本發(fā)明涉及電力材料領(lǐng)域，特別涉及絕緣子領(lǐng)域，具體涉及一種陶瓷絕緣子及其制備方法。
背景技術(shù)：
：絕緣子是一種特殊的絕緣控件，能夠在架空輸電線路中起到重要作用。早年間絕緣子多用于電線桿，慢慢發(fā)展于高型高壓電線連接塔的一端掛了很多盤狀的絕緣體，它是為了增加爬電距離的，通常由玻璃或陶瓷制成。根據(jù)絕緣子的產(chǎn)品形狀、電壓等級、應(yīng)用環(huán)境來分類。按產(chǎn)品形狀可分為：盤形懸式絕緣子、針式絕緣子、棒形絕緣子、空心絕緣子等；按使用特點(diǎn)可分為：線路用絕緣子、電站或電器用絕緣子；按使用環(huán)境分為戶內(nèi)絕緣子和戶外絕緣子。陶瓷絕緣子根據(jù)其所含化學(xué)成分的不同分為硅質(zhì)陶瓷絕緣子和鋁質(zhì)陶瓷絕緣子，鋁質(zhì)絕緣子分為鋁質(zhì)瓷和高強(qiáng)度鋁質(zhì)瓷，根據(jù)絕緣子種類的不同應(yīng)用領(lǐng)域也不同。目前，國產(chǎn)的普通陶瓷絕緣子強(qiáng)度為60-80kn/cm2，高強(qiáng)度陶瓷絕緣子的強(qiáng)度為100-180kn/cm2，比國外同型號絕緣子的強(qiáng)度低15%-25%。因此，絕緣子強(qiáng)度不足是制約國產(chǎn)高壓絕緣子最突出的問題。有研究表明，絕緣子中莫來石相的含量是決定其機(jī)械性能尤其是斷裂強(qiáng)度的關(guān)鍵。近年來，國內(nèi)絕緣子行業(yè)已紛紛調(diào)整生產(chǎn)工藝，在原料的配方、球磨工藝、成型方法、燒成制度等方面均投入大量的人力、物力進(jìn)行技術(shù)改造與升級。其中，通過調(diào)整粉體原料的化學(xué)組成及工藝參數(shù)，是目前提高絕緣子性能的主要途徑。但絕緣子的強(qiáng)度仍不能滿足電力領(lǐng)域的需求，尤其是絕緣子的強(qiáng)度性能還有待進(jìn)一步提高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有絕緣子強(qiáng)度低的缺陷，提供一種陶瓷絕緣子及其制備方法；本發(fā)明將超聲波練泥工藝替代了傳統(tǒng)的陳腐和真空練泥工藝，既能顯著提高陶瓷絕緣子的強(qiáng)度，還能縮短和簡化生產(chǎn)工藝，使陶瓷絕緣子的制備更快捷、簡單。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種陶瓷絕緣子的制備方法；包括以下步驟：稱量、混合、球磨、篩選、除鐵、榨泥、練泥、成型、干燥、上釉和燒制；所述的練泥為超聲波練泥；所述的超聲波頻率為100-150khz、功率密度為1.2-2.0w/cm2。本發(fā)明一種陶瓷絕緣子的制備方法，將超聲波練泥工藝替代了傳統(tǒng)的陳腐和真空練泥工藝；利用超聲波的超高速震蕩作用，不僅加快了水化反應(yīng)速度，使水化反應(yīng)更徹底，使泥料的可塑性、粘性更好，而且還能徹底的驅(qū)除泥料中的氣泡，最大程度的增加泥料密度，從而使泥料的品質(zhì)更高，經(jīng)成型得到的陶瓷生胚品質(zhì)更好，經(jīng)燒制得到的陶瓷絕緣子強(qiáng)度更高；該方法不僅縮短了生產(chǎn)周期，還簡化了生產(chǎn)工藝步驟，使陶瓷絕緣子的制備方法更簡單、可靠，適合陶瓷絕緣子的大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)。上述一種陶瓷絕緣子的制備方法，其中，所述稱量為按照原材料配方稱量原材料，備用。其中，所述的混合為將稱量好的原材料混合均勻得到混合料。其中，所述的球磨為將混合料與水加入到球磨機(jī)中，進(jìn)行球磨，得泥漿；優(yōu)選的，加入的混合料與水的質(zhì)量比為1︰1-2，水太少，泥漿粘性大，不利于球磨，水太多，泥漿流動(dòng)性太好，也同樣不利于球磨；優(yōu)選的，所述的球磨時(shí)間為5-10h。其中，所述的過篩為將球磨好的泥漿過篩，取篩下物得泥料；優(yōu)選的，篩的目數(shù)為400-800目，泥料顆粒過大，不利于成型和燒制，燒制得到的絕緣子強(qiáng)度低。其中，所述的除鐵為將泥料用濕法磁鐵分離器進(jìn)行除鐵，去除磁性雜質(zhì)。其中，所述的榨泥為將經(jīng)球除鐵后的泥料進(jìn)行壓榨脫水，使泥料含水量為15-20%。其中，所述的練泥為超聲波練泥，即將泥料直接用超聲波進(jìn)行處理，利用超聲波的高速震蕩作用，不僅能加快水化反應(yīng)，使泥料的可塑性、粘性得到大幅提高，還能驅(qū)除泥料中的氣泡，增加泥料密度，從而達(dá)到提高泥料品質(zhì)的目的，使其制備得到的陶瓷絕緣子強(qiáng)度更好；優(yōu)選的，所述的超聲波頻率為120khz、功率密度為1.5-1.8.w/cm2；其中，所述的練泥時(shí)間為5-8h。其中，所述的成型為將經(jīng)真空練泥后的泥料根據(jù)產(chǎn)品尺寸的要求進(jìn)行成型得到絕緣子初胚。其中，所述的干燥為將絕緣子初胚進(jìn)行干燥，使其含水量不大于2%。其中，所述的上釉為將釉料均勻涂覆在干燥的絕緣子初胚上，得到絕緣子生胚。其中，所述的燒制為將絕緣子生胚置入平行的交流電場中進(jìn)行燒制，得到高性能絕緣子；利用電場的極化作用，促進(jìn)了高溫條件下莫來石相沿電場方向的生長，增加了莫來石相的長徑比，從而提高了絕緣子的彎曲強(qiáng)度；優(yōu)選的，所述的交流電場的電場強(qiáng)度為0.1-10kv/mm、頻率為10-150hz，電場強(qiáng)度過大，絕緣子中晶相形成緩慢，絕緣子的彎曲強(qiáng)度反而降低；電場強(qiáng)度過小，對莫來石相的生長影響程度小，對絕緣子的彎曲強(qiáng)度增強(qiáng)作用小；頻率過大，不利于莫來石相在電場方向上的生長，形成的莫來石相長徑比小，不能增加絕緣子彎曲強(qiáng)度；頻率過小，生成的莫來石相長徑比過大，絕緣子的彎曲強(qiáng)度反而降低；最優(yōu)選的，所述的交流電場強(qiáng)度為1-5kv/mm、頻率為50-100hz。其中，所述的燒制為分階段燒制，包括：預(yù)熱期、氧化期、還原期、保溫期和冷卻期。其中，所述的預(yù)熱期溫度為250-400℃，時(shí)間為10-15h；預(yù)熱期主要是預(yù)熱絕緣子生胚，除去殘余水分和少量結(jié)晶水。其中，所述的氧化期溫度為700-900℃，時(shí)間為25-30h；氧化期過程中，大部分結(jié)晶水排出，并將有機(jī)物、碳酸鹽和部分硫酸鹽進(jìn)行分解。其中，所述的還原期溫度為1000-1250℃，時(shí)間為25-30h；還原期內(nèi)，大部分氧化物被還原，硫酸鹽分解，碳和碳素被氧化，從而形成陶瓷材料。其中，所述的保溫期是將溫度從還原期的1000-1250℃緩慢降低到600℃，降溫速度為50-80℃/h；在保溫階段內(nèi)，生胚完全煅燒成為陶瓷，防止因煅燒不完全而導(dǎo)致絕緣子質(zhì)量降低。其中，所述的冷卻期時(shí)間為4-6h；將窯內(nèi)冷卻到常溫，防止陶瓷因快速冷卻導(dǎo)致炸裂，破壞絕緣子結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，進(jìn)一步的，本發(fā)明提供了一種陶瓷絕緣子，所述陶瓷絕緣子是通過上述制備方法制備得到。本發(fā)明一種陶瓷絕緣子具有強(qiáng)度高、生產(chǎn)方法簡單的優(yōu)點(diǎn)，能滿足電力行業(yè)對絕緣子強(qiáng)度的需求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明制備方法將超聲波練泥工藝替代了傳統(tǒng)的陳腐和真空練泥工藝，使得到的陶瓷生胚品質(zhì)更好，經(jīng)燒制得到的陶瓷絕緣子強(qiáng)度更高。2、本發(fā)明制備方法縮短了生產(chǎn)周期，還簡化了生產(chǎn)工藝步驟，使陶瓷絕緣子的制備方法更簡單可靠，適合陶瓷絕緣子的大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)。3、本發(fā)明制備方法將絕緣子生胚放置在平行的交變電場中進(jìn)行燒結(jié)，利用電場的極化作用，促進(jìn)了高溫條件下莫來石相沿電場方向的生長，增加了莫來石相的長徑比，從而提高了絕緣子的彎曲強(qiáng)度。4、本發(fā)明陶瓷絕緣子具有強(qiáng)度高、生產(chǎn)方法簡單的優(yōu)點(diǎn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實(shí)施例11、稱量：按照16份的高嶺土、42份的鋁礬土、8份的長石粉、7份的膨潤土、6份的白云石稱量原材料備用；2、混合：將稱量好的原材料混合均勻得到混合料；3、球磨：將混合材料與水按質(zhì)量比＝1︰1加入到球磨機(jī)中，在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨8h，得泥漿；4、過篩：將球磨好的泥漿過800目篩，取篩下物得泥料；5、除鐵：將泥料用濕法磁鐵分離器進(jìn)行除鐵，去除磁性雜質(zhì)；6、榨泥：將經(jīng)球除鐵后的泥料進(jìn)行脫水，使泥料含水量為18%；7、練泥：將壓榨脫水后的泥料用頻率為120khz、功率密度為1.5w/cm2的超聲波進(jìn)行超高速震蕩處理6h，得到泥料；8、成型：將泥料根據(jù)產(chǎn)品尺寸的要求進(jìn)行成型得到絕緣子初胚；9、干燥：將絕緣子初胚進(jìn)行干燥，使其含水量不大于2%；10、上釉：將釉料均勻涂覆在干燥的絕緣子初胚上，得到絕緣子生胚；釉料由以下重量份原材制備而成：二氧化錳5份、顏料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、長石28份、高嶺土10份、納米氮化硅0.5份；11、在平行的電場強(qiáng)度為5kv/mm、頻率為50hz的交流電場中進(jìn)行燒制：預(yù)熱期：在320℃的溫度下煅燒12h；氧化期：在800℃溫度下煅燒28h；還原期：在1150℃的溫度下煅燒26h；保溫期：將溫度從1150℃緩慢降低到600℃，降溫速度為60℃/h；冷卻：在5h內(nèi)，將窯內(nèi)冷卻到常溫，取出得到陶瓷絕緣子。實(shí)施例21、稱量：按照16份的高嶺土、42份的鋁礬土、8份的長石粉、7份的膨潤土、6份的白云石稱量原材料備用；2、混合：將稱量好的原材料混合均勻得到混合料；3、球磨：將混合材料與水按質(zhì)量比＝1︰2加入到球磨機(jī)中，在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨10h，得泥漿；4、過篩：將球磨好的泥漿過400目篩，取篩下物得泥料；5、除鐵：將泥料用濕法磁鐵分離器進(jìn)行除鐵，去除磁性雜質(zhì)；6、榨泥：將經(jīng)球除鐵后的泥料進(jìn)行脫水，使泥料含水量為15%；7、練泥：將壓榨脫水后的泥料用頻率為100khz、功率密度為1.8w/cm2的超聲波進(jìn)行超高速震蕩處理5h，得到泥料；8、成型：將泥料根據(jù)產(chǎn)品尺寸的要求進(jìn)行成型得到絕緣子初胚；9、干燥：將絕緣子初胚進(jìn)行干燥，使其含水量不大于2%；10、上釉：將釉料均勻涂覆在干燥的絕緣子初胚上，得到絕緣子生胚；釉料由以下重量份原材制備而成：二氧化錳5份、顏料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、長石28份、高嶺土10份、納米氮化硅0.5份；11、燒制：預(yù)熱期：在250℃的溫度下煅燒15h；氧化期：在700℃溫度下煅燒30h；還原期：在1250℃的溫度下煅燒30h；保溫期：將溫度從1250℃緩慢降低到600℃，降溫速度為80℃/h；冷卻：在4h內(nèi)，將窯內(nèi)冷卻到常溫，取出得到陶瓷絕緣子。實(shí)施例31、稱量：按照16份的高嶺土、42份的鋁礬土、8份的長石粉、7份的膨潤土、6份的白云石稱量原材料備用；2、混合：將稱量好的原材料混合均勻得到混合料；3、球磨：將混合材料與水按質(zhì)量比＝1︰1加入到球磨機(jī)中，在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨5h，得泥漿；4、過篩：將球磨好的泥漿過800目篩，取篩下物得泥料；5、除鐵：將泥料用濕法磁鐵分離器進(jìn)行除鐵，去除磁性雜質(zhì)；6、榨泥：將經(jīng)球除鐵后的泥料進(jìn)行脫水，使泥料含水量為20%；7、練泥：將壓榨脫水后的泥料用頻率為150khz、功率密度為1.2w/cm2的超聲波進(jìn)行超高速震蕩處理8h，得到泥料；8、成型：將泥料根據(jù)產(chǎn)品尺寸的要求進(jìn)行成型得到絕緣子初胚；9、干燥：將絕緣子初胚進(jìn)行干燥，使其含水量不大于2%；10、上釉：將釉料均勻涂覆在干燥的絕緣子初胚上，得到絕緣子生胚；釉料由以下重量份原材制備而成：二氧化錳5份、顏料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、長石28份、高嶺土10份、納米氮化硅0.5份；11、在平行的電場強(qiáng)度為1kv/mm、頻率為150hz的交流電場中進(jìn)行燒制：預(yù)熱期：在400℃的溫度下煅燒10h；氧化期：在900℃溫度下煅燒25h；還原期：在1000℃的溫度下煅燒30h；保溫期：將溫度從1000℃緩慢降低到600℃，降溫速度為50℃/h；冷卻：在6h內(nèi)，將窯內(nèi)冷卻到常溫，取出得到陶瓷絕緣子。對比例11、稱量：按照16份的高嶺土、42份的鋁礬土、8份的長石粉、7份的膨潤土、6份的白云石稱量原材料備用；2、混合：將稱量好的原材料混合均勻得到混合料；3、球磨：將混合材料與水按質(zhì)量比＝1︰1加入到球磨機(jī)中，在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨8h，得泥漿；4、過篩：將球磨好的泥漿過800目篩，取篩下物得泥料；5、除鐵：將泥料用濕法磁鐵分離器進(jìn)行除鐵，去除磁性雜質(zhì)；6、榨泥：將經(jīng)球除鐵后的泥料進(jìn)行脫水，使泥料含水量為18%；7、練泥：將壓榨脫水后的泥料用頻率為120khz、功率密度為2.1w/cm2的超聲波進(jìn)行超高速震蕩處理6h，得到泥料；8、成型：將泥料根據(jù)產(chǎn)品尺寸的要求進(jìn)行成型得到絕緣子初胚；9、干燥：將絕緣子初胚進(jìn)行干燥，使其含水量不大于2%；10、上釉：將釉料均勻涂覆在干燥的絕緣子初胚上，得到絕緣子生胚；釉料由以下重量份原材制備而成：二氧化錳5份、顏料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、長石28份、高嶺土10份、納米氮化硅0.5份；11、在平行的電場強(qiáng)度為5kv/mm、頻率為50hz的交流電場中進(jìn)行燒制：預(yù)熱期：在320℃的溫度下煅燒12h；氧化期：在800℃溫度下煅燒28h；還原期：在1150℃的溫度下煅燒26h；保溫期：將溫度從1150℃緩慢降低到600℃，降溫速度為60℃/h；冷卻：在5h內(nèi)，將窯內(nèi)冷卻到常溫，取出得到陶瓷絕緣子。對比例21、稱量：按照16份的高嶺土、42份的鋁礬土、8份的長石粉、7份的膨潤土、6份的白云石稱量原材料備用；2、混合：將稱量好的原材料混合均勻得到混合料；3、球磨：將混合材料與水按質(zhì)量比＝1︰1加入到球磨機(jī)中，在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨8h，得泥漿；4、過篩：將球磨好的泥漿過800目篩，取篩下物得泥料；5、除鐵：將泥料用濕法磁鐵分離器進(jìn)行除鐵，去除磁性雜質(zhì)；6、榨泥：將經(jīng)球除鐵后的泥料進(jìn)行脫水，使泥料含水量為18%；7、練泥：將壓榨脫水后的泥料用頻率為120khz、功率密度為1.0w/cm2的超聲波進(jìn)行超高速震蕩處理6h，得到泥料；8、成型：將泥料根據(jù)產(chǎn)品尺寸的要求進(jìn)行成型得到絕緣子初胚；9、干燥：將絕緣子初胚進(jìn)行干燥，使其含水量不大于2%；10、上釉：將釉料均勻涂覆在干燥的絕緣子初胚上，得到絕緣子生胚；釉料由以下重量份原材制備而成：二氧化錳5份、顏料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、長石28份、高嶺土10份、納米氮化硅0.5份；11、在平行的電場強(qiáng)度為5kv/mm、頻率為50hz的交流電場中進(jìn)行燒制：預(yù)熱期：在320℃的溫度下煅燒12h；氧化期：在800℃溫度下煅燒28h；還原期：在1150℃的溫度下煅燒26h；保溫期：將溫度從1150℃緩慢降低到600℃，降溫速度為60℃/h；冷卻：在5h內(nèi)，將窯內(nèi)冷卻到常溫，取出得到陶瓷絕緣子。對比例31、稱量：按照16份的高嶺土、42份的鋁礬土、8份的長石粉、7份的膨潤土、6份的白云石稱量原材料備用；2、混合：將稱量好的原材料混合均勻得到混合料；3、球磨：將混合材料與水按質(zhì)量比＝1︰1加入到球磨機(jī)中，在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨8h，得泥漿；4、過篩：將球磨好的泥漿過800目篩，取篩下物得泥料；5、除鐵：將泥料用濕法磁鐵分離器進(jìn)行除鐵，去除磁性雜質(zhì)；6、榨泥：將經(jīng)球除鐵后的泥料進(jìn)行脫水，使泥料含水量為18%；7、陳腐：將壓榨脫水后的泥料送入陳腐室中陳腐4d；8、練泥：將陳腐后的泥料放入臥式真空練泥機(jī)，經(jīng)真空、切割，得到泥段；9、成型：將泥料根據(jù)產(chǎn)品尺寸的要求進(jìn)行成型得到絕緣子初胚；10、干燥：將絕緣子初胚進(jìn)行干燥，使其含水量不大于2%；11、上釉：將釉料均勻涂覆在干燥的絕緣子初胚上，得到絕緣子生胚；釉料由以下重量份原材制備而成：二氧化錳5份、顏料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、長石28份、高嶺土10份、納米氮化硅0.5份；12、在平行的電場強(qiáng)度為5kv/mm、頻率為50hz的交流電場中進(jìn)行燒制：預(yù)熱期：在320℃的溫度下煅燒12h；氧化期：在800℃溫度下煅燒28h；還原期：在1150℃的溫度下煅燒26h；保溫期：將溫度從1150℃緩慢降低到600℃，降溫速度為60℃/h；冷卻：在5h內(nèi)，將窯內(nèi)冷卻到常溫，取出得到陶瓷絕緣子。對比例41、稱量：按照16份的高嶺土、42份的鋁礬土、8份的長石粉、7份的膨潤土、6份的白云石稱量原材料備用；2、混合：將稱量好的原材料混合均勻得到混合料；3、球磨：將混合材料與水按質(zhì)量比＝1︰1加入到球磨機(jī)中，在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨8h，得泥漿；4、過篩：將球磨好的泥漿過800目篩，取篩下物得泥料；5、除鐵：將泥料用濕法磁鐵分離器進(jìn)行除鐵，去除磁性雜質(zhì)；6、榨泥：將經(jīng)球除鐵后的泥料進(jìn)行脫水，使泥料含水量為18%；7、陳腐：將壓榨脫水后的泥料送入陳腐室中陳腐4d；8、練泥：將陳腐后的泥料放入臥式真空練泥機(jī)，經(jīng)真空、切割，得到泥段；9、成型：將泥料根據(jù)產(chǎn)品尺寸的要求進(jìn)行成型得到絕緣子初胚；10、干燥：將絕緣子初胚進(jìn)行干燥，使其含水量不大于2%；11、上釉：將釉料均勻涂覆在干燥的絕緣子初胚上，得到絕緣子生胚；釉料由以下重量份原材制備而成：二氧化錳5份、顏料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、長石28份、高嶺土10份、納米氮化硅0.5份；12、燒制：預(yù)熱期：在320℃的溫度下煅燒12h；氧化期：在800℃溫度下煅燒28h；還原期：在1150℃的溫度下煅燒26h；保溫期：將溫度從1150℃緩慢降低到600℃，降溫速度為60℃/h；冷卻：在5h內(nèi)，將窯內(nèi)冷卻到常溫，取出得到陶瓷絕緣子。將上述實(shí)施例1-3和對比例1-4中所制備得到的陶瓷絕緣子進(jìn)行性能檢測，記錄數(shù)據(jù)如下：編號絕緣子密度莫來石相平均長徑比彎曲強(qiáng)度（mpa）實(shí)施例13.781︰8≥265實(shí)施例23.761︰4≥250實(shí)施例33.751︰7≥265對比例13.671︰5≤225對比例23.651︰6≤230對比例33.631︰6≤215對比例43.621︰4≤195對上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，實(shí)施例1-3中采用本發(fā)明技術(shù)方案，得到的陶瓷絕緣子密度大，因而，絕緣子的彎曲強(qiáng)度高；而對比例1、2中未采用本發(fā)明中規(guī)定的超聲波功率密度，對陶瓷絕緣子的密度增加作用小，其彎曲強(qiáng)度降低；對比例3中為采用超聲波對泥料進(jìn)行處理，陶瓷絕緣子密度小，彎曲強(qiáng)度低；對比例4既沒有使用超聲波進(jìn)行處理，也沒有在電場中燒制，陶瓷絕緣子的密度小，莫來石相長徑比小，得到的絕緣子彎曲強(qiáng)度最小。當(dāng)前第1頁12