[发明专利]陶瓷绝缘子及其制造方法

说明书

本发明涉及到陶瓷绝缘子及其制造方法，并且特别涉及到具有良好机械强度和良好绝缘击穿强度即陡峭的波前击穿强度的一种陶瓷绝缘子及其制造方法。

诸如柱形绝缘子和悬挂绝缘子这样的陶瓷绝缘子被广泛地用做架空动力线的绝缘和机械支撑部件。这种陶瓷绝缘子的制造过程是：通过混合诸如铝土和粘土等原材料并且使混合的原材料成形而制成一个成形体；在由此获得的成形体表面上涂釉；以及烧结涂过釉的成形体。在上述这种公知的陶瓷绝缘子中，陶瓷绝缘子的抗拉强度主要是通过涂釉工序而产生的，因为瓷釉可以嵌入陶瓷绝缘子表面上的微小缺陷并且由于热膨胀的差别而产生内部应力。

公知的陶瓷绝缘子在正常电压和风雨气候条件下完全能够持久地使用。然而，如果施加在其上的电压较高，例如是由于自然雷电而产生的雷电冲击电压施加在其上时，公知的陶瓷绝缘子就不能充分地耐受这种状态，因而迫切地需要对公知陶瓷绝缘子的介电击穿强度加以改进。

另外，作为对陡峭的波前击穿强度特性的改进技术，申请人在日本专利申请公开No.63-211525(JP-A-63-211525)中提出了一种在瓷釉中添加预定量的MnO的技术，在日本专利申请公开No.9-63379(JP-A-9-63379)中提出了限定悬挂绝缘子中的沙和瓷釉的介电常数的技术，而日本专利申请公开No.10-228818(JP-A-10-228818)中提出了在陶瓷中添加氧化铝晶体的技术。然而，由于上述这些技术都采用了在陶瓷绝缘子主体表面上施加瓷釉的方式，对陡峭的波前击穿强度能够有一定程度的改善，但是并不能使陡峭的波前击穿强度得到根本的改善。

瓷釉的成分例如是在诸如滑石粉、铝土和粘土等普通陶瓷绝缘子的原材料中添加一定量的长石，从而在烧结之后产生一种玻璃相。X-射线分析的结果显示出玻璃相大于70％(重量百分比)。因此，瓷釉基本上被认为是和陶瓷一样具有良好的介电击穿强度，但是由于其内部含有微孔而低于陶瓷。由于微孔(空气)的介电常数比包围着微孔的玻璃相的介电常数要小，这一原因被认为是在施加电压的情况下在微孔处存在积聚的电场而造成的。另外，由于瓷釉的介电常数比陶瓷绝缘子主体的介电常数要小，当陡峭的波前击穿冲击作用在陶瓷绝缘子上时，瓷釉就形成了一个弱点。因此，在将瓷釉涂在陶瓷绝缘子主体表面上的这种公知的陶瓷绝缘子中，要想根本地改善介电击穿强度是很困难的。

本发明的目的就是要消除上述的缺陷，并且提供一种陶瓷绝缘子及其制造方法，使其介电击穿强度即冲击强度得以改善，同时又不会降低机械强度。

按照本发明的陶瓷绝缘子包括一个陶瓷绝缘子主体和形成在陶瓷绝缘子主体表面上的一个涂层，上述涂层是由主要包括高介电常数的材料并且相对介电常数大于4的陶瓷原材料构成的，在涂层中沿着涂层厚度方向上的微细部分的相对介电常数值在最大值和最小值之间的比例小于2。

另外，按照本发明，一种用来制造具有一个陶瓷绝缘子主体和形成在该陶瓷绝缘子主体表面上的一个涂层的陶瓷绝缘子的方法包括以下步骤：

(1)制备上述的陶瓷绝缘子主体；(2)用以下方式将涂层材料制备成泥浆：(a)研磨原材料并混入粘土以制备成包括按重量计占50-60％的SiO₂、20-30％的Al₂O₃并且其余是MgO、CaO、K₂O、Na₂O的陶瓷原材料，(b)单独制备出相对介电常数大于10的高介电常数的材料；以及(c)将如此制备的100份重量的陶瓷原材料和如此制备的3-10份重量的高介电常数材料混合到一起；(3)将如此制备的涂层材料施加到陶瓷主体的表面上；以及(4)对表面上涂有涂层材料的这种陶瓷主体进行烧结。

在按照本发明的陶瓷绝缘子中，由于涂层的微细部分的相对介电常数的最大值和最小值之间的比例是均匀的例如小于2，而相对介电常数却大于4，也就是说，在陶瓷绝缘子主体表面上形成的这种材料具有均匀分布的高介电常数，因此，可以使得在冲击电压施加到陶瓷绝缘子上时可能形成弱点的涂层的相对介电常数接近于陶瓷绝缘子主体的相对介电常数。另外还可以减少微孔的数量，这样就能消除施加在涂层上的陡峭的波前击穿电压的积聚部位。此外，这种涂层对陶瓷绝缘子主体施加的压力等于或是大于公知的瓷釉所施加的压力。这样就能改善陶瓷绝缘子的陡峭的波前击穿强度特性，同时维持其原有的机械强度。另外，在本发明的这种制造陶瓷绝缘子的方法中还可以看出，无需采用将具有高介电常数的材料与先得到的原材料混合再进行烧结，而是将它们与后得到的原材料混合再进行烧结同样可以获得上述的涂层。