本發(fā)明涉及電工陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層氧化鋅避雷器閥片及其制備方法。

背景技術(shù)：

氧化鋅避雷器是一種過(guò)電壓保護(hù)裝置，氧化鋅避雷器閥片作為氧化鋅避雷器的核心部件，它的性能直接影響著避雷器的使用，而側(cè)面絕緣涂層的好壞會(huì)直接決定避雷器耐受大電流沖擊水平的高低。目前，氧化鋅避雷器閥片側(cè)面涂層材料包括含鉛側(cè)面釉、以環(huán)氧涂層和有機(jī)硅涂層為主的有機(jī)涂層和傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)涂層。

含鉛側(cè)面釉的由于其主要成分為PbO，而PbO是一種有毒的物質(zhì)，當(dāng)坯體處于高溫?zé)Y(jié)或加工時(shí)易揮發(fā)，將對(duì)人類社會(huì)和自然界造成長(zhǎng)期無(wú)法逆轉(zhuǎn)的危害，不符合當(dāng)今世界環(huán)境友好的發(fā)展趨勢(shì)。

對(duì)于有機(jī)涂層由于其與電阻片坯體存在結(jié)合性不好，因此，表面容易吸附水或者有氣泡產(chǎn)生，使得它的耐受過(guò)電壓變差，此外，環(huán)氧涂料的熱膨脹系數(shù)與電阻片坯體差別會(huì)較大，當(dāng)受到?jīng)_擊時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂可能會(huì)產(chǎn)生裂紋而導(dǎo)致側(cè)面絕緣涂層的閃絡(luò)。有機(jī)涂層的使用溫度不高，在一定程度上也限制了此類氧化鋅電阻片的使用范圍。

傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)涂層需要把電阻片坯體預(yù)燒過(guò)，才能進(jìn)行施涂，這樣就帶來(lái)了一個(gè)二次燒結(jié)的問(wèn)題，與其他工藝相比，多出了一道工序，導(dǎo)致工藝繁瑣，燒結(jié)次數(shù)增加，燒結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，對(duì)于電阻片各項(xiàng)電性能的穩(wěn)定性控制變差，且極大浪費(fèi)電能，不利于環(huán)保，也不利于工業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能減排要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種燒結(jié)無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層氧化鋅避雷器閥片及其制備方法，采用與坯體組分相容性好的無(wú)機(jī)材料組成，經(jīng)過(guò)科學(xué)的配比與篩選，制備出與坯體的膨脹系數(shù)相適應(yīng)且致密度高的陶瓷涂層，并通過(guò)一系列工藝將該陶瓷涂層覆與氧化鋅避雷器閥片本體上，實(shí)現(xiàn)在電阻片側(cè)面形成絕緣強(qiáng)度高的無(wú)機(jī)保護(hù)層，簡(jiǎn)化工藝，避免二次燒結(jié)的工藝繁瑣，降低成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層氧化鋅避雷器閥片制備方法，包括以下步驟：

步驟一：按以下質(zhì)量百分比的原料配置初始粉料：ZnO:86-95%；Bi2O3:1.0-3.0%；Co3O4:0.5-1.5%；Mn3O4:0.2-1.0%；Sb2O3:3.0-9.0%；NiO:0.2-1.0%；SiO2:1.0-3.0%；

步驟二：配置陶瓷涂層粉料，其中初始粉料總質(zhì)量、去離子水質(zhì)量、瑪瑙磨球質(zhì)量的比例為3:2:4；裝入聚氨酯球磨罐中球磨，將球磨后的漿料烘干、粉碎，制得陶瓷涂層粉料；

步驟三：先配置PVA溶液，再取步驟二制得的陶瓷涂層粉料，其中陶瓷涂層粉料、PVA溶液、瑪瑙磨球質(zhì)量的比例為1:0.6:3，裝入聚氨酯球磨罐中球磨，制得陶瓷涂層漿料；

步驟四：將陶瓷涂層漿料均勻涂布于壓制成型的ZnO壓敏電阻片的側(cè)面，待漿體干燥后，隨坯體放入加熱爐進(jìn)行整體排膠，將排膠后的電阻片燒成，對(duì)燒成后的坯體進(jìn)行磨片處理和熱處理，對(duì)熱處理后的電阻片端面進(jìn)行噴鋁電極，即可制得一次燒結(jié)無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層氧化鋅避雷器閥片產(chǎn)品。

優(yōu)選的，步驟二中球磨時(shí)間12-48h，轉(zhuǎn)速為450r/min。

優(yōu)選的，步驟三中球磨12-48h，轉(zhuǎn)速為400r/min。

優(yōu)選的，步驟四中按照施涂質(zhì)量范圍為8-12 mg/cm2將陶瓷涂層漿料均勻涂布于壓制成型的ZnO壓敏電阻片的側(cè)面。

優(yōu)選的，步驟四中排膠溫度為500℃～650℃，保溫2-3h。

優(yōu)選的，步驟四中燒成工藝為在980℃～1080℃溫度條件下進(jìn)行燒成，保溫3-4h。

優(yōu)選的，步驟四中熱處理工藝中熱處理溫度：480℃～515℃，保溫時(shí)間1～2h。

優(yōu)選的，步驟二中在球磨前添加初始粉料總、去離子水和瑪瑙磨球總質(zhì)量的0.5%-1.0%的聚丙烯酸銨分散劑一起球磨。

優(yōu)選的，步驟三中球磨前添加陶瓷涂層粉料、PVA溶液和瑪瑙磨球總質(zhì)量的1%-2%聚丙烯酸銨分散劑一起球磨。

無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層氧化鋅避雷器閥片，包括避雷器閥片本體，所述避雷器閥片本體側(cè)面覆有無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層，上下面覆有鋁層，其中所述高絕緣陶瓷涂層由質(zhì)量配比范圍為ZnO:86-95%，Bi2O3:1.0-3.0%，Co3O4:0.5-1.5%，Mn3O4:0.2-1.0%，Sb2O3:3.0-9.0%，NiO:0.2-1.0%，SiO2:1.0-3.0%和PVA溶液及瑪瑙磨球制成。

所述PVA溶液的質(zhì)量百分比濃度為5-10%。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的一次燒結(jié)無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層氧化鋅避雷器閥片產(chǎn)品配方中不含有鉛成分，在其制備過(guò)程中將不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，無(wú)鉛對(duì)人類社會(huì)和環(huán)境友好，有利于環(huán)保，符合當(dāng)今世界走可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)；

本發(fā)明采用與坯體組分匹配性好的無(wú)機(jī)材料組成，涂層和坯體的熱膨脹系數(shù)接近，燒結(jié)后，涂層和坯體結(jié)合良好，且無(wú)機(jī)涂層使用溫度較有機(jī)涂層高，擴(kuò)大了施涂此種電阻片的使用范圍；

本發(fā)明只需經(jīng)過(guò)一次燒結(jié)，就能夠在電阻片側(cè)面形成絕緣強(qiáng)度高的無(wú)機(jī)保護(hù)層，簡(jiǎn)化了工藝，避免了二次燒結(jié)的工藝繁瑣，降低了成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整地描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層氧化鋅避雷器閥片制備方法的實(shí)施例一：

1、按以下重量百分比的原料配置：ZnO：88.4%；Bi2O3:2.5%；Co3O4:0.6%；Mn3O4:0.4%；Sb2O3:7%；NiO:0.3%；SiO2:0.8%。

2、按上述配比配制陶瓷涂層粉料，粉料總質(zhì)量、去離子水質(zhì)量、瑪瑙磨球質(zhì)量的比例為3:2:4，加入聚丙烯酸銨型分散劑，其用量為粉料總質(zhì)量的0.5%，裝入10L規(guī)格聚氨酯球磨罐中，用罐式球磨機(jī)球磨48h，轉(zhuǎn)速設(shè)置為450r/min。將球磨后的漿料取出，過(guò)篩后放入烘箱中烘干，然后用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎并過(guò)篩；由此制得ZnO陶瓷涂層粉料。

3、取質(zhì)量百分比濃度為10%PVA溶液和用量為粉料總質(zhì)量的1%聚丙烯酸銨型分散劑，得到混合溶液并過(guò)篩。取上述陶瓷涂層粉料，粉料總重量為0.5kg，粉料總質(zhì)量、混合溶液、瑪瑙磨球質(zhì)量的比例為1:0.6:3，裝入5L規(guī)格聚氨酯球磨罐中，用罐式球磨機(jī)球磨16h，轉(zhuǎn)速設(shè)置為400r/min。將球磨后的漿料取出，過(guò)篩，漿料含固率為70%左右。

4、將上述制備的陶瓷涂層漿料采取輥涂方式均勻涂布于壓制成型的ZnO壓敏電阻片的側(cè)面，施涂質(zhì)量約為8 mg/cm2，待漿體干燥后，隨坯體放入加熱爐進(jìn)行整體排膠，溫度控制為405℃，保溫3h。將排膠后的電阻片在980℃溫度條件下進(jìn)行燒成，保溫4h。對(duì)燒成后的坯體進(jìn)行磨片處理。將研磨后的電阻片放在高溫電爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度495℃，熱處理保溫時(shí)間2h。對(duì)熱處理后的電阻片端面進(jìn)行噴鋁電極處理即可制得一次燒結(jié)無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層氧化鋅避雷器閥片產(chǎn)品。

實(shí)施例二：

1、按以下重量百分比的原料配置：ZnO：89.2%；Bi2O3:2.0%；Co3O4:1.0%；Mn3O4:0.8%；Sb2O3:5.0%；NiO:0.5%；SiO2:1.5%。

2、按上述配比配制陶瓷涂層粉料，粉料總質(zhì)量、去離子水質(zhì)量、瑪瑙磨球質(zhì)量的比例為3:2:4，加入聚丙烯酸銨型分散劑，其用量為粉料總質(zhì)量的1.0%，裝入10L規(guī)格聚氨酯球磨罐中，用罐式球磨機(jī)球磨48h，轉(zhuǎn)速設(shè)置為450r/min。將球磨后的漿料取出，過(guò)篩后放入烘箱中烘干，然后用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎并過(guò)篩；由此制得ZnO陶瓷涂層粉料。

3、取質(zhì)量百分比濃度為6.5%PVA溶液和用量為粉料總質(zhì)量的1%聚丙烯酸銨型分散劑，得到混合溶液并過(guò)篩。取上述陶瓷涂層粉料，粉料總重量為0.5kg，粉料總質(zhì)量、混合溶液、瑪瑙磨球質(zhì)量的比例為1:0.6:3，裝入5L規(guī)格聚氨酯球磨罐中，用罐式球磨機(jī)球磨16h，轉(zhuǎn)速設(shè)置為400r/min。將球磨后的漿料取出，過(guò)篩，漿料含固率約為55%。

4、將上述制備的陶瓷涂層漿料采取輥涂方式均勻涂布于壓制成型的ZnO壓敏電阻片的側(cè)面，施涂質(zhì)量約為9 mg/cm2，待漿體干燥后，隨坯體放入加熱爐進(jìn)行整體排膠，溫度控制為415℃，保溫3h。將排膠后的電阻片在1010℃溫度條件下進(jìn)行燒成，保溫4h。對(duì)燒成后的坯體進(jìn)行磨片處理。將研磨后的電阻片放在高溫電爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度：510℃，熱處理保溫時(shí)間2h。對(duì)熱處理后的電阻片端面進(jìn)行噴鋁電極處理即可制得一次燒結(jié)無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層氧化鋅避雷器閥片產(chǎn)品。

實(shí)施例三：

1、按以下重量百分比的原料配置：ZnO：86%；Bi2O3:1.0%；Co3O4:0.5%；Mn3O4:0.2%；Sb2O3:3%；NiO:0.2%；SiO2:1%。

2、按上述配比配制陶瓷涂層粉料，粉料總質(zhì)量、去離子水質(zhì)量、瑪瑙磨球質(zhì)量的比例為3:2:4，加入聚丙烯酸銨型分散劑，其用量為粉料總質(zhì)量的0.5%，裝入10L規(guī)格聚氨酯球磨罐中，用罐式球磨機(jī)球磨48h，轉(zhuǎn)速設(shè)置為450r/min。將球磨后的漿料取出，過(guò)篩后放入烘箱中烘干，然后用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎并過(guò)篩；由此制得ZnO陶瓷涂層粉料。

3、取質(zhì)量百分比濃度為5%PVA溶液和用量為粉料總質(zhì)量的1%聚丙烯酸銨型分散劑，得到混合溶液并過(guò)篩。取上述陶瓷涂層粉料，粉料總重量為0.5kg，粉料總質(zhì)量、混合溶液、瑪瑙磨球質(zhì)量的比例為1:0.6:3，裝入5L規(guī)格聚氨酯球磨罐中，用罐式球磨機(jī)球磨16h，轉(zhuǎn)速設(shè)置為400r/min。將球磨后的漿料取出，過(guò)篩，漿料含固率為65%左右。

4、將上述制備的陶瓷涂層漿料采取輥涂方式均勻涂布于壓制成型的ZnO壓敏電阻片的側(cè)面，施涂質(zhì)量約為8 mg/cm2，待漿體干燥后，隨坯體放入加熱爐進(jìn)行整體排膠，溫度控制為405℃，保溫3h。將排膠后的電阻片在980℃溫度條件下進(jìn)行燒成，保溫4h。對(duì)燒成后的坯體進(jìn)行磨片處理。將研磨后的電阻片放在高溫電爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度495℃，熱處理保溫時(shí)間2h。對(duì)熱處理后的電阻片端面進(jìn)行噴鋁電極處理即可制得一次燒結(jié)無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層氧化鋅避雷器閥片產(chǎn)品。

實(shí)施例四：

1、按以下重量百分比的原料配置：ZnO：95%；Bi2O3:3%；Co3O4:1.5%；Mn3O4:1.0%；Sb2O3:9%；NiO:1.0%；SiO2:3.0%。

2、按上述配比配制陶瓷涂層粉料，粉料總質(zhì)量、去離子水質(zhì)量、瑪瑙磨球質(zhì)量的比例為3:2:4，加入聚丙烯酸銨型分散劑，其用量為粉料總質(zhì)量的1.0%，裝入10L規(guī)格聚氨酯球磨罐中，用罐式球磨機(jī)球磨48h，轉(zhuǎn)速設(shè)置為450r/min。將球磨后的漿料取出，過(guò)篩后放入烘箱中烘干，然后用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎并過(guò)篩；由此制得ZnO陶瓷涂層粉料。

3、取質(zhì)量百分比濃度為6%PVA溶液和用量為粉料總質(zhì)量的1%聚丙烯酸銨型分散劑，得到混合溶液并過(guò)篩。取上述陶瓷涂層粉料，粉料總重量為0.5kg，粉料總質(zhì)量、混合溶液、瑪瑙磨球質(zhì)量的比例為1:0.6:3，裝入5L規(guī)格聚氨酯球磨罐中，用罐式球磨機(jī)球磨16h，轉(zhuǎn)速設(shè)置為400r/min。將球磨后的漿料取出，過(guò)篩，漿料含固率為80%。

4、將上述制備的陶瓷涂層漿料采取輥涂方式均勻涂布于壓制成型的ZnO壓敏電阻片的側(cè)面，施涂質(zhì)量約為8 mg/cm2，待漿體干燥后，隨坯體放入加熱爐進(jìn)行整體排膠，溫度控制為405℃，保溫3h。將排膠后的電阻片在980℃溫度條件下進(jìn)行燒成，保溫4h。對(duì)燒成后的坯體進(jìn)行磨片處理。將研磨后的電阻片放在高溫電爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度495℃，熱處理保溫時(shí)間2h。對(duì)熱處理后的電阻片端面進(jìn)行噴鋁電極處理即可制得一次燒結(jié)無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層氧化鋅避雷器閥片產(chǎn)品。

上述四個(gè)實(shí)施例的測(cè)試結(jié)果為，避雷器閥片在500A、通電時(shí)間2ms的通電電流下都可以安全通過(guò)，在100KA、4/10μs下也可安全通過(guò)。

如圖1和圖2所示，由上述方法制成的無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層氧化鋅避雷器閥片，包括避雷器閥片本體1，所述避雷器閥片本體側(cè)面覆有無(wú)鉛高絕緣陶瓷涂層2，上下面覆有鋁層3，其中所述高絕緣陶瓷涂層由質(zhì)量配比范圍為ZnO:86-95%，Bi2O3:1.0-3.0%，Co3O4:0.5-1.5%，Mn3O4:0.2-1.0%，Sb2O3:3.0-9.0%，NiO:0.2-1.0%，SiO2:1.0-3.0%和PVA溶液及瑪瑙磨球制成。

本發(fā)明PVA溶液質(zhì)量百分比濃度為5-10%。

需要說(shuō)明的是，以上所述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，只要其以相同的手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。