阅读说明：本技术 金属氧化物压电变阻片关键材料修饰改性提高其电性能的方法 (Method for improving electrical property of metal oxide piezoelectric varistor piece by modifying key material ) 是由 黄海 靳国青 涂远生 赵旭 李明双 涂宗洋 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及氧化锌避雷器制造技术领域，且公开了一种金属氧化物压电变阻片关键材料修饰改性提高其电性能的方法，包括以下步骤：氧化物单质选取、纳米粉体合成、关键材料修饰、金属氧化物粉体细化、混合煅烧和电性能测试。本发明通过在关键材料中加入一定比例的重金属Ag进行修饰改性后更加适应现有生产工艺和设备，提高了生产效率，减少了金属氧化物原料的用量，降低了生产成本，节约了一定量的化工原料，以修饰后的氧化锌、氧化铋、氧化钴为原料生产出的电阻片压比U<Sub>10kA</Sub>/U<Sub>1mA</Sub>在1.68?1.75之间，较之前有显著降低，电阻片的4/10μs大电流两次耐受能力可以达到100kA，达到了国际标准。(The invention relates to the technical field of manufacturing of zinc oxide arresters, and discloses a method for improving the electrical property of a metal oxide piezoelectric varistor sheet by modifying key materials, which comprises the following steps: selecting simple substances of oxides, synthesizing nano powder, modifying key materials, refining metal oxide powder, mixing and calcining and testing electrical property. The invention is more suitable for the prior production after adding a certain proportion of heavy metal Ag into the key material for modificationThe process and the equipment improve the production efficiency, reduce the consumption of metal oxide raw materials, reduce the production cost, save a certain amount of chemical raw materials, and produce the resistance card pressure ratio U by using the modified zinc oxide, bismuth oxide and cobalt oxide as raw materials 10kA /U 1mA Between 1.68 and 1.75, the resistance card is obviously reduced compared with the prior resistance card, and the twice endurance capacity of 4/10 mu s large current of the resistance card can reach 100kA, thereby reaching the international standard.)

金属氧化物压电变阻片关键材料修饰改性提高其电性能的 方法

技术领域

本发明涉及氧化锌避雷器制造技术领域，具体为金属氧化物压电变阻片关键材料修饰改性提高其电性能的方法。

背景技术

氧化锌、氧化铋、氧化钴等金属氧化物作为氧化锌电阻片中的重要的添加剂，对电阻片的性能起着重要作用。近年来，随着电阻片技术的不断发展，国际标准中对电阻片的性能要求也越来越高，其主要表现为：氧化锌电阻片的电位梯度、能量吸收密度、允许荷电率不断增加，泄露电流、残压比不断降低。为了满足这一要求，对氧化锌电阻片生产中所使用的关键材料如氧化锌、氧化铋、氧化钴等金属氧化物进行修饰改性，从而提高金属氧化物压电变阻片的压电性能

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了金属氧化物压电变阻片关键材料修饰改性提高其电性能的方法，具备生产效率较高、生产成本较低、压比较低和抗大电流冲击能力较强等优点，解决了以往电阻片生产效率低、生产成本高、压比较高和抗大电流冲击能力较弱的问题。

(二)技术方案

为实现上述生产效率较高、生产成本较低、压比较低和抗大电流冲击能力较强的目的，本发明提供如下技术方案：金属氧化物压电变阻片关键材料修饰改性提高其电性能的方法，包括以下步骤：

1)氧化物单质选取：选取氧化锌、氧化铋、氧化钴、氧化铅、氧化镍、氧化铬、氧化锑和二氧化硅等氧化物的单质，进行称量选取，并分别加入到一定浓度的硝酸溶液中；

2)纳米粉体合成：采用水热合成法合成纳米氧化物金属氧化物粉体；

3)关键材料修饰：用一定比例的贵金属Ag掺杂在上述合成关键材料如氧化锌、氧化铋、氧化钴和二氧化硅中对关键材料进行修饰；

4)金属氧化物粉体细化：用洗净的玛瑙球对金属氧化物进行球磨，球磨完成后，烘干过筛；

5)混合煅烧：将过筛后的粉末进行混合煅烧，并控制煅烧温度；

6)电性能测试：煅烧完成后依次进行喷雾造粒、成型、排塑、上釉、二次烧成、磨片和热处理，直至做成压电变阻片成品后做电性能测试。

优选的，氧化锌、氧化铋、氧化钴、氧化铅、氧化镍、氧化铬、氧化锑和二氧化硅的摩尔质量比为93～95:0.7～0.9:1.1～1.3:0.1～0.3：0.6～0.7:0.6～0.7：1.0～1.2：1.3～1.5。

优选的，水热合成法中的温度须控制在100～1000度。

优选的，烘干过筛后，得到的氧化物粉末不超过2微米。

优选的，所述混合煅烧阶段温度为100～1250度，且在达到最高温度后，保持3-4小时。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了金属氧化物压电变阻片关键材料修饰改性提高其电性能的方法，具备以下有益效果：

1.对氧化锌电阻片关键材料如氧化锌、氧化铋、氧化钴等金属氧化物粉体进行修饰改性后更加适应现有生产工艺和设备，提高了生产效率。

2.通过实验，减少了金属氧化物原料的用量，降低了生产成本，节约了一定量的化工原料。

3.以修饰后的氧化锌、氧化铋、氧化钴为原料生产出的电阻片压比U_10kA/U_1mA在1.68-1.75之间，较之前有显著降低。

4.电阻片的4/10μs大电流两次耐受能力可以达到100kA，达到了国际标准。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

金属氧化物压电变阻片关键材料修饰改性提高其电性能的方法，包括以下步骤：1)氧化物单质选取：选取氧化锌、氧化铋、氧化钴、氧化铅、氧化镍、氧化铬、氧化锑和二氧化硅等氧化物的单质，进行称量选取，其中氧化锌93克、氧化铋0.7克、氧化钴1.1克，氧化铅0.1克，氧化镍0.6克，氧化铬0.6克，氧化锑1.0克、二氧化硅1.3克，并分别加入到一定浓度的硝酸溶液中；2)纳米粉体合成：采用水热合成法合成纳米氧化物金属氧化物粉体，水热合成法中的温度须控制在100～1000度；3)关键材料修饰：用0.7克的贵金属Ag掺杂在上述合成关键材料如氧化锌、氧化铋、氧化钴和二氧化硅中对关键材料进行修饰；4)金属氧化物粉体细化：用洗净的玛瑙球对金属氧化物进行球磨，球磨完成后，烘干过筛，烘干过筛后，得到的氧化物粉末不超过2微米，并利用场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线粉末衍射(XRD)、气体吸附、压电性能测试等手段筛选改性条件和工业化可行的工艺生产条件，探究出一种容易操作且可以大规模生产应用的生产方法；5)混合煅烧：将过筛后的粉末进行混合煅烧，并控制煅烧温度，煅烧温度为1000度，且在达到最高温度后，保持3小时；6)电性能测试：煅烧完成后依次进行喷雾造粒、成型、排塑、上釉、二次烧成、磨片和热处理，直至做成压电变阻片成品后做电性能测试。

实施例1的修饰方法所得的电阻片在连续大电流冲击下未见穿闪现象，并且在高分辨透射电镜的检测下电阻片气孔数量、气孔大小均大幅度降低，氧化锌晶粒分布均匀、晶粒的粒径约为4微米，晶界层的数量明显增多。

实施例二：

金属氧化物压电变阻片关键材料修饰改性提高其电性能的方法，包括以下步骤：1)氧化物单质选取：选取氧化锌、氧化铋、氧化钴、氧化铅、氧化镍、氧化铬、氧化锑和二氧化硅等氧化物的单质，进行称量选取，其中氧化锌94克、氧化铋0.8克、氧化钴1.2克，氧化铅0.1克，氧化镍0.7克，氧化铬0.7克，氧化锑1.1克、二氧化硅1.4克，并分别加入到一定浓度的硝酸溶液中；2)纳米粉体合成：采用水热合成法合成纳米氧化物金属氧化物粉体，水热合成法中的温度须控制在100～1000度；3)关键材料修饰：用0.8克的贵金属Ag掺杂在上述合成关键材料如氧化锌、氧化铋、氧化钴和二氧化硅中对关键材料进行修饰；4)金属氧化物粉体细化：用洗净的玛瑙球对金属氧化物进行球磨，球磨完成后，烘干过筛，烘干过筛后，得到的氧化物粉末不超过2微米，并利用场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线粉末衍射(XRD)、气体吸附、压电性能测试等手段筛选改性条件和工业化可行的工艺生产条件，探究出一种容易操作且可以大规模生产应用的生产方法；5)混合煅烧：将过筛后的粉末进行混合煅烧，并控制煅烧温度，煅烧温度为1250度，且在达到最高温度后，保持4小时；6)电性能测试：煅烧完成后依次进行喷雾造粒、成型、排塑、上釉、二次烧成、磨片和热处理，直至做成压电变阻片成品后做电性能测试。

实施例2的修饰方法所得的电阻片在连续大电流冲击下未见穿闪现象，并且在高分辨透射电镜的检测下电阻片气孔数量、气孔大小均大幅度降低，氧化锌晶粒分布均匀、晶粒的粒径约为3微米，晶界层的数量明显增多。

实施例三：

金属氧化物压电变阻片关键材料修饰改性提高其电性能的方法，包括以下步骤：1)氧化物单质选取：选取氧化锌、氧化铋、氧化钴、氧化铅、氧化镍、氧化铬、氧化锑和二氧化硅等氧化物的单质，进行称量选取，其中氧化锌95克、氧化铋0.9克、氧化钴1.3克，氧化铅0.3克，氧化镍0.7克，氧化铬0.7克，氧化锑1.2克、二氧化硅1.5克，并分别加入到一定浓度的硝酸溶液中；2)纳米粉体合成：采用水热合成法合成纳米氧化物金属氧化物粉体，水热合成法中的温度须控制在100～1000度；3)关键材料修饰：用1.1克的贵金属Ag掺杂在上述合成关键材料如氧化锌、氧化铋、氧化钴和二氧化硅中对关键材料进行修饰；4)金属氧化物粉体细化：用洗净的玛瑙球对金属氧化物进行球磨，球磨完成后，烘干过筛，烘干过筛后，得到的氧化物粉末不超过2微米，并利用场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线粉末衍射(XRD)、气体吸附、压电性能测试等手段筛选改性条件和工业化可行的工艺生产条件，探究出一种容易操作且可以大规模生产应用的生产方法；5)混合煅烧：将过筛后的粉末进行混合煅烧，并控制煅烧温度，煅烧温度为1250度，且在达到最高温度后，保持3小时；6)电性能测试：煅烧完成后依次进行喷雾造粒、成型、排塑、上釉、二次烧成、磨片和热处理，直至做成压电变阻片成品后做电性能测试。

实施例3的修饰方法所得的电阻片在连续大电流冲击下未见穿闪现象，并且在高分辨透射电镜的检测下电阻片气孔数量、气孔大小均大幅度降低，氧化锌晶粒分布均匀、晶粒的粒径约为2微米，晶界层的数量明显增多。

本发明的有益效果：对氧化锌电阻片关键材料如氧化锌、氧化铋、氧化钴等金属氧化物粉体进行修饰改性后更加适应现有生产工艺和设备，提高了生产效率，减少了金属氧化物原料的用量，降低了生产成本，节约了一定量的化工原料，以修饰后的氧化锌、氧化铋、氧化钴为原料生产出的电阻片压比U_10kA/U_1mA在1.68-1.75之间，较之前有显著降低，电阻片的4/10μs大电流两次耐受能力可以达到100kA，达到了国际标准。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。