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第一篇 氧化锌压敏陶瓷基础理论和电气性能第1章 氧化锌压敏陶瓷基础理论3

1.1 概论3

1.1.1 氧化锌压敏电阻的演变历史与发展3

1.1.2 氧化锌压敏陶瓷的制备方法4

1.1.3 应用领域的拓展6

1.2 氧化锌压敏陶瓷的物理化学和显微结构8

1.2.1 氧化锌压敏陶瓷产生压敏性的物理基础8

1.2.2 氧化锌压敏陶瓷产生压敏性的化学基础9

1.2.3 氧化锌压敏陶瓷产生压敏性的显微结构10

1.3 氧化锌压敏陶瓷显微结构中的物相12

1.3.1 主晶相——氧化锌晶粒12

1.3.2 晶界层13

1.3.3 晶界层含有的物相15

1.4 晶界势垒与导电机理15

1.4.1 导电机理需要解释的基本现象15

1.4.2 不同电压区域具有代表性的导电理论模型16

1.4.3 耗尽层25

1.4.4 块体模型27

1.4.5 压敏电阻的等价电路27

1.5 晶界势垒的形成28

1.5.1 晶界势垒的形成与烧成冷却过程的关系28

1.5.2 晶界势垒与添加剂的关系31

1.6 氧化锌压敏陶瓷的晶界势垒高度和宽度35

1.6.1 漏电流与温度的关系36

1.6.2 漏电流与归一化电压的关系及其对耗尽区宽度的估计37

参考文献42

第2章 氧化锌压敏陶瓷的电气性能与测试方法45

2.1 电压-电流特性45

2.1.1 全电压-电流特性45

2.1.2 小电流区的交流和直流电压-电流特性47

2.1.3 温度特性48

2.2 介电特性及损耗机理的研究49

2.2.1 氧化锌压敏陶瓷材料的介电谱50

2.2.2 阻性电流与电容和压敏电压乘积的关系52

2.2.3 介电特性与显微结构的关系理论探讨53

2.2.4 阻性电流与荷电率的关系54

2.3 响应特性55

2.3.1 响应现象55

2.3.2 等值电路与响应特性的微观机理57

2.4 耐受能量冲击特性58

2.4.1 能量吸收能力58

2.4.2 压敏电阻的可靠性62

2.4.3 失效模式70

2.5 寿命及其预测70

2.6 氧化锌压敏陶瓷蜕变机理的实际研究74

2.6.1 氧化锌压敏陶瓷经受电流冲击后伏安特性蜕变规律的实际测试研究74

2.6.2 利用热刺激电流对氧化锌压敏陶瓷蜕变机理的研究81

2.6.3 氧化锌压敏陶瓷体内冲击时受热过程的研究87

2.6.4 晶界温升梯度对界面态的影响89

2.6.5 氧化锌压敏陶瓷遭受冲击时的蜕变机理93

参考文献98

第3章 氧化锌压敏陶瓷的烧结原理及压敏功能结构的形成101

3.1 液相烧结与固相烧结101

3.1.1 氧化锌压敏陶瓷的烧结特点101

3.1.2 液相的形成102

3.1.3 液相传质103

3.1.4 晶界相的分布105

3.2 致密化过程107

3.2.1 坯体的致密化规律109

3.2.2 影响致密化的因素109

3.2.3 致密化理论分析112

3.3 ZnO-Bi2O3二元系统陶瓷的形成机理114

3.3.1 ZnO-Bi2O3二元系统相图114

3.3.2 ZnO-Bi2O3二元系统的烧成收缩和重量损失115

3.3.3 ZnO-Bi2O3二元系统的晶粒尺寸和气孔117

3.4 其他二元和三元系统的形成机理119

3.4.1 二元系统119

3.4.2 三元和多元系统121

3.5 典型多元氧化锌压敏陶瓷形成机理的基础研究125

3.5.1 晶相组成与相间反应125

3.5.2 晶相共生关系的分析130

3.5.3 添加剂的作用133

3.5.4 实际应用性研究133

3.6 晶粒中的次晶界142

3.6.1 氧化锌晶粒中的次晶界现象142

3.6.2 影响次晶界的因素143

3.6.3 次晶界的形成机制144

3.6.4 次晶界和主晶界对电气性能的影响148

3.7 对氧化锌压敏陶瓷晶界相研究的最新进展152

参考文献158

第4章 氧化锌压敏陶瓷的热处理效应和高温热释电现象160

4.1 氧化锌压敏陶瓷的热处理效应160

4.1.1 热处理工艺对氧化锌压敏陶瓷性能的影响161

4.1.2 热处理气氛对氧化锌压敏陶瓷性能的影响164

4.1.3 氧在氧化锌压敏陶瓷体中扩散重要性的实验证明166

4.1.4 热处理对氧化锌陶瓷压敏性能长期稳定性及对交流漏电流两种分量的影响168

4.1.5 氧化锌压敏电阻热处理机理的理论分析180

4.2 高温热释电现象188

4.2.1 Bi2O3系和Pr2O3系氧化锌压敏陶瓷材料的高温热释电现象188

4.2.2 升温对氧化锌压敏陶瓷材料的高温热释电电流的影响189

4.2.3 热历史对Bi2O3系和Pr2O3系氧化锌压敏陶瓷材料的高温热释电I-T曲线的影响189

4.2.4 氧化锌压敏陶瓷材料的高温热释电现象的分析讨论191

参考文献193

第二篇 氧化锌压敏陶瓷电阻片制造工艺第5章 氧化压敏陶瓷制造用原材料及其质量控制199

5.1 氧化锌199

5.1.1 氧化锌的一般性质199

5.1.2 氧化锌的半导体性质200

5.1.3 氧化锌的制造方法201

5.1.4 氧化锌在氧化锌压敏陶瓷的作用、选择与质量控制202

5.2 添加物原料206

5.2.1 常用添加物原料的一般理化性能206

5.2.2 添加物原料的热性能207

5.2.3 添加物原料的X衍射分析211

5.2.4 添加物原料的pH、粒度分布与颗粒形貌214

5.2.5 添加物原料的作用219

5.2.6 添加物原料的技术要求与质量控制223

5.3 有机原材料226

5.3.1 聚乙烯醇226

5.3.2 分散剂231

5.3.3 消泡剂237

5.3.4 润滑剂238

5.3.5 增塑剂239

5.3.6 乙基纤维素239

5.3.7 三氯乙烯240

5.4 其他材料240

参考文献244

第6章 氧化锌避雷器陶瓷电阻片的制造工艺246

6.1 氧化锌陶瓷压敏电阻配方与工艺设计原则246

6.1.1 根据用途设计配方246

6.1.2 根据添加物的作用选择不同添加物成分及添加量246

6.1.3 配方与制造工艺的配合262

6.1.4 典型的避雷器用氧化锌压敏电阻片的生产工艺流程与工艺装备268

6.2 添加剂原料的细化处理与氧化锌混合粉料的制备269

6.2.1 添加剂配料与细化处理269

6.2.2 添加剂细磨粒度对压敏电阻器主要电气性能的影响276

6.2.3 制备氧化锌与添加剂混合浆料的胶体物理化学基础278

6.3 氧化锌与添加剂混合喷雾造粒粉料的制备284

6.3.1 氧化锌与添加剂混合浆料的制备285

6.3.2 喷雾干燥288

6.4 粉料含水与坯体成型297

6.4.1 含水297

6.4.2 干压成型坯体原理及其重要性298

6.4.3 坯体干压成型对粉料应具备特性的要求301

6.4.4 液压机的加压方式与粉体液压机的选择302

6.4.5 坯体密度与成型工艺参数的选择305

6.4.6 干压成型用模具308

6.5 氧化锌压敏陶瓷的排结合剂与预烧309

6.5.1 排除结合剂310

6.5.2 坯体的预烧311

6.6 无机高阻层315

6.6.1 高阻层的粉料配方315

6.6.2 高阻层浆料的制备与涂敷工艺321

6.7 玻璃釉323

6.8 氧化锌压敏陶瓷的烧成325

6.8.1 烧成制度的确定应考虑的几个因素325

6.8.2 烧成窑炉及钵具326

6.8.3 烧成制度327

6.8.4 烧成过程的环境气氛332

6.9 磨片与清洗333

6.10 热处理336

6.10.1 热处理对压敏电阻器性能的影响336

6.10.2 热处理提高压敏电阻器抗老化及其他性能的原因340

6.11 喷镀铝电极343

6.12 有机绝缘涂层348

参考文献352

第三篇 氧化锌压敏陶瓷元器件的制造及其应用第7章 氧化锌压敏电阻器制造及其应用357

7.1 氧化锌压敏电阻器的原理及应用357

7.1.1 氧化锌压敏电阻器的命名357

7.1.2 压敏电阻器的压敏原理、应用及发展趋势357

7.1.3 我国压敏电阻器工业的发展概况359

7.1.4 多层贴装片式压敏电阻器的研究与生产360

7.1.5 我国压敏技术的现状和产品水平361

7.2 氧化锌压敏电阻器的分类和主要性能参数363

7.2.1 压敏电阻器的分类363

7.2.2 压敏电阻器性能的主要参数364

7.3 氧化锌压敏电阻器的生产工艺及工艺装备366

7.3.1 单片式氧化锌压敏电阻器的配方与生产工艺366

7.3.2 多层片式压敏电阻器的配方与工艺369

7.4 氧化锌压敏电阻器芯片的几何效应及其应用374

7.4.1 氧化锌压敏电阻器芯片几何效应问题的提出374

7.4.2 圆片式氧化锌压敏陶瓷几何效应规律及影响因素376

7.4.3 氧化锌压敏陶瓷电气性能产生几何效应的机理379

7.4.4 圆片式氧化锌压敏陶瓷几何效应控制及改善途径386

7.5 过电压保护器及其应用388

7.5.1 产品型号命名方法及分类388

7.5.2 各种压敏电阻器的特点及其应用389

7.5.3 氧化锌压敏电阻器应用及注意事项391

7.5.4 过电压保护器结构及性能参数394

7.5.5 雷电过电压保护器的应用与选择396

7.6 防雷工程401

7.7 多层片式压敏电阻器及其应用403

7.7.1 多层片式压敏电阻器的性能特点、分类与选择403

7.7.2 多层片式压敏电阻器的应用概况405

7.7.3 多层片式压敏电阻器的主要应用领域408

7.7.4 多层片式压敏电阻器的应用发展趋势411

7.8 氧化锌压敏电阻器的主要性能试验及试验方法412

7.8.1 常规试验412

7.8.2 抽查试验413

参考文献416

第8章 氧化锌避雷器制造及其应用418

8.1 概述418

8.1.1 避雷器的发展演变历史418

8.1.2 我国氧化锌避雷器的研发及运行概况421

8.1.3 进口ASEA 500kV氧化锌避雷器退出运行后的解剖分析423

8.1.4 压敏电阻器的主要特性427

8.1.5 氧化锌避雷器的特点432

8.2 氧化锌避雷器的设计434

8.2.1 氧化锌避雷器的主要特性参数434

8.2.2 氧化锌避雷器的产品分类437

8.2.3 氧化锌避雷器的型号437

8.2.4 氧化锌避雷器的标准及对产品的技术要求438

8.2.5 氧化锌避雷器的结构设计446

8.2.6 主要元件的选择与计算450

8.3 氧化锌避雷器的装配455

8.4 氧化锌避雷器的试验及试验方法458

8.4.1 概述458

8.4.2 氧化锌避雷器的交流电压试验459

8.4.3 氧化锌避雷器的直流电压（电流）试验468

8.4.4 氧化锌避雷器的冲击电流冲击电压试验470

8.4.5 交流大容量试验481

8.4.6 联合试验484

8.4.7 密封及机械强度试验490

8.4.8 其他试验493

8.4.9 有机外套无间隙氧化锌避雷器的试验498

8.5 氧化锌避雷器的应用501

8.5.1 配电和电站用氧化锌避雷器501

8.5.2 我国直流输电的发展及新技术应用概况503

8.5.3 线路型氧化锌避雷器505

8.5.4 110～500kV GIS用罐式氧化锌避雷器507

8.5.5 设备内藏式氧化锌避雷器508

8.5.6 线路绝缘子避雷器的开发与应用514

8.5.7 电气化铁道用氧化锌避雷器516

8.5.8 用氧化锌避雷器限制超高压电网合闸过电压517

8.5.9 并联和串联补偿电容器的保护518

8.5.10 在静止无功补偿装置中的应用519

8.5.11 对超导磁体猝熄保护的应用520

参考文献521