一种高强度氧化铝基瓷绝缘子的制备方法与流程

本发明涉及绝缘子材料，特别涉及一种高强度氧化铝基瓷绝缘子的制备方法。

背景技术：

1、电力是现代社会使用最广泛的二次能源，电力的安全、稳定运行和充足供应是国民经济可持续发展的重要保障。现在的输电线路分为两类：一类是地下电缆，一类是架空线路。架空线路是将裸导线(现已有绝缘导线)用绝缘子悬空架设在支持杆塔上的输电线路，架空输电线路的结构、器材简单，易于制造供应，造价较低，施工方便，建设速度较快，可以早收经济效益；而且大部分设施多暴露于地表，便于运行维护。因此，国内外多采用架空输电线路。

2、绝缘子是输变电工程中应用数量最多的元件，根据材料不同又分为瓷绝缘子、复合绝缘子和玻璃绝缘子。其中瓷绝缘子属于传统的绝缘子，主要由四部分构成，分别为钢帽、水泥胶合剂、瓷本体和连接金具，其中瓷本体为主要的绝缘部件。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高强度氧化铝基瓷绝缘子，包括氧化铝基瓷本体，所述氧化铝基瓷本体的原料包括：工业氧化铝粉、增强粉末、安源黏土、钾长石、二氧化钛、硼酸、五氧化二磷、高岭土和硅藻土，所述增强粉末的制备方法为：

2、(1)配置乙酸的水溶液；所述乙酸的水溶液水浴恒温至90±3℃保温，保温过程中冷凝回流；然后搅拌所述乙酸的水溶液，在搅拌状态下向溶液中加入氢氧化镁，加料完成后继续90±3℃保温搅拌溶液5～6h，保温过程中冷凝回流；保温结束后冷却至50±3℃保温，保温后在搅拌状态下向溶液中加入硅溶胶、硝酸铈和聚乙烯醇，加料完成后50±3℃保温搅拌溶液1h以上，然后在50℃旋转蒸发浓缩至溶液粘度为1～2pa·s，在进行静电纺丝，获得凝胶纤维；所述凝胶纤维先升温至700～750℃煅烧50～60min，然后再升温至1150～1170℃煅烧60～80min，煅烧完成后空冷至常温，获得增强纤维；

3、(2)配置锆酸四丁酯的乙醇溶液，将所述增强纤维浸泡在所述锆酸四丁酯的乙醇溶液中10min以上，然后固液分离，固相在100℃干燥箱中干燥15min，然后在500℃的马弗炉中煅烧20min，煅烧后空冷至常温，然后再次浸泡到所述锆酸四丁酯的乙醇溶液中；上述浸泡、固液分离、干燥、煅烧、空冷步骤整体为一组工序，重复上述工序共10组，最后一次500℃煅烧2h，然后空冷至常温，获得锆氧化物层包覆纤维；

4、(3)配置氯化亚锡的水溶液，配置硝酸银的水溶液；将所述氯化亚锡的水溶液水浴恒温至30±2℃保温，然后将所述锆氧化物层包覆纤维浸泡在所述氯化亚锡的水溶液中，保温搅拌溶液10～12min，然后固液分离，固相80℃烘干10min；烘干后浸泡在所述硝酸银的水溶液中10～12min，浸泡完成后固液分离，固相80℃烘干10min，获得预处理固相；配置镀铜液，将所述镀铜液水浴恒温至60±2℃保温，然后将所述预处理固相浸泡在所述镀铜液中，60±2℃恒温浸泡15～18min，然后固液分离，固相用去离子水洗涤3次以上，置于300℃的马弗炉中煅烧20～30min，然后空冷至常温，获得所述增强粉末。

5、进一步地，各所述原料组分按重量份数计为：工业氧化铝粉50份；增强粉末10～12份，安源黏土8～15份；钾长石4～6份；二氧化钛4～6份；硼酸2～3份；五氧化二磷2～4份；高岭土3～6份；硅藻土1～3份。

6、进一步地，所述步骤(1)中，所述乙酸的水溶液中，乙酸的质量百分数为20％，溶剂为水；向溶液中加入氢氧化镁的质量比为氢氧化镁：乙酸的水溶液＝6～7:100；向溶液中加入硅溶胶、硝酸铈和聚乙烯醇与加入氢氧化镁的质量比为氢氧化镁：硅溶胶：硝酸铈：聚乙烯醇＝6～7:10:3～4:3～5；其中所述硅溶胶中溶质的质量百分数为20％。

7、进一步地，所述步骤(2)中，所述锆酸四丁酯的乙醇溶液中，锆酸四丁酯的质量百分数为5％，溶剂为乙醇；所述增强纤维浸泡在所述锆酸四丁酯的乙醇溶液中的固液质量比为增强纤维：锆酸四丁酯的乙醇溶液＝1:50。

8、进一步地，所述步骤(3)中，所述氯化亚锡的水溶液中，氯化亚锡的浓度为10g/l，溶剂为水；所述硝酸银的水溶液中，硝酸银的浓度为16g/l，溶剂为水；所述锆氧化物层包覆纤维浸泡在所述氯化亚锡的水溶液中的固液质量比为锆氧化物层包覆纤维：氯化亚锡的水溶液＝1:50；烘干后的固相浸泡在所述硝酸银的水溶液中的固液质量比为烘干后的固相：硝酸银的水溶液＝1:50。

9、进一步地，所述镀铜液为硫酸铜、酒石酸钾钠、甲醛的混合水溶液，其中硫酸铜的浓度为10g/l，酒石酸钾钠的浓度为38g/l，甲醛的浓度为17ml/l，溶剂为水。

10、本发明还公开了上述氧化铝基瓷本体的制备方法，包括：

11、步骤一、按所述重量份数称取各原料组分，配置柠檬酸铵的水溶液，然后将所述增强粉末加入所述柠檬酸铵的水溶液中，搅拌溶液20min以上，然后再向溶液中加入海藻酸钠和其他各原料组分，搅拌混合物30min以上混合均匀，调节含水率至20％，压铸成型，获得坯料；

12、步骤二、将所述坯料以10℃/min的速度升温至500℃，保温1h；然后以5℃/min的速度升温至1300℃，保温30min；然后以2℃/min的速度升温至1500℃，保温2h；保温结束后以5℃/min的速度降温至常温，获得所述氧化铝基瓷本体。

13、进一步地，所述柠檬酸铵的水溶液中柠檬酸铵的质量百分数为2％，海藻酸钠的加入质量为原料组分中工业氧化铝粉质量的1/10。

14、本发明的有益效果在于：本发明所述增强粉末加入氧化铝基体陶瓷中，能改变氧化铝基体在烧结过程中的各向异性的液固界面能，从而使基体晶界的自由能降低，有效抑制氧化铝基体晶粒的异常生长，起到一定的细晶强化效果，同时有助于陶瓷结构的均一化，减少陶瓷局部强度和绝缘性薄弱的问题。另一方面，形成的cu-zr氧化物表面层使得增强粉末与氧化铝基体结合更紧密，且能够抑制烧结过程中的氧化铝基体晶粒异常长大与孔壁微裂纹的产生，达到提高强度的目的。本发明所述方法制备的氧化铝基瓷本体具有良好的抗弯强度及耐电击穿强度，能够承受较大载荷力，不易损坏；且绝缘性能高，提高了绝缘子使用过程中的安全度。

技术特征：

1.一种高强度氧化铝基瓷绝缘子，其特征在于，包括氧化铝基瓷本体，所述氧化铝基瓷本体的原料包括：工业氧化铝粉、增强粉末、安源黏土、钾长石、二氧化钛、硼酸、五氧化二磷、高岭土和硅藻土，所述增强粉末的制备方法为：

2.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝基瓷绝缘子，其特征在于，各所述原料组分按重量份数计为：工业氧化铝粉50份；增强粉末10～12份，安源黏土8～15份；钾长石4～6份；二氧化钛4～6份；硼酸2～3份；五氧化二磷2～4份；高岭土3～6份；硅藻土1～3份。

3.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝基瓷绝缘子，其特征在于，所述步骤(1)中，所述乙酸的水溶液中，乙酸的质量百分数为20％，溶剂为水；向溶液中加入氢氧化镁的质量比为氢氧化镁：乙酸的水溶液＝6～7:100；向溶液中加入硅溶胶、硝酸铈和聚乙烯醇与加入氢氧化镁的质量比为氢氧化镁：硅溶胶：硝酸铈：聚乙烯醇＝6～7:10:3～4:3～5；其中所述硅溶胶中溶质的质量百分数为20％。

4.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝基瓷绝缘子，其特征在于，所述步骤(2)中，所述锆酸四丁酯的乙醇溶液中，锆酸四丁酯的质量百分数为5％，溶剂为乙醇；所述增强纤维浸泡在所述锆酸四丁酯的乙醇溶液中的固液质量比为增强纤维：锆酸四丁酯的乙醇溶液＝1:50。

5.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝基瓷绝缘子，其特征在于，所述步骤(3)中，所述氯化亚锡的水溶液中，氯化亚锡的浓度为10g/l，溶剂为水；所述硝酸银的水溶液中，硝酸银的浓度为16g/l，溶剂为水；所述锆氧化物层包覆纤维浸泡在所述氯化亚锡的水溶液中的固液质量比为锆氧化物层包覆纤维：氯化亚锡的水溶液＝1:50；烘干后的固相浸泡在所述硝酸银的水溶液中的固液质量比为烘干后的固相：硝酸银的水溶液＝1:50。

6.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝基瓷绝缘子，其特征在于，所述镀铜液为硫酸铜、酒石酸钾钠、甲醛的混合水溶液，其中硫酸铜的浓度为10g/l，酒石酸钾钠的浓度为38g/l，甲醛的浓度为17ml/l，溶剂为水。

7.如权利要求2所述的氧化铝基瓷本体的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的一种制备方法，其特征在于，所述柠檬酸铵的水溶液中柠檬酸铵的质量百分数为2％，海藻酸钠的加入质量为原料组分中工业氧化铝粉质量的1/10。

技术总结本发明公开了一种高强度氧化铝基瓷绝缘子，包括氧化铝基瓷本体，所述氧化铝基瓷本体的原料包括：工业氧化铝粉、增强粉末、安源黏土、钾长石、二氧化钛、硼酸、五氧化二磷、高岭土和硅藻土。本发明所述方法制备的氧化铝基瓷本体具有良好的抗弯强度及耐电击穿强度，能够承受较大载荷力，不易损坏；且绝缘性能高，提高了绝缘子使用过程中的安全度。技术研发人员：吴建安,邱雪明,于向华,欧阳奕,周建波,吴熹受保护的技术使用者：萍乡市海克拉斯电瓷有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19