CN109390115A - 一种用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法、树脂浇注绝缘子及其制备方法 - Google Patents

一种用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法、树脂浇注绝缘子及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法、树脂浇注绝缘子及其制备方法，属于绝缘子技术领域。本发明的表面处理方法，包括以下步骤：对金属嵌件用于接合绝缘材料的接合面进行至少两次喷砂处理；喷砂处理过程中，后一次喷砂处理采用的砂粒的粒径大于前一次喷砂处理采用的砂粒的粒径。本发明的表面处理方法，可以对接合面上较高的凸起部分进行磨削，既能保证金属嵌件接合面的多孔结构提高接合面与绝缘材料的结合强度，也能有效避免金属嵌件接合面出现表面放电，还能简化后续处理步骤，在降低成本的同时大大增加了树脂浇注绝缘件的安全性能和可靠性。

Description

一种用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法、树脂 浇注绝缘子及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法、树脂浇注绝缘子及其制备方法，属于绝缘子技术领域。
背景技术
气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated transmission line，GIL)传输容量大、电能损耗小，在特殊环境下被广泛应用于交流输电中，成为替代架空输电线路的首选方案。近年来，输变电设备发展迅速，多条GIL线路投入运行，如用于向用电密度高但征地困难的城市负荷中心送电、两段架空线交叉、高落差地区和高压长距离大容量输电中。由于GIL一般要求长期运行，且后期维护成本小甚至免维护，对GIL可靠性要求极为严格，尤其针对特高压GIL而言，其绝缘故障可能导致区域性停电，三支柱绝缘子作为影响特高压GIL可靠性的关键部件之一，在满足产品技术要求的前提下，其质量稳定性就变得尤为重要，而这可以通过三支柱绝缘子的整体机械性能来体现。对于三支柱绝缘子的整体机械性能而言，薄弱环节主要是树脂和薄壁铝合金嵌件的粘接界面，因此，薄壁铝合金嵌件的表面处理工艺方法成为影响三支柱绝缘子的整体机械性能的关键。
现有技术中，授权公告号为CN102831991B的中国发明专利公开了一种环氧浇注绝缘子的制造方法，大大提高了金属嵌件与环氧树脂基体间结合力，该制造方法在对金属嵌件进行表面处理的步骤包含喷砂、化学清洗和涂胶，采用现有喷砂方法对金属嵌件进行喷砂处理后，虽然能够在金属嵌件表面形成凹凸不均匀的多孔结构，但是采用单一粒径的砂粒进行喷砂，由于砂粒对金属嵌件表面的撞击和切削，容易在多孔结构的边缘处形成较高的凸起部位，主要是较大的尖角，这些大尖角在后续处理过程中，难以得到很好地去除，容易因浇注料无法完全浸润金属嵌件而产生气隙。在金属嵌件与树脂绝缘材料的接合面上，无论是尖角本身还是产生的气隙，在带电运行时均是绝缘子产生内部放电的主要来源，内部放电将导致绝缘子长期运行后击穿强度下降，电气绝缘可靠性降低。
发明内容
本发明提供了一种用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法，以解决现有技术中树脂浇注绝缘子的安全性差的问题。
本发明还提供了一种树脂浇注绝缘子及其制备方法。
为了实现以上目的，本发明的用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法所采用的技术方案是：
一种用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法，包括以下步骤：对金属嵌件用于接合绝缘材料的接合面进行至少两次喷砂处理；喷砂处理过程中，后一次喷砂处理采用的砂粒的粒径大于前一次喷砂处理采用的砂粒的粒径。
本发明的用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法的有益效果为：本发明的用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法，先采用小粒径的砂粒对金属嵌件的接合面进行喷砂处理形成凹凸不均匀的多孔结构，然后采用大粒径砂粒再次进行喷砂处理，可以对较高的凸起部分(主要是前一次喷砂导致的大尖角)进行撞击和磨削，通过若干次喷砂处理，大大减少了大尖角的数量，提高了浇注过程中浇注料对接合面的浸润性，并减少了气隙的产生。因此，本发明的金属嵌件的表面处理方法既能保证金属嵌件接合面的多孔结构提高接合面与绝缘材料的结合强度，也能有效避免金属嵌件接合面出现表面放电，还能简化后续处理步骤，在降低成本的同时大大增加了树脂浇注绝缘件的安全性能和可靠性。需要说明的是，本发明中的前一次喷砂处理和后一次喷砂处理是指相邻两次喷砂处理中的前一次和后一次。
所述金属嵌件为铝合金嵌件。所述铝合金嵌件为薄壁铝合金嵌件。
优选的，后一次喷砂处理采用的砂粒的粒径与前一次处理采用的沙粒的粒径之差为0.12～0.85mm。
优选的，喷砂处理采用的砂粒的粒径为0.71～1.7mm。
优选的，所述喷砂处理的次数为两次。所述前一次喷砂处理采用的砂粒的粒径为0.71～0.85mm；所述后一次喷砂处理采用的砂粒的粒径为0.85～1.7mm。
所述前一次喷砂处理过程中，砂粒的喷射速度为25～28m/s；所述后一次喷砂处理过程中，砂粒的喷射速度为28～32m/s。
所述喷砂处理的喷射角度为45°～60°；所述喷砂处理过程中，喷嘴与所述接合面的距离为50～70cm。
所述喷砂处理的喷嘴移动速度为1～1.5m/s。对于接合面为直圆柱面的金属嵌件，如薄壁铝合金嵌件，喷砂处理时，喷嘴以通过直圆柱面的准线圆心且垂直于准线所在面的直线为中心轴，以1～1.5m/s的速度沿圆周方向绕行。
所述前一次喷砂处理的时间为2～3min；所述后一次喷砂处理的时间为1～2min。
所述前一次喷砂处理的压缩气体的压力为0.5～0.7MPa；所述后一次喷砂处理的压缩气体的压力为0.4～0.6MPa。
优选的，所述砂粒为球形或类球形，棱角少。
优选的，所述喷砂处理采用的砂粒为碳化硅、刚玉中的至少一种。进一步优选的，所述刚玉为棕刚玉。
上述表面处理方法，还包括将喷砂处理后的金属嵌件进行清洗。将金属嵌件进行清洗前，应当完成所有的喷砂处理。
优选的，所述清洗包括依次用碱液、酸液和85～95℃的热水进行清洗。
优选的，采用热水进行清洗的时间为3～15s。
优选的，所述清洗包括以下步骤：85～95℃氢氧化钠溶液侵蚀；85～95℃热水洗；20～30℃冷水洗；20～30℃硝酸洗；20～30℃冷水洗；20～30℃硫酸类混合酸洗；20～30℃冷水洗；85～95℃热水洗。
进一步优选的，所述清洗包括以下步骤：85～95℃氢氧化钠溶液侵蚀5～20s；85～95℃热水洗3～15s；20～30℃冷水洗3～15s；20～30℃硝酸洗5～20s；20～30℃冷水洗3～15s；20～30℃硫酸类混合酸洗5～15min；20～30℃冷水洗3～15s；85～95℃热水洗3～15s。
所述硫酸类混合酸为硫酸与硝酸的混合溶液、或者硫酸与铬酸的混合溶液、或者硫酸与硝酸、铬酸的混合溶液。如所述硫酸类混合酸由以下重量份数的组分的组成：98％浓硫酸135～155份，重铬酸钠0～130份，68％浓硝酸0～65份，纯水300份，且重铬酸钾与浓硝酸的重量份数不同时为0。优选的，重铬酸钠和68％浓硝酸的总重量份数为147份。
上述表面处理方法，还包括将清洗后的金属嵌件的接合面采用硅烷偶联剂进行硅烷化处理。对于树脂浇注绝缘子而言，树脂与金属嵌件之间的粘结强度是影响树脂浇注绝缘子的整体机械性能的关键，将金属嵌件的接合面采用硅烷偶联剂进行硅烷化处理，能够提高树脂与金属嵌件之间的粘结强度，同时还能降低拉伸时裂纹的扩展速度；将其用于三支柱绝缘子用薄壁铝合金嵌件的处理时，在三支柱绝缘子承受弯矩时粘结部位不容易失效。本发明中采用的至少两次喷砂处理相较于一次喷砂处理而言，由于进一步磨削和整平了尖角，导致嵌件表面均一，在硅烷化处理时结合力均匀，形成的硅烷化层稳定。
优选的，所述硅烷化处理包括以下步骤：将清洗后的金属嵌件采用纯水清洗；然后采用18～28℃的硅烷偶联剂处理30s～180s；水洗。采用硅烷偶联剂进行处理前用纯水清洗既能清除可能存在的污染物，也能起到对接合面进行润湿的作用。
优选的，所述纯水的温度为18～28℃。
由于电导率过大或Cl-浓度过高会抑制硅烷水解，因此采用硅烷偶联剂处理前对金属嵌件采用纯水进行清洗。优选的，所述纯水的电导率＜30μs/cm。所述纯水中Cl-浓度＜10ppm。
优选的，所述硅烷偶联剂包括环氧烃基硅烷偶联剂、羰烷氧基硅烷偶联剂中的至少一种。
优选的，所述硅烷偶联剂包括型号为OXSILAN R型硅烷偶联剂。
采用18～28℃的硅烷偶联剂处理30s～180s是将纯水清洗后的金属嵌件浸入18～28℃的硅烷偶联剂处理液浸泡30～180s。所述硅烷偶联剂处理液的pH为3.8～5.0。所述硅烷偶联剂处理液的电导率为1500～5500μs/cm。所述硅烷偶联剂处理液是将硅烷偶联剂用电导率＜30μs/cm，Cl-浓度＜10ppm的纯水稀释至2.5～5％(硅烷偶联剂在硅烷偶联剂处理液中的质量百分比)得到的。优选的，硅烷偶联剂处理液是在常温下用纯水对硅烷偶联剂进行稀释得到的。
所述硅烷化处理还包括在将金属嵌件采用纯水清洗前，先将金属嵌件采用18～28℃的水进行清洗。采用18～28℃的水进行清洗的次数为至少2次。每次采用18～28℃的水进行清洗的时间为15～30s。
硅烷化处理过程中，所述水洗是将硅烷偶联剂处理后的金属嵌件采用18～28℃的水至少清洗两次。每次清洗的时间为15～30s。
本发明的树脂浇注绝缘子的制备方法所采用的技术方案为：
一种树脂浇注绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
1)对金属嵌件用于接合绝缘材料的接合面进行至少两次喷砂处理；喷砂处理过程中，前一次喷砂处理采用的砂粒的粒径小于后一次喷砂处理采用的砂粒的粒径；
2)将喷砂处理后的金属嵌件进行清洗，然后装模，浇注、固化，脱模，即得。
本发明的树脂浇注绝缘子的制备方法的有益效果为：本发明的树脂浇注绝缘子的制备方法，先采用小粒径砂粒对金属嵌件进行喷砂处理，然后采用大粒径砂粒进行喷砂处理，既能够增强树脂与金属嵌件之间的结合强度，还能减少小粒径喷砂处理使金属嵌件的接合面的较高凸起(主要是前一次喷砂导致的大尖角)，从而简化后续处理步骤，在降低成本的同时大大增强了树脂浇注绝缘子的安全性和可靠性。
所述金属嵌件为铝合金嵌件。所述铝合金嵌件为薄壁铝合金嵌件。
优选的，后一次喷砂处理采用的砂粒的粒径与前一次喷砂处理采用的砂粒的粒径之差为0.12～0.85mm。
优选的，喷砂处理采用的砂粒的粒径为0.71～1.7mm。
所述喷砂处理的次数为两次；所述前一次喷砂处理采用的砂粒的粒径为0.71～0.85mm；所述后一次喷砂处理采用的砂粒的粒径为0.85～1.7mm。
所述前一次喷砂处理过程中，砂粒的喷射速度为25～28m/s；所述后一次喷砂处理过程中，砂粒的喷射速度为28～32m/s。
所述喷砂处理的喷射角度为45°～60°；所述喷砂处理过程中，喷嘴与所述接合面的距离为50～70mm。
所述喷砂处理的喷嘴移动速度为1～1.5m/s。
所述前一次喷砂处理的时间为2～3min；所述后一次喷砂处理的时间为1～2min。
所述前一次喷砂处理的采用的压缩气体的压力为0.5～0.7MPa；所述后一次喷砂处理的采用的压缩气体的压力为0.4～0.6MPa。
优选的，所述砂粒为球形或类球形。
优选的，所述喷砂处理采用的砂粒为碳化硅、刚玉中的至少一种。
进一步优选的，所述刚玉为棕刚玉。
上述表面处理方法，还包括将喷砂处理后的金属嵌件进行清洗。将金属嵌件进行清洗前，应当完成所有的喷砂处理。
所述清洗包括依次用碱液、酸液和85～95℃的热水进行清洗。
优选的，采用热水进行清洗的时间为3～15s。
上述树脂绝浇注缘子的制备方法，还包括装模前，对清洗后的金属嵌件的接合面采用硅烷偶联剂进行硅烷化处理。
优选的，所述清洗包括以下步骤：85～95℃氢氧化钠溶液侵蚀；85～95℃热水洗；20～30℃冷水洗；20～30℃硝酸洗；20～30℃冷水洗；20～30℃硫酸类混合酸洗；20～30℃冷水洗；85～95℃热水洗。
进一步优选的，所述清洗包括以下步骤：85～95℃氢氧化钠溶液侵蚀5～20s；85～95℃热水洗3～15s；20～30℃冷水洗3～15s；20～30℃硝酸洗5～20s；20～30℃冷水洗3～15s；20～30℃硫酸类混合酸洗5～15min；20～30℃冷水洗3～15s；85～95℃热水洗3～15s。
所述硫酸类混合酸为硫酸与硝酸的混合溶液、或者硫酸与铬酸的混合溶液，或者硫酸与硝酸、铬酸的混合溶液。如所述硫酸类混合酸由以下重量份数的组分的组成：98％浓硫酸135～155份，重铬酸钠0～130份，68％浓硝酸0～65份，纯水300份，且重铬酸钾与浓硝酸的重量份数不同时为0。优选地，重铬酸钠和68％浓硝酸的总重量份数为147份。
上述表面处理方法，还包括将清洗后的金属嵌件的接合面采用硅烷偶联剂进行硅烷化处理。对于树脂浇注绝缘子而言，树脂与金属嵌件之间的粘结强度是影响树脂浇注绝缘子的整体机械性能的关键，将金属嵌件的接合面采用硅烷偶联剂进行硅烷化处理，能够提高树脂与金属嵌件之间的粘结强度，同时还能降低拉伸时裂纹的扩展速度，大大提高了树脂浇注绝缘子的可靠性。
所述硅烷化处理包括以下步骤：将清洗后的金属嵌件采用纯水清洗；然后采用18～28℃的硅烷偶联剂处理30s～180s；水洗。
优选的，所述纯水的温度为18～28℃。
所述纯水的电导率＜30μs/cm。所述纯水中Cl-浓度＜10ppm。
优选的，所述硅烷偶联剂包括环氧烃基硅烷偶联剂、羰烷氧基硅烷偶联剂中的至少一种。
优选的，所述硅烷偶联剂包括型号为OXSILAN R型硅烷偶联剂。
采用18～28℃的硅烷偶联剂处理30s～180s是将纯水清洗后的金属嵌件浸入18～28℃的硅烷偶联剂处理液浸泡30～180s。所述硅烷偶联剂处理液的pH为3.8～5.0。所述硅烷偶联剂处理液的电导率为1500～5500μs/cm。所述硅烷偶联剂处理液是将硅烷偶联剂用电导率＜30μs/cm，Cl-浓度＜10ppm的纯水稀释至2.5～5％得到的。优选的，硅烷偶联剂处理液是在常温下用纯水对硅烷偶联剂进行稀释得到的。
所述硅烷化处理还包括在将金属嵌件采用纯水清洗前，先将金属嵌件采用18～28℃的水进行清洗。采用18～28℃的水进行清洗的次数为至少2次。每次采用18～28℃的水进行清洗的时间为15～30s。
硅烷化处理过程中，所述水洗是将硅烷偶联剂处理后的金属嵌件采用18～28℃的水至少清洗两次。每次清洗的时间为15～30s。
所述浇注可采用略高于现有技术的浇注温度。优选的，所述浇注的温度为130～140℃。
本发明的树脂浇注绝缘子所采用的技术方案为：
一种采用上述的制备方法制得的树脂浇注绝缘子。
本发明的树脂浇注绝缘子的有益效果为：本发明的树脂浇注绝缘子采用本发明的方法制备得到的，具有成本低、安全性和可靠性高的优点。
附图说明
图1为实验例1中制得的试样的结构示意图；
图2为实验例1中的试样的实物照片图，左侧三个试样为采用实施例1的制备方法法制的试样，右侧三个试样为采用实施例5的制备方法制得的试样；
图3为采用实施例1和实施例5的制备方法制得的试样的拉伸应力应变曲线，其中，a为采用实施例1的制备方法制得的试样的拉伸应力应变曲线，b为采用实施例5的制备方法制得的试样的拉伸应力应变曲线；
图4为采用实施例1和实施例5的制备方法制得的试样宏观断裂形貌图，其中，a为采用实施例1的制备方法制得的典型断裂试样，b为采用实施例1的制备方法制得的试样的断裂端面形貌，c为采用实施例5的制备方法制得的试样的断裂端面形貌；
图5为采用实施例1的制备方法制得的试样的结合部位微观形貌图，其中，d为树脂，e为结合部位，f为金属；
图6为实施例1中的树脂浇注绝缘子中薄壁铝合金嵌件与硅烷偶联剂结合的示意图；
图7为实验例3中制得的击穿强度试样的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
具体实施方式的实施例1～5中喷砂处理采用的砂粒的形状为球形，采用的纯水的导电率＜30μs/cm、Cl-浓度＜10ppm，浇注时采用的浇注料中的树脂为双酚A型环氧树脂。
实施例1
本实施例的树脂浇注绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
1)将薄壁铝合金嵌件的非接合面部位缠绕胶带，螺孔部位安装塑料堵头以对非接合面部位进行保护；然后将薄壁铝合金嵌件进行两次喷砂处理；
第一次喷砂处理采用的砂粒为粒径为0.71mm(即25目)的碳化硅，喷嘴的直径为12mm，压缩空气的压力为0.7MPa，喷射角度为45°，喷嘴与薄壁铝合金嵌件的接合面之间的距离为50cm，砂粒的喷射速度为25m/s，喷嘴移动速度为1.5m/s；第一次喷砂处理的时间为2min；
第二次喷砂处理采用的砂粒为粒径为0.85mm(即20目)的碳化硅，喷嘴的直径为10mm，压缩空气的压力为0.6MPa，喷射角度为45°，喷嘴与薄壁铝合金嵌件的接合面之间的距离为50cm，砂粒的喷射速度为28m/s，喷嘴移动速度为1.5m/s；第二次喷砂处理的时间为1min；
2)将喷砂处理的薄壁铝合金嵌件依次在90℃氢氧化钠溶液侵蚀15s；90℃热水洗9s；25℃冷水洗9s；25℃硝酸洗12s；25℃冷水洗9s；25℃硫酸类混合酸洗10min；25℃冷水洗9s；90℃热水洗9s；然后冷水浸泡至金属嵌件下一步骤处理前取出；
所采用的硫酸类混合酸洗采用的混合酸的组成为：98％浓硫酸135g，99.99％分析纯重铬酸钠130g，68％浓硝酸17g，纯水300L；
3)将市售型号为PSI-6的环氧烃基硅烷偶联剂(杭州五源科技实业有限公司)在室温下用纯水稀释至2.5％(质量)，制成pH为3.8～5.0、电导率为3500μs/cm的硅烷偶联剂处理液；
将步骤2)中清洗后的薄壁铝合金嵌件的接合面采用23℃的水清洗2次，每次清洗9s；然后将薄壁铝合金嵌件的接合面采用23℃的纯水清洗35s，再将薄壁铝合金嵌件的接合面浸入23℃的上述硅烷偶联剂处理液中浸泡30s，最后再采用23℃的水清洗2次，每次清洗9s；
4)将步骤3)中处理完成的薄壁铝合金嵌件装模，然后取浇注料在140℃浇注，固化，脱模，即得。
本实施例的树脂浇注绝缘子采用本实施例的制备方法制得。
实施例2
本实施例的树脂浇注绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
1)将薄壁铝合金嵌件的非接合面部位缠绕胶带，螺孔部位安装塑料堵头以对非接合面部位进行保护；然后将薄壁铝合金嵌件进行两次喷砂处理；
第一次喷砂处理采用的砂粒为粒径为0.85mm(即20目)的棕刚玉，喷嘴的直径为10mm，压缩空气的压力为0.5MPa，喷射角度为50°，喷嘴与薄壁铝合金嵌件的接合面之间的距离为60cm，砂粒的喷射速度为27m/s，喷嘴移动速度为1.25m/s；第一次喷砂处理的时间为2.5min；
第二次喷砂处理采用的砂粒为粒径为1.7mm(即12目)的棕刚玉，喷嘴的直径为8mm，压缩空气的压力为0.4MPa，喷射角度为50°，喷嘴与薄壁铝合金嵌件的接合面之间的距离为60cm，砂粒的喷射速度为31m/s，喷嘴移动速度为1.25m/s；第二次喷砂处理的时间为1min；
2)将喷砂处理的薄壁铝合金嵌件依次在95℃氢氧化钠溶液侵蚀5s；95℃热水洗3s；20℃冷水洗15s；20℃硝酸洗20s；20℃冷水洗15s；20℃硫酸类混合酸洗5min；20℃冷水洗15s；85℃热水洗15s；然后冷水浸泡至金属嵌件下一步骤处理前取出；
所采用的硫酸类混合酸洗采用的混合酸的组成为：98％浓硫酸145g，99.99％分析纯重铬酸钠82g，68％浓硝酸65g，纯水300L；
3)将市售的OXSILAN R型硅烷偶联剂(凯密特尔公司)在室温下用纯水稀释至5％(质量)，制成pH为3.8～5.0、电导率为1500μs/cm的硅烷偶联剂处理液；
将步骤2)中清洗后的薄壁铝合金嵌件的接合面采用18℃的水清洗2次，每次清洗15s；然后将薄壁铝合金嵌件的接合面采用18℃的纯水清洗40s，再将薄壁铝合金嵌件的接合面浸入18℃的上述硅烷偶联剂处理液中浸泡100s，最后再采用18℃的水清洗2次，每次清洗15s；
4)将步骤3)中处理完成的薄壁铝合金嵌件装模，然后取浇注料在130℃浇注，固化，脱模，即得。
本实施例的树脂浇注绝缘子采用本实施例的制备方法制得。
实施例3
本实施例的树脂浇注绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
1)将薄壁铝合金嵌件的非接合面部位缠绕胶带，螺孔部位安装塑料堵头以对非接合面部位进行保护；然后将薄壁铝合金嵌件进行两次喷砂处理；
第一次喷砂处理采用的砂粒为粒径为0.71mm(即20目)的碳化硅，喷嘴的直径为11mm，压缩空气的压力为0.6MPa，喷射角度为60°，喷嘴与薄壁铝合金嵌件的接合面之间的距离为70cm，砂粒的喷射速度为26m/s，喷嘴移动速度为1m/s；第一次喷砂处理的时间为2min；
第二次喷砂处理采用的砂粒为粒径为1.18mm(即16目)的碳化硅，喷嘴的直径为9mm，压缩空气的压力为0.45MPa，喷射角度为60°，喷嘴与薄壁铝合金嵌件的接合面之间的距离为70cm，砂粒的喷射速度为30m/s，喷嘴移动速度为1m/s；第二次喷砂处理的时间为2min；
2)将喷砂处理的薄壁铝合金嵌件依次在85℃氢氧化钠溶液侵蚀20s；85℃热水洗15s；30℃冷水洗3s；30℃硝酸洗3s；30℃冷水洗3s；30℃硫酸类混合酸洗10min；30℃冷水洗15s；85℃热水洗15s；然后冷水浸泡至金属嵌件下一步骤处理前取出；
所采用的硫酸类混合酸洗采用的混合酸的组成为：98％浓硫酸155g，99.99％分析纯重铬酸钠112g，68％浓硝酸35g，纯水300L；
3)将市售型号为PSI-6的硅烷偶联剂(杭州五源科技实业有限公司)在室温下用纯水稀释至3.5％(质量)，制成pH为3.8～5.0、电导率为5500μs/cm的硅烷偶联剂处理液；
将步骤2)中清洗后的薄壁铝合金嵌件的接合面采用23℃的水清洗2次，每次清洗9s；然后将薄壁铝合金嵌件的接合面采用23℃的纯水清洗35s，再将薄壁铝合金嵌件的接合面浸入23℃的上述硅烷偶联剂处理液中浸泡180s，最后再采用23℃的水清洗2次，每次清洗9s；
4)将步骤3)中处理完成的薄壁铝合金嵌件装模，然后取浇注料在130～140℃浇注，固化，脱模，即得。
本实施例的树脂浇注绝缘子采用本实施例的制备方法制得。
实施例4
实施例4的树脂浇注绝缘子的制备方法与实施例3的树脂浇注绝缘子的制备方法的区别仅在于：省去实施例3中的步骤2)的“30℃硫酸类混合酸洗10min；30℃冷水洗15s；”，在实施例3的步骤2)中30℃冷水洗3s后，直接进行85℃热水洗15s，其他步骤不变。
实施例5
实施例5的树脂浇注绝缘子的制备方法与实施例1的树脂浇注绝缘子的制备方法的区别仅在于：省去实施例中的步骤3)，将实施例1的步骤2)中冷水浸泡的金属嵌件取出后直接按照实施例1中的步骤4)进行处理。
实施例6
实施例6的树脂浇注绝缘子的制备方法与实施例1的树脂浇注绝缘子的制备方法的区别仅在于：步骤1)中，第一次喷砂处理时砂粒的喷射速度为28m/s，第一次喷砂处理的时间为3min，第二次喷砂处理时的喷射速度为32m/s，第二次喷砂处理的时间为1.5min；未述及内容完全同实施例1。
在本发明的其他实施例中，薄壁铝合金嵌件进行两次喷砂处理，第一次喷砂处理采用的砂粒为粒径可以为0.80mm，第二次喷砂处理采用的砂粒粒径可以为0.92mm，即第二次喷砂处理采用的砂粒的粒径比第一次喷砂处理采用的砂粒的粒径大0.12mm。即在满足第一次喷砂处理采用的砂粒的粒径为0.71～0.85mm，第二次喷砂处理采用的砂粒的粒径为0.85～1.7mm，且第二次喷砂处理采用的砂粒的粒径与第一次喷砂处理采用的砂粒的粒径之差为0.12～0.85mm的前提下，本发明实施例对砂粒的类型和粒径不做其他额外限定。
对比例
对比例的树脂浇注绝缘子的制备方法与实施例1中的树脂浇注绝缘子的制备方法的区别仅在于步骤1)中：薄壁铝合金嵌件只进行第一次喷砂处理。
实验例1
分别按照实施例1～5以及对比例的树脂浇注绝缘子的制备方法，制成拉伸试验试样，如图1和图2所示，包括金属嵌件1和环氧树脂浇注材料2；环氧树脂浇注材料2为直径20mm、长100mm的柱状；金属嵌件1为具有大径段(直径25mm，长40mm)和小径段(直径20mm，长10mm)的台阶轴，小径段的端面与环氧树脂浇注材料2的一个端面接合，大径段的远离小径段的端面中央沿轴向设置有深20mm的螺纹盲孔，螺纹的公称直径为8mm，螺纹长度为15mm。
将制得的试样进行拉伸试验测试，获取制得的各试样的拉伸强度、应力应变曲线，并观察断裂端面的宏观形貌。
1)对各试样的拉伸强度进行测试时，多次测试求平均值，结果见表1。
表1各试样的拉伸强度σb
由表1中数据可知，采用实施例1中制备方法制得的试样的拉伸强度σb介于53.9MPa～64.1MPa之间，平均值约为59.9MPa。采用实施例5的制备方法制得的试样的拉伸强度σb介于45.3MPa～57.7MPa之间，平均值约为51.3MPa，相对于实施例5而言，采用实施例1的制备方法制得的试样拉伸强度提升20.82％。可见，采用硅烷处理大幅提高了铝合金嵌件与树脂的粘接强度。
由表1中数据可知，采用实施例4中制备方法制得的试样的拉伸强度σb介于54.3MPa～60.6MPa之间，平均值约为58.1MPa。采用实施例5的制备方法制得的试样的拉伸强度σb介于45.3MPa～57.7MPa之间，平均值约为51.3MPa，相对于实施例5而言，采用实施例4的制备方法制得的试样拉伸强度提升13.26％。可见，采用硅烷处理可以省去之前清洗步骤中的硫酸类混合酸洗，并能提高铝合金嵌件与树脂的粘接强度。
由表1中数据可知，采用实施例5的制备方法制得的试样的拉伸强度σb介于45.3MPa～57.7MPa之间，平均值约为51.3MPa，采用对比例的制备方法制得的试样的拉伸强度σb介于38.9MPa～47.7MPa之间，平均值约为42.2MPa，相对于对比例而言，采用实施例5的多一次喷砂操作，试样拉伸强度提升21.56％。可见，采用两次喷砂处理可以提高铝合金嵌件与树脂的粘接强度。
2)分别绘制采用实施例1和实施例5的制备方法制得的试样的拉伸应力应变曲线(σ-ε曲线)，如图3所示。由图3可知，实施例1和实施例5的试样的断裂形式相同，均为脆性断裂，但在断裂过程中裂纹扩展进程存在一定差别。从应变数据可以看出，采用实施例1制备方法制得的试样的应变约为0.02％时零部件断裂，裂纹扩展进程比较缓慢，而实施例5的试样的裂纹扩展较快，应变约为0.01％时零部件就发生了断裂，此正是硅烷处理试样能大幅提高树脂—铝合金粘接强度的原因。
3)采用实施例1和实施例5的制备方法制得的试样断裂宏观形貌如图4所示。由图4可知，采用实施例1的制备方法制得的试样是从粘接处开始断裂的，可以判断粘接后比较薄弱的部位仍旧在粘接位置。从断裂宏观形貌可知，两种处理工艺结合状况存在差别，图中显示采用实施例1的制备方法制得的试样的断裂处端面残留的树脂较多，采用实施例5的制备方法制得的试样的断裂处端面残留的树脂较少，即相对于实施例5的制备方法而言，采用硅烷处理样品树脂与铝合金结合更加致密。
实验例2
采用扫描电镜观察采用实施例1的制备方法制得的试样的粘接界面，结果如附图5，左侧为浇注树脂，右侧为铝合金基体。由图5可知，树脂与铝合金结合良好，未见疏松与裂缝。由于硅烷偶联剂是一类超薄的类似磷化晶体的三维网状结构的有机涂层，吸附于铝合金表面，容易形成如附图6所示的Si-O-Me共价键，结合力很强，为树脂粘接提供了很好的附着力。而传统的酸性处理方式则是重在保护铝合金端面不受腐蚀，对粘接强度影响不大，故采用硅烷处理有助于形成结合力更好的结合区域。
综上所述，采用硅烷处理在提升树脂铝合金粘接强度的同时，还能降低裂纹扩展速率，实现结合部位的良好粘接，有效保证了薄壁铝合金嵌件与树脂的粘接强度。
实验例3
分别按照实施例5和对比例的树脂浇注绝缘子的制备方法，制成击穿强度试样，如图7所示，包括环氧树脂浇注材料3和金属嵌件4；环氧树脂浇注材料3为直径80mm、长100mm的柱状；金属嵌件4共两个，分别内嵌在环氧树脂浇注材料3的两个圆形端面上。金属嵌件4的直径为40mm，长48.5mm，端面与侧面间有半径为3mm的圆角过渡，端面中央沿轴向设置有深35mm的螺纹盲孔，螺纹的公称直径为16mm，螺纹长度为30mm，螺纹孔外侧倒角2mm。
将制备的击穿强度试样进行击穿试验，升压速率0.5kV/s，测得的击穿电压见表2。
表2击穿强度试样的击穿强度
由表2中数据可知，采用实施例5中制备方法制得的试样的击穿电压介于128～141kV之间，平均值约为136kV。采用对比例的制备方法制得的试样的击穿电压介于107～121kV之间，平均值约为113kV。相对于实施例5而言，采用对比例的制备方法制得的击穿电压提升20.35％。可见，嵌件采用两次喷砂处理，可以提高绝缘子整体的击穿强度。
将制备的击穿强度试样进行耐压试验，耐受电压为100kV，测得的击穿时间见表3。
表3击穿强度试样的击穿时间
由表3中数据可知，采用实施例5中制备方法制得的试样的击穿时间介于13.6～17.4h之间，平均值约为15.3h。采用对比例的制备方法制得的试样的击穿时间介于3.2～7.4h之间，平均值约为5.6h。相对于实施例5而言，采用对比例的制备方法制得的击穿时间提升将近两倍。可见，嵌件采用两次喷砂处理，可以提高绝缘子在长期运行时的绝缘可靠性。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法，其特征在于：包括以下步骤：对金属嵌件用于接合绝缘材料的接合面进行至少两次喷砂处理；喷砂处理过程中，后一次喷砂处理采用的砂粒的粒径大于前一次喷砂处理采用的砂粒的粒径。
2.根据权利要求1所述的用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法，其特征在于：后一次喷砂处理采用的砂粒的粒径与前一次喷砂处理采用的砂粒的粒径之差为0.12～0.85mm。
3.根据权利要求1所述的用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法，其特征在于：所述喷砂处理的次数为两次；所述前一次喷砂处理采用的砂粒的粒径为0.71～0.85mm；所述后一次喷砂处理采用的砂粒的粒径为0.85～1.7mm。
4.根据权利要求3所述的用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法，其特征在于：所述前一次喷砂处理过程中，砂粒的喷射速度为25～28m/s；所述后一次喷砂处理过程中，砂粒的喷射速度为28～32m/s。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法，其特征在于：所述前一次喷砂处理的时间为2～3min；所述后一次喷砂处理的时间为1～2min。
6.根据权利要求1所述的用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法，其特征在于：还包括将喷砂处理后的金属嵌件进行清洗；所述清洗包括依次用碱液、酸液和85～95℃的热水进行清洗。
7.根据权利要求6所述的用于树脂浇注绝缘子的金属嵌件的表面处理方法，其特征在于：还包括将清洗后的金属嵌件的接合面采用硅烷偶联剂进行硅烷化处理；所述硅烷化处理包括以下步骤：将清洗后的金属嵌件采用纯水清洗；然后采用18～28℃的硅烷偶联剂处理30s～180s；水洗。
8.一种树脂浇注绝缘子的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)对金属嵌件用于接合绝缘材料的接合面进行至少两次喷砂处理；喷砂处理过程中，前一次喷砂处理采用的砂粒的粒径小于后一次喷砂处理采用的砂粒的粒径；
2)将喷砂处理后的金属嵌件进行清洗，然后装模，浇注、固化，脱模，即得。
9.根据权利要求8所述的树脂浇注绝缘子的制备方法，其特征在于：还包括装模前，对清洗后的金属嵌件的接合面采用硅烷偶联剂进行硅烷化处理。
10.一种采用如权利要求8所述的树脂浇注绝缘子的制备方法制得的树脂浇注绝缘子。
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