电瓷釉工艺控制的研究

2020-01-08 07:56李思乐
中国电气工程学报 2020年20期
关键词:釉面绝缘子配方

李思乐

一、引言

电瓷是电力工业的重要基础器件,经常被应用于电力系统中各种电压等级的输电线路、变电站、电器设备以及其他一些特殊行业如轨道交通的电力系统中,连接着不同电位的导体或部件并起绝缘和支撑作用,如在高压线路耐张或悬垂的盘形悬式绝缘子和长棒形绝缘子,变电站母线或设备支持的棒形支柱绝缘子,变压器套管、开关设备、电容器或互感器的空心绝缘子等中都有应用,属于国家“十一五”期间重点扶持的制造业领域。

电瓷釉其实就是釉的一个分支,因其被用在电瓷产品上故称为电瓷釉,电瓷釉总得来说属于硅酸盐玻璃范畴的高温生料釉,组成介于长石釉和石灰釉之间;大多数的电瓷产品都有釉表面层,电瓷釉对瓷绝缘子发挥着重要作用,可以提高提高绝缘子的化学稳定性、提高绝缘子的强度和热稳定性、提高瓷绝缘子的防污秽能力、提高电瓷的美观度。

影响釉料质量的因素很多,不仅仅要有好的配方,还要有合理的工艺控制。为了能最大化体现电瓷釉的优良性能,本文在某电瓷厂的A-2电瓷釉配方(钾长石19%、坯料13%、依安白土8%、D石5%、烧滑石3%、石英粉33%、硅灰石10%、氧化锰5%、氧化铬2.4%、氧化铁1.6%、三聚磷酸钠0.2%)的基础上对电瓷釉的制备及其烧结工艺进行了研究。

二、实验部分

2.1 球磨时间对釉浆细度的影响

在A-2釉用原料中,坯料、依安白土还有石英都较难磨细,而且烧成过程中又难熔,它们的粒度大小对釉面质量影响又较大。表2-1是采用球磨不同时间后釉浆的粒度分布,表中d0.1、d0.5、d0.9分别表示累积到10%、50%和90%体积的样品的粒径值(单位:um)。

结合表2-1数据可以看出,球磨开始后,随着时间的增长,釉浆的粒度明显降低,但倘若不适当的无限制增加球磨时间,不仅能耗大,还会导致釉浆太细,表面张力过大,易出现釉层干燥开裂,烧后产生缩釉。因此前面提到的实验用料:坯料、依安白土,球磨时可以适当的增加球磨时间来降低原料的粒度,而像后续实验中本来就比较细的粉料例如:钾长石等,球磨时间控制在40min即可。

2.2制釉工艺参数的确定

实验以100g为一种配方的总量,根据事先的设计按质量百分比称量各原料,后混合后于行星式快速球磨机中球磨。由于各原料的性质和用量的不同,所以必须适当控制料:球:水的比例、球磨时间以及三聚磷酸钠(STPP)的引入量,本文为此进行了以下实验:

由表2-2可以确定最佳料:球:水的比例为1:2:0.5;最佳球磨时间40min;三聚磷酸钠最适合的加入量0.2wt%。

2.3不同施釉厚度对釉面效果的影响

按照A-2制得的釉浆分别采用浸釉、喷釉、淋釉三种不同的方式施在坯体上,经电热恒温鼓风干燥箱内烘干,后烧成,通过对比,确定最佳的施釉方式为喷釉。之后取同种配方,按表2-3所示变化不同的釉层厚度观察效果:

由表2-3可以看出,厚度过厚,釉面橘釉的症状越明显,因此为排出厚度对后续试验的不利影响,初步将施釉厚设度定在0.2~0.3mm这个范围。

2.4 烧成制度的确定

本文首先对现有的氧化气氛电炉进行了摸索性实验,用5小时烧到1280℃,分别得到如图2-4、2-5所示两种不同的烧成曲线:

如图2-4、2-5所示,将原厂的烧成曲线和1400℃快烧电炉的烧成曲线对比,可以发现本文的升温速率快很多。这对釉面质量是有很大影响的,如升温速率过快,很可能釉浆中的气体来不及排出,釉层就完全性铺展封闭了釉面,气体积聚终将冲开釉层爆破,即形成釉面缺陷。因此應在上述实验的基础上尽可能的放慢升温速率。

本文同时还对配方A-2的烧成温度与最高保温时间进行了初步摸索:

由表2-6看出,相对于B-10,测得B-11的3快样品吸水率分别为0.18%、0.06%、0.05%,平均吸水率为0.96%,坯体和釉面都已经烧熟,后面实验发现B-12当烧成温度达到1280℃时,光泽度明显比1260℃好,但继续将最高温度保温时间从1h延长至2h意义不大,故烧成温度我们定在1280℃,最高温度保温时间1h。综上所述得到表2-7所述的烧成制度B-14:

三、结语:

本文通过对电瓷釉A-2配方的球磨时间、料球水比、三聚磷酸钠添加量、施釉厚度、烧成制度的研究,确定了一系列最佳的工艺参数及烧成制度,为保证电瓷釉能够更好发挥出应有的作用,打下了坚实的基础。

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