一种高梯度氧化锌压敏电阻片的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高梯度氧化锌压敏电阻片的制备方法，属于电工材料制备技术领域。该方法包括：(1)将Y2O3与表面活性剂水溶液于160

【技术实现步骤摘要】
一种高梯度氧化锌压敏电阻片的制备方法


[0001]本专利技术涉及电工材料制备
，具体涉及一种高梯度氧化锌压敏电阻片的制备方法。

技术介绍

[0002]非线性氧化锌(ZnO)压敏电阻片(以下简称电阻片)是一种高非线性多晶电子陶瓷型电气保护元件，具有优异的非线性电流
‑
电压特性。其优异的非线性特性被广泛应用于过电压保护领域，在金属氧化物避雷器(简称避雷器)领域，电阻片是一个不可或缺的核心部件。然而，特高压电力系统中应用的电阻片圆柱具有较高的高度，这通常会导致电位分布不均匀和结构复杂。提高电阻片电位梯度是降低避雷器高度的有效途径，但是电阻片电位梯度的提高往往伴随着电阻片大电流通流能力的降低。此外，电阻片制造过程中引入的杂质、气孔也严重限制了电阻片性能的提升。
[0003]目前，通过降低压敏电阻烧成温度和缩短保温时间来减小ZnO晶粒生长速度并减少晶粒生长时间从而提高ZnO压敏电阻的梯度，然而这种方法使ZnO压敏电阻的通流能量、非线性及老化性能等变差；另外的方法是添加适量的Al2O3、SiO2等来抑制ZnO晶粒的生长以提高电位梯度。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述不足之处，本专利技术的目的在于提供一种高梯度氧化锌压敏电阻片的制备方法，该方法在电阻片配方中添加稀土氧化物并优化各组分配比，高温烧结时稀土氧化物与Zn、Bi，Sb等生成新的尖晶石，由于尖晶石的钉扎效应而降低ZnO晶粒的生长速度，导致压敏电阻晶粒尺寸减小，使得电位梯度得以提高。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种高梯度氧化锌压敏电阻片的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0007](1)将Y2O3与表面活性剂的水溶液于160
‑
180℃水热反应10
‑
12h，得到改性后的Y2O3(g
‑
Y2O3)；
[0008](2)准备第一粉体，所述第一粉体包括ZnO、Bi2O3、Sb2O3、Co2O3、MnCO3、NiO、Y2O3和Ag
‑
glass；所述Ag
‑
glass为银玻璃粉；
[0009](3)将第一粉体放入球磨桶内，加入适量去离子水、有机物水分散液及分散剂球磨一定时间，球磨后所得浆料于喷雾造粒塔中造粒，得到第二粉体；将第二粉体过100目筛网，得到第三粉体；
[0010](4)将第三粉体于油压机中压制成圆柱状样品；
[0011](5)将圆柱状样品于高温煅烧炉中在一定温度下煅烧一定时间，即得到所述高梯度氧化锌压敏电阻片。
[0012]上述步骤(1)中，所述表面活性剂的水溶液是将表面活性剂分散于水中后得到，所述表面活性剂为聚乙二醇和/或葡萄糖，所述Y2O3与表面活性剂的重量比例为100：(1～5)。
[0013]上述步骤(1)中，所述表面活性剂的含固率为3
‑
10wt％。
[0014]上述步骤(2)中，所述第一粉体按重量百分比计的组成如下：
[0015][0016]上述步骤(3)中，所述第一粉体、去离子水、有机物水分散液和分散剂的质量比例为(45
‑
55)：(45
‑
50)：(20
‑
30)：1。
[0017]所述有机物水分散液是将有机物分散到水中后获得，所述有机物为聚乙烯醇、乙烯共聚物和羧甲基纤维素钠中的一种；所述有机物水分散液中有机物的质量浓度为5
‑
10％；所述分散剂为甲基戊醇或聚丙烯酰胺。
[0018]上述步骤(3)中，所述球磨的方式为滚桶球磨或搅拌球磨，球磨转速为300
‑
500rpm，球磨时间为5
‑
10h；所述第二粉体的粒度为50
‑
80μm。
[0019]上述步骤(4)中，所述圆柱状样品的高度为10
‑
50mm，直径为30
‑
80mm。
[0020]上述步骤(5)中，所述煅烧温度为1100
‑
1250℃，煅烧时间为2
‑
4h。
[0021]本专利技术的优点和有益效果如下：
[0022]1、ZnO压敏电阻器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，电阻片晶粒细小化是提高电位梯度的重要途径。本专利技术通过配方的改进，在配方中添加稀土氧化物，高温烧结时稀土氧化物与Zn、Bi，Sb等生成新的尖晶石，由于尖晶石的钉扎效应而降低ZnO晶粒的生长速度，导致压敏电阻晶粒尺寸减小，电位梯度得以提高。该方法不破坏原有的工艺过程，适应性强，有利于工业化应用。
[0023]2、本专利技术电阻片配方中的稀土氧化物Y2O3使用表面接枝改性工艺，在Y2O3表面包覆一层亲水性的有机物，从而使Y2O3在体系中分布更加均匀，从而使Y2O3与Zn、Bi、Sb等生成的尖晶石分布更加均匀。此外，该工艺可以减少电阻片制造过程中引入的气孔从而保障产品的质量稳定和可控。
[0024]3、本旭有在体系中引入表面接枝改性后的稀土氧化物g
‑
Y2O3，高温烧结时该g
‑
Y2O3与Zn、Bi、Sb等生成新的尖晶石，由于尖晶石的钉扎效应而降低ZnO晶粒的生长速度，导致压敏电阻晶粒尺寸减小，使ZnO压敏电阻单位厚度上的晶粒和晶界数量增多，电位梯度得以提高。
具体实施方式
[0025]为了便于理解本专利技术，下文将结合实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本发
明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0026]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。
[0027]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0028]实施例1：
[0029]本实施例高梯度氧化锌压敏电阻片的制备方法如下：
[0030]S1：将Y2O3与3wt％含固率的聚乙二醇水溶液于170℃水热反应12h，得到改性后的Y2O3(g
‑
Y2O3)。所述Y2O3与聚乙二醇的重量比例为100：2。
[0031]S2：准备第一粉体，所述第一粉体为ZnO、Bi2O3、Sb2O3、Co2O3、MnCO3、NiO、Y2O3和Ag
‑
glass(银玻璃粉)；所述第一粉体组分按质量含量为：ZnO为90％，Bi2O3为2％，Sb2O3为3％，Co2O3为1％，MnCO3为1％，NiO为1.5％，g
‑
Y2O3为0.5％，Ag
‑
glass为1％。
[0032]S3：将第一粉体放入球磨桶内加适量去离子水、有机物水分散液及分散剂球磨6h，其中：第一粉体、去离子水、有机物水分散液和分散剂的质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高梯度氧化锌压敏电阻片的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)将Y2O3与表面活性剂的水溶液于160
‑
180℃水热反应10
‑
12h，得到改性后的Y2O3(g
‑
Y2O3)；(2)准备第一粉体，所述第一粉体包括ZnO、Bi2O3、Sb2O3、Co2O3、MnCO3、NiO、Y2O3和Ag
‑
glass；所述Ag
‑
glass为银玻璃粉；(3)将第一粉体放入球磨桶内，加入适量去离子水、有机物水分散液及分散剂球磨一定时间，球磨后所得浆料于喷雾造粒塔中造粒，得到第二粉体；将第二粉体过100目筛网，得到第三粉体；(4)将第三粉体于油压机中压制成圆柱状样品；(5)将圆柱状样品于高温煅烧炉中在一定温度下煅烧一定时间，即得到所述高梯度氧化锌压敏电阻片。2.根据权利要求1所述的高梯度氧化锌压敏电阻片的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述表面活性剂的水溶液是将表面活性剂分散于水中后得到，所述表面活性剂为聚乙二醇和/或葡萄糖，所述Y2O3与表面活性剂的重量比例为100：(1～5)。3.根据权利要求1或2所述的高梯度氧化锌压敏电阻片的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述表面活性剂的含固率为3
‑
10wt％。4.根据权利要求1所述的高梯度氧化锌压敏电阻片的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述第一粉体按重量百分比计的组成如下：中，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：董建洪，陈伟，
申请(专利权)人：嘉兴瑞嘉电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：