某電瓷廠實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

1、電瓷廠實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案策劃人：楊娜學(xué)號(hào)：S11131001 單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院目錄第1章 基本概述11.1 xx電瓷廠簡介11.2 電瓷材料的組成11.2.1普通電瓷材料11.2.2高強(qiáng)電瓷材料21.3電瓷生產(chǎn)的工藝流程31.4電瓷性能測(cè)試與表征31.4.1電瓷的力學(xué)性能.31.4.2電瓷的介電性能及其絕緣基礎(chǔ).51.4.3電瓷的熱學(xué)性能.61.4.4電瓷的顯微性能.81.5 xx電瓷廠關(guān)于電瓷性能的研究工作8第2章 實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方案.102.1 建實(shí)驗(yàn)室的目的及意義102.2 各工藝過程需采購的儀器及設(shè)備.102.2.1 原料處理.102.2.1.1礦物原料粉碎與預(yù)處理.102.2.1.

2、2原料評(píng)價(jià)及檢測(cè).122.2.1.3 坯料配方設(shè)計(jì).132.2.2 坯料制備與質(zhì)量控制.132.2.2.1 球磨.132.2.2.2 過篩和除鐵.132.2.2.3 泥漿脫水142.2.2.4 練泥142.2.3 成形.152.2.3.1 可塑成形.152.2.3.2 干壓成形-等靜壓成形.152.2.4 施釉.162.2.5 燒成.162.3 產(chǎn)品檢測(cè)及設(shè)備.162.3.1 成品缺陷分析.162.3.2 產(chǎn)品的燒成性能.172.3.3 超聲波探傷和例行機(jī)械試驗(yàn)182.3.4 聲發(fā)射技術(shù).182.3.5 顯微結(jié)構(gòu)分析.192.4實(shí)驗(yàn)室基本設(shè)備.202.5實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)要求與布局.212.6 附屬場(chǎng)

3、所設(shè)計(jì).222.4.1 辦公室.222.4.2 咖啡廳.222.7 實(shí)驗(yàn)室總面積及經(jīng)費(fèi)預(yù)算.2324第1章 基本概述1.1 xx電瓷廠簡介xx電瓷廠主要經(jīng)營電瓷產(chǎn)品,生產(chǎn)工藝先進(jìn)，檢測(cè)設(shè)備齊全。有懸式、針式、棒式、套管幾大生產(chǎn)流水線。主要產(chǎn)品有500KV以下的各種電器瓷套、絕緣子、避雷器、熔斷器、隔離開關(guān)和穿墻套管等。年產(chǎn)電瓷量近萬噸，為國家各項(xiàng)重點(diǎn)電力、交通 (電氣化鐵路)、石油、化工、通訊、環(huán)保等行業(yè)提供了大量的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。我廠是生產(chǎn)電力電容器瓷套的規(guī)模較大廠家，所生產(chǎn)的500KV以下電力電容器瓷套隨各電容器廠配套廣泛使用在全國的各個(gè)變電站，為各個(gè)電力電容器廠提供良好的質(zhì)量保證。 xx電瓷廠

4、歡迎國內(nèi)外朋友使用PC牌電瓷產(chǎn)品，真誠歡迎各新老客戶來廠訂貨和指導(dǎo)工作。圖1-1 部分產(chǎn)品展示1.2 電瓷材料的組成1.2.1普通電瓷材料  早期的電瓷以長石質(zhì)瓷為主，它以石英、長石、粘土為原料，瓷成分為1020石英、1020莫來石、6080的氣孔和玻璃相。長石質(zhì)普通瓷的顆粒粗，成型性能良好，但機(jī)械強(qiáng)度低，抗折強(qiáng)度僅為30MPa50MPa，因價(jià)格便宜，工藝簡單而廣泛地使用于不需要高強(qiáng)度的絕緣子、瓷套中。1.2.2 高強(qiáng)電瓷材料 高硅質(zhì)電瓷材料  高強(qiáng)度電瓷產(chǎn)品的發(fā)展是以石英應(yīng)力理論為基礎(chǔ)的高石英瓷，它是在普通瓷的基礎(chǔ)上，調(diào)整粘土、長石、石英的比例而得到的較高強(qiáng)度瓷。

5、0;   二十世紀(jì)六十年代初，日本人發(fā)明的方石英質(zhì)電瓷材料在電瓷的發(fā)展史上可謂輝煌的一頁，這種瓷屬于“石英長石粘土”系統(tǒng)，它是利用日本特有的陶石原料中所含的微細(xì)石英在燒成過程中變化而制成的，其特點(diǎn)是瓷質(zhì)中的結(jié)晶相除含有莫來石與石英之外，還有大量的方石英(1540)，它具有很微細(xì)而均勻的顯微結(jié)構(gòu)，瓷體的機(jī)械強(qiáng)度比普通瓷提高了1.5倍左右，六十年代末我國已生產(chǎn)出高硅質(zhì)瓷懸式產(chǎn)品，但普遍存在早期嚴(yán)重劣化現(xiàn)象。主要原因是由于工藝和配方不相適應(yīng)，石英/方石英顆粒引發(fā)的微裂紋使承受負(fù)荷的絕緣子因裂紋增大而喪失強(qiáng)度，石英的方石英化并未形成所希望的壓應(yīng)力，而是存在有害應(yīng)力和過大的膨脹系數(shù)。

6、 鋁質(zhì)電瓷材料  為了滿足更高電壓等級(jí)對(duì)瓷強(qiáng)度的要求，人們希望能找到一種具有更高強(qiáng)度的電瓷材料來替代現(xiàn)有的電瓷產(chǎn)品。1931年，西門子公司將燒結(jié)氧化鋁陶瓷用于制造火花塞絕緣子，引發(fā)了對(duì)高鋁陶瓷所用原料、配方、添加劑的選擇、制造工藝、燒結(jié)理論及顯微結(jié)構(gòu)等的研究。在這方面，日本、德國、美國、瑞典及前蘇聯(lián)等國都有報(bào)導(dǎo)。我國在五十年代末開始試制鋁質(zhì)瓷，八十年代末國內(nèi)已能小批量生產(chǎn)超高壓電瓷材料。九十年代，我國已規(guī)模生產(chǎn)超高壓電瓷產(chǎn)品，但材料的綜合性能一直偏低，生產(chǎn)成本偏高，其根本原因在于工藝水平落后。在鋁質(zhì)瓷中，剛玉取代石英構(gòu)成了具有高彈性模量的結(jié)構(gòu)組分，瓷質(zhì)的熱膨脹系數(shù)和內(nèi)在應(yīng)變小，耐電弧

7、性能提高，裂紋的發(fā)展速度降低。用鋁質(zhì)瓷取代硅質(zhì)瓷，不僅使產(chǎn)品的可靠性有了極大的提高，而且使瓷絕緣子長期存在的質(zhì)量問題大為減少，從普通瓷到高硅質(zhì)瓷，進(jìn)而發(fā)展到鋁質(zhì)瓷是電瓷工業(yè)發(fā)展史上極為重要的一步。1.3 電瓷生產(chǎn)的工藝流程xx電瓷廠電瓷生產(chǎn)的工藝流程如圖1-2所示： 干 燥坯體施釉燒 成瓷件切割研磨坯配料 球 磨過篩與除鐵泥 漿噴霧干燥造粒等靜壓成形毛坯榨 泥練泥、真空擠制可塑法成形化工原料或顏料釉配料球 磨過 篩釉 漿礦物原料粉碎與預(yù)處理 干 燥坯體施釉燒 成瓷件切割研磨坯配料 球 磨過篩與除鐵泥 漿噴霧干燥造粒等靜壓成形毛坯榨 泥練泥、真空擠制可塑法成形化工原料或顏料釉配料球 磨過 篩釉

8、漿礦物原料粉碎與預(yù)處理 干 燥坯體施釉燒 成瓷件切割研磨坯配料 球 磨過篩與除鐵泥 漿噴霧干燥造粒等靜壓成形毛坯榨 泥練泥、真空擠制可塑法成形化工原料或顏料釉配料球 磨過 篩釉 漿礦物原料粉碎與預(yù)處理礦物原料粉碎與預(yù)處理附件修 坯 裝 配絕緣子成品粘接圖1-2 電瓷生產(chǎn)工藝過程簡圖1.4電瓷性能測(cè)試與表征1.4.1電瓷的力學(xué)性能電瓷的力學(xué)性能包括硬度、彈性、強(qiáng)度、氣孔率、體積密度、斷裂韌性等。硬度陶瓷材料是一種硬度較高的堅(jiān)硬材料，一般采用莫氏硬度和顯微硬度（又稱為維氏硬度）來表示。電瓷材料的莫氏硬度在68之間，純共價(jià)鍵晶體金剛石的硬度最高，剛玉、石英屬極性共價(jià)鍵晶體，硬度也很高，電瓷材料中有大

9、量的莫來石（莫氏硬度在剛玉和石英之間）、石英或剛玉硬度也較高，硅質(zhì)瓷的十級(jí)莫氏硬度在7左右，高硅質(zhì)瓷約為77.5，鋁質(zhì)瓷和高強(qiáng)度鋁質(zhì)瓷則由于有一定量剛玉相，硬度達(dá)到7.58。彈性 陶瓷材料的彈性模量與構(gòu)成陶瓷的相的種類與比例、晶粒的大小與分布等顯微結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)，陶瓷是結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜的多晶多相材料，很難對(duì)彈性模量進(jìn)行理論計(jì)算，只能通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)得知陶瓷材料的彈性模量隨材料氣孔率P的增多而下降，其經(jīng)驗(yàn)公式為E=E0（1-1.9P + 0.9P2）式中，E0為氣孔；P為零時(shí)彈性模量。 電瓷材料的彈性模量一般在（0.61.2）x 105MPa的范圍，其值除了隨氣孔率的增加而下降外，還與材料

10、中晶體相有關(guān)，彈性模量較高的剛玉相晶體的數(shù)量增加時(shí)，電瓷材料的彈性模量有所提高。強(qiáng)度xx電瓷廠采用三點(diǎn)彎曲法測(cè)試各種電瓷樣品的彎曲強(qiáng)度，所使用的儀器為WDW-200型電子萬能材料試樣機(jī)。圖1-3為三點(diǎn)抗彎法測(cè)定抗彎強(qiáng)度示意圖。bFbhFLhL圖1-3 三點(diǎn)抗彎法測(cè)定抗彎強(qiáng)度示意圖每組樣品測(cè)試五次，取平均值。彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式： 式中sf為彎曲強(qiáng)度，單位MPa，F(xiàn)為樣品斷裂時(shí)最大載荷值(N)，L為支撐刀口間距(mm)，b為樣品斷口處截面寬度(mm)，h為樣品斷口截面處的高(mm)。氣孔率及體積密度測(cè)試采用阿基米德排水法測(cè)量各種坯體經(jīng)燒結(jié)后所形成的陶瓷材料的體積密度和開口氣孔率。計(jì)算公式如下：式中m

11、0為試樣完全干燥后的質(zhì)量，m2為樣品在完全吸收飽和后在空氣中的質(zhì)量，m1為試樣吸水飽和后在水中懸掛的質(zhì)量，質(zhì)量的的單位為g，P為試樣的開口氣孔率，為試樣的體積密度，0為室溫下水的密度，密度的單位為g/cm3。1.4.2電瓷的介電性能及其絕緣基礎(chǔ) 相對(duì)介電常數(shù)及電介質(zhì)損耗目前電瓷行業(yè)對(duì)電瓷材料的兩項(xiàng)主要電氣性能一相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值tan 6 的測(cè)定, 一般都是按GB1409 一78固體電工絕緣材料在工頻、音頻、高頻下介電系數(shù)和介質(zhì)損耗角正切試驗(yàn)方法, 采用高壓電橋進(jìn)行。測(cè)量系統(tǒng)的電氣原理如圖l所示。測(cè)量方法是采用三電極( 高壓電極,側(cè)量電極, 保護(hù)電極) 系統(tǒng)。三電極中, 測(cè)量電極和

12、保護(hù)電極之間距一一保護(hù)間隙寬度租測(cè)量時(shí)對(duì)試品施加的電壓大小, 對(duì)測(cè)量結(jié)果有一定的影響。電瓷材料測(cè)定時(shí), 一般試品厚度為2 3 mm , 保護(hù)間隙寬度2mm ;側(cè)量電壓500 2000V 。圖1-4 測(cè)量電氣系統(tǒng)原理圖電介質(zhì)的電導(dǎo)自然界不存在絕對(duì)不導(dǎo)電的物質(zhì)，絕緣程度高的電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下也會(huì)出現(xiàn)漏導(dǎo)。電瓷材料在電場(chǎng)作用下同樣也會(huì)發(fā)生漏導(dǎo)。因?yàn)殡妼?dǎo)率與電阻率互為倒數(shù)，故電阻率既可表示電介質(zhì)的絕緣性，也可表示電介質(zhì)的電導(dǎo)性。表1-1列出幾種陶瓷材料在溫度20時(shí)的體積電阻率v 表1-1 陶瓷材料體積電阻率v 單位：·m剛玉瓷剛玉-莫來石瓷鋁質(zhì)電瓷硅質(zhì)電瓷滑石瓷鋇長石瓷10121013101

13、2101110101011101110101011電氣強(qiáng)度電氣強(qiáng)度的含義就是電介質(zhì)能夠承受的最大電場(chǎng)強(qiáng)度，在數(shù)值上與擊穿場(chǎng)強(qiáng)相等。電介質(zhì)的擊穿電壓不僅反映了電介質(zhì)材料本身的性質(zhì)，而且與樣品形狀和電場(chǎng)分布、溫度、壓力等諸多的外界因素有關(guān)，所以材料的電氣強(qiáng)度和擊穿電壓的測(cè)定結(jié)果必須依照擊穿試驗(yàn)的條件加以修正。1.4.3電瓷的熱學(xué)性能電瓷的熱學(xué)性能對(duì)電瓷的強(qiáng)度和絕緣能力有著不容忽視的影響，電瓷本身的耐溫度急劇變化的能力在某些場(chǎng)合下是絕緣子的主要性能。而耐冷熱急變性是材料熱學(xué)性能與機(jī)械性能共同確定的綜合性能。熱容熱容的定義物體在濕度升高1K時(shí)所吸收的熱量稱為該物體的熱容。   陶瓷

14、的熱容是非結(jié)構(gòu)敏感的，即顯微結(jié)構(gòu)對(duì)熱容的影響不大，但多孔陶瓷材料的熱容與氣孔率有關(guān)，此時(shí)多孔材料質(zhì)量較輕，故熱容也低。電瓷材料的熱容也與結(jié)構(gòu)關(guān)系不大，硅質(zhì)瓷和鋁質(zhì)瓷的熱容差別也不十分明顯。電瓷工業(yè)中習(xí)慣用比熱容來表示材料的熱容。在293373K范圍內(nèi)電瓷的比熱約為0.800.95J/Kg;293473K范圍內(nèi)電瓷的比熱容約1.051.20J/Kg。熱膨脹 物體的長度或體積隨著溫度的上升而增大的現(xiàn)象稱為熱膨脹。熱膨脹儀能精確測(cè)定電瓷材料在燒成過程中的膨脹和收縮率，對(duì)于像棒形和套管這類需要吊燒的電瓷產(chǎn)品，能通過在不同溫度下的收縮率精確確定產(chǎn)品的起吊溫度，從而避免由于過早起吊導(dǎo)致的掉頭或開裂等燒成缺

15、陷。電瓷坯體在燒結(jié)過程中的主要物理化學(xué)變化為：室溫至300，主要是排除干燥時(shí)未能排除的殘留水分。300至1000，隨著結(jié)構(gòu)水的排除，碳酸鹽的分解， 坯體失重明顯，體積無明顯變化，高嶺石逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槠邘X石。1000至燒結(jié)溫度，坯體開始收縮，且隨著溫度的升高產(chǎn)生劇烈的收縮使坯體致密化。當(dāng)溫度高于燒結(jié)溫度以后，坯體開始膨脹。熱傳導(dǎo) 熱量從系統(tǒng)的一部分傳到另一部分或由一個(gè)系統(tǒng)傳到另一個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)象叫熱傳導(dǎo)。 電瓷材料中的玻璃相為連續(xù)相，電瓷的熱導(dǎo)率主要取決于玻璃相的熱導(dǎo)率，晶相增加時(shí)熱導(dǎo)率有所提高?？偟膩碚f，電瓷是熱的不良導(dǎo)體?？篃嵴鹦灾饕柑沾刹牧铣惺芤欢ǔ潭鹊臏囟燃眲∽兓Y(jié)構(gòu)不致被破壞的性能。一般

16、地說，陶瓷屬于典型的脆性材料，抗熱震性是比較差的。瓷絕緣子在強(qiáng)烈的熱沖擊作用或循環(huán)的熱沖擊作用之下可能喪失它的絕緣性，甚至斷裂。電瓷的抗熱震性通常采用經(jīng)過一定溫度差和一定次數(shù)冷熱循環(huán)熱沖擊后不發(fā)生破壞或開裂來作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。1.4.4電瓷的顯微性能樣品的微觀結(jié)構(gòu)表征采用日本電子的JMS-6700F場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡來表征?？捎^察不同燒結(jié)溫度下，各種陶瓷樣品的晶相及其分布和形貌變化，從顯微結(jié)構(gòu)變化角度，確定陶瓷的最佳燒結(jié)溫度。也可觀察不同粒度分布的電瓷坯體燒結(jié)后的顯微結(jié)構(gòu)變化，研究陶瓷坯料的粒度分布對(duì)陶瓷燒結(jié)性能和燒結(jié)體性能的影響。采用日本Rigaku D/max 2200/Vpc型X射線衍射儀

17、可以對(duì)電瓷樣品進(jìn)行X射線衍射分析，進(jìn)而進(jìn)行物相分析。衍射條件為CuKa輻射，電壓30kV，DS狹縫1.0mm，電流40mA，SS狹縫1.0mm，RS狹縫0.1mm，掃描范圍：10°-80°，掃描速度為5°/min，以鎳為濾色片。 粒度測(cè)試采用珠海歐美克儀器有限公司生產(chǎn)的LS-POP(6)型激光粒度分析儀測(cè)試陶瓷坯體泥料的粒度及其粒度分布，每種樣品測(cè)試取測(cè)量5次的平均值作為最后的測(cè)試結(jié)果。圖1-4 LS-POP(6)型激光粒度分析儀1.5 xx電瓷廠關(guān)于電瓷性能的研究工作為了得到優(yōu)越的瓷體性能，人們往往是通過改變化學(xué)組成、配方和改善瓷體結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，國內(nèi)外的研究多集

18、中在配方和結(jié)構(gòu)兩方面，試圖通過配方、工藝過程、工藝參數(shù)和瓷體微結(jié)構(gòu)的研究，設(shè)法提高電瓷材料的力、熱、電性能，研究的對(duì)象多以鋁質(zhì)電瓷材料為主。就氧化鋁瓷而言，它具有較高的彈性模量和較好的熱穩(wěn)定性，其絕緣性能與強(qiáng)度成正比線性關(guān)系，因此，電瓷材料研究的重點(diǎn)就放在通過調(diào)整瓷體的微結(jié)構(gòu)，提高材料的強(qiáng)度方面。目前，國內(nèi)高強(qiáng)電瓷材料與國外相比，在綜合性能上有一定的差距，主要體現(xiàn)在力學(xué)強(qiáng)度、介電常數(shù)、電氣強(qiáng)度等方面。  從顯微結(jié)構(gòu)看，日本瓷優(yōu)于法國瓷，法國瓷優(yōu)于國內(nèi)瓷，我國普通瓷整個(gè)物相分布很不均勻，晶體粒徑偏大且大小懸殊、氣孔較大、形狀不規(guī)則，帶棱角的孔多，氣孔的面積含量大，鋁質(zhì)瓷的顯微

19、結(jié)構(gòu)相對(duì)合理些，但仍不及日、法等國電瓷。日本高強(qiáng)度瓷的顯微結(jié)構(gòu)中，礬土熟料為不規(guī)則的鋸齒狀、細(xì)小的桶狀或錐狀，剛玉微晶較均勻地分布，氣孔小而少，針、柱狀莫來石發(fā)育，顯微結(jié)構(gòu)整體概貌的均勻性程度好。研究結(jié)果表明，鋁質(zhì)高強(qiáng)電瓷材料合理的相組成應(yīng)以剛玉和莫來石為主，石英/方石英和玻璃相及氣孔相的量較少，其中，剛玉微晶均勻分布、粒度應(yīng)在3M5M之間，玻璃相小于15，氣孔相應(yīng)控制在10以下，孔中發(fā)育莫來石雛晶或晶簇。第2章 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案2.1建實(shí)驗(yàn)室的目的和意義隨著規(guī)模和市場(chǎng)的擴(kuò)大，我廠迫切需要建設(shè)一個(gè)自己的實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建專業(yè)的研發(fā)機(jī)構(gòu)，培養(yǎng)優(yōu)秀的產(chǎn)品研發(fā)隊(duì)伍，這對(duì)工廠的生產(chǎn)指導(dǎo)和長遠(yuǎn)發(fā)展具有重要的意義

20、：1、 方便原料的評(píng)價(jià)和檢測(cè)、產(chǎn)品的性能測(cè)試，更好的指導(dǎo)生產(chǎn)過程。2、 更好的進(jìn)行研發(fā)工作，完成新產(chǎn)品開發(fā)從樣試到批試的全部工作，提高產(chǎn) 品的性能3、 可以引進(jìn)高技術(shù)人才解決生產(chǎn)中的技術(shù)問題，并從事高性能新產(chǎn)品的研發(fā)，對(duì)工廠的發(fā)展是一個(gè)新的里程碑。4、一個(gè)先進(jìn)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室也體現(xiàn)了xx電瓷廠的水平。2.2各工藝過程需采購的儀器及設(shè)備2.2.1 原料處理2.2.1.1礦物原料粉碎與預(yù)處理 (1)原料的精選、破碎  電瓷的主要原料多為天然的礦物原料，以原礦形式的原料中總是含有一些雜質(zhì)，有的雜質(zhì)是與原料主要礦物共生的雜質(zhì)礦物，有的雜質(zhì)是加工過程中混入的。  對(duì)長石、石英等

21、瘠性原料的精選主要為清洗表面的污泥水銹以及用磁選方法除去破碎過程中混入的鐵質(zhì)。  黏土類礦物的雜質(zhì)有游離石英、長石碎屑、白云母及鐵鈦的氧化物礦物。用淘洗、水力旋流、浮選等方法進(jìn)行分離、提純可除去黏土中昀雜質(zhì)礦物。  煅燒的高鋁原料硬度和密度都較高，常采用鋼球?yàn)檠心ンw進(jìn)行超細(xì)粉碎，此時(shí)則需用酸洗法除去細(xì)粉碎中混入的鐵雜質(zhì)。  總之，原料的精選是提純和除去雜質(zhì)，使原料的化學(xué)成分、礦物組成和顆粒分布均能符合要求的一道重要工序。需購買的化學(xué)儀器及設(shè)備有：常用的酸（鹽酸、濃硫酸、硝酸、氫氟酸等）、燒杯、量筒、玻璃棒若干、逆流過濾式泥漿除鐵機(jī)（磁

22、選設(shè)備，體積小，除鐵效率高）、反擊式破碎機(jī)（上海奕晟礦山機(jī)械有限公司，體積小，構(gòu)造簡單，破碎比大，能耗少，生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品粒度均勻，并有選擇性的碎礦作用）、振動(dòng)篩（上海奕晟礦山機(jī)械有限公司，采用小振幅，高頻率，大傾角結(jié)構(gòu)，使該機(jī)篩分效率高、處理最大、壽命長、電耗低、噪音?。﹫D2-1 反擊式破碎機(jī) 圖2-2 振動(dòng)篩(2)原料的預(yù)燒 礦物原料因種種原因，有的具有片狀結(jié)構(gòu)（滑石），有的硬度大難粉碎（石英），有的收縮大易開裂（高塑性黏土），有的有多種晶體結(jié)構(gòu)（氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦），往往需預(yù)燒處理后才能使用。  礬土和工業(yè)氧化鋁的煅燒工業(yè)氧化鋁的預(yù)燒是為了形成穩(wěn)定的剛玉晶體，預(yù)燒溫度常&

23、gt; 1400，礬土預(yù)燒后形成穩(wěn)定的剛玉和莫來石，煅燒溫度>1450，顯然它們的煅燒溫度均高于電瓷坯體的燒成溫度，故必須預(yù)先單獨(dú)地進(jìn)行。  石英的煅燒如果采用脈石英、石英巖為石英原料，它們質(zhì)地堅(jiān)硬很難破碎，通常將之預(yù)燒到9001000，強(qiáng)化其晶型轉(zhuǎn)化，然后投入水中淬冷，石英因573的高溫型向低溫型轉(zhuǎn)變的體積效應(yīng)，使之內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松而便于粉碎。經(jīng)預(yù)熱后夾雜的鐵雜質(zhì)因很強(qiáng)的著色能力而暴露，亦便于人工挑選和原料的提純。  黏土原料的預(yù)燒黏土的預(yù)燒可減小收縮，提高純度，當(dāng)采用黏土用量較大的坯料或壓制成形（等靜壓成形乜在內(nèi)）的坯料以及釉料中用量超出所需的量時(shí)，對(duì)坯釉配

24、方中的部分黏土預(yù)燒制成熟料，預(yù)燒溫度700900，排除其結(jié)構(gòu)水即達(dá)到預(yù)燒的目的。  滑石的預(yù)燒滑石為層狀結(jié)構(gòu)，礦物常為片狀，釉料中滑石用量較大時(shí)應(yīng)經(jīng)1400左右的溫度預(yù)燒破壞其層狀結(jié)構(gòu)，改善工藝性能。  氧化鋅的預(yù)燒  釉料加入較多氧化鋅時(shí)，容易縮釉，需將部分氧化鋅在1250左右預(yù)燒。  長石的預(yù)燒長石一般是不經(jīng)預(yù)燒而直接使用的，但長石中溶解一定的氣體，這些氣體在長石玻璃中形成氣泡，為了提高釉面質(zhì)量（減少釉中氣孔），可將長石預(yù)燒，防止釉中氣泡所產(chǎn)生的不良影響。經(jīng)預(yù)燒后的長石原料在濕法細(xì)磨時(shí)，堿金屬離子在水中的溶解度也可減少。需購買的設(shè)

25、備：高溫硅碳棒電阻爐一臺(tái)、硅鉬爐一臺(tái)、熱壓燒結(jié)機(jī)（鄭州金海威科技實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)）、大型烘箱兩臺(tái)(3)制泥漿用水的性質(zhì)  電瓷坯釉料中含有一定水分，制坯（釉）的用水性質(zhì)對(duì)坯（釉）料的工藝性能和制品的質(zhì)量均有直接的影響，對(duì)水質(zhì)的要求主要是水中所含的可溶性的金屬離子和絡(luò)合陰離子的種類與數(shù)量，其中以Ca2+、Mg2+、SO42-對(duì)泥漿的穩(wěn)定性影響較大，它們含量較高時(shí)容易引起泥漿絮凝，對(duì)泥料的可塑性也有不良影響。  所以，電瓷球磨用水一般要求Ca2+、Mg2+的濃度低于1015mg/kg; 而SO42-濃度應(yīng)低于lOmg/kg。  水的pH值對(duì)泥漿的穩(wěn)

26、定性和泥料的可塑性均有影響，水的pH值在68.5的范圍內(nèi)可塑性最好，生產(chǎn)中應(yīng)采用pH值接近7的中性水。需購買的化學(xué)藥品及設(shè)備：BaCl2、多元素快速分析儀（測(cè)定坯體中離子含量）、pH試紙2.2.1.2 原料評(píng)價(jià)及檢測(cè)分別采用多元素快速分析儀或質(zhì)子光譜儀對(duì)原料進(jìn)行化學(xué)成分分析，x射線衍射儀進(jìn)行礦物成分分析，激光粒度分析儀進(jìn)行顆粒構(gòu)成分析，也可借助掃描電鏡對(duì)原料進(jìn)行能譜分析。2.2.1.3 坯料配方設(shè)計(jì)用到的儀器和設(shè)備有：臺(tái)秤、電子天平、濾紙2.2.2 坯料制備與質(zhì)量控制 2.2.2.1 球磨 需采購的設(shè)備有：實(shí)驗(yàn)用：高鋁快速陶瓷球磨4個(gè)、XM-4行星快速研磨機(jī)、箱式給料機(jī)（湘潭華豐）、ZrO2研

27、磨球若干。圖2-3 XM-4行星快速研磨機(jī) 圖2-4 高鋁快速球磨罐小批生產(chǎn)用：瓷瓶球磨機(jī)、球磨罐、攪拌式球磨機(jī)。（湘潭華豐）圖2-5 瓷瓶球磨機(jī)圖2-6 攪拌式球磨機(jī)2.2.2.2 過篩和除鐵需采購的設(shè)備有：40-300目的試驗(yàn)篩若干、逆流過濾式泥漿除鐵機(jī)（潤和機(jī)械有限公司，原料處理中已用到）、超聲波清洗機(jī)圖2-7 逆流過濾式泥漿除鐵機(jī)2.2.2.3 泥漿脫水需采購的設(shè)備有：實(shí)驗(yàn)用：托盤、噴霧瓶、烘箱（前已用到）、研缽小批量生產(chǎn)：榨泥機(jī)、噴霧干燥塔圖2-8 榨泥機(jī)2.2.2.4 練泥需采購的設(shè)備有：真空練泥機(jī)（鄭州環(huán)球重工機(jī)械有限公司）圖2-9 真空練泥機(jī)2.2.3 成形2.2.3.1 可塑

28、成形需采購的設(shè)備：石膏模、板刀、羊角懸坯刀、空氣錘、旋坯機(jī)、鋼絲刀、熱懸崖機(jī)成形機(jī)、旋轉(zhuǎn)刀架式車坯機(jī)等。2.2.3.2 干壓成形-等靜壓成形需采購的設(shè)備：液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)（長春試驗(yàn)機(jī)場(chǎng)制造）、等靜壓成形機(jī)（整機(jī)較國內(nèi)同類產(chǎn)品先進(jìn)，能耗低而效率高，維護(hù)方便，環(huán)保節(jié)能）、金屬磨具（壓長條形）圖2-10 液壓式萬能試驗(yàn)機(jī) 圖2-11 等靜壓成形機(jī)2.2.4 施釉需采購的設(shè)備及化學(xué)藥品：激光粒度儀、325目或320目篩子、比重計(jì)、恩氏粘度計(jì)、一些添加劑(稀釋劑、增塑劑、絮凝劑、膠黏劑等)蠟、自動(dòng)施釉機(jī)、噴槍、瓷砂2.2.5 燒成 需采購的設(shè)備：窯爐、窯具（匣缽、棚板、支柱、橫梁等器具）圖2-12 電瓷

29、窯爐2.3 產(chǎn)品檢測(cè)及設(shè)備2.3.1成品表面缺陷分析 主要是指產(chǎn)品釉面缺陷 ，包括煙熏、波紋、析晶、桔皮、針孔、燒虛、霧光、無光澤等，這些釉面缺陷嚴(yán)重影響了電瓷產(chǎn)品的外觀和機(jī)械性能，同時(shí)也給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，為了提高電瓷產(chǎn)品合格率，除了要對(duì)電瓷產(chǎn)品的全過程進(jìn)行有效監(jiān)控以外，還要對(duì)于電瓷產(chǎn)品的某些釉面缺陷采取一定的檢測(cè)手段和補(bǔ)救措施，使產(chǎn)品的各種性能完全符合要求。關(guān)于這方面在國內(nèi)少有研究，本工廠結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，對(duì)一些如“落砂、落鐵、磕釉”以及“煙熏”這些釉面缺陷采取了一定補(bǔ)救措施，并進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究，使產(chǎn)品合格率提高了約。 對(duì)于這些釉面缺陷，除了要從源頭上減少失誤，如調(diào)整坯釉的配方，

30、燒成過程操作正確，方法得當(dāng)以外，還要注意減少其它人為因素造成的缺陷，如在搬運(yùn)和拿取過程中盡量小心，避免磕釉缺陷的產(chǎn)生，坯體在入窯之前要徹底清理吹掃干凈等。對(duì)于落砂、落鐵、磕釉這些釉面缺陷，可以先用砂輪把瓷件產(chǎn)品上的砂點(diǎn)和鐵點(diǎn)磨掉，若是磕釉則直接用砂輪把磕釉部分磨平，然后再進(jìn)行重新上釉。在重新上釉過程中如果表面不平，可先用釉料抹平，再重新上釉，之后再進(jìn)行干燥。對(duì)于“煙熏”這種釉面缺陷，由于這種缺陷瓷件表面沒有破損，對(duì)于這樣的缺陷可以先把表面的塵土等污物擦掉，然后在瓷件表面直接施釉。對(duì)于上述處理好的瓷件，再進(jìn)行二次燒成。2.3.2 產(chǎn)品的燒成性能2.3.2.1 體積密度、吸水率、孔隙氣孔率 具體的

31、實(shí)驗(yàn)方法和原理第一章已講。需采購的儀器和設(shè)備：液體靜力天平、普通天平（感量0.01g）、烘箱、抽真空裝置、帶有溢流管的燒杯、煮沸用器皿、毛刷、鑷子、吊籃、小毛巾、三腳架等。圖2-13   液體靜力天平（測(cè)定開口氣孔時(shí)在液體中的稱量裝置）2.3.2.2 抗折強(qiáng)度需采購的設(shè)備：電動(dòng)抗折試驗(yàn)儀（咸陽陶瓷所） 圖2-14 電動(dòng)抗折試驗(yàn)儀2.3.3 超聲波探傷和例行機(jī)械試驗(yàn) 懸式和棒形絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度是它們的主要質(zhì)量指標(biāo)之一，也是判斷產(chǎn)品使用壽命和安全可靠性的重要依據(jù)。因此，對(duì)這些產(chǎn)品的強(qiáng)度和瓷件內(nèi)部缺陷的檢測(cè)都規(guī)定了比較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法，就檢驗(yàn)方法而言有半成品（瓷件）的超聲波探

32、傷和例行機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)。超聲波探傷是一種檢查棒形絕緣子瓷體內(nèi)部缺陷的有效方法。它可以檢測(cè)出夾層、開裂、氣泡、雜志等缺陷。需采購的設(shè)備：超聲波探傷儀（SB-2000，湘潭華豐）圖2-15 超聲波探傷儀2.3.4 聲發(fā)射技術(shù)聲發(fā)射技術(shù)是指材料在外力（如機(jī)械負(fù)荷）或內(nèi)應(yīng)力（如熱應(yīng)力）作用下，內(nèi)部產(chǎn)生塑性變形或裂紋形成和裂紋擴(kuò)展時(shí)，由于應(yīng)變能瞬時(shí)釋放而產(chǎn)生彈性波的現(xiàn)象。彈性波從聲發(fā)射源發(fā)出并傳到材料表面，表現(xiàn)為極微弱的機(jī)械振動(dòng)，振動(dòng)波被聲發(fā)射儀的傳感器接收并經(jīng)放大處理，即得到材料的特征聲發(fā)射信號(hào)參數(shù)，從而可以對(duì)材料的結(jié)構(gòu)缺陷、強(qiáng)度性質(zhì)以及安全可靠性作出評(píng)價(jià)。需采購的設(shè)備：聲發(fā)射儀（美國物理聲學(xué)公司）圖2

33、-16 聲發(fā)射儀2.3.5 顯微結(jié)構(gòu)分析需采購的設(shè)備: JMS-6700F場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡1臺(tái)、日本Rigaku D/max 2200/Vpc型X射線衍射儀1臺(tái)、EOL -3010透射電鏡1臺(tái)、HXD-1000T顯微維氏硬度計(jì)1臺(tái)、綜合熱分析儀STA 449C 1臺(tái)、熱膨脹儀DIL 402 PC1臺(tái) 圖2-17 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡圖2-18 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡2.3實(shí)驗(yàn)室基本設(shè)備實(shí)驗(yàn)室柜體系列：吊柜、藥品柜、文件柜、樣品柜、器皿柜等通風(fēng)柜和通風(fēng)櫥：選用全木和全鋼的各一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板：要達(dá)到耐腐蝕、耐酸堿、耐熱及承重的性能，選擇鋼木實(shí)驗(yàn)邊臺(tái)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)臺(tái)面選用實(shí)芯理化板或者環(huán)氧樹脂臺(tái)面，柜體采用16mm厚優(yōu)質(zhì)三聚氰胺板，周邊采用優(yōu)質(zhì)PVC封邊條封邊。其結(jié)構(gòu)合理，承重性好，組合靈活，利于維修，便于安裝運(yùn)輸，是中、高檔實(shí)驗(yàn)室的最佳選擇。鋼架表面均經(jīng)酸洗、磷化、環(huán)氧樹脂粉末靜電噴涂。美觀、現(xiàn)代、抗酸堿。實(shí)驗(yàn)室配套設(shè)備：雙面滴水架、不銹鋼雙盆、pp黑色水槽、實(shí)驗(yàn)凳、電路、水路等以上設(shè)備可以從青島博菲克實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司選購。 圖2-19 洗滌臺(tái) 圖2-20鋼木實(shí)驗(yàn)邊臺(tái)2.4實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)要求與布局根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)需要，實(shí)驗(yàn)室有貴重的精密儀器和各種化學(xué)藥品，其中包括易燃及腐蝕性藥品。另外，在操