低品位鋁礬土在高鋁質電瓷配方中的運用

李巖　李月明　張黎暉

【摘要】為全面優化高鋁質電瓷配方的質量，提出用低品位鋁礬土將過往優質鋁礬土取而代之的建議，并在冷等靜壓干法生產工藝設備設施的協助下，發現在配比及燒制工藝適宜時，利用低品位鋁礬土制得的試驗樣品能迎合高鋁質電瓷對絕緣性提出的要求。

【關鍵詞】高鋁質電瓷? 鋁礬土? 冷等靜壓干法

高強度鋁質電瓷材料有剛玉質瓷和莫來石質瓷之分，雖然前者具備較高的機械性能，但是因為密度相對較大，故而在燒制超高輸電線路絕緣子中受限，外加氧化鋁材料采購成本較高，故而燒制出的剛玉質瓷產品售價相應提升，影響工廠產量。為降低優質鋁礬土在電瓷產品生產中的耗用量，本文提出將低品位鋁礬土（Al2O3含量低于85.0%鋁礬土，下文簡稱為“D”）應用于電瓷配方的設想，并展開了相應研究。

一、實驗研究

選定配方主要材料及化學成分。遵照通用性與高溫相符性原則選擇材料，D鋁礬土內Al2O3含量為82.33%，與實驗研究的要求相符合。本次研究中選擇的土質類型為涇陽土（將傳統工藝的章村土取代），此外配方中還選用了高嶺土、長石等原料。主要原料的化學成分以SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO為主，例如，D鋁礬土以上化學組分含量分別為10.88%、82.55%、1.11%、3.68%、0.48%、0.29%;長石分別為66.4%、17.36%、0.29%、0.12%、0.24%、0.22%。

在規劃配方過程中，因為D鋁礬土自體化學組分具有明顯的特殊性，故而，試驗研究過程分如下三個流程進行：①采用D鋁礬土直接將鋁礬土取而代之;②整體取代現有鋁礬土的同時，將章村土用涇陽土取而代之;③用適量D鋁礬土代替優質鋁礬土，且涇陽土取代章村土。

二、試驗結果

全部配方均依照規劃的配制比精確稱量，整體倒入星式快速球磨機內球磨處理，采用LS-POP（Ⅳ）型激光粒度儀測定漿料，針對符合燒制用漿的粒度需立刻放磨。同時，將放磨以后的料漿安置在托盤內，在100℃高溫環境中干燥處理，通過造粒與過篩，把粉料整合至樣品袋中陳放腐蝕以備用。

（一）比較白坯體密與強度

提取適量陳腐粉料，經冷等靜壓機干法壓制成型，磨制成內徑、長度分別是15mm、18mm的白坯試條五組，每組6根，將其整體放置在60～70℃烘箱中4h后取出。每組提取一根試條，并將其切割成體積為1cm3的試塊5塊，用于檢測白坯體密。其余每組的5根試條均參與進行強度檢測實驗。結果表明，全部配方的白坯體密和強度均符合生產規范與要求。

（二）比較燒制收縮率與強度

依照2.1種的做法制得5組（1～5#）試條，各組均為8根，將其整體放置到型號為120m3的抽屜窯內，與電瓷材料產品共同燒制。結果發現，配方燒成收縮率的峰值在2#，解釋原因，可能和2#內Al2O3含量偏低相關，其余四組的燒成收縮率經對比分析，皆無顯著差異。

在燒制收縮試條檢測工作結束后，依照有關規范流程檢測抗折強度試驗，數據依照“平均值*（1士1500）”測算的范疇，及時刨除與設計要求不相符的結果，對余下的數據計算平均值后，發現2#配方強度跌落幅度較為顯著，原因依然可以解釋為Al2O3含量偏低。而3#配方試條強度略高于2#試條強度高，且也迎合了關于普通產品釉試條強度>130MPa的標準。4#與5#配方中，當涇陽土將章村土替代后，也實施取代局部優質鋁礬的方法，結果表明，當產品燒制溫度達到1230℃時，4#配方的強度高于5#，這和我們最初的實驗設計存在較大差異。

為檢驗4#與5#配方，研究人員二次制作試條并將其放置在燒制溫度為1565℃環境中，結果發現，4#與5#配方均較有效的發揮了強度優勢，且后者強度高于前者。這說明涇陽土應用與優質鋁礬土數量適當增加后，適當提升電瓷產品的燒制問題，能促進Al2O3高含量優勢的有效發揮進程。

（三）比較分析X射線衍射

為明確涇陽土在高鋁質電瓷配方試條強度提升方面的原因，研究人員對涇陽土與章村土材料均進行了X射線衍射分析，X線分析結果表明，兩種類型的土質衍射強度無顯著差異，但前者晶相類型更多。且既往有很多研究人員針對以上現象曾作出較清晰陳述，站在電瓷生產工藝學的視域出發，粘土內高嶺石的結晶程度是備受關注的內容，當高嶺石結晶程度處于較高水平時，衍射峰數量提升，峰形尖銳且體現出對稱性分布的特征。正因如此，我們可以認為，高鋁質電瓷配方機械強度的提升與涇陽土內晶相類型增多密切相關。另外，還有研究發現，徑陽土內有鋁高硅低、鉀高鈉低的化學成分分布特征，也是配方強度提升的內在原因之一。故而，C鋁礬土應用于高鋁質電瓷產品生產過程中，融入適量涇陽土，對增強電瓷產品機械強度、提升產品整體性能有很大助益。

三、結論

（1）本次實驗研究與檢驗結果表明，徑陽土內有鋁高硅低、鉀高鈉低的化學成分分布特征，且其內晶相類型繁多，能為試條強度提升創造良好條件。

（2）D鋁礬土整體或局部將優質鋁礬土取而代之，對白坯成型性能不會形成明顯影響。

（3）利用適量涇陽土、鋁礬土將優質鋁礬土取代后，發現燒制體制是影響試條機械性能的主要因素之一。在燒制溫度適宜的條件下，通常能提升高鋁質電瓷配方的機械強度，體現出良好的性能。

參考文獻：

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