專利名稱：一種納米復合鐠系氧化鋅電阻片的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種納米復合鐠系氧化鋅電阻片的制備方法，具體適用于特高壓線路用的避雷器，屬于避雷器用電阻片的技術領域。
背景技術：
隨著我國經濟的快速發展，電力需求增長迅速，而我國電力資源分布不平衡，需要通過遠距離、大容量的輸電系統進行調節，因此需要發展特高壓輸電工程。特高壓輸電工程的建設，離不開過電壓保護裝置，避雷器是輸電系統過電壓保護的主要設備。電阻片是避雷器中主要的組成元件，自20世紀80年代，我國開始逐步研制并使用氧化鋅壓敏陶瓷電阻片。目前，國內制造的氧化鋅電阻片的配方主要是以氧化鋅為主料，氧化鉍為非線性 形成劑(以下簡稱鉍系)，由于在燒結過程中，氧化鉍易熔融飛濺，且揮發性很強，不僅容易污染燒結的爐體，周圍環境，而且會改變原先的設計配比，所以實際生產中需要摻入其他氧化物添加劑加以控制，但仍未徹底改善。因此，近些年，很多的研究者開始關注和研究以氧化鐠取代氧化鉍為非線性形成劑制備氧化鋅電阻片(以下簡稱鐠系)，如中國專利CN100562951C在鐠系氧化鋅電阻片中添加，引入鋁離子和鋅離子形成替位型缺陷，增加導電離子濃度，降低氧化鋅晶粒，改善了非線性電阻殘壓比。中國專利CN101613199A采用少量Co、Cr、Fe或W的氧化物為電位梯度和非線性增強劑，通過選取各原料合適比例，提高了鐠系氧化鋅電阻片的綜合性能。中國專利CN101284730A提出了一種鐠系低壓氧化鋅壓敏陶瓷材料的制造方法,配方中摻加了少量的納米氧化鋅。中國專利CN101604566A提出了一種用于低浪涌電壓線路的鐠系氧化鋅電阻片的配制方法。以上專利的配方，氧化鐠等摻合劑主要為非納米粉，同時電阻片的綜合電學性能還需進一步的改進提升，以滿足實際使用中的嚴格的需求。納米技術的進步為我們研究工作提供了很多新的思路。由于納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高等特點，以及其特有的三大效應表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應，可用于改善材料的磁、電、光等多方面性能，大大提高其在應用領域中的產品質量和性能。同時，伴隨著納米科技的發展，納米粉體制備成本也大幅度下降，為納米技術大規模應用奠定了良好的物質基礎。

發明內容
I、所要解決的技術問題
氧化鋅電阻片的配方主要是以氧化鋅為主料，氧化鉍為非線性形成劑(以下簡稱鉍系)，由于在燒結過程中，氧化鉍易熔融飛濺，且揮發性很強，不僅容易污染燒結的爐體，周圍環境，而且會改變原先的設計配比，所以實際生產中需要摻入其他氧化物添加劑加以控制。2、技術方案為了解決以上問題，發明結合最新壓敏陶瓷工藝技術、納米技術提供了一種納米復合鐠系氧化鋅電阻片的制備方法，生產步驟為
第一步，準備好主料和添加劑，主料ZnO 82. 0-95. 0%添加劑:0. 05-9. 0%，
0.5-7. 0%, :0. 01-2. 0%, :0. 1-3. 0%, :0. 1-1. 5%, :0. 01-0. 8%，百分比為重量百分比；
第二步，按第一步步配方的重量百分比稱取，然后充分混合；
第三步，在第二步制備的混合粉體中加入1-5%的甲基纖維素或聚乙烯醇或水溶性丙烯酸樹脂，再使用壓片機壓制成片；
第四步，將第三步制取的電阻片生坯放置于爐中燒結，以80°C /小時-350°C /小時的升溫速度對電阻片生坯升溫，當溫度達到650-750°C時，空氣氣氛保溫10-50分鐘，繼續升溫使溫度達到930-1100°C，空氣氣氛保溫20-120分鐘，最后隨爐冷卻至室溫，從而制得鐠系氧化鋅電阻片本體；
第五步，對第四步制得的電阻片本體被鋁電極，側面涂布高阻層有益效果。主料ZnO和各添加劑均為納米級粉體，粒徑為5-200nm，優選30_50nm。以上粉體均可在市場購買。本發明制得了納米復合鐠系電阻片，由于納米粉體很高的表面能作用，可以降低燒結溫度，縮短燒結時間，從而獲得細小的晶粒。同時電阻片的成分均勻性有很大提高，微氣孔等質量缺陷減少，增加了電阻片的致密度，這些因素極大的改善了電阻片的抗熱震性，提升了電位梯度和通流容量，綜合電學性能得到很大的改進提高。本發明工藝步驟相對簡化很多，成本合適，利于投入工業化生產應用。
具體實施例方式現將本發明的具體實施敘述于下
實施例I
按重量百分比，稱取粉體納米ZnO 90. 0%，納米4. 0%，納米3. 5%，納米:0. 7%，納米
1.2%，納米0. 1%，納米0. 5%。充分混合后，在混合粉體中加入甲基纖維素，使用壓片機壓制成片，放置于電阻爐中燒結，以270°C /小時的速度升溫至650°C，保溫30分鐘，然后繼續升溫至1010°C，保溫50分鐘，然后隨爐冷卻，再對冷卻后的電阻片本體被電極噴鋁，側面涂布高阻層，即制得納米復合鐠系氧化鋅電阻片。對電阻片進行電學性能測試，測試結果見表I。實施例2
按重量百分比，稱取粉體納米ZnO 91. 0%，納米4. 0%，納米2. 3%，納米:0. 6%，納米I. 4%，納米0. 1%，納米0. 6%。充分混合后，在混合粉體中加入甲基纖維素，使用壓片機壓制成片，放置于電阻爐中燒結，以270°C /小時的速度升溫至650°C，保溫30分鐘，然后繼續升溫至1010°C，保溫50分鐘，然后隨爐冷卻，再對冷卻后的電阻片本體被電極噴鋁，側面涂布高阻層，即制得納米復合鐠系氧化鋅電阻片。對電阻片進行電學性能測試，測試結果見表I。實施例3
按重量百分比，稱取粉體納米ZnO 93. 0%，納米2. 0%，納米2. 3%，納米:0. 7%，納米
I.3%，納米0. 1%，納米0. 6%。充分混合后，在混合粉體中加入甲基纖維素，使用壓片機壓制成片，放置于電阻爐中燒結，以270°C /小時的速度升溫至650°C，保溫30分鐘，然后繼續升溫至1010°C，保溫50分鐘，然后隨爐冷卻，再對冷卻后的電阻片本體被電極噴鋁，側面涂布高阻層，即制得納米復合鐠系氧化鋅電阻片；
對電阻片進行電學性能測試，測試結果見表I。表I本發明納米復合型鐠系氧化鋅電阻片電學性能測試結果
權利要求
1.一種納米復合鐠系氧化鋅電阻片的制備方法，其特征在于生產步驟為 第一步，準備好主料和添加劑，主料ZnO 82. 0-95. 0%添加劑:0. 05-9. 0%，0.5-7. 0%, :0. 01-2. 0%, :0. 1-3. 0%, :0. 1-1. 5%, :0. 01-0. 8%，百分比為重量百分比，主料 ZnO和各添加劑均為納米級粉體，粒徑為5-200nm，優選30_50nm ； 第二步，按第一步步配方的重量百分比稱取，然后充分混合； 第三步，在第二步制備的混合粉體中加入1-5%的甲基纖維素或聚乙烯醇或水溶性丙烯酸樹脂，再使用壓片機壓制成片； 第四步，將第三步制取的電阻片生坯放置于爐中燒結，以80°C /小時_350°C /小時的升溫速度對電阻片生坯升溫，當溫度達到650-750°C時，空氣氣氛保溫10-50分鐘，繼續升溫使溫度達到930-1100°C，空氣氣氛保溫20-120分鐘，最后隨爐冷卻至室溫，從而制得鐠系氧化鋅電阻片本體； 第五步，對第四步制得的電阻片本體被鋁電極，側面涂布高阻層有益效果。
2.如權利要求I所述的納米復合鐠系氧化鋅電阻片的制備方法，其特征在于所述第一步中按重量百分比粉體稱取納米ZnO 90. 0%，納米4. 0%，納米3. 5%，納米:0. 7%，納米1.2%，納米:0. 1%，納米:0. 5%o
3.如權利要求I所述的納米復合鐠系氧化鋅電阻片的制備方法，其特征在于所述第一步中按重量百分比粉體稱取納米ZnO 91. 0%，納米4. 0%，納米2. 3%，納米:0. 6%，納米I. 4%,納米:0. 1%，納米:0. 6%o
4.如權利要求I所述的納米復合鐠系氧化鋅電阻片的制備方法，其特征在于所述第一步中按重量百分比粉體稱取納米ZnO 93. 0%，納米2. 0%，納米2. 3%，納米:0. 7%，納米I. 3%,納米:0. 1%，納米:0. 6%o
5.按權利要求1-4任一權利要求所述的納米復合鐠系氧化鋅電阻片的制備方法，其特征在于所述第四步中以270°C /小時的速度升溫至650°C，保溫30分鐘，然后繼續升溫至1010°C，保溫50分鐘。
全文摘要
本發明涉及一種納米復合鐠系氧化鋅電阻片的制備方法，具體適用于特高壓線路用的避雷器，屬于避雷器用電阻片的技術領域。其特點在于利用采用納米ZnO為主料，納米和其他納米氧化物為添加劑，各組分按重量百分比為ZnO82.0-95.0%，添加劑0.05-9.0%，0.5-7.0%，0.01-2.0%，0.1-3.0%，0.1-1.5%，0.01-0.8%，粉體粒徑選取5-200nm，優選30-50nm。各原料經過混合，壓片，燒結，被電極，涂布高阻層等步驟，制得納米復合鐠系氧化鋅電阻片。該電阻片晶粒細小、致密度高、熱穩定性優異，綜合電學性能優異。
文檔編號H01C7/12GK102800453SQ201210311938
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者鐘慶東, 花銀群, 楊國平 申請人:江蘇金雷凱光電科技有限責任公司