专利名称：一种高梯度大容量氧化锌压敏电阻片及其制备方法
技术领域：
本发明属于高压电工敏感陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高梯度大容量氧化锌电阻片及其制备方法。
背景技术：
氧化锌电阻片是电网运行保护设备避雷器的核心部件。目前现有的氧化锌电阻片的电位梯度较低，一般范围在190 220V / _。随着保护设备电压的升高，避雷器所用氧化锌电阻片的叠加数量将随之增加，体积重量随之增大，高度无法降低，无法满足设备小型化的要求；特别是随着电力系统GIS的广泛使用，要求与之配套的罐式避雷器小型化已迫在眉睫。因此，现有氧化锌电阻片的电位梯度已无法满足其小型化的要求；需要更高电位梯 度的电阻片以满足小型化的要求。氧化锌电阻片的电位梯度与晶粒、晶界层的数量、电压关系十分密切，单位厚度上的晶粒和晶界数量越多，其电位梯度就越高，晶粒越多，晶界越多越长，其电位梯度就会越闻，因此晶粒均勻细小化是提闻电阻片电位梯度的关键。现有技术中氧化锋电阻片的晶粒平均直径一般为15ΜΠ1。解决晶粒均匀细小化的方法很多，如①改进烧结工艺；②采用晶粒分布包膜技术制备添加剂，使添加剂的颗粒尺寸减小一个数量级，与氧化锌颗粒尺寸相当，降低晶粒尺寸增加稀土元素，抑制烧结过程中氧化锌晶粒的生长用化学沉淀法将氧化锌及添加剂全部处理，使之降低晶粒尺寸。以上几种方法均可以不同程度达到降低晶粒尺寸的目的，但同时却导致氧化锌电阻片电气性能的降低，特别是2ms方波通流及老化性能力的降低；同时还存在某些方法对工艺要求非常严格且复杂，批量生产时一致性、稳定性较难控制；电气参数时好时坏，如某项参数较好，但其它几项劣化、降低。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有氧化锌电阻片存在的不足，提供一种高梯度大容量氧化锌电阻片，使氧化锌电阻片的电位梯度大幅度提高，2ms方波通流容量同规格下较普通电阻片保持不变。本发明的另一目的在于，提供一种高梯度大容量氧化锌压敏电阻片的制备方法，既减少了工序，又节约能源，同时避免了辅料添加剂的二次污染。本发明所采用的技术方案是一种高梯度大容量氧化锌压敏电阻片，其特征在于由下述质量百分比的原料组成氧化锌70-95%、三氧化二铋1-20%、四氧化三钴O. 3-18%、二氧化~■钻O. 2-10%、二氧化_■铺1-25%、_■氧化猛O. 1_10%、氧化亚镇0-5. 6%、_■氧化娃2-15%、氧化硼 O. 1-6. 8%、硝酸铝 O. 001-0. 05%、玻璃粉 O. 005-0. 06%、稀土 O. 01-0. 5%、镨系氧化物 O. 01-0. 3%ο所述一种高梯度大容量氧化锌压敏电阻片，其特征在于由下述质量百分比的原料组成氧化锋70%、二氧化二秘8%、四氧化二钻4%、二氧化二钻3%、二氧化二铺4%、二氧化猛3. 1%、氧化亚镍2%、二氧化硅3%、氧化硼2%、硝酸铝O. 04%、玻璃粉O. 06%、稀土 O. 5%、镨系氧化物O. 3%。一种高梯度大容量氧化锌压敏电阻片的制备方法，其特征在于按下述步骤进行操作
(1).称重按预先确定的配方重量称重；
(2).球磨将三氧化二铋、四氧化三钴、三氧化二钴、三氧化二锑、二氧化锰、氧化亚镍、二氧化硅、氧化硼、玻璃粉、稀土和镨系氧化物混合后，加入高速等压搅拌球磨机，并加入同重量比例的高纯水，进行球磨6-12小时，得到辅料添加剂料浆，料浆含固量为30-60% ；
(3).造粒将称取配置好的氧化锌、硝酸铝、高纯水、粘合剂聚乙烯醇-1788或羟丙基纤维素、分散剂聚丙烯酸铵或十二烷基醋酸铵、消泡剂磷酸三丁酯、润滑剂甘油以及球磨好 的辅料添加剂料浆加入高速搅拌球磨机内，高速球磨2至4小时，得到混合料浆再进行喷雾造粒,得到粒径均匀外型光滑流动性良好的糙粒料,平均粒径60-1 IOMm ；
(4).压制氧化锌电阻片压制成型的生坯电阻片的密度控制在3.2±0.5g/cm3且密度分布要均匀；
(5).排胶将压制好的氧化锌电阻片成型胚体进行排胶，升温速度为在0-350°C，升温速度为30-60°C /小时；在360-460°C保温1. 5-2. 5小时，冷却速度为50-70°C /小时；
(6).预烧涂布在700°C以下升温速度60-80°C/小时，700-900°C保温时间1. 5-3小时；冷却速度为60-90°C /小时，预烧电阻片收缩率为8-13% ;将预烧好的电阻片进行高阻层涂布；采用喷涂或滚涂方式，高阻层的厚度要控制在100-200Mffl之间；
(7).烧成分升温、保温和冷却三个阶段，常温_950°C升温速度为65-75°C/小时，9500C -1200。。，保温3-5小时，冷却速度为75-90°C /小时；
(8).磨片将步骤7烧成的阀片，在立式磨片机磨片清洁；
(9).热处理将研磨、清洁好的电阻片进行热处理，升温阶段常温_350°C，升温速度为90-110°C /小时；保温阶段350°C _480°C，保温1_3小时；冷却阶段冷却速度为120-150°C / 小时；
(10).电极喷涂及涂釉。本发明的有益效果按照本发明提供的组分含量配方，可以得到粒径均匀、外型光滑、流动性良好的糙粒料，平均晶粒直径仅为60-110Mm，加工出的氧化锌电阻片电位梯度大幅度提高，可以达到300 650V/ mm ;同时，其它电气性能参数如非线性系数值、2ms方波通流4/10μ8大冲击通流、8/20μ8残压及耐老化性能等保持不变或不同程度的改善；确保了智能电网用GIS小型化用避雷器正常使用。本发明提供的高电位梯度大容量氧化锌压敏电阻片的制备方法，和现有技术相比，省去了辅料添加剂的浆料烘干、窑炉内煅烧、细磨工序；将辅料添加剂浆料直接和氧化锌在高速搅拌中混合成原料，减少了工序，既节约了能源，同时避免了辅料添加剂的二次污染。
具体实施例方式实施例1 :一种高梯度大容量氧化锌压敏电阻片，由下述质量百分比的原料组成氧化锋70%、二氧化_■秘8%、四氧化二钻4%、二氧化_■钻3%、二氧化_■铺4%、_■氧化猛3. 1%、氧化亚镍2%、二氧化硅3%、氧化硼2%、硝酸铝O. 04%、玻璃粉O. 06%、稀土 O. 5%、镨系氧化物O. 3%。制成的氧化锌压敏电阻片晶粒粒度平均为71 Mm,电位梯度为650V / mm。实施例2 :—种高梯度大容量氧化锌压敏电阻片，由下述质量百分比的原料组成氧化锋95%、二氧化_■秘1%、四氧化二钻O. 3%、二氧化_■钻O. 2%、二氧化_■铺1%、_■氧化猛O. 1%、氧化亚镍O. 12%、二氧化硅2%、氧化硼O. 1%、硝酸铝O. 01%、玻璃粉O. 01%、稀土 O. 1%、镨系氧化物O. 06%。制成的氧化锌压敏电阻片晶粒粒度平均为60Mm，电位梯度为628V / mm。第三实施例一种高梯度大容量氧化锌压敏电阻片，由下述质量百分比的原料组成氧化锋80%、二氧化_■秘4%、四氧化二钻1. 1%、二氧化_■钻3%、二氧化_■铺3%、_■氧化猛2%、氧化亚镍1. 4%、二氧化硅3%、氧化硼1. 6%、硝酸铝O. 05%、玻璃粉O. 05%、稀土 O. 5%、镨系氧化物O. 3%。制成的氧化锌压敏电阻片晶粒粒度平均为82Mm，电位梯度为590V / mm。一种高梯度大容量氧化锌压敏电阻片制备方法，按下述步骤进行操作
(1).称重按预先确定的配方重量称重； (2).球磨将三氧化二铋、四氧化三钴、三氧化二钴、三氧化二锑、二氧化锰、氧化亚镍、二氧化硅、氧化硼、玻璃粉、稀土和镨系氧化物混合后，加入高速等压搅拌球磨机，并加入同重量比例的高纯水，进行球磨6-12小时，得到辅料添加剂料浆，料浆含固量为30-60% ；
(3).造粒将称取配置好的氧化锌、硝酸铝、高纯水、粘合剂聚乙烯醇-1788或羟丙基纤维素、分散剂聚丙烯酸铵或十二烷基醋酸铵、消泡剂磷酸三丁酯、润滑剂甘油以及球磨好的辅料添加剂料浆加入高速搅拌球磨机内，高速球磨2至4小时，得到混合料浆再进行喷雾造粒,得到粒径均匀外型光滑流动性良好的糙粒料,平均粒径60-1 IOMm ；
(4).压制氧化锌电阻片压制成型的生坯电阻片的密度控制在3.2±0.5g/cm 3且密度分布要均匀；
(5).排胶将压制好的氧化锌电阻片成型胚体进行排胶，升温速度为在0-350°C，升温速度为30-60°C /小时；在360-460°C保温1. 5-2. 5小时，冷却速度为50-70°C /小时；
(6).预烧涂布在700°C以下升温速度60-80°C/小时，700-900°C保温时间1. 5-3小时；冷却速度为60-90°C /小时，预烧电阻片收缩率为8-13% ;将预烧好的电阻片进行高阻层涂布；采用喷涂或滚涂方式，高阻层的厚度要控制在100-200Mffl之间；
(7).烧成分升温、保温和冷却三个阶段，常温_950°C升温速度为65-75°C/小时，9500C -1200。。，保温3-5小时，冷却速度为75-90°C /小时；
(8).磨片将步骤7烧成的阀片，在立式磨片机磨片清洁；
(9).热处理将研磨、清洁好的电阻片进行热处理，升温阶段常温_350°C，升温速度为90-110°C /小时；保温阶段350°C _480°C，保温1_3小时；冷却阶段冷却速度为120-150°C / 小时；
(10).电极喷涂及涂釉。
权利要求
1.一种高梯度大容量氧化锌压敏电阻片，其特征在于由下述质量百分比的原料组成 氧化锌70-95%、三氧化二铋1-20%、四氧化三钴O. 3-18%、三氧化二钴O. 2_10%、三氧化二铺1-25%、_■氧化猛O. 1_10%、氧化亚镇0-5. 6%、_■氧化娃2-15%、氧化砸O. 1-6. 8%、硝酸招 O. 001-0. 05%、玻璃粉 O. 005-0. 06%、稀土 O. 01-0. 5%、镨系氧化物 O. 01-0. 3%。
2.根据权利要求1的一种高梯度大容量氧化锌压敏电阻片，其特征在于由下述质量百分比的原料组成氧化锌70%、三氧化二铋8%、四氧化三钴4%、三氧化二钴3%、三氧化二锑 4%、二氧化锰3. 1%、氧化亚镍2%、二氧化硅3%、氧化硼2%、硝酸铝O. 04%、玻璃粉O. 06%、稀土 O. 5%、镨系氧化物O. 3%。
3.制成的氧化锌压敏电阻片晶粒粒度平均为71Mm，电位梯度为650V / mm。
4.一种高梯度大容量氧化锌压敏电阻片的制备方法，其特征在于按下述步骤进行操作(1).称重按预先确定的配方重量称重；(2).球磨将三氧化二铋、四氧化三钴、三氧化二钴、三氧化二锑、二氧化锰、氧化亚镍、二氧化硅、氧化硼、玻璃粉、稀土和镨系氧化物混合后，加入高速等压搅拌球磨机，并加入同重量比例的高纯水，进行球磨6-12小时，得到辅料添加剂料浆，料浆含固量为 30-60% ；(3).造粒将称取配置好的氧化锌、硝酸铝、高纯水、粘合剂聚乙烯醇-1788或羟丙基纤维素、分散剂聚丙烯酸铵或十二烷基醋酸铵、消泡剂磷酸三丁酯、润滑剂甘油以及球磨好的辅料添加剂料浆加入高速搅拌球磨机内，高速球磨2至4小时，得到混合料浆再进行喷雾造粒,得到粒径均匀外型光滑流动性良好的糙粒料,平均粒径60-1 IOMm ；(4).压制氧化锌电阻片压制成型的生坯电阻片的密度控制在3.2±0.5g/cm3且密度分布要均匀；(5).排胶将压制好的氧化锌电阻片成型胚体进行排胶，升温速度为在0-350°C，升温速度为30-60°C /小时；在360-460°C保温1. 5-2. 5小时，冷却速度为50-70°C /小时；(6).预烧涂布在700°C以下升温速度60-80°C/小时，700-900°C保温时间1. 5-3小时；冷却速度为60-90°C /小时，预烧电阻片收缩率为8-13% ;将预烧好的电阻片进行高阻层涂布；采用喷涂或滚涂方式，高阻层的厚度要控制在100-200Mffl之间；(7).烧成分升温、保温和冷却三个阶段，常温_950°C升温速度为65-75°C/小时， 9500C -1200。。，保温3-5小时，冷却速度为:75-90°C /小时；(8).磨片将步骤7烧成的阀片，在立式磨片机磨片清洁；(9).热处理将研磨、清洁好的电阻片进行热处理，升温阶段常温_350°C，升温速度为90-110°C /小时；保温阶段350°C _480°C，保温1_3小时；冷却阶段冷却速度为 120-150°C / 小时；(10).电极喷涂及涂釉。
全文摘要
本发明公开了一种高梯度大容量氧化锌压敏电阻片及其制备方法，电阻片由氧化锌、三氧化二铋、四氧化三钴、三氧化二钴、三氧化二锑等组分构成，其制备方法采用球磨、造粒、排胶、预烧涂布、烧成、磨片、热处理、电极喷涂及涂釉等步骤。制备出的氧化锌压敏电阻片的电位梯度大幅度提高，2ms方波通流容量同规格下较普通电阻片保持不变；该制备方法既减少了工序，又节约能源，同时避免了辅料添加剂的二次污染。
文档编号H01C7/12GK103021608SQ20121056206
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月23日 优先权日2012年12月23日
发明者徐建, 韦国松, 陈成刚, 刘斌, 王春虎, 李庆伟, 谢宝超, 李江 申请人:南阳中祥电力电子有限公司