CN1807312A - 金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法 - Google Patents

金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法 Download PDF

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Abstract

金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法，首先，按质量百分比将20～30％的V2O5，18～24％的B2O3，45～55％的ZnO，0～3％的P2O5，0～10％的Bi2O3，0～5％的MO3和0～5％的BaO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1000～1100℃，并在熔制温度下保温20～40分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可。本发明可以在530℃以下与金属氧化物避雷器牢固的封接在一起，且不含PbO，不含碱金属氧化物，熔化温度低，封接温度低，电阻率高，膨胀系数低，可与氧化锌电阻片进行匹配封接，封接强度高。

Description

金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于陶瓷与ZnO避雷器绝缘子的粘接剂，特别涉及一种金属气化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法。
背景技术
金属氧化物避雷器的关键部件为氧化锌电阻片。由于氧化锌电阻片易与空气中的潮气反应，从而使其残压值下降，导致避雷器保护性能变差，严重时会造成开裂等故障。为了保证避雷器的安全运行，预防故障发生，采用低熔无铅封接玻璃材料，对氧化锌电阻片之间空隙进行密封封接，防止潮湿的空气进入，起到保护氧化锌电阻片的作用，使避雷器使用寿命提高，达到安全可靠的运行的目的。
日本NGK绝缘子(株)专利USP4796149提出了一种与陶瓷和ZnO陶瓷元件有良好热膨胀系数匹配的玻璃，可用于陶瓷与ZnO避雷器绝缘子的粘接，该封接玻璃的PbO含量大于60(wt)％。刘新年等制备了PbO-B2O3-SiO2金属氧化物避雷器用封接玻璃，该封接玻璃的PbO含量大于70(wt)％，其绝缘电阻高，封接温度在500℃左右。另外，V2O5封接玻璃包括V2O5-P2O5，V2O5-TeO2等，该封接玻璃可以在400℃与器件形成气密封接，日立制作所特开平2-267137揭示出了一类适用于LSI外壳密封的V2O5-P2O5-Sb2O3-PbO-TlO封接玻璃，该封接玻璃与Al2O3陶瓷外壳，经过-55～150℃热冲击，反复1000次不破裂。
目前金属氧化物避雷器用封接玻璃采用的是PbO-B2O3-SiO2系统封接玻璃，其中PbO的含量大于70(wt)％；以上所涉及的V2O5封接玻璃中常加入P2O5，TeO2，PbO等低熔点的物质，加入P2O5可以降低V2O5封接玻璃的软化温度，但同时也降低了V2O5封接玻璃的化学稳定性，加入TeO2，PbO证明可以充分降低V2O5系统玻璃的软化温度，但是TeO2，PbO对环境具有非常大的污染，而且欧盟各国，美国，日本等国均颁布了明确禁止生产和使用含Pb，Cd，Hg，Tl等电器与电子设备的法律法规，并提出了取代含Pb，Cd，Hg，Tl等电器与电子设备的最后期限。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有的技术的缺点，提供了一种制备工艺简单，与陶瓷和ZnO避雷器绝缘子的膨胀系数一致且无铅环保的金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：首先，按质量百分比将20～30％的V2O5，18～24％的B2O3，45～55％的ZnO，0～3％的P2O5，0～10％的Bi2O3，0～5％的MO3和0～5％的BaO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的原料进行熔制，熔制温度为1000～1100℃，并在熔制温度下保温20～40分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可。
本发明的V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物P2O5，Bi2O3，MO3，BaO分别由分析纯的磷酸二氢铵，三氧化二铋，三氧化钼，碳酸钡引入。
由于本发明以五氧化二钒、硼酸、氧化锌为原料，混合均匀后在1000～1100℃熔化后球磨成玻璃粉，通过试验，该封接玻璃可以在530℃以下与金属氧化物避雷器牢固的封接在一起，且不含PbO，不含碱金属氧化物，熔化温度低，封接温度低，电阻率高，膨胀系数低，可与氧化锌电阻片进行匹配封接，封接强度高。
具体实施方式
实施例1：首先，按质量百分比将25％的V2O5，23％的B2O3，48％的ZnO和4％的MO3混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1050℃，并在熔制温度下保温25分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可。其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物MO3由分析纯的三氧化钼引入。
实施例2：首先，按质量百分比将25％的V2O5，18％的B2O3，48％的ZnO，3％的P2O5，2％的Bi2O3，3％的MO3和1％的BaO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1100℃，并在熔制温度下保温30分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可。其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物P2O5，Bi2O3，MO3，BaO分别由分析纯的磷酸二氢铵，三氧化二铋，三氧化钼，碳酸钡引入。
实施例3：首先，按质量百分比将28.5％的V2O5，24％的B2O3和47.5％的ZnO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1000℃，并在熔制温度下保温20分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可。其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入。
实施例4：首先，按质量百分比将30％的V2O5，18％的B2O3，45％的ZnO，1％的P2O5，3％的Bi2O3，1％的MO3和2％的BaO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1020℃，并在熔制温度下保温40分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可。其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物P2O5，Bi2O3，MO3，BaO分别由分析纯的磷酸二氢铵，三氧化二铋，三氧化钼，碳酸钡引入。
实施例5：首先，按质量百分比将20％的V2O5，22％的B2O3，55％的ZnO和3％的BaO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1080℃，并在熔制温度下保温28分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可。其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物BaO分别由分析纯的碳酸钡引入。
实施例6：首先，按质量百分比将20％的V2O5，20％的B2O3，50％的ZnO，10％的Bi2O3，混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1030℃，并在熔制温度下保温35分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可。其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物Bi2O3由分析纯的三氧化二铋引入。
实施例7：首先，按质量百分比将22％的V2O5，19％的B2O3，52％的ZnO，1％的P2O5，5％的MO3和1％的BaO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1060℃，并在熔制温度下保温30分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可。其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物P2O5，MO3，BaO分别由分析纯的磷酸二氢铵，三氧化钼，碳酸钡引入。
实施例8：首先，按质量百分比将23％的V2O5，21％的B2O3，46％的ZnO，5％的Bi2O3和5％的BaO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1050℃，并在熔制温度下保温30分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可。其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物Bi2O3和BaO分别由分析纯的三氧化二铋和碳酸钡引入。
在使用时将本发明的封接玻璃粉与有机粘结剂(醋酸丁脂)进行混合，采用喷涂的方法涂在ZnO避雷器绝缘子的外围，再装上陶瓷外壳，在530℃以下进行封接即可，此外，试验表明在1000v下测量封接玻璃的室温电阻率均大于1014Ω·m。

Claims (10)

1、金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法，其特征在于：
1)首先，按质量百分比将20～30％的V2O5，18～24％的B2O3，45～55％的ZnO，0～3％的P2O5，0～10％的Bi2O3，0～5％的MO3和0～5％的BaO混合均匀；
2)其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1000～1100℃，并在熔制温度下保温20～40分钟；
3)再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；
4)最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可。
2、根据权利要求1所述的金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法，其特征在于：所说的V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物P2O5，Bi2O3，MO3，BaO分别由分析纯的磷酸二氢铵，三氧化二铋，三氧化钼，碳酸钡引入。
3、根据权利要求1所述的金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法，其特征在于：首先，按质量百分比将25％的V2O5，23％的B2O3，48％的ZnO和4％的MO3混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1050℃，并在熔制温度下保温25分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可，其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物MO3由分析纯的三氧化钼引入。
4、根据权利要求1所述的金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法，其特征在于：首先，按质量百分比将25％的V2O5，18％的B2O3，48％的ZnO，3％的P2O5，2％的Bi2O3，3％的MO3和1％的BaO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1100℃，并在熔制温度下保温30分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可，其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物P2O5，Bi2O3，MO3，BaO分别由分析纯的磷酸二氢铵，三氧化二铋，三氧化钼，碳酸钡引入。
5、根据权利要求1所述的金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法，其特征在于：首先，按质量百分比将28.5％的V2O5，24％的B2O3和47.5％的ZnO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1000℃，并在熔制温度下保温20分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可，其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入。
6、根据权利要求1所述的金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法，其特征在于：首先，按质量百分比将30％的V2O5，18％的B2O3，45％的ZnO，1％的P2O5，3％的Bi2O3，1％的MO3和2％的BaO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1020℃，并在熔制温度下保温40分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可，其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物P2O5，Bi2O3，MO3，BaO分别由分析纯的磷酸二氢铵，三氧化二铋，三氧化钼，碳酸钡引入。
7、根据权利要求1所述的金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法，其特征在于：首先，按质量百分比将20％的V2O5，22％的B2O3，55％的ZnO和3％的BaO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1080℃，并在熔制温度下保温28分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可，其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物BaO分别由分析纯的碳酸钡引入。
8、根据权利要求1所述的金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法，其特征在于：首先，按质量百分比将20％的V2O5，20％的B2O3，50％的ZnO，10％的Bi2O3，混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1030℃，并在熔制温度下保温35分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可，其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物Bi2O3由分析纯的三氧化二铋引入。
9、根据权利要求1所述的金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法，其特征在于：首先，按质量百分比将22％的V2O5，19％的B2O3，52％的ZnO，1％的P2O5，5％的MO3和1％的BaO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1060℃，并在熔制温度下保温30分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可，其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物P2O5，MO3，BaO分别由分析纯的磷酸二氢铵，三氧化钼，碳酸钡引入。
10、根据权利要求1所述的金属氧化物避雷器用无铅封接玻璃的制备方法，其特征在于：首先，按质量百分比将23％的V2O5，21％的B2O3，46％的ZnO，5％的Bi2O3和5％的BaO混合均匀；其次，在900℃下的刚玉坩埚或素瓷坩埚中加入该混合均匀的配合料进行熔制，熔制温度为1050℃，并在熔制温度下保温30分钟；再次，将熔制好的玻璃液倒在干净的钢板上冷却；最后，将冷却后的玻璃放入球磨罐中球磨，将球磨后的玻璃过300目筛即可，其中，V2O5由分析纯的五氧化二钒引入，B2O3由分析纯的硼酸引入；ZnO由分析纯的氧化锌引入，添加物Bi2O3和BaO分别由分析纯的三氧化二铋和碳酸钡引入。
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