一种高强度陶瓷绝缘子及其制备方法技术

本发明专利技术涉及陶瓷材料领域，具体为一种高强度陶瓷绝缘子及其制备方法，以重量份数计，包括以下原料组成：Al2O335

【技术实现步骤摘要】
一种高强度陶瓷绝缘子及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料领域，具体为一种高强度陶瓷绝缘子及其制备方法。

技术介绍

[0002]绝缘子作为输电线路的重要部件，其主要作用是支撑导线和绝缘，因此，要具备良好的机械性能和电气性能。随着我国电气化铁道的快速发展，铁路网对绝缘子的需求也越来越大，绝缘子的性能直接影响到铁路的正常供电和行车安全。一旦绝缘子产品出现质量损坏，会严重影响铁路电网的安全可靠运行。为确保绝缘子的安全性和稳定性，其性能要求越来越受到重视。
[0003]目前，输电线路使用的绝缘子有陶瓷、玻璃和复合三种材质，基于陶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，但是陶瓷绝缘子的脆性大、可靠性低，运行时可能会出现强度降低、界面击穿等问题，大大缩短陶瓷绝缘子的使用寿命，同时还会增加绝缘子的维修成本，影响铁路电网的正常运转。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对上述技术问题，本专利技术提出了一种高强度陶瓷绝缘子及其制备方法。
[0005]所采用的技术方案如下：
[0006]一种高强度陶瓷绝缘子，以重量份数计，包括以下原料组成：
[0007]Al2O
3 35
‑
40份、AlN 20
‑
25份、Si3N
4 10
‑
20份、黏土10
‑
15份、白云石5
‑
10份、石榴石4
‑
8份、MnCO
3 1
‑
2份、Yb2O
3 0.5
‑
1份、烧结助剂2
‑
4份。
[0008]进一步地，所述烧结助剂为CaO
‑
MgF2‑
SiO2‑
BaO
‑
ZrO2五元助烧剂。
[0009]进一步地，所述CaO
‑
MgF2‑
SiO2‑
BaO
‑
ZrO2五元助烧剂中CaO、MgF2、SiO2、BaO、ZrO2的质量比为1：1：3
‑
5：5
‑
10：5
‑
10。
[0010]进一步地，所述绝缘子的表面经过玻璃熔渗处理。
[0011]进一步地，所述绝缘子的表面经过离子注入处理。
[0012]进一步地，所述离子注入处理在玻璃熔渗处理之后。
[0013]本专利技术还提供了一种高强度陶瓷绝缘子的制备方法：
[0014]将Al2O3、AlN、Si3N4、黏土、白云石、石榴石、MnCO3、Yb2O3、烧结助剂湿法球磨均匀后烘干，过400目筛网，添加聚乙烯醇溶液造粒，再压制成型获得生坯，生坯于40
‑
60℃干燥18
‑
24h，再升温至1500
‑
1600℃烧结2
‑
2.5h，升温时，温度≤1000℃，升温速率为5
‑
8℃/min，且100℃、300℃、500℃、700℃、900℃各保温0.5
‑
1h，温度>1000℃时，升温速率为1
‑
3℃/min，且每100℃保温0.5
‑
1h，所得粗品依次经过玻璃熔渗处理和离子注入处理。
[0015]进一步地，所述玻璃熔渗处理的操作如下：
[0016]将粗品置于坩埚中，将玻璃粉末覆于其上，密封加热至1400
‑
1500℃保温30
‑
60min
后自然恢复室温即可。
[0017]进一步地，所述玻璃粉末为CBS微晶玻璃粉末。
[0018]进一步地，离子注入处理时所注入的为钛、铬、钼或者铝金属离子中的一种或一种以上，注入剂量为(1
‑
20)
×
10
17
ions
·
cm
‑2，注入能量为6
‑
30KeV。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术提供了一种高强度陶瓷绝缘子，MnCO3在加热过程中分解为MnO，由于MnO在Al2O3中存在固溶极限，部分MnO将与Al2O3结合形成MnO
·
Al2O3尖晶石，在烧结后期，生成的MnO
·
Al2O3尖晶石在晶界位置偏析，从而降低晶界自由能，抑制晶界的移动，阻碍晶粒生长，从而促进陶瓷的致密化和细晶结构的形成，Yb2O3能形成液相促进致密化和Si3N4向β
‑
Si3N4的晶相转变，β相长晶粒产生的裂纹桥接与偏转，以及晶粒拔出效应对绝缘子进行增韧增强，玻璃熔渗处理后，熔融的玻璃借助毛细管力渗透进入陶瓷的孔隙中，呈现互联的网络状连接，这种特殊的结构，可以在一定程度上阻止绝缘子发生破坏时裂纹的扩展，引起裂纹偏转或桥接，从而起到增加强度的效果，离子注入处理可以强化玻璃熔渗处理效果，提高结合强度，经过测试，本专利技术所制备的陶瓷绝缘子具有良好的力学性能和绝缘性能。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1所制备绝缘子的横截面SEM图，由图中可以看出，熔融的CBS微晶玻璃借助毛细管力渗透进入陶瓷的孔隙中，对其进行增强。
具体实施方式
[0022]实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本专利技术未提及的技术均参照现有技术。
[0023]实施例1：
[0024]一种高强度陶瓷绝缘子的制备方法：
[0025]按以下重量份数称取原料：Al2O
3 38份、AlN 25份、Si3N4(α相含量≥95wt％)12份、黏土15份、白云石6份、石榴石5份、MnCO
3 1.5份、Yb2O30.5份、CaO
‑
MgF2‑
SiO2‑
BaO
‑
ZrO2五元助烧剂4份；CaO
‑
MgF2‑
SiO2‑
BaO
‑
ZrO2五元助烧剂中CaO、MgF2、SiO2、BaO、ZrO2的质量比为1：1：5：5：10，将Al2O3、AlN、Si3N4、黏土、白云石、石榴石、MnCO3、Yb2O3、CaO
‑
MgF2‑
SiO2‑
BaO
‑
ZrO2五元助烧剂加入行星球磨机中，以乙醇为球磨介质，湿法球磨12h后烘干，过400目筛网，添加5wt％聚乙烯醇溶液造粒，再压制成型获得生坯，压制温度为150℃，压力为10MPa，生坯于50℃干燥24h，再升温至1550℃烧结2.5h，升温时，温度≤1000℃，升温速率为6℃/min，且100℃、300℃、500℃、700℃、900℃各保温1h，温度>1000℃时，升温速率为2℃/min，且每100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度陶瓷绝缘子，其特征在于，以重量份数计，包括以下原料组成：Al2O
3 35
‑
40份、AlN 20
‑
25份、Si3N
4 10
‑
20份、黏土10
‑
15份、白云石5
‑
10份、石榴石4
‑
8份、MnCO
3 1
‑
2份、Yb2O
3 0.5
‑
1份、烧结助剂2
‑
4份。2.如权利要求1所述的高强度陶瓷绝缘子，其特征在于，所述烧结助剂为CaO
‑
MgF2‑
SiO2‑
BaO
‑
ZrO2五元助烧剂。3.如权利要求1所述的高强度陶瓷绝缘子，其特征在于，所述CaO
‑
MgF2‑
SiO2‑
BaO
‑
ZrO2五元助烧剂中CaO、MgF2、SiO2、BaO、ZrO2的质量比为1：1：3
‑
5：5
‑
10：5
‑
10。4.如权利要求1所述的高强度陶瓷绝缘子，其特征在于，所述绝缘子的表面经过玻璃熔渗处理。5.如权利要求4所述的高强度陶瓷绝缘子，其特征在于，所述绝缘子的表面经过离子注入处理。6.如权利要求5所述的高强度陶瓷绝缘子，其特征在于，所述离子注入处理在玻璃熔渗处理之后。7.一种如权利要求6所述的高强度陶瓷绝缘子的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昌顺，李白，
申请(专利权)人：湖南东方辉陵电气有限公司，
类型：发明
国别省市：