CN1371342A - 用于制造瓷的方法、瓷和由该瓷制成的陶瓷绝缘体 - Google Patents

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Abstract

关于制造瓷的方法、瓷特别是高强的瓷以及和陶瓷绝缘体。按照本发明使用煅烧的铝土矿(B)代替矾土制造瓷。同时加入各具有杂金属氧化物的含量为5(重量)%以上的白泥(T)和高岭土(K)。本发明制得的瓷与矾土瓷比较,具有相同机械强度并更为有利。该瓷特别适用于对机械性要求高的电绝缘技术的元件。

Description

用于制造瓷的方法、瓷和由 该瓷制成的陶瓷绝缘体
本发明涉及一种制造瓷的方法，特别用于电绝缘技术方面。其中，用铝土矿作原料。这种瓷在下面也称为铝土矿瓷。本发明还涉及铝土矿瓷及用该瓷做的一种陶瓷绝缘体。
在电绝缘技术中使用的工业陶瓷，今天一般都用矾土瓷。所谓矾土瓷在这里应当理解为由矾土、白泥、高岭土、长石、有时还有助烧结剂和助溶剂等混合烧结而成的瓷。此外，矾土又称高纯氧化铝，它是按照拜耶法以昂贵的技术和方法从铝土矿原料中提取出来的。矾土(Tonerde)不可同白泥(Ton)相混淆，白泥一般指的是中间矿层所沉积的含长石的岩石经风化的产物。高岭土是含原矿层保留的含长石岩石并经风化的产物。
矾土瓷特别用于有强度要求的高电压绝缘体，它呈现高抗拉强度、抗弯强度和内压强度。同时高强度的矾土瓷还具有抗弯强度，在标准化施釉的由矾土瓷制的曲棒上测定，该值超过170N/mm2。因此，按所要求的抗弯强度，加入的矾土量是在27～55(重量)％之间波动，其中，强度则随矾土含量的增加而增加。
高强度矾土瓷已经公开，例如EP 0189260 A3、GB 2056431 A、US 4,183,760和EP 0522343 B1。
但是，如上所述，矾土是一种比较昂贵的原料，首先必须用昂贵的技术和方法从天然蕴藏的氧化铝如铝土矿制取。由于这个缘故，强度特别高的矾土瓷，价格就比较高，它在用于电力绝缘技术的大量生产方面明显有其缺点。因为矾土价格是使制造和产品成本明显提高。
本发明的任务是要提供一种良好的制造瓷的方法，使之特别适用于机械上要求高的电绝缘技术的零件。其次，本发明的任务是提出一种瓷，这种瓷具有同样的现行技术适宜的机械性质。本发明还有一项任务，是提出一种陶瓷绝缘体，该绝缘体比现行技术上所惯用的绝缘体，在机械性质相同下更为优越。
按照本发明，上述第一项任务是通过一种制造瓷的方法来解决的，该法是将锻烧的铝土矿、有杂金属氧化物含量为5(重量)％以上的白泥、有杂金属氧化物含量为5(重量)％以上的高岭土、长石、硅酸镁混合、磨碎、并加工成悬浮物，再将悬浮物加工成可成形的原料物，将该原料物再进行烘干，最后烧结成瓷。
必要时也可混入一般的添加剂。
换句话说，在上面提到的方法中，完全放弃矾土的使用。代替矾土的是使用了锻烧的铝土矿，铝土矿比矾土价格低廉得多。锻烧的铝土矿在锻烧过程中一直保持着天然的原料。通过锻烧，铝土矿中所含的氢氧化铝有一部分转化为氧化铝。使用锻烧的铝土矿比使用矾土制造的成本大大降低。
本发明从这种认识出发，由矾土或铝土矿制的瓷在燃烧时产生的金刚砂(α-Al2O3)是瓷的机械强度的重要保证。因为矾土比锻烧的铝土矿(铝土矿还含有杂质)所提供的金刚砂要多些，为了达到使用矾土时具有同样的机械强度，就必须使用相应更多的铝土矿通过锻烧该铝土矿而进行。但是，和矾土瓷相比，需要更高成分的锻烧铝土矿，就会导致一种情形，那就是必须追加塑性成分，如高岭土和白泥以及形成玻璃相的长石的含量。而这样又涉及到瓷的机械性质的重要变化。
广泛的研究发现：减少长石和塑性成份对瓷机械强度的负面影响是可以得到补偿的，如果应用的塑性成份白泥和高岭土各具有高于5(重量)％杂金属氧化物，并且在原材料中另外混有硅酸镁就可以。
同时，在白泥和高岭土的情况下，将杂金属氧化物加入所谓的白泥矿物中。白泥矿物例如是层状的硅酸盐，如高岭土、伊利石或蒙脱石。
惊奇地指出，具有杂金属氧化物(杂质)的白泥或高岭土在烧结瓷时是有助于形成低共熔的熔融相的。混合物的熔融相呈现的低温比单个成份的熔融相更低。瓷的锻烧温度可降低，就又降低了生产成本。此外，特别是嵌入白泥矿物晶格内的杂金属氧化物，对于形成良好的或侵蚀性的熔融相具有特别有利的影响。
由于在低温产生的侵蚀性的熔融相，由长石和高岭土制的石英几乎全部溶解并转化成玻璃相。在惯用的矾土瓷中与此相反，保持有一定含量的残留石英。因为石英夹杂物表明瓷结构中的晶格缺陷，往往在存有石英颗粒的地方出现瓷的断裂。因此，石英颗粒这样出现在瓷的结构中是不受欢迎的。可见将有害的石英完全转化为玻璃相会导致瓷的机械强度的显著提高。由于结构性质的改善，强度值分散的范围就更窄。这种耐高度损害也使结构在长期保存时比较稳定，而对高电压绝缘体来说这是特别重要的。
由于使用具有5(重量)％以上含量杂金属氧化物的白泥和高岭土，于是就产生了侵蚀性的熔融相。而这熔融相却使成品瓷中几乎不再存有石英的颗粒。所含的二氧化硅几乎只有以玻璃相的形式存在。铝土矿是金刚砂的主要提供者，按照这种方式，它在原材料中的成份显著提高，从而也提高机械强度，但塑性成份和长石的成份并不减少。长石也是石英的主要提供者，而它却对瓷的机械强度有负面影响。因此，烧结温度的下降出现了作为重要的副效应，正如上面所提到的，这使生产成本降低，而且节约了昂贵的成套窑炉设备和助燃剂。
按照学术界至今的评价，本发明提出的方法是通过使用基本有利的煅烧铝土矿代替高机械强度的矾土而制造的方法。此外，本发明也证实主要提供金刚砂的铝土矿的成份是能够提高的，不会因需要减少塑性成份和长石的成份而对瓷结构产生负面影响。
杂金属氧化物如三氧化二铁Fe2O3、氧化镁MgO、氧化钾K2O、氧化钠Na2O和氧化钙CaO表明对形成侵蚀性的熔融相特别有利。因此，如果杂金属氧化物的总含量高于白泥或高岭土的5(重量)％时则大为有利。
本发明的另一个优点，是使用三氧化二铝Al2O3占80～90(重量)％成份的锻烧铝土矿。按照这种方式，在所含的铝土矿的含量较低时，将特别多的主要强度支持者金刚砂引入瓷内。这样的铝土矿是可自由买到的，例如Frank和Schulte公司、埃森(Essen)公司都有销售。
对于侵蚀性熔融相的形成和烧结温度的降低来说，如果应用一种伊利石白泥和/或一种富含交换层-白泥矿物的白泥制造是非常有利的。此外，所谓伊利石白泥应该理解为具有高成份白泥矿物伊利石的白泥。同时，所谓交换层(混合层)-白泥矿物也应该理解为这样的一种白泥矿物，就是它和高岭土相比并不形成有序的晶格结构，而以位错排列而很突出，并在其晶格结构上提高了所插入的具有助熔剂作用的碱金属离子和碱土金属离子的量。伊利石白泥的商品名是通常使用的伊利石。一种富含交换层白泥矿物的白泥，例如称为Ball Clay Hymod KC的白泥是可以买到的。
正如白泥的情形一样，如果在生产时使用一种富含伊利石的高岭土和/或富含交换层白泥矿物的高岭土，则证明对形成侵蚀性的熔融相是特别有利的。富含伊利石的高岭土有，例如德国Oberwinter矿床开采的高岭土。富含交换层白泥矿物的高岭土有，例如从德国Seilitz矿床获取的高岭土。氧化铁、氧化镁、氧化钾和氧化钠的成份含量总计为：伊利石11.7(重量)％，Ball ClayHymod KC为6.1(重量)％，Oberwinter高岭土为6.4(重量)％以及Seilitz高岭土为5.7(重量)％。个别组成请参见表1，其中列出了对各种高岭土和白泥中上述杂金属氧化物的含量。表1：不同的塑性原料及有助熔剂作用的杂金属氧化物的含量(重量％)
氧化物   高岭土(Meka)   高岭土(BZ) 高岭土(Zettliz) 高岭土(Osmose)   高岭土(Seilitz)   高岭土(Oberw)
  Fe2O3     0.5     0.3     0.9     1.1     1.5     1.0
  MgO     0.2     0.2     0.4     0.5     1.3     0.6
  K2O     0.4     0.2     1.2     1.1     2.8     4.1
  Na2O     0.4     -     0.2     0.7     0.1     0.7
  总量     1.5     0.7     2.7     3.4     5.7     6.4
    氧化物     高岭土(Podersam)     伊利石     白泥KC     白泥307S
    Fe2O3     1.0     0.9     1.3     1.5
    MgO     0.7     1.5     0.6     0.5
    K2O     0.9     9.2     2.9     1.8
    Na2O     0.4     0.1     1.3     0.7
    总量     3.0     11.7     6.1     4.5
本发明特别有利的方案是在制造方法中采用的原料，就总重量而言，使用48～58(重量)％的煅烧的铝土矿、10～20(重量)％的富含交换层白泥矿物的白泥、4～12(重量)％的伊利石白泥、7～15(重量)％的长石、0.5～3(重量)％的硅酸镁、8～12(重量)％的富含交换层白泥矿物的高岭土，以及8～16(重量)％的富含伊利石的高岭土。使用这种组成的原料(在瓷领域又称“配料”)制造的铝土矿瓷，就耐久性、无老化、机械性质和热膨胀而言，是符合高要求的，尤其适合于机械要求强的大尺寸和温度变化需要稳定的绝缘体。此外，机械强度也能通过锻烧的铝土矿含量而进行控制。特别是通过上述的“配料”，能够制造出高强度的铝土矿瓷。
有利的是应用霞石-绿石(Nephelin-Syenit)作为长石。霞石-绿石是一种类似长石的矿物，其总分子式为：KNa3(AlSiO4)4，式中所含的钾和钠的含量是不定的。霞石-绿石对降低密度烧结所需温度尤其有利。
在制造过程中使用硅酸镁滑石乃是另一个优点。滑石比其他已知的硅酸镁(如云母)，所制造的铝土矿瓷的性能最佳。
因为通常能买到的煅烧的铝土矿都是粗粒的，所以它的优点在于铝土矿和其他成份混合前可单独予粉碎。此外，当煅烧的铝土矿和一定成份量的白泥予粉碎时还有一个优点。粉碎时，一般采用球磨机，使煅烧的铝土矿特别是只要粉碎到常用的矾土颗粒的大小。
烧结温度对金刚砂含量以及因此而产生的成品瓷的机械强度都有决定性的影响。瓷机械性质表明，在1150℃～1300℃之间的温度，尤其是在1190℃～1220℃之间的温度下进行烧结，是有利的。和一般惯用的矾土瓷相比，这是一个比较低的烧结温度。
通过使用冷空气加速烧结后的冷却过程，也是本发明的另一个优点。按照这种技术和方法，可使烧结炉内的瓷迅速达到冷却。由于冷却迅速，抑制了金刚砂转化为富铝红柱石，因此富铝红柱石的结晶的含量就很少。这种结构对瓷的机械性质是有利的。
本发明的瓷的问题是通过使用上述方法制造的瓷而解决的。该铝土矿瓷不同于矾土瓷的是孔隙的大小和孔隙的分布。这种铝土矿瓷比矾土瓷具有更多的孔隙，但是其孔隙的大小稳定，而且孔隙的分布也很均匀。这对于铝土矿瓷的断裂性质和强度显然是有利的。另外，铝土矿瓷中的金刚砂晶体和矾土瓷中的金刚砂晶体相比，形状不同。矾土瓷中的金刚砂晶体是长的、片状，相反的在铝土矿瓷中的形态却主要是圆形的。此外，在铝土矿瓷中的金刚砂晶体要比矾土瓷中的几乎大一倍，并且部分是具有夹杂包体如氧化钛。这种区别通过电子显微镜摄制的结构对比可以很容易确定。还有，铝土矿瓷几乎没有剩余的石英含量，所以在长期保存方面超过矾土瓷。
有关本发明的另一个任务是通过一种瓷来解决，这种瓷含有12～21(重量)％的高铝红柱石、30～40(重量)％的金刚砂、40～50(重量)％的玻璃相以及0～2(重量)％的石英。这种瓷是按照上述方法用煅烧的铝土矿制造的，并因此比常用的矾土瓷在价格上是可优选的。由于石英含量很少，这种瓷的机械性质非常理想，而且能稳定地长期保存。在惯用的矾土瓷中石英存在量可高达6(重量)％。
具有抗弯强度的高强度瓷，按照德国工业标准DlN IEC 60672在施釉的曲棒上对瓷的测定表明大于170N/mm2，甚至超过200N/mm2。这种瓷的优点是含有12～15(重量)％的富铝红柱石、38～46(重量)％的金刚砂、44～47(重量)％的玻璃相以及0～11(重量)％的石英。
本发明的另一个优选方案中所存在的石英颗粒的粒度为20～40μm，其中，在瓷的横截面中每mm2存在的石英颗粒少于10个。这样的瓷通过上述方法也易于制造。因为该瓷几乎不含有石英，这可解释其高机械强度以及长期保存的稳定性。这种瓷特别能满足机械负荷和大尺寸的绝缘体的高要求。
关于陶瓷绝缘体的任务是通过本发明的一种绝缘体而解决的，它的绝缘材料由上述瓷所构成。
下面是以附图更详细地说明本发明的实施例：
图1、铝土矿瓷制造方法的示意图
图2、化学腐蚀的矾土瓷的电子显微镜照片
图3、化学腐蚀的铝土矿瓷的电子显微镜照片
图4、表明一种高强度铝土矿瓷的折断概率的威伯尔分布示图
图5、用于比较矾土瓷和铝土矿瓷的X射线光谱示图
图6、用于比较矾土瓷和铝土矿瓷的另一个X射线光谱示图
图7、具有一定数目的特征屏蔽的陶瓷高电压绝缘体
图1表示一种铝土矿瓷特别是由铝土矿瓷做的陶瓷高电压绝缘体的制造方法的示意图。作为该瓷的原料是使用煅烧的铝土矿CB、白泥T、高岭土K、长石F和硅酸镁M。这里采用了具有氧化铝的含量约为85(重量)％的煅烧的铝土矿。铝土矿是在1500℃左右温度下煅烧的。作为白泥是使用BallClay Hymod KC以及匈牙利伊利石。此外还添加了长石及霞石-绿石。作为高岭土使用Osmose高岭土、Seilitzer高岭土以及Oberwinterer高岭土。作为硅酸镁是使用滑石。
引入的材料的重要组份请参阅表2。此外，重量组份也可用储料容器进行相应的秤量。表2：试验用料的配方
含量(重量)％ 名称 含量(重量)％ 名称
52 铝土矿 2 滑石
14 Ball Clay Hymod KC 4 Osmose高岭土
10 匈牙利伊利石 4 Seilitzer高岭土
5 霞石-绿石 4 Oberwinterer高岭土
5 长石
制造方法共包括以下步骤：将原料1的加工2而成为可成形的原料物，原料物的成形3是使其形成装有屏蔽的空心柱的外形的成形件，成形件的烧结4，以及已烧结成形件的最后加工5而由铝土矿瓷制成高电压绝缘体。原料1的加工2成为可成形的原料物通过若干步骤而完成原材料的混合料7：在装有球磨机的滚筒磨内，在将水加入淤渣或悬浮物时将材料粉碎11A和11B，经淤渣压滤机13压榨加入的水。这里煅烧的铝土矿CB在添加4(重量)％份的Ball Clay Hymod KC，分别加水粉碎15小时。最后使所有原料一起混合，再研磨2.5小时。
在压滤机13后面，有一种原材料1的可成形的原料物，通过模具3的最后程序而加工成一个成形体。
此外，模具3包含有一个用于由原料物压榨为空心圆柱坯件的挤压机15、一个位于挤压机上的坯料的最后烘干器17和一个仿形车削19，其中，通过车削空心圆柱装配盘状屏蔽，从而获得由铝土矿制成的高电压绝缘体。
由仿形车削19得到的成形件的烧结4包括：成形件的再烘干22、干燥成形件的玻璃化24以及紧接着在适宜的燃烧炉或烧结炉内对玻璃化成形件的燃烧25。同时在1150～1300℃的温度下烧结。
由铝土矿瓷制成的烧结的成形件最后进行的是最终加工5。通过切割26，使成形件达到所要求的长度，而且通过加固28安装适宜的连接件。由此由铝土矿瓷制成具有绝缘体的成品高电压绝缘体。
图2表示一种化学腐蚀的矾土瓷的电子显微镜照片，放大倍数为1000∶1。为了定位，大小适于20μm的比例。矾土瓷是在1230～1250℃的温度下烧结的，其中矾土成份的含量27(重量)％。其余组份是42(重量)％的白泥和高岭土以及27(重量)％的长石，还有残余量的助烧剂。可以清楚地看出结构基质(A)是由富铝红柱石(针状晶体)和玻璃相构成。从图中很容易看到孔隙(C)(黑色)。此外，还能分辨出金刚砂颗粒(B)以及石英颗粒(D)。
与此比较，图3是化学腐蚀的铝土矿瓷的电子显微镜照片，放大倍数亦为1000∶1。在这里的配料表明：烧结的铝土矿(含85[重量]％的氧化铝)的组份为52(重量)％。其他成份在表2中列出相应的含量。烧结温度为1230℃。从图3中还能清楚看出结构基质A是由富铝红柱石A1和玻璃相A2构成的。此外，仍可辨出金刚砂颗粒B以及孔隙C。
通过图2和图3的比较，可以明显看出，图3中的铝土矿瓷不再含有石英颗粒。相反的，在图2中表明通常的矾土瓷的结构内，除了金刚砂、富铝红柱石和玻璃相外，还有一种十分有害于机械强度的残余石英D。而在铝土矿瓷中，残余的石英D则完全溶解，而不能再分辨。
此外清楚地看出：金刚砂颗粒E在铝土矿瓷中要比在矾土瓷中的要大。其次，金刚砂颗粒B在铝土矿瓷中主要呈圆形，与此相反，在矾土瓷中的金刚砂颗粒B易于形成长形的。
图4表明按照图3所述方法制造的有关高强度铝土矿瓷的断裂概率的威伯尔分布。在横座标上，用MPa表示断裂应力30。在纵座标上则用％表示断裂概率31。通过威伯尔统计法，详细叙述了各种陶瓷工件的结构质量。此外，威伯尔模量m也是一个重要的材料常数，因为它是以测定单值的分散幅度为特征的。分散表明材料性质的结果，因而也作为宏观错误位置的频率和分布的函数。威伯尔模量m越高，则分散宽度越小。图4表明了高强度的铝土矿瓷的威伯尔分布，由此估计威伯尔模量m为45.1。由于威伯尔统计可考虑作为从质量上判断陶瓷结构的一种适宜的方法。平衡法证实，威伯尔模量m高，说明高强度的铝土矿瓷具有良好的结构均匀性。
图5是矾土瓷和铝土矿瓷的X射线光谱的对比图。矾土瓷由以下组成配方构成：42(重量)％的白泥和高岭土、14(重量)％的长石、40(重量)％的矾土以及其余为助烧结剂，并在1230～1250℃的温度下烧结而成。此外，矾土瓷在施釉曲棒上显示的抗曲强度为209N/mm2。铝土矿瓷由以下组成配方构成：35(重量)％的白泥和高岭土、8(重量)％的长石、52(重量)％的煅烧的铝土矿以及其余为助烧结剂，并在1190～1220℃的温度下烧结而成的。铝土矿瓷在施釉的曲棒上显示的抗弯强度为199.6N/mm2。
矾土瓷的X射线光谱以X表示，铝土矿瓷的X射线光谱以Y表示。以金刚砂B、富铝红柱石A1和石英D相应的X射线峰值为特征。
可以清楚地看出：铝土矿瓷在相同的机械强度下比矾土瓷所含的石英量要少，而所含的富铝红柱石量则提高。
图6表明按照图5的X射线光谱X和Y由另一测量系列再一次说明。这里增加了一个X射线光谱Z，它是由含56重量)％的煅烧的铝土矿的配料制成的铝土矿瓷拍摄的。其他成分是：33.5(重量)％的白泥和高岭土以及10.5(重量)％的长石和滑石。烧结温度为1190～1220℃。
再一次标出金刚砂B、富铝红柱石A1和石英D的X的射线峰。从图6中可以清楚看出：在配料中煅烧的铝土矿含量达到56(重量)％时超过了高强度矾土瓷的金刚砂的含量，从而显示出两种材料有关机械强度的可比较性质。这是迄今不能想象的。
图7以部分剖面展示了一种作为高电压绝缘体设计的陶瓷绝缘体40。绝缘体40表明由铝土矿瓷41制的绝缘基体42以及联结和/或导至电流导线的连结帽44。绝缘基体42基本上是柱形绝缘子干45，并其上有一些分隔的盘状撑筋46构成。铝土矿瓷41在表面上敷釉，这里对其不作详细介绍。按照德国工业标准DIN 48006，所述绝缘体40特别适合于作轨道绝缘体。
实施例1：
用煅烧的铝土矿等价交换矾土进行了研究。这里比较了材料I、II、III、IV和V。
材料I和V是矾土瓷，其中成份配料为27(重量)％或40(重量)％的矾土。材料I的配料中还含有43.5(重量)％的白泥和高岭土、27.5(重量)％的长石以及其余为助烧结剂和助燃剂。材料V的配料含有43.3(重量)％的白泥和高岭土、12.1(重量)％的长石以及其余为助烧结剂和助燃剂。对材料I和材料V来说，烧结温度为1230～1250℃。
材料II和IV是铝土矿瓷，其中材料II是用27(重量)％的煅烧铝土矿等量代替材料I中27(重量)％的矾土。在材料IV的配料中用40％重量煅烧的铝土矿等量代替材料V中的40(重量)％的矾土。对材料II和材料IV来说，烧结温度为1230～1250℃。
材料III是相当于矾土/铝土矿瓷，其中配料中含有13.5(重量)％的矾土和13.5(重量)％的铝土矿。材料III的配料的其他组成与材料I及材料II相同。
应用的煅烧的铝土矿的组成列于表4。煅烧的铝土矿在商业上可以自由购买。表4：煅烧的铝土矿的化学分析
 SiO2 8.85
 Al2O3 84.32
 Fe2O3 0.94
 TiO2 4.11
 CaO 0.02
 MgO 0.22
 K2O 0.1
 Na2O 0.47
 GV 0.24
在使用煅烧的铝土矿时，可溶的Na2O含量很低，为0.30(重量)％。不能证明有γ-Al2O3的存在，氧化铝是以金刚砂而存在的。这种材料的筛渣为9.1％＞45μm，明显大于1％＞45μm极大值的矾土。Cilas-D50-值或颗粒细度为14.8μm，比矾土6～8μm的高一倍。所以铝土矿在秤量配料前要预先研磨8小时，使其达到矾土的细度。
表3列出了材料I～V的化学分析和测量值。按照德国工业标准DINVDE 0335，对测量数值进行了评价。
表3：试验材料的化学分析和测量值
I II III IV V
SiO2 43.18 45.26 44.25 36.90 32.58
Al2O3 45.62 41.97 43.79 50.31 57.18
Fe2O3 0.74 0.91 0.82 0.98 0.75
TiO2 0.35 1.44 0.90 1.92 0.31
CaO 0.28 0.35 0.33 0.78 0.68
MgO 0.69 0.78 0.73 0.99 0.91
K2O 3.78 4.32 4.03 3.11 2.67
Na2O 0.44 0.45 0.50 0.64 0.69
GV 4.91 4.61 4.64 4.37 4.22
强度σB(N/mm2)
施釉弯曲量(mm)坯料抗断裂强度(N/mm2)WAK20-60X10-6膨胀计断点(℃)煅烧收缩(％) 175165.65.713409.1 155204.85.513108.6 164194.45.713259.0 17224.54.95.512958.4 23218.56.56.013508.85
从表3中可以清楚地看出，按照1∶1的比例用煅烧的铝土矿代替矾土而制成的瓷，其强度显著降低。此外，在应用煅烧的铝土矿时，具有高矾土百分含量的材料比具有低矾土含量的材料，其强度损耗要高得多。所以，以煅烧的铝土矿替代含量为40(重量)％的矾土的材料IV后强度减少21.5％。材料II以煅烧的铝土矿替代27(重量)％的矾土含量后则强度减少11.5％。
其次，表3还列出了以煅烧的铝土矿替代矾土时弯曲值提高。还有，铝土矿对烧结开始、煅烧收缩和热膨胀系数(WAK)的作用也明显降低。
实施例2：
按照表2的配料配方，制成材料VI。图5列出了化学分析所用煅烧的铝土矿的组成和粒度测定。
表5：所用铝土矿的理化数值
                          化学分析          粒度
SiO2％  Al2O3％  Fe2O3％  TiO2％ CaO％  MgO％   K2O％ Na2O％    GV％     SR63μm  D50-Cilasμm
 8.74  84.84  1.35  4.02  0.18   0.26  0.47   0.05  0.11     16.3     24.3
因为煅烧的铝土矿基本上比矾土要粗得多，所以需要在球磨机中用水将其和4％的Ball Clay Hymod KC一起预先研磨15小时。这样可达到Cilas-D50值9.7μm。最后加入剩余原料，再研磨2.5小时。由此调节筛渣＞63μm时为0.26％，以及Cilas-D50值为7.4μm。烧结温度为1220℃。
表6表示铝土矿瓷的材料VI的化学组成。
表6：铝土矿瓷器的材料VI的化学分析
  SiO2   Al2O3   Fe2O3   TiO2   CaO   MgO   K2O   Na2O   GV％
  31.34   57.73     1.13     2.27     0.21    1.09    2.74     0.75   2.73％
按照德国工业标准DIN VDE 0335T.2，在材料VI的曲棒的断件上，进行通孔率的检验。在检验期间，没有发现色素穿透断件。可见，铝土矿瓷通孔是不密的。
按照德国工业标准DIN 51065，用浮力法对材料VI的坯料密度进行了测定，为2.74g/cm3。比较时，材料I的坯料密度为2.69g/cm3，而材料V的坯料密度则为2.77g/cm3。
表7是对铝土矿瓷材料VI和粘土瓷材料V材料I的其他性质进行了对照。
表7：收缩/强度
材料VI 材料V 材料I
膨胀计断点℃ 1315 1340 1325
筛渣＞63μm(％) 0.26 1.8 0.7
吸湿度(％) 19.8 19.4 19.0
干燥收缩(％) 7.74 7.0 6.8
煅烧收缩(％) 9.52 8.9 8.7
总收缩(％) 18.0 16.6 16.1
毛坯断裂强度(N/mm2) 4.6 6.2 6.2
弯曲值(mm) 20.5 16.0 18.5
未施釉抗弯强度N/mm2 163.2 174 138
施釉抗弯强度N/mm2 199.6 209 173
煅烧颜色内/外 中棕色/灰色 棕色点/白色 白色/白色
可以清楚地看出，铝土矿瓷材料VI达到与矾土瓷可比的机械强度。
表8中对比了材料VI、I和V在结构中的晶体组份。
表8：在结构中晶体组份的比较(％)
石英 富铝红柱石 金刚砂
材料I 3 10 24
材料V 2 9 34
材料VI - 15 30
虽然没有用矾土，铝土矿瓷材料VI却表明晶体富铝红柱石和金刚砂的含量高。石英完全以溶液进入侵蚀性熔融相中。通过X射线光谱检查，证明不再含有石英。
实施例3：
研究了烧结温度对铝土矿瓷材料VI的结构组成的影响。结果列于表9。
表9：含56.8％铝土矿(材料VI)的铝土矿瓷在不同煅烧温度下的定量的相含量
    样品                            含量(重量)％
  玻璃相     石英   金刚砂 富铝红柱石
铝土矿1190℃     44±2     0.8±0.5     43±1     12±1
铝土矿1225℃     46±2     0.5±0.5     39±1     14.5±1
铝土矿1340℃     46.5±2     ＜0.4     32±1     21.5±1
可以清楚地看出，烧结温度对结构中的金刚砂含量有极大影响，因而也影响瓷的机械强度。所以将烧结温度从1190℃提高到1340℃时，金刚砂含量就可以从43(重量)％降到32(重量)％。

Claims (17)

1.制造一种瓷的方法，其中，将煅烧的铝土矿(CB)、含有杂金属氧化物含量大于5(重量)％以上的白泥(T)、含有杂金属氧化物含量大于5(重量)％以上的高岭土(K)、长石(F)、硅酸镁(M)进行混合、磨碎、加工成悬浮物，再将悬浮物加成可成形的原料物，最后将原料物烘干，烧结成瓷。
2.根据权利要求1的方法，其中杂金属氧化物选自Fa2O3、MgO、K2O、Na2O、CaO。
3.根据权利要求1或2的方法，其中，使用具有80和90(重量)％ Al2O3的煅烧铝土矿(CB)。
4.根据上述权利要求中之一的方法，其中，使用伊利石白泥(T)和/或富含交换层白泥矿物的白泥(T)。
5.根据上述权利要求中之一的方法，其中使用富含伊利石的高岭土(K)和/或富含交换层白泥矿物的高岭土(K)。
6.根据上述权利要求中之一的方法，其中就总重量而言，将48-58(重量)％的煅烧的铝土矿(CB)、10-20(重量)％富含交替层白泥砂物的白泥(T)、4-12(重量)％的伊利石白泥(T)、7-15(重量)％的长石(F)、0.5-3(重量)％的硅酸镁(M)、8-16(重量)％的一种富含交换层白泥矿物的高岭土(K)以及8-16(重量)％的富含伊利石的高岭土(K)进行混合。
7.根据上这权利要求中之一的方法，其中作为长石(F)使用霞石-绿石。
8.根据上述权利要求中之一的方法，其中使用滑石作为硅酸镁(M)。
9.根据上述权利要求中之一的方法，其中，煅烧的铝土矿(CB)和白泥(T)组份可以分开或一起预先研磨。
10.根据上述权利要求中之一的方法，其中原料物是在1150和1300℃之间的温度下烧结。
11.根据上述权利要求10的方法，其中，原料物在1190和1220℃之间的温度下烧结。
12.根据上述权利要求中之一的方法，其中冷却过程是在烧结后使用冷却空气加速的。
13.瓷，通过权利要求1～12中之一的方法制得的。
14.根据权利要求13的瓷，包括12-21(重量)％的富铝红柱石(Al)、30-46(重量)％的金刚砂(B)、40-50(重量)％的玻璃相(A2)和0-2(重量)％的石英(D)。
15.根据权利要求14的瓷，包括12-15(重量)％的富铝红柱石(Al)、38-46(重量)％的金刚砂(B)、44-47(重量)％的玻璃相(A2)和0-1(重量)％的石英(D)。
16.根据权利要求14或15的瓷，其中所存有的石英颗粒(D)的粒度为20-40μm，而且其中横切面上的石英颗粒(D)少于每mm210个。
17.陶瓷绝缘体(40)，特别是用于高电压绝缘，具有由按照权利要求13至16中之一的瓷(41)制成的绝缘材料。
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