[0001] 本发明涉及电力材料领域，特别涉及绝缘子领域，具体涉及一种陶瓷绝缘子及其制备方法。

[0002] 绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体，它是为了增加爬电距离的，通常由玻璃或陶瓷制成。根据绝缘子的产品形状、电压等级、应用环境来分类。按产品形状可分为：盘形悬式绝缘子、针式绝缘子、棒形绝缘子、空心绝缘子等；按使用特点可分为：线路用绝缘子、电站或电器用绝缘子；按使用环境分为户内绝缘子和户外绝缘子。

[0003] 陶瓷绝缘子根据其所含化学成分的不同分为硅质陶瓷绝缘子和铝质陶瓷绝缘子，铝质绝缘子分为铝质瓷和高强度铝质瓷，根据绝缘子种类的不同应用领域也不同。目前，国2 2
产的普通陶瓷绝缘子强度为60-80kN/cm ，高强度陶瓷绝缘子的强度为100-180kN/cm ，比国外同型号绝缘子的强度低15%-25%。因此，绝缘子强度不足是制约国产高压绝缘子最突出的问题。有研究表明，绝缘子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。近年来，国内绝缘子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，是目前提高绝缘子性能的主要途径。但绝缘子的强度仍不能满足电力领域的需求，尤其是绝缘子的强度性能还有待进一步提高。

[0004] 本发明的目的在于克服现有绝缘子强度低的缺陷，提供一种陶瓷绝缘子及其制备方法；本发明将超声波练泥工艺替代了传统的陈腐和真空练泥工艺，既能显著提高陶瓷绝缘子的强度，还能缩短和简化生产工艺，使陶瓷绝缘子的制备更快捷、简单。

[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提供了一种陶瓷绝缘子的制备方法；包括以下步骤：称量、混合、球磨、筛选、除铁、榨泥、练泥、成型、干燥、上釉和烧制；所述的练泥为超声波练泥；所述的超声波频率为100-150KHz、功率密度为1.2-2.0W/cm2。

[0006]本发明一种陶瓷绝缘子的制备方法，将超声波练泥工艺替代了传统的陈腐和真空练泥工艺；利用超声波的超高速震荡作用，不仅加快了水化反应速度，使水化反应更彻底，使泥料的可塑性、粘性更好，而且还能彻底的驱除泥料中的气泡，最大程度的增加泥料密度，从而使泥料的品质更高，经成型得到的陶瓷生胚品质更好，经烧制得到的陶瓷绝缘子强度更高；该方法不仅缩短了生产周期，还简化了生产工艺步骤，使陶瓷绝缘子的制备方法更简单、可靠，适合陶瓷绝缘子的大规模、工业化生产。

[0007] 上述一种陶瓷绝缘子的制备方法，其中，所述称量为按照原材料配方称量原材料，备用。

[0008] 其中，所述的混合为将称量好的原材料混合均匀得到混合料。

[0009] 其中，所述的球磨为将混合料与水加入到球磨机中，进行球磨，得泥浆；优选的，加入的混合料与水的质量比为1︰1-2，水太少，泥浆粘性大，不利于球磨，水太多，泥浆流动性太好，也同样不利于球磨；优选的，所述的球磨时间为5-10h。

[0010] 其中，所述的过筛为将球磨好的泥浆过筛，取筛下物得泥料；优选的，筛的目数为400-800目，泥料颗粒过大，不利于成型和烧制，烧制得到的绝缘子强度低。

[0011] 其中，所述的除铁为将泥料用湿法磁铁分离器进行除铁，去除磁性杂质。

[0012] 其中，所述的榨泥为将经球除铁后的泥料进行压榨脱水，使泥料含水量为15-20%。

[0013] 其中，所述的练泥为超声波练泥，即将泥料直接用超声波进行处理，利用超声波的高速震荡作用，不仅能加快水化反应，使泥料的可塑性、粘性得到大幅提高，还能驱除泥料中的气泡，增加泥料密度，从而达到提高泥料品质的目的，使其制备得到的陶瓷绝缘子强度更好；优选的，所述的超声波频率为120KHz、功率密度为1.5-1.8.W/cm2；其中，所述的练泥时间为5-8h。

[0014] 其中，所述的成型为将经真空练泥后的泥料根据产品尺寸的要求进行成型得到绝缘子初胚。

[0015] 其中，所述的干燥为将绝缘子初胚进行干燥，使其含水量不大于2%。

[0016] 其中，所述的上釉为将釉料均匀涂覆在干燥的绝缘子初胚上，得到绝缘子生胚。

[0017] 其中，所述的烧制为将绝缘子生胚置入平行的交流电场中进行烧制，得到高性能绝缘子；利用电场的极化作用，促进了高温条件下莫来石相沿电场方向的生长，增加了莫来石相的长径比，从而提高了绝缘子的弯曲强度；优选的，所述的交流电场的电场强度为0.1-10kv/mm、频率为10-150Hz，电场强度过大，绝缘子中晶相形成缓慢，绝缘子的弯曲强度反而降低；电场强度过小，对莫来石相的生长影响程度小，对绝缘子的弯曲强度增强作用小；频率过大，不利于莫来石相在电场方向上的生长，形成的莫来石相长径比小，不能增加绝缘子弯曲强度；频率过小，生成的莫来石相长径比过大，绝缘子的弯曲强度反而降低；最优选的，所述的交流电场强度为1-5kv/mm、频率为50-100Hz。

[0018] 其中，所述的烧制为分阶段烧制，包括：预热期、氧化期、还原期、保温期和冷却期。

[0019] 其中，所述的预热期温度为250-400℃，时间为10-15h；预热期主要是预热绝缘子生胚，除去残余水分和少量结晶水。

[0020] 其中，所述的氧化期温度为700-900℃，时间为25-30h；氧化期过程中，大部分结晶水排出，并将有机物、碳酸盐和部分硫酸盐进行分解。

[0021] 其中，所述的还原期温度为1000-1250℃，时间为25-30h；还原期内，大部分氧化物被还原，硫酸盐分解，碳和碳素被氧化，从而形成陶瓷材料。

[0022] 其中，所述的保温期是将温度从还原期的1000-1250℃缓慢降低到600℃，降温速度为50-80℃/h；在保温阶段内，生胚完全煅烧成为陶瓷，防止因煅烧不完全而导致绝缘子质量降低。

[0023] 其中，所述的冷却期时间为4-6h；将窑内冷却到常温，防止陶瓷因快速冷却导致炸裂，破坏绝缘子结构。

[0024] 为了实现上述发明目的，进一步的，本发明提供了一种陶瓷绝缘子，所述陶瓷绝缘子是通过上述制备方法制备得到。

[0025] 本发明一种陶瓷绝缘子具有强度高、生产方法简单的优点，能满足电力行业对绝缘子强度的需求。

[0026] 与现有技术相比，本发明的有益效果：1、本发明制备方法将超声波练泥工艺替代了传统的陈腐和真空练泥工艺，使得到的陶瓷生胚品质更好，经烧制得到的陶瓷绝缘子强度更高。

[0027] 2、本发明制备方法缩短了生产周期，还简化了生产工艺步骤，使陶瓷绝缘子的制备方法更简单可靠，适合陶瓷绝缘子的大规模、工业化生产。

[0028] 3、本发明制备方法将绝缘子生胚放置在平行的交变电场中进行烧结，利用电场的极化作用，促进了高温条件下莫来石相沿电场方向的生长，增加了莫来石相的长径比，从而提高了绝缘子的弯曲强度。

[0029] 4、本发明陶瓷绝缘子具有强度高、生产方法简单的优点。

[0030] 下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

[0031] 实施例11、称量：按照16份的高岭土、42份的铝矾土、8份的长石粉、7份的膨润土、6份的白云石称量原材料备用；
2、混合：将称量好的原材料混合均匀得到混合料；
3、球磨：将混合材料与水按质量比＝1︰1加入到球磨机中，在球磨机中进行球磨8h，得泥浆；
4、过筛：将球磨好的泥浆过800目筛，取筛下物得泥料；
5、除铁：将泥料用湿法磁铁分离器进行除铁，去除磁性杂质；
6、榨泥：将经球除铁后的泥料进行脱水，使泥料含水量为18%；
7、练泥：将压榨脱水后的泥料用频率为120KHz、功率密度为1.5W/cm2的超声波进行超高速震荡处理6h，得到泥料；
8、成型：将泥料根据产品尺寸的要求进行成型得到绝缘子初胚；
9、干燥：将绝缘子初胚进行干燥，使其含水量不大于2%；
10、上釉：将釉料均匀涂覆在干燥的绝缘子初胚上，得到绝缘子生胚；釉料由以下重量份原材制备而成：二氧化锰5份、颜料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、长石28份、高岭土10份、纳米氮化硅0.5份；
11、在平行的电场强度为5kv/mm、频率为50Hz的交流电场中进行烧制：预热期：在320℃的温度下煅烧12h；氧化期：在800℃温度下煅烧28h；还原期：在1150℃的温度下煅烧26h；保温期：将温度从1150℃缓慢降低到600℃，降温速度为60℃/h；冷却：在5h内，将窑内冷却到常温，取出得到陶瓷绝缘子。

[0032] 实施例21、称量：按照16份的高岭土、42份的铝矾土、8份的长石粉、7份的膨润土、6份的白云石称量原材料备用；
2、混合：将称量好的原材料混合均匀得到混合料；
3、球磨：将混合材料与水按质量比＝1︰2加入到球磨机中，在球磨机中进行球磨10h，得泥浆；
4、过筛：将球磨好的泥浆过400目筛，取筛下物得泥料；
5、除铁：将泥料用湿法磁铁分离器进行除铁，去除磁性杂质；
6、榨泥：将经球除铁后的泥料进行脱水，使泥料含水量为15%；
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7、练泥：将压榨脱水后的泥料用频率为100KHz、功率密度为1.8W/cm的超声波进行超高速震荡处理5h，得到泥料；
8、成型：将泥料根据产品尺寸的要求进行成型得到绝缘子初胚；
9、干燥：将绝缘子初胚进行干燥，使其含水量不大于2%；
10、上釉：将釉料均匀涂覆在干燥的绝缘子初胚上，得到绝缘子生胚；釉料由以下重量份原材制备而成：二氧化锰5份、颜料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、长石28份、高岭土10份、纳米氮化硅0.5份；
11、烧制：预热期：在250℃的温度下煅烧15h；氧化期：在700℃温度下煅烧30h；还原期：
在1250℃的温度下煅烧30h；保温期：将温度从1250℃缓慢降低到600℃，降温速度为80℃/h；冷却：在4h内，将窑内冷却到常温，取出得到陶瓷绝缘子。

[0033] 实施例31、称量：按照16份的高岭土、42份的铝矾土、8份的长石粉、7份的膨润土、6份的白云石称量原材料备用；
2、混合：将称量好的原材料混合均匀得到混合料；
3、球磨：将混合材料与水按质量比＝1︰1加入到球磨机中，在球磨机中进行球磨5h，得泥浆；
4、过筛：将球磨好的泥浆过800目筛，取筛下物得泥料；
5、除铁：将泥料用湿法磁铁分离器进行除铁，去除磁性杂质；
6、榨泥：将经球除铁后的泥料进行脱水，使泥料含水量为20%；
7、练泥：将压榨脱水后的泥料用频率为150KHz、功率密度为1.2W/cm2的超声波进行超高速震荡处理8h，得到泥料；
8、成型：将泥料根据产品尺寸的要求进行成型得到绝缘子初胚；
9、干燥：将绝缘子初胚进行干燥，使其含水量不大于2%；
10、上釉：将釉料均匀涂覆在干燥的绝缘子初胚上，得到绝缘子生胚；釉料由以下重量份原材制备而成：二氧化锰5份、颜料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、长石28份、高岭土10份、纳米氮化硅0.5份；
11、在平行的电场强度为1kv/mm、频率为150Hz的交流电场中进行烧制：预热期：在400℃的温度下煅烧10h；氧化期：在900℃温度下煅烧25h；还原期：在1000℃的温度下煅烧30h；
保温期：将温度从1000℃缓慢降低到600℃，降温速度为50℃/h；冷却：在6h内，将窑内冷却到常温，取出得到陶瓷绝缘子。

[0034] 对比例11、称量：按照16份的高岭土、42份的铝矾土、8份的长石粉、7份的膨润土、6份的白云石称量原材料备用；
2、混合：将称量好的原材料混合均匀得到混合料；
3、球磨：将混合材料与水按质量比＝1︰1加入到球磨机中，在球磨机中进行球磨8h，得泥浆；
4、过筛：将球磨好的泥浆过800目筛，取筛下物得泥料；
5、除铁：将泥料用湿法磁铁分离器进行除铁，去除磁性杂质；
6、榨泥：将经球除铁后的泥料进行脱水，使泥料含水量为18%；
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7、练泥：将压榨脱水后的泥料用频率为120KHz、功率密度为2.1W/cm的超声波进行超高速震荡处理6h，得到泥料；
8、成型：将泥料根据产品尺寸的要求进行成型得到绝缘子初胚；
9、干燥：将绝缘子初胚进行干燥，使其含水量不大于2%；
10、上釉：将釉料均匀涂覆在干燥的绝缘子初胚上，得到绝缘子生胚；釉料由以下重量份原材制备而成：二氧化锰5份、颜料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、长石28份、高岭土10份、纳米氮化硅0.5份；
11、在平行的电场强度为5kv/mm、频率为50Hz的交流电场中进行烧制：预热期：在320℃的温度下煅烧12h；氧化期：在800℃温度下煅烧28h；还原期：在1150℃的温度下煅烧26h；保温期：将温度从1150℃缓慢降低到600℃，降温速度为60℃/h；冷却：在5h内，将窑内冷却到常温，取出得到陶瓷绝缘子。

[0035] 对比例21、称量：按照16份的高岭土、42份的铝矾土、8份的长石粉、7份的膨润土、6份的白云石称量原材料备用；
2、混合：将称量好的原材料混合均匀得到混合料；
3、球磨：将混合材料与水按质量比＝1︰1加入到球磨机中，在球磨机中进行球磨8h，得泥浆；
4、过筛：将球磨好的泥浆过800目筛，取筛下物得泥料；
5、除铁：将泥料用湿法磁铁分离器进行除铁，去除磁性杂质；
6、榨泥：将经球除铁后的泥料进行脱水，使泥料含水量为18%；
7、练泥：将压榨脱水后的泥料用频率为120KHz、功率密度为1.0W/cm2的超声波进行超高速震荡处理6h，得到泥料；
8、成型：将泥料根据产品尺寸的要求进行成型得到绝缘子初胚；
9、干燥：将绝缘子初胚进行干燥，使其含水量不大于2%；
10、上釉：将釉料均匀涂覆在干燥的绝缘子初胚上，得到绝缘子生胚；釉料由以下重量份原材制备而成：二氧化锰5份、颜料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、长石28份、高岭土10份、纳米氮化硅0.5份；
11、在平行的电场强度为5kv/mm、频率为50Hz的交流电场中进行烧制：预热期：在320℃的温度下煅烧12h；氧化期：在800℃温度下煅烧28h；还原期：在1150℃的温度下煅烧26h；保温期：将温度从1150℃缓慢降低到600℃，降温速度为60℃/h；冷却：在5h内，将窑内冷却到常温，取出得到陶瓷绝缘子。

[0036] 对比例31、称量：按照16份的高岭土、42份的铝矾土、8份的长石粉、7份的膨润土、6份的白云石称量原材料备用；
2、混合：将称量好的原材料混合均匀得到混合料；
3、球磨：将混合材料与水按质量比＝1︰1加入到球磨机中，在球磨机中进行球磨8h，得泥浆；
4、过筛：将球磨好的泥浆过800目筛，取筛下物得泥料；
5、除铁：将泥料用湿法磁铁分离器进行除铁，去除磁性杂质；
6、榨泥：将经球除铁后的泥料进行脱水，使泥料含水量为18%；
7、陈腐：将压榨脱水后的泥料送入陈腐室中陈腐4d；
8、练泥：将陈腐后的泥料放入卧式真空练泥机，经真空、切割，得到泥段；
9、成型：将泥料根据产品尺寸的要求进行成型得到绝缘子初胚；
10、干燥：将绝缘子初胚进行干燥，使其含水量不大于2%；
11、上釉：将釉料均匀涂覆在干燥的绝缘子初胚上，得到绝缘子生胚；釉料由以下重量份原材制备而成：二氧化锰5份、颜料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、长石28份、高岭土10份、纳米氮化硅0.5份；
12、在平行的电场强度为5kv/mm、频率为50Hz的交流电场中进行烧制：预热期：在320℃的温度下煅烧12h；氧化期：在800℃温度下煅烧28h；还原期：在1150℃的温度下煅烧26h；保温期：将温度从1150℃缓慢降低到600℃，降温速度为60℃/h；冷却：在5h内，将窑内冷却到常温，取出得到陶瓷绝缘子。

[0037] 对比例41、称量：按照16份的高岭土、42份的铝矾土、8份的长石粉、7份的膨润土、6份的白云石称量原材料备用；
2、混合：将称量好的原材料混合均匀得到混合料；
3、球磨：将混合材料与水按质量比＝1︰1加入到球磨机中，在球磨机中进行球磨8h，得泥浆；
4、过筛：将球磨好的泥浆过800目筛，取筛下物得泥料；
5、除铁：将泥料用湿法磁铁分离器进行除铁，去除磁性杂质；
6、榨泥：将经球除铁后的泥料进行脱水，使泥料含水量为18%；
7、陈腐：将压榨脱水后的泥料送入陈腐室中陈腐4d；
8、练泥：将陈腐后的泥料放入卧式真空练泥机，经真空、切割，得到泥段；
9、成型：将泥料根据产品尺寸的要求进行成型得到绝缘子初胚；
10、干燥：将绝缘子初胚进行干燥，使其含水量不大于2%；
11、上釉：将釉料均匀涂覆在干燥的绝缘子初胚上，得到绝缘子生胚；釉料由以下重量份原材制备而成：二氧化锰5份、颜料3份、滑石8份、方解石8份、石英石28份、长石28份、高岭土10份、纳米氮化硅0.5份；
12、烧制：预热期：在320℃的温度下煅烧12h；氧化期：在800℃温度下煅烧28h；还原期：
在1150℃的温度下煅烧26h；保温期：将温度从1150℃缓慢降低到600℃，降温速度为60℃/h；冷却：在5h内，将窑内冷却到常温，取出得到陶瓷绝缘子。

[0038] 将上述实施例1-3和对比例1-4中所制备得到的陶瓷绝缘子进行性能检测，记录数据如下：编号 绝缘子密度 莫来石相平均长径比 弯曲强度（MPa）
实施例1 3.78 1︰8 ≥265
实施例2 3.76 1︰4 ≥250
实施例3 3.75 1︰7 ≥265
对比例1 3.67 1︰5 ≤225
对比例2 3.65 1︰6 ≤230
对比例3 3.63 1︰6 ≤215
对比例4 3.62 1︰4 ≤195
对上述实验数据分析可知，实施例1-3中采用本发明技术方案，得到的陶瓷绝缘子密度大，因而，绝缘子的弯曲强度高；而对比例1、2中未采用本发明中规定的超声波功率密度，对陶瓷绝缘子的密度增加作用小，其弯曲强度降低；对比例3中为采用超声波对泥料进行处理，陶瓷绝缘子密度小，弯曲强度低；对比例4既没有使用超声波进行处理，也没有在电场中烧制，陶瓷绝缘子的密度小，莫来石相长径比小，得到的绝缘子弯曲强度最小。