0引言ZnO線性電阻是一種以ZnO為主體，通過添加MgO、Al2O3、TiO2、Y2O3等金屬氧化物，經陶瓷燒結工藝而制成的一種復合性電阻材料。由于具有電阻溫度系數(shù)小、非線性系數(shù)低、通流密度大等優(yōu)點，ZnO線性電阻被廣泛地應用于電子-電力、通信、交通及家用電器等領域。制備工藝參數(shù)是影響ZnO線性電阻性能的重要因素之一。本實驗通過改變原料處理方式（不預燒原料、預燒除ZnO以外的原料（MATY）、預燒所有原料（ZMATY））和使用不同電極（Al、Ag）制備ZnO-Al2O3-MgO基線性電阻，系統(tǒng)研究了不同制備工藝參數(shù)對ZnO線性電阻結構和性能的影響。1樣品制備實驗的基礎配方（質量分數(shù)）為ZnO:Al2O3

:MgO:TiO2

:Y2O3＝86.684:7:5:0.6:0.716，采用固相燒結法進行試樣的制備。先將需要預燒的原料在行星式球磨機上球磨4h，得到的漿料烘干后在1050℃下煅燒2h。按比例稱取預燒原料和ZnO粉體，在球磨機上球磨混料24h。兩次球磨過程中，原料與去離子水和氧化鋯球的比例均為1:3:3，球磨機轉速為365r/min。二次球磨得到的漿料經烘干、磨細、造粒后，在30℃烘箱靜置24h使其成分均勻。隨后將粉料壓制成直徑為20mm、厚度為3mm的圓片。在600℃保溫3h充分排膠，不同燒結溫度（1320℃、1360℃、1380℃）下保溫3h后，冷卻至室溫。在此過程中，升降溫速率均為2℃/min。燒成后的樣品經拋光且分別使用Ag、Al電極，并進行電學性能測試。2結果與討論2.1原料預燒對ZnO線性電阻結構和性能影響（1）物相組成圖1為不同燒結溫度和預燒方式下ZnO線性電阻的XRD圖譜。圖1不同預燒方式和燒結溫度下ZnO線性電阻的XRD圖由圖1可知，燒結溫度不低于1320℃時，樣品的物相組成主要是ZnO、ZnAl2O4和MgAl2O4。經過原料預燒的樣品物相組成與未預燒的一致，原料預燒過樣品的衍射峰未發(fā)生明顯的偏移。可見，原料預燒不會改變ZnO線性電阻的物相組成，但可以促進尖晶石相的生成。（2）體積密度圖2為ZnO線性電阻的體積密度和原料預燒方式的關系。圖2ZnO線性電阻的體積密度和原料預燒方式的關系由圖2可知，當燒結溫度低于1380℃，預燒MATY可以使ZnO線性電阻的體積密度明顯提高。當燒結溫度為1320℃時，預燒MATY使樣品體積密度從4.875g/cm3提高到5.007g/cm3；當燒結溫度為1360℃時，預燒MATY使樣品體積密度從4.899g/cm3提高到4.987g/cm3。這是因為預燒MATY提高了ZnO線性電阻的均勻性，有利于ZnO線性電阻的致密化。（3）電學性能圖3為ZnO線性電阻的電阻溫度系數(shù)和原料預燒方式的關系。圖3ZnO線性電阻的電阻溫度系數(shù)和原料預燒方式的關系由圖3可知，原料的預燒明顯地減小了電阻溫度系數(shù)的絕對值。其中，預燒ZMATY和預燒MATY的ZnO線性電阻的阻溫系數(shù)相差不大。說明原料的預燒可以大大地改善ZnO線性電阻的阻溫特性，提高其電阻在高溫下的穩(wěn)定性。這是由于預燒原料加快了絕緣相ZnAl2O4和MgAl2O4的生成，提高晶界的電阻率，減緩了樣品電阻率隨溫度減小的趨勢。2.2電極對ZnO線性電阻結構和性能的影響（1）物相組成圖4為燒結溫度為1360℃時，使用不同電極的ZnO線性電阻的XRD圖譜。圖4使用不同電極的ZnO線性電阻的XRD圖由圖4可知，使用鋁電極后，ZnO的衍射峰基本沒有發(fā)生偏移；使用銀電極后，ZnO的衍射峰明顯向左偏移。Ag+的離子半徑為126pm，而Zn2+離子半徑為74pm，由布拉格公式可知，在燒銀電極的過程中，Ag進入了ZnO晶格，使得ZnO晶面間距增大。而Al3+離子半徑（50pm）與Zn2+相近，故使用鋁電極后，ZnO的衍射峰沒有發(fā)生明顯的偏移。（2）微觀結構圖5為燒結溫度為1360℃，采用不同電極樣品的EDS圖，表1為圖5中各點的元素化學組成。

圖5使用不同電極的ZnO線性電阻的EDS圖

由圖5和表1可以看出，在燒制電極的過程中，電極中的Al和Ag均滲入了陶瓷基體，這與XRD分析結果一致。對比發(fā)現(xiàn)，使用鋁電極時，電極層中有大量的Zn，而使用銀電極時，只有少量的Zn進入了電極層。這是因為Ag+與Zn2+離子半徑相差較大，ZnO難以與Ag發(fā)生固溶反應，只有少量的Zn進入電極層與Ag固溶。而Al3+與Zn2+離子半徑接近，易于發(fā)生固溶反應，可以促進Zn向鋁電極中的擴散?？梢姡X電極更有利于電極層與陶瓷基體之間的物質擴散。（3）電學性能表2為使用不同電極的ZnO線性電阻的電性能。表2使用不同電極的ZnO線性電阻的電性能由表2可以看出，使用銀電極時，樣品的電阻率較大，電阻溫度系數(shù)為-7.23×10-3/℃，非線性系數(shù)為1.5，這顯然不符合對ZnO線性電阻的要求；使用鋁電極后，ZnO線性電阻的電阻率明顯減小，阻溫性能和線性明顯提高，電阻溫度系數(shù)為-1.28×10-3/℃，其絕對值降低了82.29%，非線性系數(shù)為1.05，降低了30%?？梢姡褂娩X電極后，在電壓或溫度變化時，ZnO線性電阻的電阻值有更好的穩(wěn)定性，鋁電極更適用于ZnO線性電阻的制備。3結論（1）預燒原料可以提高樣品的體積密度和阻溫性能。預燒MATY和預燒ZMATY得到的樣品阻溫性能相差較小，但預燒ZMATY會降低ZnO線性電阻微觀均勻性，故預燒MATY更有利于提高ZnO線性電阻的體積密度。（2）采用鋁電極作