[发明专利]一种添加SrB4O7籽晶的电瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高压电瓷领域，具体涉及一种添加SrB₄O₇籽晶的电瓷及其制备方法。

背景技术

高压电瓷是指额定电压在高于1kV的电瓷产品。主要指用于高压输电线路及电站和各种用电器的绝缘陶瓷，也称绝缘子，是电力工业的重要组成部分。高压电瓷根据其所含化学成分的不同分为硅质电瓷和铝质电瓷，铝质电瓷分为铝质瓷和高强度铝质瓷，根据电瓷种类的不同应用领域也不同，本发明涉及的电瓷属于高强度铝质瓷，主要应用于超高压绝缘子或高机械强度的瓷套。同国外同类企业相比，国内多数企业工艺水平较差，导致产品质量参差不齐。目前，国产的、普瓷的强度在60-80kN/cm²，高强瓷的强度在100-180kN/cm²，比国外同型瓷体的强度低15%-25%。因此，电瓷强度不足是制约国产高压电瓷最突出的问题。有关研究表明，电瓷中莫来石相的含量是决定其机械性能尤其是断裂强度的关键（硅酸盐通报,2010,29(6):1472-1477）。

    近年来，国内电瓷行业已纷纷调整生产工艺，在原料的配方、球磨工艺、成型方法、烧成制度等方面均投入大量的人力、物力进行技术改造与升级。其中，通过调整粉体原料的化学组成及工艺参数，是目前提高瓷体性能的主要途径。例如中国西电电气股份有限公司、抚顺高科电气制造有限公司、叶胜平等专利申请人分别通过添加高岭土和伊利石粘土、改性膨润土、工业氧化铝等调整原料配方提高电瓷性能（详见ZL 201310719303.4, ZL 200610134907.2和ZL  200510134951.9等）。

发明内容

为了解决上述国内电瓷所面临的难题，本发明提供了一种添加SrB₄O₇籽晶的电瓷及其制备方法。通过添加适量的四硼酸锶籽晶，能够调节莫来石相和SrAl₂Si₂O₈相的含量，从而显著改善电瓷的断裂强度。

本发明是通过如下技术方案实施的：

一种添加SrB₄O₇籽晶的电瓷，原料组成按重量百分数计：SiO₂ 10~20%、Al₂O₃ 10~25%、Fe₂O₃ 10~20%、TiO₂ 1~5%、CaO 2~10%、MgO 0~3%、K₂O 5~15%、Na₂O 3~8%和SrB₄O₇籽晶2~15%。

优选的，原料组成按重量百分数计：SiO₂ 10~20%、Al₂O₃ 10~25%、Fe₂O₃ 10~20%、TiO₂ 1~3%、CaO 4~10%、MgO 0~2%、K₂O 8~15%、Na₂O 3~8%和SrB₄O₇籽晶2~10%。

制备方法包括以下步骤：

（1）配料；原料分别在90~100℃下烘12h，按配方称量，复合配料；

（2）球磨；采用锆球，球与料的体积比为2:1，过270目筛；

（3）除铁、榨泥、陈腐、练泥：用电磁线圈和永久磁铁的除铁设备过筛除铁，加水榨泥后含水率在22%，陈腐时间为72h，真空度为0.05~0.09MPa下练泥；

（4）成型；真空度为0.01MPa下进行挤压成型，成型样品为直径2.3cm、长13.6cm的柱状；

（5）干燥；先阴干12h，再在90~100℃下烘48h；

（6）窑炉烧结；升温速率为5℃/min，烧结温度为1150~1260℃，保温30min。

本发明的显著优点在于：

（1）窑炉内温度>1100℃时，SrB₄O₇籽晶开始熔化（SrB₄O₇的熔点为1086±10℃，J POWER SOURCES, 2011, 196, P1321–1323），为电瓷的烧结过程提供液相，改善电瓷的流动性，填充电瓷孔隙，提高电瓷的致密度；