分析喷雾干燥电瓷的生产工艺

周浩仁

摘 要：陶瓷具有优良性能的关键之一是陶瓷瓷质的均匀性和致密性，它采用微粉材料，有助于提高这方面的性能。但是，微粉材料比表面积大，表面能高，属于热力学不稳定体系。而且还会自动趋向团聚，以降低表面能。这种团聚颗粒用传统的机械分散方法难以均匀分散，即使出现部分分散情况，也会随着布朗运动的碰撞，又会团聚。

关键词：喷雾干燥 电瓷 生产工艺

中图分类号：TQ174.6+ 53.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-00-01

棒形产品绝缘子瓷件为实心结构，胶装部分采用柱体上砂结构。上砂用的砂子是专用的经过严格工艺控制的造粒砂，具有与瓷体优良的结合性能和合理的膨胀系数，能有效地提高产品的机械强度。首先，由于产品的法兰结构合理，所以，使得受力时应力分布均匀。其次，其材料为机械强度高的球墨铸铁，表面热镀锌，具有优良的抗锈蚀能力。最后，胶装用水泥为高标号水泥，加上合理的养护工艺，使瓷的强度得到了充分的发挥。该公司从美国引进了“等温高速喷嘴抽屉窑”，从瑞典引进了等静压成形工艺及关键设备，建成具有国际先进水平的等静压棒形生产线。使用该工艺制造的产品，瓷质结构均匀，强度分散性小，尺寸精确，形位偏差好，强度高。在国外，等静压生产高强度电瓷采用工业氧化铝与铝矾土混合使用。上釉瓷试条强度（φ16 mm试条）为（200±15）MPa；而在国内，干法（即等静压生产）棒形电瓷材料配方上釉瓷试条强度通常为170～190 Mpa。

1 干法工艺的概括

干法工艺流程：配料—球磨—喷雾干燥—压坯—修坯—上釉—烧成—切割—胶装—养护—包装

關键过程：配料、真空挤制、毛坯压制、修坯。

特殊过程：烧成、胶装。等静压是指在各个方向上对表面密封的容器的物料同时施加相等的压力状态。（帕斯卡原理）其工艺具有以下优点：生坯密度大、密度分布均匀、能够制造长径比很大的坯件、坯件内产生应力很小。所以该工艺可避免由于产品直径较大产生瓷质不均匀、产品性能波动较大等问题。引起质量波动的六大因素：人、机、料、法、环、测量

2 毛坯的压制、成型、装烧关键工艺的研究

2.1 电力电子陶瓷生产中

由于电磁电子陶瓷工艺的要求，需要采用泥浆喷雾干燥粒，但是必须制备压制粉。压制粉程颗粒状球形，流动性比较好含水率相对比较低，胚体的收缩程度也小，成分均一，是改善压制坯的最好材料，可以均匀稳定的分散微粒。通过不断的实践，很好的证明子材料中加入一定的喷雾干燥，可以达到满意的结果。陶瓷浆料中采用喷雾干燥的基本原理：喷雾干燥自动吸附在浆料固体表面上。原微粒（如氧化锌微粉）吸附的水分被喷雾干燥取代成为自由水进入液相中，使浆料稀释、流动性增加。在保证需要的浆料粘度（即流动性）下，可大幅度地提高固体含量。而吸附于固体颗粒微缝中的喷雾干燥产生劈力压力，增加微缝的深度而被分开，从而使原团聚的微粒充分分散。氧化铝特种陶瓷中，坯体以液压机或等静压干压成型，压制粉用泥浆经喷雾干燥造粒制备。因为，喷雾干燥造粒制备的压制粉，具有成分均匀、流动性好、填充密度大，有利于改善成型坯体的质量。在传统生产中，不加喷雾干燥制备喷雾干燥造粒泥浆，100 kg氧化铝微粉，需加入80～100 kg水，泥浆相对湿度为45%～50%。这样，才具有流动性，可进行喷雾干燥造粒。

2.2 电瓷釉浆工艺

喷釉是利用压缩空气将釉浆雾化，均匀地 喷洒在坯件的表面。良好釉层可以改善瓷的表面质量、提高产品机电性能、增加瓷的热稳定性、提高风雨自洁性。一般对电瓷坯体上的釉，要求釉层厚度均匀、流平性好、不挂釉、不堆釉、着色均一。通常都加入喷雾干燥来调控釉浆，使具有较高的固含量低粘度、流变性好、分散均匀稳定。

2.3 大直径毛坯压制工艺的研究

数控修坯机为：可同时在不同工位进行粗修、外仿精修和瓷套内孔精修，具有修坯尺寸精确、周期较短、成品率高、劳动强度低及设备占地面积小等特点。在压制过程中，调整压制曲线，保证毛坯压制致密。

2.4 大伞伸出、深棱伞形成型工艺的研究

在伞成型时，必须把刀杆伸出来很长，可以与伞伸出来的长度相互协调。加之对伞棱要求的严格，伞棱制造过程比较复杂，在操作时可能由于刀具的抖动，损坏坯件的伞棱。对此，通常情况下，我结合实际操作总结出以下预防措施：

首先可以控制刀具的稳固性，从而防止由于刀具抖动或毛坯晃动，造成的坯件损坏。改变设备的刀架结构，合理的设计刀架长度，避免刀杆的伸出长度。同时可以对刀杆的厚度改变，以防止刀具的抖动。

减小切削速度、切削量等工艺参数，减小切削阻力。

2.5 烧成全过程为自动控制

根据产品的类别制定了专门的烧成曲线，使用的天然气燃料热值高能使窑炉内部温度和气氛分布均匀；燃气洁净产品外观质量好切割：该设备利用高硬度的金刚石砂轮切割，具有切割尺寸精确、端面平整。切割研磨工序中对瓷件进行倒角的目的：当受到弯曲负荷时，减少局部应力集中，以免瓷受损。

2.6 产品胶装用胶合剂的选取

胶装用胶合剂为高标号水泥和石英砂配制而成，采用精度精确的胶装架，可以保证产品的各项尺寸和形位公差。胶装好后的产品放置于有一定温度和湿度的环境进行养护，目的是提高水泥胶合剂的早期强度。胶装养护时，围脖的作用：创造局部小环境，保证水泥硬化所需水份。

2.7 在原料球磨工艺中的应用

球磨是电瓷制造过程中一个关键工艺，它需要保证泥浆的细度和颗粒级配，并且有将几种原料均匀混合的作用。原料的细度不仅对工艺性能，而且对瓷质性能都有重要的影响。具体可以从以下几点注意：（1）采用喷雾干燥能够提高球磨效率的机理：是喷雾干燥自动吸附固相颗粒表面及楔入颗粒裂纹中。一方面由于颗粒间的静电空间位阻；另一方面对颗粒裂纹产生“楔子”作用。（2）在球磨滑石熟料。采用聚硅氧烷或葵基磺酸钠，最佳加入量为0.3%，如果用量大于0.3%。球磨效率反而下降，这是因为表面活化剂起到颗粒的润滑与滑滚作用的缘故。（3）在锆英石和石英湿磨时，加入0.05%～0.1%的三羧酸乙基胺，在球磨氧化铝、刚玉、矾土熟料用环烷酸皂、聚硅氧烷、三羧酸乙基胺等，均可提高球磨效率，节约能源。

3 结语

总而言之，每一个工艺过程都是根据生产过程中实际遇到的问题，结合生产车间的生产需要，与基层技术人员相互协作，理论联系实际，充分听取生产车间领导、职工的建议和要求，深入实际去解决问题，通过科学分析找到解决问题的方法，这样，才能取得较好的经济效益，提高工艺效果。

参考文献

[1] 王丽芳，马智强.直流绝缘子配方的研究[J].电瓷避雷器，2007（2）.

[2] 孙西昌，党镇平，魏劲容，等.+800 kV直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子研究阴[J].电瓷避雷器，2008（1）.