CN112919882A - 一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子，制造所述绝缘子的原料包括高岭土、钾长石、二氧化硅、石英石、氧化锆和改性钒铈复合氧化物粉末。本发明改进了瓷质绝缘子的原料配方，所得绝缘子具有高的抗压强度，且击穿电压值较高，不易发生击穿损坏问题。耐候性能好，适用于温度变化剧烈的地区，极大的减少了维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及复合绝缘子技术领域，尤其涉及一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子及其制备方法。
背景技术
绝缘子在高压输电线路中占有重要的地位，首先是为传输电流的导线提供机械支撑力；其次是绝缘作用，可以防止接地电流。因为高压输电线路传输距离远，跨度较大，因此需要大量的绝缘子，整个电力系统的正常运行与绝缘子的工作状态息息相关。由于绝缘子在运行过程中，既有导线水平方向的拉力和导线竖直方向的荷重，还受到气候变化的影响，以及各种化学物质的长期腐蚀作用。因此，绝缘子也是一个很容易损坏的部件，如何提供一种高强度、高硬度耐候性绝缘子在工程应用中则属于十分重要的问题。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供了一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子，制造所述绝缘子的原料包括高岭土、钾长石、二氧化硅、石英石、氧化锆和改性钒铈复合氧化物粉末。
进一步地，所述改性钒铈复合氧化物粉末的制备方法为：
1)配置草酸水溶液，所述草酸水溶液水浴恒温至75～80℃，然后向草酸水溶液中加入偏钒酸铵，配成前躯体溶液Ⅰ；
2)配置醋酸铈的水溶液，将所述醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中，加料过程在超声波环境下进行，加料完成后在超声波环境下继续搅拌溶液10min，然后停止搅拌，停止超声，获得前躯体溶液Ⅱ；
3)将所述前躯体溶液Ⅱ于75～80℃水浴蒸干，蒸干物置于100℃干燥1～2h，然后转移至马弗炉空气气氛450～500℃煅烧3h以上，获得钒铈复合氧化物粉末；
4)配置过硫酸铵水溶液，所述过硫酸铵水溶液水浴恒温至80～85℃，再将所述钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合均匀获得混合物，在氮气气氛中搅拌过硫酸铵水溶液，搅拌过程中将所述混合物加入过硫酸铵水溶液中，加料完成后氮气气氛中80～85℃恒温继续搅拌3～4h，然后取出空冷至常温，过滤，固相用去离子水洗涤3次以上，80℃烘干，获得改性钒铈复合氧化物粉末。
进一步地，所述草酸水溶液中草酸的浓度为20～30g/500mL，其余为水；所述偏钒酸铵加入量为质量比偏钒酸铵/草酸水溶液＝2.0～2.3g/100mL。
进一步地，所述醋酸铈的水溶液中，醋酸铈的质量百分含量为3％～5％，其余为水；所述醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中混合体积比醋酸铈的水溶液：前躯体溶液Ⅰ＝3～6:1；所述超声波频率为20～25kHz，超声波功率为800～1000W。
进一步地，所述过硫酸铵水溶液中，过硫酸铵的浓度为10～14g/100mL，其余为水；所述钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合质量比钒铈复合氧化物粉末：烯丙基磺酸钠＝10:3～4；钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合总质量和加入其中的过硫酸铵水溶液固液质量比固/液＝1:8～10。
进一步地，制造所述绝缘子的各原料按重量份数计为：高岭土10～16份，钾长石3～8份，二氧化硅20～25份，石英石6～12份，氧化锆9～12份，改性钒铈复合氧化物粉末13～20份；各原料均为过100目筛网的粉末。
进一步地，所述氧化锆置于双氧水中，浸泡3～5h，浸泡固液质量比固/液＝1:6～10；所述双氧水中溶质的质量百分含量为20％～30％。
本发明还公开了上述瓷质绝缘子的制备方法，包含如下步骤：
(1)按所述重量份数称取各原料，将各原料混合均匀，加水成泥，使得泥中含水质量份数为18％～20％；
(2)陈腐50～60h，陈腐过程中适当补充水使得泥的含水质量份数维持18％～20％之间，然后挤制成型，干燥成坯；
(3)坯料表面上釉，烧结成瓷，胶装，即获得所述瓷质绝缘子。
进一步地，所述烧结采用氧化焰，2～3h从常温升温至200～250℃，此温度范围内保温40～60min，随后再3～4h升温至900～950℃，此温度范围内保温20～30min；随后再100～120min内升温至1250～1300℃，在此温度范围内保温2～3h，保温结束后随炉冷却至常温，完成烧结成瓷。
从以上技术方案可以看出，本发明的优点是：本发明改进了瓷质绝缘子的原料配方，所得绝缘子具有高的抗压强度，且击穿电压值较高，不易发生击穿损坏问题。耐候性能好，适用于温度变化剧烈的地区，极大的减少了维护成本。
具体实施方式
下面结合实施例进行详细的说明：
实施例1
一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子，制造所述绝缘子的原料包括高岭土、钾长石、二氧化硅、石英石、氧化锆和改性钒铈复合氧化物粉末。各原料按重量份数计为：高岭土10份，钾长石3份，二氧化硅20份，石英石6份，氧化锆9份，改性钒铈复合氧化物粉末13份；各原料均为过100目筛网的粉末。
其中，所述改性钒铈复合氧化物粉末的制备方法为：
1)配置草酸水溶液，所述草酸水溶液中草酸的浓度为20g/500mL，其余为水；将草酸水溶液水浴恒温至80℃，然后向草酸水溶液中加入偏钒酸铵，配成前躯体溶液Ⅰ，偏钒酸铵加入量为质量比偏钒酸铵/草酸水溶液＝2.0g/100mL；
2)配置醋酸铈的水溶液，所述醋酸铈的水溶液中，醋酸铈的质量百分含量为3％，其余为水；将所述醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中，醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中混合体积比醋酸铈的水溶液：前躯体溶液Ⅰ＝3:1；加料过程在超声波环境下进行，超声波频率为20kHz，超声波功率为900W；加料完成后在超声波环境下继续60r/min搅拌溶液10min，然后停止搅拌，停止超声，获得前躯体溶液Ⅱ；
3)将所述前躯体溶液Ⅱ于80℃水浴蒸干，蒸干物置于100℃干燥1h，然后转移至马弗炉空气气氛450℃煅烧3h，获得钒铈复合氧化物粉末；
4)配置过硫酸铵水溶液，所述过硫酸铵水溶液中，过硫酸铵的浓度为10g/100mL，其余为水；将所述过硫酸铵水溶液水浴恒温至80℃，再将所述钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合均匀获得混合物，钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合质量比钒铈复合氧化物粉末：烯丙基磺酸钠＝10:3；在氮气气氛中60r/min搅拌过硫酸铵水溶液，搅拌过程中将所述混合物加入过硫酸铵水溶液中，钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合总质量和加入其中的过硫酸铵水溶液固液质量比固/液＝1:8。加料完成后氮气气氛中80℃恒温继续搅拌3h，然后取出空冷至常温，过滤，固相用去离子水洗涤3次，80℃烘干，获得改性钒铈复合氧化物粉末。
本实施例所述瓷质绝缘子的制备方法包含如下步骤：
(1)按所述重量份数称取各原料，将各原料混合均匀，加水成泥，使得泥中含水质量份数为19％；
(2)陈腐50h，陈腐过程中不时地适当补充水使得泥的含水质量份数维持18％～20％之间，然后挤制成型，干燥成坯；
(3)坯料烧结成瓷，即获得所述瓷质绝缘子。所述烧结采用氧化焰，2h从常温升温至200℃，此温度范围内保温60min，随后再3h升温至900℃，此温度范围内保温30min；随后再100min内升温至1280±10℃，在此温度范围内保温2h，保温结束后随炉冷却至常温，完成烧结成瓷。
实施例2
一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子，制造所述绝缘子的原料包括高岭土、钾长石、二氧化硅、石英石、氧化锆和改性钒铈复合氧化物粉末。各原料按重量份数计为：高岭土12份，钾长石4份，二氧化硅22份，石英石8份，氧化锆10份，改性钒铈复合氧化物粉末15份；各原料均为过100目筛网的粉末。
其中，所述改性钒铈复合氧化物粉末的制备方法为：
1)配置草酸水溶液，所述草酸水溶液中草酸的浓度为24g/500mL，其余为水；将草酸水溶液水浴恒温至80℃，然后向草酸水溶液中加入偏钒酸铵，配成前躯体溶液Ⅰ，偏钒酸铵加入量为质量比偏钒酸铵/草酸水溶液＝2.1g/100mL；
2)配置醋酸铈的水溶液，所述醋酸铈的水溶液中，醋酸铈的质量百分含量为4％，其余为水；将所述醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中，醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中混合体积比醋酸铈的水溶液：前躯体溶液Ⅰ＝4:1；加料过程在超声波环境下进行，超声波频率为20kHz，超声波功率为900W；加料完成后在超声波环境下继续60r/min搅拌溶液10min，然后停止搅拌，停止超声，获得前躯体溶液Ⅱ；
3)将所述前躯体溶液Ⅱ于80℃水浴蒸干，蒸干物置于100℃干燥1h，然后转移至马弗炉空气气氛460℃煅烧3h，获得钒铈复合氧化物粉末；
4)配置过硫酸铵水溶液，所述过硫酸铵水溶液中，过硫酸铵的浓度为12g/100mL，其余为水；将所述过硫酸铵水溶液水浴恒温至80℃，再将所述钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合均匀获得混合物，钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合质量比钒铈复合氧化物粉末：烯丙基磺酸钠＝10:3；在氮气气氛中60r/min搅拌过硫酸铵水溶液，搅拌过程中将所述混合物加入过硫酸铵水溶液中，钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合总质量和加入其中的过硫酸铵水溶液固液质量比固/液＝1:9。加料完成后氮气气氛中80℃恒温继续搅拌3h，然后取出空冷至常温，过滤，固相用去离子水洗涤3次，80℃烘干，获得改性钒铈复合氧化物粉末。
本实施例所述瓷质绝缘子的制备方法包含如下步骤：
(1)按所述重量份数称取各原料，将各原料混合均匀，加水成泥，使得泥中含水质量份数为19％；
(2)陈腐50h，陈腐过程中不时地适当补充水使得泥的含水质量份数维持18％～20％之间，然后挤制成型，干燥成坯；
(3)坯料烧结成瓷，即获得所述瓷质绝缘子。所述烧结采用氧化焰，2h从常温升温至200℃，此温度范围内保温60min，随后再3h升温至900℃，此温度范围内保温30min；随后再100min内升温至1280±10℃，在此温度范围内保温2h，保温结束后随炉冷却至常温，完成烧结成瓷。
实施例3
一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子，制造所述绝缘子的原料包括高岭土、钾长石、二氧化硅、石英石、氧化锆和改性钒铈复合氧化物粉末。各原料按重量份数计为：高岭土14份，钾长石6份，二氧化硅23份，石英石10份，氧化锆11份，改性钒铈复合氧化物粉末18份；各原料均为过100目筛网的粉末。
其中，所述改性钒铈复合氧化物粉末的制备方法为：
1)配置草酸水溶液，所述草酸水溶液中草酸的浓度为26g/500mL，其余为水；将草酸水溶液水浴恒温至80℃，然后向草酸水溶液中加入偏钒酸铵，配成前躯体溶液Ⅰ，偏钒酸铵加入量为质量比偏钒酸铵/草酸水溶液＝2.2g/100mL；
2)配置醋酸铈的水溶液，所述醋酸铈的水溶液中，醋酸铈的质量百分含量为4％，其余为水；将所述醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中，醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中混合体积比醋酸铈的水溶液：前躯体溶液Ⅰ＝5:1；加料过程在超声波环境下进行，超声波频率为20kHz，超声波功率为900W；加料完成后在超声波环境下继续60r/min搅拌溶液10min，然后停止搅拌，停止超声，获得前躯体溶液Ⅱ；
3)将所述前躯体溶液Ⅱ于80℃水浴蒸干，蒸干物置于100℃干燥1h，然后转移至马弗炉空气气氛480℃煅烧3h，获得钒铈复合氧化物粉末；
4)配置过硫酸铵水溶液，所述过硫酸铵水溶液中，过硫酸铵的浓度为13g/100mL，其余为水；将所述过硫酸铵水溶液水浴恒温至80℃，再将所述钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合均匀获得混合物，钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合质量比钒铈复合氧化物粉末：烯丙基磺酸钠＝10:4；在氮气气氛中60r/min搅拌过硫酸铵水溶液，搅拌过程中将所述混合物加入过硫酸铵水溶液中，钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合总质量和加入其中的过硫酸铵水溶液固液质量比固/液＝1:9。加料完成后氮气气氛中80℃恒温继续搅拌3h，然后取出空冷至常温，过滤，固相用去离子水洗涤3次，80℃烘干，获得改性钒铈复合氧化物粉末。
本实施例所述瓷质绝缘子的制备方法包含如下步骤：
(1)按所述重量份数称取各原料，将各原料混合均匀，加水成泥，使得泥中含水质量份数为19％；
(2)陈腐60h，陈腐过程中不时地适当补充水使得泥的含水质量份数维持18％～20％之间，然后挤制成型，干燥成坯；
(3)坯料烧结成瓷，即获得所述瓷质绝缘子。所述烧结采用氧化焰，2h从常温升温至200℃，此温度范围内保温60min，随后再3h升温至900℃，此温度范围内保温30min；随后再100min内升温至1280±10℃，在此温度范围内保温2h，保温结束后随炉冷却至常温，完成烧结成瓷。
实施例4
一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子，制造所述绝缘子的原料包括高岭土、钾长石、二氧化硅、石英石、氧化锆和改性钒铈复合氧化物粉末。各原料按重量份数计为：高岭土16份，钾长石8份，二氧化硅25份，石英石12份，氧化锆12份，改性钒铈复合氧化物粉末20份；各原料均为过100目筛网的粉末。
其中，所述改性钒铈复合氧化物粉末的制备方法为：
1)配置草酸水溶液，所述草酸水溶液中草酸的浓度为30g/500mL，其余为水；将草酸水溶液水浴恒温至80℃，然后向草酸水溶液中加入偏钒酸铵，配成前躯体溶液Ⅰ，偏钒酸铵加入量为质量比偏钒酸铵/草酸水溶液＝2.3g/100mL；
2)配置醋酸铈的水溶液，所述醋酸铈的水溶液中，醋酸铈的质量百分含量为5％，其余为水；将所述醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中，醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中混合体积比醋酸铈的水溶液：前躯体溶液Ⅰ＝6:1；加料过程在超声波环境下进行，超声波频率为20kHz，超声波功率为900W；加料完成后在超声波环境下继续60r/min搅拌溶液10min，然后停止搅拌，停止超声，获得前躯体溶液Ⅱ；
3)将所述前躯体溶液Ⅱ于80℃水浴蒸干，蒸干物置于100℃干燥1h，然后转移至马弗炉空气气氛500℃煅烧3h，获得钒铈复合氧化物粉末；
4)配置过硫酸铵水溶液，所述过硫酸铵水溶液中，过硫酸铵的浓度为14g/100mL，其余为水；将所述过硫酸铵水溶液水浴恒温至80℃，再将所述钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合均匀获得混合物，钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合质量比钒铈复合氧化物粉末：烯丙基磺酸钠＝10:4；在氮气气氛中60r/min搅拌过硫酸铵水溶液，搅拌过程中将所述混合物加入过硫酸铵水溶液中，钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合总质量和加入其中的过硫酸铵水溶液固液质量比固/液＝1:10。加料完成后氮气气氛中80℃恒温继续搅拌3h，然后取出空冷至常温，过滤，固相用去离子水洗涤3次，80℃烘干，获得改性钒铈复合氧化物粉末。
本实施例所述瓷质绝缘子的制备方法包含如下步骤：
(1)按所述重量份数称取各原料，将各原料混合均匀，加水成泥，使得泥中含水质量份数为19％；
(2)陈腐60h，陈腐过程中不时地适当补充水使得泥的含水质量份数维持18％～20％之间，然后挤制成型，干燥成坯；
(3)坯料烧结成瓷，即获得所述瓷质绝缘子。所述烧结采用氧化焰，2h从常温升温至200℃，此温度范围内保温60min，随后再3h升温至900℃，此温度范围内保温30min；随后再100min内升温至1280±10℃，在此温度范围内保温2h，保温结束后随炉冷却至常温，完成烧结成瓷。
对比例1
一种瓷质绝缘子，制造所述绝缘子的原料包括高岭土、钾长石、二氧化硅、石英石、氧化锆和钒铈复合氧化物粉末。各原料按重量份数计为：高岭土14份，钾长石6份，二氧化硅23份，石英石10份，氧化锆11份，钒铈复合氧化物粉末18份；各原料均为过100目筛网的粉末。
其中，所述钒铈复合氧化物粉末的制备方法为：
1)配置草酸水溶液，所述草酸水溶液中草酸的浓度为26g/500mL，其余为水；将草酸水溶液水浴恒温至80℃，然后向草酸水溶液中加入偏钒酸铵，配成前躯体溶液Ⅰ，偏钒酸铵加入量为质量比偏钒酸铵/草酸水溶液＝2.2g/100mL；
2)配置醋酸铈的水溶液，所述醋酸铈的水溶液中，醋酸铈的质量百分含量为4％，其余为水；将所述醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中，醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中混合体积比醋酸铈的水溶液：前躯体溶液Ⅰ＝5:1；加料过程在超声波环境下进行，超声波频率为20kHz，超声波功率为900W；加料完成后在超声波环境下继续60r/min搅拌溶液10min，然后停止搅拌，停止超声，获得前躯体溶液Ⅱ；
3)将所述前躯体溶液Ⅱ于80℃水浴蒸干，蒸干物置于100℃干燥1h，然后转移至马弗炉空气气氛480℃煅烧3h，获得本对比例所述的钒铈复合氧化物粉末。
本对比例所述瓷质绝缘子的制备方法包含如下步骤：
(1)按所述重量份数称取各原料，将各原料混合均匀，加水成泥，使得泥中含水质量份数为19％；
(2)陈腐60h，陈腐过程中不时地适当补充水使得泥的含水质量份数维持18％～20％之间，然后挤制成型，干燥成坯；
(3)坯料烧结成瓷，即获得所述瓷质绝缘子。所述烧结采用氧化焰，2h从常温升温至200℃，此温度范围内保温60min，随后再3h升温至900℃，此温度范围内保温30min；随后再100min内升温至1280±10℃，在此温度范围内保温2h，保温结束后随炉冷却至常温，完成烧结成瓷。
对比例2
一种瓷质绝缘子，制造所述绝缘子的原料包括高岭土、钾长石、二氧化硅、石英石、氧化锆和V2O5粉末。各原料按重量份数计为：高岭土14份，钾长石6份，二氧化硅23份，石英石10份，氧化锆11份，V2O5粉末18份；各原料均为过100目筛网的粉末。
本对比例所述V2O5粉末制备绝缘子之前先经过如下处理：配置过硫酸铵水溶液，所述过硫酸铵水溶液中，过硫酸铵的浓度为13g/100mL，其余为水；将所述过硫酸铵水溶液水浴恒温至80℃，再将V2O5粉末和烯丙基磺酸钠混合均匀获得混合物，V2O5粉末和烯丙基磺酸钠混合质量比V2O5粉末：烯丙基磺酸钠＝10:4；在氮气气氛中60r/min搅拌过硫酸铵水溶液，搅拌过程中将所述混合物加入过硫酸铵水溶液中，V2O5粉末和烯丙基磺酸钠混合总质量和加入其中的过硫酸铵水溶液固液质量比固/液＝1:9。加料完成后氮气气氛中80℃恒温继续搅拌3h，然后取出空冷至常温，过滤，固相用去离子水洗涤3次，80℃烘干，获得处理后的V2O5粉末。
本对比例所述瓷质绝缘子的制备方法包含如下步骤：
(1)按所述重量份数称取各原料，将各原料混合均匀，加水成泥，使得泥中含水质量份数为19％；
(2)陈腐60h，陈腐过程中不时地适当补充水使得泥的含水质量份数维持18％～20％之间，然后挤制成型，干燥成坯；
(3)坯料烧结成瓷，即获得所述瓷质绝缘子。所述烧结采用氧化焰，2h从常温升温至200℃，此温度范围内保温60min，随后再3h升温至900℃，此温度范围内保温30min；随后再100min内升温至1280±10℃，在此温度范围内保温2h，保温结束后随炉冷却至常温，完成烧结成瓷。
对比例3
一种瓷质绝缘子，制造所述绝缘子的原料包括高岭土、钾长石、二氧化硅、石英石、氧化锆和CeO2粉末。各原料按重量份数计为：高岭土14份，钾长石6份，二氧化硅23份，石英石10份，氧化锆11份，CeO2粉末18份；各原料均为过100目筛网的粉末。
本对比例所述CeO2粉末制备绝缘子之前先经过如下处理：配置过硫酸铵水溶液，所述过硫酸铵水溶液中，过硫酸铵的浓度为13g/100mL，其余为水；将所述过硫酸铵水溶液水浴恒温至80℃，再将CeO2粉末和烯丙基磺酸钠混合均匀获得混合物，CeO2粉末和烯丙基磺酸钠混合质量比CeO2粉末：烯丙基磺酸钠＝10:4；在氮气气氛中60r/min搅拌过硫酸铵水溶液，搅拌过程中将所述混合物加入过硫酸铵水溶液中，CeO2粉末和烯丙基磺酸钠混合总质量和加入其中的过硫酸铵水溶液固液质量比固/液＝1:9。加料完成后氮气气氛中80℃恒温继续搅拌3h，然后取出空冷至常温，过滤，固相用去离子水洗涤3次，80℃烘干，获得处理后的CeO2粉末。
本对比例所述瓷质绝缘子的制备方法包含如下步骤：
(1)按所述重量份数称取各原料，将各原料混合均匀，加水成泥，使得泥中含水质量份数为19％；
(2)陈腐60h，陈腐过程中不时地适当补充水使得泥的含水质量份数维持18％～20％之间，然后挤制成型，干燥成坯；
(3)坯料烧结成瓷，即获得所述瓷质绝缘子。所述烧结采用氧化焰，2h从常温升温至200℃，此温度范围内保温60min，随后再3h升温至900℃，此温度范围内保温30min；随后再100min内升温至1280±10℃，在此温度范围内保温2h，保温结束后随炉冷却至常温，完成烧结成瓷。
对比例4
一种瓷质绝缘子，制造所述绝缘子的原料包括高岭土、钾长石、二氧化硅、石英石、氧化锆和改性钒铈复合氧化物粉末。各原料按重量份数计为：高岭土14份，钾长石6份，二氧化硅23份，石英石10份，氧化锆11份，改性钒铈复合氧化物粉末18份；各原料均为过100目筛网的粉末。
其中，所述改性钒铈复合氧化物粉末的制备方法为：
1)配置草酸水溶液，所述草酸水溶液中草酸的浓度为26g/500mL，其余为水；将草酸水溶液水浴恒温至80℃，然后向草酸水溶液中加入偏钒酸铵，配成前躯体溶液Ⅰ，偏钒酸铵加入量为质量比偏钒酸铵/草酸水溶液＝2.2g/100mL；
2)配置醋酸铈的水溶液，所述醋酸铈的水溶液中，醋酸铈的质量百分含量为4％，其余为水；将所述醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中，醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中混合体积比醋酸铈的水溶液：前躯体溶液Ⅰ＝5:1；加料过程在超声波环境下进行，超声波频率为20kHz，超声波功率为900W；加料完成后在超声波环境下继续60r/min搅拌溶液10min，然后停止搅拌，停止超声，获得前躯体溶液Ⅱ；
3)将所述前躯体溶液Ⅱ于80℃水浴蒸干，蒸干物置于100℃干燥1h，然后转移至马弗炉空气气氛480℃煅烧3h，获得钒铈复合氧化物粉末；
4)配置过硫酸铵水溶液，所述过硫酸铵水溶液中，过硫酸铵的浓度为13g/100mL，其余为水；将所述过硫酸铵水溶液水浴恒温至80℃，再将所述钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合均匀获得混合物，钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合质量比钒铈复合氧化物粉末：烯丙基磺酸钠＝10:4；在氮气气氛中60r/min搅拌过硫酸铵水溶液，搅拌过程中将所述混合物加入过硫酸铵水溶液中，钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合总质量和加入其中的过硫酸铵水溶液固液质量比固/液＝1:9。加料完成后氮气气氛中80℃恒温继续搅拌3h，然后取出空冷至常温，过滤，固相用去离子水洗涤3次，80℃烘干，获得改性钒铈复合氧化物粉末。
本对比例所述氧化锆置于双氧水中，浸泡3h，浸泡固液质量比固/液＝1:10；所述双氧水中溶质的质量百分含量为20％。
本对比例所述瓷质绝缘子的制备方法包含如下步骤：
(1)按所述重量份数称取各原料，将各原料混合均匀，加水成泥，使得泥中含水质量份数为19％；
(2)陈腐60h，陈腐过程中不时地适当补充水使得泥的含水质量份数维持18％～20％之间，然后挤制成型，干燥成坯；
(3)坯料烧结成瓷，即获得所述瓷质绝缘子。所述烧结采用氧化焰，2h从常温升温至200℃，此温度范围内保温60min，随后再3h升温至900℃，此温度范围内保温30min；随后再100min内升温至1280±10℃，在此温度范围内保温2h，保温结束后随炉冷却至常温，完成烧结成瓷。
实施例5
将采用实施例1～4和对比例1～4所述方法制备的绝缘子，分别测试抗压强度、耐候性和防雷电全波冲击闪络；所述耐候性通过将试样在-50℃～40℃温度范围内反复冻融60次，观察试样表面是否有裂纹。所述防雷电全波冲击闪络通过采用冲击电压发生器模拟雷击，测试试样的防雷电全波冲击闪络电压值。其结果如表1所示。
由表1可知，本发明优化瓷质绝缘子的原料配方，所得绝缘子具有高的抗压强度，且击穿电压值较高，不易发生击穿损坏问题。耐候性能好，反复冻融60次表面依然不会开裂，特别适用于温度变化较大的地区。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子，其特征在于，制造所述绝缘子的原料包括高岭土、钾长石、二氧化硅、石英石、氧化锆和改性钒铈复合氧化物粉末。
2.根据权利要求1所述的一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子，其特征在于，所述改性钒铈复合氧化物粉末的制备方法为：
1)配置草酸水溶液，所述草酸水溶液水浴恒温至75～80℃，然后向草酸水溶液中加入偏钒酸铵，配成前躯体溶液Ⅰ；
2)配置醋酸铈的水溶液，将所述醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中，加料过程在超声波环境下进行，加料完成后在超声波环境下继续搅拌溶液10min，然后停止搅拌，停止超声，获得前躯体溶液Ⅱ；
3)将所述前躯体溶液Ⅱ于75～80℃水浴蒸干，蒸干物置于100℃干燥1～2h，然后转移至马弗炉空气气氛450～500℃煅烧3h以上，获得钒铈复合氧化物粉末；
4)配置过硫酸铵水溶液，所述过硫酸铵水溶液水浴恒温至80～85℃，再将所述钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合均匀获得混合物，在氮气气氛中搅拌过硫酸铵水溶液，搅拌过程中将所述混合物加入过硫酸铵水溶液中，加料完成后氮气气氛中80～85℃恒温继续搅拌3～4h，然后取出空冷至常温，过滤，固相用去离子水洗涤3次以上，80℃烘干，获得改性钒铈复合氧化物粉末。
3.根据权利要求2所述的一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子，其特征在于，所述草酸水溶液中草酸的浓度为20～30g/500mL，其余为水；所述偏钒酸铵加入量为质量比偏钒酸铵/草酸水溶液＝2.0～2.3g/100mL。
4.根据权利要求2所述的一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子，其特征在于，所述醋酸铈的水溶液中，醋酸铈的质量百分含量为3％～5％，其余为水；所述醋酸铈的水溶液加入所述前躯体溶液Ⅰ中混合体积比醋酸铈的水溶液：前躯体溶液Ⅰ＝3～6:1；所述超声波频率为20～25kHz，超声波功率为800～1000W。
5.根据权利要求2所述的一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子，其特征在于，所述过硫酸铵水溶液中，过硫酸铵的浓度为10～14g/100mL，其余为水；所述钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合质量比钒铈复合氧化物粉末：烯丙基磺酸钠＝10:3～4；钒铈复合氧化物粉末和烯丙基磺酸钠混合总质量和加入其中的过硫酸铵水溶液固液质量比固/液＝1:8～10。
6.根据权利要求2所述的一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子，其特征在于，制造所述绝缘子的各原料按重量份数计为：高岭土10～16份，钾长石3～8份，二氧化硅20～25份，石英石6～12份，氧化锆9～12份，改性钒铈复合氧化物粉末13～20份；各原料均为过100目筛网的粉末。
7.根据权利要求2所述的一种高强度、高硬度耐候性瓷质绝缘子，其特征在于，所述氧化锆置于双氧水中，浸泡3～5h，浸泡固液质量比固/液＝1:6～10；所述双氧水中溶质的质量百分含量为20％～30％。
8.如权利要求1～7任一项所述瓷质绝缘子的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)按所述重量份数称取各原料，将各原料混合均匀，加水成泥，使得泥中含水质量份数为18％～20％；
(2)陈腐50～60h，陈腐过程中适当补充水使得泥的含水质量份数维持18％～20％之间，然后挤制成型，干燥成坯；
(3)坯料表面上釉，烧结成瓷，胶装，即获得所述瓷质绝缘子。
9.根据权利要求8所述的一种瓷质绝缘子的制备方法，其特征在于，所述烧结采用氧化焰，2～3h从常温升温至200～250℃，此温度范围内保温40～60min，随后再3～4h升温至900～950℃，此温度范围内保温20～30min；随后再100～120min内升温至1250～1300℃，在此温度范围内保温2～3h，保温结束后随炉冷却至常温，完成烧结成瓷。
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