本發(fā)明屬于高壓電工敏感陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高電位梯度和強(qiáng)通流能力的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：
氧化鋅電阻片是電網(wǎng)運行保護(hù)設(shè)備金屬氧化物避雷器的核心部件，當(dāng)遇到高出正常電壓許多倍的雷電過電壓或操作過電壓襲擊時，氧化鋅電阻片的電阻值會瞬時由高電阻轉(zhuǎn)向低電阻，使強(qiáng)大的瞬時過電流經(jīng)氧化鋅電阻片流入大地，從而避免了電氣設(shè)備遭受過電壓襲擊而影響電網(wǎng)安全運行，截至目前，在輸電線路上安裝與絕緣子串并聯(lián)的金屬氧化物避雷器一直認(rèn)為是防止雷擊跳閘的最有效手段之一。近年來，隨著特高壓輸電技術(shù)已經(jīng)并將繼續(xù)成為我國電網(wǎng)發(fā)展的主攻方向，使得電網(wǎng)對特高壓輸電線路用金屬氧化物避雷器的壽命和防雷效果(由電位梯度和通流能力決定)提出了更高的要求，而氧化鋅電阻片作為金屬氧化鋅避雷器的核心元件，其性能和電氣參數(shù)直接影響避雷器的運行壽命及防雷效果；且我國以往對高電位梯度和強(qiáng)通流能力氧化鋅電阻片的需求主要依靠國外進(jìn)口，沒有形成擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)工藝。隨著近年來我國特高壓輸電線路的發(fā)展，對高電位梯度和強(qiáng)通流能力氧化鋅電阻片的需求量進(jìn)一步增加，對其電氣性能和生產(chǎn)工藝的要求也越來越高，導(dǎo)致使用傳統(tǒng)普通氧化鋅電阻片或仍然采用進(jìn)口國外產(chǎn)品的現(xiàn)狀不能滿足日益發(fā)展的特高壓輸電線路建設(shè)需求。綜上所述，為了提高我國特高壓輸電線路的整體防雷水平，擺脫對國外產(chǎn)品及技術(shù)的依賴，急需開發(fā)一種擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高電位梯度和強(qiáng)通流能力氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于固相合成法的、高電位梯度和強(qiáng)通流能力的氧化鋅電阻片的生產(chǎn)工藝。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種高電位梯度和強(qiáng)通流能力的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，所述氧化鋅電阻片的原料包括主料氧化鋅和摻雜物，所述摻雜物包括三氧化二鉍、三氧化二鈷、三氧化二鎳、三氧化二鉻、三氧化二銻、二氧化硅、三氧化二釔、氧化鋯，其中主料氧化鋅的質(zhì)量百分比不低于90％；所述生產(chǎn)工藝包括以下步驟：(1)球磨混合：先將所述氧化鋅電阻片的原料進(jìn)行球磨混合至出料粒徑小于5μm；(2)干燥造粒：接著加入聚乙烯醇水溶液進(jìn)行干燥造粒；(3)干壓成型：將干燥造粒后的氧化鋅電阻片的原料壓制成預(yù)設(shè)形狀的氧化鋅電阻片預(yù)成品；(4)燒結(jié)：將所述氧化鋅電阻片預(yù)成品進(jìn)行燒結(jié)，得氧化鋅電阻片半成品；(5)涂覆電極：在所述氧化鋅電阻片半成品的上下表面涂覆電極漿料，燒制后得氧化鋅電阻片。上述的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的，所述球磨工藝為：轉(zhuǎn)速300r/min～500r/min，按照正轉(zhuǎn)30min、反轉(zhuǎn)30min反復(fù)交替球磨，累計球磨7～10小時。上述的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的，所述氧化鋅電阻片的原料包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：氧化鋅90％～91％，三氧化二鉍1％～1.2％、三氧化二鈷0.7％～1.2％、三氧化二鎳0.6％～0.8％、三氧化二鉻0.9％～1.4％、三氧化二銻1.2％～1.5％、二氧化硅0.7％～1％、三氧化二釔0.5％～1.8％、氧化鋯0.5％～2.5％。上述的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的，所述燒結(jié)的工藝條件為：先以800℃/h的速率將溫度升至790℃～810℃，保溫1.5h～2.5h，然后以400℃/h的速率降至常溫。上述的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的，所述聚乙烯醇水溶液中，聚乙烯醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％～5％，所述氧化鋅電阻片的原料與聚乙烯醇水溶液的配比為10g∶0.8ml。上述的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的，在涂覆電極漿料前，還包括對所述氧化鋅電阻片半成品進(jìn)行清洗和干燥。上述的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的，所述電極漿料為中溫銀電極漿料。上述的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的，所述氧化鋅電阻片的直徑為90mm，高度為32mm。上述的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的，所述壓制的工藝條件為：壓力為10Mpa～20Mpa，保壓時間2min～5min。上述的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的，所述燒制的具體工藝為：以10℃/min的速度將溫度升至600℃并燒制15min～30min，然后降至常溫。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：1、本發(fā)明的高電位梯度和強(qiáng)通流能力的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，通過在氧化鋅電阻片配方組分中加入三氧化二釔和氧化鋯，增加了正常工況下電阻片的絕緣強(qiáng)度，可提高了電阻片的電位梯度。2、本發(fā)明的高電位梯度和強(qiáng)通流能力的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，通過控制球磨機(jī)轉(zhuǎn)速和工作時間使得球磨后的氧化鋅電阻片原料粒徑小于5μm，以及在球磨混合后的氧化鋅電阻片原料中加入聚乙烯醇(PVA)水溶液，可以增加干燥造粒時原料的流動性及干壓成型時電阻片的強(qiáng)度，可大幅提高氧化鋅電阻片的通流能力。3、本發(fā)明的高電位梯度和強(qiáng)通流能力的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，經(jīng)現(xiàn)場試制和試驗被證明可靠可行，效果良好，可以制造出電位梯度≥400V/mm，通流能力≥300J/cm3的高電位梯度和強(qiáng)通流能力氧化鋅電阻片，用于金屬氧化物避雷器，可以顯著提高其運行壽命及防雷效果。4、本發(fā)明的高電位梯度和強(qiáng)通流能力的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，具有流程結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強(qiáng)的特點，完全達(dá)到設(shè)計要求；可實現(xiàn)高電位梯度和強(qiáng)通流能力氧化鋅電阻片的國產(chǎn)化，打破依靠國外進(jìn)口的現(xiàn)狀。附圖說明圖1為本發(fā)明的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝流程圖。具體實施方式以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實施例1：一種本發(fā)明的高電位梯度和強(qiáng)通流能力的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，參見圖1，包括以下步驟：1、配料稱重：采用市售ME型梅特勒精密天平(精度0.1mg，量程200g)稱量氧化鋅電阻片的原料。本實施例的氧化鋅電阻片的原料包括主料氧化鋅和摻雜物，摻雜物包括三氧化二鉍、三氧化二鈷、碳酸錳、三氧化二鎳、三氧化二鉻、三氧化二銻、二氧化硅、三氧化二釔、氧化鋯、硝酸鋁和氧化銀。按以下配比稱取氧化鋅電阻片的材料：氧化鋅91％，三氧化二鉍1.2％、三氧化二鈷1.2％、三氧化二鎳0.8％、三氧化二鉻1.3％、三氧化二銻1.4％、二氧化硅1％、三氧化二釔1.3％、氧化鋯0.8％；2、球磨混合：采用市售XQM-2行星式球磨機(jī)進(jìn)行原料的球磨混合，額定功率0.75kW，研磨罐體積為2L(4×500ml)，研磨罐和磨球材質(zhì)為不銹鋼。將按照配方稱重好的氧化鋅原料放入到球磨機(jī)的罐體中，以去離子水為分散劑，采用正反轉(zhuǎn)結(jié)合的方式，轉(zhuǎn)速固定為300r/min，按照正轉(zhuǎn)半小時，反轉(zhuǎn)半小時反復(fù)交替球磨，共球磨8小時，使各種材料在球磨機(jī)內(nèi)高速碰撞、擠壓而變細(xì)并均勻混合，以達(dá)到降低原料粒度分布、保證各原料在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的一致性的目的。最終保證出料粒徑≤5.0μm(即中值體積粒徑小于5μm)；3、干燥造粒：采用市售LJG-D5試驗型離心造粒干燥機(jī)對球磨混合后的原料進(jìn)行干燥造粒，主機(jī)功率5.7kW，成品粒度為1μm-5μm，成品產(chǎn)量為3.0kg/h。在經(jīng)過球磨混合后的氧化鋅電阻片原料中加入3％質(zhì)量分?jǐn)?shù)的聚乙烯醇(PVA)水溶液并混合均勻，其中氧化鋅電阻片原料與聚乙烯醇水溶液的配比為10g∶0.8ml。加聚乙烯醇(PVA)水溶液的目的是為了增強(qiáng)電阻片原料的強(qiáng)度和流動性，使在壓接時原料顆粒物能自由分布并填滿干壓模具的各部分，避免直接干壓時容易出現(xiàn)的斷角、斷邊、層裂等問題；4、干壓成型：采用市售DY-30型電動粉末壓片機(jī)對干燥造粒后的氧化鋅電阻片原料進(jìn)行干壓成型，功率180W，最大壓力35MPa，活塞直徑100mm，最大活塞行程30mm。利用該液壓式壓片機(jī)將造粒后的氧化鋅電阻片原料放入與待壓制電阻片匹配的不銹鋼材質(zhì)模具中壓制成“餅形”氧化鋅電阻片，本實施例制備的氧化鋅電阻片預(yù)成品的直徑為90mm，高度為32mm，成型條件為：壓力15Mpa，保壓時間2分鐘，得氧化鋅電阻片預(yù)成品；5、燒結(jié)：采用市售的JGMT-5/180型升降式電阻爐進(jìn)行氧化鋅電阻片預(yù)成品的燒結(jié)，功率8.5kW，內(nèi)部尺寸300×200×200mm，溫度范圍200-1400℃，控制精度1℃，具體燒結(jié)制度與原料成分及其配比有關(guān)。本實施例的氧化鋅電阻片預(yù)成品的燒結(jié)制度為：先以800℃/h的速率將溫度升至800℃，在800℃溫度范圍內(nèi)保溫2小時，然后以400℃/h的速率降至常溫，得氧化鋅電阻片半成品。6、超聲波清洗：采用市售KQ-300DE型超聲波清洗機(jī)對氧化鋅電阻片半成品進(jìn)行清洗，容量為2L，超聲功率100W，超聲頻率40kHz，溫度調(diào)節(jié)范圍10-80℃。清洗燒結(jié)后的氧化鋅電阻片半成品的表面殘留物，清洗次數(shù)為3次(3-5次均可)，每次清洗時間為5分鐘左右；7、烘干：采用市售MGD-9140A型干燥箱對清洗后的氧化鋅電阻片半成品進(jìn)行烘干，該干燥箱采用PID溫度控制方式，溫控范圍5-300℃，溫度調(diào)節(jié)精度±1℃，加熱器功率0.9kW。將超聲波清洗后的氧化鋅電阻片半成品置于干凈的搪瓷托盤中，將托盤置于該電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)中進(jìn)行干燥，干燥溫度為150℃，維持干燥時間2小時(1.5-2小時均可)，使半成品充分干燥；8、涂覆銀電極：在充分清洗并烘干后的氧化鋅電阻片半成品上下表面涂覆一層中溫導(dǎo)電銀電極漿料(BY-6070)，烘干后進(jìn)行燒制，燒制工藝為：以10℃/min的速度升溫至600℃并燒制15min，然后降至常溫。使銀漿燒滲入瓷體表面一定深度，由此制備得到高電位梯度和強(qiáng)通流能力的氧化鋅電阻片，采用上述工藝制備了10片氧化鋅電阻片，對其電位梯度、通流能力和相對介電常數(shù)等電氣性能參數(shù)進(jìn)行測試，結(jié)果如表1所示。由表1可知，本實施例制備的氧化鋅電阻片電位梯度可達(dá)410V/mm以上，通流能力可達(dá)300J/cm3以上。表1本實施例制備的氧化鋅電阻片性能參數(shù)統(tǒng)計表上述本實施例的高電位梯度和強(qiáng)通流能力的氧化鋅電阻片生產(chǎn)工藝，經(jīng)現(xiàn)場試制和試驗被證明可靠可行，效果良好，可以制造出電位梯度≥400V/mm，通流能力≥300J/cm3的高電位梯度和強(qiáng)通流能力氧化鋅電阻片。并具有流程結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強(qiáng)的特點，完全達(dá)到設(shè)計要求。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實施例。凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)該指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下的改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。