一種高性能直流氧化鋅電阻片及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及避雷器制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高性能直流氧化鋅電阻片及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著直流輸電技術(shù)障礙的突破，直流輸電工程以輸電容量大、輸送距離遠、可用于電力系統(tǒng)非同步聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點，在我國輸電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。它能夠大幅提升西北、西南、華北地區(qū)電力外送能力，促進當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟優(yōu)勢，同時滿足了東部沿海地區(qū)電力需求和經(jīng)濟發(fā)展需要。直流輸電線路避雷器是直流輸電系統(tǒng)迫切需要的保護元件，作為壓敏陶瓷材料的直流氧化鋅電阻片是直流輸電線路避雷器的核心部件。由于直流輸電波形無過零點，電阻片在運行過程中發(fā)熱嚴(yán)重容易導(dǎo)致熱崩潰及換向過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的過電壓過電流負(fù)載，因此直流輸電對直流氧化鋅電阻片耐老化性能、通流容量和耐沖擊穩(wěn)定性要求比較高，研制出具有高性能的直流氧化鋅電阻片是最直接有效的解決方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種高性能直流氧化鋅電阻片及其制備工藝，通過在傳統(tǒng)電阻片中添加B203、V205、Ce02和銀玻璃粉，并采用特殊的工藝制備，可大幅度提高電阻片的耐老化特性、方波電流沖擊耐受穩(wěn)定性、大電流沖擊耐受穩(wěn)定性等各項性能，制備工藝具有成本低、效率高等優(yōu)點。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]—種高性能直流氧化鋅電阻片，由如下組分及其摩爾份數(shù)加工而成:ZnO 90?98份、Bi203 0.5 ?7 份、Sb203 0.1 ?10 份、Co203 0.1 ?2 份、Si02 0.1 ?5 份、Μη02 0.1 ?5 份、Cr203 0.1 ?5 份、N1 0.1 ?4 份、Β203 0.1 ?1 份、Α1 (Ν03)3.9H0 0.01 ?0.6 份、V205 0.01 ?0.5 份、Ce02 0.01 ?0.5 份、銀玻璃粉 0.05 ?0.5 份。
[0006]—種高性能直流氧化鋅電阻片的制備工藝，包括如下步驟:
[0007](1)按比例稱取各原料并混合均勻后、經(jīng)球磨、干燥、造粒工藝獲得電阻片粉料；
[0008](2)干壓成型得到電阻片壞料；
[0009](3)在電阻片坯料表面覆蓋含鉍氧化物進行高溫?zé)桑?br>[0010](4)對高溫?zé)珊箅娮杵M行直流涂布與擴散處理；
[0011](5)電極噴涂及涂釉。
[0012]根據(jù)以上方案，所述直流涂布與擴散的工藝為:利用噴涂的方式將Bi203漿料均勻地涂布在電阻片端面后，在850?900°C進行直流擴散處理1?3小時。
[0013]本發(fā)明制備工藝中的其他工藝過程參數(shù)與現(xiàn)有氧化鋅電阻片制備技術(shù)相同或相似。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]1)本發(fā)明的產(chǎn)品電位梯度為170?220V/mm，漏電流彡5 μ A，2ms方波電流(2000A)沖擊后U-變化率彡5%，4/10 μ s大電流(100kA)沖擊后U ^變化率彡5%，具有電位梯度高、漏電流低、方波電流沖擊耐受穩(wěn)定性好、大電流沖擊耐受穩(wěn)定性好等性能；
[0016]2)本發(fā)明的產(chǎn)品制備時添加的B203能夠降低致密化的起始溫度，增寬致密化溫區(qū)，同時提高電阻片的老化壽命；過渡金屬氧化物V205和稀有金屬氧化物CeO 2能夠改善電阻片微觀結(jié)構(gòu)和電位梯度；銀玻璃粉中具有小離子半徑的Ag、B元素能夠與氧化鋅晶粒周圍的Bi晶界層結(jié)合，進而提高晶界的穩(wěn)定性，從而具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐老化性好等性能；
[0017]3)本發(fā)明的制備工藝中，高溫?zé)蓵r在電阻片坯料表面覆蓋含鉍氧化物并在高溫?zé)珊筮M行直流涂布與擴散處理，在一定程度上抑制并彌補了 Bi203的揮發(fā)，降低了材料的成份波動，而且具有成本低、效率高等優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行說明。
[0019]實施例1:
[0020]本發(fā)明提供一種高性能直流氧化鋅電阻片及其制備工藝，包括如下步驟:
[0021](1)分別稱取 ZnO 93.49mol、Bi203 0.9mol、Sb203 lmol、Co203 0.5mol、Si020.6mol、Mn02 0.6mol、Cr203 1.5mol、Ni0 0.2mol、B203 0.4mol、Al (N03)3.9Η0 0.06mol、V2050.5mol、Ce02 0.05mol、銀玻璃粉 0.2mol，混合均勻；
[0022](2)在高能球磨機中球磨5小時，在鼓風(fēng)干燥機中90°C下干燥12小時，利用聚乙稀醇水溶液對干燥粉料進行造粒，獲得電阻片粉料；
[0023](3)在壓片機作用下將粉料干壓成型制成電阻片坯料；
[0024](4)在電阻片坯料表面覆蓋含鉍氧化物在1100°C下進行2.5小時高溫?zé)桑?br>[0025](5)利用噴涂的方式將Bi203漿料均勻地涂布在高溫?zé)珊蟮碾娮杵嗣嫔希?90°C進行1小時的直流擴散；
[0026](6)對電阻片進行電極噴涂及涂釉。
[0027]取樣進行性能檢測，電位梯度為179V/mm，漏電流為4 μ A，2ms方波電流(2000A)沖擊后UlniA變化率為3.5%,4/10 μ s大電流(100kA)沖擊后U 1|0/變化率為4.2%。
[0028]實施例2:
[0029]本發(fā)明提供一種高性能直流氧化鋅電阻片及其制備工藝，包括如下步驟:
[0030](1)分別稱取 ZnO 94.77mol、Bi203 0.7mol、Sb203 lmol、Co203 0.7mol、Si020.5mol、Mn02 0.5mol、Cr203 0.5mol、Ni0 0.4mol、B203 0.2mol、Al (N03)3.9Η0 0.06mol、V205
0.3mol、Ce02 0.07mol、銀玻璃粉 0.3mol，混合均勻；
[0031](2)在高能球磨機中球磨5小時，在鼓風(fēng)干燥機中90°C下干燥12小時，利用聚乙稀醇水溶液對干燥粉料進行造粒，獲得電阻片粉料；
[0032](3)在壓片機作用下將粉料干壓成型制成電阻片坯料；
[0033](4)在電阻片坯料表面覆蓋含鉍氧化物在1050°C下進行3小時高溫?zé)桑?br>[0034](5)利用噴涂的方式將Bi203漿料均勻地涂布在高溫?zé)珊蟮碾娮杵嗣嫔?，?70°C進行1.5小時的直流擴散；
[0035](6)對電阻片進行電極噴涂及涂釉。
[0036]取樣進行性能檢測，電位梯度為200V/mm，漏電流為3 μ A，2ms方波電流(2000A)沖擊后UlniA變化率為2.9%,4/10 μ S大電流(100kA)沖擊后U 1|0/變化率為3.3%。
[0037]實施例3:
[0038]本發(fā)明提供一種高性能直流氧化鋅電阻片及其制備工藝，包括如下步驟:
[0039](1)分別稱取 ZnO 93.94mol、Bi203 0.5mol、Sb203 lmol、Co203 0.8mol、Si020.4mol、Mn02 0.5mol、Cr203 lmol、N1 0.6mol、B203 0.3mol、A1 (N03)3.9H0 0.06mol、V2050.4mol、Ce02 0.lmol、銀玻璃粉 0.4mol，混合均勾；
[0040](2)在高能球磨機中球磨5小時，在鼓風(fēng)干燥機中90°C下干燥12小時，利用聚乙稀醇水溶液對干燥粉料進行造粒，獲得電阻片粉料；
[0041](3)在壓片機作用下將粉料干壓成型制成電阻片坯料；
[0042](4)在電阻片坯料表面覆蓋含鉍氧化物在1150°C下進行4小時高溫?zé)桑?br>[0043](5)利用噴涂的方式將Bi203漿料均勻地涂布在高溫?zé)珊蟮碾娮杵嗣嫔?，?50°C進行2小時的直流擴散；
[0044](6)對電阻片進行電極噴涂及涂釉。
[0045]取樣進行性能檢測，電位梯度為217V/mm，漏電流為4 μ A，2ms方波電流(2000A)沖擊后U-變化率為4.5%,4/10 μ s大電流(100kA)沖擊后U 1|0/變化率為3.7%。
[0046]試驗檢測結(jié)果表明，本發(fā)明的產(chǎn)品電位梯度為170?220V/mm，漏電流彡5 μ A，2ms方波電流(2000A)沖擊后Uh/變化率彡5%，4/10ys大電流(100kA)沖擊后U 1ηιΑ變化率<5%，在滿足使用要求的同時提高了其耐老化特性、方波電流沖擊耐受穩(wěn)定性、大電流沖擊耐受穩(wěn)定性等，制備工藝是一種成本低、制備效率高的方法。
[0047]以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:可以對本發(fā)明進行修改或者同等替換，但不脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改和局部替換均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高性能直流氧化鋅電阻片，其特征在于，由如下組分及其摩爾份數(shù)加工而成:ZnO 90 ?98 份、Bi203 0.5 ?7 份、Sb203 0.1 ?10 份、Co203 0.1 ?2 份、Si02 0.1 ?5份、Μη02 0.1 ?5 份、Cr203 0.1 ?5 份、N1 0.1 ?4 份、Β203 0.1 ?1 份、Α1 (Ν03)3.9H00.01 ?0.6 份、V205 0.01 ?0.5 份、Ce02 0.01 ?0.5 份、銀玻璃粉 0.05 ?0.5 份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能直流氧化鋅電阻片的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟: (1)按比例稱取各原料并混合均勻后、經(jīng)球磨、干燥、造粒工藝獲得電阻片粉料； (2)干壓成型得到電阻片壞料； (3)在電阻片坯料表面覆蓋含鉍氧化物進行高溫?zé)桑? (4)對高溫?zé)珊箅娮杵M行直流涂布與擴散處理； (5)電極嗔涂及涂軸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能直流氧化鋅電阻片的制備工藝，其特征在于，所述直流涂布與擴散的工藝為:利用噴涂的方式將Bi203漿料均勻地涂布在電阻片端面后，在850?900°C進行直流擴散處理1?3小時。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高性能直流氧化鋅電阻片及其制備工藝，由如下組分及其摩爾份數(shù)加工而成：ZnO？90～98份、Bi2O3？0.5～7份、Sb2O3？0.1～10份、Co2O30.1～2份、SiO2？0.1～5份、MnO2？0.1～5份、Cr2O3？0.1～5份、NiO？0.1～4份、B2O30.1～1份、Al(NO3)3·9HO？0.01～0.6份、V2O5？0.01～0.5份、CeO2？0.01～0.5份、銀玻璃粉0.05～0.5份。本發(fā)明通過在傳統(tǒng)電阻片中添加B2O3、V2O5、CeO2和銀玻璃粉，制備工藝上采用高溫?zé)蓵r在電阻片坯料表面覆蓋含鉍氧化物和對高溫?zé)珊箅娮杵M行直流涂布與擴散處理，可大幅度提高電阻片的耐老化特性、方波電流沖擊耐受穩(wěn)定性、大電流沖擊耐受穩(wěn)定性等各項性能，制備工藝具有成本低、效率高等優(yōu)點。
【IPC分類】H01C7/112, H01C17/00
【公開號】CN105427977
【申請?zhí)枴緾N201610031044
【發(fā)明人】萬帥, 陳家宏, 谷山強, 王劍, 呂軍, 馮萬興, 劉熙, 曹偉, 劉新, 張偉, 杜雪松
【申請人】國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2016年1月16日