[发明专利]一种高压绝缘材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种高压绝缘材料及其制备方法和应用，属于绝缘材料技术领域。本发明以具有优异绝缘性的氮化硅材料为原料，利用绝缘性好的烧结助剂，能够减少烧结助剂对氮化硅陶瓷绝缘性的影响，从而保证材料的绝缘性能；本发明采用氮化硅陶瓷，其柱状晶粒结构和高致密度使其抗冲击性能优异；本发明通过在坯体表面涂抹氮化硼，能够隔绝烧结过程中炉体内石墨部件对坯体的渗透，从而提高材料的电阻率，进一步提高其绝缘性能。

技术领域

本发明涉及绝缘材料技术领域，尤其涉及一种高压绝缘材料及其制备方法和应用。

背景技术

高压绝缘材料在输电线路和变电站中广泛应用，起着支撑导线和绝缘的作用，其质量好坏直接影响着电网的安全运行。绝缘材料一旦发生断裂，轻则造成短路器损坏、变压器烧损，重则造成大面积停电，严重影响经济发展和社会稳定。

众所周知，由于陶瓷的绝缘性好，传统的高电压绝缘材料多使用陶瓷材料，常见高强度电瓷材料有普通电瓷、高硅质电瓷和铝质电瓷等。然而，一般的电瓷材料存在易碎、抗冲击性差等缺点，因此在超高压、特高压领域被玻璃钢和有机复合绝缘材料所替代。但是，玻璃绝缘难以成型外形大而复杂的制品，有机复合绝缘材料抗老化能力有限，从而限制了高压电力设备的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压绝缘材料及其制备方法和应用，所制备的高压绝缘材料具有优异的抗冲击性能和高绝缘性能，满足户内绝缘及户外绝缘等多种高压环境的使用要求。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高压绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

将氮化硅粉、烧结助剂和研磨介质混合，进行湿法研磨，得到混合料浆；所述烧结助剂包括氧化铝、氧化钇、氧化锆、氧化镁和氧化硅中的至少两种；

将所述混合料浆依次进行干燥、压制和粉碎，得到混合粉料；

将所述混合粉料进行冷等静压成型，得到第一生坯；

在所述第一生坯表面涂覆氮化硼料浆，干燥后，得到第二生坯；

将所述第二生坯进行气压烧结，得到高压绝缘材料。

优选的，所述氮化硅粉的平均粒径D₅₀＜1μm，α相含量＞90％；所述氧化铝、氧化钇、氧化锆、氧化镁和氧化硅的平均粒径D₅₀独立地＜1μm。

优选的，所述氮化硅粉占所述氮化硅粉与烧结助剂总质量的质量百分比为80～95％；所述氧化铝、氧化钇、氧化锆、氧化镁和氧化硅的质量比为(0～8)：(0～8)：(0～4)：(0～4)：(0～4)。

优选的，所述压制的压力为50～150MPa，保压时间为100～200s。

优选的，所述冷等静压成型的压力为200～300MPa，保压时间为100～500s。

优选的，所述氮化硼料浆固相物料的质量含量为30～40％。

优选的，所述气压烧结的温度为1680～1800℃，保温时间为10～20h，压力为2～8MPa；升温至所述气压烧结的温度的升温速率为3～8℃/min。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的高压绝缘材料，包括β相氮化硅和弥散分布于所述β相氮化硅中的玻璃相，所述玻璃相由烧结助剂形成；所述烧结助剂包括氧化铝、氧化钇、氧化锆、氧化镁和氧化硅中的至少两种。

本发明提供了上述技术方案所述高压绝缘材料在高压电力设备中的应用。