[发明专利]一种用于高压避雷器的氧化锌压敏电阻及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于高压避雷器的氧化锌压敏电阻及其制备方法，涉及无铅压电陶瓷技术领域，该方案采用铋、锑、钴、镍、锰、铬、铝、硅、稀土元素进行掺杂，提高其电学性能。本发明使用微波烧结的工艺制备的氧化锌压敏电阻，相比传统的烧结工艺，相同配方下微波烧结的烧结温度更低，烧结时间更短，可降低氧化锌压敏电阻在生产过程中的能源使用，节能环保。

技术领域

本发明属于电子陶瓷元器件技术领域，尤其涉及一种微波烧结工艺制备用于高压避雷器的氧化锌压敏电阻的方法。

背景技术

ZnO压敏电阻避雷器具有非常优越的非线性特性、响应速度快、高能流通能力强等优异的电学性能，被广泛应用于电力系统、电网系统之中，作为抗浪涌冲击的保护设备。随着我国的超高压输电线路盒高速铁路的快速发展，国内对ZnO压敏电阻避雷器器件的需求量越来越高，对ZnO压敏电阻避雷器器件的电学性能也有着更高的要求。

传统的ZnO压敏电阻避雷器制备方法是使用箱式炉在1000°C以上进行烧结，温度较高而且保温时间长，制备过程能耗高。

微波烧结是一种新发展的特种烧结工艺，此工艺利用微波的作用下由材料内部介质损耗而产生热量进行加热的。加热过程中，材料内部分子或离子动能增加，降低了烧结活化能，具有传质速度快、加热均匀等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高压避雷器的氧化锌压敏电阻及其制备方法，以解决背景技术中所提出的问题。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种用于高压避雷器的氧化锌压敏电阻，包括ZnO、Bi₂O₃、Sb2O₃、Co₃O₄、NiO、MnO₂、Cr₂O₃、Al(NO₃)₃·9H₂O、SiO₂、In₂O₃以及稀土氧化物Sm₂O₃、Y₂O₃、CeO₂、La₂O₃混合组成；混合物中，ZnO的摩尔分数为93.5%~97%,Bi₂O₃的摩尔分数为0.5%~1%,Sb₂O₃、Co₃O₄、NiO、MnO₂、Cr₂O₃、Al(NO₃)₃·9H₂O、SiO₂的摩尔分数为1.5%~3.35%、In₂O₃的摩尔分数为0%~0.3%，稀土氧化物的摩尔分数为0%~0.3%。

一种用于高压避雷器的氧化锌压敏电阻的制备方法，包括如下步骤：

（1）按照权利要求1中所述的物料和配比混合后形成混合物，向上述混合物中加入粘结剂PVA和超纯水后使用球磨机进行球磨混合得到混合浆料，将所得浆料在90°C下烘干并造粒得到混合粉体；其中PVA为上述粉体混合物质量分数的0.003%~0.006%，超纯水与粉体的质量比为3:2，球磨速率:400~500r/min，球磨时间：0.5h~4h；

(2)将干燥后的粉体倒入模具，使用压片机将混合粉体在7MPa~10MPa下压制成型得到坯体并用鼓风干燥机150°C下干燥30min；

(3)将成型后的坯体样品在空气气氛中使用微波烧结炉在2.45GHz~24GHz的频率下800°C~1200°C下烧结，得到片式ZnO陶瓷；

(4)采用丝网印刷工艺为上述片式ZnO陶瓷两面印刷银电极浆料，使用鼓风干燥箱150°C下烘干。烘干完成后将其在空气气氛中550°~650°C下处理得到片式氧化锌压敏电阻。