CN104387709B - 一种高压断路器用灭弧喷口及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压断路器用灭弧喷口及其制备方法，该灭弧喷口包括以下重量百分比的组分：氮化铝5％～10％、氮化硼1％～15％，余量为聚四氟乙烯树脂。本发明的高压断路器用灭弧喷口，采用无机填料氮化铝、氮化硼复配填充聚四氟乙烯复合材料，合理调配填充比例，明显改善了喷口材料的热导率，提高了材料的耐电弧烧蚀性能，同时具有优异的机械性能和耐高温性能；用于敞开断路器、罐式断路器、全金属封闭组合电器的断路器的灭弧室，提升了断路器的开断性能，从而提高了高压开关设备的运行稳定性。
Description
技术领域
本发明属于高压断路器技术领域，具体涉及一种高压断路器用灭弧喷口，同时涉及一种高压断路器用灭弧喷口的制备方法。
背景技术
高压SF6断路器作为电力系统中重要的电力设备，正在朝高电压、大容量方向发展，为提供更稳定的高质量的电力能源，对断路器运行可靠性的要求越来越高。SF6断路器灭弧室的喷口，对开断过程中吹弧气体的流动起着控制作用，其直接影响开断过程中喷口内SF6气体的介质强度的恢复特性及息弧能力，其在使用过程中的被电弧烧蚀的程度直接影响高压断路器开断短路电流的使用寿命，因此，喷口作为断路器灭弧装置中控制电弧、创造高速气吹条件的核心部件，在开断过程中起着极为重要的作用。当断路器在开断短路电流时，电弧在喷口内炽燃，与喷口发生能量交换，引起喷口表面烧蚀和内部分解，喷口材料的性能直接影响高压断路器的开断能力和使用寿命。
目前，喷口材料多采用聚四氟乙烯材料。聚四氟乙烯(PTFE)具有极佳的电气绝缘性能和耐高温、耐电弧性能，同时具有优良的热稳定性、较高的光反射性、突出的化学惰性、卓越的物理机械性能及良好的耐气候性，广泛应用于电器和高、中、低压开关中，用作绝缘材料、断路器喷口(喷嘴)、垫带、制动环、衬套等。但是，由于聚四氟乙烯材料在400℃以上即开始发生显著分解，而开断过程中电弧温度可达3500K以上，将纯PTFE材料用作灭弧喷口时，在电弧辐射作用下，纯PTFE材料会发生显著的表面分解和严重的内部破裂，这是由于纯PTFE材料对电弧能量的无规则吸收造成的。因此，在喷口制作的过程中，通常在PTFE材料中添加一些无机粉体材料作为填料制成复合型材料，使其成为能量吸收中心，从而规范电弧能量的吸收，减小喷口的无规则分解和破裂，以期增强喷口的耐烧蚀性能，延长喷口的使用寿命。
现有技术中，采用无机填料填充的复合型材料主要有氧化铝填充聚四氟乙烯复合材料、二硫化钼填充聚四氟乙烯复合材料和氮化硼填充聚四氟乙烯复合材料，但是上述材料普遍存在热导率低，喷口导热散热能力较差，耐电弧烧蚀能力较低的问题，还不能满足使用的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压断路器用灭弧喷口，解决现有复合材料喷口热导率低、耐电弧烧蚀性能差的问题。
本发明的第二个目的是提供一种高压断路器用灭弧喷口的制备方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种高压断路器用灭弧喷口，包括以下重量百分比的组分：氮化铝5％～10％、氮化硼1％～15％，余量为聚四氟乙烯树脂。
包括取配方量的聚四氟乙烯树脂粉、氮化铝粉、氮化硼粉混合后，进行模压、烧结，即得。
所述聚四氟乙烯树脂粉的粒径为45～80μm；氮化铝粉的粒径为2～8μm；所述氮化硼粉的粒径为1～3μm。
所述混合是指在高速搅拌机中以400～600r/min转速搅拌10～30min。
所述模压的压力为20～30MPa，保压20～35min。
所述烧结的温度为330～370℃，烧结时间为48～60h。
由于氮化铝的热导率为260w/mk，氮化硼的热导率是33w/mk，氧化铝的热导率是27w/mk，新型填料氮化铝的热导率是传统填料氮化硼、氧化铝的7倍，采用新型氮化铝和氮化硼复合填料可以提高喷口材料的导热性能、耐高温性能以及耐电弧烧蚀性能。
本发明的高压断路器用灭弧喷口，采用无机填料氮化铝、氮化硼复配填充聚四氟乙烯复合材料，合理调配填充比例，明显改善了喷口材料的热导率，提高了材料的耐电弧烧蚀性能，同时具有优异的机械性能和耐高温性能；用于敞开断路器、罐式断路器、全金属封闭组合电器的断路器的灭弧室，提升了断路器的开断性能，从而提高了高压开关设备的运行稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的高压断路器用灭弧喷口，包括以下重量百分比的组分：氮化铝5％、氮化硼8％，余量为聚四氟乙烯树脂。
本实施例的高压断路器用灭弧喷口的制备方法，包括下列步骤：
1)取聚四氟乙烯树脂粉，进行打散、磨细处理，按照配方将粒径为45μm的聚四氟乙烯树脂粉、粒径为2μm的氮化铝粉、粒径为1μm的氮化硼粉进行初步混合后，置于高速混料机中进行终混(转速为500r/min，时间为20min)，得混合料；
2)将步骤1)所得混合料加入模具中进行模压成型，模压的压力为20MPa，保压20min后脱模，得半成品；
3)将步骤2所得半成品在330℃温度下烧结60h，即得。
实施例2
本实施例的高压断路器用灭弧喷口，包括以下重量百分比的组分：氮化铝10％、氮化硼1％，余量为聚四氟乙烯树脂。
本实施例的高压断路器用灭弧喷口的制备方法，包括下列步骤：
1)取聚四氟乙烯树脂粉，进行打散、磨细处理，按照配方将粒径为80μm的聚四氟乙烯树脂粉、粒径为8μm的氮化铝粉、粒径为3μm的氮化硼粉进行初步混合后，置于高速混料机中进行终混(转速为500r/min，时间为20min)，得混合料；
2)将步骤1)所得混合料加入模具中进行模压成型，模压的压力为25MPa，保压28min后脱模，得半成品；
3)将步骤2所得半成品在350℃温度下烧结55h，即得。
实施例3
本实施例的高压断路器用灭弧喷口，包括以下重量百分比的组分：氮化铝7％、氮化硼10％，余量为聚四氟乙烯树脂。
本实施例的高压断路器用灭弧喷口的制备方法，包括下列步骤：
1)取聚四氟乙烯树脂粉，进行打散、磨细处理，按照配方将粒径为60μm的聚四氟乙烯树脂粉、粒径为5μm的氮化铝粉、粒径为2μm的氮化硼粉进行初步混合后，置于高速混料机中进行终混(转速为500r/min，时间为20min)，得混合料；
2)将步骤1)所得混合料加入模具中进行模压成型，模压的压力为30MPa，保压35min后脱模，得半成品；
3)将步骤2所得半成品在360℃温度下烧结48h，即得。
实施例4
本实施例的高压断路器用灭弧喷口，包括以下重量百分比的组分：氮化铝5％、氮化硼15％，余量为聚四氟乙烯树脂。
本实施例的高压断路器用灭弧喷口的制备方法，包括下列步骤：
1)取聚四氟乙烯树脂粉，进行打散、磨细处理，按照配方将粒径为80μm的聚四氟乙烯树脂粉、粒径为8μm的氮化铝粉、粒径为3μm的氮化硼粉进行初步混合后，置于高速混料机中进行终混(转速为500r/min，时间为20min)，得混合料；
2)将步骤1)所得混合料加入模具中进行模压成型，模压的压力为30MPa，保压35min后脱模，得半成品；
3)将步骤2所得半成品在370℃温度下烧结48h，即得。
实验例
本实验例对实施例1～4所得高压断路器用灭弧喷口的性能进行检测，结果如表1所示。
其中，对比例1的灭弧喷口基材为聚四氟乙烯树脂，填料为氧化铝，填充质量百分比为10％。对比例2的灭弧喷口基材为聚四氟乙烯树脂，填料为二硫化钼，填充质量百分比为2％。对比例3的灭弧喷口基材为聚四氟乙烯树脂，填料为氮化硼，填充质量百分比为7％。
表1实施例1～4所得高压断路器用灭弧喷口的性能检测结果
Claims (5)
1.一种高压断路器用灭弧喷口，其特征在于：由以下重量百分比的组分组成：氮化铝5％～10％、氮化硼1％～15％，余量为聚四氟乙烯树脂；氮化铝的粒径为2～8μm；氮化硼的粒径为1～3μm。
2.一种如权利要求1所述的高压断路器用灭弧喷口的制备方法，其特征在于：包括取配方量的聚四氟乙烯树脂粉、氮化铝粉、氮化硼粉混合后，进行模压、烧结，即得。
3.根据权利要求2所述的高压断路器用灭弧喷口的制备方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯树脂粉的粒径为45～80μm；氮化铝粉的粒径为2～8μm；所述氮化硼粉的粒径为1～3μm。
4.根据权利要求2所述的高压断路器用灭弧喷口的制备方法，其特征在于：所述模压的压力为20～30MPa，保压20～35min。
5.根据权利要求2所述的高压断路器用灭弧喷口的制备方法，其特征在于：所述烧结的温度为330～370℃，烧结时间为48～60h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |