高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层的制备方法技术

一种高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层的制备方法，包括坯体、高阻层，所述高阻层包裹于所述坯体外侧，所述高阻层配方包括ZnO、Fe

Method for preparing high flow Zinc Oxide high pressure resistance layer with high flow capacity

A high flow capacity of the high gradient varistor Zinc Oxide high resistance layer preparation method, including the body, the high resistance layer, the high resistance layer is wrapped in the body outside the high resistance layer including ZnO, Fe2O3, Bi2O3 formula, Sb2O3, SiO2, MnO2, Li2CO3, Ni2O3, the the body is Zinc Oxide varistor body, the body of the formula Fe2O3, Bi2O3, ZnO, Sb2O3, SiO2, MnO2, Li2CO3, Ni2O3. The utility model has the advantages that the mechanical strength of the pressure sensitive resistor is increased, the crack and the flashover phenomenon are prevented, the insulating strength of the surface of the varistor body is increased, and the flow area of the body is not affected.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子元件领域，特别是一种高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层制备方法。
技术介绍
通过生产实践总结出高阻层对电阻片的各种性能有着直接的影响，尤其对电阻片的残压比、方波容量和大电流的影响最为显著。在国标GB11032-2010《交流无间隙金属氧化物避雷器》中，对标称放电电流分别为5kA和10kA的避雷器，要求具有承受两次4/10μs大电流冲击耐受的能力，冲击电流峰值分别要求为65kA和100KA。高性能的氧化锌避雷器中氧化锌压敏电阻的电压梯度E1mA被提高，缩短了压敏电阻片两电极间的距离。在氧化锌压敏电阻的电流反转区，随着冲击电流幅值的增大，在电极半径保持不变的情况下，电极边缘的电流集中程度就越高，最终导致了压敏电阻阀片边缘的损坏。在配方开发过程中，测试样品在冲击电流幅值5kA，冲击电流波形8/20μs下的残余电压时，也频现电阻片圆周边缘的闪络现象。针对新开发压敏电阻配方制作的ZnO压敏电阻阀片，适当提高侧面的绝缘水平，防止ZnO压敏电阻阀片的侧面闪络，是充分发挥压敏电阻阀片性能的辅助措施之一，也是研制、生产高性能氧化锌阀片的关键之一。目前，普遍采用增加ZnO压敏电阻侧面圆周上的电阻值，改变压敏电阻上下表面电极边缘电流分布的方式。在工业应用中ZnO压敏电阻片的侧面圆周涂覆一种电阻值极高的绝缘材料，这种绝缘材料是一种由无机绝缘材料和有机结合剂以及相应的溶剂混合而成的浆料。在氧化锌压敏电阻坯体排结合剂完成后，涂覆在压敏电阻的侧面圆周，在烧结炉中与压敏电阻本体一同烧结成一体的高阻值绝缘材料，又称高阻层。氧化锌压敏电阻侧面高阻绝缘层受到浆料配制成份的影响较大。根据相关研究，在浆料配制时，如果不添加ZnO，则在浆料和本体一同烧结的过程中，尖晶石和Zn2SiO4仅在靠近压敏电阻片本体的接触面上形成，若浆料涂覆过厚，则在烧结完成后，会出现高阻层剥离脱落现象，所以配制的高阻层浆料，必须能够和本体发生一定程度的反应，而又不涂覆过厚，才有可能使高阻层发挥作用。高阻层厚度与烧结工艺也影响着ZnO压敏电阻的电气性能。在高阻层浆料配方中，添加适量的ZnO，解决高阻层浆料涂覆过厚带来的弊端。高阻层的研制还要考虑与ZnO压敏电阻本体是否具有同步的收缩率。在烧结过程中，若高阻层浆料的收缩率大于压敏电阻本体的收缩率，则在2ms方波电流筛选过程中，在电阻片第一次承受大电流冲击后，电阻片温度急剧升高到100℃以上，处于张应力状态的高阻层因耐受不住这种热冲击而使表面胀裂形成难以观察到的微裂纹。高阻层浆料由于添加的成份不同，在与本体共同烧结时，绝缘层渗透到压敏电阻本体的深度也有不同，渗透的深度越深，压敏电阻的有效通流面积就越小，压敏电阻的残压要比不涂该高阻层时高，这也是涂覆渗透性强的高阻层的弊端。综上所述，氧化锌压敏电阻的高阻绝缘层不是涂覆上任意一种浆料就能解决电阻片边缘的绝缘问题，需要根据不同的氧化锌压敏电阻本体配方，调制相适应的高阻绝缘层浆料。不同配方工艺的MOV只能通过实验选择合适的高阻层配方和工艺，没有一种高阻层配方对各种电阻片配方工艺均适用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，设计了一种高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层制备方法。具体设计方案为：一种高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层制备方法，包括坯体、高阻层，所述高阻层包裹于所述坯体外侧，所述高阻层配方包括ZnO、Fe2O3、Bi2O3、Sb2O3、SiO2、MnO2、Li2CO3、Ni2O3，所述坯体为氧化锌压敏电阻坯体，所述坯体的配方包括ZnO、Fe2O3、Bi2O3、Sb2O3、SiO2、MnO2、Li2CO3、Ni2O3。配方中各成分的摩尔百分份数为ZnO-47.3份、Fe2O3-2份、Bi2O3-16份、Sb2O3-7份、SiO2-25份、MnO2-2份、Li2CO3-0.2份、Ni2O3--0.5份。包括制浆步骤、涂覆步骤、烧结步骤、后续加工步骤，所述制浆步骤、涂覆步骤、烧结步骤、后续加工步骤依次进行。所述制浆步骤中，将ZnO、Fe2O3、Bi2O3、Sb2O3、SiO2、MnO2、Li2CO3、Ni2O3等干粉料加入高搅球磨机中进行干磨，然后加入PVA溶液、去离子水、适量的消泡剂，去除PVA中混入的气泡，继续混合搅拌1小时，获得高阻层浆料。所述后续加工步骤中，包括热处理、磨片、清洗烘干，喷铝电极、涂覆聚酯绝缘漆、烘干固化，所述处理、磨片、清洗烘干，喷铝电极、涂覆聚酯绝缘漆、烘干固化依次进行。所述直降步骤中，所述干磨时间为12h；所述PVA溶液浓度为2.8％；所述PVA溶液与干粉料的质量比为1：1；所述去离子水与干粉料的质量比为1：0.05；所述涂覆步骤中，将所述高阻层浆料采用手工涂覆的方式刷涂于排过胶的氧化锌压敏电阻坯体侧面，刷涂次数为多次，压敏电阻坯体采用氧化锌压敏电阻配方。所述烧结步骤中，烧结过程按照生产线隧道炉预定的烧结曲线进行。通过本专利技术的上述技术方案得到的一种高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层制备方法，其有益效果是：增加压敏电阻的机械强度，防止出现裂纹和闪络现象，既能增加压敏电阻本体侧面的绝缘强度，又不影响本体的通流面积。附图说明图1是本专利技术所述含Li+离子高阻层配方表；图2是本专利技术所述Li+配方高阻层电气参数表；图3是本专利技术所述Li+配方高阻层2ms方波筛选表；图4是本专利技术所述Li+配方高阻层方波测试后的示意图；图5是本专利技术所述Li+配方高阻层大电流冲击耐受侧面绝缘闪络示意图；图6是本专利技术所述Li+配方高阻层4/10μs大电流冲击实验测试结果图；图7是本专利技术所述含Fe3+离子的高阻层配方表；图8是本专利技术所述Fe3+配方高阻层电器参数表；图9是本专利技术所述Fe3+配方高阻层2ms方波筛选表；图10是本专利技术所述Fe3+配方高阻层4/10μs大电流冲击实验测试结果图；图11是本专利技术所述Fe3+高阻层配方配比表；图12是本专利技术所述4组Fe3+配方高阻层电气参数表；图13、图14是本专利技术所述4组Fe3+配方高阻层2ms方波筛选表；图15是本专利技术所述4组Fe3+配方高阻层4/10μs大电流冲击实验测试结果图；图16是本专利技术所述4组Fe3+配方高阻层碎裂的示意图；图17是本专利技术所述高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻的SEM图像。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行具体描述。一一种高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层制备方法，包括坯体、高阻层，所述高阻层包裹于所述坯体外侧，所述高阻层配方包括ZnO、Fe2O3、Bi2O3、Sb2O3、SiO2、MnO2、Li2CO3、Ni2O3，所述坯体为氧化锌压敏电阻坯体，所述坯体的配方包括ZnO、Fe2O3、Bi2O3、Sb2O3、SiO2、MnO2、Li2CO3、Ni2O3。配方中各成分的摩尔百分份数为ZnO-47.3份、Fe2O3-2份、Bi2O3-16份、Sb2O3-7份、SiO2-25份、MnO2-2份、Li2CO3-0.2份、Ni2O3--0.5份。包括制浆步骤、涂覆步骤、烧结步骤、后续加工步骤，所述制浆步骤、涂覆步骤、烧结步骤、后续加工步骤依次进行。所述制浆步骤中，将ZnO、Fe2O3、Bi2O3、Sb2O3、SiO2、MnO2、Li2CO3、Ni2O3等干粉料加入高搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层制备方法，包括坯体、高阻层，所述高阻层包裹于所述坯体外侧，其特征在于，所述高阻层配方包括ZnO、Fe2O3、Bi2O3、Sb2O3、SiO2、MnO2、Li2CO3、Ni2O3，所述坯体为氧化锌压敏电阻坯体，所述坯体的配方包括ZnO、Fe2O3、Bi2O3、Sb2O3、SiO2、MnO2、Li2CO3、Ni2O3。

【技术特征摘要】
1.一种高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层制备方法，包括坯体、高阻层，所述高阻层包裹于所述坯体外侧，其特征在于，所述高阻层配方包括ZnO、Fe2O3、Bi2O3、Sb2O3、SiO2、MnO2、Li2CO3、Ni2O3，所述坯体为氧化锌压敏电阻坯体，所述坯体的配方包括ZnO、Fe2O3、Bi2O3、Sb2O3、SiO2、MnO2、Li2CO3、Ni2O3。2.根据权利要求1中所述的高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层制备方法，其特征在于，所述高阻层配方中各成分的摩尔百分份数为ZnO-47.3份、Fe2O3-2份、Bi2O3-16份、Sb2O3-7份、SiO2-25份、MnO2-2份、Li2CO3-0.2份、Ni2O3--0.5份。3.一种高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层制备方法，其特征在于，包括制浆步骤、涂覆步骤、烧结步骤、后续加工步骤，所述制浆步骤、涂覆步骤、烧结步骤、后续加工步骤依次进行。4.根据权利要求3中所述的高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层制备方法，其特征在于，所述制浆步骤中，将ZnO、Fe2O3、Bi2O3、Sb2O3、SiO2、MnO2、Li2CO...

【专利技术属性】
技术研发人员：何金良，孟鹏飞，胡军，谢清云，蒙小记，胡小定，王锋，
申请(专利权)人：清华大学，西安西电避雷器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11