[发明专利]一种耐低温高压输电用瓷绝缘子及其制备方法

权利要求书

1.一种耐低温高压输电用瓷绝缘子，其特征在于，所述瓷绝缘子包括瓷绝缘子瓷件；所述瓷绝缘子瓷件外设置有釉层，釉层外依次设置有强化层和自清洁层；

所述瓷绝缘子瓷件包括以下重量份的原料：氧化铝30-36份、煅烧高铝矾土25-30份、钾长石4-7份、二氧化锆/高岭土复合材料15-20份、氟磷灰石8-13份、氧化铈/氧化镧包覆纳米氮化硼1.5-2.5份 、烧结助剂3-5份；

所述二氧化锆/高岭土复合材料由以下方法制备得到：将1份二氧化锆溶胶中加入10-13份高岭土，混合均匀后置于研磨机中研磨3-4h，得混合料；将混合料静置3-4天后，置于马弗炉中，在780-800℃下煅烧3-4h，随炉冷却至室温后，研磨，得二氧化锆/高岭土复合材料；

所述烧结助剂为硅酸钠、氧化钐按质量比 1：0.2-0.5混合制成；

釉层所用釉浆包括以下重量份的原料：石英12-15份、滑石粉8-10份、氧化铝5-8份、硅酸锆3-4份、石灰石3-5份；

制备瓷绝缘子时，将瓷绝缘子瓷件的坯件进行预烧，并将上釉坯件经过650-720℃并保温的处理工艺。

2.根据权利要求1所述的耐低温高压输电用瓷绝缘子，其特征在于，所述氧化铈/氧化镧包覆纳米氮化硼由以下方法制备得到：向反应釜中加入10份粒径为30-80nm的纳米氮化硼、20份去离子水，搅拌均匀后，加入0.2份六偏磷酸钠，搅拌均匀，然后升温至50-60℃，继续搅拌30-50min，然后加入1份浓度为1mol/L的硝酸铈溶液和0.5份浓度为1mol/L的硝酸镧溶液，搅拌均匀后，缓慢加入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液，直至pH为8-8.5，静置1天后，过滤，并采用去离子水洗涤滤饼，将滤饼置于马弗炉中，先升温至130-135℃，煅烧4-5h，然后再缓慢升温至770-780℃，煅烧3-4h，随炉冷却至室温，得氧化铈/氧化镧包覆纳米氮化硼。

3.根据权利要求1所述的耐低温高压输电用瓷绝缘子，其特征在于，所述强化层所用涂料由以下重量份的原料混合制成：纳米氧化铝溶胶100份、氧化铈/SiO₂包覆氧化石墨烯复合材料0.2-0.5份、磷酸二氢铝1-1.5份、纳米凹凸棒土0.5-1份、纳米氮化硼1-1.5份；

所述自清洁层所用涂料由以下重量份的原料混合制成：镧/铈共掺杂二氧化钛溶胶100份、纳米氧化铝溶胶20-30份、针状硅灰石0.8-1.5份、四针状氧化锌晶须0.1-0.3份。

4.根据权利要求3所述的耐低温高压输电用瓷绝缘子，其特征在于，所述氧化铈/SiO₂包覆氧化石墨烯复合材料的制备方法包括以下步骤：

（1）将正硅酸乙酯和无水乙醇混合后，加入氧化石墨烯、硝酸铈，搅拌60-90min后，边搅拌缓慢滴加去离子水，继续搅拌30-40 min，然后缓慢滴加浓度为0.1-0.25 mol/L的盐酸乙醇溶液，滴加过程中温度控制在40-45℃之间，反应30-40 min 后，得混合物料；其中，正硅酸乙酯与氧化石墨烯、硝酸铈的质量比为5：6-8：0.2-0.5；正硅酸乙酯与无水乙醇、去离子水、盐酸乙醇溶液中氯化氢的摩尔比为1：4-5：3-4：0.05-0.06；

（2）将混合物料在70-75℃下真空干燥至恒重，然后在氮气气氛下，先升温至220-240℃，煅烧70-100min，然后升温至880-950℃，煅烧2.5-3.5h，然后随炉冷却至室温，得氧化铈/SiO₂包覆氧化石墨烯复合材料。

5.根据权利要求3所述的耐低温高压输电用瓷绝缘子，其特征在于，所述镧/铈共掺杂二氧化钛溶胶的制备方法包括以下步骤：

（1）取1份钛酸丁酯溶解在4份无水乙醇溶液中，搅拌至透明得到溶液Ⅰ；

（2）配制浓度为0.1mol/L的硝酸镧溶液和浓度为0.1mol/L的硝酸铈溶液；取0.2-0.4份硝酸镧溶液和0.1-0.2份硝酸铈溶液与1份去离子水混合均匀，将其加入1份无水乙醇中，搅拌均匀并用浓硝酸调节pH值至2-3，制成溶液Ⅱ；

（3）在搅拌条件下，将溶液Ⅰ缓慢滴加至溶液Ⅱ中，得镧/铈共掺杂二氧化钛溶胶。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的耐低温高压输电用瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按配比称取所述绝缘子瓷件的各原料；将各原料先进行预混，得预混料，然后置于球磨机中加入水进行球磨，得混合料；其中，预混料与水的质量比为1：1.1-1.2，球磨时间为12-15h，球磨后的混合料细度达到0.5-1.1%；

（2）将得到的混合料过筛、除铁；之后再依次进行榨泥、陈腐、真空练泥、成形、修坯和干燥，得坯件；

（3）将所得坯件进行预烧，预烧温度为420-450℃，保温30-50min；然后进行上釉，得上釉坯件；

（4）将上釉坯件先以 16-20℃/min的升温速度升温至650-720℃，保温 35-45min，之后以 8-13℃/min的升温速度升温至1180-1200℃，保温 3.5-4h；之后随炉冷却至室温，即得上釉的瓷绝缘子瓷件；

（5）将步骤（4）中的瓷绝缘子瓷件清洗干净后并进行干燥，将该瓷绝缘子瓷件浸入强化层所用涂料中，并保持转动，60-90s后将瓷绝缘子瓷件提出液面，先置于100℃下干燥40-60min，然后在氮气保护下，置于马弗炉中，缓慢升温至620-650℃，煅烧1.5-2h后，随炉冷却至室温，得强化瓷绝缘子瓷件；

（6）将强化瓷绝缘子瓷件清洗干净后并进行干燥，将强化瓷绝缘子瓷件浸入自清洁层所用涂料中，并保持转动，35-45s后将瓷绝缘子瓷件提出液面，先置于100℃下干燥30-40min，然后在氮气保护下，置于马弗炉中，缓慢升温至500-530℃，煅烧2-2.5h后，随炉冷却至室温，得强化/自清洁瓷绝缘子瓷件；

（7）将所得强化/自清洁瓷绝缘子瓷件进行胶装、养护、检测、包装，得瓷绝缘子。