分析噴霧干燥電瓷的生產(chǎn)工藝

周浩仁

摘 要：陶瓷具有優(yōu)良性能的關(guān)鍵之一是陶瓷瓷質(zhì)的均勻性和致密性，它采用微粉材料，有助于提高這方面的性能。但是，微粉材料比表面積大，表面能高，屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。而且還會(huì)自動(dòng)趨向團(tuán)聚，以降低表面能。這種團(tuán)聚顆粒用傳統(tǒng)的機(jī)械分散方法難以均勻分散，即使出現(xiàn)部分分散情況，也會(huì)隨著布朗運(yùn)動(dòng)的碰撞，又會(huì)團(tuán)聚。

關(guān)鍵詞：噴霧干燥 電瓷 生產(chǎn)工藝

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ174.6+ 53.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（c）-00-01

棒形產(chǎn)品絕緣子瓷件為實(shí)心結(jié)構(gòu)，膠裝部分采用柱體上砂結(jié)構(gòu)。上砂用的砂子是專(zhuān)用的經(jīng)過(guò)嚴(yán)格工藝控制的造粒砂，具有與瓷體優(yōu)良的結(jié)合性能和合理的膨脹系數(shù)，能有效地提高產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度。首先，由于產(chǎn)品的法蘭結(jié)構(gòu)合理，所以，使得受力時(shí)應(yīng)力分布均勻。其次，其材料為機(jī)械強(qiáng)度高的球墨鑄鐵，表面熱鍍鋅，具有優(yōu)良的抗銹蝕能力。最后，膠裝用水泥為高標(biāo)號(hào)水泥，加上合理的養(yǎng)護(hù)工藝，使瓷的強(qiáng)度得到了充分的發(fā)揮。該公司從美國(guó)引進(jìn)了“等溫高速?lài)娮斐閷细G”，從瑞典引進(jìn)了等靜壓成形工藝及關(guān)鍵設(shè)備，建成具有國(guó)際先進(jìn)水平的等靜壓棒形生產(chǎn)線(xiàn)。使用該工藝制造的產(chǎn)品，瓷質(zhì)結(jié)構(gòu)均勻，強(qiáng)度分散性小，尺寸精確，形位偏差好，強(qiáng)度高。在國(guó)外，等靜壓生產(chǎn)高強(qiáng)度電瓷采用工業(yè)氧化鋁與鋁礬土混合使用。上釉瓷試條強(qiáng)度（φ16 mm試條）為（200±15）MPa；而在國(guó)內(nèi)，干法（即等靜壓生產(chǎn)）棒形電瓷材料配方上釉瓷試條強(qiáng)度通常為170～190 Mpa。

1 干法工藝的概括

干法工藝流程：配料—球磨—噴霧干燥—壓坯—修坯—上釉—燒成—切割—膠裝—養(yǎng)護(hù)—包裝

關(guān)鍵過(guò)程：配料、真空擠制、毛坯壓制、修坯。

特殊過(guò)程：燒成、膠裝。等靜壓是指在各個(gè)方向上對(duì)表面密封的容器的物料同時(shí)施加相等的壓力狀態(tài)。（帕斯卡原理）其工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：生坯密度大、密度分布均勻、能夠制造長(zhǎng)徑比很大的坯件、坯件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力很小。所以該工藝可避免由于產(chǎn)品直徑較大產(chǎn)生瓷質(zhì)不均勻、產(chǎn)品性能波動(dòng)較大等問(wèn)題。引起質(zhì)量波動(dòng)的六大因素：人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)量

2 毛坯的壓制、成型、裝燒關(guān)鍵工藝的研究

2.1 電力電子陶瓷生產(chǎn)中

由于電磁電子陶瓷工藝的要求，需要采用泥漿噴霧干燥粒，但是必須制備壓制粉。壓制粉程顆粒狀球形，流動(dòng)性比較好含水率相對(duì)比較低，胚體的收縮程度也小，成分均一，是改善壓制坯的最好材料，可以均勻穩(wěn)定的分散微粒。通過(guò)不斷的實(shí)踐，很好的證明子材料中加入一定的噴霧干燥，可以達(dá)到滿(mǎn)意的結(jié)果。陶瓷漿料中采用噴霧干燥的基本原理：噴霧干燥自動(dòng)吸附在漿料固體表面上。原微粒（如氧化鋅微粉）吸附的水分被噴霧干燥取代成為自由水進(jìn)入液相中，使?jié){料稀釋、流動(dòng)性增加。在保證需要的漿料粘度（即流動(dòng)性）下，可大幅度地提高固體含量。而吸附于固體顆粒微縫中的噴霧干燥產(chǎn)生劈力壓力，增加微縫的深度而被分開(kāi)，從而使原團(tuán)聚的微粒充分分散。氧化鋁特種陶瓷中，坯體以液壓機(jī)或等靜壓干壓成型，壓制粉用泥漿經(jīng)噴霧干燥造粒制備。因?yàn)?，噴霧干燥造粒制備的壓制粉，具有成分均勻、流動(dòng)性好、填充密度大，有利于改善成型坯體的質(zhì)量。在傳統(tǒng)生產(chǎn)中，不加噴霧干燥制備噴霧干燥造粒泥漿，100 kg氧化鋁微粉，需加入80～100 kg水，泥漿相對(duì)濕度為45%～50%。這樣，才具有流動(dòng)性，可進(jìn)行噴霧干燥造粒。

2.2 電瓷釉漿工藝

噴釉是利用壓縮空氣將釉漿霧化，均勻地 噴灑在坯件的表面。良好釉層可以改善瓷的表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品機(jī)電性能、增加瓷的熱穩(wěn)定性、提高風(fēng)雨自潔性。一般對(duì)電瓷坯體上的釉，要求釉層厚度均勻、流平性好、不掛釉、不堆釉、著色均一。通常都加入噴霧干燥來(lái)調(diào)控釉漿，使具有較高的固含量低粘度、流變性好、分散均勻穩(wěn)定。

2.3 大直徑毛坯壓制工藝的研究

數(shù)控修坯機(jī)為：可同時(shí)在不同工位進(jìn)行粗修、外仿精修和瓷套內(nèi)孔精修，具有修坯尺寸精確、周期較短、成品率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低及設(shè)備占地面積小等特點(diǎn)。在壓制過(guò)程中，調(diào)整壓制曲線(xiàn)，保證毛坯壓制致密。

2.4 大傘伸出、深棱傘形成型工藝的研究

在傘成型時(shí)，必須把刀桿伸出來(lái)很長(zhǎng)，可以與傘伸出來(lái)的長(zhǎng)度相互協(xié)調(diào)。加之對(duì)傘棱要求的嚴(yán)格，傘棱制造過(guò)程比較復(fù)雜，在操作時(shí)可能由于刀具的抖動(dòng)，損壞坯件的傘棱。對(duì)此，通常情況下，我結(jié)合實(shí)際操作總結(jié)出以下預(yù)防措施：

首先可以控制刀具的穩(wěn)固性，從而防止由于刀具抖動(dòng)或毛坯晃動(dòng)，造成的坯件損壞。改變?cè)O(shè)備的刀架結(jié)構(gòu)，合理的設(shè)計(jì)刀架長(zhǎng)度，避免刀桿的伸出長(zhǎng)度。同時(shí)可以對(duì)刀桿的厚度改變，以防止刀具的抖動(dòng)。

減小切削速度、切削量等工藝參數(shù)，減小切削阻力。

2.5 燒成全過(guò)程為自動(dòng)控制

根據(jù)產(chǎn)品的類(lèi)別制定了專(zhuān)門(mén)的燒成曲線(xiàn)，使用的天然氣燃料熱值高能使窯爐內(nèi)部溫度和氣氛分布均勻；燃?xì)鉂崈舢a(chǎn)品外觀質(zhì)量好切割：該設(shè)備利用高硬度的金剛石砂輪切割，具有切割尺寸精確、端面平整。切割研磨工序中對(duì)瓷件進(jìn)行倒角的目的：當(dāng)受到彎曲負(fù)荷時(shí)，減少局部應(yīng)力集中，以免瓷受損。

2.6 產(chǎn)品膠裝用膠合劑的選取

膠裝用膠合劑為高標(biāo)號(hào)水泥和石英砂配制而成，采用精度精確的膠裝架，可以保證產(chǎn)品的各項(xiàng)尺寸和形位公差。膠裝好后的產(chǎn)品放置于有一定溫度和濕度的環(huán)境進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，目的是提高水泥膠合劑的早期強(qiáng)度。膠裝養(yǎng)護(hù)時(shí)，圍脖的作用：創(chuàng)造局部小環(huán)境，保證水泥硬化所需水份。

2.7 在原料球磨工藝中的應(yīng)用

球磨是電瓷制造過(guò)程中一個(gè)關(guān)鍵工藝，它需要保證泥漿的細(xì)度和顆粒級(jí)配，并且有將幾種原料均勻混合的作用。原料的細(xì)度不僅對(duì)工藝性能，而且對(duì)瓷質(zhì)性能都有重要的影響。具體可以從以下幾點(diǎn)注意：（1）采用噴霧干燥能夠提高球磨效率的機(jī)理：是噴霧干燥自動(dòng)吸附固相顆粒表面及楔入顆粒裂紋中。一方面由于顆粒間的靜電空間位阻；另一方面對(duì)顆粒裂紋產(chǎn)生“楔子”作用。（2）在球磨滑石熟料。采用聚硅氧烷或葵基磺酸鈉，最佳加入量為0.3%，如果用量大于0.3%。球磨效率反而下降，這是因?yàn)楸砻婊罨瘎┢鸬筋w粒的潤(rùn)滑與滑滾作用的緣故。（3）在鋯英石和石英濕磨時(shí)，加入0.05%～0.1%的三羧酸乙基胺，在球磨氧化鋁、剛玉、礬土熟料用環(huán)烷酸皂、聚硅氧烷、三羧酸乙基胺等，均可提高球磨效率，節(jié)約能源。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，每一個(gè)工藝過(guò)程都是根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)際遇到的問(wèn)題，結(jié)合生產(chǎn)車(chē)間的生產(chǎn)需要，與基層技術(shù)人員相互協(xié)作，理論聯(lián)系實(shí)際，充分聽(tīng)取生產(chǎn)車(chē)間領(lǐng)導(dǎo)、職工的建議和要求，深入實(shí)際去解決問(wèn)題，通過(guò)科學(xué)分析找到解決問(wèn)題的方法，這樣，才能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，提高工藝效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 王麗芳，馬智強(qiáng).直流絕緣子配方的研究[J].電瓷避雷器，2007（2）.

[2] 孫西昌，黨鎮(zhèn)平，魏勁容，等.+800 kV直流系統(tǒng)用棒形支柱瓷芯復(fù)合絕緣子研究陰[J].電瓷避雷器，2008（1）.