CN102557587A - 一种中铝中强度电瓷坯料及制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中铝中强度电瓷坯料及制作工艺，所含的组分及重量百分比为：熟矾土粉25—32%；长石6—10%；醴陵东乡洗泥12—18%；水云母类粘土8—15%；高可塑性粘土34—40%；其余量为杂质。通过上述材料配方的选取，使得电瓷坯料中的含铝量控制在总材料中的32—45%。所述的水云母类粘土可以是湖北南漳土，河北樟村土，福建万豪土。所述的高可塑性粘土可以是山西左云土，河北宽城土，福建黑土。本发明的制作工艺与其它电瓷的制作工艺基本相同，采用湿法成型。工艺流程如下：一次配料→湿法球磨→过筛除铁→榨泥→粗练→陈腐→真空练泥→电阴干→成型→干燥→坯检→洗水上釉、上砂→装窑→焙烧→瓷检→切割研磨→胶装养护→检查→成品入库。

Description

一种中铝中强度电瓷坯料及制作工艺

技术领域：

本发明涉及到一种陶瓷的制作原料及其制作方式，具体涉及一种中铝中强度电瓷坯料及制作工艺，属电力电子陶瓷技术领域，用于生产变压器瓷套、避雷器瓷套、气体互感器瓷套、SF6断路器瓷套(35MPa以下中等强度)、开关支柱绝缘子、电力机车用真空断路器瓷套、线路支柱绝缘子等产品的一种电瓷坯料配方。 

背景技术：

电瓷材料的工业化应用已有150多年的历史，目前已成为高压输变电工程中最重要的绝缘材料。瓷之所以成为首选的绝缘材料之一，与其特性相关：有很高的硬度和一定的机械强度，高温强度；极好的化学稳定性，耐酸、耐碱，在自然环境中其成分和性能可经数十年、数百年保持不变；较高的电气强度；耐热性和抗风化能力。 

以上的性能正好可满足绝缘子的技术要求，在绝缘子中，瓷绝缘子占据不可动摇的统治地位。瓷绝缘子被广为采用的另一个原因是它的原料大多为天然矿物原料，生产工艺也较为成熟，生产成本不高。现在所应用的电瓷主要有以下几种： 

(1)硅质瓷——普通高压电瓷硅质瓷又可称为普通瓷，坯料由黏土、长石和石英三种原料组成，成瓷后的主晶相为石英和莫来石，玻璃相占so％以上，此外还存在6％～10％的闭口气孔。 

为了提高瓷体的强度，一个简便的方法就是提高坯料中SiO。的量——增加石英原料的比例，使瓷中石英晶体的量增加，即高硅瓷，烧成中部分石英颗粒溶解后又析晶成方石英，在控制工艺条件时瓷中的方石英可产生有利于强度提高的应力状态，于是20世纪中叶开发出以方石英和石英为主晶相的方石英瓷。方石英瓷的强度比普通硅质瓷高50％以上，但经长期运行的检验，方石英瓷的一个弱点是后期强度下降校快，对它作为高强度瓷的安全可靠性提出了质疑。 

在探讨提高普通瓷强度的过程中来石对改善玻璃相这一瓷体中较弱相含量增加了的硅 质瓷——莫来石瓷也性能一般，它对提高瓷的强度作用有质瓷性能的一种方式对电瓷生产还是人们从刚玉瓷的高强度得到启发氧化铝和优质铝矾土，改变瓷体中的发出从中等强度到高强度、超高强度莫来石晶体特别是玻璃相中的针状的二次莫组织结构和性能有重要作用，对莫来石晶体相当多的研究报道，莫来石晶体本身的力学，所以莫来石瓷应用得不多，但作为提高硅一定的参考价值。 

(2)铝质瓷——高强度电瓷铝质瓷的开发利用是提高电瓷强度和高强度绝缘子可靠性的有效途径，从脆性材料断裂强度的公式[式(2-4)]可知，材料的强度与它的弹性模量成线性关系，提高材料的弹性模量的有效方法就是采用高弹性模量的晶体，使之成为电瓷材料的晶相，并不断提高它的含量。 

刚玉与石英、方石英、莫来石相比有更高的弹性模量和强度性能，在Al20。含量高的铝质瓷中直接采用含刚玉晶体的原料，使瓷体结构中出现尽可能多的刚玉晶相，从而也就提高了瓷的弹性模量——材料的强度，可以说刚玉晶体的含量是决定高铝瓷强度的主要因素。 

对比之下，石英和方石英由于晶型转变时体积的骤然变化产生的内应力可能导致较大晶休产生微裂纹或它们周围的玻璃相出现环形微裂纹。绝缘子运行时微裂纹将生长和扩展，最终触发断裂。在强度要求极高和环境温度急剧变化的条件下，绝缘子结构中的石英和方石英应视为有害的非均质晶体，应当予以消除。 

莫来石晶体存在无晶型转变问题，但是莫来石晶体的结构不致密，弹性模量(40GPa)和弯曲强度(100MPa)都不高，对电瓷强度的贡献有限，在高强度和超高强度的铝质瓷中，莫来石晶体的量也应加以限制。 

电瓷坯料由硅质瓷向铝质瓷的转变是高强度电瓷发展的重要一步。但是目前为解决因用普通瓷配方(100MPa)生产上述电瓷产品机械强度裕度不大，甚至达不到要求；而采用高铝高强度瓷配方(150-165MPa)，工艺性能差，过程合格率低，成本高，为确保产品质量的稳定性，合理制造成本，提高产品生产全过程合格率，为此发明一种中铝中强度，工艺性能好的瓷材料配方。 

发明内容

本发明的目的在于解决目前高铝高强度瓷配方(150-165MPa)，工艺性能差，过程合格率低，成本高的问题，开发一种工艺性能更好，过程合格率高，成本低的铝质电瓷。 

本发明提出的技术方案是：一种中铝中强度电瓷坯料，所含的组分及重量百分比为：熟矾土粉25-32％；长石6-10％；醴陵东乡洗泥12-18％；水云母类粘土8-15％；高可塑性粘土34-40％。通过上述材料配方的选取，使得电瓷坯料中的含铝量控制在总材料中的32-45％。 

所述的水云母类粘土可以是湖北南漳土，或河北樟村土，或福建万豪土。 

所述的高可塑性粘土可以是山西左云土，或河北宽城土，或福建黑土。 

本发明的制作工艺与其它电瓷的制作工艺基本相同，采用湿法成型。工艺流程如下：一次配料→湿法球磨→过筛除铁→榨泥→粗练→陈腐→真空练泥→电阴干→成型→干燥→坯检→洗水上釉、上砂→装窑→焙烧→瓷检→切割研磨→胶装养护→检查→成品入库。电瓷坯料的具体制备工艺流程如下： 

①将粉状原料(长石、矾土)与可塑黏土原料分别按配方称重，共同在球磨机中湿法球磨，制成符合细度要求的新料浆。 

②在泥浆池内将新浆和旧浆(回笼泥化浆而成)按一定比例配兑和混合，并经过多次的过筛和除铁处理。 

③泥浆由泥浆泵输送到榨泥机脱水成泥饼，泥饼经粗练、陈腐、真空练泥机挤制成毛坯泥段。 

本发明的优点在于：通过调整电瓷坯料中的铝含量，使得铝含量处于中等；再按照所述的制作工艺进行制作，所制得的电瓷产品具有中强度电瓷坯料，应用该配方生产的电瓷产品品种多，范围广，工艺性能好，产品全过程合格率高，产品的电气性能、冷热性能好，机械强度高。 

上述工艺中坯料的主要物理性能如下表： 

从上表可知，该配方工艺性能好，干燥强度高达7.5-9.5MPa，利于提高生产过程合格率。 

5、应用本发明的配方生产的产品瓷质性能 

从上表可知按照本发明配方生产的电瓷产品的各项性能已达到并超过GB/T8411·3-2009C121b瓷标准，甚至达到了C130瓷标准，完全可以满足生产各类高压电瓷(除强度要求特别高外)。 

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明做进一步的描述。 

实施例一 

一种中铝中强度电瓷坯料，熟矾土粉25％；长石10％；醴陵东乡洗泥15％；水云母类粘土15％；高可塑性粘土35％；通过上述材料配方的选取，使得电瓷坯料中的含铝量控制在总材料中的32％。 

所述的水云母类粘土可以是湖北南漳土。 

所述的高可塑性粘土可以是山西左云土。 

电瓷坯料的具体制备工艺流程如下： 

①将粉状原料(长石、矾土)与可塑黏土原料分别按配方称重，共同在球磨机中湿法球磨，制成符合细度要求的新料浆。 

②在泥浆池内将新浆和旧浆(回笼泥化浆而成)按一定比例配兑和混合，并经过多次的过筛和除铁处理。 

③泥浆由泥浆泵输送到榨泥机脱水成泥饼；泥饼经粗练、陈腐、真空练泥机挤制成毛坯泥段。 

按照本实施例配比制成的产品，主要瓷质性能如下： 

依照本实施例，所生产出的72.5～330Kv气体互感器、220Kv以下SF6断路器瓷套、110～220Kv16KN棒形支柱绝缘子，经检测，生产的产品质量稳定，合格率高。 

实施例二 

一种中铝中强度电瓷坯料，熟矾土粉28％；长石8％；醴陵东乡洗泥14％；水云母类粘土10％；高可塑性粘土40％；通过上述材料配方的选取，使得电瓷坯料中的含铝量控制在总材料中的45％。 

所述的水云母类粘土可以是河北樟村土。 

所述的高可塑性粘土可以是河北宽城土。 

本发明的制作工艺与其它电瓷的制作工艺基本相同，采用湿法成型。 

工艺流程如下：一次配料→湿法球磨→过筛除铁→榨泥→粗练→陈腐→真空练泥→电阴干→成型→干燥→坯检→洗水上釉、上砂→装窑→焙烧→瓷检→切割研磨→胶装养护→ 检查→成品入库。 

按照本实施例配比制成的产品，主要瓷质性能如下： 

依照本实施例，所生产出的72.5～550Kv变压器瓷套及避雷器瓷套、110～220Kv16KN棒形支柱绝缘子、57系列12KN线路支柱绝缘子等产品。生产过程质量稳定，全过程合格率高达80％以上。 

实施例三 

一种中铝中强度电瓷坯料，熟矾土粉32％；长石6％；醴陵东乡洗泥18％；水云母类粘土8％；高可塑性粘土36％；通过上述材料配方的选取，使得电瓷坯料中的含铝量控制在总材料中的38％。 

所述的水云母类粘土可以是福建万豪土。 

所述的高可塑性粘土可以是福建黑土。 

本发明的制作工艺与其它电瓷的制作工艺基本相同，采用湿法成型。 

工艺流程如下：一次配料→湿法球磨→过筛除铁→榨泥→粗练→陈腐→真空练泥→电阴干→成型→干燥→坯检→洗水上釉、上砂→装窑→焙烧→瓷检→切割研磨→胶装养护→检查→成品入库。电瓷坯料的具体制备工艺流程如下： 

①将粉状原料(长石、矾土)与可塑黏土原料分别按配方称重，共同在球磨机中湿法球磨，制成符合细度要求的新料浆。 

②在泥浆池内将新浆和旧浆(回笼泥化浆而成)按一定比例配兑和混合，并经过多次的过筛和除铁处理。 

③泥浆由泥浆泵输送到榨泥机脱水成泥饼，泥饼经粗练、陈腐、真空练泥机挤制成毛坯泥段。 

按照本实施例配比制成的产品，主要瓷质性能如下： 

依照本实施例，所生产出的电力机车用真空断路器瓷套、57系列线路支柱绝缘子、110～220KvSF6断路器瓷套、110～220Kv16KN棒形支柱绝缘子等产品。 

按照本发明配方生产电瓷产品，工艺性能好，产品质量稳定，全过程合格率一直稳定在较高水平，且生产产品品种覆盖面广，产品各项性能达到行业同类瓷领先水平。完全可以满足高压绝缘子的性能要求。 

Claims (8)

1.一种中铝中强度电瓷坯料，所含的组分及重量百分比为：熟矾土粉25—32% ；长石6—10% ；醴陵东乡洗泥12—18% ；水云母类粘土8—15% ；高可塑性粘土34—40%；其余量为杂质；通过上述材料配方的选取，使得电瓷坯料中的含铝量控制在总材料中的 32—45 %。

2.根据权利要求1所述的一种中铝中强度电瓷坯料，其特征是：所述的熟矾土25% 长石10% 醴陵东乡洗泥15% 水云母类粘土15% 高可塑性粘土35%；其余量为杂质。

3.根据权利要求1所述的一种中铝中强度电瓷坯料，其特征是：熟矾土28% 长石8% 醴陵东乡洗泥14% 水云母类粘土10% 高可塑性粘土40%；其余量为杂质。

4.根据权利要求1所述的一种中铝中强度电瓷坯料，其特征是：熟矾土32% 长石6% 醴陵东乡洗泥18% 水云母类粘土8% 高可塑性粘土36%；其余量为杂质。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种中铝中强度电瓷坯料，其特征是：所述的水云母类粘土是湖北南漳土，或河北樟村土，或福建万豪土 。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种中铝中强度电瓷坯料，其特征是：所述的高可塑性粘土是山西左云土，或河北宽城土，或福建黑土 。

7.一种根据权利要求1所述的一种中铝中强度电瓷坯料的制作工艺，其特征是：采用湿法成型，工艺流程如下：一次配料→湿法球磨→过筛除铁→榨泥→粗练→陈腐→真空练泥→电阴干→成型→干燥→坯检→洗水上釉、上砂→装窑→焙烧→瓷检→切割研磨→胶装养护→检查→成品入库。

8.根据权利要求4所述的中铝中强度电瓷坯料的制作工艺，其特征是：电瓷坯料的具体制备工艺流程如下： ①将粉状原料与可塑黏土原料分别按配方称重，共同在球磨机中湿法球磨，制成符合细度要求的新料浆；②在泥浆池内将新浆和旧浆按一定比例配兑和混合，并经过多次的过筛和除铁处理； ③泥浆由泥浆泵输送到榨泥机脱水成泥饼，泥饼经粗练、陈腐、真空练泥机挤制成毛坯泥段。