CN105427977A - 一种高性能直流氧化锌电阻片及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高性能直流氧化锌电阻片及其制备工艺，由如下组分及其摩尔份数加工而成：ZnO90～98份、Bi2O30.5～7份、Sb2O30.1～10份、Co2O30.1～2份、SiO20.1～5份、MnO20.1～5份、Cr2O30.1～5份、NiO0.1～4份、B2O30.1～1份、Al(NO3)3·9HO0.01～0.6份、V2O50.01～0.5份、CeO20.01～0.5份、银玻璃粉0.05～0.5份。本发明通过在传统电阻片中添加B2O3、V2O5、CeO2和银玻璃粉，制备工艺上采用高温烧成时在电阻片坯料表面覆盖含铋氧化物和对高温烧成后电阻片进行直流涂布与扩散处理，可大幅度提高电阻片的耐老化特性、方波电流冲击耐受稳定性、大电流冲击耐受稳定性等各项性能，制备工艺具有成本低、效率高等优点。

Description

一种高性能直流氧化锌电阻片及其制备工艺
技术领域
本发明涉及避雷器制造技术领域，具体涉及一种高性能直流氧化锌电阻片及其制备工艺。
背景技术
随着直流输电技术障碍的突破，直流输电工程以输电容量大、输送距离远、可用于电力系统非同步联网等优点，在我国输电系统中得到了广泛的应用。它能够大幅提升西北、西南、华北地区电力外送能力，促进当地资源优势转变为经济优势，同时满足了东部沿海地区电力需求和经济发展需要。直流输电线路避雷器是直流输电系统迫切需要的保护元件，作为压敏陶瓷材料的直流氧化锌电阻片是直流输电线路避雷器的核心部件。由于直流输电波形无过零点，电阻片在运行过程中发热严重容易导致热崩溃及换向过程中产生严重的过电压过电流负载，因此直流输电对直流氧化锌电阻片耐老化性能、通流容量和耐冲击稳定性要求比较高，研制出具有高性能的直流氧化锌电阻片是最直接有效的解决方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能直流氧化锌电阻片及其制备工艺，通过在传统电阻片中添加B2O3、V2O5、CeO2和银玻璃粉，并采用特殊的工艺制备，可大幅度提高电阻片的耐老化特性、方波电流冲击耐受稳定性、大电流冲击耐受稳定性等各项性能，制备工艺具有成本低、效率高等优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高性能直流氧化锌电阻片，由如下组分及其摩尔份数加工而成：ZnO90～98份、Bi2O30.5～7份、Sb2O30.1～10份、Co2O30.1～2份、SiO20.1～5份、MnO20.1～5份、Cr2O30.1～5份、NiO0.1～4份、B2O30.1～1份、Al(NO3)3·9HO0.01～0.6份、V2O50.01～0.5份、CeO20.01～0.5份、银玻璃粉0.05～0.5份。
一种高性能直流氧化锌电阻片的制备工艺，包括如下步骤：
(1)按比例称取各原料并混合均匀后、经球磨、干燥、造粒工艺获得电阻片粉料；
(2)干压成型得到电阻片坏料；
(3)在电阻片坯料表面覆盖含铋氧化物进行高温烧成；
(4)对高温烧成后电阻片进行直流涂布与扩散处理；
(5)电极喷涂及涂釉。
根据以上方案，所述直流涂布与扩散的工艺为：利用喷涂的方式将Bi2O3浆料均匀地涂布在电阻片端面后，在850～900℃进行直流扩散处理1～3小时。
本发明制备工艺中的其他工艺过程参数与现有氧化锌电阻片制备技术相同或相似。
本发明的有益效果是：
1)本发明的产品电位梯度为170～220V/mm，漏电流≤5μA，2ms方波电流(2000A)冲击后U1mA变化率≤5％，4/10μs大电流(100kA)冲击后U1mA变化率≤5％，具有电位梯度高、漏电流低、方波电流冲击耐受稳定性好、大电流冲击耐受稳定性好等性能；
2)本发明的产品制备时添加的B2O3能够降低致密化的起始温度，增宽致密化温区，同时提高电阻片的老化寿命；过渡金属氧化物V2O5和稀有金属氧化物CeO2能够改善电阻片微观结构和电位梯度；银玻璃粉中具有小离子半径的Ag、B元素能够与氧化锌晶粒周围的Bi晶界层结合，进而提高晶界的稳定性，从而具有结构稳定、耐老化性好等性能；
3)本发明的制备工艺中，高温烧成时在电阻片坯料表面覆盖含铋氧化物并在高温烧成后进行直流涂布与扩散处理，在一定程度上抑制并弥补了Bi2O3的挥发，降低了材料的成份波动，而且具有成本低、效率高等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1：
本发明提供一种高性能直流氧化锌电阻片及其制备工艺，包括如下步骤：
(1)分别称取ZnO93.49mol、Bi2O30.9mol、Sb2O31mol、Co2O30.5mol、SiO20.6mol、MnO20.6mol、Cr2O31.5mol、NiO0.2mol、B2O30.4mol、Al(NO3)3·9HO0.06mol、V2O50.5mol、CeO20.05mol、银玻璃粉0.2mol，混合均匀；
(2)在高能球磨机中球磨5小时，在鼓风干燥机中90℃下干燥12小时，利用聚乙烯醇水溶液对干燥粉料进行造粒，获得电阻片粉料；
(3)在压片机作用下将粉料干压成型制成电阻片坯料；
(4)在电阻片坯料表面覆盖含铋氧化物在1100℃下进行2.5小时高温烧成；
(5)利用喷涂的方式将Bi2O3浆料均匀地涂布在高温烧成后的电阻片端面上，在890℃进行1小时的直流扩散；
(6)对电阻片进行电极喷涂及涂釉。
取样进行性能检测，电位梯度为179V/mm，漏电流为4μA，2ms方波电流(2000A)冲击后U1mA变化率为3.5％，4/10μs大电流(100kA)冲击后U1mA变化率为4.2％。
实施例2：
本发明提供一种高性能直流氧化锌电阻片及其制备工艺，包括如下步骤：
(1)分别称取ZnO94.77mol、Bi2O30.7mol、Sb2O31mol、Co2O30.7mol、SiO20.5mol、MnO20.5mol、Cr2O30.5mol、NiO0.4mol、B2O30.2mol、Al(NO3)3·9HO0.06mol、V2O50.3mol、CeO20.07mol、银玻璃粉0.3mol，混合均匀；
(2)在高能球磨机中球磨5小时，在鼓风干燥机中90℃下干燥12小时，利用聚乙烯醇水溶液对干燥粉料进行造粒，获得电阻片粉料；
(3)在压片机作用下将粉料干压成型制成电阻片坯料；
(4)在电阻片坯料表面覆盖含铋氧化物在1050℃下进行3小时高温烧成；
(5)利用喷涂的方式将Bi2O3浆料均匀地涂布在高温烧成后的电阻片端面上，在870℃进行1.5小时的直流扩散；
(6)对电阻片进行电极喷涂及涂釉。
取样进行性能检测，电位梯度为200V/mm，漏电流为3μA，2ms方波电流(2000A)冲击后U1mA变化率为2.9％，4/10μs大电流(100kA)冲击后U1mA变化率为3.3％。
实施例3：
本发明提供一种高性能直流氧化锌电阻片及其制备工艺，包括如下步骤：
(1)分别称取ZnO93.94mol、Bi2O30.5mol、Sb2O31mol、Co2O30.8mol、SiO20.4mol、MnO20.5mol、Cr2O31mol、NiO0.6mol、B2O30.3mol、Al(NO3)3·9HO0.06mol、V2O50.4mol、CeO20.1mol、银玻璃粉0.4mol，混合均匀；
(2)在高能球磨机中球磨5小时，在鼓风干燥机中90℃下干燥12小时，利用聚乙烯醇水溶液对干燥粉料进行造粒，获得电阻片粉料；
(3)在压片机作用下将粉料干压成型制成电阻片坯料；
(4)在电阻片坯料表面覆盖含铋氧化物在1150℃下进行4小时高温烧成；
(5)利用喷涂的方式将Bi2O3浆料均匀地涂布在高温烧成后的电阻片端面上，在850℃进行2小时的直流扩散；
(6)对电阻片进行电极喷涂及涂釉。
取样进行性能检测，电位梯度为217V/mm，漏电流为4μA，2ms方波电流(2000A)冲击后U1mA变化率为4.5％，4/10μs大电流(100kA)冲击后U1mA变化率为3.7％。
试验检测结果表明，本发明的产品电位梯度为170～220V/mm，漏电流≤5μA，2ms方波电流(2000A)冲击后U1mA变化率≤5％，4/10μs大电流(100kA)冲击后U1mA变化率≤5％，在满足使用要求的同时提高了其耐老化特性、方波电流冲击耐受稳定性、大电流冲击耐受稳定性等，制备工艺是一种成本低、制备效率高的方法。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (3)

1.一种高性能直流氧化锌电阻片，其特征在于，由如下组分及其摩尔份数加工而成：ZnO90～98份、Bi2O30.5～7份、Sb2O30.1～10份、Co2O30.1～2份、SiO20.1～5份、MnO20.1～5份、Cr2O30.1～5份、NiO0.1～4份、B2O30.1～1份、Al(NO3)3·9HO0.01～0.6份、V2O50.01～0.5份、CeO20.01～0.5份、银玻璃粉0.05～0.5份。
2.根据权利要求1所述的高性能直流氧化锌电阻片的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按比例称取各原料并混合均匀后、经球磨、干燥、造粒工艺获得电阻片粉料；
(2)干压成型得到电阻片坏料；
(3)在电阻片坯料表面覆盖含铋氧化物进行高温烧成；
(4)对高温烧成后电阻片进行直流涂布与扩散处理；
(5)电极喷涂及涂釉。
3.根据权利要求1所述的高性能直流氧化锌电阻片的制备工艺，其特征在于，所述直流涂布与扩散的工艺为：利用喷涂的方式将Bi2O3浆料均匀地涂布在电阻片端面后，在850～900℃进行直流扩散处理1～3小时。
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