一种中高强度绝缘子材料配方及其制备方法组成比例

本发明专利技术提供了一种中高强度绝缘子材料配方，包括：半山泥12～18份，姜冲泥12～16份，长丰泥13～18份，默然塘泥12～17份，广东泥16～23份，福建泥3～9份，铝矾土4～8份，左云土5～11份，湖北泥3～10份。不需传统配方中的大量高可塑性高结合力的粘土或长石，坯件烧成温度降至1280℃～1320℃，节约能源；采用淋釉的方法，上釉快速无污染。本发明专利技术可在较高的钠离子含量(1～5％)的情况下，仍能保证高机械强度和抗击穿能力；相比于传统工艺，本发明专利技术的方法总成本节约45％左右，生产周期缩短20％左右，制得的绝缘子瓷质结构均匀，分散性很小，机械强度和电气强度高。

A Material Formulation for Medium and High Strength Insulators and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种中高强度绝缘子材料配方及其制备方法
本专利技术涉及瓷绝缘子制备
，尤其涉及一种中高强度绝缘子材料配方及其制备方法。本专利技术所涉及的百分数均为质量分数。
技术介绍
绝缘子是安装在不同电位的导体之间或导体与地电位构件之间的器件，能够耐受电压和机械应力作用。绝缘子是一种特殊的绝缘控件，在架空输电线路中起到两个基本作用：用来支持和固定母线与带电导体、并使带电导体间或导体与大地之间有足够的距离和绝缘。绝缘子是为了增加爬电距离的，常用的有瓷绝缘子和玻璃钢绝缘子。电瓷坯料是指黏土原料和熔剂性原料及其他原料(石英、高铝原料或其他矿物原料)按一定比例组成的混合物，经磨细和混合成为可供制坯用泥料，这种制坯用的泥料就简称为坯料。在确定各种原料比例时必须保证电瓷坯料能满足电瓷生产过程所要求的工艺性能和烧成后瓷质的物理性能要求。烧成前坯料的工艺性能只要取决于黏土原料的品质和用量，坯料的烧成工艺主要取决于熔剂原料。现有中高强度材料配方采用“粘土-长石-石英或铝矾土”的材料配方体系(李玉书吴落义李瑛《电瓷工艺与技术》化学工业出版社，2007年3月)，材料利用率低，成本高，资源消耗大。均需使用长石作为熔剂原料，因为长石属于瘠性原料的特点，在制造过程中，不利于其在泥料中均匀分布，从而导致材料的机、电、热性能得不到充分发挥；而且长石的加工较复杂，成本高。例如专利号为201810396674.6的“一种高强盘形绝缘子的制造方法”，通过结构形状的改进、原料选用、配方工艺调整，对伞裙面做一些处理，提高绝缘子本体的机械强度和各项电气性能。配方采用10～20wt％的长石、20～40wt％的粘土、10～15wt％的萍乡南坑瓷土(亦属粘土)，配方中使用了大量粘土。因为引入过多的瘠性原料，使得材料配方中必须采用高可塑性和高结合力的粘土，来保证泥料的工艺性能，从而提高了材料成本，占用了更多优质资源。有些原料需要淘洗才能满足工艺要求，提高了制造成本，还有潜在的污染环境的风险。现有工艺大多采用喷釉的方法，很难将雾化的釉浆处理干净，存在环境污染严重的问题；釉面质量难以控制，容易产生花釉、析晶、釉面凹凸不平等缺陷，从而影响产品的电气性能。同时在喷釉阶段需要经过反复的加热烘干坯件与喷釉，每次加热烘干约需24h，生产周期较长，能耗高。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提出了一种中高强度绝缘子材料配方及其制备方法。本专利技术目的的一方面，是提供一种中高强度绝缘子材料配方，包括如下成分(质量分数)：半山泥12～18份，姜冲泥12～16份，长丰泥13～18份，默然塘泥12～17份，广东泥16～23份，福建泥3～9份，铝矾土4～8份，左云土5～11份，湖北泥3～10份。配方广泛采用大部分地区都有的普适性原料，适用范围广；原料种类多，减少单个原料质量波动带来的影响；配方中含有合适比例的二氧化硅和三氧化二铝，以及氧化钾，不需传统配方中的大量粘土或长石，制得的绝缘子材料绝缘性能、机械性能好；配方中的钠离子含量较高(1～5％)，仍能得到机械强度高和抗击穿能力强的绝缘子，解决了传统绝缘子制备过程中钠离子含量高导致绝缘子破裂、长时间使用易击穿的问题(如专利号201610429680.8的“高铝直流瓷绝缘子及其制备方法”中坯料化学成分中钠含量少于0.2％)。进一步地，本专利技术的中高强度绝缘子材料配方，包括如下成分(质量分数)：半山泥12～16份，姜冲泥13～15份，长丰泥15～17份，默然塘泥13～15份，广东泥19～22份，福建泥5～8份，铝矾土5～6份，左云土7～9份，湖北泥5～8份。进一步地，本专利技术的中高强度绝缘子材料配方，还包括添加剂0.05～2.5份，所述添加剂为草酸钠、磷酸钠、柠檬酸盐中的一种或多种。少量的添加剂在这里起到的作用如下：在球磨过程中起反絮凝作用，改善泥浆的悬浮性和流动性，得到更加均匀的泥浆；磷酸钠在高温下并不会参与任何反应，而且由于其熔点高，所以弥散在整个坯体内，在高温条件下，能够与烧结时形成的莫来石晶体紧密结合，大幅度提高整体性和强度，而且在高温下也可以作为类似成核剂的存在，使其中的氧化铝和二氧化硅能够更好的形成莫来石晶体。另外，绝缘子材料内部加入所述添加剂，会在断裂的时候增加偏转路径消耗更多的能量，提高材料的断裂韧性，从而提高材料的机电破坏负荷。本专利技术目的的另一方面，是提供一种中高强度绝缘子材料的制备方法，包括以下步骤：S1、球磨：将权利要求1至3中任一项所述的各种原料按质量百分比混合，转入球磨机内，总原料：磨球：水按重量比1：0.8～1.5：0.8～1.5加水球磨8～15h；S2、过筛、除铁：制得的泥浆过250目筛，筛余0.3％以内，过筛后的泥浆中10μm以下颗粒含量不小于50％，20μm以下颗粒含量不小于70％，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；S3、压滤、陈腐：泥浆经过滤脱水得到泥饼，泥饼的水分含量为20～25％，再将泥饼放在密封室内静置陈腐10～15h；S4、真空挤制：将陈腐后的泥饼放入真空练泥机中，经螺旋挤压，抽出空气得到长条状的泥段，再将泥段放在阴干平台阴干定型；S5、产品成型、干燥：采用可塑成型法，将泥段塑造成所需形状的坯件，坯件成型水分含量为20±2.5％，坯件成型后送入烘房100℃以下干燥30～40h；S6、上釉：对干燥后的坯件进行淋釉；S7、烧成：将坯件放入窑炉，室温为初始温度，以5～25℃/h的速率升温至300℃，然后以50～100℃/h的速率升温至在970～1000℃下保温5～11h，然后在还原气氛下以15～45℃/h的速率升温至1280～1320℃保温2～4h，然后冷却至220℃以下；其中还原气氛是指窑炉中天然气不完全燃烧得到的一氧化碳和氢气；S8、切割平整打磨，胶装，养护；S9、成品经检验检查后合格品包装入库。本专利技术的制备方法中，原料不需经过前处理，配料后直接球磨；采用淋釉的方法，上釉快速无污染，釉层均匀，得到的产品质量好。烧成时分三个阶段，300度以前是第一预热阶段，因为坯体要将剩余水份排出，太快会炸裂，因此升温速率要低；第二低温恒温阶段970～1000℃，碳酸盐、硫化物等杂质转变成氧化物，排出气体；同时该阶段出现液相，有利于氧化铝和二氧化硅形成一次莫来石晶体；第三高温恒温阶段，氧化铝部分形成刚玉晶体，另一部分与二氧化硅形成二次针状莫来石晶体，明显改善二次莫来石晶体的网状结构形成大骨架。刚玉晶体结构紧密，离子键强度高，在外电场作用下不会出现离子电离和松弛极化；并且提高了瓷绝缘子产品的弹性模量和断裂韧性，降低气孔率，同时，莫来石晶体形成过程中的体积膨胀效应，有效抑制裂纹扩展，增加产品的机电破坏负荷和击穿电压。左云土、福建泥和湖北泥的加入有助于形成更多的刚玉晶体和莫来石晶体，可显著提高绝缘子产品的机械强度和电气性能。升温至第三高温恒温阶段时，升温速率降低，原因是窑内温度越高，升温难度越大，二是在强还原阶段(还原的初始阶段)升温太快，CO和H2的浓度得不到保证。配方中添加剂的加入量很小，分解产生的气体很少，且产生的气体绝大部分为水和一氧化碳，分子的体积很小，不会形成大孔隙，在第一预热阶段后期开始分解，草酸钠缓慢分解生成碳酸钠和一氧化碳，柠檬酸盐缓慢分解生成碳酸盐、水和二氧化碳，此时孔隙率极低；升温过程中草酸钠、柠檬酸盐迅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中高强度绝缘子材料配方，其特征在于，包括如下成分：半山泥12～18份，姜冲泥12～16份，长丰泥13～18份，默然塘泥12～17份，广东泥16～23份，福建泥3～9份，铝矾土4～8份，左云土5～11份，湖北泥3～10份。

【技术特征摘要】
1.一种中高强度绝缘子材料配方，其特征在于，包括如下成分：半山泥12～18份，姜冲泥12～16份，长丰泥13～18份，默然塘泥12～17份，广东泥16～23份，福建泥3～9份，铝矾土4～8份，左云土5～11份，湖北泥3～10份。2.如权利要求1所述的中高强度绝缘子材料配方，其特征在于，包括如下成分(质量分数)：半山泥12～16份，姜冲泥13～15份，长丰泥15～17份，默然塘泥13～15份，广东泥19～22份，福建泥5～8份，铝矾土5～6份，左云土7～9份，湖北泥5～8份。3.如权利要求1所述的中高强度绝缘子材料配方，其特征在于，还包括添加剂0.05～2.5份，所述添加剂为草酸钠、磷酸钠、柠檬酸盐中的一种或多种。4.一种中高强度绝缘子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、球磨：将权利要求1至3中任一项所述的各种原料按质量百分比混合，转入球磨机内，总原料：磨球：水按重量比1：0.8～1.5：0.8～1.5加水球磨8～15h；S2、过筛、除铁：步骤S1制得的泥浆过250目筛，筛余0.3％以内，过筛后的泥浆中10μm以下颗粒含量不小于50％，20μm以下颗粒含量不小于70％，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；S3、压滤、陈腐：泥浆经过滤脱水得到泥饼，泥饼的水分含量为20～25％，再将泥饼放在密封室内静置陈腐10～15h；S4、真空挤制：将陈腐后的泥饼放入真空练泥机中，经螺旋挤压，抽出空气得到长条状的泥段，再将泥段放在阴干平台阴干定型；S5、产品成型、干燥：采用可塑成型法，将泥段塑造成所需形状的坯件，坯件成型水分含量为20±2.5％，坯件成型后送入烘房...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟礼，钟帮建，肖广辉，
申请(专利权)人：江西新龙电瓷电器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36