本發(fā)明涉及壓敏陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及一種避雷器用壓敏陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

避雷器是電力設(shè)備中常用的一種過電壓保護(hù)電器，其核心元件是氧化鋅電阻片；該電阻片具有通流容量大、殘壓低、非線性指數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的碳化硅電阻片，是目前世界上性能最佳的防雷電器。zno壓敏陶瓷是以zno粉料為主體，添加微量的其他金屬添加劑（如mno2，co2o3，bi2o3，cr2o3，sb2o3等），經(jīng)過混合，成型后在高溫下燒結(jié)而成的多晶半導(dǎo)體陶瓷材料。

目前已應(yīng)用的zno壓敏陶瓷材料，其電位梯度通常低于250v/mm，對(duì)于工作電壓較高的電力電子線路，所采用的壓敏電阻片的厚度較大或串聯(lián)的數(shù)量較多，如能提高壓敏材料的電位梯度，同樣應(yīng)用場(chǎng)合的壓敏電阻片厚度可降低或串聯(lián)的數(shù)量減少。例如在避雷器應(yīng)用中將電位梯度為400v/mm取代現(xiàn)用的200v/mm壓敏陶瓷材料，避雷器所需串聯(lián)壓敏陶瓷電阻片數(shù)量減半，不僅可降低避雷器本身的制造成本，而且可降低避雷器應(yīng)用場(chǎng)合的重力負(fù)荷及風(fēng)阻，提高輸配電系統(tǒng)可靠性。目前氧化鋅電阻片的生產(chǎn)通常采用兩次燒結(jié)工藝，電阻片生坯成型、排膠、預(yù)燒結(jié)、涂覆高阻層材料、燒結(jié)。這種方法不僅存在工藝路線長(zhǎng)、生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺陷，而且能耗和產(chǎn)品成本也較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種避雷器用壓敏陶瓷材料及其制備方法，該陶瓷材料具有吸收能力與脈沖沖擊耐受能力強(qiáng)等良好電氣性能，穩(wěn)定性高，制備方法簡(jiǎn)單，球磨能耗較低。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種避雷器用壓敏陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno120-150份、氧化鈷co2o31.5-2.8份、氧化鉻cr2o31.2-2.2份、鈦酸鍶srtio30.6-1.8份、鈦酸鎂mg2tio40.8-2.0份、碳酸鋰li2co30.1-0.6份。

優(yōu)選地，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno135份、氧化鈷co2o31.8份、氧化鉻cr2o31.5份、鈦酸鍶srtio31.2份、鈦酸鎂mg2tio40.9份、碳酸鋰li2co30.3份。

上述避雷器用壓敏陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻，過200-400目篩，加入適量水，放入球磨機(jī)中球磨制成漿料；

（2）將漿料在120-130℃烘干至含水量3-8%，放入850-900℃窯爐中煅燒1-2小時(shí)，得到壓敏陶瓷的主材料；

（3）將壓敏陶瓷主材料放入球磨機(jī)中，加入適量水和3-5%的聚乙烯醇水溶液，球磨成漿液，在鼓風(fēng)烘箱中干燥1-2小時(shí)，再用壓力機(jī)壓制成塊狀物料，置于干燥通風(fēng)處2-3天；

（4）將通風(fēng)干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機(jī)中粉碎，過100-150目篩，磨粉機(jī)磨粉至80-90目細(xì)度，得到顆粒狀的瓷料；

（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機(jī)中壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至460-480℃排膠2-3小時(shí)，再升溫至950-1000℃燒結(jié)保溫2-3小時(shí)，自然冷卻至常溫制成壓敏陶瓷材料。

優(yōu)選地，所述步驟（1）加入的水量為各組分混合后總重量的0.6-1.5倍。

優(yōu)選地，所述步驟（1）球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為40-60r/min，球磨時(shí)間為12-16小時(shí)。

優(yōu)選地，所述步驟（3）球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為80-100r/min，球磨時(shí)間為15-20小時(shí)。

優(yōu)選地，所述步驟（3）壓力機(jī)的壓力為2-3mpa。

優(yōu)選地，所述步驟（5）壓力機(jī)的壓力為10-12mpa。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

（1）本發(fā)明的避雷器用壓敏陶瓷材料采用氧化鋅zno、氧化鈷co2o3、氧化鉻cr2o3、鈦酸鍶srtio3、鈦酸鎂mg2tio4、碳酸鋰li2co3幾種金屬氧化物成分，配比合理，采用加水球磨成漿液分別烘干煅燒等合理的制備方式，獲取的壓敏陶瓷材料，其電位梯度可達(dá)到400-600v/mm，非線性系數(shù)約為46左右，泄漏電流為約1.5μa，吸波能力與耐大電流沖擊能力強(qiáng)。

（2）本發(fā)明壓敏陶瓷材料的制備方法簡(jiǎn)單，使用的球磨方法能耗較低，無(wú)污染，可用于電力避雷器或其它電力電子線路的防雷過壓保護(hù)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

實(shí)施例1.

一種避雷器用壓敏陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno135份、氧化鈷co2o31.8份、氧化鉻cr2o31.5份、鈦酸鍶srtio31.2份、鈦酸鎂mg2tio40.9份、碳酸鋰li2co30.3份。

上述壓敏陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻，過200-400目篩，加入適量水，放入球磨機(jī)中球磨制成漿料，其中，水量為各組分混合后總重量的0.6倍，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為40r/min，球磨時(shí)間為16小時(shí)；

（2）將漿料在120-130℃烘干至含水量3-8%，放入850-900℃窯爐中煅燒1-2小時(shí)，得到壓敏陶瓷的主材料；

（3）將壓敏陶瓷主材料放入球磨機(jī)中，加入適量水和3-5%的聚乙烯醇水溶液，球磨成漿液，在鼓風(fēng)烘箱中干燥1-2小時(shí)，再用壓力機(jī)在2mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風(fēng)處2-3天，其中，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為80r/min，球磨時(shí)間為20小時(shí)；

（4）將通風(fēng)干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機(jī)中粉碎，過100-150目篩，磨粉機(jī)磨粉至80-90目細(xì)度，得到顆粒狀的瓷料；

（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機(jī)，在10mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至460-480℃排膠2-3小時(shí)，再升溫至950-1000℃燒結(jié)保溫2-3小時(shí)，自然冷卻至常溫制成壓敏陶瓷材料。

本實(shí)施例的壓敏陶瓷材料電位梯度為590v/mm，泄漏電流都在1.5μa，非線性指數(shù)為45。

實(shí)施例2.

一種避雷器用壓敏陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno120份、氧化鈷co2o31.5份、氧化鉻cr2o31.4份、鈦酸鍶srtio30.8份、鈦酸鎂mg2tio40.8份、碳酸鋰li2co30.1份。

上述壓敏陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻，過200-400目篩，加入適量水，放入球磨機(jī)中球磨制成漿料，其中，水量為各組分混合后總重量的0.6倍，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為60r/min，球磨時(shí)間為12小時(shí)；

（2）將漿料在120-130℃烘干至含水量3-8%，放入850-900℃窯爐中煅燒1-2小時(shí)，得到壓敏陶瓷的主材料；

（3）將壓敏陶瓷主材料放入球磨機(jī)中，加入適量水和3-5%的聚乙烯醇水溶液，球磨成漿液，在鼓風(fēng)烘箱中干燥1-2小時(shí)，再用壓力機(jī)在3mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風(fēng)處2-3天，其中，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min，球磨時(shí)間為15小時(shí)；

（4）將通風(fēng)干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機(jī)中粉碎，過100-150目篩，磨粉機(jī)磨粉至80-90目細(xì)度，得到顆粒狀的瓷料；

（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機(jī)，在12mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至460-480℃排膠2-3小時(shí)，再升溫至950-1000℃燒結(jié)保溫2-3小時(shí)，自然冷卻至常溫制成壓敏陶瓷材料。

本實(shí)施例的壓敏陶瓷材料電位梯度為520v/mm，泄漏電流都在1.4μa，非線性指數(shù)為42。

實(shí)施例3.

一種避雷器用壓敏陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno126份、氧化鈷co2o31.8份、氧化鉻cr2o31.5份、鈦酸鍶srtio30.6份、鈦酸鎂mg2tio41.2份、碳酸鋰li2co30.3份。

上述壓敏陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻，過200-400目篩，加入適量水，放入球磨機(jī)中球磨制成漿料，其中，水量為各組分混合后總重量的1.1倍，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為50r/min，球磨時(shí)間為14小時(shí)；

（2）將漿料在120-130℃烘干至含水量3-8%，放入850-900℃窯爐中煅燒1-2小時(shí)，得到壓敏陶瓷的主材料；

（3）將壓敏陶瓷主材料放入球磨機(jī)中，加入適量水和3-5%的聚乙烯醇水溶液，球磨成漿液，在鼓風(fēng)烘箱中干燥1-2小時(shí)，再用壓力機(jī)在2mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風(fēng)處2-3天，其中，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min，球磨時(shí)間為14小時(shí)；

（4）將通風(fēng)干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機(jī)中粉碎，過100-150目篩，磨粉機(jī)磨粉至80-90目細(xì)度，得到顆粒狀的瓷料；

（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機(jī)，在12mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至460-480℃排膠2-3小時(shí)，再升溫至950-1000℃燒結(jié)保溫2-3小時(shí)，自然冷卻至常溫制成壓敏陶瓷材料。

本實(shí)施例的壓敏陶瓷材料電位梯度為540v/mm，泄漏電流都在1.2μa，非線性指數(shù)為42。

實(shí)施例4.

一種避雷器用壓敏陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno130份、氧化鈷co2o31.8份、氧化鉻cr2o31.6份、鈦酸鍶srtio31.2份、鈦酸鎂mg2tio41.2份、碳酸鋰li2co30.4份。

上述壓敏陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻，過200-400目篩，加入適量水，放入球磨機(jī)中球磨制成漿料，其中，水量為各組分混合后總重量的0.6倍，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為60r/min，球磨時(shí)間為12小時(shí)；

（2）將漿料在120-130℃烘干至含水量3-8%，放入850-900℃窯爐中煅燒1-2小時(shí)，得到壓敏陶瓷的主材料；

（3）將壓敏陶瓷主材料放入球磨機(jī)中，加入適量水和3-5%的聚乙烯醇水溶液，球磨成漿液，在鼓風(fēng)烘箱中干燥1-2小時(shí)，再用壓力機(jī)在3mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風(fēng)處2-3天，其中，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min，球磨時(shí)間為15小時(shí)；

（4）將通風(fēng)干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機(jī)中粉碎，過100-150目篩，磨粉機(jī)磨粉至80-90目細(xì)度，得到顆粒狀的瓷料；

（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機(jī)，在12mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至460-480℃排膠2-3小時(shí)，再升溫至950-1000℃燒結(jié)保溫2-3小時(shí)，自然冷卻至常溫制成壓敏陶瓷材料。

本實(shí)施例的壓敏陶瓷材料電位梯度為540v/mm，泄漏電流都在1.3μa，非線性指數(shù)為43。

實(shí)施例5.

一種避雷器用壓敏陶瓷材料，包括如下重量份的組分：氧化鋅zno148份、氧化鈷co2o32.6份、氧化鉻cr2o32.0份、鈦酸鍶srtio31.8份、鈦酸鎂mg2tio42.0份、碳酸鋰li2co30.5份。

上述壓敏陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按照重量份稱取各組分，混合攪拌均勻，過200-400目篩，加入適量水，放入球磨機(jī)中球磨制成漿料，其中，水量為各組分混合后總重量的0.6倍，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為60r/min，球磨時(shí)間為12小時(shí)；

（2）將漿料在120-130℃烘干至含水量3-8%，放入850-900℃窯爐中煅燒1-2小時(shí)，得到壓敏陶瓷的主材料；

（3）將壓敏陶瓷主材料放入球磨機(jī)中，加入適量水和3-5%的聚乙烯醇水溶液，球磨成漿液，在鼓風(fēng)烘箱中干燥1-2小時(shí)，再用壓力機(jī)在3mpa壓力下壓制成塊狀物料，置于干燥通風(fēng)處2-3天，其中，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min，球磨時(shí)間為15小時(shí)；

（4）將通風(fēng)干燥后的塊狀物料通入超微粉碎機(jī)中粉碎，過100-150目篩，磨粉機(jī)磨粉至80-90目細(xì)度，得到顆粒狀的瓷料；

（5）將顆粒狀的瓷料通入壓力機(jī)，在12mpa壓力下壓制成圓片狀陶瓷胚片，放入窯爐中，升溫至460-480℃排膠2-3小時(shí)，再升溫至950-1000℃燒結(jié)保溫2-3小時(shí)，自然冷卻至常溫制成壓敏陶瓷材料。

本實(shí)施例的壓敏陶瓷材料電位梯度為420v/mm，泄漏電流都在1.1μa，非線性指數(shù)為38。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)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)當(dāng)指出，對(duì)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)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。