[發明專利]陶瓷絕緣子及其制造方法

無效

• 申請號: 00104710.8
• 申請日: 2000-03-23
• 公開（公告）號: CN1268754A
• 公開（公告）日: 2000-10-04
• 發明（設計）人: 平光粂夫;今井修;井狩德范
• 申請（專利權）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: H01B17/02
• 分類號: H01B17/02;H01B19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄭建暉,黃力行

本發明涉及到陶瓷絕緣子及其制造方法，并且特別涉及到具有良好機械強度和良好絕緣擊穿強度即陡峭的波前擊穿強度的一種陶瓷絕緣子及其制造方法。

諸如柱形絕緣子和懸掛絕緣子這樣的陶瓷絕緣子被廣泛地用做架空動力線的絕緣和機械支撐部件。這種陶瓷絕緣子的制造過程是：通過混合諸如鋁土和粘土等原材料并且使混合的原材料成形而制成一個成形體；在由此獲得的成形體表面上涂釉；以及燒結涂過釉的成形體。在上述這種公知的陶瓷絕緣子中，陶瓷絕緣子的抗拉強度主要是通過涂釉工序而產生的，因為瓷釉可以嵌入陶瓷絕緣子表面上的微小缺陷并且由于熱膨脹的差別而產生內部應力。

公知的陶瓷絕緣子在正常電壓和風雨氣候條件下完全能夠持久地使用。然而，如果施加在其上的電壓較高，例如是由于自然雷電而產生的雷電沖擊電壓施加在其上時，公知的陶瓷絕緣子就不能充分地耐受這種狀態，因而迫切地需要對公知陶瓷絕緣子的介電擊穿強度加以改進。

另外，作為對陡峭的波前擊穿強度特性的改進技術，申請人在日本專利申請公開No.63-211525(JP-A-63-211525)中提出了一種在瓷釉中添加預定量的MnO的技術，在日本專利申請公開No.9-63379(JP-A-9-63379)中提出了限定懸掛絕緣子中的沙和瓷釉的介電常數的技術，而日本專利申請公開No.10-228818(JP-A-10-228818)中提出了在陶瓷中添加氧化鋁晶體的技術。然而，由于上述這些技術都采用了在陶瓷絕緣子主體表面上施加瓷釉的方式，對陡峭的波前擊穿強度能夠有一定程度的改善，但是并不能使陡峭的波前擊穿強度得到根本的改善。

瓷釉的成分例如是在諸如滑石粉、鋁土和粘土等普通陶瓷絕緣子的原材料中添加一定量的長石，從而在燒結之后產生一種玻璃相。X-射線分析的結果顯示出玻璃相大于70％(重量百分比)。因此，瓷釉基本上被認為是和陶瓷一樣具有良好的介電擊穿強度，但是由于其內部含有微孔而低于陶瓷。由于微孔(空氣)的介電常數比包圍著微孔的玻璃相的介電常數要小，這一原因被認為是在施加電壓的情況下在微孔處存在積聚的電場而造成的。另外，由于瓷釉的介電常數比陶瓷絕緣子主體的介電常數要小，當陡峭的波前擊穿沖擊作用在陶瓷絕緣子上時，瓷釉就形成了一個弱點。因此，在將瓷釉涂在陶瓷絕緣子主體表面上的這種公知的陶瓷絕緣子中，要想根本地改善介電擊穿強度是很困難的。

本發明的目的就是要消除上述的缺陷，并且提供一種陶瓷絕緣子及其制造方法，使其介電擊穿強度即沖擊強度得以改善，同時又不會降低機械強度。

按照本發明的陶瓷絕緣子包括一個陶瓷絕緣子主體和形成在陶瓷絕緣子主體表面上的一個涂層，上述涂層是由主要包括高介電常數的材料并且相對介電常數大于4的陶瓷原材料構成的，在涂層中沿著涂層厚度方向上的微細部分的相對介電常數值在最大值和最小值之間的比例小于2。

另外，按照本發明，一種用來制造具有一個陶瓷絕緣子主體和形成在該陶瓷絕緣子主體表面上的一個涂層的陶瓷絕緣子的方法包括以下步驟：

(1)制備上述的陶瓷絕緣子主體；(2)用以下方式將涂層材料制備成泥漿：(a)研磨原材料并混入粘土以制備成包括按重量計占50-60％的SiO₂、20-30％的Al₂O₃并且其余是MgO、CaO、K₂O、Na₂O的陶瓷原材料，(b)單獨制備出相對介電常數大于10的高介電常數的材料；以及(c)將如此制備的100份重量的陶瓷原材料和如此制備的3-10份重量的高介電常數材料混合到一起；(3)將如此制備的涂層材料施加到陶瓷主體的表面上；以及(4)對表面上涂有涂層材料的這種陶瓷主體進行燒結。

在按照本發明的陶瓷絕緣子中，由于涂層的微細部分的相對介電常數的最大值和最小值之間的比例是均勻的例如小于2，而相對介電常數卻大于4，也就是說，在陶瓷絕緣子主體表面上形成的這種材料具有均勻分布的高介電常數，因此，可以使得在沖擊電壓施加到陶瓷絕緣子上時可能形成弱點的涂層的相對介電常數接近于陶瓷絕緣子主體的相對介電常數。另外還可以減少微孔的數量，這樣就能消除施加在涂層上的陡峭的波前擊穿電壓的積聚部位。此外，這種涂層對陶瓷絕緣子主體施加的壓力等于或是大于公知的瓷釉所施加的壓力。這樣就能改善陶瓷絕緣子的陡峭的波前擊穿強度特性，同時維持其原有的機械強度。另外，在本發明的這種制造陶瓷絕緣子的方法中還可以看出，無需采用將具有高介電常數的材料與先得到的原材料混合再進行燒結，而是將它們與后得到的原材料混合再進行燒結同樣可以獲得上述的涂層。