[發明專利]一種耐低溫高壓輸電用瓷絕緣子及其制備方法

有效

• 申請號: 202011438746.2
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112441824B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 黎茂凱;黎曼
• 申請（專利權）人: 湖南興誠電瓷電器有限公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/628;C04B41/86;C04B41/89;C03C8/00;H01B3/12
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

1.一種耐低溫高壓輸電用瓷絕緣子，其特征在于，所述瓷絕緣子包括瓷絕緣子瓷件；所述瓷絕緣子瓷件外設置有釉層，釉層外依次設置有強化層和自清潔層；

所述瓷絕緣子瓷件包括以下重量份的原料：氧化鋁30-36份、煅燒高鋁礬土25-30份、鉀長石4-7份、二氧化鋯/高嶺土復合材料15-20份、氟磷灰石8-13份、氧化鈰/氧化鑭包覆納米氮化硼1.5-2.5份 、燒結助劑3-5份；

所述二氧化鋯/高嶺土復合材料由以下方法制備得到：將1份二氧化鋯溶膠中加入10-13份高嶺土，混合均勻后置于研磨機中研磨3-4h，得混合料；將混合料靜置3-4天后，置于馬弗爐中，在780-800℃下煅燒3-4h，隨爐冷卻至室溫后，研磨，得二氧化鋯/高嶺土復合材料；

所述燒結助劑為硅酸鈉、氧化釤按質量比 1：0.2-0.5混合制成；

釉層所用釉漿包括以下重量份的原料：石英12-15份、滑石粉8-10份、氧化鋁5-8份、硅酸鋯3-4份、石灰石3-5份；

制備瓷絕緣子時，將瓷絕緣子瓷件的坯件進行預燒，并將上釉坯件經過650-720℃并保溫的處理工藝。

2.根據權利要求1所述的耐低溫高壓輸電用瓷絕緣子，其特征在于，所述氧化鈰/氧化鑭包覆納米氮化硼由以下方法制備得到：向反應釜中加入10份粒徑為30-80nm的納米氮化硼、20份去離子水，攪拌均勻后，加入0.2份六偏磷酸鈉，攪拌均勻，然后升溫至50-60℃，繼續攪拌30-50min，然后加入1份濃度為1mol/L的硝酸鈰溶液和0.5份濃度為1mol/L的硝酸鑭溶液，攪拌均勻后，緩慢加入濃度為1mol/L的氫氧化鈉溶液，直至pH為8-8.5，靜置1天后，過濾，并采用去離子水洗滌濾餅，將濾餅置于馬弗爐中，先升溫至130-135℃，煅燒4-5h，然后再緩慢升溫至770-780℃，煅燒3-4h，隨爐冷卻至室溫，得氧化鈰/氧化鑭包覆納米氮化硼。

3.根據權利要求1所述的耐低溫高壓輸電用瓷絕緣子，其特征在于，所述強化層所用涂料由以下重量份的原料混合制成：納米氧化鋁溶膠100份、氧化鈰/SiO₂包覆氧化石墨烯復合材料0.2-0.5份、磷酸二氫鋁1-1.5份、納米凹凸棒土0.5-1份、納米氮化硼1-1.5份；

所述自清潔層所用涂料由以下重量份的原料混合制成：鑭/鈰共摻雜二氧化鈦溶膠100份、納米氧化鋁溶膠20-30份、針狀硅灰石0.8-1.5份、四針狀氧化鋅晶須0.1-0.3份。

4.根據權利要求3所述的耐低溫高壓輸電用瓷絕緣子，其特征在于，所述氧化鈰/SiO₂包覆氧化石墨烯復合材料的制備方法包括以下步驟：

（1）將正硅酸乙酯和無水乙醇混合后，加入氧化石墨烯、硝酸鈰，攪拌60-90min后，邊攪拌緩慢滴加去離子水，繼續攪拌30-40 min，然后緩慢滴加濃度為0.1-0.25 mol/L的鹽酸乙醇溶液，滴加過程中溫度控制在40-45℃之間，反應30-40 min 后，得混合物料；其中，正硅酸乙酯與氧化石墨烯、硝酸鈰的質量比為5：6-8：0.2-0.5；正硅酸乙酯與無水乙醇、去離子水、鹽酸乙醇溶液中氯化氫的摩爾比為1：4-5：3-4：0.05-0.06；

（2）將混合物料在70-75℃下真空干燥至恒重，然后在氮氣氣氛下，先升溫至220-240℃，煅燒70-100min，然后升溫至880-950℃，煅燒2.5-3.5h，然后隨爐冷卻至室溫，得氧化鈰/SiO₂包覆氧化石墨烯復合材料。

5.根據權利要求3所述的耐低溫高壓輸電用瓷絕緣子，其特征在于，所述鑭/鈰共摻雜二氧化鈦溶膠的制備方法包括以下步驟：

（1）取1份鈦酸丁酯溶解在4份無水乙醇溶液中，攪拌至透明得到溶液Ⅰ；

（2）配制濃度為0.1mol/L的硝酸鑭溶液和濃度為0.1mol/L的硝酸鈰溶液；取0.2-0.4份硝酸鑭溶液和0.1-0.2份硝酸鈰溶液與1份去離子水混合均勻，將其加入1份無水乙醇中，攪拌均勻并用濃硝酸調節pH值至2-3，制成溶液Ⅱ；

（3）在攪拌條件下，將溶液Ⅰ緩慢滴加至溶液Ⅱ中，得鑭/鈰共摻雜二氧化鈦溶膠。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的耐低溫高壓輸電用瓷絕緣子的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）按配比稱取所述絕緣子瓷件的各原料；將各原料先進行預混，得預混料，然后置于球磨機中加入水進行球磨，得混合料；其中，預混料與水的質量比為1：1.1-1.2，球磨時間為12-15h，球磨后的混合料細度達到0.5-1.1%；

（2）將得到的混合料過篩、除鐵；之后再依次進行榨泥、陳腐、真空練泥、成形、修坯和干燥，得坯件；

（3）將所得坯件進行預燒，預燒溫度為420-450℃，保溫30-50min；然后進行上釉，得上釉坯件；

（4）將上釉坯件先以 16-20℃/min的升溫速度升溫至650-720℃，保溫 35-45min，之后以 8-13℃/min的升溫速度升溫至1180-1200℃，保溫 3.5-4h；之后隨爐冷卻至室溫，即得上釉的瓷絕緣子瓷件；

（5）將步驟（4）中的瓷絕緣子瓷件清洗干凈后并進行干燥，將該瓷絕緣子瓷件浸入強化層所用涂料中，并保持轉動，60-90s后將瓷絕緣子瓷件提出液面，先置于100℃下干燥40-60min，然后在氮氣保護下，置于馬弗爐中，緩慢升溫至620-650℃，煅燒1.5-2h后，隨爐冷卻至室溫，得強化瓷絕緣子瓷件；

（6）將強化瓷絕緣子瓷件清洗干凈后并進行干燥，將強化瓷絕緣子瓷件浸入自清潔層所用涂料中，并保持轉動，35-45s后將瓷絕緣子瓷件提出液面，先置于100℃下干燥30-40min，然后在氮氣保護下，置于馬弗爐中，緩慢升溫至500-530℃，煅燒2-2.5h后，隨爐冷卻至室溫，得強化/自清潔瓷絕緣子瓷件；

（7）將所得強化/自清潔瓷絕緣子瓷件進行膠裝、養護、檢測、包裝，得瓷絕緣子。