[发明专利]550kN等级悬式瓷绝缘子釉料原材料选用和制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非晶质及硅铝酸盐材料，特别适用于550kN等级悬式瓷绝缘子釉料原材料选用和制备方法。

背景技术

随着我国“西电东送、全国互联、南北互供”的战略实施，国家对超高压、特高压技术发展及相配套设备国产化的高度重视，未来我国高吨位、大容量远程输电线路越来越多，550kN等级悬式瓷绝缘子未来的需求量也随之增大。

悬式瓷绝缘子是一种由多种粘土类原材料混合、近20种矿物组成、经复杂的工艺制备和烧结而成的硅铝酸盐材料，瓷体以非晶相为主，结晶相有刚玉、莫来石、石英和长石等。

瓷绝缘子的核心是绝缘和支持，它以其耐高压、耐酸、抗腐蚀和强度高等被用于输电线路，被称之为输电线路的“生命线”。无论是有机还是无机材料的绝缘子其任务均相同。绝缘任务基本上是与输电线路周围空气共同完成。所以在国标及国际电工委(IEC)对绝缘子型式检验时最关心的是某一个强度等级能在何等条件下起到绝缘作用，即绝缘破坏。现有的瓷绝缘子在输电线路运行过程中，电场强度升到某一个值时绝缘就会被破坏，称之为绝缘被击穿或者放电。在输电线路中承受压应力的强度是承受拉应力的数十倍，而且受力是多方面的，有输电导线的重量、张力、复冰重量、风力、振动和电动力等。对瓷绝缘子而言，必须具备较高的强度如：抗弯强度、抗拉强度和机电破坏负荷等等，更多的强度是与机电性能同时作用，通常是用机电破坏试验来考核瓷绝缘子的强度，绝缘子的瓷质性能取决于原材料种类的选择和工艺。

瓷绝缘子的瓷体部分主要由两部分组成，即瓷坯和瓷釉。而瓷釉原材料的选用对瓷体的整体强度至关重要，实际上瓷釉矿物学工作涉及内容较多，研究内容主要体现在民用瓷釉。中国传统陶瓷是人类艺术宝库的珍宝，而用以装饰这些陶瓷的釉彩更是这些珍品中的精华。但不管是工业釉(或电瓷釉)还是民用釉通常有两大目的，一是外观，二是提高瓷质性能，前者多用于民用陶瓷，后者多用于工业陶瓷。工业陶瓷主要体现在瓷质性能，对电瓷而言，瓷质性能主要是机电性能、冷热性能和瓷表面绝缘性能。电瓷釉是通过一定的工艺覆盖在瓷坯体表面一层很薄的非晶态物质，非晶质总量达55～80％，其厚度一般在0.1～0.25毫米。上釉的瓷坯表面平整光滑，经上釉的瓷坯表层不透气、不透水、抗大气污染、耐化学腐蚀，在运行过程中还有利于风和雨天的冲洗自洁。

对550kN电瓷绝缘子釉料原材料的选用，没有统一的标准，各电瓷厂家只是根据瓷绝缘子不同等级进行探索，通常主体原材料是采用市售石英和工业氧化铝等进行釉料制备，或者从众多粘土原料中通过反复试验选择合适的原材料。选用这类釉料原材料明显存在较多的有害矿物种类而且含量较高。甚至于对釉料原材料的选用不适而导致产品在输电线路中抗污染和绝缘性能差发生重大安全事故，给国家和所在的用电区域造成重大经济损失，这类例子给社会以太多的教训。

为了克服上述现有电瓷釉料选材的不足而提供一种可降低成本、易于寻求的一种粘土型原材料，通过合理的工艺制备出550kN等级瓷绝缘子坯体釉料。

发明内容

针对现有对电瓷坯体釉料原材料选用不统一的缺陷，本发明的目的是提供一种550kN等级悬式瓷绝缘子釉料原材料选用和制备方法。

为达到上述目的，本发明采用技术方案是：

一种550kN等级悬式瓷绝缘子釉料原材料选用和制备方法，包括如下步骤：

(1)选择高岭石型粘土(见附图)，经XRD检测可知：高岭石型粘土的物相组成：以高岭石为主，高岭石含量85～90％，石英含量5～10％，绢云母含量5～10％。少量矿物有蒙脱石、角闪石、锐钛矿、长石、三水铝石、方解石、铁矿物和非晶质等，粘土原料的粒度为20～40目。

(2)准备滑石，纯度97％以上；长石，纯度95％以上；精制石英，纯度99.9％以上；煅烧铝矾土，Al₂O₃含量87％以上，刚玉和莫来石总量80％以上，真比重大于3.55g/cm³；碳酸钙，纯度99.9％以上；瓷粉，中瓷粉；水玻璃。这些原料的粒度在180～200目。

(3)配比方法：高岭石型粘土6～20％、滑石7～15％、长石20～40％、精制石英25～40％、煅烧铝矾土10～20％、碳酸钙3～15％、中瓷粉0～10％、水玻璃0.001～1％。粘土原料的粒度为20～40目，其它原料的粒度在180～200目，经混合均匀、球磨，再进行成分分析。其成分分析数据和粒度如下表示：

化学成分计算(％)