CN114050007A - 一种旋转腕臂瓷绝缘子及其制备方法 - Google Patents

一种旋转腕臂瓷绝缘子及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，涉及瓷绝缘子领域，将瓷坯原料和含有多糖的预混液混合，加入分散剂，在70‑90℃下球磨，得到浆料，对浆料调节pH值为8‑10，往浆料中加阻氧剂，混匀后注入模具，降温至10‑30℃成型，制得瓷坯，然后对瓷坯依序进行干燥、烧成，制得瓷烧结体，然后将瓷烧结体和金属附件进行组装，制得瓷绝缘子。本发明采用天然多糖凝胶在较高温度下会溶解的液态，降温后会形成凝胶，将瓷颗粒粘连在一起，使悬浮体的粘度剧增，实现在原位凝固成型，保证了成型后形状的稳定性，在干燥前水分占据了颗粒间孔隙的位置，水分在干燥过程中排出，剩余的有机物胶将颗粒连接起来，从而保证了坯体的高强度。

Description

一种旋转腕臂瓷绝缘子及其制备方法
技术领域
本发明涉及瓷绝缘子领域，具体讲是一种旋转腕臂瓷绝缘子及其制备方法。
背景技术
旋转腕臂瓷绝缘子一般用于电气化铁道上，随着城际、市域铁路的快速发展，以大城市为中心建立的铁路越来越多，形成了复杂的铁路网，尤其是在多网并行的铁路区段，接触网悬挂系统的安装空间非常有限，接触网的固定安装旋转腕臂瓷绝缘子，以保证正常的安全绝缘距离，目前普遍使用的旋转腕臂绝缘子在制作过程中瓷坯成型过程采用压力成型，成型后的瓷坯强度不高，影响成品的质量。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种旋转腕臂瓷绝缘子及其制备方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，将瓷坯原料和含有多糖的预混液混合，加入分散剂，在70-90℃下球磨，得到浆料，对浆料调节pH值为8-10，往浆料中加阻氧剂，混匀后注入模具，降温至10-30℃成型，制得瓷坯，然后对瓷坯依序进行干燥、烧成，制得瓷烧结体，然后将瓷烧结体和金属附件进行组装，制得瓷绝缘子。
优选地，所述多糖为甲基纤维素或卡德兰胶。
优选地，所述多糖的添加量占所述瓷坯原料的2-9wt％。
优选地，所述分散剂为柠檬酸铵。
优选地，所述分散剂的添加量占浆料的5-9wt％。
优选地，所述瓷坯原料为氧化铝粉末或氧化锆粉末。
优选地，所述瓷坯原料的平均粒度为1-8μm。
优选地，所述浆料的固含相占比50-60wt％。
优选地，所述阻氧剂为对苯二酚。
本发明还公开了上述任一方法制得的旋转腕臂瓷绝缘子。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，采用天然多糖凝胶在较高温度下会溶解的液态，降温后会形成凝胶的特点，将瓷颗粒粘连在一起，使悬浮体的粘度剧增，实现在原位凝固成型，保证了成型后形状的稳定性，在干燥前水分占据了颗粒间孔隙的位置，水分在干燥过程中排出，剩余的有机物胶将颗粒连接起来，从而保证了坯体的高强度。
(2)本发明的一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，采用柠檬酸铵作为分散剂，其电离出的NH4 +和酸根粒子，在氧化铝颗粒表面吸附一层有机电解质，双电层变厚，颗粒表面电荷增多，浆料趋于稳定。
(3)本发明的一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，采用对苯二酚作为阻氧剂，由于其可与氧气反应生成水，根据其这一特性，能够消除浆料中未被完全排除的气泡中的氧气，避免氧阻聚而在坯体内部形成的不凝区，进一步提高最终瓷绝缘子的密度，从而提高其强度。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，将瓷坯原料和含有多糖的水溶液混合，加入分散剂，在90℃下球磨，得到浆料，控制浆料的固含相占比为50wt％，对浆料调节pH值为9，往浆料中加占浆料质量0.5wt％的阻氧剂，混匀后注入模具，降温至30℃成型，制得瓷坯，然后对瓷坯依序进行干燥(在温度为35℃，相对湿度为95％的环境下干燥4h)、烧成(烧结炉中进行：在200℃保温1h，450℃保温2h，900℃保温1.5h，1430℃保温2h，升温速率为0.5℃/分钟)，随炉冷却制得瓷烧结体，然后将瓷烧结体和金属附件进行组装，制得瓷绝缘子。
所述多糖为甲基纤维素。所述多糖的添加量占所述瓷坯原料的2wt％。所述分散剂为柠檬酸铵。所述分散剂的添加量占浆料的5wt％。所述瓷坯原料为氧化铝粉末。所述瓷坯原料的平均粒度为5μm。所述阻氧剂为对苯二酚。
实施例2
一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，将瓷坯原料和含有多糖的水溶液混合，加入分散剂，在85℃下球磨，得到浆料，控制浆料的固含相占比55wt％，对浆料调节pH值为9.2，往浆料中加占浆料质量0.5wt％的阻氧剂，混匀后注入模具，降温至25℃成型，制得瓷坯，然后对瓷坯依序进行干燥(在温度为35℃，相对湿度为95％的环境下干燥4h)、烧成(烧结炉中进行：在200℃保温1h，450℃保温2h，900℃保温1.5h，1430℃保温2h，升温速率为0.5℃/分钟)，随炉冷却制得瓷烧结体，然后将瓷烧结体和金属附件进行组装，制得瓷绝缘子。
所述多糖为卡德兰胶。所述多糖的添加量占所述瓷坯原料的3wt％。所述分散剂为柠檬酸铵。所述分散剂的添加量占浆料的7wt％。所述瓷坯原料为氧化铝粉末。所述瓷坯原料的平均粒度为3μm。所述阻氧剂为对苯二酚。
实施例3
一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，将瓷坯原料和含有多糖的水溶液混合，加入分散剂，在75℃下球磨，得到浆料，控制浆料的固含相占比58wt％，对浆料调节pH值为8.3，往浆料中加占浆料质量0.5wt％的阻氧剂，混匀后注入模具，降温至15℃成型，制得瓷坯，然后对瓷坯依序进行干燥(在温度为35℃，相对湿度为95％的环境下干燥4h)、烧成(烧结炉中进行：在200℃保温1h，450℃保温2h，900℃保温1.5h，1430℃保温2h，升温速率为0.5℃/分钟)，随炉冷却制得瓷烧结体，然后将瓷烧结体和金属附件进行组装，制得瓷绝缘子。
所述多糖为甲基纤维素。所述多糖的添加量占所述瓷坯原料的7wt％。所述分散剂为柠檬酸铵。所述分散剂的添加量占浆料的9wt％。所述瓷坯原料为氧化锆粉末。所述瓷坯原料的平均粒度为8μm。所述阻氧剂为对苯二酚。
实施例4
一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，将瓷坯原料和含有多糖的水溶液混合，加入分散剂，在85℃下球磨，得到浆料，控制浆料的固含相占比52wt％，对浆料调节pH值为10，往浆料中加占浆料质量0.7wt％的阻氧剂，混匀后注入模具，降温至30℃成型，制得瓷坯，然后对瓷坯依序进行干燥(在温度为35℃，相对湿度为95％的环境下干燥4h)、烧成(烧结炉中进行：在200℃保温1h，450℃保温2h，900℃保温1.5h，1430℃保温2h，升温速率为0.5℃/分钟)，随炉冷却制得瓷烧结体，然后将瓷烧结体和金属附件进行组装，制得瓷绝缘子。
所述多糖为卡德兰胶。所述多糖的添加量占所述瓷坯原料的9wt％。所述分散剂为柠檬酸铵。所述分散剂的添加量占浆料的8wt％。所述瓷坯原料为氧化锆粉末。所述瓷坯原料的平均粒度为3μm。所述阻氧剂为对苯二酚。
实施例5
一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，将瓷坯原料和含有多糖的预混液混合，加入分散剂，在80℃下球磨，得到浆料，控制浆料的固含相占比55wt％，对浆料调节pH值为9，往浆料中加占浆料质量0.3wt％的阻氧剂，混匀后注入模具，降温至10℃成型，制得瓷坯，然后对瓷坯依序进行干燥(在温度为35℃，相对湿度为95％的环境下干燥4h)、烧成(烧结炉中进行：在200℃保温1h，450℃保温2h，900℃保温1.5h，1430℃保温2h，升温速率为0.5℃/分钟)，随炉冷却制得瓷烧结体，然后将瓷烧结体和金属附件进行组装，制得瓷绝缘子。
所述多糖为甲基纤维素。所述多糖的添加量占所述瓷坯原料的3wt％。所述分散剂为柠檬酸铵。所述分散剂的添加量占浆料的6wt％。所述瓷坯原料为氧化铝粉末。所述瓷坯原料的平均粒度为2μm。所述阻氧剂为对苯二酚。
对比例1(无多糖)
一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，将瓷坯原料和水混合，加入分散剂，在80℃下球磨，得到浆料，控制浆料的固含相占比55wt％，对浆料调节pH值为9，往浆料中加占浆料质量0.3wt％的阻氧剂，混匀后注入模具，降温至10℃成型，制得瓷坯，然后对瓷坯依序进行干燥(在温度为35℃，相对湿度为95％的环境下干燥4h)、烧成(烧结炉中进行：在200℃保温1h，450℃保温2h，900℃保温1.5h，1430℃保温2h，升温速率为0.5℃/分钟)，随炉冷却制得瓷烧结体，然后将瓷烧结体和金属附件进行组装，制得瓷绝缘子。
所述分散剂为柠檬酸铵。所述分散剂的添加量占浆料的6wt％。所述瓷坯原料为氧化铝粉末。所述瓷坯原料的平均粒度为2μm。所述阻氧剂为对苯二酚。
对比例2(无分散剂)
一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，将瓷坯原料和含有多糖的预混液混合，在80℃下球磨，得到浆料，控制浆料的固含相占比55wt％，对浆料调节pH值为9，往浆料中加占浆料质量0.3wt％的阻氧剂，混匀后注入模具，降温至10℃成型，制得瓷坯，然后对瓷坯依序进行干燥(在温度为35℃，相对湿度为95％的环境下干燥4h)、烧成(烧结炉中进行：在200℃保温1h，450℃保温2h，900℃保温1.5h，1430℃保温2h，升温速率为0.5℃/分钟)，随炉冷却制得瓷烧结体，然后将瓷烧结体和金属附件进行组装，制得瓷绝缘子。
所述多糖为甲基纤维素或卡德兰胶。所述多糖的添加量占所述瓷坯原料的3wt％。所述瓷坯原料为氧化铝粉末。所述瓷坯原料的平均粒度为2μm。所述阻氧剂为对苯二酚。
对比例3(无阻氧剂)
一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，将瓷坯原料和含有多糖的预混液混合，加入分散剂，在80℃下球磨，得到浆料，控制浆料的固含相占比55wt％，对浆料调节pH值为9，混匀后注入模具，降温至10℃成型，制得瓷坯，然后对瓷坯依序进行干燥(在温度为35℃，相对湿度为95％的环境下干燥4h)、烧成(烧结炉中进行：在200℃保温1h，450℃保温2h，900℃保温1.5h，1430℃保温2h，升温速率为0.5℃/分钟)，随炉冷却制得瓷烧结体，然后将瓷烧结体和金属附件进行组装，制得瓷绝缘子。
所述多糖为甲基纤维素或卡德兰胶。所述多糖的添加量占所述瓷坯原料的3wt％。所述分散剂为柠檬酸铵。所述分散剂的添加量占浆料的6wt％。所述瓷坯原料为氧化铝粉末。所述瓷坯原料的平均粒度为2μm。
对上述实施例和对比例的干燥后瓷坯(干坯)进行密度测试和抗压强度测试以及烧结后瓷绝缘子(烧结体)的抗弯强度。
密度测试：采用几何法测定，即测量样品的质量、以及，计算密度。
强度测试：采用万能试验机(AG-2000，日本岛津)测定抗压强度和抗弯强度。
表1实施例和对比例的性能测试性能结果
Figure BDA0003374196210000071
从表中可以看出，实施例的试样性能优于对比例，主要的原因可能如下，对比例1的分析可知，实施例中加入含有多糖的水溶液进行制浆，采用天然多糖凝胶在较高温度下会溶解的液态，降温后会形成凝胶，将瓷颗粒粘连在一起，使悬浮体的粘度剧增，实现在原位凝固成型，保证了成型后形状的稳定性，在干燥前水分占据了颗粒间孔隙的位置，水分在干燥过程中排出，剩余的有机物胶将颗粒连接起来，从而保证了坯体的高密度和强度，实现烧结体的高强度。对比例2的分析可知，实施例中采用柠檬酸铵作为分散剂，其电离出的NH4 +和酸根粒子，在氧化铝颗粒表面吸附一层有机电解质，双电层变厚，颗粒表面电荷增多，浆料趋于稳定，没有团聚的现象，减少了团聚后大颗粒直接的堆积产生的空隙，更利于成型，因此提高了干坯的密度，实现烧结体的高强度；对比例3的分析可知，实施例中采用对苯二酚作为阻氧剂，由于其可与氧气反应生成水，根据其这一特性，能够消除浆料中未被完全排除的气泡中的氧气，避免氧阻聚而在坯体内部形成的不凝区，进一步提高最终瓷绝缘子的密度，从而提高其强度。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，
将瓷坯原料和含有多糖的预混液混合，加入分散剂，在70-90℃下球磨，得到浆料，对浆料调节pH值为8-10，往浆料中加阻氧剂，混匀后注入模具，降温至10-30℃成型，制得瓷坯，然后对瓷坯依序进行干燥、烧成，制得瓷烧结体，然后将瓷烧结体和金属附件进行组装，制得瓷绝缘子。
2.根据权利要求1所述的一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，所述多糖为甲基纤维素或卡德兰胶。
3.根据权利要求1所述的一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，所述多糖的添加量占所述瓷坯原料的2-9wt％。
4.根据权利要求1所述的一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，所述分散剂为柠檬酸铵。
5.根据权利要求1所述的一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，所述分散剂的添加量占浆料的5-9wt％。
6.根据权利要求1所述的一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，所述瓷坯原料为氧化铝粉末或氧化锆粉末。
7.根据权利要求1所述的一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，所述瓷坯原料的平均粒度为1-8μm。
8.根据权利要求1所述的一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，所述浆料的固含相占比50-60wt％。
9.根据权利要求1所述的一种旋转腕臂瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，所述阻氧剂为对苯二酚。
10.一种旋转腕臂瓷绝缘子，其特征在于，采用如权利要求1-9任意一项所述的制备方法制得。
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