[發(fā)明專利]一種避雷器用壓敏陶瓷材料及其制備方法

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• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN107032780A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武行峰
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥羿振電力設(shè)備有限公司
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/626;C04B35/622;H01C7/12;H01C7/112
• 代理公司: 合肥道正企智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司34130
• 代理人: 張浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓敏陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及一種避雷器用壓敏陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)

避雷器是電力設(shè)備中常用的一種過電壓保護(hù)電器，其核心元件是氧化鋅電阻片；該電阻片具有通流容量大、殘壓低、非線性指數(shù)高等優(yōu)點，已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的碳化硅電阻片，是目前世界上性能最佳的防雷電器。ZnO 壓敏陶瓷是以 ZnO 粉料為主體，添加微量的其他金屬添加劑（如 MnO₂，Co₂O₃，Bi₂O₃，Cr₂O₃，Sb₂O₃ 等），經(jīng)過混合，成型后在高溫下燒結(jié)而成的多晶半導(dǎo)體陶瓷材料。

目前已應(yīng)用的 ZnO 壓敏陶瓷材料，其電位梯度通常低于250V/mm，對于工作電壓較高的電力電子線路，所采用的壓敏電阻片的厚度較大或串聯(lián)的數(shù)量較多，如能提高壓敏材料的電位梯度，同樣應(yīng)用場合的壓敏電阻片厚度可降低或串聯(lián)的數(shù)量減少。例如在避雷器應(yīng)用中將電位梯度為 400V/mm 取代現(xiàn)用的 200V/mm 壓敏陶瓷材料，避雷器所需串聯(lián)壓敏陶瓷電阻片數(shù)量減半，不僅可降低避雷器本身的制造成本，而且可降低避雷器應(yīng)用場合的重力負(fù)荷及風(fēng)阻，提高輸配電系統(tǒng)可靠性。目前氧化鋅電阻片的生產(chǎn)通常采用兩次燒結(jié)工藝，電阻片生坯成型、排膠、預(yù)燒結(jié)、涂覆高阻層材料、燒結(jié)。這種方法不僅存在工藝路線長、生產(chǎn)率低、勞動強(qiáng)度大等缺陷，而且能耗和產(chǎn)品成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種避雷器用壓敏陶瓷材料及其制備方法，該陶瓷材料具有吸收能力與脈沖沖擊耐受能力強(qiáng)等良好電氣性能，穩(wěn)定性高，制備方法簡單，球磨能耗較低。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種避雷器用壓敏陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅ZnO 120-150份、氧化鈷Co₂O₃ 1.5-2.8份、氧化鉻Cr₂O₃ 1.2-2.2份、鈦酸鍶SrTiO₃ 0.6-1.8份、鈦酸鎂Mg₂TiO₄0.8-2.0份、碳酸鋰Li₂CO₃ 0.1-0.6份。

優(yōu)選地，包括如下重量份的組分：氧化鋅ZnO 135份、氧化鈷Co₂O₃ 1.8份、氧化鉻Cr₂O₃ 1.5份、鈦酸鍶SrTiO₃ 1.2份、鈦酸鎂Mg₂TiO₄ 0.9份、碳酸鋰Li₂CO₃ 0.3份。

上述避雷器用壓敏陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻，過200-400目篩，加入適量水，放入球磨機(jī)中球磨制成漿料；

（2）將漿料在120-130℃烘干至含水量3-8%，放入850-900℃窯爐中煅燒1-2小時，得到壓敏陶瓷的主材料；

（3）將壓敏陶瓷主材料放入球磨機(jī)中，加入適量水和3-5%的聚乙烯醇水溶液，球磨成漿液，在鼓風(fēng)烘箱中干燥1-2小時，再用壓力機(jī)壓制成塊狀物料，置于干燥通風(fēng)處2-3天；

（4）將通風(fēng)干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機(jī)中粉碎，過100-150目篩，磨粉機(jī)磨粉至80-90目細(xì)度，得到顆粒狀的瓷料；

（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機(jī)中壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至460-480℃排膠2-3小時，再升溫至950-1000℃燒結(jié)保溫2-3小時，自然冷卻至常溫制成壓敏陶瓷材料。

優(yōu)選地，所述步驟（1）加入的水量為各組分混合后總重量的0.6-1.5倍。

優(yōu)選地，所述步驟（1）球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為40-60r/min，球磨時間為12-16小時。

優(yōu)選地，所述步驟（3）球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為80-100r/min，球磨時間為15-20小時。

優(yōu)選地，所述步驟（3）壓力機(jī)的壓力為2-3Mpa。

優(yōu)選地，所述步驟（5）壓力機(jī)的壓力為10-12Mpa。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：