CN102426891A - 一种石墨陶瓷线性电阻及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨陶瓷线性电阻及其生产方法，是由Al₂O₃、高岭土、滑石粉、石墨、硅酸钠、粘合剂和分散剂6种原料，并经过粉碎、制浆、造粒、烧结制成。该线性电阻能可靠性高，不存在如膜类、线绕类电阻的失效现象，而且体电阻、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，完全能满足750kV或1000kV断路器合闸电阻的性能要求。同时，还具有配方原料品种少，工艺容易控制，设备和工艺过程简单，便于工业化生产等优点。

Description

一种石墨陶瓷线性电阻及其生产方法

 

技术领域

本发明属于电力电子生产技术领域，特别是一种石墨陶瓷线性电阻及其生产方法。

背景技术

石墨陶瓷线性电阻是发展超高压输变电设备的关键电气保护部件之一，用以限制高压断路器在操作过程中产生的过电压，目前国内使用的石墨陶瓷线性电阻主要源自进口。石墨陶瓷线性电阻生产过程中存在电阻率分散性大，产品的热稳定性和机械强度较差等问题，导致技术难度大，成品合格率很低，生产成本高，难以满足电力行业发展的需求。中国专利申请号为CN 200910234651.6“复合陶瓷电阻及其制作方法”的专利公开了一种复合陶瓷电阻配方，但其配方中含有的铝矾土的化学成分会因产地或纯度要求不同而变化，从而造成配方不易控制，给石墨陶瓷线性电阻的制造带来困难，难于大范围推广。

发明内容

本发明目的是针对现有技术之不足，提供一种石墨陶瓷线性电阻及生产方法，能够适应工业化大规模生产，并能同时满足耐高压、无感、耐大电流、耐冲击、高能吸收的要求。

实现本发明的目的所采取的技术方案是：一种石墨陶瓷线性电阻，是由下述质量份的原料配制而成：Al₂O₃40～60%；高岭土30～50%；石墨5～15%；硅酸钠5～10%；粘合剂0.5～1.5%；分散剂0.3～0.9%。

所述粘合剂采用聚乙烯醇或聚丙烯酸乳液。

所述分散剂采用十四烷基醋酸胺或聚丙烯酸铵或聚乙烯亚胺。

一种石墨陶瓷线性电阻的生产方法，是按以下步骤进行：

A．分别取Al₂O₃、高岭土、石墨、硅酸钠并粉碎过60目筛分别制成粉状原料备用；

B．按所述配比取滑石粉、粘合剂、分散剂及制备的Al₂O₃、高岭土、石墨、硅酸钠粉状原料，并按滑石粉、粘合剂、分散剂及制备的Al₂O₃、高岭土、石墨、硅酸钠粉状原料总重量的30%加入去离子水混合，搅拌均匀制成料浆备用；

C．将制备的料浆用喷雾造粒设备制成颗粒，然后按设定形状尺寸压制成型，制成石墨陶瓷线性电阻湿坯备用，其中，颗粒的粒径控制在100～160μm范围内，成型压力为160～200t；

D. 将制备的石墨陶瓷线性电阻湿坯在1200～1500℃的温度下烧结30～120分钟，然后按常规方法磨平，并在上下端面喷涂铝电极，侧面涂刷绝缘层，即制成石墨陶瓷线性电阻。

本发明石墨陶瓷线性电阻的原料中，Al₂O₃、高岭土、硅酸钠材料构成多孔陶瓷绝缘材料，石墨作为导电材料，物理化学性能稳定，由此形成的石墨陶瓷线性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。另外粘合剂作为一种辅助成分，在保证坯体强度的前提下要尽可能地减少其添加量。

本发明石墨陶瓷线性电阻，适用于断路器合闸电阻，具有如下优点：

1、本发明制备的Φ151/38mm×25mm尺寸的石墨陶瓷线性电阻能满足750kV或1000kV断路器合闸电阻的性能要求。

2、配方所用原料种类少，工艺容易控制。

3、制成的电阻可靠性高，不存在如膜类、线绕类电阻的失效现象。

4、制成的电阻具有体电阻、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等优点。

5、采用陶瓷干压工艺制造，设备和工艺过程简单，便于工业化生产。

具体实施方式

本发明的石墨陶瓷线性电阻，其各组分原料在下列质量份的配比范围内均能获得较好的效果：Al₂O₃ 40～60%；高岭土30～50%；石墨5～15%；硅酸钠5～10%；粘合剂0.5~1.5%；分散剂0.3~0.9%。其中，粘合剂采用聚乙烯醇或聚丙烯酸乳液；分散剂采用十四烷基醋酸胺或聚丙烯酸铵或聚乙烯亚胺。制成的石墨陶瓷线性电阻可用作750kV或1000kV断路器的合闸电阻，其性能均满足断路器的要求：线性电阻阻值：0.2～20Ω；单片耐受冲击电压：≥5kV；额定耐受能量：≥100kJ；线性电阻热容量：≥300J/cm³；电阻温度系数：-0.05～-0.1%/℃；电阻电压系数  -0.5～-7.5%/(kV/cm)。

下面结合具体实施例对本发明石墨陶瓷线性电阻的生产方法作进一步的说明。

实施例1

本发明石墨陶瓷线性电阻各组分原料的质量份配比为：Al₂O₃ 40%；高岭土30%；石墨5%；硅酸钠5%；聚乙烯醇或聚丙烯酸乳液0.5%；十四烷基醋酸胺或聚丙烯酸铵或聚乙烯亚胺0.3%。该石墨陶瓷线性电阻的生产是按以下方法进行：

先分别取Al₂O₃、高岭土、石墨、硅酸钠并分别送入球磨机内球磨粉碎16～24小时，过60目筛分别制成粉状原料；再按所述配比取滑石粉、粘合剂、分散剂及制备的Al₂O₃、高岭土、石墨、硅酸钠粉状原料，并按滑石粉、粘合剂、分散剂及制备的Al₂O₃、高岭土、石墨、硅酸钠粉状原料总重量的30%加入去离子水混合，搅拌均匀制成料浆；然后，将制备的料浆用喷雾造粒设备制成颗粒，然后按设定形状尺寸压制成型，制成石墨陶瓷线性电阻湿坯，其中，颗粒的粒径为100μm，成型压力为160t；最后，将制备的石墨陶瓷线性电阻湿坯送入还原气氛隧道电炉中，在1500℃的温度下烧结30分钟，然后按常规方法磨平，并在上下端面喷涂铝电极，侧面涂刷绝缘层即可。本实施例采用新的石墨陶瓷线性电阻配方体系，使得石墨陶瓷线性电阻综合性能更加优良，能够满足750kV或1000kV断路器的合闸电阻的性能要求。另外，该电阻可靠性高，不存在如膜类、线绕类电阻的失效现象；同时体电阻、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；

性能测试试验结果

实施例2

本发明石墨陶瓷线性电阻是由下列质量份配比的原料配制而成：Al₂O₃50%；高岭土40%；石墨10%；硅酸钠7%；聚乙烯醇或聚丙烯酸乳液1.0%；十四烷基醋酸胺或聚丙烯酸铵或聚乙烯亚胺0.6%。该石墨陶瓷线性电阻的生产方法与实施例1基本相同，区别仅在于：制成颗粒的粒径为130μm；成型压力为180t；烧结温度为 1300℃，烧结时间为70分钟。

 

性能测试试验结果

实施例3

本发明石墨陶瓷线性电阻是由下列质量份配比的原料配制而成：Al₂O₃60%；高岭土50%；石墨15%；硅酸钠10%；聚乙烯醇或聚丙烯酸乳液1.5%；十四烷基醋酸胺或聚丙烯酸铵或聚乙烯亚胺0.9%。该石墨陶瓷线性电阻的生产方法与实施例1基本相同，区别仅在于：制成颗粒的粒径为160μm范围内；成型压力为200t；烧结温度为 1200℃，烧结时间为120分钟。

性能测试试验结果

Claims (4)

1.一种石墨陶瓷线性电阻，其特征在于：它是是由下述质量份的原料配制而成：Al₂O₃40～60%；高岭土30～50%；石墨5～15%；硅酸钠5～10%；粘合剂0.5～1.5%；分散剂0.3～0.9%。

2.如权利要求1所述的一种石墨陶瓷线性电阻，其特征在于：所述粘合剂采用聚乙烯醇或聚丙烯酸乳液。

3.如权利要求1所述的一种石墨陶瓷线性电阻，其特征在于：所述分散剂采用十四烷基醋酸胺或聚丙烯酸铵或聚乙烯亚胺。

4.一种生产权利要求1所述石墨陶瓷线性电阻的方法，其特征在于：它是按以下步骤进行：

A．分别取Al₂O₃、高岭土、石墨、硅酸钠并粉碎过60目筛分别制成粉状原料备用；

B．按所述配比取滑石粉、粘合剂、分散剂及制备的Al₂O₃、高岭土、石墨、硅酸钠粉状原料，并按滑石粉、粘合剂、分散剂及制备的Al₂O₃、高岭土、石墨、硅酸钠粉状原料总重量的30%加入去离子水混合，搅拌均匀制成料浆备用；

C．将制备的料浆用喷雾造粒设备制成颗粒，然后按设定形状尺寸压制成型，制成石墨陶瓷线性电阻湿坯备用，其中，颗粒的粒径控制在100～160μm范围内，成型压力为160～200t；

D. 将制备的石墨陶瓷线性电阻湿坯在1200～1500℃的温度下烧结30～120分钟，然后按常规方法磨平，并在上下端面喷涂铝电极，侧面涂刷绝缘层，即制成石墨陶瓷线性电阻。