專利名稱：一種氧化鋅電阻片的燒結方法
技術領域：
本發明涉及避雷器用氧化鋅電阻片的燒結方法，是對現有氧化鋅電阻片燒結方法的 改進，屬于壓敏電阻制備和應用的技術領域。
背景技術：
氧化鋅電阻片是氧化鋅避雷器的核心元件，它具有優異的電壓一電流非線性特性-當遇到高出正常電壓許多倍的浪涌電壓襲擊時，氧化鋅電阻片的電阻值會瞬時由高電阻 轉向低電阻，使強大的瞬時過電流經氧化鋅電阻片流入大地，避免了被保護電氣設備遭 受過電壓襲擊。作為過電壓保護元件，理想的電氣特性是非線性系數高、響應速度快、 運行穩定性高。
氧化鋅電阻片的制備工藝與一般的電子陶瓷制備基本相同，但是由于其特殊的非線 性特性，使其電氣性能對工藝的依賴性更高，其中燒結是制造過程中最關鍵的工藝之一， 燒結的目的就是控制壓敏陶瓷坯體中各種物理化學反應的條件和進程，形成預期的化學 組成以及促進微觀結構的均勻化和致密化。在原材料、配方和其他工藝一致的情況下， 燒結工藝對氧化鋅電阻片的電氣性能起著決定性作用。
目前國內大部分氧化鋅電阻片生產廠家都采用傳統的燒結方法，采用箱式或隧道式
電阻爐以電能加熱對電阻片進行燒結，工藝一般為最高燒結溫度設定在ii(xrc~i3oo
。C，燒結時間為2~4小時，線性升溫速度為每小時80 12(TC，線性降溫速度為每小時 60 9(TC。利用這種燒結工藝，在高溫區，升、降溫速率太快。快速升溫使燒結過程中 的物理化學反應速度太快，特別是在800'C以上，液相形成的溫區內，不利于組分的平 穩移動和分解出來的氣體逸出，導致微觀結構分布不均勻、氣孔增加，甚至產生微裂紋； 在降溫過程中，快速降溫導致大量的處于熔化態的ZnO小晶粒偏析不能均勻偏析在大 晶粒上使部分ZnO晶粒反常長大，同時，快速降溫使部分晶界來不及發生相變，增加 晶粒缺陷和內應力。采用上述工藝得到的氧化鋅電阻片成品率低，保護特性和熱穩定性 差， 一旦遭受雷擊，保護裕度小，且裝在避雷器內運行一段時間后，泄漏電流逐漸增加， 電阻片趨于熱不穩定，導致氧化鋅電阻片的使用壽命短。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術現狀而提供一種氧化鋅電阻片的燒結 方法，以提高氧化鋅電阻片的成品率、非線性系數、保護性能和熱穩定性。
本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為本發明氧化鋅電阻片的燒結方法是 在現有的燒結設備和燒結工藝上，通過增添冷卻裝置，調整燒結溫度曲線，提高氧化鋅 電阻片的成品率、非線性系數、保護性能和熱穩定性。
本發明氧化鋅電阻片的燒結是在推板式隧道爐內進行，本燒結方法的特點是采用由 分段升溫、高溫保溫以及分段降溫組成的分段燒結。
具本包括以下步驟-
a、 取生產線上已經排膠預燒的坯體，側面上絕緣層后放入燒結缽中；
b、 將步驟(a)中放有預燒坯體的燒結缽放入推板式隧道爐內燒結，分段升溫至 110(M30(TC。
C、在步驟(b)所述的燒結溫度下保持2-10小時；
d、再把溫度從步驟(b)所述的燒結溫度分段冷卻到室溫為止。 所述的分段升溫是以兩段升溫方式升溫，第一段是從室溫開始以每小時100 25(TC 的速度升到85(TC，第二段是以30 85。C的升溫速率從850'C升溫到燒結溫度IIO(TC
noo。c。
所述的分段冷卻分為五段進行，第一階段，在高溫保溫結束后，以每小時70~100 。C冷卻到1050。C;第二階段，在105(TC保持1~2小時；第三階段，以每小時75 10(TC 冷卻到85(TC，第四階段，在850。C保持1 2小時，第五階段，以每小時75 12(TC冷卻 到室溫為止。
與現有技術相比，本發明氧化鋅電阻片的燒結方法具有以下優點縮短了低溫段燒 結時間，提高了工作效率；通過分段控制，減慢高溫段升溫速率，促使高溫下各種物理 化學反應能夠平穩緩慢進行，有利于微觀結構均勻形成，通過減緩保溫后的局部降溫速 率，有利于熔融態的ZnO從液相中緩慢析出，減少晶粒內、晶界的缺陷，增加降溫段 的保溫過程，有利于各種相變發生，減少內應力，提高電阻片的電氣性能。
本發明工藝合理，其成品率高，氧化鋅電阻片的非線性系數高，保護特性好、熱穩 定性可靠。用本方法燒結的氧化鋅電阻片，在老化試驗中，氧化鋅電阻片的泄漏電流隨 時間增加而下降，按照國際標準正C 60099-4進行老化試驗，功耗呈持續下降趨勢，1000 小時終止功耗與起始功耗之比小于1.0，提高了氧化鋅避雷器的運行可靠性，延長了其 使用壽命。
圖1為本發明的氧化鋅電阻片燒結曲線圖(圖中T為溫度，t為時間)。
具體實施例方式
以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
實施例一將預燒坯體側面上絕緣層，然后放置于燒結缽內進隧道爐，以每小時100
"C升溫到85(TC,再以每小時3(TC升溫到1100。C保持2h，然后以每小時7(TC降溫到1050 TM呆持2小時，再以每小時75。C降溫到850。C保持2小時，最后以每小時75。C冷卻到室 溫。再按照常規方式磨片，清洗，熱處理，噴涂鋁電極，測試。按此燒結方法得到的氧 化鋅電阻片成品率高，經試驗證明該電阻片的非線性系數高，保護特性好，熱穩定性可靠。
實施例二將預燒坯體側面上絕緣層，然后放置于燒結缽內進隧道爐，以每小時200
。C升溫到850。C，再以每小時5(TC升溫到120(TC保持5h，然后以每小時95'C降溫到1050 。C保持2小時，再以每小時75。C降溫到85(TC保持2小時，最后以每小時IO(TC冷卻到 室溫，燒結曲線見圖l。按照常規方式磨片，清洗，熱處理，噴涂鋁電極，測試。按此 燒結方法得到的氧化鋅電阻片成品率高，經試驗證明該電阻片的非線性系數高，保護特 性好，熱穩定性可靠。
實施例三將預燒坯體側面上絕緣層，然后放置于燒結缽內進隧道爐，以每小時250 。C升溫到85(TC，再以每小時85t:升溫到130(TC保持10h，然后以每小時IO(TC降溫到 1050。C保持1小時，再以每小時IO(TC降溫到850。C保持1小時，最后以每小時12(TC冷 卻到室溫。再按照常規方式磨片，清洗，熱處理，噴涂鋁電極，測試。按此燒結方法得 到的氧化鋅電阻片成品率高，經試驗證明該電阻片的非線性系數高，保護特性好，熱穩 定性可靠。
在上述三實施例中，其中實施例二為最佳實施方式，它相對另兩實施方式，得到的 氧化鋅電阻片其成品率、非線性系數，保護特性，熱穩定性更優于其它兩實施方式。
權利要求
1、一種氧化鋅電阻片的燒結方法，其特征在于它采用由分段升溫、高溫保溫以及分段冷卻組成的分段燒結。
2、 根據權利要求1所述的氧化鋅電阻片的燒結方法，其特征在于所述的分段燒 結包括以下步驟-a、 取生產線上已經排膠預燒的坯體，側面上絕緣層后放入燒結缽中；b、 將步驟(a)中放有預燒坯體的燒結缽放入推板式隧道爐內燒結，分段升溫至noo~i3oo°c;C、在步驟(b)所述的燒結溫度下保持2-10小時； d、再把溫度從步驟(b)所述的燒結溫度分段冷卻到室溫為止。
3、 根據權利要求2所述的氧化鋅電阻片的燒結方法，其特征在于所述的分段升溫是以兩段升溫方式升溫，第一段是從室溫開始以每小時100 25(TC的速度升到85(TC， 第二段是以30 85。C的升溫速率從850。C升溫到燒結溫度1100。C 130(TC。
4、 根據權利要求2或3所述的氧化鋅電阻片的燒結方法，其特征在于所述的分 段冷卻分為五段進行，第一階段，在高溫保溫結束后，以每小時70 10(TC冷卻到1050 。C;第二階段，在105(TC保持1~2小時；第三階段，以每小時75 100。C冷卻到85(TC; 第四階段，在850。C保持1 2小時；第五階段，以每小時75 120。C冷卻到室溫為止。
全文摘要
本發明是氧化鋅電阻片的燒結方法，本發明方法的特點是從室溫開始以每小時100～250℃的速度升到850℃，再以30～85℃升溫到1100～1300℃時保持2～10小時，然后進行分段冷卻以每小時70～100℃冷卻到1050℃保持1～2小時，再以每小時75～100℃冷卻到850℃保持1～2小時，再以每小時75～120℃冷卻到室溫為止。本發明方法，工藝合理，得到的氧化鋅電阻片成品率高，非線性系數高，保護性能好，熱穩定性可靠。
文檔編號H01C17/30GK101350242SQ20081012081
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月5日 優先權日2008年9月5日
發明者嚴斌杰, 湯建江, 王海英, 燁 蔣, 高奇峰 申請人:寧波市鎮海國創高壓電器有限公司