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中国电子学会敏感技术分会第十二届电压敏学术年会论文专刊 杂质材料加入量对氧化锌压敏陶瓷强度的影响 张俊峰陈佑学夏波 李莉 陕西华星压敏电阻器厂陕西成阳712099 1 引言 众所周知，金属材料的化学键大都是金属键，是由金属正离子和充满其间的电子云所组 成，金属键没有方向性．因此金属有很好的塑性变形性能。而作为无机非金敏感性强，在我们 生产过程中瓷片烧成后的加工和搬运易造成破片和潜在裂纹，这会发生在我们生产过程中，也 会发生在出货给客户的被银瓷片的运输过程中。氧属化合物的陶瓷来讲，其化学键是离子键和 共价键。这种化学键有很强的方向性和倍的涨价和产成品持续跌价，氧化锌压敏电阻器行业已 是微利经营，减少瓷片很高的结合能。凶此，陶瓷材料很难产生塑性变形，瞻性大，裂纹敏感 性强。氧化锌压敏陶瓷是氧化物陶瓷，所以具有一般陶瓷材料的共同特性，脆性大，裂纹化锌 压敏陶瓷潜在裂纹的发生会引起电性能隐患和可靠性问题，在每道加二I：时必须剔除破片，有时 破片的比例可达到10％，一般情况下也在2％左右。面对原材料成破裂率，是持续提高产品质 量，降低产品成本有效的手段。当然解决氧化锌压敏陶瓷的破裂问题，有很多方面的工作，诸 如解决生坏的破片、烧成后分片方法以及搬运过程中的轻拿轻放和合适的包装等，这些都是很 有效的方法，但不是本文要谈的问题，本文探讨杂质材料的加入量对氧化锌压敏陶瓷强度的影 响，试图从调整配方来提高瓷体强度，减少破片，根除潜裂。 2．试验 2．1试样制备 2d时烧结成瓷。 2．2强度测试 将陶瓷片在破断强度试验台L测试破断强度，将试片放在支承中心，支承间距为10mm，硬 质合金压头尺寸为中1,0，每种试品测试10片的平均值计为破断力，用破断强度来衡量陶瓷的强 度。 3．试验结果讨论 3．1氧化铋含量对氧化锌压敏陶瓷强度的影响 3．1．1随Bi，O，加入量变化，陶瓷片破断力的变化见图一，呵以看出，随着氧化铋加入量的增大， 瓷片的破断力增加很快。 一152- 中国电子学会敏感技术分会第十二届电压敏学术年会论文专刊 3．1．2图六是不同铋含量的试片的显微照片，从图中可以看出，随铋含量的增加，在小于 5．Owt％时产品气孑L减少，6．Owt％时气孔又增加了。 3．1．3图六和图一的结果表明，铋含量对强度的影响主要是通过影响试品的气孔率来影响陶瓷强 度的，这和气孔对陶瓷强度的影响是主要因素之一是相符的，气孔明显地降低了载荷作用横截 面积，同时气孔也是引起应力集中的地方(对于孤立的球形气孔，应力增加5倍)。多孔陶瓷的 强度随气孔率的增加近似按指数规律下降。有关气孔率与强度的关系最常用的经验公式为o=a Oexp(一0／．P)式中P为气孔率；O-O少／TP=O时的强度；a为常数，其值在4～7之间。 由此可知，10％的气孔率可使陶瓷的强度降低一半。根据气孔率对强度的影响，图六和图 示5．0～6．Owt％时气孔率又率大，相应的图一中陶瓷强度也相对下降。氧化铋是通过影响气孔率 对氧化锌压敏瓷的强度实施影响的说法能很好地和试验结果吻合。 氧化铋的台量(wtg) 图一、氧化铋台量与破断力的关系 图六不同含勃量时氧化锌压敏陶瓷的显撇结构 一153— 中国电子学会敏感技术分会第十二届电压敏学术年会论文专刊 氧化锌压敏陶瓷烧结时呈液态，促进瓷体致密，气孔率也就降低，这是氧化铋含量小于 5．Owt％的情况，当超过这个含量时，铋在高温时的挥发增强，这一因素又引起气孑L率增加，出 现了图一和图六的转折。为了提高氧化锌压敏陶瓷的强度，氧化铋的加入量在小于5．Owt％的前 提下尽可能多。 3．2氧化钴和氧化锰含量对氧化锌压敏陶瓷强度的影响 3．2．1 图二和图三分别是不同氧化钴和氧化锰含量时的试品破断强度，氧化钴含量 锰含量超过0．7wt％时破断强度变差。 3．2．2 氧化钴和氧化锰在氧化锌压敏陶瓷中存在于晶粒表面，造成氧化锌晶粒表面缺陷和表面 大变化，所以破断强度没有太大的变化；氧化钴含量超过2．Owt％和氧化锰含量超过0．7wt％时， 缺陷突增，不均质现象增加