钟。
[0049]6)烧结
[0050]用高温电炉在封闭气氛中烧结坯体，具体温度和控制时间如下:
[0051 ] 从室温至400°C，升温时间2小时；
[0052]在400Γ保温排胶5小时；
[0053]从400Γ至900Γ，升温时间3小时；
[0054]从900Γ至1250Γ，升温时间3小时；
[0055]在1250°C保温3小时；
[0056]自然降温。
[0057]对按以上工艺制备得到的ZnO压敏电阻样品进行了各项性能测试。其压敏电压梯度均值440V/mm，2ms方波通流容量达到535J/cm3，其泄漏电流得到抑制，均值0.98A/cm2，非线性系数均值79，残压比均值1.52。
[0058]实施例二:
[0059]I)原料配制
[0060]该低残压ZnO压敏电阻陶瓷材料按以下比例Zn0(95.3mol%)、Bi203(0.5mol%)、Sb203(0.5mol%)、Mn02(0.5mol%)、Cr203(0.5mol%)、Co203(0.5mol%)、Si02(lmol%)、八1(从)3)3(0.611101%)^820(0.111101%)和￥203(0.511101%)配制初始原料。
[0061 ] 2)制备辅助添加浆料
[0062]将Bi203(0.5mol%)、Sb203(0.5mol%)、Mn02(0.5mol%)、Cr203(0.5mol%)、CO203(0.5mOl%)、Si02(lmOl%)放入卧式砂磨机的砂磨罐中，加入粉料重量I倍的去离子水，砂磨2个小时。
[0063]3)将辅助添加浆料和ZnO混合
[0064]在砂磨后的辅助添加浆料中加入95.3%mol的ZnO，添加粉料重量1.5倍的去离子水，将所有混合原料混合砂磨I个小时，至分散均匀为止。
[0065]4)添加铝、银和钇离子
[0066]在混合均匀的2110浆料中，添加厶1(腸3)3(0.611101%)、厶820(0.111101%)和￥203(0.5mol% )，继续砂磨I小时。
[0067]5)成型
[0068]将上一步中得到的粉料进行喷雾干燥、含水后，使用液压压片机以及直径50mm的圆柱形模具，将颗粒料压片成型，成型压力为150MPa，保压时间3分钟。
[0069]6)烧结
[0070]用高温电炉在封闭气氛中烧结坯体，具体温度和控制时间如下:
[0071 ] 从室温至400°C，升温时间2小时；
[0072]在400°C保温排胶5小时；
[0073]从400Γ至900Γ，升温时间3小时；
[0074]从900°C至1250°C，升温时间3小时；
[0075]在1240 °C保温4小时；
[0076]自然降温。
[0077]对按以上工艺制备得到的ZnO压敏电阻样品进行了各项性能测试。其压敏电压梯度均值465V/mm，2ms方波通流容量达到509J/cm3，其泄漏电流得到抑制，均值0.99A/cm2，非线性系数均值74，残压比均值1.49。
[0078]实施例三:
[0079]I)原料配制
[0080]该低残压ZnO压敏电阻陶瓷材料按以下比例Ζη0(87.5mol % ) ,Bi203(2mol % ),Sb203(1.5mol%)、Mn02(lmol%)、Cr203(lmol%)、Co203(1.5mol%)、Si02(2mol%)、Al(勵3)3(111101%)^820(111101%)和￥(从)3)3(1.511101%)配制初始原料。
[0081 ] 2)制备砂磨辅助添加料
[0082]))tBi203(2mol%)^Sb203(l.5mol%)、Mn02(lmol%)、Cr203( Imol % )、Co203(1.5mol % )和Si02(2mol % )放入卧式砂磨机的砂磨罐中，加入粉料重量1.5倍的去离子水，砂磨2个小时。
[0083]3)将辅助添加浆料和ZnO混合
[0084]在砂磨后的辅助添加浆料中加入87.5%mol的ZnO，添加粉料重量0.5倍的去离子水，将所有混合原料混合砂磨I个小时，至分散均匀为止。
[0085]4)添加铝、银和钇离子
[0086]在混合均匀的ZnO浆料中，添加Al(N03) 3( Imol % )、Ag20( Imol % )和Y(N03) 3(1.5mol%)，继续砂磨I小时。
[0087]5)成型
[0088]将上一步中得到的粉料进行喷雾干燥、含水后，使用液压压片机以及直径50mm的圆柱形模具，将颗粒料压片成型，成型压力为150MPa，保压时间3分钟。
[0089]6)烧结
[0090]用高温电炉在封闭气氛中烧结坯体，具体温度和控制时间如下:
[0091 ] 从室温至400°C，升温时间2小时；
[0092]在400°C保温排胶5小时；
[0093]从400Γ至900Γ，升温时间3小时；
[0094]从900Γ至1250Γ，升温时间3小时；
[0095]在1260°C保温3小时；
[0096]自然降温。
[0097]对按以上工艺制备得到的ZnO压敏电阻样品进行了各项性能测试。其压敏电压梯度均值496V/mm，2ms方波通流容量达到517J/cm3，其泄漏电流得到抑制，均值0.94A/cm2，非线性系数均值77，残压比均值1.53。
[0098]采用传统原料混合研磨工艺以及烧结工艺，通过调整辅助添加料的成份和比例，在ZnO及混合浆料中同时添加了 Al、Ag和稀土 Y元素。Al和Ag离子的共同作用下，在烧结过程中Al和Ag固溶进锌晶格，降低了晶粒电阻，降低了大电流区的残压，Ag离子的存在，使得间隙锌离子的数量下降，提高了ZnO压敏电阻陶瓷的老化稳定性能，与单纯添加Al离子相比，泄漏电流也得到有效抑制。添加的稀土元素Y在液相烧结的过程中，有效抑制了ZnO晶粒的生长，促使拐点电压UlmA得以显著提高;在V-1特性曲线上，反转区右移，提高了本配方制备的ZnO压敏电阻泄放电流的能力。综上所述，可以控制压敏电压梯度不低于450V/mm，2ms方波通流容量达到500J/cm3以上，除此之外，可以控制其泄漏电流在lA/cm2以下，非线性系数在70以上，残压比控制到1.5以下。所制备的ZnO压敏电阻陶瓷，具备梯度高、通流容量大的优势，除此之外，该压敏电阻陶瓷还具备残压低、泄露电流小、老化性能稳定的特点。
[0099]上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高梯度、大通流容量特高压输电系统用压敏陶瓷制备方法，其特征在于，制备原料包括氧化锌ZnO、氧化铋Bi 203、三氧化二锑Sb203、二氧化锰Mn02、氧化铬Cr203、三氧化二钴Co203、二氧化硅Si02、硝酸铝Al (N03) 3、氧化银Ag20， 制备步骤包括制备辅助添加浆料、添加ZnO、添加铝离子、添加银离子、成型、烧结， 所述制备原料还包括硝酸钇Y(N03)3或氧化钇Y203中的一种。2.根据权利要求1中所述的高梯度、大通流容量特高压输电系统用压敏陶瓷制备方法，其特征在于，各制备原料的摩尔比为: Zn0:Bi203:Sb203:Mn02:Cr203:Co203:Si02:Al(N03)3:Ag20:Y(N03)3 = 87.5?95.8:0.5-2.0: 0.5-1.5:0.5-1.0: 0.5-1.0: 0.5-1.5:1.0-2.0: 0.H.0: 0.H.0:1.0-1.5 ο ZnO: Bi 203:Sb203:Mn02:Cr203:Co203:Si02:Al(N03)3:Ag20:Y203 = 87.5?95.8:0.5-2.0:0.5-1.5:0.5-1.0:0.5-1.0:0.5-1.5:1.0-2.0:0.H.0:0.H.0:1.0-1.5o3.根据权利要求1中所述的高梯度、大通流容量特高压输电系统用压敏陶瓷制备方法，其特征在于，制备辅助添加浆料步骤中，成分包括Bi203、Sb203、Mn02、Cr203、Co203、Si02，辅助添加浆料的制备方法为加水砂磨，加水砂磨时间为l_3h，加水砂磨过程中加入的水为去离子水，所加入去离子水与所述辅助添加浆料的质量份数比为去离子水2份、辅助添加浆料I份， 所加入的 Bi203、Mn02、Cr203、Co203、Si02 成分的摩尔比为:0.5-2.0:0.5-1.5:0.5-1.0:0.5~1.0:0.5~1.5:1.0~2.004.根据权利要求1中所述的高梯度、大通流容量特高压输电系统用压敏陶瓷制备方法，其特征在于，所述成型步骤为压片成型，使用液压压片机以及直径50_的圆柱形模具，将干燥造粒后的颗粒料压片成型，成型压力为150MPa，成型时间3min。5.根据权利要求1中所述的高梯度、大通流容量特高压输电系统用压敏陶瓷制备方法，其特征在于，采用高温炉进行烧结，采用100?250°C/h的升温速度，使高温炉升至400°C，在400 °C环境下保温排胶5h，从室温升温至烧结温度1240?1260 V，在烧结温度下保温3?4h，使陶瓷烧结致密。6.根据权利要求3中所述的高梯度、大通流容量特高压输电系统用压敏陶瓷制备方法，其特征在于，添加ZnO过程中，加入的ZnO与辅助添加浆料中Bi203的摩尔比为87.5?95.8:0.5-2.0,添加ZnO后进行混合砂磨形成浆料，混合砂磨时间为0.5_lh，混合砂磨过程中需加入去离子水，所加入的去离子水与浆料的质量份数比为去离子水I份、浆料1-2份。7.根据权利要求6中所述的高梯度、大通流容量特高压输电系统用压敏陶瓷制备方法，其特征在于，添加铝离子、银离子、钇离子步骤中: 加入41(勵3)3^820、￥(勵3)3与浆料中2110的摩尔比为0.1-1.0:0.1-1.0:87.5?95.8，继续砂磨，形成粉料； 加入厶1003)3、厶820、丫203与浆料中2110的摩尔比为0.1-1.0:0.1-1.0:0.5?1.5:87.5?95.8，继续砂磨，形成粉料。
【专利摘要】一种高梯度、大通流容量特高压输电系统用压敏陶瓷制备方法，制备原料包括氧化锌ZnO、氧化铋Bi2O3、三氧化二锑Sb2O3、二氧化锰MnO2、氧化铬Cr2O3、三氧化二钴Co2O3、二氧化硅SiO2、硝酸铝Al(NO3)3、氧化银Ag2O。其有益效果是：无需改变现有原料混合研磨工艺，在烧结工艺也不必预烧的情况下，通过改变辅助添加料的比例和成份，可以很好地达到控制各项电气参数的目的。
【IPC分类】C04B35/453, C04B35/622
【公开号】CN105565801
【申请号】CN201510997604
【发明人】何金良, 胡军, 孟鹏飞, 赵洪峰
【申请人】清华大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月25日