CN106747292A - 高强度直流电瓷配方 - Google Patents

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Abstract

本发明高强度直流电瓷配方，由以下质量份的物质组成：东胜土25～30份，泾阳土20～26份，低钛矾土22～28份，江津土粘土6～10份，碳酸钡1.5～3份，α—Al2O3 12～18份。高强度直流电瓷配方的性能完全达到配方设计要求和产品的性能要求，能够满足现行的生产工艺。干燥弯曲强度≥5.0MPa，瓷弯曲强度≥150MPa，上釉弯曲强度≥200MPa。

Description

高强度直流电瓷配方
技术领域
本发明涉及电瓷绝缘子技术领域，具体涉及一种高强度直流电瓷的配方。
背景技术
电瓷是应用于电力系统中主要起支持和绝缘作用的部件，有时兼做其它电气部件的容器。因此，对其机械性能、电气性能、耐环境性能(冷热、抗污秽、老化等)有较高的要求。
电工陶瓷简称电瓷。广义而言，电瓷涵盖了各种电工用陶瓷制品，包括绝缘用陶瓷、半导体陶瓷等等。电瓷是电力工业的重要基础器件，电瓷主要应用于电力系统中各种电压等级的输电线路、变电站、电器设备，以及其他的一些特殊行业如轨道交通的电力系统中，将不同电位的导体或部件连接并起绝缘和支持作用。如用于高压线路耐张或悬垂的盘形悬式绝缘子和长棒形绝缘子，用于变电站母线或设备支持的棒形支柱绝缘子，用于变压器套管、开关设备、电容器或互感器的空心绝缘子等。
与交流电瓷所不同的是，直流电瓷在直流电场下的长期老化问题比交流电场下更加严重，主要问题是在电瓷材料上；当其他条件相同时，电瓷材料中的碱金属Na+在迁移过程中因为获得电子，形成体积比离子体积更大的原子，由此产生的局部膨胀应力使绝缘子破裂。当离子迁移时，电瓷件内部形成电阻率不同的导电层，引起电场分布不均匀，在直流电场的长时间作用下，使电瓷绝缘子击穿。
机械强度一直是电瓷生产追求的最重要的性能，因为电瓷材料具有高强度时，在同等电压等级的条件下，可以提高材料的使用率，降低成本。传统的直流瓷绝缘子，机械强度不高，上釉后对提高电瓷的机、电、热性能效果不好，尤其是不能较大的提高瓷质的弯曲强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度直流电瓷配方，制备用于直流输电、具有良好机械性能和电性能的电瓷。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：高强度直流电瓷配方，由以下质量份的物质组成：东胜土25～30份，泾阳土20～26份，低钛矾土22～28份，江津土粘土6～10份，碳酸钡1.5～3份，α—Al2O3 12～18份。
采用上述技术方案时，高强度直流电瓷配方具有以下特点：
(1)采用泾阳土替代钾长石不但解决了坯料熔剂问题，还解决了坯料中云母片较多的问题。采用泾阳土作主要熔剂原料，使配方具有较好的电性能。同时，Al2O3较高的泾阳土还有利于提高瓷弯曲强度和热稳定性。
(2)使用低钛矾土和α—Al2O3提高了电瓷弯曲强度及上釉弯曲强度。同时，保证了坯料在生产制作过程有足够的骨架料存在。
(3)东胜土结合力为5.0MPa，且工艺性能很好，采用高可塑性的东胜土，能使坯体保持较高的干燥弯曲强度(≥5.0MPa)，使用后能使干坯具有较高的干燥弯曲强度和可塑性，提高配方整体的工艺性能。
(4)采用本地原料江津粘土，利于降低配方成本。
(5)首次采用了α—Al2O3与泾阳土搭配使用，使电瓷具有良好的电性能。
(6)坯釉料很匹配，使上釉弯曲强度提高了20％以上。
高强度直流电瓷配方的性能完全达到配方设计要求和产品的性能要求，能够满足现行的生产工艺。干燥弯曲强度≥5.0MPa，瓷弯曲强度≥150MPa，上釉弯曲强度≥200MPa。
进一步改进方案，由以下质量份的物质组成：东胜土27份，泾阳土23份，低钛矾土24份，江津土粘土8.5份，碳酸钡2.5份，α—Al2O315份。
具体实施方式
本发明高强度直流电瓷配方，由以下质量份的物质组成：东胜土25份，泾阳土20份，低钛矾土22份，江津土粘土6份，碳酸钡1.5份，α—Al2O3 12份。
高强度直流电瓷配方，由以下质量份的物质组成：东胜土30份，泾阳土26份，低钛矾土28份，江津土粘土10份，碳酸钡3份，α—Al2O3 18份。
高强度直流电瓷配方，由以下质量份的物质组成：东胜土27份，泾阳土23份，低钛矾土24份，江津土粘土8.5份，碳酸钡2.5份，α—Al2O315份。
高强度直流电瓷配方具有以下特点：
(1)采用泾阳土替代钾长石不但解决了坯料熔剂问题，还解决了坯料中云母片较多的问题。采用泾阳土作主要熔剂原料，使配方具有较好的电性能。同时，Al2O3较高的泾阳土还有利于提高瓷弯曲强度和热稳定性。
(2)使用低钛矾土和α—Al2O3提高了电瓷弯曲强度及上釉弯曲强度。同时，保证了坯料在生产制作过程有足够的骨架料存在。
(3)东胜土结合力为5.0MPa，且工艺性能很好，采用高可塑性的东胜土，能使坯体保持较高的干燥弯曲强度(≥5.0MPa)，使用后能使干坯具有较高的干燥弯曲强度和可塑性，提高配方整体的工艺性能。
(4)采用本地原料江津粘土，利于降低配方成本。
(5)首次采用了α—Al2O3与泾阳土搭配使用，使电瓷具有良好的电性能。
(6)坯釉料很匹配，使上釉弯曲强度提高了20％以上。
高强度直流电瓷配方的性能完全达到配方设计要求和产品的性能要求，能够满足现行的生产工艺。干燥弯曲强度≥5.0MPa，瓷弯曲强度≥150MPa，上釉弯曲强度≥200MPa。
电瓷配方中各组分原料理化性能如下：
1.江津土粘土：
(1)外观质量
烧前：呈灰色或灰白色软质块状，断面细腻，有少量断面粗糙的块状料。
烧后：呈灰色或灰白色块状，断面较光，已烧结。
(2)化学分析
SiO2 AI2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O LL
％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％
55.20 28.80 1.50 0.90 0.55 0.61 0.70 0.24 10.90
(3)水化率
江津土粘土是一种易水化的粘土，通过历年来的测试总结，其平均水化率在95％左右，水化率最小的也在90％以上。
(4)结合力
江津土粘土是较高可塑性粘土，其结合力平均在2.80MPa左右，对提高坯体的干燥弯曲强度起一般决定性作用。
2.碳酸钡：
(1)外观质量
烧前：呈白色粉末。
烧后：呈白色部分熔融状，融边呈浅绿色。
(2)化学分析
SiO2 AI2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O BaCO3
％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％
0 0 0 / 0 0 0 0 100
(3)细度
细度为≥0.09mm的颗粒仅0％。
(4)机械铁含量
机械铁含量为0。
3.东胜土：
(1)外观质量
烧前：呈灰色/灰黑色块状，含有少量黄色/炭黑色块状，质软，细腻，有滑感。
烧后：呈灰/灰白色块状，表面有少量黄黑色斑点，断面呈灰黑色/灰色/灰白色块状并有少量黄黑斑点，未烧结。
(2)化学分析
SiO2 AI2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O LL
％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％
61.90 22.40 1.53 1.20 0.56 0.30 1.58 0.29 10.60
(3)水化率
东胜土是一种高水化率的粘土，通过测试总结，其平均水化率在96％左右，水化率最小的也在94％以上。
(4)结合力
东胜土是高可塑性粘土，其结合力平均在5.0MPa左右，对提高坯体的干燥弯曲强度起决定性作用。
4.泾阳土：
(1)外观质量
烧前：呈灰白色-浅黄白色粉状。
烧后：呈灰白色结块，其表面及断面分布有少量黄黑斑点，已烧结。
(2)化学分析
SiO2 AI2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O LL
％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％
39.00 40.00 1.00 1.20 0.50 0.50 8.50 0.50 6.20
(3)细度
泾阳土是加工成粉状的原料，其≥0.28mm的颗粒为4％左右。
(4)机械铁含量
泾阳土其机械铁较低，在0.005％左右。
5.低钛矾土：产于河南省巩义县小关镇凯源超细粉加工厂
(1)外观质量
烧前：呈灰白色或浅黄白色粉末。
烧后：呈浅黄色块状物。
(2)化学分析
SiO2 AI2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O LL
％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％
8.01 86.35 0.68 3.75 0.65 0.57 / / /
(3)细度
矾土是加工成粉状的超细原料，其≥0.063mm的颗粒为4.9％左右。
(4)机械铁含量
矾土其机械铁较低，在0.001％左右。
(5)真密度
该普通料矾土的真密度为3.62g/cm3。
6.α—Al2O3：产于陕西氧化铝加工厂
(1)外观质量
烧前：呈白色粉末。
烧后：呈白色粉末，未烧结。
(2)化学分析
SiO2 AI2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O LL
％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％
0 100 0 0 0 0 / / /
(3)细度
α—Al2O3是加工成粉状的超细原料，其≥0.063mm的颗粒为0％。
(4)机械铁含量
α—Al2O3机械铁含量为0。
坯料的各种性能如下
(1)化学成分如下：
(2)电气性能
电气强度为43.58KV/mm，耐受电压为65KV，体积电阻率为30.23×1015Ω·cm。
(3)坯料干燥性能
测试项目 测试结果 备注
可塑性指数(％) 13.5 无
可塑性指标(kg.cm) 8.5 无
干燥线收缩率(％) 8.45 成型水分为20.94％
干燥孔隙率(％) 28.85 无
干燥体比重(g/cm3) 2.05 无
干燥弯曲强度(MPa) 6.04 无
(4)烧成性能
测试项目 测试结果 备注
烧成温度范围(℃) 1240～1300 无
烧成线收缩率(％) 9.42 无
瓷体比重(g/cm3) 2.74 无
吸水率(％) 0.001 无
(5)瓷质性能
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (2)

1.高强度直流电瓷配方，其特征在于，由以下质量份的物质组成：东胜土25～30份，泾阳土20～26份，低钛矾土22～28份，江津土粘土6～10份，碳酸钡1.5～3份，α—Al2O3 12～18份。
2.根据权利要求1所述的高强度直流电瓷配方，其特征在于，由以下质量份的物质组成：东胜土27份，泾阳土23份，低钛矾土24份，江津土粘土8.5份，碳酸钡2.5份，α—Al2O315份。
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