CN108191408A - 一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于工程陶瓷领域，具体涉及一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，所述制造方法按照如下步骤：步骤1，选用工业氧化铝原料，加入添加剂混合，通过喷雾干燥的方式进行造粒制备得到粉料；步骤2，将粉料放入模具中进行等静压成型，形成陶瓷绝缘子毛坯；步骤3，将陶瓷绝缘子毛坯放置在精密车床上，进行车削加工，得到陶瓷绝缘子精坯；步骤4，将陶瓷绝缘子精坯放入窑炉中进行高温烧结反应，烧结结束后通过精密磨削加工，粘结上下盖，得到天线底座用的高压陶瓷绝缘子。本发明解决了现有产品的外型尺寸小、机械强度较差、绝缘强度较低的问题，具有外形尺寸大、爬电距离长、承载荷重大、机械强度高等特点。

Description

一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法
技术领域
本发明属于工程陶瓷领域，具体涉及一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法。
背景技术
无线电中波发射指利用波长为100-1000m(频率为300-3000kHz)的电磁波进行的无线电发射，又称中频发射。中波靠地面波和天空波两种方式进行传播，在传播过程中，地波和天波同时存在，在白天电离层对中波吸收强烈，难以充分利用，大部分只能靠地波传播。夜间电子层密度下降，高度上升，吸收减小，电磁波可较好反射，此时中波除靠地波传播外，大部分靠天波传播。中波除用于广播外，还常用于中近程无线电导航，飞机、舰船的无线电通信及军事地下通信等。还用于无线电定位，在军事上还常用于中短距离的战术通信。
中波发射塔是中波天线的辐射体，它和其影像构成垂直的对称振子，如果下端不能与大地绝缘，就会在天线塔下端产生馈电，影响信号发射。因此，中波发射天线塔底部必须安装高压底座绝缘子。
中波发射天线的高低很大程度决定了中波信号的传输距离和信号传输质量，随着无线通讯的广范应用，特别是在军事领域的应用，希望发射天线塔高度更高一些，实现更远距离的信号传输和更好的信号质量，这就对底座用大尺寸高压陶瓷绝缘子提出了更高的要求，如，更高的耐机械承压强度，更好的耐雷电冲击性能，更高的绝缘强度。传统的陶瓷绝缘子制造工艺，采用高硅质、高碱质、高铝质原料，注浆、挤制等成型工艺，制备的陶瓷绝缘件，由于工艺的局限，只能做较小尺寸、壁厚较薄、机械强度较低的产品，存在陶瓷材料相对强度低、电性能不够、承受机械压力低等缺陷，达不到相关技术性能要求。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，解决了现有产品的外型尺寸小、机械强度较差、绝缘强度较低的问题，具有外形尺寸大、爬电距离长、承载荷重大、机械强度高等特点。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，所述制造方法按照如下步骤：
步骤1，选用工业氧化铝原料，加入添加剂混合，通过喷雾干燥的方式进行造粒制备得到粉料；
步骤2，将粉料放入模具中进行等静压成型，形成陶瓷绝缘子毛坯；
步骤3，将陶瓷绝缘子毛坯放置在精密车床上，进行车削加工，得到陶瓷绝缘子精坯；
步骤4，将陶瓷绝缘子精坯放入窑炉中进行高温烧结反应，烧结结束后通过精密磨削加工，粘结上下盖，得到天线底座用的高压陶瓷绝缘子。
所述高压陶瓷绝缘子的外径尺寸400-770mm，高度700-1800mm，陶瓷壁厚50-250mm。
所述高压陶瓷绝缘子的氧化铝含量为90.0-99.0％。
所述高压陶瓷绝缘子的体积密度为3.65-3.85g/cm3，抗折强度≥290MPa,抗压强度≥1200MPa，抗雷电冲击电压≥20kV/mm，耐机械承压≥1000吨。
所述步骤2中的模具采用高弹橡胶模具。
所述步骤2中的静等压成型的压力为100-150Mpa。
所述步骤3中的车削加工是在陶瓷绝缘子毛坯表面形成波形裙边结构。
所述步骤4中的高温烧结反应采用微电脑精密控温烧结，升温速率为3-20℃/小时，烧结温度为1600-1750℃，所述烧结反应的时间为3-12小时。
所述步骤1中的喷雾干燥的喷枪压力为3.8-4.5Mpa，进口温度为220-240℃，出口温度为105-120℃。
所述步骤2中的添加剂的添加量为氧化铝原料的0.1％，所述添加剂包括A115分散剂、PVA088溶液和丙三醇，所述A115分散剂、PVA088溶液和丙三醇的质量配比为5-10:25-40:1-5。。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明解决了现有产品的外型尺寸小、机械强度较差、绝缘强度较低的问题，具有外形尺寸大、爬电距离长、承载荷重大、机械强度高等特点。
2.本发明制备的绝缘子就有优良的电绝缘性能、耐酸碱腐蚀、耐雷电等高压冲击的性能。
3.本发明提供的制造方法能够有效解决目前工艺只能做小尺寸的薄壁产品问题，能够制备大尺寸的厚壁绝缘子，能够满足中大型发射塔建造所需底座陶瓷绝缘子的各项技术要求。
4.本发明采用喷雾干燥工艺能够减少有害杂质的混入，提高大尺寸陶瓷绝缘子的机械强度与电绝缘性能。
5.本发明采用稳定升温的高温烧结方法能够大幅减少高压陶瓷绝缘子的烧成开裂和变形，提升陶瓷材料的理化机电性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图说明：1、上盖；2、下盖；3、精密加工后精坯
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
如图1所示：一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，选用99.0％氧化铝原料配比，与添加剂混合后，以喷枪压力为3.8Mpa，进口温度为220℃，出口温度为105℃的喷雾造粒工艺制备高性能陶瓷粉料，放入大直径专用高弹橡塑模具内，密封，置入冷等静压机内，在150MPa压力进行等静压成型，获得外径810mm、高度1800mm、壁厚310mm的大尺寸陶瓷绝缘子毛坯，将压制的毛坯放置在精密车床上，进行车削加工，获得陶瓷绝缘子精坯，将精坯放入窑炉内，采用微电脑精密控温高温烧成，升温速率4℃/小时，最高温度1720℃，保温9小时，烧结后通过精密磨削加工，粘接上下盖，获得一件天线底座用大尺寸高压陶瓷绝缘子，其外径720mm，高度1670mm，壁厚200mm。所述添加剂的添加量为氧化铝原料的0.1％，所述添加剂包括A115分散剂、PVA088溶液和丙三醇，所述A115分散剂、PVA088溶液和丙三醇的质量配比为5:25:1。陶瓷材料的体积密度为3.81g/cm3。抗折强度为335MPa,产品爬电距离为3200mm，工频干耐受电压为400kV，抗雷电冲击电压为850kV，耐机械承压为1800吨。
实施例2
一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，选用95.0％氧化铝陶瓷配比，与添加剂混合后，以喷枪压力为4.5Mpa，进口温度为240℃，出口温度为120℃的喷雾造粒工艺制备高性能陶瓷粉料，放入大口径专用高弹橡塑模具内，密封，置入冷等静压机内，在110MPa压力进行等静压成型，获得外径530mm、高度900mm、壁厚125mm的陶瓷绝缘子毛体，将压制的毛坯放置在精密车床上，进行车削加工，获得陶瓷绝缘子精坯，将精坯放入窑炉内，采用微电脑精密控温高温烧成，升温速率7℃/小时，最高温度1600℃，保温4小时，烧结后通过精密磨削加工，粘接上下盖，获得天线底座用高压陶瓷绝缘子，其直径420mm，高度790mm，壁厚75mm。所述添加剂的添加量为氧化铝原料的0.1％，所述添加剂包括A115分散剂、PVA088溶液和丙三醇，所述A115分散剂、PVA088溶液和丙三醇的质量配比为2:8:1。陶瓷材料的体积密度为3.72g/cm3，抗折强度为310MPa,产品爬电距离为2400mm，工频干耐受电压为300kV，抗雷电冲击电压为650kV，耐机械承压为1550吨。
实施例3
一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，选用90.0％氧化铝陶瓷配比，与添加剂混合后，以喷枪压力为4.2Mpa，进口温度为230℃，出口温度为110℃的喷雾造粒工艺制备高性能陶瓷粉料，放入大口径专用高弹橡塑模具内，密封，置入冷等静压机内，在110MPa压力进行等静压成型，获得外径490mm、高度800mm、壁厚95mm的陶瓷绝缘子毛体，将压制的毛坯放置在精密车床上，进行车削加工，获得陶瓷绝缘子精坯，将精坯放入窑炉内，采用微电脑精密控温高温烧成，升温速率3℃/小时，最高温度1600℃，保温3小时，烧结后通过精密磨削加工，粘接上下盖，获得天线底座用高压陶瓷绝缘子，其直径400mm，高度700mm，壁厚50mm。所述添加剂的添加量为氧化铝原料的0.1％，所述添加剂包括A115分散剂、PVA088溶液和丙三醇，所述A115分散剂、PVA088溶液和丙三醇的质量配比为8:35:2。陶瓷材料的体积密度为3.72g/cm3，抗折强度为270MPa,产品爬电距离为1900mm，工频干耐受电压为250kV，抗雷电冲击电压为550kV，耐机械承压为1000吨。
实施例4
一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，选用95.0％氧化铝陶瓷配比，与添加剂混合后，喷枪压力为4.1Mpa，进口温度为235℃，出口温度为115℃的喷雾造粒工艺制备高性能陶瓷粉料，放入大口径专用高弹橡塑模具内，密封，置入冷等静压机内，在150MPa压力进行等静压成型，获得外径870mm、高度2350mm、壁厚295mm的陶瓷绝缘子毛体，将压制的毛坯放置在精密车床上，进行车削加工，获得陶瓷绝缘子精坯，将精坯放入窑炉内，采用微电脑精密控温高温烧成，升温速率7℃/小时，最高温度1750℃，保温12小时，烧结后通过精密磨削加工，粘接上下盖，获得天线底座用高压陶瓷绝缘子，其直径770mm，高度1800mm，壁厚250mm。所述添加剂的添加量为氧化铝原料的0.1％，所述添加剂包括A115分散剂、PVA088溶液和丙三醇，所述A115分散剂、PVA088溶液和丙三醇的质量配比为7:30:3。陶瓷材料的体积密度为3.85g/cm3，抗折强度为320MPa，产品爬电距离为3800mm，工频干耐受电压为300kV，抗雷电冲击电压650kV，耐机械承压1450吨。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明解决了现有产品的外型尺寸小、机械强度较差、绝缘强度较低的问题，具有外形尺寸大、爬电距离长、承载荷重大、机械强度高等特点。
2.本发明制备的绝缘子就有优良的电绝缘性能、耐酸碱腐蚀、耐雷电等高压冲击的性能。
3.本发明提供的制造方法能够有效解决目前工艺只能做小尺寸的薄壁产品问题，能够制备大尺寸的厚壁绝缘子，能够满足中大型发射塔建造所需底座陶瓷绝缘子的各项技术要求。
4.本发明采用喷雾干燥工艺能够减少有害杂质的混入，提高大尺寸陶瓷绝缘子的机械强度与电绝缘性能。
5.本发明采用稳定升温的高温烧结方法能够大幅减少高压陶瓷绝缘子的烧成开裂和变形，提升陶瓷材料的理化机电性能。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，其特征在于：所述制造方法按照如下步骤：
步骤1，选用工业氧化铝原料，加入添加剂混合，通过喷雾干燥的方式进行造粒制备得到粉料；
步骤2，将粉料放入模具中进行等静压成型反应，形成陶瓷绝缘子毛坯；
步骤3，将陶瓷绝缘子毛坯放置在精密车床上，进行车削加工，得到陶瓷绝缘子精坯；
步骤4，将陶瓷绝缘子精坯放入窑炉中进行高温烧结反应，烧结结束后通过精密磨削加工，粘结上下盖，得到天线底座用的高压陶瓷绝缘子。
2.根据权利要求1所述的一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，其特征在于：所述高压陶瓷绝缘子的外径尺寸400-770mm，高度700-1800mm，陶瓷壁厚50-250mm。
3.根据权利要求1所述的一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，其特征在于：所述高压陶瓷绝缘子的氧化铝含量为90.0-99.0％。
4.根据权利要求1所述的一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，其特征在于：所述高压陶瓷绝缘子的体积密度为3.65-3.85g/cm3，抗折强度≥290Mpa，抗压强度≥1200MPa，抗雷电冲击电压≥20kV/mm，耐机械承压≥1000吨。
5.根据权利要求1所述的一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，其特征在于：所述步骤2中的模具采用高弹橡胶模具。
6.根据权利要求1所述的一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，其特征在于：所述步骤2中的静等压成型的压力为100-150Mpa。
7.根据权利要求1所述的一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，其特征在于：所述步骤3中的车削加工是在陶瓷绝缘子毛坯表面形成波形裙边结构。
8.根据权利要求1所述的一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，其特征在于：所述步骤4中的高温烧结反应采用微电脑精密控温烧结，升温速率为3-20℃/小时，烧结温度为1600-1750℃，所述烧结反应的时间为3-12小时。
9.根据权利要求1所述的一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，其特征在于：所述步骤1中的喷雾干燥的喷枪压力为3.8-4.5Mpa，进口温度为220-240℃，出口温度为105-120℃。
10.根据权利要求1所述的一种无线电发射天线用大尺寸高压陶瓷绝缘子的制造方法，其特征在于：所述步骤1中的添加剂的添加量为氧化铝原料的0.1％，所述添加剂包括A115分散剂、PVA088溶液和丙三醇，所述A115分散剂、PVA088溶液和丙三醇的质量配比为5-10:25-40:1-5。
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