[发明专利]一种金属钼与氧化铝复合陶瓷绝缘结构及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变介电常数或电阻率的金属钼与氧化铝复合陶瓷绝缘结构及其制备方法。

背景技术

真空中固体绝缘材料发生沿面闪络成为了电气电子系统一个严重而难以避免的问题。因此，研究提高绝缘材料和绝缘结构在直流电压作用下的真空沿面闪络电压；减少真空中高压电极间绝缘介质的长度，对缩小电气、航天、武器设备的尺寸和体积，减轻其重量有着重要意义。

在以往大量实验的基础上，国内外的研究学者对于沿面闪络过程中的起始阶段和最后阶段的认识已基本达成一致。普遍都认为沿面闪络是由阴极三结合处(真空-电极-绝缘子)的场致电子发射引起的，经过发展阶段，最后以在绝缘介质表面的脱附气体层和介质材料本身的气化层中形成贯穿性导电通道而结束。但是对于发展阶段的物理机制的理解，则存在着分歧。先后有多个模型被提出，目前占主导地位的、较易被人们所认可的模型主要有两个：由Anderson等人提出的二次电子雪崩(SecondaryElectron Emission Avalanche，SEEA)模型，以及由Blaise和Gressus提出的电子触发极化释放理(ElectronTriggered Polarity Relaxation，ETPR)模型。

已有研究者采用电场分析软件，分析了三结合区域的电场分布，研究了三结合区域存在间隙时的电场分布和集中程度，提出采用变介电常数的方式来改善电场分布，但是并没有实际的试验报道。研究表明：绝缘固体材料的种类、表面涂层、掺杂和改性处理等对沿面闪络、损伤和耐压性能有影响。但是，表面改性重复性差，不稳定，可靠性不好，难以应用。有研究者采用金属陶瓷嵌入陶瓷中，使阴极周围电场均匀，从而提高沿面闪络电压，这将表面击穿(闪络)转变为体击穿，是一种一体化制备技术。

我国已经认识到电气设备性能的提高需要对绝缘材料和结构进行改善。但是，国内在现代电气装备中使用的材料性能不稳定，可靠性差。对现代电气装备用的绝缘材料的研制开发刚刚起步。因此，急需研究开发高性能的绝缘材料和结构，以满足现代电气装备的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种变介电常数(电阻率)的金属钼与氧化铝复合陶瓷绝缘结构及其制备方法，可显著提高陶瓷沿面闪络电压，改善综合电气性能。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种金属钼与氧化铝复合陶瓷绝缘结构，包括氧化铝陶瓷基体，所述氧化铝陶瓷基体两端面通过绝缘粘接层平面联接有金属陶瓷片，该金属陶瓷片由掺有体积百分比为0.1～25％钼粉的氧化铝基金属陶瓷制成。

上述结构中，所述氧化铝陶瓷基体为圆柱瓷体。所述金属陶瓷片为圆片，该圆片直径与圆柱瓷体的直径相等。所述绝缘粘接层为环氧粘接层或硅橡胶粘接层。

一种前述金属钼与氧化铝复合陶瓷绝缘结构的制备方法，包括下述步骤：

1)采用常规电子陶瓷工艺制备氧化铝陶瓷基体，并将其两端面磨平；

2)制备掺钼氧化铝基金属陶瓷片，按体积百分比取钼粉0.1～25％和Al₂O₃瓷粉75～99.9％进行称量，混合后球磨4～6小时，然后造粒，再将造粒料干压制成片状生坯，在210℃温度下排胶，然后在1500-1700℃烧结1-4小时，300℃时通氩气防止Mo被氧化，最后制成金属陶瓷片，并将金属陶瓷片两端面磨平；

3)在氧化铝陶瓷基体两端面用绝缘粘接剂粘接上述金属陶瓷片；

4)将粘接好金属陶瓷片的氧化铝陶瓷基体加热使粘结剂固化。

上述制备方法中，所述氧化铝陶瓷基体制成圆柱瓷体；所述金属陶瓷片制成圆片，该圆片直径与圆柱瓷体的直径相等。所述绝缘粘接剂采用环氧粘接剂或硅橡胶粘接剂。

与单纯氧化铝陶瓷相比，Mo-Al₂O₃金属陶瓷的电气性能产生了显著变化，随着Mo含量的增加，电阻率不断降低，介电常数逐渐升高。在氧化铝陶瓷两边使用环氧粘接金属陶瓷，形成介电常数或电阻率的梯度变化，这种绝缘结构可以显著的提高真空中氧化铝绝缘子的沿面闪络电压，改善真空耐压性能。

附图说明

图1为本发明复合陶瓷绝缘结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述：