[发明专利]一种非线性电阻片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及非线性金属氧化物避雷器制造领域，特别涉及一种非线性电阻片及其制造方法，尤其适用于提高氧化锌压敏电阻片电场强度和降低金属氧化物避雷器保护水平。

背景技术

金属氧化物避雷器是电力输运和配送过程中重要的保护设备，所运用的场合越来越广泛，要求也越来越高，不仅保护水平要求越来越低，而且体积要求也越来越小，这就要求其核心保护元件的体积小，电场强度要高，保护压比要低。

电阻片的电场强度从200V/mm传统梯度逐渐提高，采取了各种各样的方法，有采用增加添加物的方法，也有采用减少添加物的方法都能通过或降低氧化锌电阻片的电场强度。已经有达到300V/mm，甚至达到400V/mm以上，这样生产同样规格和数量的避雷器所需阀片数量明显降低，避雷器的体积明显减小。因此，开发高电场强度的氧化锌非线性电阻片受到了各方面的高度关注。

Bi₂O₃是ZnO-Bi₂O₃系压敏电阻片形成非线性特性的骨架材料，作为主要富集的晶界材料成分，具有较高的肖特基势垒，在规定的电场下，没有获得足够能量的电子无法越过这一势垒参与导电，形成高电阻界面。由于晶界的连通性和隔断性，使得ZnO-Bi₂O₃系压敏电阻片在规定的电场下处于高电阻的状态，这就是说晶界的长度越长，晶粒越细小，能搞达到的电场强度就越高。为了加长晶界，抑制晶粒快速长大非线性变差，所以要添加另一种材料来抑制晶粒快速长大。Sb₂O₃是很好的氧化锌晶粒长大的抑制剂，在烧结过程中与ZnO结合生成晶粒间相——Zn₇Sb₂O₁₂尖晶石相，存在于晶粒晶界间的三角区，在那里形成钉扎中心，从而抑制晶粒快速长大，使其显微结构均匀，提高电阻片的非线性电气特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非线性电阻片及其制造方法，以提高金属氧化物避雷器用氧化锌电阻片的电场强度，同时将保护水平降低。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种非线性电阻片，由以下摩尔百分比组分组成烧结而成：Bi₂O₃：0.4-1.1％，Co₂O₃：0.6-1.1％，MnCO₃：0.3-0.8％，Sb₂O₃：0.8-1.8％，Cr₂O₃：0.3-0.8％，SiO₂：0.8-1.5％，NiO 0.4-1.1％组成的添加剂；余量为主料ZnO。

本发明进一步的改进在于：Bi₂O₃与Sb₂O₃的摩尔比为(0.50～0.61)∶1。

本发明进一步的改进在于：Bi₂O₃与Sb₂O₃的摩尔比为(0.51～0.59)∶1。

本发明进一步的改进在于：Bi₂O₃与Sb₂O₃的摩尔比为(0.54～0.57)∶1。

本发明进一步的改进在于：Bi₂O₃与Sb₂O₃的摩尔比为0.54∶1。

一种非线性电阻片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，称取添加剂各组分和主料ZnO，然后将添加剂各组分经过球磨混合，加热烘干后装入陶瓷匣缽，在800℃下煅烧2小时后自然冷却、粉碎形成添加剂粉末；

其次，在混合罐中加入添加剂粉末、主料ZnO、有机粘合剂、分散剂、水以及按照添加剂和主料ZnO的总量为基准的0.003％摩尔含量的Al(NO₃)₃9H₂O进行混合，形成均匀的浆料，经过喷雾干燥法进行干燥造粒，获得造粒粉；

再次，将造粒粉压制成型电阻片素坯体，并经450℃高温去除有机物质粘合剂、分散剂；在1100℃～1200℃下烧结4小时得到电阻片烧结体；