一种交流瓷绝缘子及其制备方法技术

技术编号：44652755 阅读：4 留言：0更新日期：2025-03-17 18:43

本发明专利技术提供一种交流瓷绝缘子及其制备方法，采用特定比例的原料制备生坯，包括改性高岭土、纳米硼化锆、六方氮化硼、稀土掺杂的硅酸锆、复合粘结剂和助熔剂。生坯形状为伞裙结构，具有3‑5个伞裙，相邻伞裙高度差逐渐增大，边缘设置倒角。其中，改性高岭土经过特定改性处理，稀土掺杂的硅酸锆通过高温煅烧得到，增强绝缘性能。复合粘结剂和助熔剂分别优化生坯成型性能和降低烧结温度。制备方法包括混合制浆、除铁、造粒成型和表面处理步骤，其中混合制浆过程采用超声震荡促进均匀混合，除铁过程分两次磁选，造粒成型采用冷等静压工艺，最终得到的产品具有优化的机械强度和绝缘性能，适用于交流电系统，能够承受恶劣的气候条件和机械应力。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及绝缘子制备，特别涉及一种交流瓷绝缘子及其制备方法。

技术介绍

1、在电力系统的输配电领域，交流瓷绝缘子起着至关重要的作用，它能够有效支撑和绝缘输电线路，保障电力的安全稳定传输。随着电力行业的不断发展以及对供电可靠性要求的日益提高，对交流瓷绝缘子的性能也提出了更高的标准。

2、传统的交流瓷绝缘子在实际应用中逐渐暴露出一些不足。一方面，在机械性能方面，现有的部分瓷绝缘子机械强度有限，在长期承受导线拉力、风荷载以及其他外力作用下，容易出现破裂、损坏等情况，这不仅影响绝缘子自身的使用寿命，还可能导致输电线路故障，威胁电力系统的正常运行。例如，一些绝缘子在遭遇恶劣天气下的强风或线路张力变化时，无法有效抵抗外力，致使结构损坏，进而引发停电事故。

3、另一方面，在绝缘性能上，传统瓷绝缘子的绝缘效果有待提升。由于原材料及制备工艺等因素限制，其内部晶体结构不够理想，杂质含量控制不够精准，使得在高电压环境下，可能出现局部放电、绝缘性能下降等问题，降低了电力传输的安全性和稳定性。而且，在生产过程中，现有的一些制备工艺难以保证原料混合的充分性和均匀性，这也会影响最终产品的综合性能，导致产品质量参差不齐。

4、此外，现有的瓷绝缘子生产工艺在控制生坯烧结温度、成型质量等方面也存在欠缺，要么烧结温度较高，增加了生产成本，要么成型后的生坯容易出现缺陷，影响成品的性能和外观质量。

技术实现思路

1、鉴于此，本专利技术提出一种交流瓷绝缘子及其制备方法，解决上述问题。</p>

2、本专利技术的技术方案是这样实现的：一种交流瓷绝缘子：所述交流瓷绝缘子是将生坯上釉、烧成、胶装后制得，所述生坯包括以下重量份原料：改性高岭土40-50份、纳米硼化锆10-15份、六方氮化硼8-12份、稀土掺杂的硅酸锆5-8份、复合粘结剂6-10份、助熔剂3-5份；所述纳米硼化锆的平均粒径为50-100nm；所述所述生坯的形状为伞裙结构，伞裙数量为3-5个，相邻伞裙之间的高度差按照从顶部到底部逐渐增大的规律分布，高度差范围在5-10mm之间，且伞裙的边缘处设置有半径为2-3mm的倒角。

3、进一步的，所述生坯包括以下重量份原料：改性高岭土45份、纳米硼化锆13份、六方氮化硼10份、稀土掺杂的硅酸锆7份、复合粘结剂8份、助熔剂4份。

4、进一步的，所述改性高岭土的改性方法是将高岭土在500-600℃下煅烧2-4小时，然后粉碎过筛，过筛目数为200-300目，以去除杂质并使高岭土颗粒更加均匀，提高辐照改性效果，再置于电子束辐照装置中，电子束能量1.2-1.5mev、电子束流强度3-5ma、辐照剂量为50-80kgy，辐照时间为3-5h，辐照完成后放入烘箱80-100℃下保温1-2小时。处理后的高岭土晶体结构产生定向晶格畸变，提高生坯的机械强度、改善绝缘性能。

5、进一步的，所述稀土掺杂的硅酸锆中的稀土元素为钇，掺杂量以氧化钇计占硅酸锆总质量的3％-5％，具体是选用纯度不低于95％、平均粒径在1-5μm的硅酸锆粉末作为基础原料，再取粒度0.5-2μm的氧化钇粉末，分别温度为120-150℃的烘箱中干燥3-4小时，将两者粉末混合研磨，转速200-300rpm，研磨时间2-4小时，再进行高温煅烧，以5-8℃/min的速率升温至800-1000℃，进行第一次保温，保温时间1-3h，继续以3-5℃/min的升温速率升温至1200-1300℃，在此温度下保温3-5h，完成后冷却至室温，得到稀土掺杂的硅酸锆。用于细化晶粒并提高生坯的绝缘性能。

6、进一步的，所述煅烧过程中，通入纯度为99.9％以上的氩气作为保护气体，气体流量控制在10-20l/min。防止在高温下原料被氧化，影响掺杂效果和最终产品质量。

7、进一步的，所述复合粘结剂由质量比为2-5:1-3:1的聚乙烯醇缩丁醛、海藻酸钠和聚乙二醇二丙烯酸酯组成，以保证生坯的成型性能。

8、进一步的，所述助熔剂为氟硅酸钠与硼酸锌按照质量比1:1-3混合而成，有助于降低生坯烧结温度。

9、进一步的，一种交流瓷绝缘子的制备方法，包括以下步骤：

10、s1、混合制浆：按照重量份称取上述原料加入到高速混合机中，同时加入去离子水，以800-1000rpm的转速搅拌混合30-45min，得到浆料；

11、s2、除铁：将浆料倒入磁选机中，磁场强度设置在0.1-0.2t，得到矿浆i，再继续倒入磁选机中，磁场强度设置在0.8-1.2t，得到矿浆ii，浆料的流速均为1-3cm/s，过滤、离心去除矿浆中的水分，再于温度100-120℃的烘箱中干燥2-4h，使含水量降低到5-10％；

12、s3、造粒成型：将碳酸氢铵加入到除铁后的混料中搅拌10-15min，加入量为混料质量的2.5-5％，转移到造粒机中造粒，造粒粒径控制在0.5-1mm，再让放入模具中，采用冷等静压成型工艺进行生坯成型，成型压力为150-200mpa，保压时间为5-8min，

13、s4、表面处理：待生坯脱模后，上釉、烧成、胶装后制得。

14、进一步的，所述s1的浆料质量浓度为20-40％。

15、进一步的，所述s1高速混合机内的温度控制在30-40℃，并且在搅拌混合过程中，每间隔10-15min进行一次超声震荡处理，超声功率为500-800w，震荡时间为2-4min，以促进各原料更充分地混合均匀。

16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：

17、首先，在机械性能方面，采用特定配比原料，经特殊改性的高岭土以及合理的伞裙结构设计，使其能出色机械性能，降低破裂损坏风险，延长使用寿命，有力保障电力系统运行稳定性。其次，辐照处理有助于优化高岭土内部的微观结构，减少晶体缺陷以及杂质对电子传导的影响。当应用于交流瓷绝缘子的生产时，这种结构优化可以有效抑制电子的迁移，使得绝缘子在高电压环境下能够更好地阻隔电流，减少漏电、局部放电等现象的发生概率，进而提升绝缘子的绝缘性能；同时，原料中稀土掺杂的硅酸锆经严谨工艺制备，细化晶粒，提升了生坯绝缘性能，让绝缘子在高电压环境下可保持良好绝缘状态，减少局部放电，增强电力传输安全性。再者，复合粘结剂保障生坯良好成型效果，助熔剂降低烧结温度，既节约能源、控制成本，又避免原料性能劣化，利于提升产品整体质量。同时，混合制浆时通过控制转速、浓度、温度并辅以超声震荡，确保各原料充分均匀混合，提高产品性能一致性与稳定性。此外，除铁环节分阶段设置磁场强度及控制流速高效除铁，造粒成型时精准把控各参数确保成型质量与尺寸精度，多环节协同作用，有效提高产品综合性能，更好地满足电力系统对交流瓷绝缘子的高标准要求。

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【技术保护点】

1.一种交流瓷绝缘子，其特征在于：所述交流瓷绝缘子是将生坯上釉、烧成、胶装后制得，所述生坯包括以下重量份原料：改性高岭土40-50份、纳米硼化锆10-15份、六方氮化硼8-12份、稀土掺杂的硅酸锆5-8份、复合粘结剂6-10份、助熔剂3-5份；所述纳米硼化锆的平均粒径为50-100nm；所述所述生坯的形状为伞裙结构，伞裙数量为3-5个，相邻伞裙之间的高度差按照从顶部到底部逐渐增大的规律分布，高度差范围在5-10mm之间，且伞裙的边缘处设置有半径为2-3mm的倒角。

2.如权利要求1所述的一种交流瓷绝缘子，其特征在于：所述生坯包括以下重量份原料：改性高岭土45份、纳米硼化锆13份、六方氮化硼10份、稀土掺杂的硅酸锆7份、复合粘结剂8份、助熔剂4份。

3.如权利要求1所述的一种交流瓷绝缘子，其特征在于：所述改性高岭土的改性方法是将高岭土在500-600℃下煅烧2-4小时，然后粉碎过筛，过筛目数为200-300目，以去除杂质，再置于电子束辐照装置中，电子束能量1.2-1.5MeV、电子束流强度3-5mA、辐照剂量为50-80kGy，辐照时间为3-5h，辐照完成后

4.如权利要求1所述的一种交流瓷绝缘子，其特征在于：所述稀土掺杂的硅酸锆中的稀土元素为钇，掺杂量以氧化钇计占硅酸锆总质量的3％-5％，具体是选用纯度不低于95％、平均粒径在1-5μm的硅酸锆粉末作为基础原料，再取粒度0.5-2μm的氧化钇粉末，分别温度为120-150℃的烘箱中干燥3-4小时，将两者粉末混合研磨，转速200-300rpm，研磨时间2-4小时，再进行高温煅烧，以5-8℃/min的速率升温至800-1000℃，进行第一次保温，保温时间1-3h，继续以3-5℃/min的升温速率升温至1200-1300℃，在此温度下保温3-5h，完成后冷却至室温，得到稀土掺杂的硅酸锆。

5.如权利要求5所述的一种交流瓷绝缘子，其特征在于：所述煅烧过程中，通入纯度为99.9％以上的氩气作为保护气体，气体流量控制在10-20L/min。

6.如权利要求1所述的一种交流瓷绝缘子，其特征在于：所述复合粘结剂由质量比为2-5:1-3:1的聚乙烯醇缩丁醛、海藻酸钠和聚乙二醇二丙烯酸酯组成。

7.如权利要求1所述的一种交流瓷绝缘子，其特征在于：所述助熔剂为氟硅酸钠与硼酸锌按照质量比1:1-3混合而成。

8.如权利要求1所述的一种交流瓷绝缘子的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

9.如权利要求7所述的一种交流瓷绝缘子的制备方法，其特征在于：所述S1的浆料质量浓度为20-40％。

10.如权利要求7所述的一种交流瓷绝缘子的制备方法，其特征在于：所述S1高速混合机内的温度控制在30-40℃，并且在搅拌混合过程中，每间隔10-15min进行一次超声震荡处理，超声功率为500-800W，震荡时间为2-4min。

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【技术特征摘要】

3.如权利要求1所述的一种交流瓷绝缘子，其特征在于：所述改性高岭土的改性方法是将高岭土在500-600℃下煅烧2-4小时，然后粉碎过筛，过筛目数为200-300目，以去除杂质，再置于电子束辐照装置中，电子束能量1.2-1.5mev、电子束流强度3-5ma、辐照剂量为50-80kgy，辐照时间为3-5h，辐照完成后放入烘箱80-100℃下保温1-2小时。

4.如权利要求1所述的一种交流瓷绝缘子，其特征在于：所述稀土掺杂的硅酸锆中的稀土元素为钇，掺杂量以氧化钇计占硅酸锆总质量的3％-5％，具体是选用纯度不低于95％、平均粒径在1-5μm的硅酸锆粉末作为基础原料，再取粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，林芳，
申请(专利权)人：江西利红电瓷制造有限公司，
类型：发明
国别省市：

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