【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电瓷，特别涉及一种稀土掺杂电瓷及其制备方法与应用。
技术介绍
1、电力系统要将电能从发电厂送到远方用户，必须具备两个条件：一是为传输电流的导线提供机械支持；二是为高压端与地面之间提供足够的绝缘距离。绝缘子就具备了这两种基本功能，所以绝缘子在电力系统中占有及其重要的地位。
2、瓷绝缘子，依靠其自身的机械、电气性能的高稳定性、热稳定性及抗化学腐蚀性等优异性能，在绝缘子行业一直是占主要地位。瓷绝缘子在运行过程中，不仅要承受导线张力、风力以及短路电流电动力作用于绝缘子轴线方向的作用，此外，还有电器机构重力、元件自重以及运行中可能发生的地震、冰冻、温度急变等自然环境的作用。而且随着电网向超、特高压方向的发展，绝缘子所需要承受的作用力越大，因此电力系统的安全稳定运行对支柱瓷绝缘子的机械强度提出了更高的要求。
3、申请内容
4、本申请是鉴于上述问题而进行的，其目的在于，提供一种稀土掺杂电瓷，该电瓷的机械强度高。
5、具体如下，本申请第一方面提供了一种稀土掺杂电瓷，包括以下制备原料：
6、氧化铝、陶瓷粉、石英、钛白粉、稀土掺杂剂、分散剂和成型剂；
7、所述成型剂包括以下制备原料：
8、改性硅酸铝、硅橡胶、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯和异氰酸酯；
9、所述稀土掺杂剂包括以下制备原料：
10、三氧化二钇和硬脂酸镧。
11、根据本申请技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：
12、本申请中制备原料包括氧化铝
13、电瓷材料的强度不仅决定于结晶相本身的强度和含量，还决定于结晶相在材料中的分布和合理的织构。由于稀土离子(y3+半径9.3nm，la3+半径10.6nm)与铝离子(al3+半径5.0nm)半径相差甚大；稀土氧化物在al2o3中难于固溶，因而它们与另外的晶界第二相一起共同抑制晶粒长大，形成致密均匀的显微结构，改善材料力学性能。稀土离子在电瓷材料微观结构中起到细晶强化，固溶强化，自增韧补强等作用，从宏观上看即添加稀土氧化物可以降低al2o3陶瓷的烧结温度，改善显微组织，提高机械强度。
14、同时，稀土成型剂中氧化钇是网络中间体，y3+是网络变性离子，氧化钇的引入增加了熔体中的活性氧，使o/si升高，硅氧络阴离子基团变小，导致熔体粘度下降，从而促进晶核的产生，故瓷体中生产晶相莫来石的倾向增大，形成玻璃相的倾向降低，随着莫来石成分的增加，瓷体密度增加，从而提高瓷体的强度。
15、稀土掺杂剂与氧化铝在高温下更倾向于形成低熔点化学物，低熔点化合物在基层粒子表面倾向于形成液相，这些液相结构可以使基层粒子润湿，并填充粒子之间的气孔，促进气体的排出，使气孔分散更均匀，提高烧结致密度，从而提高抗弯强度。
16、本申请还通过成型剂和硬脂酸镧等，对气孔的形貌进行控制，使莫来石相穿插于刚玉相中，形成网络状结构，使材料的力学性能显著提高；从而制得了机械性能优异的电瓷材料。
17、制备原料中还含有一定的钛元素，二氧化钛有一定的光催化能力，还能提升电瓷材料的自洁性能。
18、电瓷材料微观结构主要包括刚玉(al2o3)和莫来石(3al2o3·2sio2)相；一定范围内，莫来石相含量提升，有利于增强电瓷材料的机械性能。
19、根据本申请的一些实施方式，所述氧化钇的粒径为3μm～5μm。
20、根据本申请的一些实施方式，所述陶瓷粉为镁钙硅三元陶瓷粉；
21、根据本申请的一些实施方式，所述陶瓷粉中氧化镁的质量分数为10％～20％。
22、根据本申请的一些实施方式，所述陶瓷粉中氧化钙的质量分数为40％～50％。
23、根据本申请的一些实施方式，所述陶瓷粉中氧化硅的质量分数为40％～50％。
24、根据本申请的一些实施方式，所述陶瓷粉为2cao·mgo·2sio2粉。
25、根据本申请的一些实施方式，包括以下重量份数的制备原料：
26、氧化铝100份、陶瓷粉50份～100份、石英20份～30份、钛白粉5份～10份、稀土掺杂剂1份～2份、分散剂10份～20份和成型剂5份～10份。
27、根据本申请的一些实施方式，所述成型剂包括以下重量份数的制备原料：
28、改性硅酸铝10份、硅橡胶1份～2份、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯10份～20份和异氰酸酯1份～2份。
29、根据本申请的一些实施方式，所述稀土掺杂剂包括以下制备原料：
30、三氧化二钇、硬脂酸镧和溶剂；
31、根据本申请的一些实施方式，所述稀土掺杂剂包括以下重量份数的制备原料：
32、三氧化二钇10份、硬脂酸镧20份～40份和溶剂100份～200份；
33、根据本申请的一些实施方式，所述溶剂为乙醇。
34、根据本申请的一些实施方式，所述硅橡胶包括甲基乙烯基硅橡胶。
35、根据本申请的一些实施方式，所述甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.15％～0.25％。
36、根据本申请的一些实施方式，所述甲基乙烯基硅橡胶的分子量为60万～70万。
37、根据本申请的一些实施方式，所述乙烯基硅橡胶为xiameter rbg-0702。
38、根据本申请的一些实施方式，所述改性硅酸铝包括以下制备原料：
39、乙烯基三甲氧基硅烷、硅酸铝和碱。
40、根据本申请的一些实施方式，所述乙烯基三甲氧基硅烷和硅酸铝的质量比为7～8:10。
41、本申请第二方面提供了本申请第一方面稀土掺杂电瓷的制备方法，包括以下步骤：
42、将制备原料混合后烧结；
43、所述烧结的温度为500℃～1300℃。
44、根据本申请的一些实施方式，所述烧结包括第一次保温、第二次保温和第三次保温。
45、根据本申请的一些实施方式，所述第一次保温的温度为500℃～600℃。
46、根据本申请的一些实施方式，所述第一次保温的时间为1h～3h。
47、根据本申请的一些实施方式，所述第二次保温的温度为1000℃～1100℃。
48、根据本申请的一些实施方式，所述第二次保温的时间为12h～16h。
49、根据本申请的一些实施方式，所述第三次保温的温度为1200℃～1300℃。
50、根据本申请的一些实施方式，所述第三次保温的时间为3h～5h。
51、本申请对烧结的保温阶段进行控制，第一次保温过程中主要是使制备原料中有机物充分分解，含金属元素的有机物在第一次保温过程中会转化为无机物，例如金属氧化物等；而含金属元素的有机物和硅橡胶的相容性较好，从而能使金属氧化物充分固定在电瓷材料中，从而提升烧结后相的均一性；同时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种稀土掺杂电瓷，其特征在于，包括以下制备原料：
2.根据权利要求1所述的稀土掺杂电瓷，其特征在于，所述陶瓷粉为镁钙硅三元陶瓷粉；
3.根据权利要求1所述的稀土掺杂电瓷，其特征在于，包括以下重量份数的制备原料：
4.根据权利要求1所述的稀土掺杂电瓷，其特征在于，所述硅橡胶包括甲基乙烯基硅橡胶；
5.根据权利要求1所述的稀土掺杂电瓷，其特征在于，所述改性硅酸铝包括以下制备原料：
6.根据权利要求1至5任一项所述的稀土掺杂电瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述烧结包括第一次保温、第二次保温和第三次保温；
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述改性硅酸铝的制备方法，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述回流的温度为60℃～70℃；
10.一种如权利要求1至5任一项所述的稀土掺杂电瓷在制备绝缘子中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种稀土掺杂电瓷，其特征在于，包括以下制备原料：
2.根据权利要求1所述的稀土掺杂电瓷，其特征在于，所述陶瓷粉为镁钙硅三元陶瓷粉；
3.根据权利要求1所述的稀土掺杂电瓷，其特征在于，包括以下重量份数的制备原料：
4.根据权利要求1所述的稀土掺杂电瓷，其特征在于，所述硅橡胶包括甲基乙烯基硅橡胶；
5.根据权利要求1所述的稀土掺杂电瓷，其特征在于，所述改性硅酸铝包括以下制备原料：
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：李启建，何戬，李予良，王红，李珍宜，李育良，李启刚，
申请(专利权)人：湖南阳东电瓷电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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