热压烧结对氧化锌陶瓷性能的影响

刘丽月， 张亚非

(上海交通大学 a.化学化工学院； b. 电信学院，上海 200240)



热压烧结对氧化锌陶瓷性能的影响

刘丽月a， 张亚非b

(上海交通大学 a.化学化工学院； b. 电信学院，上海 200240)

采用相同的工艺制备了氧化锌(ZnO)陶瓷坯体，然后在1 140 ℃下常压和高压(20 MPa)烧结2 h形成压敏陶瓷块样品。为了比较烧结方式对ZnO压敏陶瓷的微结构和电学性质的影响，利用扫描电子显微镜观察了压敏陶瓷的微结构，并测试了ZnO压敏陶瓷的I—U和C—U曲线。结果表明，热压烧结得到的样品晶粒较小，析出相的含量较低。I—U曲线的测试也表明，热压烧结和普通烧结的ZnO陶瓷的电位梯度分别为5 230 V/cm和3 980 V/cm，非线性系数分别为32和19，说明热压烧结ZnO陶瓷的压敏性能得到了较大的提高。C—U曲线表明，压敏性能提高的机理是热压烧结导致ZnO晶粒内部的掺杂浓度大大提高，这也与观察到的微结构相吻合。

氧化锌压敏陶瓷; 热压烧结; 微结构; 电学性质

0 引 言

ZnO压敏陶瓷具有价格低廉、非欧姆特性好、响应时间快、漏电流小等优点，是一种倍受关注的压敏陶瓷材料。研究发现，ZnO材料中的晶界对其性能具有重要影响[1]，因此，目前用于研究和应用的ZnO压敏材料都会添加诸如Bi2O3, Sb2O3, Co2O3, MnO2, Cr2O3, NiO, SiO2等添加剂以提高材料的晶界比例，从而达到提高其电位梯度目的。但添加剂的加入会阻碍陶瓷的致密化，因而随着电位梯度提高，如何提高ZnO压敏陶瓷的致密度成为了一个技术难题。目前科学家们一般通过加入V2O3、MoO3等烧结助剂来提高压敏陶瓷的相对密度[3-4]，但烧结助剂的加入又会造成漏电流增大、非线性系数减小等一系列问题。……