CN114141443B - 一种线路柱式瓷绝缘子及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及绝缘子技术领域，提供了一种线路柱式瓷绝缘子及其制备方法。通过对金属附件进行锌镍渗层处理，大幅提高了防腐性能，能够适应复杂的环境条件，延长了绝缘子的使用寿命。本发明泥坯的成分组成合理，有利于提高网络的致密程度和硬度，提高绝缘子的强度及抗热震能力，绝缘子的机械强度高，能适应严苛的气候条件。采用程序升温的烧成过程，有利于绝缘子中各种晶体和功能性产物的形成，提升绝缘子的各项性能。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘子技术领域，尤其涉及一种线路柱式瓷绝缘子及其制备方法。
背景技术
瓷绝缘子具有机械强度高、化学性能稳定、绝缘性能好、耐腐蚀性佳等优点，使其在绝缘子行业应用最为广泛，在铁路牵引网电力系统中的使用量越来越大。然而我国自然环境相对比较复杂，瓷绝缘子大多用于室外甚至野外环境，所以还要求瓷绝缘子产品能够适应复杂的环境条件。但是现有的瓷绝缘子，瓷件的机械强度不够高，表面不够光滑平整、容易沾污、不易清洁，导致其防污闪效果较差；并且绝缘子金属附件的防腐处理主要是电镀锌和热浸锌，这些处理技术会污染环境、或影响基体的机械性能，而且防腐性能欠佳；因此，绝缘子很容易受到破坏，导致事故频发。目前大气污染日趋严重，事故频繁发生，大大缩短陶瓷绝缘子的使用寿命，同时还会增加绝缘子的维修成本，影响铁路电网的正常运转，降低经济效益。
发明内容
本发明旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供一种线路柱式瓷绝缘子及其制备方法。本发明目的基于以下技术方案实现：
本发明目的一个方面，提供了一种线路柱式瓷绝缘子，包括瓷件和附件，所述瓷件由泥坯上施釉烧成而成，所述瓷件包括柱体和环绕柱体依序设置的若干伞裙，所述柱体和伞裙为一体成型的结构，所述柱体的顶部设有凹槽；所述附件经过锌镍渗层处理，所述锌镍渗层处理剂包括以下重量份的原料：锌粉20～30份、镍粉0.5～1.5份、铝粉3～12份、稀土2～6份、氯化铵1～4份、氯化钾1～3份、硫酸钾1～3份、二氧化钛1～3份、硼酸镧1～3份、三氧化二铝粉35～65份。
本发明通过对金属附件进行锌镍渗层处理，大幅提高了防腐性能，能够适应复杂的环境条件，延长了绝缘子的使用寿命。渗粉剂中，氯化钾和硫酸钾能够增加渗粉剂的流动性，提高渗层质量、更加均匀稳定，降低共渗所需能量、提高渗层离子在附件中的扩散效率，最终缩短了共渗时间，降低共渗的温度；二氧化钛能够提高附件的抗二氧化硫腐蚀性能；硼酸镧具有优良的氧化安定性以及密封适应性，可改善金属附件的防锈性能，此外，硼酸镧还具有优良的抗极压性能、高的承载能力和突出的耐磨性能，能够适应严苛的环境条件，大幅延长了使用寿命。
优选地，所述泥坯包括以下重量份的原料：广东泥15～25份、半山泥12～20份、左云土12～20份、铝矾土10～18份、锆英石10～18份、氧化铝10～15份、滑石8～15份、氢氧化镧5～12份、硼酸5～12份、碳粉1～5份、减水剂0.5～1.5份。本发明泥坯的成分组成合理，氧化铝含量较高，有利于提高网络的致密程度和硬度，有效降低了陶瓷绝缘子的应力集中，提高绝缘子的强度；瓷绝缘子的物相构成为氧化铝、莫来石和较少的二氧化硅，莫来石的存在有利于提高绝缘子的强度及抗热震能力。锆英石大大提高了绝缘子的热震稳定性，熔点很高，不受陶瓷烧成气氛的影响，且能显著改善陶瓷的坯釉结合性能，提高陶瓷釉面硬度。滑石能增强陶瓷的透光性，从而使釉料涂在陶瓷表面更牢靠，更加光亮，且可使陶瓷表面高温不变色，密度均匀，表面平滑。硼酸可以改善绝缘子的耐热性能，提高机械强度，缩短熔融时间；同时作为助熔剂，促进玻璃网络的形成，加快烧结过程的成熟速度，降低了单位绝缘子制品的热损耗。氢氧化镧、硼酸和碳粉在高温烧结时，会生成硼酸镧、碳化硼等，大大提高绝缘子的机械强度，能适应严苛的气候条件。
优选地，所述减水剂包括以下重量份的原料：聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯12～20份、甲叉膦酸型化合物10～18份、氨基酸离子液体5～10份、偏硅酸钠5～10份、碳酸钠1～6份。甲叉膦酸型化合物含有对高价金属离子配位稳定的N原子和甲叉膦酸盐基团-P(O)(OM)2、羟基-OH；聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯和氨基酸离子液体含有对高价金属离子配位稳定的N原子和-COOM，对高价金属离子配位稳定；减水剂可起反絮凝作用，可以改善泥浆的悬浮性和流动性。
优选地，所述甲叉膦酸型化合物包括包括氨基三甲叉膦酸盐、乙二胺四甲叉膦酸盐、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、N-2羟乙基-N-二甲叉膦酸盐、乙氧乙基二胺四甲叉膦酸盐、1,3-二胺-2-丙醇四甲叉膦酸盐、(2-羟基)乙氧基乙基胺二甲叉膦酸盐、哌嗪二甲叉膦酸盐、胺乙基哌嗪三甲叉膦酸盐、甘氨酸二甲叉膦酸盐、羟甲基甘氨酸二甲叉膦酸盐、谷氨酸二甲叉膦酸盐、甲酰氨基一甲叉膦酸盐、乙酰氨基一甲叉膦酸盐或脲基四甲叉膦酸盐中的一种或多种。
优选地，所述氨基酸离子液体的阴离子包括甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、精氨酸中的一种或多种，阳离子包括咪唑类、季铵类、季磷类中的一种或多种。
优选地，所述釉包括以下重量份的原料：硅灰石12～20份、福建泥10～18份、氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶10～18份、三氧化二铝5～10份、硼酸5～10份、二氧化钛3～8份、氧化锌2～6份、硼酸镧2～6份、磷酸二氢铵1～5份。
Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶能够有效填充气孔，有效提高绝缘子表面的平整度，阻止水向基体渗入，大大降低水结冰体积膨胀对材料的破坏作用；溶胶烧成之后具有较高的硬度且与基体结合良好，增加材料的机械强度，有利于提高材料的耐候性能。溶胶氟化后，赋予绝缘子表面优良的疏水性能，使得绝缘子具有优异的防污闪性能，抗冻融性能进一步提升。硼酸镧可以改善釉料的耐磨性能，提高釉层的机械强度，耐候性能优异。硼酸和磷酸二氢铵作为助溶剂改善釉浆的流动性，磷酸二氢铵还可以提高釉层与泥坯的粘结性、实现高强度粘结，高温下分解挥发出P2O5，与绝缘子基体结合，高温下不生成低熔物。
优选地，所述氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶为使用氟化剂对Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶进行处理得到，所述氟化剂包括1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟聚醚硅烷、羟基氟硅油中的任意一种或多种。
优选地，所述锌镍渗层的厚度为250～450μm，渗层较厚，具有优异的防腐性能。
本发明目的另一个方面，提供了一种线路柱式瓷绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
S1、制泥浆：按照配比将泥坯的原料投入球磨机加水进行球磨6～15h得到粗泥浆，将粗泥浆过200～300目筛，筛余0.2～0.5％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；
S2、制泥坯：将所得泥浆一次经过压滤、陈腐、真空挤制、成型、干燥后得到泥坯；
S3、上釉：按照配比将釉的原料加水进行湿法球磨，所得浆料过300～500目筛得到釉料，然后对所得泥坯进行淋釉；
S4、烧成：将泥坯置于窑炉，以室温为初始温度，以5～20℃/h的速率升温至170～180℃，以15～30℃/h的速率升温至350～550℃，然后在还原气氛下以50～100℃/h的速率升温至980～1000℃保温5～10h，以20～50℃/h的速率升温至1130～1180℃保温1～2h，以30～60℃/h的速率升温至1300～1350℃保温1～3h；然后冷却至180℃以下，得到瓷件；
S5、锌镍渗层处理：
S51、将附件依次进行除酯和除锈处理；
S52、将锌镍渗层处理剂和附件置于密闭的容器中进行加热，以10～30℃/min的速率升温至380～450℃保温90～120min，在加热的同时旋转容器，冷却至100℃以下出炉；
S53、出炉后的附件进行除灰处理后，在附件表面喷涂封闭液。
S6、将瓷件和附件胶装，养护后得到线路柱式瓷绝缘子。
本发明采用程序升温的烧成过程，第一阶段的升温速率最低，坯体要将剩余水份排出，硼酸、磷酸二氢铵等分解，产生的气体缓慢从泥坯排出。第二阶段的升温速率较低，减水剂中的聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯、氨基酸离子液体分解并产生气体缓慢排出，氢氧化镧也缓慢分解，到达目标温度时几乎完全分解。前两个阶段的升温速率较低，有利于分解过程以及气体的缓慢排出，降低坯体收缩率，保持绝缘子的结构形状。第三阶段保温过程中，碳酸钠、甲叉膦酸盐分解，排出气体，同时该阶段出现液相，有利于氧化铝和二氧化硅形成一次莫来石晶体，且氢氧化镧、硼酸和碳粉反应生成LaB3O6、LaB2C2、硼酸镧、碳化硼等。第四阶段保温过程中，LaB3O6、LaB2C2继续反应生成硼酸镧，生成大量的莫来石晶体，氧化铝开始形成刚玉晶体。第五阶段高温恒温，氧化铝部分形成刚玉晶体，另一部分与二氧化硅形成二次针状莫来石晶体，明显改善二次莫来石晶体的网状结构形成大骨架。刚玉晶体结构紧密，离子键强度高，在外电场作用下不会出现离子电离和松弛极化；并且提高了瓷绝缘子产品的弹性模量和断裂韧性，降低气孔率，同时，莫来石晶体形成过程中的体积膨胀效应，有效抑制裂纹扩展，增加产品的机电破坏负荷和击穿电压。本发明的程序升温的烧成过程，有利于绝缘子中各种晶体和功能性产物的形成，提升绝缘子的各项性能。
通过对金属附件进行锌镍渗层处理，大幅提高了防腐性能，延长了绝缘子的使用寿命；在渗层表面喷涂封闭液，能够有效延长附件的耐盐雾时长，能够适应复杂苛刻的环境条件。
优选地，步骤S2中所述干燥后的泥坯中水分含量为0.7～1.5wt％。
优选地，步骤S3中所述釉料的密度为1.8～1.95g/cm3。
优选地，步骤S52中所述旋转容器的转速为8～15r/min。
优选地，步骤S53中所述封闭液包括以下重量份的原料：锌粉10～15份、铝粉2～4份、唑类杂环化合物5～10份、木质素磺酸钙5～10份、表面活性剂0.2～2份。唑类杂环化合物是封闭液的主要成膜物质，在锌镍渗层表面形成薄而致密的配合物保护膜，从而提高锌镍渗层耐盐雾腐蚀性能，且不改变镀层的金属光泽。表面活性剂可以增强封闭液的润湿性和分散性，促进封闭过程的进行。木质素磺酸钙具有很强的分散性、粘结性、螯合性，促进成膜封闭过程，提高表面封闭效果。
优选地，所述唑类杂环化合物包括2-十七烷基咪唑、甲基苯并三氮唑、羧基苯并三氮唑、苯并噻唑、1-苯基-5-巯基四氮唑、5-氨基-2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并恶唑中的一种或多种。
优选地，所述表面活性剂包括亚油酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、十二胺聚氧乙烯醚、十八胺聚氧乙烯醚中的一种或多种。本发明表面活性剂不仅可以增强封闭液的润湿性和分散性，还可以作为渗透剂，渗透至锌镍渗层孔隙中形成吸附膜而封闭孔隙，从而进一步提高锌镍渗层耐盐雾腐蚀性能。
本发明可至少取得如下有益效果其中之一：
1、本发明通过对金属附件进行锌镍渗层处理，大幅提高了防腐性能，能够适应复杂的环境条件，延长了绝缘子的使用寿命。本发明所用渗粉剂可提高渗层质量、更加均匀稳定，降低共渗所需能量、提高渗层离子在附件中的扩散效率，最终缩短了共渗时间，降低共渗的温度；抗氧化、密封适应性优良，还具有优良的抗极压性能、高的承载能力和突出的耐磨性能，能够适应严苛的环境条件，大幅延长了使用寿命。
2、本发明泥坯的成分组成合理，氧化铝含量较高，有利于提高网络的致密程度和硬度，有效降低了陶瓷绝缘子的应力集中，提高绝缘子的强度及抗热震能力。氢氧化镧、硼酸和碳粉在高温烧结时，会生成硼酸镧、碳化硼等，大大提高绝缘子的机械强度，能适应严苛的气候条件。
3、本发明采用程序升温的烧成过程，有利于绝缘子中各种晶体和功能性产物的形成，提升绝缘子的各项性能。通过对金属附件进行锌镍渗层处理，大幅提高了防腐性能，延长了绝缘子的使用寿命；在渗层表面喷涂封闭液，能够有效延长附件的耐盐雾时长，能够适应复杂苛刻的环境条件。
附图说明
图1为本发明优选实施例的一种线路柱式瓷绝缘子的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的优选实施例，提供了一种线路柱式瓷绝缘子，包括瓷件1和附件2，其中：瓷件1由泥坯上施釉烧成而成，瓷件1包括柱体11和环绕柱体11依序设置的若干伞裙12，柱体11和伞裙12为一体成型的结构，柱体11的顶部设有凹槽13；附件2经过锌镍渗层处理，大幅提高了防腐性能，能够适应复杂的环境条件，延长了绝缘子的使用寿命，锌镍渗层的厚度为250～450μm，渗层较厚，具有优异的防腐性能。
其中，锌镍渗层处理剂包括以下重量份的原料：锌粉20～30份、镍粉0.5～1.5份、铝粉3～12份、稀土2～6份、氯化铵1～4份、氯化钾1～3份、硫酸钾1～3份、二氧化钛1～3份、硼酸镧1～3份、三氧化二铝粉35～65份。
泥坯包括以下重量份的原料：广东泥15～25份、半山泥12～20份、左云土12～20份、铝矾土10～18份、锆英石10～18份、氧化铝10～15份、滑石8～15份、氢氧化镧5～12份、硼酸5～12份、碳粉1～5份、减水剂0.5～1.5份。其中减水剂包括以下重量份的原料：聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯12～20份、甲叉膦酸盐10～18份、氨基酸离子液体5～10份、偏硅酸钠5～10份、碳酸钠1～6份。
釉包括以下重量份的原料：硅灰石12～20份、福建泥10～18份、氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶10～18份、三氧化二铝5～10份、硼酸5～10份、二氧化钛3～8份、氧化锌2～6份、硼酸镧2～6份、磷酸二氢铵1～5份。氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶为将溶胶质量10～20wt％的氟化剂加入Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶中搅拌0.5～2h得到，其中，氟化剂包括1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟聚醚硅烷、羟基氟硅油中的任意一种或多种。
以下是本发明优选实施例的一种线路柱式瓷绝缘子的具体制备方法，以伞裙12的数量5为例。
实施例1
一种线路柱式瓷绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
S1、制泥浆：按重量份将广东泥15份、半山泥20份、左云土12份、铝矾土10份、锆英石10份、氧化铝10份、滑石8份、氢氧化镧5份、硼酸5份、碳粉1份、减水剂0.5份投入球磨机加水进行球磨6h得到粗泥浆，将粗泥浆过200目筛，筛余0.5％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；其中，减水剂按重量份包括：聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯20份、氨基三甲叉膦酸钠10份、1-丁基-2,3-二甲基咪唑脯氨酸盐5份、偏硅酸钠5份、碳酸钠1份；
S2、制泥坯：将所得泥浆一次经过压滤、陈腐、真空挤制、成型、干燥后得到泥坯，控制干燥后的泥坯中水分含量为0.7～1.0wt％；
S3、上釉：按重量份将硅灰石20份、福建泥10份、氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶10份、三氧化二铝5份、硼酸5份、二氧化钛3份、氧化锌2份、硼酸镧2份、磷酸二氢铵1份加水进行湿法球磨，所得浆料过300目筛得到釉料，控制釉料的密度为1.8～1.85g/cm3，然后对所得泥坯进行淋釉；其中，氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶为将溶胶质量10wt％的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷加入Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶搅拌0.5h得到。
S4、烧成：将泥坯置于窑炉，以室温为初始温度，以5℃/h的速率升温至170℃，以15℃/h的速率升温至350℃，然后在还原气氛下以50℃/h的速率升温至980℃保温5h，以20℃/h的速率升温至1130℃保温1h，以30℃/h的速率升温至1300℃保温3h；然后冷却至180℃以下，得到瓷件1；
S5、锌镍渗层处理：将附件2依次进行除酯和除锈处理；然后将锌镍渗层处理剂和附件2置于密闭的容器中进行加热，以10℃/min的速率升温至380℃保温90min，在加热的同时以8r/min的转速旋转容器，冷却至100℃以下出炉；其中，锌镍渗层处理剂按重量份包括锌粉30份、镍粉0.5份、铝粉3份、稀土2份、氯化铵1份、氯化钾1份、硫酸钾1份、二氧化钛1份、硼酸镧1份、三氧化二铝粉35份；出炉后的附件2进行除灰处理后，在附件2表面喷涂封闭液，其中，封闭液包括以下重量份的原料：锌粉15份、铝粉2份、2-十七烷基咪唑5份、木质素磺酸钙5份、亚油酸钠0.2份；
S6、将瓷件1和附件2胶装，养护后得到线路柱式瓷绝缘子。
实施例2
一种线路柱式瓷绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
S1、制泥浆：按重量份将广东泥25份、半山泥12份、左云土20份、铝矾土18份、锆英石18份、氧化铝15份、滑石15份、氢氧化镧12份、硼酸12份、碳粉5份、减水剂1.5份投入球磨机加水进行球磨6～15h得到粗泥浆，将粗泥浆过300目筛，筛余0.2％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；其中，减水剂按重量份包括：聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯12份、谷氨酸二甲叉膦酸钠6份、N-2羟乙基-N-二甲叉膦酸钠6份、胺乙基哌嗪三甲叉膦酸钠6份、1-丁基-3-甲基咪唑甘氨酸盐5份、甲基三丁基膦谷氨酸盐5份、偏硅酸钠10份、碳酸钠6份；
S2、制泥坯：将所得泥浆一次经过压滤、陈腐、真空挤制、成型、干燥后得到泥坯，控制干燥后的泥坯中水分含量为1.2～1.5wt％；
S3、上釉：按重量份将硅灰石12份、福建泥18份、氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶18份、三氧化二铝10份、硼酸10份、二氧化钛8份、氧化锌6份、硼酸镧6份、磷酸二氢铵5份加水进行湿法球磨，所得浆料过500目筛得到釉料，控制釉料的密度为1.9～1.95g/cm3，然后对所得泥坯进行淋釉；氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶为将溶胶质量12wt％的1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷加入Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶中搅拌1h得到；
S4、烧成：将泥坯置于窑炉，以室温为初始温度，以20℃/h的速率升温至180℃，以30℃/h的速率升温至550℃，然后在还原气氛下以100℃/h的速率升温至1000℃保温10h，以50℃/h的速率升温至1180℃保温2h，以60℃/h的速率升温至1350℃保温3h；然后冷却至180℃以下，得到瓷件1；
S5、锌镍渗层处理：将附件2依次进行除酯和除锈处理；然后将锌镍渗层处理剂和附件2置于密闭的容器中进行加热，以30℃/min的速率升温至450℃保温120min，在加热的同时以15r/min的转速旋转容器，冷却至100℃以下出炉；其中，锌镍渗层处理剂按重量份包括锌粉20份、镍粉1.5份、铝粉12份、稀土6份、氯化铵4份、氯化钾3份、硫酸钾3份、二氧化钛3份、硼酸镧3份、三氧化二铝粉65份；出炉后的附件2进行除灰处理后，在附件2表面喷涂封闭液，其中，封闭液包括以下重量份的原料：锌粉10份、铝粉4份、甲基苯并三氮唑5份、1-苯基-5-巯基四氮唑5份、木质素磺酸钙10份、十二烷基硫酸钠1份、壬基酚聚氧乙烯醚1份；
S6、将瓷件1和附件2胶装，养护后得到线路柱式瓷绝缘子。
实施例3
一种线路柱式瓷绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
S1、制泥浆：按重量份将广东泥22份、半山泥15份、左云土13份、铝矾土12份、锆英石12份、氧化铝13份、滑石10份、氢氧化镧7份、硼酸7份、碳粉2份、减水剂1份投入球磨机加水进行球磨8h得到粗泥浆，将粗泥浆过25目筛，筛余0.3％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；其中，减水剂按重量份包括：聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯15份、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠6份、哌嗪二甲叉膦酸钠6份、1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸盐4份、丁基磺酸-三乙胺丙氨酸盐4份、偏硅酸钠6份、碳酸钠2份；
S2、制泥坯：将所得泥浆一次经过压滤、陈腐、真空挤制、成型、干燥后得到泥坯，控制干燥后的泥坯中水分含量为1.0～1.2wt％；
S3、上釉：按重量份将硅灰石18份、福建泥12份、氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶12份、三氧化二铝6份、硼酸6份、二氧化钛5份、氧化锌3份、硼酸镧3份、磷酸二氢铵3份加水进行湿法球磨，所得浆料过400目筛得到釉料，控制釉料的密度为1.85～1.9g/cm3，然后对所得泥坯进行淋釉；氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶为将溶胶质量10wt％的十七氟癸基三甲氧基硅烷和溶胶质量10wt％的全氟辛基三甲氧基硅烷加入Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶中搅拌2h得到；
S4、烧成：将泥坯置于窑炉，以室温为初始温度，以10℃/h的速率升温至175℃，以20℃/h的速率升温至400℃，然后在还原气氛下以80℃/h的速率升温至985℃保温8h，以30℃/h的速率升温至1140℃保温1h，以40℃/h的速率升温至1320℃保温2h；然后冷却至180℃以下，得到瓷件1；
S5、锌镍渗层处理：将附件2依次进行除酯和除锈处理；然后将锌镍渗层处理剂和附件2置于密闭的容器中进行加热，以20℃/min的速率升温至400℃保温100min，在加热的同时以10r/min的转速旋转容器，冷却至100℃以下出炉；其中，锌镍渗层处理剂按重量份包括锌粉25份、镍粉1.2份、铝粉8份、稀土3份、氯化铵2份、氯化钾2份、硫酸钾2份、二氧化钛2份、硼酸镧1.5份、三氧化二铝粉55份；出炉后的附件2进行除灰处理后，在附件2表面喷涂封闭液，其中，封闭液包括以下重量份的原料：锌粉12份、铝粉3份、羧基苯并三氮唑3份、2-巯基苯并噻唑3份、木质素磺酸钙6份、十二烷基苯磺酸钠0.3份、十二胺聚氧乙烯醚0.5份；
S6、将瓷件1和附件2胶装，养护后得到线路柱式瓷绝缘子。
实施例4
一种线路柱式瓷绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
S1、制泥浆：按重量份将广东泥20份、半山泥18份、左云土18份、铝矾土16份、锆英石16份、氧化铝12份、滑石13份、氢氧化镧10份、硼酸10份、碳粉4份、减水剂0.8份投入球磨机加水进行球磨12h得到粗泥浆，将粗泥浆过300目筛，筛余0.4％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；其中，减水剂按重量份包括：聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯18份、乙二胺四甲叉膦酸钠8份、乙氧乙基二胺四甲叉膦酸钠8份、甲基三丁基膦谷氨酸盐3份、甲基三丁基膦精氨酸盐3份、偏硅酸钠6份、碳酸钠4份；
S2、制泥坯：将所得泥浆一次经过压滤、陈腐、真空挤制、成型、干燥后得到泥坯，控制干燥后的泥坯中水分含量为0.8～1wt％；
S3、上釉：按重量份将硅灰石15份、福建泥16份、氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶16份、三氧化二铝8份、硼酸8份、二氧化钛6份、氧化锌4份、硼酸镧4份、磷酸二氢铵3.5份加水进行湿法球磨，所得浆料过500目筛得到釉料，控制釉料的密度为1.9～1.95g/cm3，然后对所得泥坯进行淋釉；氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶为将溶胶质量10wt％的1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、溶胶质量8wt％的十七氟癸基三甲氧基硅烷加入Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶中搅拌1.5h得到；
S4、烧成：将泥坯置于窑炉，以室温为初始温度，以15℃/h的速率升温至180℃，以25℃/h的速率升温至500℃，然后在还原气氛下以60℃/h的速率升温至995℃保温6h，以40℃/h的速率升温至1160℃保温1～2h，以50℃/h的速率升温至1310℃保温1～3h；然后冷却至180℃以下，得到瓷件1；
S5、锌镍渗层处理：将附件2依次进行除酯和除锈处理；然后将锌镍渗层处理剂和附件2置于密闭的容器中进行加热，以25℃/min的速率升温至390℃保温90～120min，在加热的同时以13r/min的转速旋转容器，冷却至100℃以下出炉；其中，锌镍渗层处理剂按重量份包括锌粉28份、镍粉0.8份、铝粉10份、稀土5份、氯化铵3份、氯化钾1.5份、硫酸钾1.5份、二氧化钛1.5份、硼酸镧2.5份、三氧化二铝粉45份；出炉后的附件2进行除灰处理后，在附件2表面喷涂封闭液，其中，封闭液包括以下重量份的原料：锌粉14份、铝粉3.5份、2-巯基苯并噻唑4.5份、2-巯基苯并恶唑4.5份、木质素磺酸钙8份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵1.5份；
S6、将瓷件1和附件2胶装，养护后得到线路柱式瓷绝缘子。
实施例5
一种线路柱式瓷绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
S1、制泥浆：按重量份将广东泥22份、半山泥16份、左云土16份、铝矾土14份、锆英石13份、氧化铝13份、滑石12份、氢氧化镧9份、硼酸8份、碳粉3.5份、减水剂1.1份投入球磨机加水进行球磨10h得到粗泥浆，将粗泥浆过250目筛，筛余0.3％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；其中，减水剂按重量份包括：聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯16份、脲基四甲叉膦酸钠7份、1,3-二胺-2-丙醇四甲叉膦酸钠7份、1-丁基-2,3-二甲基咪唑苯丙氨酸盐2.5份、1-十二烷基-3-甲基咪唑丝氨酸盐2.5份、甲基咪唑脯氨酸盐2.5份、偏硅酸钠6.5份、碳酸钠3.5份；
S2、制泥坯：将所得泥浆一次经过压滤、陈腐、真空挤制、成型、干燥后得到泥坯，控制干燥后的泥坯中水分含量为0.9～1.2wt％；
S3、上釉：按重量份将硅灰石16.5份、福建泥14份、氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶14份、三氧化二铝8份、硼酸7份、二氧化钛5份、氧化锌3.5份、硼酸镧4份、磷酸二氢铵3份加水进行湿法球磨，所得浆料过400目筛得到釉料，控制釉料的密度为1.85～1.9g/cm3，然后对所得泥坯进行淋釉；氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶为将溶胶质量8wt％的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷和溶胶质量8wt％的羟基氟硅油加入Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶中搅拌1h得到；
S4、烧成：将泥坯置于窑炉，以室温为初始温度，以15℃/h的速率升温至175℃，以20℃/h的速率升温至450℃，然后在还原气氛下以70℃/h的速率升温至990℃保温8h，以35℃/h的速率升温至1150℃保温1～2h，以45℃/h的速率升温至1330℃保温2h；然后冷却至180℃以下，得到瓷件1；
S5、锌镍渗层处理：将附件2依次进行除酯和除锈处理；然后将锌镍渗层处理剂和附件2置于密闭的容器中进行加热，以20℃/min的速率升温至420℃保温100min，在加热的同时以13r/min的转速旋转容器，冷却至100℃以下出炉；其中，锌镍渗层处理剂按重量份包括锌粉26份、镍粉1.1份、铝粉7.5份、稀土3.8份、氯化铵2.5份、氯化钾2.2份、硫酸钾2份、二氧化钛2.2份、硼酸镧2.1份、三氧化二铝粉52份；
出炉后的附件2进行除灰处理后，在附件2表面喷涂封闭液，其中，封闭液包括以下重量份的原料：锌粉12份、铝粉2.5份、苯并噻唑4份、2-巯基苯并恶唑3.5份、木质素磺酸钙6.5份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵0.6份、十二胺聚氧乙烯醚0.6份。唑类杂环化合物包括2-十七烷基咪唑、甲基苯并三氮唑、羧基苯并三氮唑、1-苯基-5-巯基四氮唑、5-氨基-2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、中的一种或多种。表面活性剂包括亚油酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、、十八胺聚氧乙烯醚中的一种或多种。
S6、将瓷件1和附件2胶装，养护后得到线路柱式瓷绝缘子。
对比例1
去除锌镍渗层处理剂中的硼酸镧，附件2的其余处理步骤同实施例1。
对比例2
去除锌镍渗层处理剂中的化钾和硫酸钾，附件2的其余处理步骤同实施例1。
对比例3
去除泥坯中的氢氧化镧、硼酸和碳粉，其余同实施例1。
对比例4
将减水剂替换成等量的偏硅酸钠，其余同实施例1。
对比例5
去除釉料中的硼酸镧，其余同实施例1。
对比例6
以15℃/h的速率升温至300℃，然后以35℃/h的速率升温至1320℃保温15h，其余同实施例1。
对实施例1～5和对比例1～2所得附件进行性能检测，结果列于表1。
表1
| 2400h中性盐雾试验 | 240h二氧化硫腐蚀试验 | |
| 实施例1 | 10级 | 11级 |
| 实施例2 | 9级 | 10级 |
| 实施例3 | 10级 | 11级 |
| 实施例4 | 9级 | 11级 |
| 实施例5 | 10级 | 11级 |
| 对比例1 | 7级 | 9级 |
| 对比例2 | 7级 | 8级 |
由表1中数据可知，本发明的锌镍渗层处理后的附件具有优良的防腐性能，硼酸镧(对比例1)、氯化钾和硫酸钾(对比例2)均对附件的防腐性能有较大影响。
对实施例1～5和对比例3～6所得绝缘子进行性能检测，检测结果列于表2。
表2
由表2数据可知，本发明制备得到的绝缘子，表面平整无裂纹，具有优异的机械性能和电学性能，尤其是实施例5的性能最优。与对比例3～6对比发现，泥坯中的氢氧化镧、硼酸和碳粉(对比例3)、减水剂的成分(对比例4)、釉料中的硼酸镧(对比例5)、烧成过程(对比例6)对绝缘子的机械性能和电学性能均有影响，尤其是减水剂的成分(对比例4)、烧成过程(对比例6)的影响最大，这可能是由于其表面存在缺陷导致的。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种线路柱式瓷绝缘子，其特征在于，包括瓷件(1)和附件(2)，所述瓷件(1)由泥坯上施釉烧成而成，所述瓷件(1)包括柱体(11)和环绕柱体(11)依序设置的若干伞裙(12)，所述柱体(11)和伞裙(12)为一体成型的结构，所述柱体(11)的顶部设有凹槽(13)；所述附件(2)经过锌镍渗层处理，所述锌镍渗层处理剂包括以下重量份的原料：锌粉20～30份、镍粉0.5～1.5份、铝粉3～12份、稀土2～6份、氯化铵1～4份、氯化钾1～3份、硫酸钾1～3份、二氧化钛1～3份、硼酸镧1～3份、三氧化二铝粉35～65份；
所述泥坯包括以下重量份的原料：广东泥15～25份、半山泥12～20份、左云土12～20份、铝矾土10～18份、锆英石10～18份、氧化铝10～15份、滑石8～15份、氢氧化镧5～12份、硼酸5～12份、碳粉1～5份、减水剂0.5～1.5份；
所述减水剂包括以下重量份的原料：聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯12～20份、甲叉膦酸型化合物10～18份、氨基酸离子液体5～10份、偏硅酸钠5～10份、碳酸钠1～6份；
所述釉包括以下重量份的原料：硅灰石12～20份、福建泥10～18份、氟化Al2O3-SiO2-ZrO2溶胶10～18份、三氧化二铝5～10份、硼酸5～10份、二氧化钛3～8份、氧化锌2～6份、硼酸镧2～6份、磷酸二氢铵1～5份；
其制备方法包括以下步骤：
S1、制泥浆：按照配比将泥坯的原料投入球磨机加水进行球磨6～15h得到粗泥浆，将粗泥浆过200～300目筛，筛余0.2～0.5％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；
S2、制泥坯：将所得泥浆一次经过压滤、陈腐、真空挤制、成型、干燥后得到泥坯；
S3、上釉：按照配比将釉的原料加水进行湿法球磨，所得浆料过300～500目筛得到釉
料，然后对所得泥坯进行淋釉；
S4、烧成：将泥坯置于窑炉，以室温为初始温度，以5～20℃/h的速率升温至170～180℃，以15～30℃/h的速率升温至350～550℃，然后在还原气氛下以50～100℃/h的速率升温至980～1000℃保温5～10h，以20～50℃/h的速率升温至1130～1180℃保温1～2h，以30～60℃/h的速率升温至1300～1350℃保温1～3h；然后冷却至180℃以下，得到瓷件(1)；
S5、锌镍渗层处理：
S51、将附件(2)依次进行除酯和除锈处理；
S52、将锌镍渗层处理剂和附件(2)置于密闭的容器中进行加热，以10～30℃/min的速率升温至380～450℃保温90～120min，在加热的同时旋转容器，冷却至100℃以下出炉；
S53、出炉后的附件(2)进行除灰处理后，在附件(2)表面喷涂封闭液；
S6、将瓷件(1)和附件(2)胶装，养护后得到线路柱式瓷绝缘子。
2.根据权利要求1所述的一种线路柱式瓷绝缘子，其特征在于，所述锌镍渗层的厚度为250～450μm。
3.一种如权利要求1所述的线路柱式瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制泥浆：按照配比将泥坯的原料投入球磨机加水进行球磨6～15h得到粗泥浆，将粗泥浆过200～300目筛，筛余0.2～0.5％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；
S2、制泥坯：将所得泥浆一次经过压滤、陈腐、真空挤制、成型、干燥后得到泥坯；
S3、上釉：按照配比将釉的原料加水进行湿法球磨，所得浆料过300～500目筛得到釉
料，然后对所得泥坯进行淋釉；
S4、烧成：将泥坯置于窑炉，以室温为初始温度，以5～20℃/h的速率升温至170～180℃，以15～30℃/h的速率升温至350～550℃，然后在还原气氛下以50～100℃/h的速率升温至980～1000℃保温5～10h，以20～50℃/h的速率升温至1130～1180℃保温1～2h，以30～60℃/h的速率升温至1300～1350℃保温1～3h；然后冷却至180℃以下，得到瓷件(1)；
S5、锌镍渗层处理：
S51、将附件(2)依次进行除酯和除锈处理；
S52、将锌镍渗层处理剂和附件(2)置于密闭的容器中进行加热，以10～30℃/min的速率升温至380～450℃保温90～120min，在加热的同时旋转容器，冷却至100℃以下出炉；
S53、出炉后的附件(2)进行除灰处理后，在附件(2)表面喷涂封闭液；
S6、将瓷件(1)和附件(2)胶装，养护后得到线路柱式瓷绝缘子。
4.根据权利要求3所述的一种线路柱式瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述干燥后的泥坯中水分含量为0.7～1.5wt％。
5.根据权利要求3所述的一种线路柱式瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述釉料的密度为1.8～1.95g/cm 3。
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