高性能电瓷坯料配方地研究

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1、实用标准高性能电瓷坯料配方的研究沈骏[1]陈玉亭[2]梁丽霞[1]贺建苍[1]（1西安西电高压电瓷有限责任公司陕西西安710077）（2西安电瓷研究所陕西西安710077）[摘要]通过在传统电瓷坯料配方中使用工业氧化铝和碱土金属元素化合物的干法（等静压）电瓷坯料配方，在保证坯料具有较低的烧成温度和工艺性能的同时，使电瓷材料获得良好的机、电、热性能：瓷弯曲强度184MPa、瓷上釉弯曲强度230MPa、电气强度32kV/mm、冷热急变性200K。材料性能达到了国内领先水平。关键词：电瓷坯料配方性能0前言随着现代工业对电力需求的增加，电力系统的电压等级和容量不断增提高

2、，输变电行业对电瓷绝缘子的要求也发生了变化，对电瓷产品的电压等级、强度等级越来越高。而在我国，随着国家电力事业的进一步发展，特别是三峡水利枢纽工程的建设，±500kV及以上级输变电线路的建设已经展开，750kV等级的输电线路亦将出现，输变电站及线路对电瓷绝缘子的强度等级、电性能的要求越来越高。就我国目前的电瓷材料水平而言，要达到如此要求有相当困难，如“葛——上”线直流工程电站用±500kV直流棒型支柱电瓷绝缘子，全部从NGK进口。目前，在生产500kV/20kN等级棒型支柱绝缘子时，由于材料机械强度性能不足，产品主体杆径达245mm，给生产工装、工艺带来极大困难

3、，合格率很低。因此，研制一种具有优良机、电、热性能的电瓷材料，其性能满足750kV和±500kV电瓷绝缘子对材料机械强度性能和电性能的要求、其它性能达到IEC672—3标准规定的130类瓷性能要求，以减小产品杆径，提高生产高性能电瓷产品的能力，达到替代进口产品和生产具有高附加值的高难产品，使产品向精细方向发展的目的，已势在必行。为此，我们开展了干法成型（即等静压成型）高性能电瓷材料配方的研究试验工作。1瓷系的选择目前世界各国均采用增加瓷材料中氧化铝含量的方法来提高瓷材料机械强度，而在提高瓷材料的电性能方面报道得较少，综合国内外资料，研究中选择电瓷行业普遍采用的K

4、2O-Na2O-Al2O3-SiO2文档大全实用标准系瓷作为研究试验方向，同时在配方中引入工业氧化铝和少量RO氧化物。2配方设计方案电瓷配方应具有良好的工艺性能（泥浆性能、成型加工性能）和瓷材料性能。在瓷材料中引入工业氧化铝后会明显地提高坯料的烧成温度，我国电瓷的烧成温度一般都在1220~1260℃范围之内，因此，降低引入工业氧化铝后电瓷的烧成温度是配方设计中的一个难点。由于缺乏资料，如何提高瓷材料电性能也是配方设计的难点之一。在研究试验中，充分考虑烧成温度和电性能这两个方面的问题，采用了以长石、粘土及铝矾土作为主要原料，同时在配方中引入一定量的工业氧化铝和添加

5、少量RO氧化物，利用工业氧化铝对强度的提高作用和RO氧化物中R2+对Na+等碱性离子的“压抑”作用和助熔作用，来达到提高瓷材料机械强度和电性能、降低烧成温度目的的配方设计方案。3原料及材料性能测试方法试样制备及性能测试方法均按GB8411.2-87《电瓷材料第二部分：试验方法》及西瓷所编《电瓷原材料检验和工艺控制试验方法》进行。4研究试验过程4.1原料的选择原料性能的优劣直接影响到配方的生产工艺性能和瓷材料的性能，因此，对配方中使用的原料进行必要的选择是十分有益的。研究试验中，考虑原料性能和原料成本这两个方面因素，对在配方中使用的原料进行了大量的试验研究工作，原

6、料性能如下。4.1.1粘土原料经过大量的试验分析，在配方中选用了粘土A和粘土B两种粘土作为原料。其中原料A具有相当的可塑性，为坯料提供生坯时的强度。粘土B的可塑性较差，在配方中的引入是为了降低配方中长石的使用量，提高坯料在高温状态时的性能。通过对粘土原料进行各项物理性能测试和显微结构、X—衍射分析、差热分析结果表明：粘土A为二次粘土，颗粒较细，可塑性能良好，结合力大于3MPa，矿物成分以高岭石为主，同时含有较多量的石英和少量伊利石，机械水在100℃以前基本排放完全，结晶水在500℃左右大量排放，原矿中含有颗粒粗大（颗粒粒径在0.69mm文档大全实用标准左右）的石

7、英；粘土B以伊利石为主，含有少量高岭石，结合性能差，煅烧后的粘土B约含有80%左右的玻璃相，晶相以莫来石为主，钾长石次之。图1粘土A的X-衍射分析图图2粘土B的X-衍射分析图4.1.1铝氧原料原料C的氧化铝含量大于85%，在显微结构下观察，颗粒均匀，颗粒中有孔洞，无明显的刚玉单晶，多为聚合体。原料D经X—衍射分析，几乎为纯刚玉体，在显微镜下观察颗粒均为聚合体。随着加工方式的不同，如煅烧温度、加硼与否、细磨方式及程度等的不同，原料性能发生显著变化。在配方应用时对这几个方面加以特别注意。文档大全实用标准图3原料C的显微照片图4原料D的X-衍射图4.1工艺参数的选择除

8、原料性能及配比的不同会影