本发明涉及电工陶瓷技术领域，尤其是涉及无 铅高绝缘陶瓷涂层 氧化锌避雷器阀片及其制备方法。

背景技术

氧化锌避雷器是一种过电压保护装置，氧化锌 避雷器阀片作为氧 化锌避雷器的核心部件， 它的性能直接影响着避雷器的使用， 而侧面 绝缘涂层的好坏会直接决定避雷器耐受大电流 冲击水平的高低。 目 前， 氧化锌避雷器阀片侧面涂层材料包括含铅侧面 釉、 以环氧涂层和 有机硅涂层为主的有机涂层和传统的无机涂层 。

含铅侧面釉的由于其主要成分为 PbO， 而 PbO是一种有毒的物 质， 当坯体处于高温烧结或加工时易挥发， 将对人类社会和自然界 造成长期无法逆转的危害， 不符合当今世界环境友好的发展趋势。

对于有机涂层由于其与电阻片坯体存在结合性 不好， 因此， 表面 容易吸附水或者有气泡产生， 使得它的耐受过电压变差， 此外， 环氧 涂料的热膨胀系数与电阻片坯体差别会较大， 当受到冲击时环氧树脂 可能会产生裂紋而导致侧面绝缘涂层的闪络。 有机涂层的使用温度不 高， 在一定程度上也限制了此类氧化锌电阻片的使 用范围。

传统的无机涂层需要把电阻片坯体预烧过， 才能进行施涂， 这样 就带来了一个二次烧结的问题， 与其他工艺相比， 多出了一道工序， 电性能的稳定性控制变差， 且极大浪费电能， 不利于环保， 也不利于 工业生产的节能减排要求。

发明内容

基于现有技术的不足， 本发明的目的是提供一种烧结无铅高绝缘 陶瓷涂层氧化锌避雷器阀片及其制备方法，采 用与坯体组分相容性好 的无机材料组成， 经过科学的配比与筛选， 制备出与坯体的膨胀系数 相适应且致密度高的陶瓷涂层，并通过一系列 工艺将该陶瓷涂层覆与 氧化锌避雷器阀片本体上，实现在电阻片侧面 形成绝缘强度高的无机 保护层， 简化工艺， 避免二次烧结的工艺繁琐， 降低成本。

为实现上述目的， 本发明的技术方案为：

无铅高绝缘陶瓷涂层氧化锌避雷器阀片制备方 法，包括以下步骤: 步骤一： 按以下质量百分比的原料配置初始粉料： ZnO _: 86-95%; ΒΪ203: 1.0-3.0%； Co3O4:0.5-1.5%; Mn3O4:0.2-1.0%; Sb2O3:3.0-9.0%; NiO:0.2-1.0%; Si02: 1.0-3.0%；

步骤二： 配置陶瓷涂层粉料， 其中初始粉料总质量、 去离子水质 量、 玛瑙磨球质量的比例为 3:2:4; 装入聚氨酯球磨罐中球磨， 将球 磨后的浆料烘干、 粉碎， 制得陶瓷涂层粉料；

步骤三： 先配置 PVA溶液， 再取步骤二制得的陶瓷涂层粉料， 其中陶瓷涂层粉料、 PVA溶液、 玛瑙磨球质量的比例为 1 :0.6:3， 装 入聚氨酯球磨罐中球磨， 制得陶瓷涂层浆料； 片的侧面， 待浆体干燥后， 随坯体放入加热炉进行整体排胶， 将排胶 后的电阻片烧成， 对烧成后的坯体进行磨片处理和热处理， 对热处理 后的电阻片端面进行喷铝电极，即可制得一次 烧结无铅高绝缘陶瓷涂 层氧化锌避雷器阀片产品。

优选的， 步骤二中球磨时间 12-48h， 转速为 450r/min。

优选的， 步骤三中球磨 12-48h， 转速为 400r/min。

优选的， 步骤四中按照施涂质量范围为 8-12 mg/cm2将陶瓷涂 层浆料均匀涂布于压制成型的 ZnO压敏电阻片的侧面。

优选的， 步骤四中排胶温度为 500°C〜650°C， 保温 2-3h。

优选的， 步骤四中烧成工艺为在 980°C〜1080°C温度条件下进行 烧成， 保温 3-4h。

优选的， 步骤四中热处理工艺中热处理温度： 480°C〜515°C， 保 温时间 l〜2h。

优选的， 步骤二中在球磨前添加初始粉料总、去离子水 和玛瑙磨 球总质量的 0.5%-1.0%的聚丙烯酸铵分散剂一起球磨。

优选的， 步骤三中球磨前添加陶瓷涂层粉料、 PVA溶液和玛瑙 磨球总质量的 1%-2%聚丙烯酸铵分散剂一起球磨。

无铅高绝缘陶瓷涂层氧化锌避雷器阀片， 包括避雷器阀片本体， 所述避雷器阀片本体侧面覆有无铅高绝缘陶瓷 涂层， 上下面覆有铝 层， 其中所述高绝缘陶瓷涂层由质量配比范围为 ZnO:86-95%， ΒΪ203: 1.0-3.0%, Co3O4:0.5-1.5%, Mn3O4:0.2-1.0%, Sb2O3:3.0-9.0%, 所述 PVA溶液的质量百分比浓度为 5-10%。

本发明的有益效果为：

本发明的一次烧结无铅高绝缘陶瓷涂层氧化锌 避雷器阀片产品 配方中不含有铅成分， 在其制备过程中将不会产生有害物质， 无铅对 人类社会和环境友好， 有利于环保， 符合当今世界走可持续发展的趋 势；

本发明采用与坯体组分匹配性好的无机材料组 成， 涂层和坯体的 热膨胀系数接近， 烧结后， 涂层和坯体结合良好， 且无机涂层使用温 度较有机涂层高， 扩大了施涂此种电阻片的使用范围；

本发明只需经过一次烧结， 就能够在电阻片侧面形成绝缘强度高 的无机保护层， 简化了工艺， 避免了二次烧结的工艺繁琐， 降低了成 本。

附图说明

图 1为本实用新型具体实施例的结构示意图；

图 2为本实用新型具体实施例的剖面示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具 体结构及产生的技 术效果进行清楚、 完整地描述， 以充分地理解本发明的目的、 特征和 效果。 显然， 所描述的实施例只是本发明的一部分实施例， 而不是全 部实施例， 基于本发明的实施例， 本领域的技术人员在不付出创造性 劳动的前提下所获得的其他实施例， 均属于本发明保护的范围。 1、 按以下重量百分比的原料配置： ZnO: 88.4%； Bi203:2.5% _; Co3O4:0.6%; Mn3O4:0.4%; Sb203:7% _; NiO:0.3%; SiO2:0.8%。

2、 按上述配比配制陶瓷涂层粉料， 粉料总质量、 去离子水质量、 玛瑙磨球质量的比例为 3:2:4， 加入聚丙烯酸铵型分散剂， 其用量为 粉料总质量的 0.5%， 装入 10L规格聚氨酯球磨罐中， 用罐式球磨机 球磨 48h， 转速设置为 450r/min。 将球磨后的浆料取出， 过筛后放入 烘箱中烘干， 然后用粉碎机进行粉碎并过筛； 由此制得 ZnO陶瓷涂 层粉料。

3、取质量百分比浓度为 10%PVA溶液和用量为粉料总质量的 1% 聚丙烯酸铵型分散剂， 得到混合溶液并过筛。 取上述陶瓷涂层粉料， 粉料总重量为 0.5kg， 粉料总质量、 混合溶液、 玛瑙磨球质量的比例 为 1:0.6:3， 装入 5L规格聚氨酯球磨罐中， 用罐式球磨机球磨 16h， 转速设置为 400r/mm。将球磨后的浆料取出，过筛，浆料含� �率为 70% 左右。

4、将上述制备的陶瓷涂层浆料采取辊涂方式� �匀涂布于压制成型 的 ZnO压敏电阻片的侧面，施涂质量约为 8 mg/cm2，待浆体干燥后， 随坯体放入加热炉进行整体排胶， 温度控制为 405°C， 保温 3h。 将排 胶后的电阻片在 980°C温度条件下进行烧成， 保温 4h。对烧成后的坯 体进行磨片处理。将研磨后的电阻片放在高温 电炉中进行热处理， 热 处理温度 495°C， 热处理保温时间 2h。对热处理后的电阻片端面进行 器阀片产品。

实施例二：

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 ⁰ / ₀ 。

2、 按上述配比配制陶瓷涂层粉料， 粉料总质量、 去离子水质量、 玛瑙磨球质量的比例为 3:2:4， 加入聚丙烯酸铵型分散剂， 其用量为 粉料总质量的 1.0%， 装入 10L规格聚氨酯球磨罐中， 用罐式球磨机 球磨 48h， 转速设置为 450r/min。 将球磨后的浆料取出， 过筛后放入 烘箱中烘干， 然后用粉碎机进行粉碎并过筛； 由此制得 ZnO陶瓷涂 层粉料。

3、 取质量百分比浓度为 6.5%PVA溶液和用量为粉料总质量的 1%聚丙烯酸铵型分散剂， 得到混合溶液并过筛。 取上述陶瓷涂层粉 料， 粉料总重量为 0.5kg， 粉料总质量、 混合溶液、 玛瑙磨球质量的 比例为 1:0.6:3，装入 5L规格聚氨酯球磨罐中，用罐式球磨机球磨 16h， 转速设置为 400r/mm。 将球磨后的浆料取出， 过筛， 浆料含固率约为 55%。

4、 将上述制备的陶瓷涂层浆料采取辊涂方式均匀 涂布于压制成 型的 ZnO压敏电阻片的侧面， 施涂质量约为 9 mg/cm2， 待浆体干燥 后， 随坯体放入加热炉进行整体排胶， 温度控制为 415°C， 保温 3h。 将排胶后的电阻片在 1010°C温度条件下进行烧成， 保温 4h。 对烧成 后的坯体进行磨片处理。将研磨后的电阻片放 在高温电炉中进行热处 阻片端面进行喷铝电极处理即可制得一次烧结 无铅高绝缘陶瓷涂层 氧化锌避雷器阀片产品。

实施例三：

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%; Sb203:3% _; NiO:0.2%; Si02:l%。

2、 按上述配比配制陶瓷涂层粉料， 粉料总质量、 去离子水质量、 玛瑙磨球质量的比例为 3:2:4， 加入聚丙烯酸铵型分散剂， 其用量为 粉料总质量的 0.5%， 装入 10L规格聚氨酯球磨罐中， 用罐式球磨机 球磨 48h， 转速设置为 450r/min。 将球磨后的浆料取出， 过筛后放入 烘箱中烘干， 然后用粉碎机进行粉碎并过筛； 由此制得 ZnO陶瓷涂 层粉料。

3、 取质量百分比浓度为 5%PVA溶液和用量为粉料总质量的 1% 聚丙烯酸铵型分散剂， 得到混合溶液并过筛。 取上述陶瓷涂层粉料， 粉料总重量为 0.5kg， 粉料总质量、 混合溶液、 玛瑙磨球质量的比例 为 1:0.6:3， 装入 5L规格聚氨酯球磨罐中， 用罐式球磨机球磨 16h， 转速设置为 400r/mm。将球磨后的浆料取出，过筛，浆料含� �率为 65% 左右。

4、将上述制备的陶瓷涂层浆料采取辊涂方式� �匀涂布于压制成型 的 ZnO压敏电阻片的侧面，施涂质量约为 8 mg/cm2,待浆体干燥后， 随坯体放入加热炉进行整体排胶， 温度控制为 405°C， 保温 3h。 将排 胶后的电阻片在 980°C温度条件下进行烧成， 保温 4h。对烧成后的坯 热处理温度 495°C， 热处理保温时间 2h。对热处理后的电阻片端面进 行喷铝电极处理即可制得一次烧结无铅高绝缘 陶瓷涂层氧化锌避雷 器阀片产品。

实施例四：

1、 按以下重量百分比的原料配置： ZnO : 95%； Bi203:3%; Co304:1.5%; Mn3O4:1.0%; Sb203:9% _; NiO:1.0%; SiO2:3.0 ^o / _o 。

2、 按上述配比配制陶瓷涂层粉料， 粉料总质量、 去离子水质量、 玛瑙磨球质量的比例为 3:2:4， 加入聚丙烯酸铵型分散剂， 其用量为 粉料总质量的 1.0%， 装入 10L规格聚氨酯球磨罐中， 用罐式球磨机 球磨 48h， 转速设置为 450r/min。 将球磨后的浆料取出， 过筛后放入 烘箱中烘干， 然后用粉碎机进行粉碎并过筛； 由此制得 ZnO陶瓷涂 层粉料。

3、 取质量百分比浓度为 6%PVA溶液和用量为粉料总质量的 1% 聚丙烯酸铵型分散剂， 得到混合溶液并过筛。 取上述陶瓷涂层粉料， 粉料总重量为 0.5kg， 粉料总质量、 混合溶液、 玛瑙磨球质量的比例 为 1:0.6:3， 装入 5L规格聚氨酯球磨罐中， 用罐式球磨机球磨 16h， 转速设置为 400r/mm。 将球磨后的浆料取出， 过筛， 浆料含固率为 80%。

4、将上述制备的陶瓷涂层浆料采取辊涂方式� �匀涂布于压制成型 的 ZnO压敏电阻片的侧面，施涂质量约为 8 mg/cm2，待浆体干燥后， 随坯体放入加热炉进行整体排胶， 温度控制为 405°C， 保温 3h。 将排 的坯体进行磨片处理。 将研磨后的电阻片放在高温电炉中进行热处 理， 热处理温度 495°C， 热处理保温时间 2h。 对热处理后的电阻片端 面进行喷铝电极处理即可制得一次烧结无铅高 绝缘陶瓷涂层氧化锌 避雷器阀片产品。

上述四个实施例的测试结果为， 避雷器阀片在 500A、 通电时间 2ms的通电电流下都可以安全通过，在 100ΚΑ、 4/10μ _δ 下也可安全通 过。

如图 1和图 2所示，由上述方法制成的无铅高绝缘陶瓷涂� �氧化 锌避雷器阀片， 包括避雷器阀片本体 1， 所述避雷器阀片本体侧面覆 有无铅高绝缘陶瓷涂层 2， 上下面覆有铝层 3， 其中所述高绝缘陶瓷 涂层 由 质 量配 比范 围为 ΖηΟ:86-95%， ΒΪ203: 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溶液及玛瑙磨球制成。

本发明 PVA溶液质量百分比浓度为 5-10%。

需要说明的是， 以上所述只是本发明的较佳实施例而已， 本发明 并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手 段达到本发明的技术效 果， 都应属于本发明的保护范围。