Электроизоляционный наполнитель и способ его получения

(19) В 3/12 ТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТ НЫЙ НАПОЛЛУЧ ЕНИЯаполнитель иьзование; длятронагреватеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБР(71) Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности и Институт химии Уральского отделения, АН СССР(54) ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОН НИТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ПО . (57) Электроизоляционный н способ его получения. Испол изготовления трубчатых элек 1Изобретение относится к технологии получения электроизоляционных наполнителей на основе оксида магния, применяемых в электротехнической промышленности для изготовления трубчатых электронагревателей сопротивления или электронагревателей штифтовых свечей накаливания.Известен электроизоляционный материал (наполнитель), содержащий гранулиро ванный оксид магния (92,0 - 99,5 мас,) и продукт взаимодействия оксида циркония с кремнеземом (0,5 - 8,0 мас, ф).Недостатком данного электроизоляционного наполнителя является низкий ресурс его работы в трубчатых электронагревателях сопротивления, не превышающий 350 - 400 ч, Это связано с введением в состав лей сопротивления или электронагревателей штифтовых свечей накаливания, Сущность изобретения: электроизоляционный наполнитель содержит, мас,7 ь; оксид магния 97,299,5 и соединения включения 0,5,2,8, последние содержат, мас.: алюминат магния 60,080,0 и диоксид циркония кубической модификации 20,040,0, В шихту на основе оксидов магния и алюминия, расплавленную в электродуговой печи, перед кристаллизацией вводят оксид циркония, затем наполнитель измельчают и термообрабатывают, Полученный наполнитель в составе изделия имеетудельное обьемное сопротивление при температуре 1000 С (1,9,3,2) 10 Ом см, токи утечки при нагрузке 10 Вт/см - 1,64,13 мА, 2 с,п.ф-лы.1 табл,наполнителя. продукта взаимодействия оксида циркония с кремнеземом, имеющего более низкое удельное электросопротивление, чем спеченный оксид магния,Наиболее близким является плавленый з периклаз, содержащий 97,2 - 99,5 мас,; ок- О сида магния, 0,5 - 2,8 мас.о соединений включения (монтичеллит СаМц 90, мервинит СазМц 51020 в или другие, в зависимости от химического состава исходного сырья). Способ получения такого наполнителя заключается в совместном расплавлении в .электродуговой печи оксидов МцО, Са 0, Я 02, Ге 20 з и включает последующую их кристаллизацию, измельчение и термообработку кускового материала. Известный электроизоляционный наполнитель имеетвысокое удельное электросопротивление и счет повышения микротвердости материалахорошие технологические показатели; ка- и появления металлического железа, обжущуюся плотность, текучесть. рзующегося при абразивном истиранииНедостатком известного наполнителя оболочки электронагревателя при его изгоявляются высокие токи утечки при эксплуа товлении, .тации трубчатых электронагревателей, Тожесамоепроисходитиприповышенсоставляющие 32,0 -40,0 мА при нагруз- ном содержании диоксида циркония кубике 10 Вт/см . ческой модификации (овыше 2),Цель изобретения - снижение токов При содержании алюмината магния меутечки в электронагревателе. 10 нее 3 снижение электроизоляционныхДля этого электроизоляционный на- свойств идетзасчетповышения концентраполнитель, содержащий оксид магния ции заряженных чэстиц на линейных дефек 97,2 - 99,5 мас.,4, соединения включения тах кристаллов.0,5 - 2,8 мас.ов качестве соединений вклю- Если диоксида циркония в соединенияхчения содержит алюминат магния и диоксид 15 включения менее 1, то повышаются токициркония кубической модификации йри утечки, связанные со снижением кажущейсяследующем их соотношении (3 - 4):(1 - 2), плотности и текучести порошков, т.е. с качеПричем электроиэоляционный нзполнитЕль ством изготовления трубчатых электронагполучают расплавлением в электродуговой ревателей;печи шихты на основе оксидов металлов и 20 Добавление диоксида циркония в расвведением в расплав перед.кристаллизэ- плав перед его крйсталлизацией повышаетцией диоксида циркоййя выделение электрической мощности и споСущность изобретения заключается в собствует его перегреву. За счет этого приснижении концентрации линейнйх дефек- . кристаллизации расплава происходит обьтов (дислокаций) в кристаллах электроизо емная диффузия примесных соединений.ляционного наполнителя путем получения Рафинирование наплавляемого блока идетсовершенной формы зерен материала, . не только от центра к периферии, но и вблизкой к сферической, и снижении массо. направлений перемещения электродов рудвой доли легкоплавких примесей в соедине-. нотермической печи,ниях включения зэ счет повышения 30 Если диоксид циркония вводитьсовме. выделяемой электрической мощности для стно с шихтой, т.е плавить совместно оксиперегрева расплава передего крйсталлиза- дц магния, алюминия и циркония, тоцией,процесс пойдет как и при известном. спосоПри плавке шихты, вклющающей окси- бе, и повышения электрической мощности вды М 90,Л 120 з,вначалеудаляютсялетучиеи 35 расплэве не произойдет. Диффузионныйлегкоплавкие соединения. Затем образует- процесс удаления легкоплавких примесейся магнеэиальный расплав. содержащий ка- наблюдается только в направлении от. центтионы примесных элементов, которые после ра к периферииблока, что повышает конкристаллиэации образуют соединения центрацию легкоплавких йримесей ввключения в оксиде магния, При наличии в 40 сортовом материале, в результате чего увесоединениях включения алюмината маг- личиваются токи утечки при эксплуатацииния и диоксида циркония кубической мо- наполнителя.дификации зерна плавленого материала . П р и м е р, Для получения электроизопри кристаллизации приобретают окта- ляционного наполнителя, содержащего 99,0эдрическую Форму (две пирамидки, кон мас. оксида магния и 1,0 мас.;6 соединетактирующие одна с другой основаниями) ний включения (алюминат магния и диоксидвместо типичной кубической. Во времяциркония кубической модификации при ихтермообработки порошка происходит соотношении 3,25;1,75) используют шихстирание вершин пирамидок и зерна при- ту составе, мас.6: М 90 98.0: А 32 ООз 0,8;обретают более совершенную форму, близ-. 50 ЕгО 2 1,2.кую к сферической, т.е, с мйнимальйой.В руднотермическую печь ОКБ - 955 Нбоковой поверхностью. Таким образом, загружают порцию шихты, содержащую окснижается концентрация линейных дефвк- сидц М 90 и АЬОз, и расплавляют. Послетов кристалла на единице его поверхности получения жидкой ванны и выхода электи, следовательно, концентрация носителей 55 родов в расплав вводят ЕгОг в количествеэлектрического тока1,2 мас. от порции шихты. Затем загружаВ том случае, когда содержание элю- ют новую порцию шихты. содержащую М 90минита магния в соедйнениях включения и А 20 з. 8 расплавленной предыдущей порпревышает 4, происходит снижение злект- ции шихтц с введенным в нее ЕгОг начинароиэоляционных свойств наполнителя эа ется кристаллизацию оксидов М 90, А 120 з,1749910 Удельное объемное электросопротивление, Ом см, при темпе а е С 1000 800 10 1 9 10 т 8 8 10 в 2,48 0,75 1,15 0,60 3,2 10 1,010 0,34 1,60 2,1 10 6,4 10 в 2,29 4,13 99,01,0 35,60 1 9,107 6,010 в 20,38 11,10 1 Оксид магнияСоединения включенияМонтичеллитМервииит Ег 02. Одновременно идет процесс расплавления новой порции шихты. После расплавления этой порции снова поднимают электроды над ванной расплава и вводят в него Его. В такой последовательности ве дут наплавление блока до заполнения ванны печи. Полученный блок извлекают из ванны, измельчают до требуемого зернового состава. Полученный порошок термообрабатывают во вращающейся печи, 10При изготовлении злектроизоляционного наполнителя по известному способу производят расплав. гение всех оксидов одновременно, а затем осуществляют их кристаллизацию. 15Приемы выполнения других примеров аналогичны приведенному.Свойства электроизоляционного наполнителя приведены в таблице.Как видно из таблицы, ток утечки элект роизоляционного наполнителя при нагрузке 6 Вт/см меньше в 8,8 - 32,5 раза, при нагрузке 8 Вт см меньше в 8,9 - 22,9 раза, при нагрузке 10 Вт/см - в 0,6 - 22,2 раза,25 Состав электроизоляционного наполнителя, мас.1 Оксид магния 97,5Соединения включения 2,5:3,00 алюминат магния диоксид циркония кубической модификации 2,00 2 Оксид магния 99,0Соединения включения 1,0:3,25 алюминат магния : диоксид циркония кубической модификации 1,75 3 Оксид магния 99,5 Соединения вквочения, 0,5:4,00алюминат магния диоксид циркония кубической модификации 1,0 чем ток утечки известного электроизоляционного наполнителя.Формула изобретения 1. Злектроизоляционный наполнитель для электронагревателя, содержащий, мас. ; оксид магния 97,2 - 99,5 и оксидные соединения включения 0,5 -2,8, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения токов утечки в электронагревателе, он в качестве. соединений включения содержит алюминат магния и диоксид циркония кубической модификации при соотношении соответственно (3,0 - 4,0 Ц 1,0 - 2,03.2. Способ получения электроизаляционного наполнителя для электронагревателя, при котором шихту на основе оксидов металлов расплавляют в электродуговой печи, кристаллизуют, измельчают и термообрабатывают, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения токов утечки путем снижения концентрации носителей электрического тока, в расплавленную шихту йеред кристаллизаций вводят диоксид циркония. Ток утечки, мА, пи нагрузке,Вт(см