ZnO基壓敏陶瓷具有優(yōu)良的非線性I-V特性及耐脈沖電流能力，作為過壓保護(hù)和浪涌吸收的元件被廣泛地應(yīng)用在電子線路、電力系統(tǒng)中[1, 2]。利用ZnO基壓敏陶瓷材料可制作多層貼片壓敏電阻。類似多層瓷介電容器，制備多層壓敏電阻需要將內(nèi)電極和壓敏陶瓷材料共燒，通常壓敏陶瓷材料燒結(jié)溫度范圍在1100~1200 ℃，適當(dāng)配比的Ag/Pd電極可以適合這個溫度范圍。但是，ZnO-Bi2O3系壓敏陶瓷中含有較多，Bi2O3容易與Ag/Pd內(nèi)電極中的Pd發(fā)生反應(yīng)[3, 4]，破壞內(nèi)電極連續(xù)性。
如果能將燒結(jié)溫度降低，內(nèi)電極中可以不采用昂貴的Pd金屬材料，避免上述的Pd與Bi2O3之間的反應(yīng)。金屬銀的熔點約960 ℃，已有成熟的銀電極漿料燒結(jié)溫度在840 ℃以下，因此，如果能將氧化鋅壓敏陶瓷材料的燒結(jié)溫度降低到840 ℃以下，則可以采用銀電極作為多層壓敏電阻的內(nèi)電極。
氧化鋅壓敏陶瓷材料通常燒結(jié)溫度高于1100 ℃，要與銀內(nèi)電極共燒，需要大幅降低燒結(jié)溫度。據(jù)報道，采用納米ZnO可以降低壓敏陶瓷的燒結(jié)溫度[5]，但是納米粉體價格昂貴，而且也不能將壓敏陶瓷的燒結(jié)溫度降低到840℃以下。采用低熔點燒結(jié)助劑可以降低陶瓷材料的燒結(jié)溫度，壓敏陶瓷材料組成中的Bi2O3就是廣泛采用的燒結(jié)助劑，已經(jīng)將ZnO粉體材料的燒結(jié)溫度從1400 ℃左右降低到1200 ℃以內(nèi)。氧化硼的熔點約為450 ℃，可以作為氧化鋅壓敏陶瓷的燒結(jié)助劑，但是氧化硼、硼酸等都會與壓敏陶瓷生產(chǎn)過程中用的有機(jī)粘結(jié)劑發(fā)生反應(yīng)，破壞料漿的流變特性，對成型過程造成很大影響。
本工作嘗試采用B4C作為氧化鋅壓敏陶瓷的燒結(jié)助劑，成功將ZnO-Bi2O3基壓敏陶瓷材料的燒結(jié)溫度降低到840℃，制備了微觀結(jié)構(gòu)和基本電性能較好的ZnO壓敏陶瓷樣品。
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