氧化鋅的理化性能對(duì)金屬氧化物電阻片電性能的影響

劉杰峰

撫順電瓷制造有限公司 遼寧撫順 113001

1 試驗(yàn)用氧化鋅原料

壓敏電阻行業(yè)電阻片的氧化鋅通常是基于JB/T9670金屬氧化物避雷器閥門的氧化鋅。在對(duì)金屬氧化物的電阻片內(nèi)氧化鋅原料所含金屬鋅成分進(jìn)行定性分析的時(shí)候，我們可以采用蒽醌顯色法。這種方法不僅操作更簡單，而且相比于鹽酸溶解這種傳統(tǒng)方法，它能更加明顯的直觀反應(yīng)現(xiàn)象，更有利于做出準(zhǔn)確判斷。在對(duì)氧化鋅壓敏電阻的電性能影響因素分析中，我們知道不同的雜質(zhì)元素，其影響程度是不一樣的[1]。其中Cu、Fe等雜質(zhì)元素對(duì)壓敏電阻的電氣性能影響最大，應(yīng)該嚴(yán)格控制這類物質(zhì)的含量。在國家標(biāo)準(zhǔn)JB/T9670中，對(duì)避雷器閥片中金屬氧化物的氧化鋅元素雜質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)要求中，對(duì)一些雜質(zhì)含量的要求范圍過寬，有些指標(biāo)規(guī)定不能滿足生產(chǎn)實(shí)際需求，需科學(xué)合理的修改。此外，選用具有代表性不同氧化鋅的四個(gè)生產(chǎn)廠家。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

A廠家氧化鋅按技術(shù)要求驗(yàn)收，屬合格品。生產(chǎn)使用后，氧化鋅呈柱狀或近似球狀。對(duì)造粒料的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行技術(shù)分析，其結(jié)論滿足技術(shù)條件要求，電阻片的質(zhì)量狀態(tài)表現(xiàn)穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。氧化鋅的晶體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出雪花狀的時(shí)候，此時(shí)造粒漿料粘度較大，按照生產(chǎn)工藝的正常要求，要讓造粒漿料分散，就要把分散劑的用量增大。按技術(shù)要求對(duì)B廠家提供的氧化鋅質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，結(jié)論也為合格，在生產(chǎn)車間投料生產(chǎn)后造粒料也是正常的。但電阻片方波性能較差，直徑小于45mm的電阻片方波可通過，但直徑大于45mm的電阻片方波性能較差，尤其是60mm直徑的電阻片，只能通過600A的方波。C廠家提供的氧化鋅也符合驗(yàn)收技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。但投入生產(chǎn)后，其對(duì)電阻片的性能影響并不明顯。D廠家的氧化鋅也是滿足技術(shù)要求的，但Cu含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為2*10-6，比其他廠家大1*10-6。電阻片在車間使用后，其殘壓較大。

2.2 結(jié)果分析

由A、B、C、D廠家的分析數(shù)據(jù)可知，電阻片用氧化鋅的主含量必須大于99.70%，K、Na的含量控制在5*10-6以下，F(xiàn)e的含量控制在10*10-6以下，可滿足生產(chǎn)使用。使用A廠家的氧化鋅材料進(jìn)行生產(chǎn)造粒時(shí)，當(dāng)氧化鋅的晶體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出雪花狀的時(shí)候，造粒漿料粘度太大，必須要加入分散劑，才能滿足正產(chǎn)生產(chǎn)工藝要求，使造粒漿料分散。分別對(duì)同一廠家的正常、異常氧化鋅進(jìn)行封樣，電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)氧化鋅的晶體結(jié)構(gòu)為短柱狀或接近球狀的氧化鋅，符合生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，能滿足正常生產(chǎn)需要，氧化鋅漿料的粘度與原料顆粒的形態(tài)有很多的關(guān)系，雪花晶體結(jié)構(gòu)下粘度太大，需要加入大量分散劑，增加了有機(jī)物的使用量。電阻片生產(chǎn)中有機(jī)物的加入量越少，排膠殘?jiān)蜕?，其電阻片的性能就越好。?dāng)氧化鋅晶體近似為球狀，或者是短柱狀結(jié)構(gòu)時(shí)使用效果最佳[2]。再看氧化鋅中的Pb含量，除B廠家外，其他三個(gè)廠家氧化鋅的Pb含量都低于30*1O-6，而B廠家的氧化鋅，其Pb含有量比另外三個(gè)廠家的都要高。氧化鋅粉內(nèi)雜質(zhì)含有量與鋅錠的雜質(zhì)含量有直接的關(guān)系。所以，控制鋅錠的來源、規(guī)格和質(zhì)量是制備各種工業(yè)用高純鋅粉的關(guān)鍵。通過現(xiàn)場(chǎng)檢查氧化鋅廠家時(shí)發(fā)現(xiàn)，高級(jí)純氧化鋅的生產(chǎn)必須使用0號(hào)鋅錠。如果氧化鋅內(nèi)超過30*1O-6的Pb含量時(shí)，則原料鋅錠就不是0號(hào)。電子級(jí)氧化鋅就要求必須使用0號(hào)鋅錠生產(chǎn)，Pb含量要小于30*1O-6，才能滿足正常生產(chǎn)要求。C廠家的氧化鋅內(nèi)鎘的含量是12*1O-6，然而氧化鋅中鎘的含量通常低于6*1O-6，使用后電阻片電氣性能沒有變化，因此含量要適當(dāng)放寬，Cd含量一般控制在10*1O-6以下。D廠家Cu含量為2*1O-6，其他三個(gè)廠家Cu含量為1*1O-6，D廠家氧化鋅投產(chǎn)后，電阻片殘壓比高于正常值，而其他三個(gè)廠家電阻片殘壓比都正常。因此，氧化鋅中Cu的含量為l*1O-6，符合生產(chǎn)要求。

用鹽酸溶解法對(duì)氧化鋅內(nèi)金屬鋅進(jìn)行試驗(yàn)分析，這種方法鹽酸用量大，而且觀察結(jié)果時(shí)不好識(shí)別，并且對(duì)環(huán)境有一定的污染，受人為影響干擾因素多。如果用蒽醌顯色法測(cè)試，就能很好的觀察試驗(yàn)結(jié)果，易于識(shí)別金屬鋅的存在狀態(tài)。金屬鋅以及其它雜質(zhì)會(huì)對(duì)電阻片的電性能造成不良影響，所以一定要控制好氧化鋅含量[3]。雜質(zhì)的引入也要重視，主要是鈣、鎂、鈉，以及鉀離子含量偏高；生產(chǎn)中的工具、設(shè)備也會(huì)引入鐵雜質(zhì)，尤其是在在異常運(yùn)行情況下，會(huì)發(fā)生機(jī)械摩擦，導(dǎo)致鐵屑進(jìn)入料中，如黑料攪拌磨、高攪磨、低速攪磨等。造粒設(shè)備加熱的部分也會(huì)引入鐵雜質(zhì)，發(fā)熱體的損壞部分以及表面的氧化層都會(huì)有大量的鐵質(zhì)氧化物脫落；隔膜泵、霧化泵是引入潤滑油的重要渠道，一旦隔膜損壞，油脂就會(huì)進(jìn)入料漿；進(jìn)風(fēng)口濾網(wǎng)的破壞是空氣中大量雜質(zhì)的引入。如果不控制好這些環(huán)節(jié)，導(dǎo)致大量雜質(zhì)引入，就會(huì)嚴(yán)重影響到電阻片的電性能，因而需多加注意，定期檢查設(shè)備。

3 結(jié)論及建議

為了保證氧化鋅的質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，就必須要用0號(hào)鋅錠去生產(chǎn)電阻片需要的氧化鋅原料。JB/T 9670金屬氧化物避雷器閥片用氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)中，雜質(zhì)含量的技術(shù)要求范圍過寬，一些指標(biāo)的規(guī)定不符合生產(chǎn)的實(shí)際需求，需進(jìn)行科學(xué)合理的修改。其中，建議K、Na含量低于5*1O-6；Fe含量低于10*1O-6；Cd含量低于10*1O-6；Pb含量低于30*1O-6；Cu含量小于1*1O-6。定期檢查設(shè)備，防止引入氧化鋅原料外的雜質(zhì)。氧化鋅中金屬鋅含量的測(cè)試方法由鹽酸溶解法改為蒽醌顯色法，改進(jìn)后的方法易于操作及判定，值得在氧化鋅原料生產(chǎn)廠家、金屬氧化物電阻片生產(chǎn)廠家、壓敏電阻生產(chǎn)廠家中推廣應(yīng)用。而且電阻片用氧化鋅粉體顆粒形狀應(yīng)接近球狀，用激光粒度分析法測(cè)定氧化鋅粒度，并且粒徑范圍應(yīng)控制在0.43～0.55μm間。