云母陶瓷絕緣子的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電力機車用絕緣子的制造方法，尤其涉及一種云母陶瓷絕緣子的 制造方法。
【背景技術】
[0002] 絕緣子是電力系統的重要零部件，在新型高速電力機車領域，基本上都采用大功 率交流電機傳動的動力方式，其對絕緣子提出了較高的要求。傳統的橡膠、樹脂等有機高分 子復合材料絕緣子雖然具有制造工藝簡單、成型容易、質量可靠性較高等優點，但也具有明 顯的缺點，如耐溫、耐老化性能差。一般的有機絕緣材料最高使用溫度不超過260Γ，并且 當溫度較高時其使用壽命也大打折扣。新型高速電力機車的高壓電機等部件在運行時產生 大量熱量，電極內溫度往往達到KKTC。隨著環境溫度上升，有機高分子材料的老化速度加 快，使用壽命縮短，并且產生開裂、機械及電極性能下降等問題，嚴重影響產品的質量穩定 性。而無機陶瓷材料，如氧化鋁陶瓷、微晶玻璃等雖然抗老化性能優越，但材料本身硬、脆， 使產品抗熱振性、抗沖擊性差，且與金屬嵌件的連接不好解決。
[0003] 云母陶瓷是一種耐高溫無機絕緣材料。中國專利CN101764280A公開了一種用于 新型高速電力機車的云母陶瓷絕緣子及其制造方法，其采用熱壓工藝，將燒至軟化的坯體 投入到設置有金屬極柱嵌件的模具中，在高溫下合模并施加壓力，熱壓一定時間后開模取 出，退火處理并涂覆疏水層后得到云母陶瓷絕緣子產品。該云母陶瓷絕緣子具有耐高溫且 致密度高的特點。
[0004] 然而，該熱壓工藝不但復雜、效率低且成本高，且熱壓模具與金屬嵌接件的溫度要 求較高，導致對模具及金屬嵌接件的材料及結構設計限制較大。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，確有必要提供一種能夠解決上述技術問題的云母陶瓷絕緣子及其制備 方法。
[0006] 一種云母陶瓷絕緣子的制備方法，包括以下步驟： 1) 取粒度為1〇~1〇〇目的云母粉30~70wt%及粒度為60~400目的玻璃粉20~70wt%進 行混合得到配合料； 2) 將步驟1)的配合料壓制成坯體并預燒至玻璃粉熔化，冷卻后得到整體的塊材； 3) 將步驟2)的塊材經制粉過程得到粒徑為10~200目的陶瓷粉體； 4) 稱量制備云母陶瓷絕緣子所需質量的陶瓷粉體，壓制成料坯； 5) 將步驟4)的料坯在450~800°C加熱至完全軟化； 6) 將注塑模具和金屬嵌接件組裝好，在300~60(TC加熱至完全達到預定溫度； 7) 將步驟5)中軟化的料坯投入到步驟6)的注塑模具的料腔中，并施加壓力，將料腔中 的料坯注入模腔，然后保持壓力10秒~2分鐘； 8) 在步驟8)的保壓階段，沿模腔軸向對料坯施加軸向壓力，壓力大小為50Mpa ~400Mpa ; 9) 保壓時間結束后，卸壓、開模，將云母陶瓷絕緣子從注塑模具中取出；以及 10) 將步驟9)的云母陶瓷絕緣子進行退火處理。
[0007] 與現有技術相比，本發明實施例通過注塑成型的方法，能夠使云母陶瓷絕緣子的 外型具有較為復雜的結構。然而，現有的注塑成型方法，通過進料口將料坯壓入模腔時產生 的壓力很難傳遞到模腔內部，使位于模腔中心處的坯體材料受壓較小，實際上只能達到填 充空間的效果，而難以形成致密化結構。通過沿軸向模腔軸向對該金屬嵌接件施加壓力，利 用與面積較大的側板或深入模腔中心的金屬嵌接件可以使壓力直接作用到模腔中心處的 坯體材料，增大這部分坯體的致密度。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發明實施例云母陶瓷絕緣子的制備方法的注塑模具的結構示意圖。
[0009] 圖2為本發明實施例云母陶瓷絕緣子的制備方法的注塑模具的剖視圖。
[0010] 圖3為本發明實施例云母陶瓷絕緣子的剖面結構示意圖。
[0011] 圖4為本發明另一實施例云母陶瓷絕緣子的剖面結構示意圖。
[0012] 主要元件符號說明
如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本發明。
【具體實施方式】
[0013] 下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的云母陶瓷絕緣子的制備方法作進 一步的詳細說明。
[0014] 請參閱圖1，本發明實施例提供一種云母陶瓷絕緣子10的制備方法，包括以下步 驟： 1) 取粒度為1〇~1〇〇目的云母粉30~70wt%及粒度為60~400目的玻璃粉20~70wt%進 行混合得到配合料； 2) 將步驟1)的配合料壓制成坯體并預燒至玻璃粉熔化，冷卻后得到整體的塊材； 3) 將步驟2)的塊材經制粉過程得到粒徑為10~200目的陶瓷粉體； 4) 稱量制備云母陶瓷絕緣子所需質量的陶瓷粉體，壓制成料坯； 5) 將步驟4)的料坯在450~800°C加熱至完全軟化； 6) 將注塑模具20和金屬嵌接件組裝好，在300~60(TC加熱至完全達到預定溫度； 7) 將步驟5)中軟化的料坯投入到步驟6)的注塑模具20的料腔210中，并施加壓力， 將料腔210中的料坯注入模腔202,然后保持壓力10秒~2分鐘； 8) 在步驟8)的保壓階段，沿模腔202軸向對料坯施加軸向壓力，壓力大小為50Mpa ~400Mpa ； 9) 保壓時間結束后，卸壓、開模，將云母陶瓷絕緣子從注塑模具20中取出；以及 10) 將步驟9)的云母陶瓷絕緣子進行退火處理。
[0015] 在上述步驟1)中，可以根據需要加入粒度為40目以下的B2O3，質量百分含量為 0~15wt%〇
[0016] 在上述步驟1)中，可以根據需要加入各種添加劑，質量百分含量為0~5wt%。
[0017] 在上述步驟1)中，混合的方式可以是在球磨機中進行球磨混合。
[0018] 在上述步驟2)中，將配合料壓制成坯體的制坯壓力優選為低于lOOMpa，所述的預 燒時間為1~1〇小時，預燒溫度為750~1000°C。
[0019] 在上述步驟3)中，該塊材可通過破碎機進行破碎制粉，再用篩分機篩出所需尺寸 的陶瓷粉體。
[0020] 在上述步驟4)中，將陶瓷粉體壓制成料坯的制坯壓力優選為100Mpa~500MPa。
[0021] 在上述步驟5)中，優選將該料坯在高溫爐中加熱40分鐘以上。
[0022] 在上述步驟6)中，該注塑模具20的模腔202具有與該云母陶瓷絕緣子對應的形 狀。請參閱圖3,該金屬嵌接件110包括第一金屬嵌接件120和第二金屬嵌接件130,分別 設置在該模腔202沿軸向的兩端，具體可設置在嵌接件安裝孔206中。第一金屬嵌接件120 和第二金屬嵌接件130在該模腔202中間隔設置。該步驟6)的注塑模具20及金屬嵌接件 110的溫度比該步驟5)中該料坯的溫度低150~200°C。優選將該注塑模具20連同組裝好 的金屬嵌接件110在高溫爐中加熱20分鐘以上。
[0023] 在一實施例中，該注塑模具20包括料腔210及兩個可分開的半模200。該半模200 上具有槽體，合模后可共同形成一模腔202、兩個嵌接件安裝孔206及一個進料口 204。該 模腔202具有一軸向，該兩個嵌接件安裝孔206沿軸向設置在該模腔202兩端，并與該模腔 202連接。該進料口 204與該模腔202連接，優選沿垂直于該嵌接件安裝孔206的方向設 置。該料腔210與該進料口 204相連。第一金屬嵌接件120和第二金屬嵌接件130設置在 該兩個半模200合模后形成的嵌接件安裝孔206中。
[0024] 請參閱圖2,在另一實施例中，該注塑模具20與上述實施例的該注塑模具20相 似，區別在于進一步包括至少一個側板220,且該半模200沿軸向具有安裝該側板220的槽 體。該側板220設置在該模腔202沿軸向的至少一端，并與該兩個半模200共同形成該模 腔202。優選地，該注塑模具20包括兩個側板220,分別設置在該該模腔202沿軸向相對的 兩端。該側板220上具有該嵌接件安裝孔206。第一金屬嵌接件120或/和第二金屬嵌接 件130設置在該側板220上的嵌接件安裝孔206中。
[0025] 在該步驟7)中，該具有較高溫度的料坯被迅速的壓入溫度較低的模腔202中，再 經過保壓過程使料坯在壓力下固化，得到致密的云母陶瓷絕緣子。
[0026] 在該步驟8 )中，該軸向壓力使該模腔202內的總體積變小。
[0027] 在一實施例中，該軸向壓力直接作用在該金屬嵌接件110上，通過該金屬嵌接件 110對該模腔202內的料坯產生壓力。該金屬嵌接件110優選在軸向壓力下產生向內的 移動，使該第一金屬嵌接件120和第二金屬嵌接件130之間的間距縮小0. 5~2mm，優選為 0. 5~lmm。在步驟6)，可預先將該第一金屬嵌接件120和第二金屬嵌接件130的間隔距離 設置得較產品預定間距為寬，提供在該步驟8)時向內推進的余量。當第一金屬嵌接件120 和第二金屬嵌接件130分別向內移動時，該模腔202內的總體積變小。
[0028] 在另一實施例中，該注塑模具20具有所述側板220,該軸向壓力可作用在該側板