Керамический материал для коммутационных электроаппаратов Российский патент 2024 года по МПК C04B35/195 

Изобретение относится к керамическому материалу, используемому в коммутационных электроаппаратах, в которых при отключении требуется гасить высокотемпературные электрические дуги, и может найти широкое применение в городском электротранспорте и электрических сетях, локомотивах и железнодорожных сетях.

Известен керамический материал, патент [1], который может успешно использоваться для получения режущего инструмента для обработки пластмасс, армированных стекловолокнами и углеродными волокнами, а также продуктов черной металлургии. Керамический материал получают смешением оксида алюминия Al₂O₃, диоксида циркония ZrO₂, оксида иттрия Y₂O₃, оксида церия CeO₂, оксида лантана La₂O₃ и оксида празеодима Pr₆O₁₁ с последующим спеканием. В готовом материале имеется матрица оксида алюминия в количестве 55-90 об.% и диоксид циркония в количестве 10-45 об.%, причем диоксид циркония находится в тетрагональной модификации и химически стабилизирован смесью оксида иттрия и оксида церия. Улучшенные свойства достигаются тем, что 10-15 об.% матрицы оксида алюминия находится в виде гексогональных пластинок с составом LaAl₁₁O₁₈, и доля легирующей добавки оксида празеодима составляет 0,1-1,0 об.% от всей смеси, при спекании в готовом материале образуется смешанный кристалл оксида празеодима с оксидом алюминия, алюминатом лантана и/или оксидом циркония. Технический результат изобретения - повышение механической прочности и стойкости к внешним воздействиям.

Недостатки известного керамического материала обусловлены его назначением для получения режущего инструмента для обработки пластмасс, армированных стекловолокнами и углеродными волокнами, а также продуктов черной металлургии, пониженной дугостойкостью, использованием значительного числа исходных компонентов (до 6 компонентов) и, как следствие, его высокой стоимостью.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения изделий из высокопрочной керамики алюминат-литиевого класса на основе оксида циркония, патент [2], который может использоваться для изготовления лопаток газовых турбин и блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Способ получения высокопрочной керамики включает приготовление плазмохимического порошка из тетрагонального оксида циркония и оксида алюминия, смешивание его с органической связкой (пластификатором), формование, удаление связки в засыпке и обжиг при температуре 1690-1800°С. Формовочный шликер готовят из смеси плазмохимического ультрадисперсного порошка, содержащего 75-82 мас. % оксида циркония, 15-20 мас. % оксида алюминия, 3-5 мас. % оксида лития, включающей пластификатор в количестве 25-60% от массы смеси. Керамические изделия с заявляемым составом и параметрами спекания 1690-1800°С имеют предел прочности при изгибе не менее 1215 МПа, также изделия отличаются высокой ударопрочностью, жаростойкостью, жаропрочностью до 1500-1600°С.

Недостатки известного технического решения заключаются в следующем: применение дорогого плазмохимического порошка из тетрагонального оксида циркония, высокая температура обжига 1690-1800°С, недостаточная термодугостойкость, увеличенный предел прочности при изгибе.

Задачей керамического материала для коммутационных электроаппаратов является повышение дугостойкости и теплостойкости, которые скажутся на эффективности дугогашения и надежности работы коммутационного электроаппарата в целом, а также его стоимости.

Технический результат - повышение эффективности дугогашения и надежности за счет улучшенной дугостойкости и теплостойкости керамического материала, которые влияют на износостойкость деталей и узлов, а также на надежность работы коммутационного электроаппарата в целом, и снижения тепловыделения в процессе дугогашения.

Поставленная задача решается тем, что керамический материал для коммутационных электроаппаратов является высокопрочным, состоит из оксида алюминия Al₂O₃ и пластификатора с последующим спеканием согласно изобретению, оксид алюминия Al₂O₃ применяется в виде корунда (Al₂O₃), кордиерита (2MgO-2Al₂O₃-5SiO₂), муллита (3Al₂O₃-2SiO₂) и подвергается формованию под давлением, удалению пластификатора (связки) в засыпке и обжигу при температуре 1410°С в следующем соотношении компонентов, мас. %:

Al₂O₃ в виде корунда (Al₂O₃) 14-23,8 Al₂O₃ в виде кордиерита (2MgO-2Al₂O₃-5SiO₂) 50-70 Al₂O₃ в виде муллита (3Al₂O₃-2SiO₂) 16-26,2

пластификатор, полученный керамический материал характеризуется повышенной эффективностью дугогашения и надежностью за счет улучшенной дугостойкости и теплостойкости.

Заявляемый керамический материал обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками: повышенная эффективность дугогашения, теплостойкость и дугостойкость за счет применения корунда, кордиерита, муллита и обжига при 1410°С.

Заявляемое изобретение может найти широкое применение в городском электротранспорте и электросетях, железнодорожных сетях и локомотивах для отключения нагрузок и размыкания электрических цепей с большими токами или высокими напряжениями, и потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Источники информации:

1. Патент на изобретение RU №2681020, МПК: С04В 35/119, С04В 35/44, дата подачи заявки - 12.11.2014, дата публикации - 01.03.2019.

2. Патент на изобретение RU №2626866, МПК: С04В 35/486, С04В 35/632, В29С 45/73, дата подачи заявки - 17.03.2016, дата публикации - 02.08.2017.

Изобретение относится к керамическому материалу, используемому в коммутационных электроаппаратах, в которых при отключении требуется гасить высокотемпературные электрические дуги, и может найти широкое применение в городском электротранспорте и электрических сетях, локомотивах и железнодорожных сетях. Керамический материал для коммутационных электроаппаратов содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: Al₂O₃ в виде корунда 14-23,8, кордиерит (2MgO-2Al₂O₃-5SiO₂) 50-70, муллит (3Al₂O₃-2SiO₂) 16-26,2. При изготовлении керамического материала в шихту добавляют пластификатор, проводят и формование под давлением, удаляют пластификатор в засыпке и обжигают при температуре 1410°С. Технический результат - повышение эффективности дугогашения и надежности за счет улучшенной дугостойкости и теплостойкости керамического материала.

Керамический материал для коммутационных электроаппаратов, являющийся высокопрочным, состоящий из оксида алюминия Al₂O₃ и пластификатора, с последующим спеканием, отличающийся тем, что оксид алюминия Al₂O₃ применяется в виде корунда (Al₂O₃), кордиерита (2MgO-2Al₂O₃-5SiO₂), муллита (3Al₂O₃-2SiO₂) и подвергается формованию под давлением, удалению пластификатора (связки) в засыпке и обжигу при температуре 1410°С в следующем соотношении компонентов, мас. %:

Al₂O₃ в виде корунда (Al₂O₃) 14-23,8 Al₂O₃ в виде кордиерита (2MgO-2Al₂O₃-5SiO₂) 50-70 Al₂O₃ в виде муллита (3Al₂O₃-2SiO₂) 16-26,2

пластификатор, полученный керамический материал характеризуется повышенной эффективностью дугогашения и надежностью за счет улучшенной дугостойкости и теплостойкости.