一種提高玻璃陶瓷電容器交流電壓擊穿強度的半導體玻璃釉及其制備方法
【專利摘要】一種提高玻璃陶瓷電容器交流電壓擊穿強度的半導體玻璃釉及其制備方法，該半導體玻璃釉包括具有非線性電阻特性陶瓷粉、低熔點玻璃粉及乙基纖維素，具有非線性電阻特性陶瓷粉由以下重量百分含量的原料經燒結、研磨、過篩制得：94％～96％ZnO粉、2％～3.0％MnO2粉、1％～1.5％Cr2O3粉、1％～1.5％Bi2O3粉；具有非線性電阻特性陶瓷粉與低熔點玻璃粉的重量比為100∶(75～125)；乙基纖維素的含量為陶瓷粉與低熔點玻璃粉總重量的30％。其制備方法為：將陶瓷粉與過400目篩的低熔點玻璃粉按比例混合均勻；然后向得到的混合粉末中加入乙基纖維素，然后混合均勻。將該玻璃釉涂覆于留邊型玻璃陶瓷高壓電容器電極邊緣對電極邊緣進行保護，可明顯提高玻璃陶瓷高壓電容器交流電壓擊穿強度。
【專利說明】一種提高玻璃陶瓷電容器交流電壓擊穿強度的半導體玻璃釉及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種提高玻璃陶瓷電容器交流電壓擊穿強度的半導體玻璃釉及其制備方法。
【背景技術】
[0002]在電力系統中應用的高壓陶瓷電容器，要求交流耐壓高，耐高頻特性好，局放低，電容穩定性好。玻璃陶瓷作為一種新型儲能介電材料用于制備電力行業高壓陶瓷電容器逐漸成為研究熱點。這種材料具有低缺陷無孔隙的結構特點，可顯著提高材料的耐擊穿強度，同時具有較高的介電常數。
[0003]目前所研究的玻璃陶瓷材料直流電壓擊穿強度可達40~50kV/mm，用這種材料制備的電容器，電容具有很好的溫度穩定性和頻率穩定性，如圖1、2所示，但工頻交流擊穿強度較低，只有6kV/mm，且多在電極邊緣擊穿。這主要是由于電極留邊結構造成的電容器邊緣電場增強，及銀電極邊緣缺陷造成的電場集中，使玻璃陶瓷高壓電容器交流耐壓強度大大降低。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種半導體玻璃釉，將該玻璃釉涂覆于留邊型玻璃陶瓷高壓電容器電極邊緣對電極邊緣進行保護，可明顯提高玻璃陶瓷高壓電容器交流電壓擊穿強度。
[0005]本發明的另一目的在于提供一種所述半導體玻璃釉的制備方法。
[0006]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0007]一種提高玻璃陶瓷電容器交流電壓擊穿強度的半導體玻璃釉，包括具有非線性電阻特性陶瓷粉、低熔點玻璃粉及乙基纖維素，其中具有非線性電阻特性陶瓷粉由以下重量百分含量的原料經燒結、研磨、過篩制得:94%~96% ZnO粉、2%~3.0% MnO2粉、I %~
1.5% Cr2O3粉、I %~1.5% Bi2O3粉；所述具有非線性電阻特性陶瓷粉與低熔點玻璃粉的重量比為100: (75~125);所述乙基纖維素的含量為具有非線性電阻特性陶瓷粉與低熔點玻璃粉總重量的30%。
[0008]所述低熔點玻璃粉包含以下重量百分含量的成分:56%~76% Pb0、15%~26%B203、3%~5% Si02、3%~8% Al2O30
[0009]一種所述半導體玻璃釉的制備方法，包括以下步驟:
[0010](I)制備具有非線性電阻特性陶瓷粉:將相應的原料按比例混合均勻，放在陶瓷坩堝中進行高溫燒結，燒結溫度為1050°C~1200°C，保溫時間為2~4h，得到的陶瓷粉末經研磨后過400目篩；
[0011](2)將步驟⑴中得到的過400目篩的陶瓷粉與過400目篩的低熔點玻璃粉按比例混合均勻；[0012](3)向步驟⑵中得到的混合粉末中加入乙基纖維素，然后混合均勻即可。
[0013]本發明的優點在于:
[0014](I)本發明的半導體玻璃釉材料在高電場強度下呈現高電導率，在低電場強度下呈現低電導率，采用這種半導體玻璃釉對電極留邊型高壓陶瓷電容器電極邊緣進行保護，可以減弱電極邊緣電場集中，從而提高了玻璃陶瓷高壓電容器交流擊穿強度。
[0015](2)本發明在不改變原有電容器生產工藝條件下，將低熔點玻璃粉、具有非線性電阻特性陶瓷粉混合均勻后，加入乙基纖維素制成漿料，采用絲網印刷技術在銀電極邊緣印刷均勻的釉漿，然后在較低的溫度下燒結而成，具有工藝簡便的特點。
[0016](3)通過調整玻璃粉與具有非線性電阻特性陶瓷粉的比例制成釉漿，可對玻璃陶瓷電容器交流電擊穿強度產生不同的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為玻璃陶瓷電容器的電容隨溫度變化曲線。
[0018]圖2為玻璃陶瓷電容器的電容隨頻率變化曲線。
[0019]圖3為印刷有銀電極的玻璃陶瓷圓片的結構示意圖。
[0020]圖4為銀電極邊緣印刷玻璃釉保護層的結構示意`圖。
[0021]圖5為采用本發明制成的玻璃陶瓷電容器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]采用本發明的半導體玻璃釉制作玻璃陶瓷電容器時，如圖3所示，首先在經過研磨拋光的玻璃陶瓷圓片I上，采用絲網印刷技術在上、下兩面印刷圓形銀電極2，漿料選用中溫銀漿，并使電極保持在陶瓷圓片的中心位置，留邊距離2~3_。將刷好銀漿的玻璃陶瓷圓片在600°C進行熱處理，保溫時間30min，形成導電性良好的銀電極。
[0023]然后在上述燒結好的銀電極2邊緣，利用絲網印刷工藝，刷制環形的玻璃釉漿料，如圖4所示，使玻璃釉漿料完全覆蓋銀電極邊緣，并在玻璃陶瓷圓片邊緣保留0.5~Imm的留邊。將刷好玻璃釉漿料的玻璃陶瓷圓片在460°C進行熱處理，保溫時間10~40min，形成與玻璃陶瓷基體結合較好的玻璃釉保護層3。
[0024]接著，在上述燒結好玻璃釉的玻璃陶瓷圓片的銀電極上，燒結圓柱狀銅電極4，如圖5所示。在銅電極和玻璃陶瓷圓片間均勻涂敷一層中溫銀漿，漿料材料同上述銀電極漿料，在500°C進行燒結，形成與玻璃陶瓷圓片結合牢固的銅電極。
[0025]最后，將上述燒結好銅電極的玻璃陶瓷圓片置于不銹鋼模具中，澆鑄環氧樹脂，于135°C固化8h，脫模后形成玻璃陶瓷高壓電容器。
[0026]實施例1
[0027]將94% ZnO 粉(重量百分比)、3% MnO2 粉、1.5% Cr2O3 粉、1.5% Bi2O3 粉放入混料罐中混合均勻，將混合料放入氧化鋁陶瓷坩堝中進行高溫燒結，燒結溫度為1050°C，保溫3h，將燒結好的陶瓷粉放入瑪瑙罐中，加入適量瑪瑙球，置于行星球磨機上將粉磨細，然后過400目篩，將玻璃成分含量為:68% Pb0,21% B203>5% SiO2,6% Al2O3的玻璃粉與陶瓷粉按質量比100: 75進行配料，混合均勻得到混合粉料，向其中加入占混合粉料重量30%的乙基纖維素，攪拌均勻，制成玻璃釉漿料，在經過拋光的直徑為34_，厚度為0.8mm的玻璃陶瓷圓片上，利用絲網印刷，在上、下兩面印制直徑為31mm的銀電極，于600°C保溫30min燒結成導電性良好的銀電極，采用絲網印刷方法將玻璃釉漿料印刷在銀電極邊緣，使玻璃釉完全覆蓋銀電極，玻璃陶瓷圓片邊緣留邊距離為1mm，將刷好玻璃釉的玻璃陶瓷圓片于460°C，保溫30min，形成玻璃釉保護層，然后選擇銀電極正中位置燒結圓柱狀銅電極，將燒好銅電極的玻璃陶瓷圓片進行固態封裝，形成玻璃陶瓷電容器，進行擊穿強度測試。所加電壓為頻率50Hz的正弦波，其擊穿強度平均為10.3kV/mm。
[0028]實施例2
[0029]將95 % ZnO粉(重量百分比)、2 % MnO2粉、I % Cr2O3粉、2 % Bi2O3粉放入混料罐中混合均勻，將混合料放入氧化鋁陶瓷坩堝中進行高溫燒結，燒結溫度為1200°C，保溫4h，將燒結好的陶瓷粉放入瑪瑙罐中，加入適量瑪瑙球，置于行星球磨機上將粉磨細，然后過400目篩，將玻璃成分含量為:68% Pb0,21%B203>5% SiO2,6% Al2O3的玻璃粉與陶瓷粉按質量比100: 125進行配料，混合均勻得到混合粉料，向其中加入占混合粉料重量30 %的乙基纖維素，攪拌均勻，制成玻璃釉漿料，在經過拋光的直徑為34mm，厚度為0.8mm的玻璃陶瓷圓片上，利用絲網印刷，在上、下兩面印制直徑為31mm的銀電極,于600°C保溫30min燒結成導電性良好的銀電極，采用絲網印刷方法將玻璃釉漿料印刷在銀電極邊緣，使玻璃釉完全覆蓋銀電極，玻璃陶瓷圓片邊緣留邊距離為1mm，將刷好玻璃釉的玻璃陶瓷圓片于460°C，保溫30min，形成玻璃釉保護層，然后選擇銀電極正中位置燒結圓柱狀銅電極，將燒好銅電極的玻璃陶瓷圓片進行固態封裝，形成玻璃陶瓷電容器，進行擊穿強度測試。所加電壓為頻率50Hz的正弦波，其擊穿強度平均為7.8kV/mm。
[0030]實施例3
[0031 ] 將96 % ZnO粉(重量百分比)、2 % MnO2粉、I % Cr2O3粉、I % Bi2O3粉放入混料罐中混合均勻，將混合料放入 氧化鋁陶瓷坩堝中進行高溫燒結，燒結溫度為1080°C，保溫2h，將燒結好的陶瓷粉放入瑪瑙罐中，加入適量瑪瑙球，置于行星球磨機上將粉磨細，然后過400目篩，將玻璃成分含量為:68% Pb0,21%B203>5% SiO2,6% Al2O3的玻璃粉與陶瓷粉按質量比100: 110進行配料，混合均勻得到混合粉料，向其中加入占混合粉料重量30 %的乙基纖維素，攪拌均勻，制成玻璃釉漿料，在經過拋光的直徑為34mm，厚度為0.8mm的玻璃陶瓷圓片上，利用絲網印刷，在上下兩面印制直徑為31mm的銀電極,于600°C保溫30min燒結成導電性良好的銀電極，采用絲網印刷方法將玻璃釉漿料印刷在銀電極邊緣，使玻璃釉完全覆蓋銀電極，玻璃陶瓷圓片邊緣留邊距離為1mm，將刷好玻璃釉的玻璃陶瓷圓片于460°C，保溫30min，形成玻璃釉保護層，然后選擇銀電極正中位置燒結圓柱狀銅電極，將燒好銅電極的玻璃陶瓷圓片進行固態封裝，形成玻璃陶瓷電容器，進行擊穿強度測試。所加電壓為頻率50Hz的正弦波，其擊穿強度平均為9kV/mm。
【權利要求】
1.一種提高玻璃陶瓷電容器交流電壓擊穿強度的半導體玻璃釉，其特征在于，包括具有非線性電阻特性陶瓷粉、低熔點玻璃粉及乙基纖維素，其中具有非線性電阻特性陶瓷粉由以下重量百分含量的原料經燒結、研磨、過篩制得:94%~96% ZnO粉、2%~3.0% MnO2粉、I %~1.5% Cr2O3粉、I %~1.5% Bi2O3粉；所述具有非線性電阻特性陶瓷粉與低熔點玻璃粉的重量比為100: (75~125);所述乙基纖維素的含量為具有非線性電阻特性陶瓷粉與低熔點玻璃粉總重量的30%。
2.根據權利要求1所述的半導體玻璃釉，其特征在于，所述低熔點玻璃粉包含以下重量百分含量的成分:56%~76% Pb0、15%~26% B203、3%~5% Si02、3%~8% Al2O30
3.—種權利要求1所述的半導體玻璃釉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)制備具有非線性電阻特性陶瓷粉:將相應的原料按比例混合均勻，放在陶瓷坩堝中進行高溫燒結，燒結溫度為1050°C~1200°C，保溫時間為2~4h，得到的陶瓷粉末經研磨后過400目篩； (2)將步驟(1)中得到的過400目篩的陶瓷粉與過400目篩的低熔點玻璃粉按比例混合均勻； (3)向步驟(2)中得到的混合粉末中 加入乙基纖維素，然后混合均勻即可。
【文檔編號】C03C8/14GK103848571SQ201210519441
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月6日 優先權日:2012年12月6日
【發明者】張慶猛, 唐群, 羅君, 韓東方, 周毅, 周昊, 杜軍 申請人:北京有色金屬研究總院