了解下普通瓷绝缘材料
作者:金质 时间:2019-03-01 15:00
普通瓷绝缘材料包括长石质普通瓷、矾土质高铝瓷、石英质高硅瓷,都是以天然矿物为主要原料在1200-1300℃高温下用氧化或还原性气氛烧制而成,它们的制备工艺与传统陶瓷相近。
(I)长石质普通瓷。长石质普通瓷主要以长石,粘土,硅石为原料,其典型的原料配比为:长石20%-30%;粘土50%-70%:硅石10%-20%。烧成温度为1250℃-1300℃,烧成后的瓷质组成以20%-30%的莫来石和10%~20%的残留石英为结晶相,剩余部分为装璃相。由于玻璃相含量高,其机械强度和电气绝缘强度相对较低,无釉试样的弯曲强度约50MPa-80MPa,有釉弯曲强度为60MPa-100MPa。
长石质瓷具有原料来源广,制作工艺前单,价格便宜等优点,因而被广泛应用于110kV以下的输变电设备和线路绝缘中不雷要高机械强度的绝缘领域。
(2)矾土质高铝瓷。矾土质高铝瓷是为提高长石质普通瓷的机械强度而开发的高强度瓷绝缭材料, 其典型组成为用20%-50%的煅烧矾土取代长石质瓷中的硅石、部分粘土和长石,烧成温度与长石质瓷相近。瓷质结构中除20%-30%莫来石和少量残留石英外,还有较多的刚玉晶相,根据加人的铝矾土量不同,刚玉相含量在15%-40%之间,相应的瓷质弯曲强度无釉为120MPa-180MPa,有釉可达200MP以上,一般随原料中铝矾土用量的增加面提高
由于刚玉相具有牧高的机板强度和电气性能, 在显著提高普通瓷绝缘材料机板强度的同时,也在一定程度上改善了其电气性能,已广泛应用于110kV及以上输变电工程中,如制作线路绝缘子,支柱绝缘子,变压器套管等
(3)石英质高硅瓷。石英质高硅瓷是另一种具有较高强度的瓷绝缘材料, 它是在普通长石质瓷中增加了石英颗粒的合量,石英用量达到30%-50%。其瓷质结构特征为含有15%-40%方石英结晶. 其余的结晶为10%-25%的莫来石和3%-15%的石英,由于方石英合量较高.通常又称为方石英瓷。石英质高硅瓷的机械强度在很大程度上取决于瓷质結构中方石英相的合量及晶粒尺寸,其上釉专曲强度为120MPa-160MPa.
方石英瓷的增强机理为:存在干玻璃相中的具有高膨胀系数方石英相与周围的玻璃相因热膨胀的差异,在冷却过程中导致强度最低的玻璃相产生了压应力,属于预应力增强。因此, 方石英瓷的机械强度与方石英颗粒的大小及其分布状況密切相关,对材料的制备工艺控制要求较严格。
目前日本生产的高强度瓷绝缘材料中方石英瓷占有较大比例,已在500kv以下的输变电系统中广泛采用,但我国则很少生产方石瓷。
(4)堇青石瓷。堇青石瓷属于滑石系绝缘瓷。其主要以滑石为原料,添加氧化铝,粘土等,在约1300℃的温度下烧成。堇青石的特征是热膨胀系数低,相当于普通瓷热膨胀系数的一半,但烧成温度范围狭窄,容易形成多孔质,无法得到电气绝缘强度优越的制品。
堇青石瓷因热膨胀系数低,故用作多孔质的电热器用发热板,绕线管和断路器灭弧罩等。