[发明专利]一种用于真空断路器的陶瓷外壳及其制备工艺

说明书

本发明公开一种用于真空断路器的陶瓷外壳及其制备工艺，涉及陶瓷材料及其制造领域。本发明公开的陶瓷外壳陶瓷外壳是由以下重量份数的原料组成：高岭土30～40份、预处理纳米勃姆石10～15份、微晶玻璃22～25份、钛酸铜钙钛酸铜钙7～9份、铝酸镧5～8份、碳酸钙2～3份、硅酸钠1～3份、氧化镁2～4份和六偏磷酸钠1～2份；本发明还提供了陶瓷外壳的制备工艺。本发明提供的用于真空断路器的陶瓷外壳具有优异的机械强度、耐高低温性、憎水性和电气绝缘性，且气密性好，击穿强度高，防污秽性能优异，闪络电压高，与金属封接强度高，延长了真空断路器的使用寿命。

技术领域

本发明属于陶瓷材料及其制造领域，尤其涉及一种用于真空断路器的陶瓷外壳及其制备工艺。

背景技术

真空断路器是一种电力开关设备，能够最大能力地导通电流或在电路中提供可靠的断口，该断口保证了电路中的能源被完全隔断在断口的一端。真空灭弧室则是真空断路器的核心部件，需具有很高的绝缘强度并承受很高的电压，使其在高真空中开断电流时与空气中一样产生电弧，并且真空灭弧室的外壳主要提供断口的作用。真空灭弧室的外壳由绝缘材料制成，两端用金属盖板封接组成一个密闭容器。

为了保证真空灭弧室在运行中有足够高的真空度，绝缘外壳必须是不透气、完全密封的，以防止真空灭弧室在存放和使用过程中，绝缘外壳的慢性漏气。由于真空灭弧室的真空度、耐高压绝缘性要求高，且作为真空断路器的控制元件，易受到一个横向力的作用，致使绝缘外壳必须要有高的机械强度、高抗电击穿强度、耐闪络高压、高电绝缘性、耐高温除气能力，气密性好，且与金属有很好的封接性，但对导热性、介电损耗无特殊要求。

目前市场上，真空断路器使用的绝缘外壳主要有玻璃绝缘外壳和陶瓷绝缘外壳。玻璃绝缘外壳具有较高的电击穿强度，绝缘性好，抗老化性能优异，并具有良好的耐油污、耐电弧性能，运行维护成本低，但是其强度较低，需和价格昂贵的铁镍钴合金封接，生产周期较长，整套装配只能采用排气工艺，生产效率较低，且表面易凝结水分而导致漏电，自破率较高，质脆，不适用于高电压体系；陶瓷绝缘外壳具有机械强度高、化学稳定性好、绝缘性好，耐腐蚀性佳等优点，但是其质脆、可靠性低，抗折强度一般，易发生闪络现象，且易产生气孔、杂质等缺陷，耐高压击穿性能一般，大大缩短了陶瓷绝缘外壳的使用寿命。近些年，也有采用微晶玻璃作为真空断路器的绝缘外壳，但是微晶玻璃体系的析晶行为对烧结工艺极其敏感，导致绝缘外壳的工艺控制难度大，产品性能稳定性差，因此，并没有得到大范围推广。

商用的真空灭弧室使用的陶瓷绝缘外壳主要成分是含氧化铝95％的CAS体系高铝瓷，相对介电常数较小，难以承受很高的电压，易被击穿，因此，现在常规的做法是在陶瓷绝缘外壳上在包覆一层绝缘壳，以提高绝缘外壳的介质绝缘强度和耐高压击穿性能。绝缘壳的材料有绝缘好的聚氨酯、环氧树脂等有机材料，也有钛酸锶钡、钛酸钡等高介电性的陶瓷材料，但是，由于包覆层与基层之间的材质不同，则易导致两者之间的粘结效果不好，最终影响绝缘外壳的使用效果和使用寿命，已不能满足日益发展的电力行业的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于真空断路器的陶瓷外壳及其制备工艺，该陶瓷外壳具有优异的机械强度、耐高低温性、憎水性和电气绝缘性，且气密性好，击穿强度高，防污秽性能优异，闪络电压高，与金属封接强度高，延长了真空断路器的使用寿命。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种用于真空断路器的陶瓷外壳，所述陶瓷外壳为真空断路器中真空灭弧室的外壳材料，所述陶瓷外壳是由以下重量份数的原料组成：高岭土30～40份、预处理纳米勃姆石10～15份、微晶玻璃22～25份、钛酸铜钙7～9份、铝酸镧5～8份、碳酸钙2～3份、硅酸钠1～3份、氧化镁2～4份和六偏磷酸钠1～2份；

所述微晶玻璃为Li₂O₃-CeO₂-SiO₂-TiO₂微晶玻璃。