一种高强度柱式瓷绝缘子的制备方法技术

本发明专利技术涉及绝缘子技术领域，提供了一种高强度柱式瓷绝缘子的制备方法，首先在瓷体和异形瓷件上设置超疏水性的强化釉层，所得产品具有优异的防污闪和抗冻融性能；采用阶段式升温和阶段式降温的烧结过程，很好地控制了陶瓷晶相的稳定转化；趁热在瓷绝缘基体涂覆强化釉层涂料，有利于釉层与基体的结合；设置异形瓷件保护瓷绝缘基体减少雨雪冲刷，提高绝缘子的湿耐受电压，具有优异的绝缘效果；采用烧结的方式在连接体与凹槽之间形成粘结釉层从而使瓷体和异形瓷件实现一体化结合，牢固性高。本发明专利技术方法制得的绝缘子，结构致密、强度高，耐候性强，防雷冰性能优异，适合在极寒冷地区长期使用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度柱式瓷绝缘子的制备方法


[0001]本专利技术涉及绝缘子
，尤其涉及一种高强度柱式瓷绝缘子的制备方法。

技术介绍

[0002]瓷绝缘子具有机械强度高、化学性能稳定、绝缘性能好、耐腐蚀性佳等优点，使其在绝缘子行业应用最为广泛，在铁路牵引网电力系统中的使用量越来越大。我国自然环境相对比较复杂，瓷绝缘子大多用于室外甚至野外环境，所以还要求瓷绝缘子产品能够适应复杂的环境条件。
[0003]绝缘子产品的工作环境和工作条件极其苛刻，饱受冷热急变、酷热、严寒、高酸碱度、高污秽等因素的影响。绝缘子产品在运行过程中，不仅要承受正常运行条件下的工频电压，还要经得起恶劣天气情况下的雷电冲击产生的暂态过电压影响；不仅要承受导线的重量，还要经得起导线覆冰状态、风力作用下导线剧烈甩动等极端因素的考验。绝缘子产品会在长期工作电压和工作负荷作用下产生介质劣化现象，即绝缘子产品的性能随着使用时间的延长而降低，最后导致产品劣化。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供一种高强度防雷瓷绝缘子及其制备方法。本专利技术目的基于以下技术方案实现：
[0005]本专利技术目的一个方面，提供了一种高强度柱式瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]S1、瓷体的制备：按配比将瓷体的原料加入球磨机，加入原料总质量1～1.5 倍的水进行球磨，球磨时间为8～15h得到泥浆；将泥浆过筛、除铁，然后制泥、成型、干燥得到坯件，上釉；先以5～15℃/min的速度升温至600～800℃，然后以15～25℃/min的速度升温至1150～1250℃，保温0.5～1.5h，再以25～35℃/min的速度升温至1450～1650℃，保温1～4h，冷却至250℃以下，得到瓷体；趁热将瓷体部分浸入强化釉层所用涂料，采用旋转上釉法在瓷绝缘基体表面覆盖涂料，取出、干燥；所述瓷体包括柱体和若干伞裙，顶层的伞裙为大伞径，所述柱体顶端设有凹槽，所述柱体的下部为中空结构；所述强化釉层所用涂料包括以下重量份的原料：氟化溶胶溶液80～100份、硅灰石 10～20份、三氧化二铝10～20份、磷酸二氢铵1～5份、氧化锌晶须1～5份、三聚磷酸钠0.5～3份、磷酸二氢钠0.5～3份，所述氟化溶胶溶液包括氟化 SiO2‑
ZrO2‑
La2O3复合溶胶、疏水气相纳米二氧化硅和硅烷偶联剂；
[0007]S2、异形瓷件的制备：所述异形瓷件包括连接体和围绕连接体设置的针式伞裙，所述针式伞裙包括从外到内依次设置的第一伞棱、第二伞棱和第三伞棱，按照与瓷体相同的原料和方法制成坯件，上釉、烧成后得到异形瓷件，涂覆强化釉层所用涂料，干燥，然后在1050～1250℃煅烧1～3h，冷却，再在异形瓷件表面涂覆半导体釉；
[0008]S3、烧结：将连接体嵌设于凹槽内，然后在1050～1250℃煅烧0.5～2h，连接体与凹槽之间形成粘结釉层从而连接瓷体和异形瓷件，冷却得到瓷绝缘基体；
[0009]S4、装配：在瓷绝缘基体的顶端设置上附件和线夹，底端设置钢帽和固定装置，在上附件和瓷绝缘基体之间设置引弧棒，得到高强度防雷绝缘子。
[0010]本专利技术通过烧制的方式使连接体与凹槽的两釉层熔合形成粘结釉层实现牢固、高强度的连接，从而实现了瓷体和异型结构的异形瓷件一体化结合，解决了异型结构与瓷体之间结合强度不高的难题；现有技术中通常采用有机粘结材料使两者粘结固定在一起，或采用“瓷接”的方式将两者连接，但有机粘结材料易老化、不耐高温、强度低，“瓷接”的结合不够牢固，因此均无法满足电瓷产品使用性能的要求。异形结构的异形瓷件具有一定的防雷防冰效果，这是由于半导体釉的表面电阻率较高，在运行中因通过电流而发热，使异形瓷件表面始终保持干燥，同时使表面电压分布较均匀，从而能保持较高的闪络电压；并且，多伞棱结构还能增加绝缘子的爬电距离，提高安全性。本专利技术采用阶段式升温的烧结过程，很好地控制了陶瓷晶相的稳定转化；冷却至250℃以下后趁热在瓷绝缘基体涂覆强化釉层涂料，有利于釉层与基体的结合，省去了预热步骤，同时该冷却温度进行操作并不影响绝缘子的性能。本专利技术方法制得的绝缘子，结构致密、强度高。
[0011]优选地，所述瓷体和异形瓷件包括以下重量份的原料：高岭土25～35份、氧化铝20～28份、铝矾土20～28份、氧化锆20～28份、石英15～25份、 Al2O3‑
ZrO2‑
La2O3复合溶胶15～25份、氧化镁3～10份、氧化铈3～10份、氧化钐1～5份。
[0012]本专利技术的瓷体和异形瓷件配方以氧化铝和氧化锆为主，保证了瓷绝缘基体的结构强度；使用Al2O3‑
ZrO2‑
La2O3复合溶胶高度分散在基体中，烧结后形成刚玉、氧化锆和氧化镧晶粒，可使玻璃网结构中晶体含量提高，提高基体的强度和硬度；氧化镁、氧化铈和氧化钐作为添加剂加入，氧化镁可以促进陶瓷的烧结，熔融后填充于各晶相间的缝隙中，使得气孔变形缩小，同时也起到牢固连接作用，加快陶瓷的致密化过程；氧化铈和氧化钐共同的细晶强化作用大幅提高了晶粒间的相互结合紧密度，因此大幅提高瓷绝缘基体结构的致密性，提高抗折强度。
[0013]强化釉层中，铝矾土的绝大部分成分为三氧化二铝，在烧成过程中大部分以刚玉微晶形式存在于强化釉层中，直接提高强化釉层的硬度，小部分熔入瓷绝缘子基体，增强绝缘子内部玻璃网络，进一步提高硬度。 SiO2‑
ZrO2‑
La2O3复合溶胶能够有效填充气孔，有效提高绝缘子表面的平整度，阻止水向基体渗入。强化釉层致密的结构且其中的玻璃相填充基体表面气孔，能有效地阻碍表面吸附水向基体内部的渗透，大大降低水结冰体积膨胀对材料的破坏作用；另一方面是强化釉层具有较高的硬度且与基体结合良好，涂覆在基体材料上会增加材料的机械强度，有利于提高材料的抗冻融性能。三聚磷酸钠可以改善涂料的悬浮性能，保证涂料的均一性；磷酸二氢钠具有耐水性好、固化收缩率小、高温强度大、可在较低温度下实现高强度粘结等优点，1000～1300℃时，开始烧结，分解挥发出P2O5，与绝缘子基体结合，高温下不生成低熔物，是优良的釉层结合剂。磷酸二氢铵和氧化锌晶须能够改善釉层的抗紫外老化性，还有一定的抗菌效果，提高了绝缘子的耐候性。溶胶经过氟化剂修饰后，赋予了强化釉层低表面能，强化釉层表现出了超疏水性。加入疏水气相纳米二氧化硅与SiO2‑
ZrO2‑
La2O3溶胶形成微纳米双层结构在强化釉层表面形成较大的凸起，而凸起上又布满小的凸起，粒子排列产生很多的空隙，产生类似荷叶的表面结构的效果。这种表面微观结构能够使得水滴与固体的接触面内截留大量的空气，形成“气膜”，使得接触面积减小，接触角增大。加入硅烷偶联剂后的强化釉层不仅超疏水性有了进一步的提高，同时强化釉层在
热处理过程中避免龟裂保持了强化釉层的完整性和牢固，硅烷偶联剂有机地将SiO2‑
ZrO2‑
La2O3溶胶和气相纳米二氧化硅两种颗粒结合起来形成了微纳米双层结构，类似于Cassi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度柱式瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、瓷体的制备：按配比将瓷体的原料加入球磨机，加入原料总质量1～1.5倍的水进行球磨，球磨时间为8～15h得到泥浆；将泥浆过筛、除铁，然后制泥、成型、干燥得到坯件，上釉；先以5～15℃/min的速度升温至600～800℃，然后以15～25℃/min的速度升温至1150～1250℃，保温0.5～1.5h，再以25～35℃/min的速度升温至1450～1650℃，保温1～4h，冷却至250℃以下，得到瓷体；趁热将瓷体部分浸入强化釉层所用涂料，采用旋转上釉法在瓷绝缘基体表面覆盖涂料，取出、干燥；所述瓷体包括柱体和若干伞裙，顶层的伞裙为大伞径，所述柱体顶端设有凹槽，所述柱体的下部为中空结构；所述强化釉层所用涂料包括以下重量份的原料：氟化溶胶溶液80～100份、硅灰石10～20份、三氧化二铝10～20份、磷酸二氢铵1～5份、氧化锌晶须1～5份、三聚磷酸钠0.5～3份、磷酸二氢钠0.5～3份，所述氟化溶胶溶液包括氟化SiO2‑
ZrO2‑
La2O3复合溶胶、疏水气相纳米二氧化硅和硅烷偶联剂；S2、异形瓷件的制备：所述异形瓷件包括连接体和围绕连接体设置的针式伞裙，所述针式伞裙包括从外到内依次设置的第一伞棱、第二伞棱和第三伞棱，按照与瓷体相同的原料和方法制成坯件，上釉、烧成后得到异形瓷件，涂覆强化釉层所用涂料，干燥，然后在1050～1250℃煅烧1～3h，冷却，再在异形瓷件表面涂覆半导体釉；S3、烧结：将连接体嵌设于凹槽内，然后在1050～1250℃煅烧0.5～2h，连接体与凹槽之间形成粘结釉层从而连接瓷体和异形瓷件，冷却得到瓷绝缘基体；S4、装配：在瓷绝缘基体的顶端设置上附件和线夹，底端设置钢帽和固定装置，得到高强度防雷绝缘子。2.根据权利要求1所述的一种高强度柱式瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，所述瓷体和异形瓷件包括以下重量份的原料：高岭土25～35份、氧化铝20～28份、铝矾土20～28份、氧化锆20～28份、石英15～25份、Al2O3‑
ZrO2‑
La2O3复合溶胶15～25份、氧化镁3～10份、氧化铈3～10份、氧化钐1～5份。3.根据权利要求1所述的一种高强度柱式瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述氟化溶胶溶液中SiO2‑
ZrO2‑
La2O3复合溶胶、疏水气相纳米二氧化硅、氟化剂和硅烷偶联剂的质量比为10：1～3：1～2：1～3。4.根据权利要求1所述的一种高强度柱式瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述泥浆细度为0.38％～0.85％，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％。5.根据权利要求1所述的一种高强度柱式瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述冷却至250℃以下包括：先以100～200℃/min的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱凌峰，陈清春，蔡金鑫，韩江，
申请(专利权)人：江西正强电瓷电器有限公司，
类型：发明
国别省市：