[发明专利]一种纳米复合镨系氧化锌电阻片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米复合镨系氧化锌电阻片的制备方法，具体适用于特高压线路用的避雷器，属于避雷器用电阻片的技术领域。

背景技术

 随着我国经济的快速发展，电力需求增长迅速，而我国电力资源分布不平衡，需要通过远距离、大容量的输电系统进行调节，因此需要发展特高压输电工程。特高压输电工程的建设，离不开过电压保护装置，避雷器是输电系统过电压保护的主要设备。电阻片是避雷器中主要的组成元件，自20世纪80年代，我国开始逐步研制并使用氧化锌压敏陶瓷电阻片。

目前，国内制造的氧化锌电阻片的配方主要是以氧化锌为主料，氧化铋为非线性形成剂(以下简称铋系)，由于在烧结过程中，氧化铋易熔融飞溅，且挥发性很强，不仅容易污染烧结的炉体，周围环境，而且会改变原先的设计配比，所以实际生产中需要掺入其他氧化物添加剂加以控制，但仍未彻底改善。因此，近些年，很多的研究者开始关注和研究以氧化镨取代氧化铋为非线性形成剂制备氧化锌电阻片（以下简称镨系），如中国专利CN100562951C在镨系氧化锌电阻片中添加，引入铝离子和锌离子形成替位型缺陷，增加导电离子浓度，降低氧化锌晶粒，改善了非线性电阻残压比。中国专利CN101613199A采用少量Co、Cr、Fe或W的氧化物为电位梯度和非线性增强剂，通过选取各原料合适比例，提高了镨系氧化锌电阻片的综合性能。中国专利CN101284730A提出了一种镨系低压氧化锌压敏陶瓷材料的制造方法，配方中掺加了少量的纳米氧化锌。中国专利CN101604566A提出了一种用于低浪涌电压线路的镨系氧化锌电阻片的配制方法。以上专利的配方，氧化镨等掺合剂主要为非纳米粉，同时电阻片的综合电学性能还需进一步的改进提升，   以满足实际使用中的严格的需求。

纳米技术的进步为我们研究工作提供了很多新的思路。由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高等特点，以及其特有的三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，可用于改善材料的磁、电、光等多方面性能，大大提高其在应用领域中的产品质量和性能。同时，伴随着纳米科技的发展，纳米粉体制备成本也大幅度下降，为纳米技术大规模应用奠定了良好的物质基础。

发明内容

1、      所要解决的技术问题：

    氧化锌电阻片的配方主要是以氧化锌为主料，氧化铋为非线性形成剂(以下简称铋系)，由于在烧结过程中，氧化铋易熔融飞溅，且挥发性很强，不仅容易污染烧结的炉体，周围环境，而且会改变原先的设计配比，所以实际生产中需要掺入其他氧化物添加剂加以控制。

2、      技术方案： 

为了解决以上问题，发明结合最新压敏陶瓷工艺技术、纳米技术提供了一种纳米复合镨系氧化锌电阻片的制备方法，生产步骤为：

第一步，准备好主料和添加剂，主料：ZnO：82.0-95.0%添加剂：：0.05-9.0%，：0.5-7.0%，：0.01-2.0%，：0.1-3.0%，：0.1-1.5%，：0.01-0.8%，百分比为重量百分比；

第二步，按第一步步配方的重量百分比称取，然后充分混合；

第三步，在第二步制备的混合粉体中加入1-5%的甲基纤维素或聚乙烯醇或水溶性丙烯酸树脂，再使用压片机压制成片；

第四步，将第三步制取的电阻片生坯放置于炉中烧结，以80℃/小时-350℃/小时的升温速度对电阻片生坯升温，当温度达到650-750℃时，空气气氛保温10-50分钟，继续升温使温度达到930-1100℃，空气气氛保温20-120分钟，最后随炉冷却至室温，从而制得镨系氧化锌电阻片本体；

第五步，对第四步制得的电阻片本体被铝电极，侧面涂布高阻层有益效果。

主料ZnO和各添加剂均为纳米级粉体，粒径为5-200nm，优选30-50nm。

以上粉体均可在市场购买。

本发明制得了纳米复合镨系电阻片，由于纳米粉体很高的表面能作用，可以降低烧结温度，缩短烧结时间，从而获得细小的晶粒。同时电阻片的成分均匀性有很大提高，微气孔等质量缺陷减少，增加了电阻片的致密度，这些因素极大的改善了电阻片的抗热震性，提升了电位梯度和通流容量，综合电学性能得到很大的改进提高。本发明工艺步骤相对简化很多，成本合适，利于投入工业化生产应用。

具体实施方式

现将本发明的具体实施叙述于下：

实施例1