CN111785563B - 一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒，包括主屏蔽筒和涂层，所述涂层原料按重量份比包括：碳化硅10‑12份、氧化锆8‑10份、氮化硅7‑9份、氧化铝4‑6份、氧化镁4‑6份、助剂10‑12份，本发明涉及真空灭弧室技术领域。该用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒及其制作方法，通过在涂层制备的过程中加入碳化硅、氧化锆、氮化硅、氧化铝、氧化镁以及陶瓷微粉等材料，可有效增强了主屏蔽筒的耐高温性能，同时石墨粉、铜粉以及导热硅脂的导热性能优越，可以在主屏蔽筒均衡电场性能不变的基础上，大大降低了开断试验时主屏蔽筒被烧毁的风险，同时开断试验时，即使有电弧烧蚀到有陶瓷镀层屏蔽筒内壁时屏蔽筒也不会产生金属蒸汽。
Description
技术领域
本发明涉及真空灭弧室技术领域，具体为一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒及其制作方法。
背景技术
真空灭弧室又名真空开关管，是中高压电力开关的核心部件，其主要作用是，通过管内真空优良的绝缘性使中高压电路切断电源后能迅速熄弧并抑制电流，避免事故和意外的发生，主要应用于电力的输配电控制系统，还应用于冶金、矿山、石油、化工、铁路、广播、通讯、工业高频加热等配电系统，具有节能、节材、防火、防爆、体积小、寿命长、维护费用低、运行可靠和无污染等特点，真空灭弧室从用途上又分为断路器用灭弧室和负荷开关用灭弧室，断路器灭弧室主要用于电力部门中的变电站和电网设施，负荷开关用灭弧室主要用于电网的终端用户。
现有主屏蔽筒内壁并未设置防护涂层，耐高温性能差以及导热效果不佳，容易导致真空灭弧室在开断时主屏蔽筒内壁表面被烧毁，从而导致真空灭弧室的开断失败，影响灭弧室的开断性能，同时主屏蔽筒上的抗氧化性以及导电性能还有待进一步提高，因此针对以上问题，本发明提供了一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒及其制作方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒及其制作方法，解决了现有主屏蔽筒内壁并未设置防护涂层，耐高温性能差以及导热效果不佳，容易导致真空灭弧室在开断时主屏蔽筒内壁表面被烧毁，从而导致真空灭弧室的开断失败，同时主屏蔽筒上的抗氧化性以及导电性能还有待进一步提高的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒，通过在涂层制备的过程中加入碳化硅、氧化锆、氮化硅、氧化铝、氧化镁以及陶瓷微粉等材料，可有效增强了主屏蔽筒的耐高温性能，同时石墨粉、铜粉以及导热硅脂的导热性能优越，可以在主屏蔽筒均衡电场性能不变的基础上，大大降低了开断试验时主屏蔽筒被烧毁的风险，同时开断试验时，即使有电弧烧蚀到有陶瓷镀层屏蔽筒内壁时屏蔽筒也不会产生金属蒸汽，通过消泡剂和粘结促进剂确保了涂层的高致密度，增加了涂层与主屏蔽筒之间的附着力，同时通过以上材料组分，还提高了主屏蔽筒的抗氧化性以及导电性能，综合以上，在同等条件下主屏蔽筒的灭弧室开断性能更高，包括主屏蔽筒和涂层，所述涂层原料按重量份比包括：碳化硅10-12份、氧化锆8-10份、氮化硅7-9份、氧化铝4-6份、氧化镁4-6份、助剂10-12份、粘结促进剂8-10份、硅藻土8-10份、消泡剂5-7份、陶瓷微粉12-14份、铜粉8-10份、石墨粉6-8份、导热硅脂6-8份、去离子水25-35份和抗氧化剂5-7份，陶瓷微粉是一种轻质非金属多功能材料，主要成分是SiO2和Al2O3，分散性好、遮盖力高、白度高、悬浮性好、化学稳定性好、可塑性好、耐热温度高、密度小、烧失量低、光散射性好、绝缘性好，可提高涂料的吸附性、耐侯、耐久性、耐擦洗、耐腐蚀及耐高温性，改善漆膜的机械性能，增加透明度，提高防火性能，可用于防腐、防火、耐高温、粉末、建筑涂料及各种工业、民用涂料，特别适合于高光半光性涂料及其它容剂，可替代钛白粉用量，消除因使用钛白粉造成的光絮凝现象，防止涂料泛黄，并可降低企业生产成本，陶瓷微粉被誉为“空间时代新材料”。
优选的，所述涂层原料包括以下组分：碳化硅10份、氧化锆8份、氮化硅7份、氧化铝4份、氧化镁4份、助剂10份、粘结促进剂8份、硅藻土8份、消泡剂5份、陶瓷微粉12份、铜粉8份、石墨粉6份、导热硅脂6份、去离子水25份和抗氧化剂5份，氧化铝化学式为Al2O3，是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料。
优选的，所述涂层原料包括以下组分：碳化硅11份、氧化锆9份、氮化硅8份、氧化铝5份、氧化镁5份、助剂11份、粘结促进剂9份、硅藻土9份、消泡剂6份、陶瓷微粉13份、铜粉9份、石墨粉7份、导热硅脂7份、去离子水30份和抗氧化剂6份。
优选的，所述涂层原料包括以下组分：碳化硅12份、氧化锆10份、氮化硅9份、氧化铝6份、氧化镁6份、助剂12份、粘结促进剂10份、硅藻土10份、消泡剂7份、陶瓷微粉14份、铜粉10份、石墨粉8份、导热硅脂8份、去离子水35份和抗氧化剂7份。
优选的，所述粘结促进剂采用的是3-氨丙基三乙氧基硅烷。
优选的，所述氧化镁是镁的氧化物，一种离子化合物。
本发明还公开了一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒的制作方法，具体包括以下步骤：
S1、主屏蔽筒的预处理工作：在主屏蔽筒制作完成后，对其内壁进行喷砂处理，去除内壁表面的毛刺，再对其内壁进行打磨抛光处理，最终吹去浮沉，使主屏蔽筒内壁保持平整光滑；
S2、混合物料A的制备：将碳化硅、氧化锆、氮化硅、氧化铝、氧化镁以及助剂依次放入球磨机内部，并以200-600rpm转速下搅拌25-35min，混合均匀后，继续在球磨机内部加入硅藻土，再混合搅拌10-15min后，得到混合物料A，等待备用；
S3、混合物料B的制备：将陶瓷微粉、铜粉、石墨粉和导热硅脂依次放入高速分散机内部，在300-500rpm转速下搅拌20-30min，并将分散机内部温度升温至120-150℃后加入消泡剂，再顺时针混合8-10min后，得到混合物料B，等待备用；
S4、涂层的加工制备以及喷涂处理：将S2中混合物料A以及S2中得到的混合物料B均放入反应釜内部，设置内部温度120-150℃，混合反应20-30min后，将内部温度升温至150-180℃，再加入抗氧化剂、去离子水以及粘结促进剂，在250-400rpm转速下反应25-35min，保温1-1.5h，随后将其冷却至常温后，采用喷涂设备均匀喷涂在主屏蔽筒内壁，待主屏蔽筒内壁表面完全覆盖涂层浆料后，取出并晾干，制得耐高温主屏蔽筒的粗制品；
S5、耐高温主屏蔽筒的成品加工：将S4中耐高温主屏蔽筒的粗制品置于烘箱，在500-550℃环境下固化20-40min，然后冷却至室温，即可得到具有耐高温性能的主屏蔽筒成品。
(三)有益效果
本发明提供了一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒及其制作方法。具备以下有益效果：该用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒及其制作方法，通过S1、主屏蔽筒的预处理工作：在主屏蔽筒制作完成后，对其内壁进行喷砂处理，去除内壁表面的毛刺，再对其内壁进行打磨抛光处理，最终吹去浮沉，使主屏蔽筒内壁保持平整光滑；S2、混合物料A的制备：将碳化硅、氧化锆、氮化硅、氧化铝、氧化镁以及助剂依次放入球磨机内部，并以200-600rpm转速下搅拌25-35min，混合均匀后，继续在球磨机内部加入硅藻土，再混合搅拌10-15min后，得到混合物料A，等待备用；S3、混合物料B的制备：将陶瓷微粉、铜粉、石墨粉和导热硅脂依次放入高速分散机内部，在300-500rpm转速下搅拌20-30min，并将分散机内部温度升温至120-150℃后加入消泡剂，再顺时针混合8-10min后，得到混合物料B，等待备用；S4、涂层的加工制备以及喷涂处理：将S2中混合物料A以及S2中得到的混合物料B均放入反应釜内部，设置内部温度120-150℃，混合反应20-30min后，将内部温度升温至150-180℃，再加入抗氧化剂、去离子水以及粘结促进剂，在250-400rpm转速下反应25-35min，保温1-1.5h，随后将其冷却至常温后，采用喷涂设备均匀喷涂在主屏蔽筒内壁，待主屏蔽筒内壁表面完全覆盖涂层浆料后，取出并晾干，制得耐高温主屏蔽筒的粗制品；S5、耐高温主屏蔽筒的成品加工：将S4中耐高温主屏蔽筒的粗制品置于烘箱，在500-550℃环境下固化20-40min，然后冷却至室温，即可得到具有耐高温性能的主屏蔽筒成品，通过在涂层制备的过程中加入碳化硅、氧化锆、氮化硅、氧化铝、氧化镁以及陶瓷微粉等材料，可有效增强了主屏蔽筒的耐高温性能，同时石墨粉、铜粉以及导热硅脂的导热性能优越，可以在主屏蔽筒均衡电场性能不变的基础上，大大降低了开断试验时主屏蔽筒被烧毁的风险，同时开断试验时，即使有电弧烧蚀到有陶瓷镀层屏蔽筒内壁时屏蔽筒也不会产生金属蒸汽，通过消泡剂和粘结促进剂确保了涂层的高致密度，增加了涂层与主屏蔽筒之间的附着力，同时通过以上材料组分，还提高了主屏蔽筒的抗氧化性以及导电性能，综合以上，在同等条件下主屏蔽筒的灭弧室开断性能更高。
附图说明
图1为本发明结构的立体图；
图2为本发明的流程图；
图3为本发明实验数据的统计表图；
图中：1-主屏蔽筒、2-涂层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明实施例提供三种技术方案：一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒，具体包括以下实施例：
实施例一
S1、主屏蔽筒1的预处理工作：在主屏蔽筒1制作完成后，对其内壁进行喷砂处理，去除内壁表面的毛刺，再对其内壁进行打磨抛光处理，最终吹去浮沉，使主屏蔽筒1内壁保持平整光滑；
S2、混合物料A的制备：将10份碳化硅、8份氧化锆、7份氮化硅、4份氧化铝、4份氧化镁以及10份助剂依次放入球磨机内部，并以200rpm转速下搅拌25min，混合均匀后，继续在球磨机内部加入8份、硅藻土，再混合搅拌10min后，得到混合物料A，等待备用；
S3、混合物料B的制备：将12份陶瓷微粉、8份铜粉、6份石墨粉和6份导热硅脂依次放入高速分散机内部，在300rpm转速下搅拌20min，并将分散机内部温度升温至120℃后加入5份消泡剂，再顺时针混合8min后，得到混合物料B，等待备用；
S4、涂层2的加工制备以及喷涂处理：将S2中混合物料A以及S2中得到的混合物料B均放入反应釜内部，设置内部温度120℃，混合反应20min后，将内部温度升温至150℃，再加入5份抗氧化剂、25份去离子水以及8份粘结促进剂，在250rpm转速下反应25min，保温1h，随后将其冷却至常温后，采用喷涂设备均匀喷涂在主屏蔽筒1内壁，待主屏蔽筒1内壁表面完全覆盖涂层2浆料后，取出并晾干，制得耐高温主屏蔽筒1的粗制品；
S5、耐高温主屏蔽筒1的成品加工：将S4中耐高温主屏蔽筒1的粗制品置于烘箱，在500℃环境下固化20min，然后冷却至室温，即可得到具有耐高温性能的主屏蔽筒1成品。
实施例二
S1、主屏蔽筒1的预处理工作：在主屏蔽筒1制作完成后，对其内壁进行喷砂处理，去除内壁表面的毛刺，再对其内壁进行打磨抛光处理，最终吹去浮沉，使主屏蔽筒1内壁保持平整光滑；
S2、混合物料A的制备：将11份碳化硅、9份氧化锆、8份氮化硅、5份氧化铝、5份氧化镁以及11份助剂依次放入球磨机内部，并以400rpm转速下搅拌30min，混合均匀后，继续在球磨机内部加入9份硅藻土，再混合搅拌12min后，得到混合物料A，等待备用；
S3、混合物料B的制备：将13份陶瓷微粉、9份铜粉、7份石墨粉和7份导热硅脂依次放入高速分散机内部，在400rpm转速下搅拌25min，并将分散机内部温度升温至130℃后加入6份消泡剂，再顺时针混合9min后，得到混合物料B，等待备用；
S4、涂层2的加工制备以及喷涂处理：将S2中混合物料A以及S2中得到的混合物料B均放入反应釜内部，设置内部温度130℃，混合反应25min后，将内部温度升温至160℃，再加入6份抗氧化剂、30份去离子水以及9份粘结促进剂，在300rpm转速下反应30min，保温1.2h，随后将其冷却至常温后，采用喷涂设备均匀喷涂在主屏蔽筒1内壁，待主屏蔽筒1内壁表面完全覆盖涂层2浆料后，取出并晾干，制得耐高温主屏蔽筒1的粗制品；
S5、耐高温主屏蔽筒1的成品加工：将S4中耐高温主屏蔽筒1的粗制品置于烘箱，在520℃环境下固化30min，然后冷却至室温，即可得到具有耐高温性能的主屏蔽筒1成品。
实施例三
S1、主屏蔽筒1的预处理工作：在主屏蔽筒1制作完成后，对其内壁进行喷砂处理，去除内壁表面的毛刺，再对其内壁进行打磨抛光处理，最终吹去浮沉，使主屏蔽筒1内壁保持平整光滑；
S2、混合物料A的制备：将12份碳化硅、10份氧化锆、9份氮化硅、6份氧化铝、6份氧化镁以及12份助剂依次放入球磨机内部，并以600rpm转速下搅拌35min，混合均匀后，继续在球磨机内部加入10份硅藻土，再混合搅拌15min后，得到混合物料A，等待备用；
S3、混合物料B的制备：将14份陶瓷微粉、10份铜粉、8份石墨粉和8份导热硅脂依次放入高速分散机内部，在500rpm转速下搅拌30min，并将分散机内部温度升温至150℃后加入7份消泡剂，再顺时针混合10min后，得到混合物料B，等待备用；
S4、涂层2的加工制备以及喷涂处理：将S2中混合物料A以及S2中得到的混合物料B均放入反应釜内部，设置内部温度150℃，混合反应30min后，将内部温度升温至180℃，再加入7份抗氧化剂、35份去离子水以及10份粘结促进剂，在400rpm转速下反应35min，保温1.5h，随后将其冷却至常温后，采用喷涂设备均匀喷涂在主屏蔽筒1内壁，待主屏蔽筒1内壁表面完全覆盖涂层2浆料后，取出并晾干，制得耐高温主屏蔽筒1的粗制品；
S5、耐高温主屏蔽筒1的成品加工：将S4中耐高温主屏蔽筒1的粗制品置于烘箱，在550℃环境下固化40min，然后冷却至室温，即可得到具有耐高温性能的主屏蔽筒1成品。
对比实验
某主屏蔽筒生产工厂对由实施例1、实施例2、实施例3分别制作出来的主屏蔽筒以及市场上通用的主屏蔽筒，同时进行耐高温、导电性以及抗氧化性能检测工作，并在相同的时间以及条件下进行操作，在检测的过程中，同时统计数据并制作统计表图。
如表图2可知，本发明由实施例2加工出来的主屏蔽筒通过在涂层制备的过程中加入碳化硅、氧化锆、氮化硅、氧化铝、氧化镁以及陶瓷微粉等材料，可有效增强了主屏蔽筒的耐高温性能，同时石墨粉、铜粉以及导热硅脂的导热性能优越，可以在主屏蔽筒均衡电场性能不变的基础上，大大降低了开断试验时主屏蔽筒被烧毁的风险，同时开断试验时，即使有电弧烧蚀到有陶瓷镀层屏蔽筒内壁时屏蔽筒也不会产生金属蒸汽，通过消泡剂和粘结促进剂确保了涂层的高致密度，增加了涂层与主屏蔽筒之间的附着力，同时通过以上材料组分，还提高了主屏蔽筒的抗氧化性以及导电性能，综合以上，在同等条件下主屏蔽筒的灭弧室开断性能更高。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒，其特征在于：包括主屏蔽筒(1)和涂层(2)，所述涂层(2)原料按重量份比包括：碳化硅10-12份、氧化锆8-10份、氮化硅7-9份、氧化铝4-6份、氧化镁4-6份、助剂10-12份、粘结促进剂8-10份、硅藻土8-10份、消泡剂5-7份、陶瓷微粉12-14份、铜粉8-10份、石墨粉6-8份、导热硅脂6-8份、去离子水25-35份和抗氧化剂5-7份；
该所述主屏蔽筒的制作方法具体包括以下步骤：
S1、主屏蔽筒(1)的预处理工作：在主屏蔽筒(1)制作完成后，对其内壁进行喷砂处理，去除内壁表面的毛刺，再对其内壁进行打磨抛光处理，最终吹去浮沉，使主屏蔽筒(1)内壁保持平整光滑；
S2、混合物料A的制备：将碳化硅、氧化锆、氮化硅、氧化铝、氧化镁以及助剂依次放入球磨机内部，并以200-600rpm转速下搅拌25-35min，混合均匀后，继续在球磨机内部加入硅藻土，再混合搅拌10-15min后，得到混合物料A，等待备用；
S3、混合物料B的制备：将陶瓷微粉、铜粉、石墨粉和导热硅脂依次放入高速分散机内部，在300-500rpm转速下搅拌20-30min，并将分散机内部温度升温至120-150℃后加入消泡剂，再顺时针混合8-10min后，得到混合物料B，等待备用；
S4、涂层(2)的加工制备以及喷涂处理：将S2中混合物料A以及S3中得到的混合物料B均放入反应釜内部，设置内部温度120-150℃，混合反应20-30min后，将内部温度升温至150-180℃，再加入抗氧化剂、去离子水以及粘结促进剂，在250-400rpm转速下反应25-35min，保温1-1.5h，随后将其冷却至常温后，采用喷涂设备均匀喷涂在主屏蔽筒(1)内壁，待主屏蔽筒(1)内壁表面完全覆盖涂层(2)浆料后，取出并晾干，制得耐高温主屏蔽筒(1)的粗制品；
S5、耐高温主屏蔽筒(1)的成品加工：将S4中耐高温主屏蔽筒(1)的粗制品置于烘箱，在500-550℃环境下固化20-40min，然后冷却至室温，即可得到具有耐高温性能的主屏蔽筒(1)成品。
2.根据权利要求1所述的一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒，其特征在于：所述涂层(2)原料包括以下组分：碳化硅10份、氧化锆8份、氮化硅7份、氧化铝4份、氧化镁4份、助剂10份、粘结促进剂8份、硅藻土8份、消泡剂5份、陶瓷微粉12份、铜粉8份、石墨粉6份、导热硅脂6份、去离子水25份和抗氧化剂5份。
3.根据权利要求1所述的一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒，其特征在于：所述涂层(2)原料包括以下组分：碳化硅11份、氧化锆9份、氮化硅8份、氧化铝5份、氧化镁5份、助剂11份、粘结促进剂9份、硅藻土9份、消泡剂6份、陶瓷微粉13份、铜粉9份、石墨粉7份、导热硅脂7份、去离子水30份和抗氧化剂6份。
4.根据权利要求1所述的一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒，其特征在于：所述涂层(2)原料包括以下组分：碳化硅12份、氧化锆10份、氮化硅9份、氧化铝6份、氧化镁6份、助剂12份、粘结促进剂10份、硅藻土10份、消泡剂7份、陶瓷微粉14份、铜粉10份、石墨粉8份、导热硅脂8份、去离子水35份和抗氧化剂7份。
5.根据权利要求1所述的一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒，其特征在于：所述粘结促进剂采用的是3-氨丙基三乙氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧剂1076与抗氧剂168按照1:3的比例混合而成。
7.根据权利要求1所述的一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒，其特征在于：所述氧化镁是镁的氧化物，一种离子化合物。
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