CN101702357B - 复合陶瓷电阻及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种复合陶瓷电阻及其制作方法，属于电力电子领域，采用本发明制造方法制备复合陶瓷电阻制造方法，适用于断路器合闸电阻、高压脉冲线路、激光、粒子加速器等。复合陶瓷电阻，采用铝矾土、高岭土、滑石粉、碳为主料，经过球磨，加水、粘合剂混合，陈腐熟化、造粒，压力成型成生坯，烧结，喷涂金属电极制成；其中原料重量百分配比为铝矾土50～70％、高岭土10～40％、滑石粉1～10％、碳1～15％、粘合剂1～3％、水4～8％。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种复合陶瓷电阻及其制作方法，属于电力电子领域，采用本发明制造方法制备复合陶瓷电阻制造方法，适用于断路器合闸电阻、高压脉冲线路、激光、粒子加速器等。
技术背景
在电力电子领域，传统电阻主要是线绕和膜类电阻，都是将导电材料附在绝缘瓷上，有效体积很小。线绕电阻匝间距有限，不能耐高电压；电感大，耐大电流、高能量能力有限。膜类电阻电流断面小，耐冲击能力和可靠性也不高。线绕和膜类电阻绝缘体和电阻体分别制成，然后再联结，工艺繁琐。
当前电力电子技术发展迅猛，对各种元器件的要求也日益提高，在很多应用领域要求元器件同时满足多种技术条件，传统电阻已远远不能满足应用技术的要求。
发明内容
本发明目的是针对上述不足之处，提供一种复合陶瓷电阻及制造方法，复合陶瓷电阻是体电阻，具有无电感、耐高压的性能，热容大，能耐大电流、高能量冲击，复合陶瓷电阻的独特性能，能同时满足耐高压、无感、耐大电流、耐冲击、高能吸收的要求。
复合陶瓷电阻及制造方法是采取以下技术方案实现：
复合陶瓷电阻是采用铝矾土、高岭土、滑石粉、碳为主料，经过球磨，加水、粘合剂混合，陈腐熟化、造粒，压力成型成生坯，烧结，喷涂金属电极制成；其中原料重量百分配比为：
铝矾土 50～70％
高岭土 10～40％
滑石粉 1～10％
碳 1～15％
粘合剂 1～3％
水 4～8％
所述粘合剂选用硅酸钠、羧甲基纤维素、聚乙烯醇中的一种及其混合物。
复合陶瓷电阻的制造方法加下：
将原料铝矾土、高岭土、滑石粉、碳、水、粘合剂按重量百分配比称量好备用，先将铝矾土、高岭土、滑石粉、碳放入球磨机内球磨24～48小时，出磨后加入水与粘合剂配制成粘合剂水溶液，拌匀混合均匀后过8目筛，陈腐熟化16～24小时；然后用压力式造粒设备造粒，粒径小于5mm，按要求压力成型成生坯，所述成型压力为60～300T，成型设备根据产品选择；压力成型出来的生坯在1200～1500℃的保护气氛炉中烧成(可在缺氧的还原气氛炉中烧成)复合陶瓷电阻坯料，出炉冷却到常温，按要求在复合陶瓷电阻坯料上喷涂金属电极膜，其余部位涂刷绝缘涂料，即制成复合陶瓷电阻。复合陶瓷电阻的电阻体形状可按设计要求选择。
所述铝矾土可采用市售铝矾土粉，矾土粉粒度为200-400目。所述高岭土可采用市售高岭土粉，高岭土粉粒度为100-300目。所述滑石粉可采用市售滑石粉，滑石粉粒度为200-300目。所述碳可采用市售碳粉，碳粉粒径小于100μm。
复合陶瓷电阻原材料中，铝矾土、高岭土、滑石粉材料构成多孔陶瓷材料，作为基体有着很好的抗热震性，碳作为导电材料，物理化学性稳定，由此形成的复合陶瓷电阻具有体电阻固有的无电感，使用温度高，可以耐受更大的冲击电流，又有较高热容，能吸收更多的能量，并能在高压下工作。
本发明复合陶瓷电阻及其制作方法优点；
1、高可靠性，不存在膜类、线绕类电阻的失效现象；
2、体电阻、大热容，耐高压、无感，能耐更大电流冲击和吸收更高的峰值电能；
3、无机材料构成化学惰性、热稳定；
4、外形尺寸可根据客户需要订制各种形状；
5、采用陶瓷干压工艺制作，设备和工艺过程简单，便于工业化生产。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
配方：
铝矾土 50Kg
高岭土 40Kg
滑石粉 3Kg
碳 1Kg
硅酸钠 1Kg
羧甲基纤维素 1Kg
水 4Kg
将上述称量好原料铝矾土、高岭土、滑石粉和碳放入球磨机内球磨24小时，出磨后喷淋由上述称量好硅酸钠、羧甲基纤维素和水配制成的粘结剂水溶液，拌匀混合均匀后过8目筛；陈腐16小时后，然后用摩擦压力机造粒，粒径小于5mm，将造粒料用60吨油压机压，制成直径Φ12mm、高度12mm的圆柱形，放入1200℃还原气氛炉中烧成复合陶瓷电阻坯料；出炉冷却到常温后，在两个园面上用火焰喷枪喷涂铜电极，焊上引脚，最后用电阻绝缘涂料封装起来。这样可制成功率为2.5W阻值为10Ω的复合陶瓷电阻。可用于脉冲线路。
实施例2
配方：
配方：
铝矾土 70Kg
高岭土 10Kg
滑石粉 1Kg
碳 8Kg
硅酸钠 1Kg
羧甲基纤维素 1Kg
聚乙烯醇 1Kg
水 8Kg
将上述称量好原料铝矾土、高岭土、滑石粉和碳放入球磨机内球磨36小时，出磨后喷淋由上述称量好硅酸钠、羧甲基纤维素、聚乙烯醇和水配制成的粘结剂水溶液，拌匀混合均匀后过8目筛；陈腐20小时后，然后用摩擦压力机造粒，粒径小于5mm；将造粒料用300T油压机压成内径34mm外径152mm厚度25mm的环，在还原气氛炉中1500℃烧成复合陶瓷电阻坯料，出炉冷却到常温后，在两个园环面上喷涂铝电极，其余表面用电阻绝缘涂料涂敷。这样可制成100KJ阻值为3Ω的复合陶瓷电阻。可用于高压断路器合闸电阻。
实施例3
配方：
配方：
铝矾土 55Kg
高岭土 13Kg
滑石粉 10Kg
碳 15Kg
硅酸钠 1Kg
水 6Kg
将上述称量好原料铝矾土、高岭土、滑石粉和碳放入球磨机内球磨48小时，出磨后喷淋由上述称量好硅酸钠和水配制成的粘结剂水溶液，拌匀混合均匀后过8目筛；陈腐16小时后，然后用摩擦压力机造粒，粒径小于5mm；将造粒料用200T油压机压成外径112mm厚度25mm的环，在还原气氛炉中1350℃烧成复合陶瓷电阻坯料，出炉冷却到常温后，在两个园面上喷涂铝电极，其余表面用电阻绝缘涂料涂敷。这样可制成60KJ阻值为。0.63Ω的复合陶瓷电阻。可用于粒子加速器放电电阻。
实施例4
配方：
配方：
铝矾土 60Kg
高岭土 25Kg
滑石粉 4Kg
碳 5Kg
硅酸钠 1Kg
聚乙烯醇 1Kg
水 5Kg
将上述称量好原料铝矾土、高岭土、滑石粉和碳放入球磨机内球磨48小时，出磨后喷淋由上述称量好聚乙烯醇和水配制成的粘结剂水溶液，拌匀混合均匀后过8目筛；陈腐24小时后，然后用摩擦压力机造粒，粒径小于5mm；将造粒料用60T油压机压成内径20mm外径50mm厚度25mm的环，在还原气氛炉中1300℃烧成复合陶瓷电阻坯料，出炉冷却到常温后，在两个园环面上喷涂铝电极，其余表面用电阻绝缘涂料涂敷。这样可制成10KJ阻值为50Ω的复合陶瓷电阻。可用于激光器电源系统。
复合陶瓷电阻的使用方法与其他电阻产品一样，直接将电极联接在相应的线路上即可。
复合陶瓷电阻可以应用在：断路器合闸电阻、高压脉冲线路、激光、粒子加速器等。
上述本发明复合陶瓷电阻的制作方法制作的复合陶瓷电阻产品经检测：
单片耐受冲击电压 5KV
冲击电流 100A/cm2
热容 250J/cm3
温度系数 -0.05～-0.15％/℃
电压系数 -0.5～-7.5％/KV/cm
密度 2.1～2.3g/cm3
Claims (4)
1.一种复合陶瓷电阻，其特征在于采用铝矾土、高岭土、滑石粉、碳为主料，经过球磨，加水、粘合剂混合，陈腐熟化、造粒，压力成型成生坯，烧结，喷涂金属电极制成；其中原料重量百分配比为：
铝矾土 50～70％
高岭土 10～40％
滑石粉 1～10％
碳 1～15％
粘合剂 1～3％
水 4～8％。
2.根据权利要求1所述的复合陶瓷电阻，其特征在于所述粘合剂选用硅酸钠、羧甲基纤维素、聚乙烯醇中的一种及其混合物。
3.权利要求1所述的复合陶瓷电阻的制造方法，其特征在于
将原料铝矾土、高岭土、滑石粉、碳、水、粘合剂按重量百分配比称量好备用，先将铝矾土、高岭土、滑石粉、碳放入球磨机内球磨24～48小时，出磨后加入水与粘合剂配制成粘合剂水溶液，拌匀混合均匀后过8目筛，陈腐熟化16～24小时；然后用压力式造粒设备造粒，粒径小于5mm，按要求压力成型成生坯，所述成型压力为60～300T；压力成型出来的生坯在1200～1500℃的保护气氛炉中烧成复合陶瓷电阻坯料，出炉冷却到常温后，按要求在复合陶瓷电阻坯料上喷涂金属电极膜，其余部位涂刷绝缘涂料，即制成复合陶瓷电阻；
其中原料重量百分配比为：
铝矾土 50～70％
高岭土 10～40％
滑石粉 1～10％
碳 1～15％
粘合剂 1～3％
水 4～8％。
4.根据权利要求3所述的复合陶瓷电阻的制造方法，其特征在于所述粘合剂选用硅酸钠、羧甲基纤维素、聚乙烯醇中的一种及其混合物。
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