专利名称：一种复合高通流氧化锌电阻片的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种复合高通流氧化锌电阻片的制备方法，具体适用于特高压输电线路用的避雷器，属于避雷器用电阻片的技术领域。
背景技术：
我国经济正处在快速发展之中，电力需求迅速增长，而我国电力资源分布不平衡， 为调节这种状况，需要建立远距离、大容量的输电系统，因此需要发展特高压输电工程。 2009年，我国首条特高压输电线路，晋东南、南阳、荆门特高压交流试验示范线路工程通电试运行，来自山西的火电首次通过IOOOkV特高压输电线路进入湖北，华北、华中两大电网首次实现了联网运行。不远的将来，国家还将建设更多的特高压输变电线路。
氧化锌压敏电阻片作为氧化锌避雷器的核心部件，其性能直接影响氧化锌避雷器的水平。特高压等级用氧化锌避雷器阀片由于技术复杂、造价较高，目前只被少数发达国家拥有，能够研制出适用特高压电网用的金属氧化物避雷器的制造商更是凤毛麟角。为了加快我国电力行业的发展，摆脱对国外产品和技术的依赖，开发具有高通流容量的氧化锌阀片具有非常重要的现实意义。
研究发现，影响电阻片通流能力的主要原因是阀片内部微观不均性结构导致电流分布的不均性，由此产生的热量导致内部热应力形成，从而使阀片击穿或炸裂。因此提高压敏电阻片的结构均勻性和成分均勻性是提高通流能力的关键因素。另外，原料粉体的颗粒度和形貌对电阻片烧成后的性能影响很大。粉体越细，越易混合均勻，烧成后电阻片微观结构和晶界层电性能一致性更好，通流能力越大。
为提高电阻片的结构均勻性和成分均勻性，本发明使用的主料氧化锌和复合添加剂氧化铋采用纳米级粉体，其他复合功能添加剂，通过化学共沉淀的方法制备获得，各原料经混合、压片、烧结，从而制备出具有高通流特性的氧化锌压敏电阻片。发明内容
本发明的目的，就是制备一种成分、结构均勻、具有高通流特性的复合氧化锌电阻片，其工艺简单，适合于工业化的生产。
本发明采用的技术方案，其主要特征包含以下制备工艺过程和步骤(1)配方由主料&ι0、复合添加剂按摩尔百分比配制，具体组分包含主料ZnO =89-93%, 复合功能添加剂=Bi2O3 3. 7-4. 5%, Co(NO3)2 · H2O 1. 0-1. 5%, FeCl2 0. 2-0. 6%, NiSO4. 6H20 0. 4-0. 8%, MnCl2 · 4H20 :1. 3-2. 0%, MgCl2. 6H20 :0. 4-0. 9%。主料 ZnO 和添加剂 Bi2O3 为纳米级，20-80nm,其他添加剂为化学纯。
(2)按以上配方的摩尔百分比称取除SiCKBi2O3外的其他复合添加剂，一起放于烧杯中，加蒸馏水溶解，然后加入lmol/L的NaOH溶液，至不再产生沉淀为止，将沉淀过滤，烘干；(3)将主料&ι0、添加剂Bi2O3以及上步制备出的沉淀，一起放入变频行星式球磨机中湿磨10-1池，转速设定为400rpm，球磨使用氧化锆球、聚乙烯罐、无水乙醇，氧化锆球无水乙醇粉体质量比为15:3:1，粉磨后的浆料放置在90°C烘箱中烘干证；(4)将上步制取的粉末，加入2-5wt %的甲基纤维素或聚乙烯醇或水溶性丙烯酸树脂， 使用压片机压制成片；(5)将上步制取的电阻片生坯放入烧结钵中，然后放置于电阻炉中烧结，以18°C/分钟_25°C /分钟的升温速度对电阻片生坯升温，当温度达到650-750°C时，保温60-100分钟，继续升温使温度达到1100-1350°C，空气气氛保温60-150分钟，最后随炉冷却至室温， 制得复合氧化锌电阻片本体；(6)在电阻片本体两端被铝电极，侧面涂布高阻层，从而制备出氧化锌复合电阻片。
本发明使用的原料氧化锌和添加剂氧化铋均为纳米级粉体，其他复合功能添加剂，通过化学共沉淀的方法制备获得，然后再将各原料球磨混合，大大提高了各成分和结构的均勻性，该方法制备出的氧化锌压敏电阻片具有高通流、综合性能稳定等独特优点。
具体实施方式
本发明的具体实施叙述于下 实施例1(1)配方由主料&10、复合添加剂按摩尔百分比配制，具体组分包含主料&10:91%， 复合功能添力口剂=Bi2O3 4. 4%, Co(NO3)2 · H2O 1. 3%, FeCl2 0. 4%, NiSO4. 6H20 :0. 6%, MnCl2 · 4H20 :1. 7%, MgCl2. 6H20 :0. 6%。主料 ZnO 和添加剂 Bi2O3 为纳米级，平均为 40nm,其他添加剂为化学纯。
(2)按以上配方的摩尔百分比称取除ai0、Bi203外的其他复合添加剂，一起放于烧杯中，加蒸馏水溶解，然后加入lrnol/L的NaOH溶液，至不再产生沉淀为止，将沉淀过滤，烘干；(3)将主料&ι0、添加剂Bi2O3以及上步制备出的沉淀，一起放入变频行星式球磨机中湿磨10h，转速设定为400rpm，球磨使用氧化锆球、聚乙烯罐、无水乙醇，氧化锆球无水乙醇 粉体质量比为15:3:1，粉磨后的浆料放置在90°C烘箱中烘干证；(4)将上步制取的粉末，加入质量百分比3%的甲基纤维素，使用压片机压制成片；(5)将上步制取的电阻片生坯放入烧结钵中，然后放置于电阻炉中烧结，以20°C/分钟的升温速度对电阻片生坯升温，当温度达到650°C时，保温60分钟，继续升温使温度达到 1300°C，空气气氛保温120分钟，最后随炉冷却至室温，制得复合氧化锌电阻片本体；(6)在电阻片本体两端被铝电极，侧面涂布高阻层，从而制备出氧化锌复合电阻片。
对电阻片进行电学性能测试，结果列于表1中。
实施例2(1)配方由主料&10、复合添加剂按摩尔百分比配制，具体组分包含主料&10:92%， 复合功能添力口剂Bi203 4. 0%, Co (NO3) 2 · H2O 1. 0%, FeCl2 0. 4%, NiSO4. 6H20 :0. 6%, MnCl2 · 4H20 :1. 5%, MgCl2. 6H20 :0. 5%。主料 ZnO 和添加剂 Bi2O3 为纳米级，平均为 40nm,其他添加剂为化学纯。
(2)按以上配方的摩尔百分比称取除SiCKBi2O3外的其他复合添加剂，一起放于烧杯中，加蒸馏水溶解，然后加入lmol/L的NaOH溶液，至不再产生沉淀为止，将沉淀过滤，烘干；(3)将主料&10、添加剂Bi2O3以及上步制备出的沉淀，一起放入变频行星式球磨机中湿磨10h，转速设定为400rpm，球磨使用氧化锆球、聚乙烯罐、无水乙醇，氧化锆球无水乙醇 粉体质量比为15:3:1，粉磨后的浆料放置在90°C烘箱中烘干证；(4)将上步制取的粉末，加入质量百分比3%的甲基纤维素，使用压片机压制成片；(5)将上步制取的电阻片生坯放入烧结钵中，然后放置于电阻炉中烧结，以20°C/分钟的升温速度对电阻片生坯升温，当温度达到650°C时，保温60分钟，继续升温使温度达到 1300°C，空气气氛保温120分钟，最后随炉冷却至室温，制得复合氧化锌电阻片本体；(6)在电阻片本体两端被铝电极，侧面涂布高阻层，从而制备出氧化锌复合电阻片。
对电阻片进行电学性能测试，结果列于表1中。
实施例3(1)配方由主料&10、复合添加剂按摩尔百分比配制，具体组分包含主料SiO 93%, 复合功能添力口剂=Bi2O3 4. 0%, Co (NO3) 2 · H2O 1. 0%, FeCl2 0. 4%, NiSO4. 6H20 :0. 4%, MnCl2 · 4H20 :1. 5%, MgCl2. 6H20 :0. 6%。主料 ZnO 和添加剂 Bi2O3 为纳米级，平均为 40nm,其他添加剂为化学纯。
(2)按以上配方的摩尔百分比称取除SiCKBi2O3外的其他复合添加剂，一起放于烧杯中，加蒸馏水溶解，然后加入lmol/L的NaOH溶液，至不再产生沉淀为止，将沉淀过滤，烘干；(3)将主料&ι0、添加剂Bi2O3以及上步制备出的沉淀，一起放入变频行星式球磨机中湿磨10h，转速设定为400rpm，球磨使用氧化锆球、聚乙烯罐、无水乙醇，氧化锆球无水乙醇粉体质量比为15:3:1，粉磨后的浆料放置在90°C烘箱中烘干证；(4)将上步制取的粉末，加入质量百分比3%的甲基纤维素，使用压片机压制成片；(5)将上步制取的电阻片生坯放入烧结钵中，然后放置于电阻炉中烧结，以20°C/分钟的升温速度对电阻片生坯升温，当温度达到650°C时，保温60分钟，继续升温使温度达到 1300°C，空气气氛保温120分钟，最后随炉冷却至室温，制得复合氧化锌电阻片本体；(6)在电阻片本体两端被铝电极，侧面涂布高阻层，从而制备出氧化锌复合电阻片。
对电阻片进行电学性能测试，结果列于表1中。
表1本发明制备的复合氧化锌电阻片电学性能测试结果
权利要求
1. 一种复合高通流氧化锌电阻片的制备方法，其特征在于该方法具有以下工艺步骤(1)配方由主料&10、复合添加剂按摩尔百分比配制，具体组分包含主料ZnO:89-93%, 复合添加剂=Bi2O3 3. 7-4. 5%, Co(NO3)2 · H2O 1. 0-1. 5%, FeCl2 0. 2-0. 6%, NiSO4. 6H20 0. 4-0. 8%, MnCl2 · 4H20 :1. 3-2. 0%, MgCl2. 6H20 :0. 4-0. 9% ；主料 ZnO 和添加剂 Bi2O3 为纳米级，20-80nm ；(2)按以上配方的摩尔百分比称取除&ι0、Bi2O3外的其他复合添加剂，一起放于烧杯中，加蒸馏水溶解，然后加入lmol/L的NaOH溶液，至不再产生沉淀为止，将沉淀过滤，烘干；(3)将主料&ι0、添加剂Bi2O3以及上步制备出的沉淀，一起放入变频行星式球磨机中湿磨10-1池，转速设定为400rpm，球磨使用氧化锆球、聚乙烯罐、无水乙醇，氧化锆球无水乙醇粉体质量比为15:3:1，粉磨后的浆料放置在90°C烘箱中烘干证；(4)将上步制取的粉末，加入2-5wt%的甲基纤维素或聚乙烯醇或水溶性丙烯酸树脂， 使用压片机压制成片；(5)将上步制取的电阻片生坯放入烧结钵中，然后放置于电阻炉中烧结，以18°C/分钟_25°C /分钟的升温速度对电阻片生坯升温，当温度达到650-750°C时，保温60-100分钟，继续升温使温度达到1100-1350°C，空气气氛保温60-150分钟，最后随炉冷却至室温， 制得复合氧化锌电阻片本体；(6)在电阻片本体两端被铝电极，侧面涂布高阻层，从而制备出氧化锌复合电阻片。
全文摘要
本发明涉及一种高通流复合氧化锌压敏电阻片的制备方法，属于压敏陶瓷电阻片制备技术领域。其特点在于原料包括纳米ZnO、纳米Bi2O3、Co(NO3)2·H2O、FeCl2、NiSO4.6H2O、MnCl2·4H2O、MgCl2.6H2O。先将除纳米ZnO、Bi2O3外的其他原料溶解，再加入NaOH溶液，产生共沉淀，然后将纳米ZnO、Bi2O3、沉淀球磨混合，压片，烧结，被电极，涂布高阻层，从而获得所需的氧化锌电阻片。该电阻片具有很高的耐大电流冲击性能，其致密度大，抗热冲击能力优异。
文档编号H01C17/00GK102509598SQ20111034457
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者姚政, 张磊, 施利毅, 蒋继波, 钟庆东 申请人:上海大学