[发明专利]用于制造瓷的方法、瓷和由该瓷制成的陶瓷绝缘体

说明书

本发明涉及一种制造瓷的方法，特别用于电绝缘技术方面。其中，用铝土矿作原料。这种瓷在下面也称为铝土矿瓷。本发明还涉及铝土矿瓷及用该瓷做的一种陶瓷绝缘体。

在电绝缘技术中使用的工业陶瓷，今天一般都用矾土瓷。所谓矾土瓷在这里应当理解为由矾土、白泥、高岭土、长石、有时还有助烧结剂和助溶剂等混合烧结而成的瓷。此外，矾土又称高纯氧化铝，它是按照拜耶法以昂贵的技术和方法从铝土矿原料中提取出来的。矾土(Tonerde)不可同白泥(Ton)相混淆，白泥一般指的是中间矿层所沉积的含长石的岩石经风化的产物。高岭土是含原矿层保留的含长石岩石并经风化的产物。

矾土瓷特别用于有强度要求的高电压绝缘体，它呈现高抗拉强度、抗弯强度和内压强度。同时高强度的矾土瓷还具有抗弯强度，在标准化施釉的由矾土瓷制的曲棒上测定，该值超过170N/mm²。因此，按所要求的抗弯强度，加入的矾土量是在27～55(重量)％之间波动，其中，强度则随矾土含量的增加而增加。

高强度矾土瓷已经公开，例如EP 0189260 A3、GB 2056431 A、US 4,183,760和EP 0522343 B1。

但是，如上所述，矾土是一种比较昂贵的原料，首先必须用昂贵的技术和方法从天然蕴藏的氧化铝如铝土矿制取。由于这个缘故，强度特别高的矾土瓷，价格就比较高，它在用于电力绝缘技术的大量生产方面明显有其缺点。因为矾土价格是使制造和产品成本明显提高。

本发明的任务是要提供一种良好的制造瓷的方法，使之特别适用于机械上要求高的电绝缘技术的零件。其次，本发明的任务是提出一种瓷，这种瓷具有同样的现行技术适宜的机械性质。本发明还有一项任务，是提出一种陶瓷绝缘体，该绝缘体比现行技术上所惯用的绝缘体，在机械性质相同下更为优越。    

按照本发明，上述第一项任务是通过一种制造瓷的方法来解决的，该法是将锻烧的铝土矿、有杂金属氧化物含量为5(重量)％以上的白泥、有杂金属氧化物含量为5(重量)％以上的高岭土、长石、硅酸镁混合、磨碎、并加工成悬浮物，再将悬浮物加工成可成形的原料物，将该原料物再进行烘干，最后烧结成瓷。

必要时也可混入一般的添加剂。

换句话说，在上面提到的方法中，完全放弃矾土的使用。代替矾土的是使用了锻烧的铝土矿，铝土矿比矾土价格低廉得多。锻烧的铝土矿在锻烧过程中一直保持着天然的原料。通过锻烧，铝土矿中所含的氢氧化铝有一部分转化为氧化铝。使用锻烧的铝土矿比使用矾土制造的成本大大降低。

本发明从这种认识出发，由矾土或铝土矿制的瓷在燃烧时产生的金刚砂(α-Al₂O₃)是瓷的机械强度的重要保证。因为矾土比锻烧的铝土矿(铝土矿还含有杂质)所提供的金刚砂要多些，为了达到使用矾土时具有同样的机械强度，就必须使用相应更多的铝土矿通过锻烧该铝土矿而进行。但是，和矾土瓷相比，需要更高成分的锻烧铝土矿，就会导致一种情形，那就是必须追加塑性成分，如高岭土和白泥以及形成玻璃相的长石的含量。而这样又涉及到瓷的机械性质的重要变化。

广泛的研究发现：减少长石和塑性成份对瓷机械强度的负面影响是可以得到补偿的，如果应用的塑性成份白泥和高岭土各具有高于5(重量)％杂金属氧化物，并且在原材料中另外混有硅酸镁就可以。

同时，在白泥和高岭土的情况下，将杂金属氧化物加入所谓的白泥矿物中。白泥矿物例如是层状的硅酸盐，如高岭土、伊利石或蒙脱石。

惊奇地指出，具有杂金属氧化物(杂质)的白泥或高岭土在烧结瓷时是有助于形成低共熔的熔融相的。混合物的熔融相呈现的低温比单个成份的熔融相更低。瓷的锻烧温度可降低，就又降低了生产成本。此外，特别是嵌入白泥矿物晶格内的杂金属氧化物，对于形成良好的或侵蚀性的熔融相具有特别有利的影响。

由于在低温产生的侵蚀性的熔融相，由长石和高岭土制的石英几乎全部溶解并转化成玻璃相。在惯用的矾土瓷中与此相反，保持有一定含量的残留石英。因为石英夹杂物表明瓷结构中的晶格缺陷，往往在存有石英颗粒的地方出现瓷的断裂。因此，石英颗粒这样出现在瓷的结构中是不受欢迎的。可见将有害的石英完全转化为玻璃相会导致瓷的机械强度的显著提高。由于结构性质的改善，强度值分散的范围就更窄。这种耐高度损害也使结构在长期保存时比较稳定，而对高电压绝缘体来说这是特别重要的。