[发明专利]一种氧化锌电阻片及其制备方法

说明书

本发明涉及无机非金属材料技术领域，具体公开了一种综合性能优异的氧化锌电阻片及其制备方法。本发明在现有固相法的基础上，通过原料粒径级配提高生坯密度，克服了单一原料粒径易出现的气孔率较高、烧结密度低，烧结后颗粒尺寸均匀性较差，晶界厚度不可控等因素对氧化锌电阻片性能的影响，进而提高了电阻片的烧结致密性。本发明进一步通过烧结后电阻片的控制析晶，提高烧结后颗粒尺寸的均匀性、调控晶界层厚度，从而提高氧化锌电阻片的电性能。本发明所述方法制备的氧化锌电阻片具有电位梯度、非线性系数、能量密度高，漏电流和残压比低等优点，且制备工艺简单，对设备要求低，易于批量化生产。

技术领域

本发明涉及无机非金属材料技术领域，尤其涉及一种氧化锌电阻片。

背景技术

随着超高压(500-750kV)和特高压(高于750kV)输变电技术的发展，对作为避雷器核心元件的ZnO压敏电阻片的安全性、可靠性和小型化提出了越来越高的要求，研究具有高电位梯度和大过流容量的ZnO压敏电阻片便成为国内外开发新一代ZnO避雷器的关键之一。在我国西电东送、南北互供等超高压大功率输变电工程的发展，使电网的输电电压不断提高，输电容量不断增大，开发高电位梯度和大通流容量的ZnO避雷器也是我国超高压和特高压电网建设的迫切需求。

自日本、美国于20世纪70年代开发出ZnO压敏电阻片并广泛用于电力系统避雷器后，各国竞相投入到ZnO压敏电阻片的研究探索中。ZnO压敏电阻片的材料体系经历了从ZnO-Bi₂O₃系到ZnO-稀土系再到多元系统的改进，材料组成的设计与优化大幅提高了ZnO压敏电阻片的电位梯度和能量耐受密度。在日本，商品化避雷器中ZnO电阻片的电位梯度达400V·mm^-1，方波通流容量达300J·cm^-3，比传统的压敏电阻片高出了约1倍。我国对这一方面的研制较为滞后，且美国、日本等发达国家对该类材料已经展开了深入研究，但是对我国形成了技术封锁。

因此，自主开发可生产大通流密度、高电位梯度新型ZnO材料的制备技术具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种氧化锌电阻片及其制备方法。

为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种氧化锌电阻片的制备方法，采用多种粒径分布的氧化锌与同一粒径分布的其他氧化物作为原料；所述氧化锌的粒径分布分别为500±50纳米、90±20纳米、30±10纳米，其他氧化物的粒径为1000±200纳米。

作为优选，原料中：氧化锌的含量分别为：500±50纳米5-50mol％、90±20纳米5-80mol％、30±10纳米5-60mol％；其他氧化物的添加量为0.1-8.0mol％。

更为优选，原料中：氧化锌的含量分别为：500±50纳米10-45mol％、90±20纳米10-60mol％、30±10纳米15-55mol％；其他氧化物的添加量为0.2-6.0mol％。

进一步地，其他氧化物包括但不限于三氧化二铋(Bi₂O₃)、三氧化二锑(Sb₂O₃)、三氧化二铬(Cr₂O₃)、三氧化二钴(Co₂O₃)、四氧化三钴(Co₃O₄)、三氧化二镍(Ni₂O₃)、二氧化锰(MnO₂)、氧化钇(Y₂O₃)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)、三氧化二镓(Ga₂O₃)等中的几种；所述氧化物的纯度≥99％。