一种高强度圆柱头悬式绝缘子的配方及其制备工艺

摘要

本发明公开了一种高强度圆柱头悬式绝缘子的配方，属于电力设备技术领域，它包括坯体，坯体头部设置有头部釉，坯体伞部上有面釉；本发明还提供了该高强度圆柱头悬式绝缘子的制备方法，具体主要包括其制泥、成型、施釉、烧制等步骤，通过本发明的配方以及工艺制备获得的圆柱头强度高，坯、釉、砂结合牢固，机电性能好，具有较高的商业价值与推广使用的价值。

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，更具体地说，涉及一种高强度圆柱头悬式绝缘子的配方及制备工艺。

背景技术

绝缘子是安装在不同电位的导体或导体与接地构件之间的能够耐受电压和机械应力作用的器件。绝缘子种类繁多，形状各异，不同类型绝缘子的结构和外形虽有较大差别，但都是由绝缘件和连接金具两大部分组成的；绝缘子按安装方式不同，可分为悬式绝缘子和支柱绝缘子；按照使用的绝缘材料的不同，可分为瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子(也称合成绝缘子)；按照使用电压等级不同，可分为低压绝缘子和高压绝缘子；按照使用的环境条件的不同，派生出污秽地区使用的耐污绝缘子；按照使用电压种类不同，派生出直流绝缘子；尚有各种特殊用途的绝缘子，如绝缘横担、半导体釉绝缘子和配电用的拉紧绝缘子、线轴绝缘子和布线绝缘子等。此外，按照绝缘件击穿可能性不同，又可分为A型即不可击穿型绝缘子和B型即可击穿型绝缘子两类。

圆柱头绝缘子跟圆锥头绝缘子的区别在于其头部结构，圆锥头绝缘子因其锥形结构，能与水泥胶合剂进行良好的配合；而圆柱头绝缘子需要在头部上层砂增加头部的摩擦力，以达到与水胶合剂完好配合。为达到悬式圆柱头产品的高强度及良好机电性能，需要一套良好的配方及工艺。而目前采用的绝缘子上砂工艺解决圆柱头绝缘子与胶合剂间的结合力的问题，现有的圆柱头绝缘子上砂工艺是将处理好的瓷砂和釉待用，在干坯的表面同时涂抹瓷砂和釉，其中釉只是起到粘黏的作用，保证瓷砂与干坯的结合力度，最终在胶装的时候，提高圆柱头绝缘子与胶合剂的结合力度，但是上述的圆柱头绝缘子工艺及配方存在以下问题：干坯的表面同时涂抹瓷砂和釉，釉只起到粘结的作用，而往往坯、釉、砂的热膨胀系数不匹配，没有中间层进行压应力过渡，干坯与瓷砂的结合不好，很容易导致掉砂或者整片剥离下来，而且一般的坯料配方铝含量偏低，原料铁钛杂质多，机电性能低。

发明内容

本发明所要解决的其中一个技术问题是：提供一种高强度圆柱头悬式绝缘子的配方，本配方用工艺生产的圆柱头产品粘砂结实，通过一定比例配比制成的裹釉砂与涂抹的釉层结合牢靠，用高压喷嘴将其均匀的喷涂在头部釉层上，坯、釉、砂应力过渡平缓，特制的头部釉还可以有效地增加产品机电性能强度。

为了解决上述问题，本发明提供了一种高强度圆柱头悬式绝缘子的配方，所述高强度圆柱头悬式绝缘子包括坯体、头部釉以及面釉，以质量配比计，

所述的坯体包含以下组分：锻烧氧化铝粉20-25份，潮州土10-15份，石英粉5-10份，长石粉18-22份，江门土28-32份，美国球土3-7份，碳酸钡2-4份；

所述坯体包括连接的伞部与头部；所述的坯体头部内外表面上有头部釉，所述坯体伞部内外表面上有面釉；

所述的头部釉包含以下组分：石英20-30份，钠长石20-30份，氧化锰2-4份，江门土5-7份，堇青石30-35份，滑石5-7份，白云石1-3份；

所述的面釉包含以下组分：石英30-32份，长石28-32份，白云石8-10份，江门土10-12份，氧化铝5-7份，滑石7-8份，氧化锰0.01-0.1份，氧化钴0.1-0.3份，氧化铬0.01-0.1份，硅酸锆4-6份。

作为优选的方案，以质量配比计，

所述的坯体包含以下组分：锻烧氧化铝粉22份，潮州土12份，石英粉8份，长石粉20份，江门土30份，美国球土5份，碳酸钡3份；

所述的头部釉包含以下组分：石英25份，钠长石25份，氧化锰3份，江门土6份，堇青石33份，滑石6份，白云石2份；

所述的面釉包含以下组分：石英31份，长石30份，白云石9份，江门土11份，氧化铝6份，滑石7.8份，氧化锰0.03份，氧化钴0.12份，氧化铬0.05份，硅酸锆5份。

本发明所要解决的其中一个技术问题是：提供一种高强度圆柱头悬式绝缘子的制备工艺，主要包括制泥、成型、施釉、烧制的工艺，其具体的制备方法如下：

一、制作坯体：

(a)称量除杂：按配比称取坯体的原料，并加水进行研磨，之后进行过筛除杂质；

(b)榨泥：将上述混合物进行榨泥得到泥饼，将泥饼加入至真空炼泥机中进行挤制；

(c)成型：将挤制后的产物加入至自动旋压成型机成型，阴干后脱模修坯；

(d)干燥：成型后的产物放至烘房进行干燥处理，得到坯体；

二、施釉：

(a)瓷砂与釉浆的制备：选取瓷砂原料并进行过筛除铁后得到瓷砂；分别按配比称取头部釉以及面釉的原料加水研磨后过筛除铁得到头部釉浆以及面釉浆；

(b)裹釉砂与粘砂釉的制备：取头部釉浆烘干后再磨细过筛后得到头部釉粉，加入瓷砂以及胶液混合后进行搅拌得到粗裹釉砂，陈腐并再次过筛后得到裹釉砂；取头部釉浆与CMC溶液进行混合后得到粘砂釉；

(c)上釉：先上头部釉，再上面釉，之后在釉坯件头部和内孔涂刷粘砂釉，外面用压缩空气吹砂，内孔内倒入裹釉砂，完成后将砂倒出，最后用喷壶在头部喷上一层头部釉；

三、烧制：

对上述处理后的坯体进行烧制，烧制后即得到高强度圆柱头悬式绝缘子。

作为优选的方案，所述步骤一(a)中，研磨后浆料细度≤10μm的坯料含量为87±1％(即混合物料中细度小于等于10微米的胚料占比为76±2％)；

作为优选的方案，所述步骤一(a)中，坯体原料与水混合后的浓度为1.35-1.36g/ml；

作为优选的方案，所述步骤一(b)中，榨泥的过程中还包括剔除包浆片的操作，真空炼泥至水分含量为21-21.5％；

作为优选的方案，所述步骤一(d)中，干燥处理至含水量为1.5-2％出烘(即停止干燥)，得到坯体；

作为优选的方案，所述步骤二(a)中，选取的瓷砂为西安砂；过筛的条件为：瓷砂的粗细度为12-24目；

作为优选的方案，所述步骤二(a)中，釉料细度≤10μm为76±2％(即混合物料中细度小于等于10微米的釉料占比为76±2％)；

作为优选的方案，所述步骤二(b)中，头部釉浆烘干后磨细过筛的条件为：头部釉粉的粗细度≤100目(即过100目筛)，胶液为聚乙烯醇缩甲醛胶黏剂(107胶)，且瓷砂、胶液、头部釉粉的配比为200g:13ml:60g，陈腐的条件为陈腐20-28小时，陈腐后的过筛条件为：裹釉砂的粗细度为10-20目；

作为优选的方案，所述步骤二(b)中，头部釉浆与CMC溶液的体积比为100：(4.7-4.9)，且所述CMC溶液的浓度为2.24％；

作为优选的方案，所述步骤二(c)中，上釉的具体工艺为坯体圆柱头内外表面均上头部釉，坯体内外表面(即伞部)上面釉，上釉的具体厚度为圆柱头外表面釉厚度为0.31-0.39mm，圆柱头内表面釉厚度为0.22-0.40mm，面釉的内外表面釉层厚度相同，均为0.31-0.33mm；

作为优选的方案，所述步骤三中，烧制的具体工艺为入窑烧成，温度为1280℃-1290℃。

采用本发明一种高强度圆柱头悬式绝缘子的配方以制备工艺获得的产品主要具备以下的优点：

1、本产品烧成后头部砂分布均匀，坯、釉、砂的热膨胀系数α的关系为α

2、头部釉可以有效的提升产品的机电强度，使其能承受更大抗拉抗压应力。

3、本产品铝含量较高，铁钛杂质较少，机电性能好。

4、制备工艺较为简单，无需繁琐的步骤，通过头部釉原料制备获得粘砂釉以及裹釉砂，通过头部釉原料以及面釉原料对坯体进行上釉，对原料的利用率较高，且获得的产品性能优秀。

附图说明

图1为本发明实施例1的坯料配方膨胀率折线图；

图2为本发明实施例1头部釉配方膨胀率折线图；

图3为本发明实施例1瓷砂配方膨胀率折线图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

本实施例提供一种强度圆柱头悬式绝缘子的配方，包括坯体、头部釉以及面釉，以质量配比计，其具体的配比如下：

坯体配比：锻烧氧化铝粉22份，潮州土12份，石英粉8份，长石粉20份，江门土30份，美国球土5份，碳酸钡3份；

头部釉配比：石英25份，钠长石25份，氧化锰3份，江门土6份，堇青石33份，滑石6份，白云石2份；

面釉配比：石英31份，长石30份，白云石9份，江门土11份，氧化铝6份，滑石7.8份，氧化锰0.03份，氧化钴0.12份，氧化铬0.05份，硅酸锆5份。

实施例2

本实施例提供一种强度圆柱头悬式绝缘子的配方，包括坯体、头部釉以及面釉，以质量配比计，

所述的坯体包含以下组分坯体、头部釉以及面釉，其具体的配比如下：

坯体配比：锻烧氧化铝粉25份，潮州土15份，石英粉10份，长石粉20份，江门土30份，美国球土7份，碳酸钡4份；

头部釉配比：石英30份，钠长石30份，氧化锰3份，江门土6份，堇青石33份，滑石6份，白云石2份；

面釉配比：石英32份，长石32份，白云石10份，江门土12份，氧化铝7份，滑石8份，氧化锰0.1份，氧化钴0.3份，氧化铬0.1份，硅酸锆6份。

实施例3

本实施例提供一种高强度圆柱头悬式绝缘子的配方，包括坯体、头部釉以及面釉，以质量配比计，

所述的坯体包含以下组分坯体、头部釉以及面釉，其具体的配比如下：

坯体配比：锻烧氧化铝粉20份，潮州土10份，石英粉5份，长石粉18份，江门土28份，美国球土3份，碳酸钡2份；

头部釉配比：石英20份，钠长石20份，氧化锰2份，江门土5份，堇青石30份，滑石5份，白云石1份；

面釉配比：石英30份，长石28份，白云石8份，江门土10份，氧化铝5份，滑石7份，氧化锰0.01份，氧化钴0.12份，氧化铬0.1份，硅酸锆6份。

实施例4

本实施例提供一种用于制备实施例1-3所述高强度圆柱头悬式绝缘子的制备工艺，具体的步骤如下：

一、制作坯体：

(a)称量除杂：按配比称取坯体的原料，加入水研磨充分混合，之后进行过筛除杂质，控制浆料细度≤10μm的配比为87％，坯体原料比重为1.35g/ml；

(b)榨泥：将上述混合物进行榨泥得到泥饼，过程中剔除包浆片，将泥饼加入至真空炼泥机中进行挤制至水分含量为21-21.5％；

(c)成型：将挤制后的产物加入至自动旋压成型机成型，阴干后脱模修坯；

(d)干燥：成型后的产物放至烘房进行干燥处理，出烘水份控制在1.5-2％，得到坯体；

二、施釉：

(a)瓷砂处理：瓷砂选用西安砂，预先过筛除铁处理，过18目筛，再用吸铁棒吸至无铁杂质；釉料处理：按配比分别称取头部釉以及面釉的原料加水进行研磨后过筛除铁，混合得到头部釉浆以及面釉浆，釉料中细度≤10μm的含量为76％；

(b)裹釉砂的制备：取适量头部釉浆烘干后再磨细过100目筛得到头部釉粉，按瓷砂：107胶：头部釉粉＝200g:13ml:60g的比例搅拌混合混合后进行搅拌得到粗裹釉砂，陈腐24小时并再次过15目筛后得到裹釉砂；粘砂釉的制备：按头部釉浆：CMC溶液(浓度为2.24％)＝100：4.8的比例配制，头部釉的比重为1.45g/ml；

(c)上釉：先上头部釉，头部釉比重1.45g/ml，头部釉厚度(外表面)：0.35mm，头部釉厚度(内表面)：0.23mm，且保持柱头顶部和R弧处不能沾釉；再上面釉(伞部)，面釉的内外厚度均为：0.32mm，之后在釉坯件头部和内孔涂刷粘砂釉，外面用压缩空气吹砂，内孔内倒入裹釉砂，完成后将砂倒出，最后用喷壶在头部喷上一层头部釉；

三、烧制：

对上述处理后的坯体进行烧制，入窑烧成，温度1280℃-1290℃后，得到高强度圆柱头悬式绝缘子。

实施例5：

实施例1-3制备的绝缘子相关强度性能测试：

取实施例1-3的配方及实施例4的方法制备若干绝缘子，分别并依次命名为第1根、第2根、第3根、第4根……对以上的绝缘子进行试条强度试验，分别对其试样直径、试样强度以及最大承受力进行测试，测试的项目分别为干燥强度测试、上面部釉强度测试、素烧强度测试、上头部釉强度测试，测试的方法和设备如下：

仪器和器具：

小型真空练泥机、强度试验机、游标卡尺(最小读数值0.Olmm)、烘箱、干燥器。

试样制备：

取正常工作水分下的坯泥，在小型真空练泥机上挤制成试条。试条的尺寸应满足干燥后的直径约20mm，长约130mm。将挤制出的试条，放在铺有薄纸的平板上。阴干发白后，放入烘箱中，在105～110℃温度下，充分烘干到恒量。取出后放在装有干燥剂的干燥器中，冷却到室温，作测定干燥强度用。测定吸湿强度的试条，将烘干至恒量的试条，从烘箱取出放在空气中冷却，然后放入盛有水的干燥器中。试样应高出水面约5cm，经72小时充分吸湿后，测定吸湿强度。

需上釉试条在空气中自然冷却后，再上袖，上釉钱要测定釉浆浓度，用湿海绵擦净试条，以免影响试条强度。上袖之后在窑炉中烧成。

测定干燥强度、吸湿强度、无釉素烧、上釉烧成强度的试样各不得少于10根。

操作步骤：

1根据试样和所采用的测试方法安装好夹具，且调整好位置并固定。

2将面板上“加载一卸载”开关拨向中问“停止”状态。

3插上电源，打开电源开关，电源指示灯亮。校准压具。按下清零键，对表进行清零。

4将试条从干燥器中取出，立即放在压具上，试条位于压具中央，保持水平。将开关拨向“加载-卸载”。试条与压刀口(压头)应缓慢接触施压，压力显示表上即显示所受压力值。试条受力达到极限破坏，压力显示表保持且显示最大值，停止电机加载，并记下破坏值。用游标卡尺测量试条折断处的直径并作记录。

5将开关拨向“卸载”，电机带动夹具下降，当下降大于25mm(方试条大于40mm)时，将开关拨向中间位置，停止卸载。

6吸湿强度的试验步骤与干燥强度的试验步骤相同。吸湿强度测定后，立即取样，烘干称量，测定样品的吸湿水分。

7素烧试条、釉烧试条强度测定按照以上步骤进行操作。

圆试条计算方法见下式：

测试的结果如下表1-12所示，分别包括实施例1-3试条的干燥强度测试、上面部釉强度测试、素烧强度测试、上头部釉强度测试强度。

表1：实施例1试条干燥强度试验表

表2：实施例1试条上面部釉强度试验表

表3：实施例1试条素烧强度试验表

表4：实施例1试条上头部釉强度试验表

表5：实施例2试条干燥强度试验表

表6：实施例2试条上面部釉强度试验表

表7：实施例2试条素烧强度试验表

表8：实施例2试条上头部釉强度试验表

表9：实施例3试条干燥强度试验表

表10：实施例3试条上面部釉强度试验表

表11：实施例3试条素烧强度试验表

表12：实施例3试条上头部釉强度试验表

通过以上试条强度的测试，可以明显的看出，本发明的配方的制备方法制备所获得的绝缘子相较于传统的材料(可参照GB T 8411.3-2009陶瓷和玻璃绝缘材料第3部分_材料性能标准的强度)在各项强度方面均取得了较大的提升。按此实施例1配方及工艺生产的悬式瓷绝缘子检测数据如下表：

表13：实施例1配方及实施例4工艺制备绝缘子检测数据

五、实施例6：实施例中制备的坯、釉、砂膨胀系数检测

按本发明优选配方实施例1的坯、釉及砂抽样做650℃膨胀率，检测数据如下说明书附图1/2/3所示。

从以上数据可以看出实施例1配方的泥料结合力强，坯料试条素烧强度和上釉强度高。头部釉的膨胀率略低于坯料，有效控制在釉层形成压应力，从面提高了坯体承受外力的能力，使表面微裂纹的扩展得到抵制，从面实现坯体抗弯强度提高，坯、釉、砂匹配性好，结合牢固，所成型产品机电强度高，具有很高的生产、推广价值。

本发明采用的氧化铝采购自富世新材料科技有限公司，坯用长石采购自湖北玉成陶瓷科技公司，潮州土采购自潮州市桥东苏唐高岭土经营部，江门土采购自矽比科嘉窑新会有限公司，美国球土采购自上海鼎灿热能科技有限公司，绥中长石采购自绥中县立信矿石加工有限公司，瓷砂采购自西安天地禾生态科技公司，107胶采购自山东鼎弘新材料有限公司，其他原料均采购自市面上，均为本领域常用原料。

以上就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本发明独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。