CN106448983A - 一种大功率无感合成电阻的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大功率无感合成电阻的制备方法，包括如下步骤：1)预处理：分别按质量百分比将莫来石、黏土、滑石、硼酸、碳酸钡和再结晶石墨烘干；2)分别称取步骤1)中所述经预处理的莫来石、黏土、滑石、硼酸和碳酸钡，同时放入搅拌机混合≧30分钟，得初混物料；3)称取步骤1)中经预处理的再结晶石墨，将步骤2)中的初混物料同再结晶石墨放入干式球磨机内干混磨≥60分钟，出料加湿捆料，成型，入匣钵填满1:1石墨和活性炭的混合物封盖密封埋烧，出窑制电极，上釉，热稳定，测电阻，组装，得大功率无感合成电阻产品。本发明的制备方法更易控制，简单，成品率更高，提高电气稳定性，达到优异的电力电气使用性能。
Description
技术领域
本发明属于电子材料技术领域，特别涉及一种大功率无感合成电阻的制备方法。
背景技术
无感合成电阻，是指电阻上的感抗值非常小，可以忽略不计的一种电阻。一些精密的仪器仪表设备，电子工业设备常常需要用到此类无感合成电阻。无感合成电阻常用于做负载，用于吸收产品使用过程中产生的不需要的电能，或起到缓冲，制动的作用，此类电阻常称为制动电阻，负载电阻。另外对高精密电阻来说，产品中带有高阻抗是不允许的，这需要选择高品质的材料，高要求的工艺。其中，金属无感电阻最为常见。
金属无感电阻是采用双线相互反向缠绕、互消电感而减小电感所制造成的金属无感电阻，其电感值大，会形成反向击穿电流对电子控制原件造成严重的破坏，而且当电压高时，金属电阻的绕线砸间会形成闪落击穿烧毁，同时金属无感电阻使用的材料为贵重金属镍铬，造成资源浪费，而选用非金属无机材料的无感合成电阻可以解决上述问题，降低成本。申请号99112626.2的中国专利公开了一种大功率无感合成电阻及生产方法，该电阻由莫来石(54％～71.2)、黏土(11.8～29.9)、滑石(6％～16％)、碳(0.1％～11％)制作而成，其生产工艺为将单体料研磨→按配比配料→混磨→加湿捆料→成型→保护气分烧成→制电极→上釉→热老化→测电阻→组装→即得。但上述生产方法，单体料混合均匀性差，不易控制调整，由于在组分中使用的是乙炔炭黑作为半导电链成分，其细度太细表面吸附力太强，分散性大，易吸潮，在称重配比混合时很难精确把控配比，偏差大，并且用保护惰性气体氮气烧成时，更加难控制，成品率低。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的问题，本发明的目的提供一种大功率无感合成电阻的组合物，工艺生产方法更易控制，简单，成品率更高，提高电气稳定性，达到其优异的电力电气使用性能。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：
一种大功率无感合成电阻的制备方法，包括如下步骤：
1)预处理：分别按质量百分比将莫来石、黏土、滑石、硼酸、碳酸钡和再结晶石墨烘干；
2)分别称取步骤1)中所述经预处理的莫来石、黏土、滑石、硼酸和碳酸钡，同时放入搅拌机混合≥30分钟，得初混物料；
3)称取步骤1)中经预处理的再结晶石墨，将步骤2)中的初混物料同再结晶石墨放入干式球磨机内干混磨≥60分钟，出料加湿捆料，成型，入匣钵填入石墨和活性炭的混合物封盖密封埋烧，出窑制电极，上釉，热稳定，测电阻，组装，得大功率无感合成电阻产品。
上述一种大功率无感合成电阻的制备方法，其中，步骤1)中各物料的质量百分比分别为：
上述各物料的质量百分比总和为100％；
其中，所述莫来石为3AL2O3·2SiO2；所述黏土为AL2O3·4SiO2·2H2O；所述滑石为3MgO·4SiO2·H2O。
上述的一种大功率无感合成电阻的制备方法，其中，步骤2)中各物料的质量百分比分别为：
上述各物料的质量百分比总和为100％；
其中，所述莫来石为3AL2O3·2SiO2；所述黏土为AL2O3·4SiO2·2H2O；
所述滑石为3MgO·4SiO2·H2O。
上述的一种大功率无感合成电阻的制备方法，其中，步骤2)中各物料的质量百分比分别为：莫来石65～68％，
上述各物料的质量百分比总和为100％；
其中，所述莫来石为3AL2O3·2SiO2；所述黏土为AL2O3·4SiO2·2H2O；
所述滑石为3MgO·4SiO2·H2O。
上述的一种大功率无感合成电阻的制备方法，其中，步骤2)中各物料的质量百分比分别为：莫来石65％，
上述各物料的质量百分比总和为100％；
其中，所述莫来石为3AL2O3·2SiO2；所述黏土为AL2O3·4SiO2·2H2O；
所述滑石为3MgO·4SiO2·H2O。
上述的一种大功率无感合成电阻的制备方法，其中，步骤1)中的烘干时间为1-2小时。
上述的一种大功率无感合成电阻的制备方法，其中，步骤3)中的埋烧温度为1150℃。
上述的一种大功率无感合成电阻的制备方法，其中，步骤3)中步骤3)中入匣钵中的石墨和活性炭的体积比1∶1，封盖密封埋烧温度为1150℃。
本产品的组合物中均是非金属无机矿物材料，不含任何的金属物质，与传统的镍金属线绕电阻相比，电感小，耐过压过流过载，解决了常用金属双线反向缠绕而制造的金属无感电阻砸间在高电压瞬间大电流时易闪落击穿损毁；非金属矿物原料，成本低廉，原材料丰富，并可大量节约金属电阻使用的稀有金属镍，是材料技术应用的重大变革，其市场价值高；不会产生金属电阻线圈电感，更能有效的保护过电压过电流过载对电力控制原件的损坏，可有效的在变频系统和电力机车控制与刹车系统中起到良好的保护作用；本发明组合物主要骨料使用莫来石3AL2O3·2SiO2，加入适量硼酸和碳酸钡来降低产品的烧成温度，节约能源，降低能耗，再添加适量的再结晶石墨做为组合物骨料内的半导电链，通过增减再结晶石墨的配比量来精准控制调整制造出不同电阻值和功率的大功率无感合成电阻，再结晶石墨的加入提高了电阻值的稳定率，也提高了电阻的电气稳定性。
与现有技术相比，本发明提供的大功率无感合成电阻的制备方法，达到了如下技术效果：1)制备方法更易控制，简单，成品率更高；2)根据本发明的制备方法制得大功率无感合成电阻的市场应用广泛，解决了金属无感电阻在现代电力控制系统使用技术上无法逾越的技术瓶颈；3)本生产方法中初混物料与再结晶石墨的干式混磨可达到理想均匀的物料间的分子分布，使上述所有物料混合更均匀，更容易控制调整，再者把成型产品放入匣钵填满1∶1石墨和活性炭的混合物，封盖密封经1150摄氏度埋烧，产品内部整体形成稳定结晶分布体，保护了产品中导电链C的挥发，比原来用惰性氮气保护气氛烧成更容易操作烧成，确保了电阻的合格成品率，本发明制备的电阻合格率高，可达85％以上，电气稳定性良好。
以下便结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例一 大功率无感合成电阻组合物的制备方法
预处理：将全部物料按质量百分比同时在混合前放入红外灯烘箱中进行1～2小时烘干后；分别称取经预处理的莫来石、黏土、滑石、硼酸、碳酸钡，放入搅拌机混合≥30分钟初混，得初混物料；称取经预处理的再结晶石墨同初混物料放入干式球磨机内干混磨≥60分钟，出料加湿捆料，成型，入匣钵填满1∶1石墨和活性炭的混合物，封盖密封经1150摄氏度高温埋烧，出窑制电极，上釉，热稳定，测电阻，组装，可得大功率无感合成电阻产品。
上述大功率无感合成电阻的制备方法更易控制，简单，成品率更高；根据本发明的制备方法制得大功率无感合成电阻的市场应用广泛，解决了金属无感电阻在现代电力控制系统使用技术上无法逾越的技术瓶颈；本发明的制备方法中初混物料与再结晶石墨的干式混磨可达到理想均匀的物料间的分子分布，使上述所有物料混合更均匀，更容易控制调整，再者把成型产品放入匣钵填满1∶1石墨和活性炭混合物，封盖密封经1150摄氏度埋烧，产品内部整体形成稳定结晶分布体，保护了产品中导电链C的不挥发，比用惰性氮气保护气氛烧成更容易操作烧成，确保了电阻的合格成品率，本发明制备的电阻合格率高，可达85％以上，电气稳定性良好。
实施例二 大功率无感合成电阻组合物
主要由下述质量百分比的原料制备而成：
大功率无感合成电阻的制备方法：
将全部物料按上述质量百分比同时在混合前放入红外灯烘箱中进行1小时烘干后；分别按照上述质量百分比称取经预处理的莫来石、黏土、滑石、硼酸、碳酸钡，放入搅拌机混合≥30分钟初混，得初混物料；按照4％称取经预处理的再结晶石墨同上述初混物料放入干式球磨机内干混磨60分钟，出料加湿捆料，成型，入匣钵填满1∶1石墨和活性炭的混合物，封盖密封经1150摄氏度高温埋烧，出窑制电极，上釉，热稳定，测电阻，组装，可得100W/100Ω的大功率无感合成电阻产品。
其中，如需其他电阻值可再根据所需电阻值，调整原料组成中再结晶石墨的配比即可。
实施例三 大功率无感合成电阻组合物
主要由下述质量百分比的原料制备而成：
大功率无感合成电阻的制备方法：
将全部物料按上述质量百分比同时在混合前放入红外灯烘箱中进行1小时烘干后；分别按照上述质量百分比称取经预处理的莫来石、黏土、滑石、硼酸、碳酸钡，放入搅拌机混合≥30分钟初混，得初混物料；按照3％称取经预处理的再结晶石墨同上述初混物料放入干式球磨机内干混磨60分钟，出料加湿捆料，成型，入匣钵填满1∶1石墨和活性炭的混合物，封盖密封经1150摄氏度高温埋烧，出窑制电极，上釉，热稳定，测电阻，组装，可得100W/150Ω的大功率无感合成电阻产品。
实施例四 大功率无感合成电阻组合物
主要由下述质量百分比的原料制备而成：
大功率无感合成电阻的制备方法：
将全部物料按上述质量百分比同时在混合前放入红外灯烘箱中进行1小时烘干后；分别按照上述质量百分比称取经预处理的莫来石、黏土、滑石、硼酸、碳酸钡，放入搅拌机混合≥30分钟初混，得初混物料；按照2％称取经预处理的再结晶石墨同上述初混物料放入干式球磨机内干混磨60分钟，出料加湿捆料，成型，入匣钵填满1∶1石墨和活性炭的混合物，，封盖密封经1150摄氏度高温埋烧，出窑制电极，上釉，热稳定，测电阻，组装，可得100W/200Ω的大功率无感合成电阻产品。
实施例五 大功率无感合成电阻组合物
主要由下述质量百分比的原料制备而成：
上述各原料的质量百分比总和为100％；
其中，所述莫来石为3AL2O3·2SiO2；所述黏土为AL2O3·4SiO2·2H2O；所述滑石为3MgO·4SiO2·H2O。
大功率无感合成电阻的制备方法：
将全部物料按上述质量百分比同时在混合前放入红外灯烘箱中进行1～2小时烘干后；分别按照上述质量百分比称取经预处理的莫来石、黏土、滑石、硼酸、碳酸钡，放入搅拌机混合≥30分钟初混，得初混物料；按照1％称取经预处理的再结晶石墨同上述初混物料放入干式球磨机内干混磨60分钟，出料加湿捆料，成型，入匣钵填满1∶1石墨和活性炭的混合物，封盖密封经1150摄氏度高温埋烧，出窑制电极，上釉，热稳定，测电阻，组装，可得100W/250Ω的大功率无感合成电阻产品。
实施例六 大功率无感合成电阻组合物
主要由下述质量百分比的原料制备而成：
上述各原料的质量百分比总和为100％；
其中，所述莫来石为3AL2O3·2SiO2；所述黏土为AL2O3·4SiO2·2H2O；
所述滑石为3MgO·4SiO2·H2O。
大功率无感合成电阻的制备方法：
将全部物料按上述上述质量百分比同时在混合前放入红外灯烘箱中进行2小时烘干后，分别按照上述质量百分比称取经预处理的莫来石、黏土、滑石、硼酸、碳酸钡，放入搅拌机混合≥30分钟初混，得初混物料；按照2％称取经预处理的再结晶石墨同上述初混物料放入干式球磨机内干混磨70分钟，出料加湿捆料，成型，入匣钵填满1∶1石墨和活性炭的混合物，封盖密封经1150摄氏度高温埋烧，出窑制电极，上釉，热稳定，测电阻，组装，可得100W/200Ω的大功率无感合成电阻产品。
实施例七 大功率无感合成电阻性能测试
用美国电感测试仪做实测电感系数值为：≤1.33x10-9H/CM(既纳亨级)，电感几乎为零。
电器在过压过流过载的情况下，同时采用100W/100Ω的电阻，使用本发明实施例1的大功率无感合成电阻的阻值变化为100Ω±4Ω，而使用专利CN101794648A的大功率无感合成电阻正常使用时阻值会不正常的直接降为80Ω。对照其原因还是本发明组合物中用再结晶石墨作为半导电链的电阻值稳定，使用过程中受过载高温过电流过电压时阻值波动小，因此，能有效保护过电压过电流过载对电力控制原件的损坏，同时制备的电阻阻值重现性稳定，本发明制备的电阻合格率高，可达85％以上；而专利CN101794648A的大功率无感合成电阻使用的乙炔炭黑，该乙炔炭黑在过电压过电流过载的条件下，瞬间高温产品表面半导电链中的C易挥发整体导电链减少，致使阻值增加，且制备的电阻阻值重现性差。
实施例八 大功率无感合成电阻在变频系统和电力机车控制与刹车系统的应用
通过本发明制备方法生产的电阻经客户试用，均有效解决其相应的问题，具体详述如下：
生产2000W/50Ω电阻用于大型发电机励磁功率柜晶闸管元件RC吸收回路，吸收来自外电路的du/dt，吸收大功率电力电子元件关段时产生的剩余载流子，限制大功率电力电子元件开通时的峰值电流(葛洲坝水力发电厂)；
生产800W/80Ω电阻用于300吨/年多晶硅原材料备制设备多晶硅还原炉电器控制柜晶闸管元件的RC吸收回路，吸收来自外电路的du/dt，吸收大功率电力电子元件关段时产生的剩余载流子，限制大功率电力电子元件开通时的峰值电流(洛阳中硅高科技有限公司)；
生产2KW/0.5Ω电阻用于YAG固体激光器泵电源的主吸收回路，吸收电流、缓冲电流(浙江大学电机系)；
生产200W/100Ω电阻用于GTO地铁斩波调压系统工程化，解决系统中续流管吸收、可控硅吸收，抑制了尖峰过电压，大大减少了续流管的损坏(湘潭牵引电气设备研究所)。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种大功率无感合成电阻的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)预处理：分别按质量百分比将莫来石、黏土、滑石、硼酸、碳酸钡和再结晶石墨烘干；
2)分别称取步骤1)中所述经预处理的莫来石、黏土、滑石、硼酸和碳酸钡，同时放入搅拌机混合≥30分钟，得初混物料；
3)称取步骤1)中经预处理的再结晶石墨同步骤2)中的初混物料放入干式球磨机内干混磨≥60分钟，出料加湿捆料，成型，入匣钵填入石墨和活性炭的混合物封盖密封埋烧，出窑制电极，上釉，热稳定，测电阻，组装，得大功率无感合成电阻产品。
2.根据权利要求1所述的一种大功率无感合成电阻的制备方法，其特征在于，步骤1)中各物料的质量百分比分别为：
莫来石 60～70％，
黏土 10～15％，
滑石 8％，
硼酸 5％
碳酸钡 6％
再结晶石墨 0.6～5％；
上述各物料的质量百分比总和为100％；
其中，所述莫来石为3AL2O3·2SiO2；所述黏土为AL2O3·4SiO2·2H2O；所述滑石为3MgO·4SiO2·H2O。
3.根据权利要求2所述的一种大功率无感合成电阻的制备方法，其特征在于，步骤2)中各物料的质量百分比分别为：
上述各物料的质量百分比总和为100％；
其中，所述莫来石为3AL2O3·2SiO2；所述黏土为AL2O3·4SiO2·2H2O；
所述滑石为3MgO·4SiO2·H2O。
4.根据权利要求3所述的一种大功率无感合成电阻的制备方法，其特征在于，步骤2)中各物料的质量百分比分别为：
莫来石 65～68％，
黏土 12～14％
滑石 8％
硼酸 5％
碳酸钡 6％
再结晶石墨C 1～4％；
上述各物料的质量百分比总和为100％；
其中，所述莫来石为3AL2O3·2SiO2；所述黏土为AL2O3·4SiO2·2H2O；
所述滑石为3MgO·4SiO2·H2O。
5.根据权利要求4所述的一种大功率无感合成电阻的制备方法，其特征在于，步骤2)中各物料的质量百分比分别为：
莫来石 65％，
黏土 12％
滑石 8％
硼酸 5％
碳酸钡 6％
再结晶石墨C 4％；
上述各物料的质量百分比总和为100％；
其中，所述莫来石为3AL2O3·2SiO2；所述黏土为AL2O3·4SiO2·2H2O；
所述滑石为3MgO·4SiO2·H2O。
6.根据权利要求1所述的一种大功率无感合成电阻的制备方法，其特征在于，步骤1)中的烘干时间为1-2小时。
7.根据权利要求1所述的一种大功率无感合成电阻的制备方法，其特征在于，步骤3)中入匣钵中的石墨和活性炭的体积比1∶1，封盖密封埋烧温度为1150℃。
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