Explicação detalhada do conhecimento profissional na indústria de materiais de isolamento cerâmico

De acordo com o padrão nacional GB/T 8411.1-2008, o material de isolamento cerâmico é definido como um material inorgânico formado antes da sinterização. Sua composição principal costuma conter silicato policristalino, aluminossilicato e óxidos simples ou complexos (como a ferrita). Esta definição também inclui certos materiais não-óxidos, como o nitreto de alumínio. Os materiais isolantes cerâmicos são divididos em nove grupos (indicados pelo caractere “C” como cabeça) de acordo com sua composição e desempenho. A cerâmica de alumina é o tipo mais utilizado. Eles são feitos de alumina de alta-pureza (Al₂O₃) como componente principal. Eles possuem resistividade de volume extremamente alta (até 4,5×10¹⁵Ω·m em temperatura ambiente e baixa intensidade de campo) e excelente resistência mecânica. Para o Corpo Cerâmico da Siemens, o corpo cerâmico usado nos sistemas elétricos da Siemens é geralmente feito de cerâmica de 95% ou 99% de alumina para garantir confiabilidade de longo prazo em ambientes industriais agressivos. Cerâmicas de nitreto (como nitreto de alumínio, nitreto de boro hexagonal) têm alto isolamento e alta condutividade térmica e são adequadas para substratos de dissipação de calor de componentes eletrônicos. As cerâmicas compostas obtêm propriedades abrangentes otimizadas por meio da modificação de dopagem, o que pode melhorar a resistência ao choque térmico enquanto mantém um alto isolamento. No campo dos fusíveis, o Corpo Cerâmico para Mersen, que é usado nos fusíveis Mersen, geralmente é feito de cerâmica de esteatita ou alumina. Os requisitos específicos dependem do nível de tensão, da capacidade de interrupção e do ambiente de instalação do fusível.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

As características de desempenho dos materiais de isolamento cerâmico são geralmente avaliadas de forma abrangente através de três dimensões: elétrica, mecânica e térmica. Em termos de desempenho elétrico, a resistividade do volume é o principal indicador. A resistividade volumétrica de materiais de isolamento cerâmicos de alta{2}}qualidade em temperatura ambiente pode atingir 10¹⁴ a 10¹⁵Ω·cm e permanece estável em toda a faixa de temperatura operacional. Estudos mostraram que na faixa de temperatura de -50 graus a 150 graus, a amplitude de flutuação da resistividade do volume dos materiais isolantes cerâmicos é muito menor do que a dos materiais isolantes orgânicos, o que é atribuído à estabilidade de seus caminhos de migração do transportador de limite de grão. A capacidade de resistir ao acúmulo de carga é um desempenho fundamental em aplicações CC de alta tensão. A densidade de carga na superfície dos materiais cerâmicos pode ser reduzida em mais de 50% em comparação com os materiais epóxi tradicionais. Esta característica é particularmente importante para o corpo cerâmico dos fusíveis CC, porque o acúmulo de carga superficial pode causar distorção do campo elétrico e desencadear descargas superficiais. Em termos de propriedades mecânicas, os materiais de isolamento cerâmicos apresentam resistência à compressão extremamente alta.

 

Algumas cerâmicas avançadas podem atingir 1400MPa, o que é várias vezes ou até dezenas de vezes maior que os materiais epóxi convencionais. Além das propriedades de isolamento elétrico, o Corpo Cerâmico para Fusíveis Automáticos também precisa resistir a vibrações, ciclos de temperatura e possível corrosão por névoa salina no compartimento do motor. Os materiais cerâmicos têm um desempenho significativamente melhor do que os materiais de isolamento à base de plástico-nestes ambientes agressivos. Em termos de resistência à corrosão, a cerâmica tem excelente resistência à maioria dos ácidos, soluções alcalinas e salinas, e a taxa de corrosão em ambientes de ácido fluorídrico é muito menor do que a dos materiais epóxi. Em relação ao corpo cerâmico para fusíveis rápidos, como os fusíveis rápidos são normalmente usados ​​para proteger equipamentos eletrônicos sensíveis, o corpo cerâmico também precisa ter boa estabilidade dimensional e um baixo coeficiente de expansão térmica para garantir que o tamanho da instalação do fusível não se desvie após vários ciclos liga-desligados.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O processo de fabricação de isoladores cerâmicos (incluindo o corpo cerâmico do fusível) é um processo de precisão de várias-etapas. Etapa 1: Preparação do pó - Pesar alumina, talco, argila e outras matérias-primas de alta pureza-de alta pureza de acordo com a fórmula, adicionar auxiliares de moagem e dispersantes e realizar a moagem úmida por meio de moinho de bolas ou moinho de agitação para obter uma pasta com distribuição uniforme de tamanho de partícula. Para o Corpo Fusível HRC de Cerâmica Esteatita, que é um corpo cerâmico fusível de alta{6}}capacidade de ruptura feito de porcelana de talco, a proporção de talco (o principal componente é o silicato de magnésio hidratado) na matéria-prima é relativamente alta, o que faz com que a porcelana de talco tenha boa processabilidade e uma constante dielétrica moderada. A pasta moída precisa ser submetida a um tratamento de remoção de ferro para remover impurezas magnéticas que podem reduzir o desempenho do isolamento e, em seguida, passar por uma torre de secagem por pulverização para produzir pó granulado com boa fluidez. Etapa 2: Formação - Encha o pó granulado no molde e obtenha o corpo verde por prensagem a seco, prensagem isostática ou moldagem por deslizamento. Para o corpo do fusível HRC de cerâmica de esteatite tipo Din, ou seja, o corpo de cerâmica do fusível de alta quebra de porcelana de talco padrão DIN, porque precisa atender às dimensões de instalação e aos requisitos de intercambialidade dos padrões internacionais, a precisão da moldagem o molde deve ser controlado em alto nível para garantir que a tolerância dimensional após a sinterização atenda aos requisitos dos padrões IEC ou DIN. Etapa 3: Sinterização - o corpo verde passa por três estágios de pré-sinterização, sinterização em-alta temperatura e resfriamento em um forno-de alta temperatura.

 

A temperatura de sinterização varia dependendo do material: a cerâmica de alumina geralmente precisa ser sinterizada acima de 1.600 graus, enquanto a porcelana de talco tem uma temperatura de sinterização mais baixa, cerca de 1.300 graus. Durante o processo de sinterização, ocorre difusão e rearranjo entre as partículas cerâmicas, a porosidade é significativamente reduzida, o material atinge a densificação e a resistência mecânica final e as propriedades elétricas são obtidas ao mesmo tempo. Etapa 4: Processamento de precisão - Para isoladores cerâmicos que exigem tolerâncias dimensionais rígidas ou formas complexas, o processamento mecânico, como retificação, perfuração ou corte, é necessário após a sinterização. A precisão dimensional de ± 0,01 mm pode ser alcançada usando máquinas-ferramentas CNC, o que é particularmente importante para o corpo cerâmico do microfusível. Para isolador cerâmico de alumina para fusíveis tipo NH/lâmina, ou seja, isolador cerâmico de alumina para fusíveis tipo lâmina NH, a ranhura de montagem e a superfície de contato do contato da lâmina precisam ser retificadas com precisão para garantir contato confiável com os contatos metálicos. Etapa 5: Inspeção e embalagem - Realize inspeção de aparência, medição dimensional, teste de tensão de ruptura e inspeção de amostragem de resistividade de volume no produto acabado. Os produtos qualificados são entregues em embalagens-à prova de choque.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A qualidade do corpo cerâmico do fusível é frequentemente refletida nos detalhes microscópicos que são visíveis ou perceptíveis a olho nu. A primeira é a condição da superfície e da borda da cavidade interna - a cavidade interna de um corpo cerâmico de alta-qualidade deve ter um brilho de sinterização uniforme, sem areia e sem poros expostos, porque quaisquer defeitos superficiais na cavidade interna podem se tornar pontos de ancoragem para a estagnação do arco, afetando diretamente o desempenho de ruptura. Para corpo cerâmico para link fusível CC, o tempo de queima do arco CC é maior e os requisitos de qualidade da superfície da cavidade interna são mais rigorosos. Na borda é necessário observar se a linha da crista é contínua e reta e se há cavaco recortado. Mesmo um pequeno chip na borda pode expandir gradualmente e causar falha estrutural em um ambiente vibratório. A segunda é a consistência dimensional e a uniformidade da espessura da parede - a estabilidade dimensional do lote do Corpo Cerâmico para Fusíveis Automáticos determina diretamente a consistência da posição de carregamento do fundido, o que por sua vez afeta a repetibilidade das características de fusão. Coloque o corpo cerâmico sob luz forte para observação da transmissão. Produtos com espessura de parede uniforme devem ter o mesmo grau de transmissão de luz; a transmissão excessiva de luz local geralmente significa que a espessura da parede é fina ou a densidade é insuficiente, o que pode se tornar uma área de estresse térmico concentrado ao quebrar grandes correntes. Para aplicações de alta{11}}ruptura, como corpo de fusível HRC de cerâmica de esteatita, a uniformidade da espessura da parede é o pré-requisito básico para garantir que o invólucro não estoure.

 

Além disso, para produtos como corpo de fusível HRC de cerâmica de esteatita tipo Din e isolador de cerâmica de alumina para fusíveis do tipo NH/lâmina que precisam ser acoplados a contatos ou bases de metal, a precisão correspondente das ranhuras de montagem e dos recursos de posicionamento também merece destaque. Use medidores padrão ou peças correspondentes reais para montagem de teste. Os produtos qualificados devem ser inseridos suavemente, sem agitação óbvia. Outro detalhe que passa facilmente despercebido é a quantidade de deformação após a sinterização - coloque o corpo cerâmico plano sobre uma superfície de referência e observe se há empenamento ou distorção. Mesmo uma pequena flexão pode fazer com que o fundido se desvie da posição central após a montagem ou causar lacunas irregulares no preenchimento de areia de têmpera do arco.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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