電
極とをそれぞれ交互に積層して有機バインダ除去
処理した後焼結し、上記バリスタ本体の両面にそ
れぞれ所定の厚さの上記電極が残るように切断す
ることを特徴とする酸化亜鉛形避雷素子の製造方
法。 ２ バリスタ本体と電極とは成形後焼結完了まで
の収縮率がほぼ等しくなるように配合およびその
他の加工条件が調整されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の酸化亜鉛形避雷素子
の製造方法。 ３ 電極は原料を所定の厚さの板状に形成し所定
の大きさに打抜かれ有機バインダ除去処理が施さ
れたものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の酸化亜鉛形避雷素子の製造方法。 ４ 有機バインダ除去処理は積層しないバリスタ
の製造方法における有機バインダの除去時間にバ
リスタ成形体の直径をバリスタ成形体の厚さで除
した数値を乗じて得られる時間を費して行なうこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の酸化
亜鉛形避雷素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57016156A JPS58132903A (ja) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | 酸化亜鉛形避雷素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57016156A JPS58132903A (ja) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | 酸化亜鉛形避雷素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58132903A JPS58132903A (ja) | 1983-08-08 |
| JPS6320003B2 true JPS6320003B2 (ja) | 1988-04-26 |
Family
ID=11908636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57016156A Granted JPS58132903A (ja) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | 酸化亜鉛形避雷素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58132903A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59136903A (ja) * | 1983-01-25 | 1984-08-06 | 日本碍子株式会社 | 避雷器 |
| JPS6130001A (ja) * | 1984-07-20 | 1986-02-12 | 株式会社 富士電機総合研究所 | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
| DE102008062023A1 (de) * | 2008-12-12 | 2010-06-17 | Epcos Ag | Elektrisches Vielschichtbauelement und Schaltungsanordnung damit |
-
1982
- 1982-02-01 JP JP57016156A patent/JPS58132903A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58132903A (ja) | 1983-08-08 |
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