本发明专利技术提供一种高非线性玻璃料掺杂氧化锌压敏陶瓷材料。其制备方法分一下步骤：一）先制备锌硼玻璃粉配料；二）制备压敏陶瓷材料主料，配方成分为按原料摩尔比：氧化锌94.95%、氧化铋1.25%、二氧化钛0.4%、二氧化二钴0.4%、二氧化锰1%、二氧化锡1%、三氧化二锑1%；三）将锌硼玻璃粉和压敏陶瓷材料主料经过球磨机球磨、烘干、成型、排胶、然后1020~1100℃烧结即制成为压敏陶瓷材料。本发明专利技术所获取电位梯度可达到470～1170V/mm、非线性系数为50～115的系列压敏陶瓷，制作工艺简单、能耗小，绿色环保，综合性能良好，可用于制造超高压或特高压电力系统的优质避雷器产品。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种压敏陶瓷材料，具体的说是一种高非线性高电位梯度玻璃料掺杂 氧化锌压敏陶瓷材料。
技术介绍
ZnO压敏陶瓷是以ZnO粉料为主体，添加微量的其他金属添加剂(如MnO2,Co2O3, Bi2O3,Cr2O3,Sb2O3等)，经过混合，成型后在高温下烧结而成的多晶半导体陶瓷材料。 自1968年日本松下开发出ZnO压敏电阻以来，ZnO压敏电阻就以其造价低廉、制 造方便、非线性系数大、响应时间快、残压低、电压温度系数小等优良性能，广泛用于高压输 电线路和城市地铁直流供电路以及铁路电网系统，并随着超高电压大功率输变电工程的发 展，对输变电设备的安全性和可靠性要求越来越高，压敏陶瓷材料是制造高电位梯度压敏 电阻片的主要原料，压敏电阻片又是制造避雷器和压敏电阻器等产品的主要元件，而避雷 器和压敏电阻器等产品又是各种电网和超高压输变电系统必用的防雷击元件，压敏陶瓷材 料已广泛大量用于电力线路作为吸收和抑制异常过电压，保护电子电力设备中。 现在所使用的压敏陶瓷材料其电位梯度即单位厚度压敏电压，通常低于250V/mm， 根本无法满足形势发展的急需，部分较高梯度的压敏陶瓷材料则采用纳米技术材料，这种 纳米材料又存在制造麻烦和成本费用过高等问题，申请号为200610042720.X公开了一种 电位梯度为500V/mm的压敏材料，但仍存在非线性系数较小和漏电流较大的问题，另一 CN101279844A专利在压敏陶瓷中添加适量复合稀土氧化物，使电位梯度提高到300?1600 V/mm，非线性系数为30?50,但稀土氧化物的掺杂在提高压敏陶瓷电位梯度的同时，导致 了压敏陶瓷非线性系数受到制约，使压敏性能恶化，申请号为201110055176. 3的专利申 请，虽然公开了可获得电位梯度750?900V/mm，非线性系数为20?40的压敏电阻体，但 工艺过程采用了液相沉积法对纳米ZnO进行表面包覆，使制造成本大大增加，且非线性系 数也不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高非线性高电位梯度玻璃料掺杂氧化锌压敏陶瓷材 料，具有产品性能良好，生产成本低等特点，可满足当前工业化生产的高非线性和高电位梯 度压敏陶瓷产品的急需。 本专利技术所采用的制备方法分以下步骤进行： 一）制备锌硼玻璃配料 锌硼玻璃料的配方为：氧化锌与硼酸摩尔配比为55 :45 ; 制备方法按如下步骤进行： 1) 按摩尔比取氧化锌和硼酸，再按配置后的混合重量比加入80%纯水，然后采用球磨 机在转速250转/分状态下球磨4小时制作为浆料； 2) 将上述浆料用烘箱100°C状态烘干； 3) 将烘干后的混合料采用马弗炉按升温速率为5?TC/分从室温升温至1100°C煅烧 2小时； 4) 采用常温纯水急冷淬火，使之成为大小不均匀的细球状料； 5) 将上述细球状料加入纯水，纯水加入按细球状料的重量比份80%加入，采用球磨机 在转速250转/分状态下球磨4小时为浆料； 6) 将上述浆料采用烘箱烘干，即生产为锌硼玻璃粉待用， 二） 制备压敏陶瓷材料主料 所述压敏陶瓷材料主料配方摩尔百分比组合如下： 氧化锌 94.95% 氧化秘 1. 25% 二氧化钛 〇. 4% 三氧化二钴〇. 4% 二氧化锰 1% 二氧化锡 1% 三氧化二锑1% 制备方法分如下步骤进行： 1) 取氧化锌、氧化铋、二氧化钛、三氧化二钴、二氧化锰、二氧化锡、三氧化二锑，并按混 合后总重量比加入80%的纯水，放入球磨机，在转速250转/分状态下球磨20小时，球磨为 浆料； 2) 将上述浆料采用烘箱100°C状态烘干； 3) 将上述烘干料采用马弗炉按每分钟升温5°C方式从室温升温至900°C状态煅烧2小 时后即为压敏陶瓷主料待用， 三） 制备压敏陶瓷材料 1) 按压敏陶瓷主料重量的〇. 2%?1. 5%取锌硼玻璃配料混合均匀，然后按总重量比加 入80%的纯水和2%浓度为5%的聚乙烯醇水溶液后用球磨机球磨为浆料，球磨机转速为250 转/分，球磨时间为20小时； 2) 将球磨后的浆料采用烘箱在90°C状态烘干； 3) 将上述烘干料用压力机压制为圆块状料，压力机的压力为IMPa，大小为（j525X8毫 米，静态放置24小时； 4) 将静态放置24小时的块状料破碎后，并用100目滤筛筛出粗料再加工，直至达到100 目细度，即生产为氧化锌颗粒状瓷料， 5) 将氧化锌颗粒状瓷料用压力机压制为大小为小12X1. 2毫米的圆状陶瓷坯片，压力 机的压力为6MPa; 6) 将上述圆状陶瓷坯片放入马弗炉中，按升温速率为5?TC/分从室温升温至 500°C，保持温度3小时进行排胶。后再以升温速率为5?7°C/分升温到1020-1KKTC，烧 结保温2小时，然后自然冷却至常温即制成为压敏陶瓷材料。上述所用原料均为市售化学 纯原料。 本专利技术通过上述技术方案，由于在材料的配方中采用了科学合理的精密组合，力口 之制备方法分步实施中各自采用加入纯水球磨获细浆料分别烘干煅烧，再混合球磨、烘干、 煅烧、烧结等科学的制备方式，所获取的压敏陶瓷材料，其电位梯度可达到470?1170V/mm，非线性系数可达到50?115,泄漏电流为0. 6?6. 5yA，本专利技术解决了现有技术中存 在的电位梯度和非线性系数无法达到要求和成本过高以及工艺复杂等诸多问题，具有产品 性能好，工艺过程简单易操作和制造成本低以及能耗小、无污染等显著特点，可广泛用于压 高电位梯度敏陶瓷元件的生产，解决了当前和今后超高压输变电和各种电网发展的原料急 需。【具体实施方式】 实施例1 : 制备分以下步骤进行： 一） 制备锌硼玻璃配料 锌硼玻璃料的配方为：氧化锌与硼酸摩尔配比为55 :45 ; 制备方法按如下步骤进行： 1) 按摩尔比取氧化锌和硼酸，再按配置后的混合重量比加入80%纯水，然后采用球磨 机在转速250转/分状态下球磨4小时制作为浆料； 2) 将上述浆料用烘箱100°C状态烘干； 3) 将烘干后的混合料采用马弗炉按升温速率为5°C/分从室温升温至1100°C煅烧2小 时； 4) 采用常温纯水急冷淬火，使之成为大小不均匀的细球状料； 5) 将上述细球状料加入纯水，纯水加入按细球状料的重量比份80%加入，采用球磨机 在转速250转/分状态下球磨4小时为浆料； 6) 将上述浆料采用烘箱烘干，即生产为锌硼玻璃粉待用， 二） 制备压敏陶瓷材料主料 所述压敏陶瓷材料主料配方摩尔百分比组合如下： 氧化锌 94.95% 氧化秘 1. 25% 二氧化钛 〇. 4% 三氧化二钴〇. 4% 二氧化锰 1% 二氧化锡 1% 三氧化二锑1% 制备方法分如下步骤进行： 1) 取氧化锌、氧化铋、二氧化钛、三氧化二钴、二氧化锰、二氧化锡、三氧化二锑，并按混 合后总重量比加入80%的纯水，放入球磨机，在转速250转/分状态下球磨20小时，球磨为 浆料； 2) 将上述浆料采用烘箱100°C状态烘干； 3) 将上述烘干料采用马弗炉按每分钟升温5°C方式从室温升温至900°C状态煅烧2小 时后即为压敏陶瓷主料待用， 三） 制备压敏陶瓷材料 1) 按压敏陶瓷主料重量的0. 3%取锌硼玻璃配料混合均匀，然后按总重量比加入80%的 纯水和2%的浓度为5%的聚乙烯醇水溶液后用球磨机球磨为浆料，球磨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高非线性玻璃料掺杂氧化锌压敏陶瓷材料，包括锌硼玻璃料的配方，氧化锌与硼酸摩尔配比为55：45，其特征在于，制备方法分如下步骤进行如下：一）制备锌硼玻璃配料锌硼玻璃料的配方为：氧化锌与硼酸摩尔配比为55：45；制备方法按如下步骤进行：1）按摩尔比取氧化锌和硼酸，再按配置后的混合重量比加入80%纯水，然后采用球磨机球磨4小时制作为浆料；2）将上述浆料用烘箱100℃状态烘干；3）将烘干后的混合料采用马弗炉1100℃煅烧2小时；4）采用常温纯水急冷淬火，使之成为大小不均匀的细球状料；5）将上述细球状料加入纯水，纯水加入按细球状料的重量比份80%加入，采用球磨机球磨为浆料；6）将上述浆料采用烘箱烘干，即生产为锌硼玻璃粉待用，二）制备压敏陶瓷材料主料所述压敏陶瓷材料主料配方摩尔百分比组合如下：氧化锌 94.95%氧化铋 1.25%二氧化钛 0.4%三氧化二钴 0.4%二氧化锰 1%二氧化锡 1%三氧化二锑 1%制备方法分如下步骤进行：1）取氧化锌、氧化铋、二氧化钛、三氧化二钴、二氧化锰、二氧化锡、三氧化二锑，并按混合后总重量比加入80%的纯水，放入球磨机，球磨为浆料；2）将上述浆料采用烘箱100℃状态烘干；3）将上述烘干料采用马弗炉900℃状态煅烧2小时后即为压敏陶瓷主料待用，三）制备压敏陶瓷材料1）按压敏陶瓷主料重量的0.2%～1.5%取锌硼玻璃配料混合均匀，然后按总重量比加入80%的纯水和2%的聚乙烯醇水溶液后用球磨机球磨为浆料；2）将球磨后的浆料采用烘箱在90℃状态烘干；3）将上述烘干料用压力机压制为圆块状料，大小为φ25×8毫米，静态放置24小时；4）将静态放置24小时的块状料破碎后，并用100目滤筛筛出粗料再加工，直至达到100目细度，即生产为氧化锌颗粒状瓷料，5）将氧化锌颗粒状瓷料用压力机压制为圆状陶瓷坯片，圆片状生坯大小为φ12×1.2毫米；6）将上述圆状陶瓷坯片放入马弗炉中，升温至500℃，保持温度3小时进行排胶，后再升温到1020‑1100℃，烧结保温2小时，然后自然冷却至常温即制成为压敏陶瓷材料。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：廖继红，钟志成，屈少华，赵志勇，杨伟，
申请(专利权)人：湖北文理学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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