专利摘要
本发明公开一种用于碳陶瓷线性电阻的高阻层及其制备方法，高阻层是以莫来石粉、粘土、氧化铬和玻璃粉为原料，再添加去离子水混合均匀，经过球磨制备而成；本发明制得的高阻层在高温烧结后会形成多孔结构，该结构一方面有利于SF6绝缘气体进入电阻高阻层及瓷体内部，从而提升其对电压冲击的耐受能力；另一方面多孔结构有利于碳陶瓷线性电阻内部气体热膨胀及和外部进行热量交换，从而提升电阻通流耐受能力；本发明的高阻层在电阻坯体高温烧结后涂覆，高阻层二次烧结温度较低，烧结过程对电阻侧面微观组成及结构影响小，避免了对线性电阻本身电阻率和线性度的影响，本发明制备工艺简单易操作，原料无毒无污染，实现了对线性电阻的保护。
权利要求
1.一种包含用于电阻侧面保护高阻层的碳陶瓷线性电阻，其特征在于按质量份数计高阻层由包括以下组分的原料制备而成：玻璃粉30~80份，莫来石粉或煅烧矾土5~35份，粘土10~45份，氧化铬3~8份；所述粘土采用软质耐火粘土，包括左云土、膨润土或水曲柳粘土；
碳陶瓷线性电阻侧面保护高阻层的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将各原料混合均匀，加入混料质量45%的去离子水和200%的氧化锆球，球磨1小时后得到釉浆；
（2）、将釉浆涂覆在线性电阻上，控制釉层涂覆厚度为0.2~0.6mm；
（3）、将涂覆完成后的线性电阻放入烘箱中于烘干；
（4）、将烘干后的线性电阻放入高温炉中，以150℃/h升温至600~1000℃进行高温烧结，保温时间为2~4小时。
2.根据权利要求1所述的包含用于电阻侧面保护高阻层的碳陶瓷线性电阻，其特征在于：所述莫来石粉或煅烧矾土粒径为325目以细。
3.一种权利要求1或2中用于碳陶瓷线性电阻侧面保护高阻层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）、将各原料混合均匀，加入混料质量45%的去离子水和200%的氧化锆球，球磨1小时后得到釉浆；
（2）、将釉浆涂覆在线性电阻上，控制釉层涂覆厚度为0.2~0.6mm；
（3）、将涂覆完成后的线性电阻放入烘箱中于烘干；
（4）、将烘干后的线性电阻放入高温炉中，以150℃/h升温至600~1000℃进行高温烧结，保温时间为2~4小时。
4.根据权利要求3所述用于碳陶瓷线性电阻侧面保护高阻层的制备方法，其特征在于：烧结过程中以氢气或氢气作为保护气体。
5.根据权利要求3所述用于碳陶瓷线性电阻侧面保护高阻层的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中烘干温度为120℃，烘干时间为4小时。
说明书
技术领域
本发明属于电工材料技术领域，涉及一种用于碳陶瓷线性电阻的高阻层及其制备方法。
背景技术
碳陶瓷线性电阻作为一种复合导电材料，主要应用于500kV及以上高压断路器断口处，用来限制断路器动作时产生的操作过电压，是发展超高压输变电设备的关键电气保护部件之一。但是碳陶瓷线性电阻在实际的应用过程中仍然存在着许多亟待解决的问题：一方面，电阻侧面是非绝缘的低电阻薄弱的环节，在电阻侧面很容易发生沿面闪络的现象，同时由于电极边缘电场的集中效应，更是对电阻的边缘绝缘强度提出了更高的要求；另一方面，电阻表面在制造过程中不可避免会出现裂纹、气孔等微小的缺陷，也会大幅降低电阻侧面闪络电压。
由于碳陶瓷电阻工作时会产生高温，因此要求其侧面涂覆能耐受1000℃以上绝缘层。将电阻侧面由半导体/空气界面变成了绝缘体/空气界面，降低电阻沿面电压闪络的发生。而对于绝缘涂层，一种可行的方案是在电阻瓷体侧面烧结的无机高阻层，采取玻璃类材料作为高阻层材料，可以使绝缘涂层具备良好的憎水性和耐污能力。同时在玻璃粉料中添加可塑性黏土及莫来石或煅烧矾土颗粒，可以使玻璃高阻层有良好的涂覆工艺性能及与电阻基体膨胀系数匹配，有利于提高碳陶瓷电阻沿面闪络电压及通流耐受能力。
发明内容
本发明目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种用于碳陶瓷线性电阻的高阻层及其制备方法，制备过程中高阻层不会产生裂纹和杂质，制备的高阻层具有较高的机械和绝缘强度弥补电阻表面缺陷，改善线性电阻的沿面闪络，提升其对高电压大电流冲击的耐受能力。
为实现上述目的，本发明采用如下技术申请：
一种用于碳陶瓷线性电阻的高阻层，按质量份数计由包括以下组分的原料制备而成：玻璃粉30～80份，莫来石粉或煅烧矾土5～35份，粘土10～45份，氧化铬3～8份。
进一步，所述莫来石粉或煅烧矾土粒径为325目以细。
进一步，所述粘土采用软质耐火粘土，包括左云土、膨润土或水曲柳粘土。
一种用于碳陶瓷线性电阻高阻层的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将各原料混合均匀，加入混料质量45％的去离子水和200％的氧化锆球，球磨1小时后得到釉浆；
(2)、将釉浆涂覆在线性电阻上，控制釉层涂覆厚度为0.2～0.6mm；
(3)、将涂覆完成后的线性电阻放入烘箱中烘干；
(4)、将烘干后的线性电阻放入高温炉中，以150℃/h升温至600～1000℃进行高温烧结，保温时间为2～4小时。
进一步，烧结过程中以氢气或氢气作为保护气体。
进一步，所述步骤(3)中烘干温度为120℃，烘干时间为4小时。
一种包含高阻层的碳陶瓷线性电阻。
本发明具有以下优点：
a.本发明方法制备的高阻层热膨胀系数与电阻瓷体膨胀系数相近，可以在烧结过程中起到弥补瓷体表面微裂纹、杂质斑点的作用，弥补电阻表面缺陷。
b.本发明方法制备高阻层工艺简单易行，操作性强耗时短，工艺成本低且全程无毒无污染。
c.本发明方法制备的玻璃粉烧结层与瓷体的结合牢靠不易脱落，具有较高的机械和绝缘强度，优秀的耐腐蚀和抗污的能力，高阻层二次烧结与线性电阻侧面结合的方式为玻璃表面熔接，因此不会改变线性电阻本身的性质。
d.本发明方法制备的高阻层为多孔结构，多孔结构有利于碳陶瓷线性电阻内部气体热膨胀及和外部进行热量交换，有利于电阻散热，提升电阻通流耐受能力，减小了线性电阻由于热应力导致的破坏可能性。同时也有利于绝缘保护气体的进入，改善线性电阻的沿面闪络，提升其对高电压大电流冲击的耐受能力，且不改变电阻本身的电阻率。
e.高阻层在电阻坯体高温烧结后涂覆，高阻层二次烧结温度较低，烧结过程对电阻侧面微观组成及结构影响小，避免了对线性电阻本身电阻率和线性度的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供的一种用于碳陶瓷线性电阻侧面保护的高阻层，以质量份数计，原料包括：
玻璃粉70份；莫来石粉15份；左云土15份；氧化铬3份。
具体制备的步骤如下：
用碳黑作为导电材料制得陶瓷线性电阻；按照质量配比称取上述各原料，加入原料质量45％的去离子水和200％的氧化锆球球磨1小时；将得到的浆料倒入烧杯中，在线性电阻侧边用毛刷涂覆并控制厚度在0.3mm左右；将涂覆好的线性电阻置于120℃烘箱中干燥4小时；将烘干的试样放入高温炉中，以150℃/h的速率从室温升至600℃，然后保温两个小时固结成型，喷涂铝电极后在SF6氛围中进行测试。
实施例2
本实施例提供的一种用于碳陶瓷线性电阻侧面保护的高阻层，以质量份数计，原料包括：
玻璃粉70份；莫来石粉15份；左云土15份；氧化铬3份。
具体制备的步骤如下：
用碳黑作为导电材料制得陶瓷线性电阻；按照质量配比称取上述各原料，加入原料质量45％的去离子水和200％的氧化锆球球磨1小时；将得到的浆料倒入烧杯中，在线性电阻侧边用毛刷涂覆并控制厚度在0.3mm左右；将涂覆好的线性电阻置于120℃烘箱中干燥4小时；将烘干的试样放入高温炉中，以150℃/h的速率从室温升至850℃，然后保温两个小时固结成型，喷涂铝电极后在SF6氛围中进行测试。
实施例3
本实施例提供的一种用于碳陶瓷线性电阻侧面保护的高阻层，以质量份数计，原料包括：
玻璃粉60份；莫来石粉25份；左云土15份；氧化铬5份。
具体制备的步骤如下：
用碳黑作为导电材料制得陶瓷线性电阻；按照质量配比称取上述各原料，加入原料质量45％的去离子水和200％的氧化锆球球磨1小时；将得到的浆料倒入烧杯中，在线性电阻侧边用毛刷涂覆并控制厚度在0.3mm左右；将涂覆好的线性电阻置于120℃烘箱中干燥4小时；将烘干的试样放入高温炉中，以150℃/h的速率从室温升至750℃，然后保温两个小时固结成型，喷涂铝电极后在SF6氛围中进行测试。
实施例4
本实施例提供的一种用于碳陶瓷线性电阻侧面保护的高阻层，以质量份数计，原料包括：
玻璃粉80份；莫来石粉5份；左云土15份；氧化铬3份。
具体制备的步骤如下：
用碳黑作为导电材料制得陶瓷线性电阻；按照质量配比称取上述各原料，加入原料质量45％的去离子水和200％的氧化锆球球磨1小时；将得到的浆料倒入烧杯中，在线性电阻侧边用毛刷涂覆并控制厚度在0.3mm左右；将涂覆好的线性电阻置于120℃烘箱中干燥4小时；将烘干的试样放入高温炉中，以150℃/h的速率从室温升至950℃，然后保温两个小时固结成型，喷涂铝电极后在SF6氛围中进行测试。
实施例5
本实施例提供的一种用于碳陶瓷线性电阻侧面保护的高阻层，以质量份数计，原料包括：
玻璃粉70份；煅烧矾土15份；左云土15份；氧化铬3份。
具体制备的步骤如下：
用碳黑作为导电材料制得陶瓷线性电阻；按照质量配比称取上述各原料，加入原料质量45％的去离子水和200％的氧化锆球球磨1小时；将得到的浆料倒入烧杯中，在线性电阻侧边用毛刷涂覆并控制厚度在0.3mm左右；将涂覆好的线性电阻置于120℃烘箱中干燥4小时；将烘干的试样放入高温炉中，以150℃/h的速率从室温升至750℃，然后保温两个小时固结成型，喷涂铝电极后在SF6氛围中进行测试。
比较例1
本比较例提供的一种碳陶瓷线性电阻，具体制备的步骤如下：
用碳黑作为导电材料，黏土及煅烧矾土为烧结材料制得陶瓷线性电阻，喷涂铝电极后在0.4MPa压力SF6气体中进行测试。
比较例2
本实施例提供的一种用于碳陶瓷线性电阻侧面保护的高阻层，以质量份数计，原料包括：
玻璃粉70份；莫来石粉27份；氧化铬3份。
具体制备的步骤如下：
按照质量配比称取上述各原料，加入原料质量45％的去离子水和200％的氧化锆球球磨1小时；将得到的浆料倒入烧杯中，在线性电阻侧边用毛刷涂覆并控制厚度在0.3mm左右；将涂覆好的线性电阻置于120℃烘箱中干燥4小时；将烘干的试样放入高温炉中，以150℃/h的速率从室温升至750℃，然后保温两个小时固结成型，喷涂铝电极后在0.4MPa压力SF6气体中进行测试。
具体测试结果如下：
1.考察实施例1-5与比较例1-2在SF6气体氛围中采取1.2/50μs冲击电压波进行耐压测试。
由表中数据可以看出，本发明涉及的高阻层有效地改善了线性电阻沿面闪络的情况。并通过提高线性电阻边缘的强度从而提升了其对冲击电压的耐受能力。
2.考察实施例1-5中所使用的高阻层的气孔率。
经测量得到此高阻层的显气孔率在15～26％，具备一定的气孔率。
3.考察实施例1-5的抗污能力。
采用实施例1-5的高阻层表面光滑，静置1个月后无明显污渍。
实施例6
本实施例提供的一种用于碳陶瓷线性电阻侧面保护的高阻层，以质量份数计，原料包括：
玻璃粉55份；莫来石35份；水曲柳粘土10份；氧化铬3份。
具体制备的步骤如下：
用碳黑作为导电材料制得陶瓷线性电阻；按照质量配比称取上述各原料，加入原料质量45％的去离子水和200％的氧化锆球球磨1小时；将得到的浆料倒入烧杯中，在线性电阻侧边用毛刷涂覆并控制厚度在0.2mm左右；将涂覆好的线性电阻置于120℃烘箱中干燥4小时；将烘干的试样放入高温炉中，氢气或氢气作为保护气体以150℃/h的速率从室温升至1000℃，然后保温两个小时固结成型。
实施例7
本实施例提供的一种用于碳陶瓷线性电阻侧面保护的高阻层，以质量份数计，原料包括：
玻璃粉30份；煅烧矾土25份；膨润土45份；氧化铬8份。
具体制备的步骤如下：
用碳黑作为导电材料制得陶瓷线性电阻；按照质量配比称取上述各原料，加入原料质量45％的去离子水和200％的氧化锆球球磨1小时；将得到的浆料倒入烧杯中，在线性电阻侧边用毛刷涂覆并控制厚度在0.6mm左右；将涂覆好的线性电阻置于120℃烘箱中干燥4小时；将烘干的试样放入高温炉中，以150℃/h的速率从室温升至1000℃，然后保温4小时固结成型。
参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本专利要求范围当中。
一种用于碳陶瓷线性电阻的高阻层及其制备方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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