[其他]高强度长石瓷及其制造方法

说明书

高强度素烧长石瓷，其抗弯强度大于１４００ｋｇ／ｃｍ³，含有２２～８５％ＳｉＯ₂；１０～７３％Ａ₂Ｏ₃；１．５～６．５％Ｋ₂Ｏ和Ｎａ₂Ｏ。其总结晶度大于４０％，晶粒粒度不大于２０μｍ，不含大于４０μｍ的缺陷。其生产工序为：研磨石英－长石－矾土原材料混合物。使８５～９５％颗粒的粒度不大于１０μｍ；煅烧该混合物；加入矿粘土类材料：研磨加入矿粘土的混合物。使其小于８５％颗粒的粒度不大于１０μｍ；成型；干燥；在１０００～１４００℃下煅烧。以上均以重量计。

本发明涉及一种高强度长石瓷及其制造方法。更具体地说，本发明涉及具有细致均匀的微观结构、适用于大型高压绝缘子的高强度长石瓷和耐酸陶瓷。本发明还涉及制造这种陶瓷的具体方法。

在高压绝缘子的制造过程中，使用两种长石瓷，即普通的长石瓷和含铝长石瓷。普通长石瓷主要含有石英类原料、长石类原料以及粘土矿物，而含铝陶瓷主要含有石英类原料、长石类原料、矾土类原料以及粘土矿物。

美国专利3459567是在普通长石瓷中加入了莫来石、氧化铝和方石英以提高强度。美国专利3674519是把晶粒制成粗粒径防止裂纹扩展。美国专利3860432目的在于提高机械强度并析出25%以上的方晶石。

附图7表示了陶瓷强度与原料混合物粒度之间的关系（其中普通长石瓷是由石英原料、长石类原料以及以及粘土矿物类原料制成的）。纵座标代表未上釉瓷的抗弯强度，而横座标代表有效直径不大于10μm颗粒的重量百分率。如图7所示，陶瓷的强度往往随着其原料粒度的减小而增加。这种陶瓷强度增加的原因在于：由于使用较细的原料，因而使得陶瓷的微观结构更加均匀。对于普通长石瓷和含铝长石瓷的这种倾向已为人们所认识。

另一方面，按陶瓷制造的经验原始材料粒度越细，在干燥和烧成工艺中就越可能出现裂缝，一般来说，有效直径不大于10μm的颗粒含量超过85%（以重量计，下同）时，裂缝常在上述工艺中发生。因此，应对陶瓷材料的粒度加以控制，以便使普通长石瓷和含铝陶瓷中的有效直径不大于10μm的颗粒含量小于85%。

在干燥或烧成工艺中出现的上述的“裂缝”，是指发生在陶瓷受应力作用部分的位置的那些裂缝，是由于干燥烧成工艺中的温度不同造成的内部和其表面存在的膨胀和收缩而引起的。受应力作用的部位包括：在捏合挤压过程中由于坯料颗粒取向和内部与表面之间的密度差异引起的内应力;以及在坯体的切削加工过程中，引起的表面应力。因此，本发明描述的裂缝指的是干燥和烧成工艺中陶瓷内部和表面上形成的裂缝。

总之，现有技术的长石瓷的缺点在于当原料的粒度非常细时，出现裂缝的危险性增高，当这种陶瓷用来制做大型高压绝缘子或内部和表面之间的温度差很大的高压绝缘子时，这种危险就会进一步增大。

因此，原料的粒度限定在一定值以上，这个限定使陶瓷微观组织的均匀性受到限制，而且陶瓷机械强度相对较低。例如，就普通陶瓷而言，12mm直径，绝缘体的陶瓷的未上釉试条的三点法抗弯强度大约为1000kg/cm²;而就含有20%刚玉的含铝长石瓷而言，大约为1400kg/cm²。如果原料的颗粒研磨的非常细，如上文指出，在生产陶瓷的干燥工艺和/或烧成工艺中，就会出现裂缝。因此，对于要求较高机械强度的制品（例如大型高压绝缘子），就要采取特殊的方法，例如为了使坯体致密化向坯料中添加大量的刚玉或施加静态液压，然后用压实坯料雕刻出绝缘子。这样，这种特殊方法使得生产费用增加或者使得生产工艺复杂化。

因此，本发明的一个目的是克服现有技术的上述缺点，提供一种新型的具有比以前更均匀的微观结构的高强度长石瓷，以便提高其强度。

本发明另一个目的是提供一种生产高强度长石瓷的方法，该方法避免了在干燥和煅烧工艺中产生裂缝，既使用的原料粒度非常细小。本发明的方法耗费低于常规陶瓷的生产方法，并且不需要复杂的工艺。

根据本发明的高强度长石瓷的优选方案，此瓷具有一种粒度小于20μm的晶相且总结晶度高于40%（以重量计），因此使未上釉的瓷的抗析强度高于1400kg/cm²，并且不存在大于40μm的缺陷陷。