本發明屬于壓敏陶瓷制備和應用的技術領域，尤其涉及一種氧化鋅壓敏電阻片預燒結方法。
背景技術：
氧化鋅壓敏電阻片是氧化鋅避雷器的核心元件，由主材氧化鋅，輔材氧化鉍、氧化銻、氧化鈷等幾種無機氧化物，在高溫下燒結而成的壓敏陶瓷。
一般，氧化鋅壓敏電阻片在制備粉料時添加了提高工藝性能的有機添加劑和純水等輔助成分，如磷酸三丁酯、正辛醇等消泡劑，陰離子型或陽離子型分散劑，粘結劑和潤滑劑等，所以在其進入高溫燒結前必須設法除去粉料內含有的有機添加劑，俗稱排膠，以免高溫燒結時各種有機添加劑因分解不充分而殘留在燒結體內影響電阻片的電學性能。
另一方面，氧化鋅壓敏電阻片在燒結前需要預燒工序，主要是使側面絕緣層在燒結時不會因與本體收縮不一致而產生脫釉現象，同時也是為了控制側面絕緣層向本體滲透的深度。
目前，為了達到以上目的，國內廠家根據實際情況，在氧化鋅壓敏電阻片燒結前多是先排膠工序，再預燒工序，最終目的是先把成型坯體內的有機添加劑充分氧化分解排除，再使進入燒結工序的電阻片具有一定的收縮率。因此，排膠和預燒溫度曲線制訂的合理與否，直接影響電阻片內部氣孔的殘留多少，微裂紋的大小，從而影響到電阻片的成品率和電學性能。
技術實現要素：
(一)要解決的技術問題
本發明要解決的技術問題是提供一種減少氧化鋅壓敏電阻片內部氣孔和微裂紋，并提高氧化鋅壓敏電阻片成品率和電學性能的一種氧化鋅壓敏電阻片預燒結方法。
(二)技術方案
為解決上述技術問題，本發明提供一種氧化鋅壓敏電阻片預燒結方法，其包括以下步驟：
a、取生產線上已成型的坯體，放入敞開的匣缽中；
b、將步驟a中放有成型坯體的預燒結缽放入推板式隧道爐內，以30-65℃/h的速度升溫至排膠溫度350～420℃；
c、在步驟b所述的排膠溫度下保持2-10h；
d、再把溫度從步驟b所述的排膠溫度以30-50℃/h升溫到預燒溫度700-900℃。
e、在步驟b所述的預燒溫度下保持1-5h；
f、再把溫度從步驟d所述的預燒溫度以≤90℃/h隨爐冷卻到室溫。
其中，步驟b中是以30℃/h的速度升溫至350℃；所述步驟c中保持的時間是8h；所述步驟d中是以30℃/h升溫到700℃；所述步驟e中保持的時間是5h；所述步驟f中是以90℃/h隨爐冷卻到室溫。
其中，步驟b中是以40℃/h的速度升溫至375℃；所述步驟c中保持的時間是5h；所述步驟d中是以40℃/h升溫到800℃；所述步驟e中保持的時間是3h；所述步驟f中是以70℃/h隨爐冷卻到室溫。
其中，步驟b中是以65℃/h的速度升溫至420℃；所述步驟c中保持的時間是3h；所述步驟d中是以50℃/h升溫到900℃；所述步驟e中保持的時間是1h；所述步驟f中是以50℃/h隨爐冷卻到室溫。
(三)有益效果
與現有技術相比，本發明氧化鋅壓敏電阻片的預燒結方法具有以下優點：在同一隧道爐內，通過分段控制，減慢排膠段升溫速率，促使排膠溫度下各種物理化學反應能夠平穩緩慢進行，有利于有機添加物和水分充分排出，通過控制排膠段到預燒段的升溫速率，避免坯體內部產生裂紋等缺陷，通過控制冷卻段的降溫速度，減少預燒結體的內應力。
本發明制得的氧化鋅壓敏電阻片，可以有效減少其內部氣孔和微裂紋，從而提高氧化鋅壓敏電阻片成品率和電學性能。本發明工藝合理，其成品率高，電學性能穩定。用本方法預燒結的氧化鋅壓敏電阻片，當電流密度為40a/cm2時的方波篩選合格率為99％，延長了其使用壽命。
附圖說明
圖1是本發明的氧化鋅壓敏電阻片預燒結曲線圖(圖中t為溫度，t為時間)。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不能用來限制本發明的范圍。
圖1是本發明的氧化鋅壓敏電阻片預燒結曲線圖(圖中t為溫度，t為時間)，主要體現了氧化鋅壓敏電阻片預燒結的過程包括第一升溫階段、第二保溫階段、第三升溫階段、第四保溫階段及第五冷卻階段。
本發明氧化鋅壓敏電阻片預燒結方法的結構如圖1所示，該氧化鋅壓敏電阻片預燒結方法包括以下步驟：
a、取生產線上已成型的坯體，放入敞開的匣缽中；
b、將步驟a中放有成型坯體的預燒結缽放入推板式隧道爐內，以30-65℃/h的速度升溫至排膠溫度350～420℃；
c、在步驟b所述的排膠溫度下保持2-10h；
d、再把溫度從步驟b所述的排膠溫度以30-50℃/h升溫到預燒溫度700-900℃。
e、在步驟b所述的預燒溫度下保持1-5h；
f、再把溫度從步驟d所述的預燒溫度以≤90℃/h隨爐冷卻到室溫。
其中，氧化鋅壓敏電阻片預燒結的過程包括第一升溫階段、第二保溫階段、第三升溫階段、第四保溫階段及第五冷卻階段；所示步驟b為第一升溫階段，所示步驟c為第二保溫階段，所示步驟d為第三升溫階段，所示步驟e為第四保溫階段，所示步驟f為第五冷卻階段。
本發明氧化鋅壓敏電阻片的預燒結方法具有以下優點：在同一隧道爐內，通過分段控制，減慢排膠段升溫速率，促使排膠溫度下各種物理化學反應能夠平穩緩慢進行，有利于有機添加物和水分充分排出，通過控制排膠段到預燒段的升溫速率，避免坯體內部產生裂紋等缺陷，通過控制冷卻段的降溫速度，減少預燒結體的內應力。
本發明制得的氧化鋅壓敏電阻片，可以有效減少其內部氣孔和微裂紋，從而提高氧化鋅壓敏電阻片成品率和電學性能。本發明工藝合理，其成品率高，電學性能穩定。用本方法預燒結的氧化鋅壓敏電阻片，當電流密度為40a/cm2時的方波篩選合格率為99％，延長了其使用壽命。
本發明的技術方案為：本發明氧化鋅壓敏電阻片的預燒結方法是在現有的燒結設備和燒結工藝上，通過調整排膠和預燒結溫度曲線，提高氧化鋅壓敏電阻片的成品率和電學性能。
本發明氧化鋅壓敏電阻片的預燒結是在推板式隧道爐內進行，本預燒結方法的特點是排膠和預燒在同一條隧道爐內完成。
本發明氧化鋅壓敏電阻片的預燒結是在推板式隧道爐內進行，本預燒結方法的特點、是采用由分段升溫、保溫以及降溫組成的分段預燒結。
溫度曲線可分為五個階段。第一階段及第三階段為升溫階段，第二階段及第四階段為保溫階段，第五階段為冷卻階段。
第一階段及第三階段主要是水分的蒸發、有機添加劑的氧化分解，坯體表現為氣孔率增大，強度降低。造粒后的粉料在成型前，要經過含水、陳腐，其目的是降低顆粒強度、避免成型過程中產生夾層以及由于水分的蒸發遺留的微型通道，可提高坯體的熱傳導能力，同時也可為氧氣的順利進入且與有機物反應創造良好的條件，有利于有機物的充分氧化分解。成型后的坯體一般含水率為1.0-1.5％。故其在排膠溫度前升溫速度可控制在30-65℃/h，避免因升溫速度過快，由于水分快速蒸發而導致的蒸汽壓力超過坯體的抗張強度極限，使坯體粉碎性爆炸或產生裂紋。
由于坯體中存在著為增強顆粒接觸強度的粘結劑、降低造粒時漿料粘度的分散劑、消泡劑等有機添加劑，這些有機添加劑在預燒中如碳化沉積或因氧化分解產生的co2氣體未能完全排出而殘留在中，會嚴重影響氧化鋅壓敏電阻片的通流容量。因此在預燒的升溫階段，應嚴格控制排膠溫度和排膠時間，如排膠溫度大于420℃或排膠時間太短，有機添加劑來不及氧化分解，會導致其在某一時間點或某一溫度迅速分解，其反應產生的氣體壓力超過了已除掉水分的坯體抗張強度，將導致坯體預燒結后呈現層裂或內部微裂紋。
第三階段及第四階段則為內部各組分的反應，表現為顏色變綠，體積發生收縮，氣孔率降低。坯體在第三階段之前，沒有明顯的化學反應。到了低熔點物bi2o3融熔時，則應緩慢升溫，此時，坯體內部有液相生成，各組分開始熔于液相，發生各種化學反應，如生成燒綠石相等。最重要的是，在此過程，在液相的作用下，zno晶粒發生了的重排，其宏觀表象就是體積發生了收縮。在此過程中，升溫過快，則由于液相擴散不均勻導致收縮不一致，可能會導致坯體預燒后產生裂紋。
第五階段由于成型坯體已完成排膠和預收縮，所以再進行一定速度的冷卻即可。
實施例一：將成型坯體放置于預燒結缽內進隧道爐，以每小時30℃升溫到350℃保持8h，再以每小時30℃升溫到700℃保持5h，然后以每小時90℃降溫到室溫。再按照常規方式進行燒結，磨片，清洗，熱處理，噴涂鋁電極，測試。按此預燒結方法得到的氧化鋅壓敏電阻片成品率高，經試驗證明該電阻片的方波沖擊耐受電流密度達35a/cm2，方波篩選合格率為98.5％。
實施例二：將成型坯體放置于預燒結缽內進隧道爐，以每小時40℃升溫到375℃保持5h，再以每小時40℃升溫到800℃保持3h，然后以每小時70℃降溫到室溫。再按照常規方式進行燒結，磨片，清洗，熱處理，噴涂鋁電極，測試。按此預燒結方法得到的氧化鋅壓敏電阻片成品率高，經試驗證明該電阻片的方波沖擊耐受電流密度達41a/cm2，方波篩選合格率為99.5％。
實施例三：將成型坯體放置于預燒結缽內進隧道爐，以每小時65℃升溫到420℃保持3h，再以每小時50℃升溫到900℃保持1h，然后以每小時50℃降溫到室溫。再按照常規方式進行燒結，磨片，清洗，熱處理，噴涂鋁電極，測試。按此預燒結方法得到的氧化鋅壓敏電阻片成品率高，經試驗證明該電阻片的方波沖擊耐受電流密度達38a/cm2，方波篩選合格率為99％。
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，得到的氧化鋅壓敏電阻片其成品率和電學性能更優于其它兩實施方式。
以上僅為本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。