[发明专利]一种氧化锌基纳米复合粉体电阻片的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化锌基纳米复合粉体电阻片的制备方法，包括氧化锌基纳米复合粉体的制备、含水、压片、烧结、磨片清洗、喷铝、侧面涂绝缘釉的工序，最终得到氧化锌基纳米复合粉体电阻片。本发明通过化学溶胶凝胶法制备的包括氧化锌在内的多种金属氧化物均为纳米级别粉体，各组分混合均匀，颗粒的粒径分布小，从而提高了氧化锌电阻片的电位梯度、通流能力和耐受大电流冲击能力；本发明氧化锌电阻片的制备不需要经过球磨、造粒工艺，既可以节约成本，又提高了生产效率，有利于批量化生产；本发明不用加入粘合剂聚乙烯醇，压片制得的粗坯也能保持良好的强度，不会在煅烧时出现裂痕，降低了生产成本，且对环境友好。

技术领域

本发明属于高压电工敏感陶瓷材料技术领域，涉及一种氧化锌基纳米复合粉体电阻片的制备方法。

背景技术

氧化锌电阻片是一种多组分金属氧化物多晶半导体陶瓷，以氧化锌(ZnO)为主要原料，添加多种金属氧化物成分(Bi₂O₃、MnO₂、Co₂O₃、Cr₂O₃、Sb₂O₃、SiO₂、TiO₂等)，采用典型的陶瓷材料工艺制备而成。氧化锌电阻片作为避雷器的核心部件，其性能直接影响氧化锌避雷器产品的性能。特高压等级用氧化锌避雷器电阻片由于技术复杂、造价较高，目前只被少数国家拥有，国外具备生产特高压氧化锌避雷器和高压敏电压梯度阀片能力的公司包括：日本的TMTD(2002年由三菱、东芝合组)和日立、俄罗斯电瓷工联、美国的GE、OB，瑞典ABB、英国EMP。为了加快我国电力行业的发展，摆脱对国外技术的依赖，开发高流通能力、高电压梯度的氧化锌电阻片具有现实意义。

研究发现，影响电阻片通流能力的主要原因是电阻片内部的微观不均性结构导致电流分布的不均性，由此产生的热量导致内部热应力形成，从而使电阻片击穿或炸裂。另外，电阻片的电压梯度与组成电阻片颗粒的粒径大小有关，颗粒的粒径越小，电阻片的电压梯度越大。

现有氧化锌电阻片的生产工艺流程为：配料、研磨、造粒、含水、压片、烧结、磨片清洗、喷铝上侧面绝缘层，最终得到氧化锌电阻片，工艺繁琐，生产周期长，生产效率较低；普遍采用球磨工艺，球磨后颗粒的粒径较大，混合的效果不佳，难以获得纳米级的原料粉末；而且在造粒时候需要往浆料中添加粘结剂聚乙烯醇，其在烧结时会分解得到的CO₂、H₂O和炭黑，增大了氧化锌电阻片的孔隙率，降低电阻片内部结构的均一性；同时增加了生产成本，由于聚乙烯醇具有化学毒性，不利于操作人员的安全生产，对环境也会产生污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化锌基纳米复合粉体电阻片的制备方法，制备得到的氧化锌电阻片具有成分均匀、颗粒粒径小、成本低、对环境友好、电压梯度高以及流通能力强等优点。

本发明一种氧化锌基纳米复合粉体电阻片的制备方法，包括如下步骤：

(1)将包括锌盐在内的多种金属盐混合物配成水溶液，向其中滴入表面改性剂，搅拌均匀得到金属盐混合溶液；

(2)将络合剂溶于无水乙醇中配成络合剂的无水乙醇溶液，将金属盐混合溶液滴加到络合剂的乙醇溶液中，在设定温度下搅拌使其充分溶解，然后保温，过滤后得到白色凝胶；

(3)将白色凝胶洗涤干净，干燥后放入管式炉中，在设定温度下煅烧，将所得产物洗涤干净，干燥后得到氧化锌基纳米复合粉体；

(4)含水：向氧化锌基纳米复合粉体中加入预定量的蒸馏水，充分搅拌均匀；

(5)压片：将含水后的粉料放入压片机中压制成片状粗坯；

(6)烧结：将粗坯在马弗炉中煅烧处理；

(7)磨片、清洗：将电阻片两端面磨平，使用蒸馏水清洗干净；