分析噴霧干燥電瓷的生產工藝

周浩仁

摘 要：陶瓷具有優良性能的關鍵之一是陶瓷瓷質的均勻性和致密性，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，屬于熱力學不穩定體系。而且還會自動趨向團聚，以降低表面能。這種團聚顆粒用傳統的機械分散方法難以均勻分散，即使出現部分分散情況，也會隨著布朗運動的碰撞，又會團聚。

關鍵詞：噴霧干燥 電瓷 生產工藝

中圖分類號：TQ174.6+ 53.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-00-01

棒形產品絕緣子瓷件為實心結構，膠裝部分采用柱體上砂結構。上砂用的砂子是專用的經過嚴格工藝控制的造粒砂，具有與瓷體優良的結合性能和合理的膨脹系數，能有效地提高產品的機械強度。首先，由于產品的法蘭結構合理，所以，使得受力時應力分布均勻。其次，其材料為機械強度高的球墨鑄鐵，表面熱鍍鋅，具有優良的抗銹蝕能力。最后，膠裝用水泥為高標號水泥，加上合理的養護工藝，使瓷的強度得到了充分的發揮。該公司從美國引進了“等溫高速噴嘴抽屜窯”，從瑞典引進了等靜壓成形工藝及關鍵設備，建成具有國際先進水平的等靜壓棒形生產線。使用該工藝制造的產品，瓷質結構均勻，強度分散性小，尺寸精確，形位偏差好，強度高。在國外，等靜壓生產高強度電瓷采用工業氧化鋁與鋁礬土混合使用。上釉瓷試條強度（φ16 mm試條）為（200±15）MPa；而在國內，干法（即等靜壓生產）棒形電瓷材料配方上釉瓷試條強度通常為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—養護—包裝

關鍵過程：配料、真空擠制、毛坯壓制、修坯。

特殊過程：燒成、膠裝。等靜壓是指在各個方向上對表面密封的容器的物料同時施加相等的壓力狀態。（帕斯卡原理）其工藝具有以下優點：生坯密度大、密度分布均勻、能夠制造長徑比很大的坯件、坯件內產生應力很小。所以該工藝可避免由于產品直徑較大產生瓷質不均勻、產品性能波動較大等問題。引起質量波動的六大因素：人、機、料、法、環、測量

2 毛坯的壓制、成型、裝燒關鍵工藝的研究

2.1 電力電子陶瓷生產中

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，流動性比較好含水率相對比較低，胚體的收縮程度也小，成分均一，是改善壓制坯的最好材料，可以均勻穩定的分散微粒。通過不斷的實踐，很好的證明子材料中加入一定的噴霧干燥，可以達到滿意的結果。陶瓷漿料中采用噴霧干燥的基本原理：噴霧干燥自動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入液相中，使漿料稀釋、流動性增加。在保證需要的漿料粘度（即流動性）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生劈力壓力，增加微縫的深度而被分開，從而使原團聚的微粒充分分散。氧化鋁特種陶瓷中，坯體以液壓機或等靜壓干壓成型，壓制粉用泥漿經噴霧干燥造粒制備。因為，噴霧干燥造粒制備的壓制粉，具有成分均勻、流動性好、填充密度大，有利于改善成型坯體的質量。在傳統生產中，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，泥漿相對濕度為45%～50%。這樣，才具有流動性，可進行噴霧干燥造粒。

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量、提高產品機電性能、增加瓷的熱穩定性、提高風雨自潔性。一般對電瓷坯體上的釉，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調控釉漿，使具有較高的固含量低粘度、流變性好、分散均勻穩定。

2.3 大直徑毛坯壓制工藝的研究

數控修坯機為：可同時在不同工位進行粗修、外仿精修和瓷套內孔精修，具有修坯尺寸精確、周期較短、成品率高、勞動強度低及設備占地面積小等特點。在壓制過程中，調整壓制曲線，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，必須把刀桿伸出來很長，可以與傘伸出來的長度相互協調。加之對傘棱要求的嚴格，傘棱制造過程比較復雜，在操作時可能由于刀具的抖動，損壞坯件的傘棱。對此，通常情況下，我結合實際操作總結出以下預防措施：

首先可以控制刀具的穩固性，從而防止由于刀具抖動或毛坯晃動，造成的坯件損壞。改變設備的刀架結構，合理的設計刀架長度，避免刀桿的伸出長度。同時可以對刀桿的厚度改變，以防止刀具的抖動。

減小切削速度、切削量等工藝參數，減小切削阻力。

2.5 燒成全過程為自動控制

根據產品的類別制定了專門的燒成曲線，使用的天然氣燃料熱值高能使窯爐內部溫度和氣氛分布均勻；燃氣潔凈產品外觀質量好切割：該設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。切割研磨工序中對瓷件進行倒角的目的：當受到彎曲負荷時，減少局部應力集中，以免瓷受損。

2.6 產品膠裝用膠合劑的選取

膠裝用膠合劑為高標號水泥和石英砂配制而成，采用精度精確的膠裝架，可以保證產品的各項尺寸和形位公差。膠裝好后的產品放置于有一定溫度和濕度的環境進行養護，目的是提高水泥膠合劑的早期強度。膠裝養護時，圍脖的作用：創造局部小環境，保證水泥硬化所需水份。

2.7 在原料球磨工藝中的應用

球磨是電瓷制造過程中一個關鍵工藝，它需要保證泥漿的細度和顆粒級配，并且有將幾種原料均勻混合的作用。原料的細度不僅對工藝性能，而且對瓷質性能都有重要的影響。具體可以從以下幾點注意：（1）采用噴霧干燥能夠提高球磨效率的機理：是噴霧干燥自動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；另一方面對顆粒裂紋產生“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，這是因為表面活化劑起到顆粒的潤滑與滑滾作用的緣故。（3）在鋯英石和石英濕磨時，加入0.05%～0.1%的三羧酸乙基胺，在球磨氧化鋁、剛玉、礬土熟料用環烷酸皂、聚硅氧烷、三羧酸乙基胺等，均可提高球磨效率，節約能源。

3 結語

總而言之，每一個工藝過程都是根據生產過程中實際遇到的問題，結合生產車間的生產需要，與基層技術人員相互協作，理論聯系實際，充分聽取生產車間領導、職工的建議和要求，深入實際去解決問題，通過科學分析找到解決問題的方法，這樣，才能取得較好的經濟效益，提高工藝效果。

參考文獻

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

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