[发明专利]氧化锌电阻片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高压电工敏感陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种高电位梯度和大通流能力的氧化锌电阻片及其制备方法。

背景技术

特高压的迅速发展对电力设备的小型化和大容量提出了越来越高的要求。氧化锌压敏电阻片是氧化锌避雷器的核心部件，但目前氧化锌电阻的电位梯度和通流能力都较低。用高电位梯度和大通流能力氧化锌压敏电阻片组装特高压输电系统中的金属氧化物避雷器，可以减轻其重量、降低其高度、减小其体积，进一步提高避雷器乃至整个电力系统的安全可靠性。

氧化锌电阻片的电位梯度和通流能力决定于电阻片晶粒大小、晶界层的数量和掺杂物种类等，单位厚度上的晶粒和晶界数量越多，其电位梯度就越高，因此晶粒均匀细小化是提高电阻片电位梯度的关键。而烧结工艺直接决定氧化锌压敏电阻的晶粒尺寸、均匀性和晶界结构，是至关重要的一个环节。当烧结温度过低或者烧结时间过短，会导致氧化锌晶粒生长不充分；当烧结时间过长时，部分晶粒会生长得过大导致其微观结构均匀性恶化，且会使低熔点掺杂物大量挥发，同样影响氧化锌电阻片的性能。目前的烧结方法难以控制，难以保证生产的氧化锌电阻片具有高梯度和高通流特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高电位梯度和大通流能力的氧化锌电阻片，还提供一种该氧化锌电阻片的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种氧化锌电阻片，所述氧化锌电阻片由以下摩尔分数的原料烧结而成：氧化锌基料95.5%~99%，氧化钇0.5%～1.9%，氧化锆0.5%～2.6%。

上述的氧化锌电阻片，所述氧化锌基料包括如下摩尔配比的原料：氧化锌：90%~93%，氧化钴：1%~1.5%，氧化铬：1.2%~1.8%，氧化硅：1.0%~1.4%，氧化铋：1.2%~1.5%，氧化镍：0.8%~1.2%，氧化锰：0.6%~1.1%，氧化锑：1.2%~1.5%。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述氧化锌电阻片的制备方法，包括以下步骤：

（1）配料：按摩尔百分比称取以下原料：氧化锌基料95.5%~99%、氧化钇0.5%～1.9%和氧化锆0.5%～2.6%；

（2）湿磨造粒：将步骤（1）所述原料加水混料后球磨至粒径为2μm以下的浆料，然后将浆料进行喷雾干燥成粒料；

（3）液压成片：将步骤（2）所得粒料压制成片，得氧化锌电阻片预成品；

（4）烧结：将烧结马弗炉设置为多层，每层平摊多个氧化锌电阻片预成品进行分段烧结，所述分段烧结工艺过程为：（4.1）将温度从室温升至1090℃～1110℃，保温50min～70min；（4.2）将温度升至1140℃～1160℃，保温110min～130min；（4.3）将温度降至1090℃～1110℃，保温110min～130min；（4.4）将温度降至990℃～1010℃，保温50min～70min；（4.5）将温度降至室温，得氧化锌电阻片。

上述的制备方法，优选的，所述步骤（4.2）的升温速率为50℃/h。

上述的制备方法，优选的，所述步骤（4.3）的降温速率为25℃/h，所述步骤（4.4）的降温速率为50℃/h。

上述的制备方法，优选的，所述步骤（4.1）的详细步骤为：

（4.1.1）以200℃/h的升温速率将温度从室温升至740℃～760℃；

（4.1.2）以125℃/h的升温速率将温度升至990℃～1010℃；

（4.1.3）以50℃/h的升温速率将温度升至1090℃～1110℃，保温50min～70min。

上述的制备方法，优选的，所述步骤（4.5）的详细步骤为：

（4.5.1）以50℃/h的降温速率将温度降至790℃～810℃；

（4.5.2）以20℃/h的降温速度将温度降至750℃～770℃；

（4.5.3）以250℃/h的降温速度将温度降至室温。

上述的制备方法，优选的，所述步骤（4）中，将烧结马弗炉设置为四层，每层平摊六个氧化锌电阻片预成品进行分段烧结。

上述的制备方法，优选的，所述步骤（2）中，所述球磨转速为300r/min～550r/min，球磨时间8h～12h。