专利摘要
本发明公开了一种多层胶合的韧化玻璃绝缘子及其制造方法，该绝缘子至少可抗雷电陡坡峰值5000kV/s；可在标准载荷情况下承受‑50℃～500℃反复循环冲击；零度自爆后仍可支撑标准载荷；表面压应力不低于300Mpa；U型缺口冲击强度不低于25J/cm2；透光率不低于80％；通过多次加厚‑冷却的方式，使成品的绝缘子具有多层缓冲与支撑结构，能承受多角度、高频次的冲击功，层状结构中添加了耐高温胶合剂，一方面方便了使用，另一方面也增加冲击抗性；本发明的多层胶合的韧化玻璃绝缘子经济性好、耐冲击、断裂韧性高、综合机械性能好、使用寿命长。
权利要求
1.一种多层胶合的韧化玻璃绝缘子的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1）原材料准备
①玻璃本体原材料包括以下重量份的组分：二氧化硅70～80份、氧化钙8～10份、碳酸钠10～15份及氧化镁粉3～5份、纯铁粉3～5份、磷粉1～2份、碳粉1～2份；
②胶合剂原材料包括以下重量份的组分：硅酸钠50～60份、醋酸3-5份、硅酮10-15份、纯净水30-35份；
③工艺辅材包括：足量脱模剂、足量氮气；
④工艺装备包括：底部中心设有螺钉状结构的中心金属模、与所述螺钉状结构一样螺纹形状的奥氏体不锈钢制长螺杆、内表面喷涂有WC基耐磨涂层的表层金属模、与表层金属模匹配的振动装置；
2）玻璃的熔融与强化
①将1）中步骤①准备的二氧化硅、氧化钙、碳酸钠及氧化镁粉混合均匀，然后采用电熔窟进行熔融处理，熔融温度1300℃～1400℃，熔融时间为到达指定温度后保温30min～40min，获得原始玻璃熔融流体；
②步骤①完成后，通入足量氮气，再添加1）中步骤①准备的纯铁粉、磷粉和碳粉，搅拌均匀，保温5min～10min，获得待用强化玻璃熔融流体；
3）心部绝缘子成型
①在中心金属模内表面喷涂足量脱模剂，通入足量氮气，然后将中心金属模加热到650℃～700℃，再将部分2）中步骤②获得的待用强化玻璃熔融流体注入中心金属模，至中心金属模填满为止；
②步骤①完成后以5bar～8bar的压力通入氮气，至中心金属模冷却至室温成型，脱模后获得绝缘子中心毛坯；
4）层状结构成型
①在室温环境下，将1）中步骤②准备的硅酸钠、醋酸、硅酮、纯净水混合并搅拌均匀，获得待用胶合液；
②准备金属容器，通入足量氮气，然后将金属容器加热到1000℃～1100℃，注入部分2）中步骤②获得的待用强化玻璃熔融流体，一直放置于1000℃～1100℃温度，氮气保护的环境中，获得待用绝缘子毛坯液；
③将所述奥氏体不锈钢螺杆与绝缘子中心毛坯中间螺纹节构连接并穿过该螺纹通孔，形成可移动绝缘子中心毛坯；
④将步骤③获得的可移动绝缘子中心毛坯放置于空气中至冷却至室温，通过控制奥氏体不锈钢螺杆移动至步骤①获得的待用胶合液内，然后取出至胶合液凝固；然后将可移动绝缘子中心毛坯移动至待用绝缘子毛坯液所处环境中，保温20min-30min后缓慢放入待用绝缘子毛坯液中，然后取出放置于空气中至冷却至室温；
⑤重复步骤④至可移动绝缘子中心毛坯三维轮廓尺寸小于表层金属模型腔三维轮廓尺寸5mm-8mm，获得所需层状结构绝缘子毛坯；
5）绝缘子成型
①将4）中步骤⑤获得的层状结构绝缘子毛坯放置于喷涂有足量脱模剂并加热到650℃～700℃的表层金属模中，然后加入2）中步骤②获得的待用强化玻璃熔融流体，至表层金属模型腔被填充满，与表层金属模匹配的振动装置启动，持续时间10min～15min；
②步骤①完成后以5bar～8bar的压力通入氮气，至表层金属模冷却至室温成型，脱模后获得绝缘子毛坯；
③采用金刚石磨料振动去毛刺设备对步骤②获得的绝缘子毛坯进行振动去毛刺及抛光处理，即获得所需绝缘子。
2.一种根据权利要求1所述制造方法所制造出的多层胶合的韧化玻璃绝缘子，其特征在于：该绝缘子包括一一交错穿插的多层玻璃层与多层胶合层，心部为玻璃制成，其中玻璃层包括以下重量份的组分：二氧化硅70～80份、氧化钙8～10份、碳酸钠10～15份、氧化镁3～5份、铁3～5份、磷1～2份、碳1～2份；胶合层包括以下重量份的组分：硅酸钠50～60份、硅酮10-15份。
说明书
技术领域
本发明涉及电子元件领域，尤其涉及一种多层胶合的韧化玻璃绝缘子及其制造方法。
背景技术
绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用。
早年间绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体,它是为了增加爬电距离的,通常由玻璃或陶瓷制成,就叫绝缘子。绝缘子在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地，这两个作用必须得到保证；同时，绝缘子应具有足够的电气绝缘强度、耐潮湿性能和耐高温性能。
在国内已申请的相关专利中，专利《一种玻璃绝缘子》（申请号：201210349297.3，公开日：2013～01～16），公开了一种稳定性好的玻璃绝缘子的成份配方，但由于是制粉后烧结，脆性较大且结合力较差，无法在零度自爆后仍保留基本的工作性能，而且由于粉体重融破坏了玻璃快速冷却带来的钢化效果和表面压应力，机械性能较差且使用寿命短（表面压应力能显著提高使用寿命），另一方面，并没有进行韧化及抗冲击处理，使该玻璃绝缘子易受物理冲击或冷热循环而损坏；专利《复合玻璃钢绝缘子》（申请号：201210470969.6，公开日：2014～06～04），公开了一种外套硅胶膜的玻璃绝缘子，但由于玻璃本体未进行强度改良处理，该绝缘子综合性能较差，该发明中优选的黑色硅胶膜由于透光率差，破坏了玻璃绝缘子相对于瓷质绝缘子最大的优势——缺陷可见，使得维护更换更为困难，即使绝缘子发生了零度自爆也不易发现和处理，另一方面，由于该发明并没有针对玻璃绝缘子本体进行电气性能改良，其电气性能较差。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种经济性好、耐冲击、断裂韧性高、综合机械性能好、使用寿命长的多层胶合的韧化玻璃绝缘子及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种多层胶合的韧化玻璃绝缘子的制造方法，包括以下步骤：
1）原材料准备
①玻璃本体原材料包括以下重量份的组分：二氧化硅70～80份、氧化钙8～10份、碳酸钠10～15份及氧化镁粉3～5份、纯铁粉3～5份、磷粉1～2份、碳粉1～2份；
②胶合剂原材料包括以下重量份的组分：硅酸钠50～60份、醋酸3-5份、硅酮10-15份、纯净水30-35份；
③工艺辅材包括：足量脱模剂、足量氮气；
④工艺装备包括：底部中心设有螺钉状结构的中心金属模、与所述螺钉状结构一样螺纹形状的奥氏体不锈钢制长螺杆、内表面喷涂有WC基耐磨涂层的表层金属模、与表层金属模匹配的振动装置；
2）玻璃的熔融与强化
①将1）中步骤①准备的二氧化硅、氧化钙、碳酸钠及氧化镁粉混合均匀，然后采用电熔窟进行熔融处理，熔融温度1300℃～1400℃，熔融时间为到达指定温度后保温30min～40min，获得原始玻璃熔融流体；
②步骤①完成后，通入足量氮气，再添加1）中步骤①准备的纯铁粉、磷粉和碳粉，搅拌均匀，保温5min～10min，获得待用强化玻璃熔融流体；
3）心部绝缘子成型
①在中心金属模内表面喷涂足量脱模剂，通入足量氮气，然后将中心金属模加热到650℃～700℃，再将部分2）中步骤②获得的待用强化玻璃熔融流体注入中心金属模，至中心金属模填满为止；
②步骤①完成后以5bar～8bar的压力通入氮气，至中心金属模冷却至室温成型，脱模后获得绝缘子中心毛坯；
4）层状结构成型
①在室温环境下，将1）中步骤②准备的硅酸钠、醋酸、硅酮、纯净水混合并搅拌均匀，获得待用胶合液；
②准备金属容器，通入足量氮气，然后将金属容器加热到1000℃～1100℃，注入部分2）中步骤②获得的待用强化玻璃熔融流体，一直放置于1000℃～1100℃温度，氮气保护的环境中，获得待用绝缘子毛坯液；
③将所述奥氏体不锈钢螺杆与绝缘子中心毛坯中间螺纹节构连接并穿过该螺纹通孔，形成可移动绝缘子中心毛坯；
④将步骤③获得的可移动绝缘子中心毛坯放置于空气中至冷却至室温，通过控制奥氏体不锈钢螺杆移动至步骤①获得的待用胶合液内，然后取出至胶合液凝固；然后将可移动绝缘子中心毛坯移动至待用绝缘子毛坯液所处环境中，保温20min-30min后缓慢放入待用绝缘子毛坯液中，然后取出放置于空气中至冷却至室温；
⑤重复步骤④至可移动绝缘子中心毛坯三维轮廓尺寸小于表层金属模型腔三维轮廓尺寸5mm-8mm，获得所需层状结构绝缘子毛坯；
5）绝缘子成型
①将4）中步骤⑤获得的层状结构绝缘子毛坯放置于喷涂有足量脱模剂并加热到650℃～700℃的表层金属模中，然后加入2）中步骤②获得的待用强化玻璃熔融流体，至表层金属模型腔被填充满，与表层金属模匹配的振动装置启动，持续时间10min～15min；
②步骤①完成后以5bar～8bar的压力通入氮气，至表层金属模冷却至室温成型，脱模后获得绝缘子毛坯；
③采用金刚石磨料振动去毛刺设备对步骤②获得的绝缘子毛坯进行振动去毛刺及抛光处理，即获得所需绝缘子。
一种根据上述制造方法所制造出的多层胶合的韧化玻璃绝缘子，该绝缘子包括一一交错穿插的多层玻璃层与多层胶合层，心部为玻璃制成，其中玻璃层包括以下重量份的组分：二氧化硅70～80份、氧化钙8～10份、碳酸钠10～15份、氧化镁3～5份、铁3～5份、磷1～2份、碳1～2份；胶合层包括以下重量份的组分：硅酸钠50～60份、硅酮10-15份。
该绝缘子至少可抗雷电陡坡峰值5000kV/s；可在标准载荷情况下承受-50℃～500℃反复循环冲击；零度自爆后仍可支撑标准载荷；表面压应力不低于300Mpa；U型缺口冲击强度不低于25J/cm2；透光率不低于80%。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：由于很好地利用了通过全理配方制备出的胶合液干结后再融化温度和失效温度高于1300℃，成功实现了玻璃与胶合液交替冷却，制备出了全新的多层胶合韧化玻璃结构；提了一种完整的玻璃配方及其强化成分，还有详细的工艺流程和强化方法，过程清晰、原理明确、易于实现；由于成型绝缘子有多层钢化玻璃结构，多层钢化玻璃结构中间还有增加结合力并具有强大缓冲功能的胶合剂，作为支撑、拉扯、受力传导，加上本发明的玻璃绝缘子每层玻璃结构都冷却很快，即相当于采用了钢化工艺，玻璃绝缘子表层有很大压应力，可抵消部分外界冲击力，内部有很强张力，可抵抗外界部分冲击力，因此本玻璃绝缘子抗冲击能力强，由于胶合剂还对每层玻璃结构起有拉扯和固定的作用，加之钢化玻璃零点自爆后不会自然剥落，仍保留很大比例的结合力和机械强度，使得本玻璃绝缘子即使发生了零点自爆，也能持续完成基本功用，直至检修时透过透光率高的玻璃体直观看到裂纹后进行更换，使用方便；根据相关研究，铁-磷-碳系钢化玻璃韧性优良，本发明的玻璃绝缘子溶入了 韧化元素后其本体韧性得到长足提高，另外，本发明在烧结过程中选择了最优工艺参数，本身绝缘子残余的热应力和组织应力都较低，在后期抛光处理中又加入了振动过程，使内应力均匀化，提升了整体性能的均匀性，降低了缺口敏感性，也是本发明冲击韧性高的一个重要原因，其冲击韧性是常规钢化玻璃的四倍以上，瓷质绝缘子的十倍以上；由于采用了钢化工艺(使流体状玻璃液快冷)，本发明的玻璃绝缘子表层冷却时心部还未冷却，形成了自然而均匀的表面压应力层和心部的张应力，表层的压应力可以明显增加疲劳寿命，并在受外界冲击时抵消部分冲击力，心部的张应力也可能抵抗外界的冲击力，综合使用下，本发明的使用寿命长、综合机械性能好；由于强化精炼过程全在氮气保护下进行，没有杂质参与，且工艺成熟、本发明的方法在加工过程中热裂倾向低、微裂纹少，因此最终成品的透光率高、电气性能优良。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种多层胶合的韧化玻璃绝缘子，该绝缘子包括一一交错穿插的多层玻璃层与多层胶合层，心部为玻璃制成，其中玻璃层包括以下重量份的组分：二氧化硅70份、氧化钙8份、碳酸钠10份、氧化镁3份、铁3份、磷1份、碳1份；胶合层包括以下重量份的组分：硅酸钠50份、硅酮10份；
该多层胶合的韧化玻璃绝缘子的制造方法包括以下步骤：
1）原材料准备
①玻璃本体原材料包括以下重量份的组分：二氧化硅70份、氧化钙8份、碳酸钠10份及氧化镁粉3份、纯铁粉3份、磷粉1份、碳粉1份；
②胶合剂原材料包括以下重量份的组分：硅酸钠50份、醋酸3份、硅酮10份、纯净水30份；
③工艺辅材包括：足量脱模剂、足量氮气；
④工艺装备包括：底部中心设有螺钉状结构的中心金属模、与所述螺钉状结构一样螺纹形状的奥氏体不锈钢制长螺杆、内表面喷涂有WC基耐磨涂层的表层金属模、与表层金属模匹配的振动装置；
2）玻璃的熔融与强化
①将1）中步骤①准备的二氧化硅、氧化钙、碳酸钠及氧化镁粉混合均匀，然后采用电熔窟进行熔融处理，熔融温度1300℃，熔融时间为到达指定温度后保温30min，获得原始玻璃熔融流体；
②步骤①完成后，通入足量氮气，再添加1）中步骤①准备的纯铁粉、磷粉和碳粉，搅拌均匀，保温5min，获得待用强化玻璃熔融流体；
3）心部绝缘子成型
①在中心金属模内表面喷涂足量脱模剂，通入足量氮气，然后将中心金属模加热到650℃，再将部分2）中步骤②获得的待用强化玻璃熔融流体注入中心金属模，至中心金属模填满为止；
②步骤①完成后以5bar的压力通入氮气，至中心金属模冷却至室温成型，脱模后获得绝缘子中心毛坯；
4）层状结构成型
①在室温环境下，将1）中步骤②准备的硅酸钠、醋酸、硅酮、纯净水混合并搅拌均匀，获得待用胶合液；
②准备金属容器，通入足量氮气，然后将金属容器加热到1000℃，注入部分2）中步骤②获得的待用强化玻璃熔融流体，一直放置于1000℃温度，氮气保护的环境中，获得待用绝缘子毛坯液；
③将所述奥氏体不锈钢螺杆与绝缘子中心毛坯中间螺纹节构连接并穿过该螺纹通孔，形成可移动绝缘子中心毛坯；
④将步骤③获得的可移动绝缘子中心毛坯放置于空气中至冷却至室温，通过控制奥氏体不锈钢螺杆移动至步骤①获得的待用胶合液内，然后取出至胶合液凝固；然后将可移动绝缘子中心毛坯移动至待用绝缘子毛坯液所处环境中，保温20min后缓慢放入待用绝缘子毛坯液中，然后取出放置于空气中至冷却至室温；
⑤重复步骤④至可移动绝缘子中心毛坯三维轮廓尺寸小于表层金属模型腔三维轮廓尺寸5mm，获得所需层状结构绝缘子毛坯；
5）绝缘子成型
①将4）中步骤⑤获得的层状结构绝缘子毛坯放置于喷涂有足量脱模剂并加热到650℃的表层金属模中，然后加入2）中步骤②获得的待用强化玻璃熔融流体，至表层金属模型腔被填充满，与表层金属模匹配的振动装置启动，持续时间10min；
②步骤①完成后以5bar的压力通入氮气，至表层金属模冷却至室温成型，脱模后获得绝缘子毛坯；
③采用金刚石磨料振动去毛刺设备对步骤②获得的绝缘子毛坯进行振动去毛刺及抛光处理，即获得所需绝缘子。
按本实施例生产出的多层胶合的韧化玻璃绝缘子样品，可抗雷电陡坡峰值6300kV/s；可在标准载荷情况下承受-50℃～500℃反复循环冲击；零度自爆后仍可支撑标准载荷；表面压应力380Mpa；U型缺口冲击强度33J/cm2；透光率87%。
实施例2：
一种多层胶合的韧化玻璃绝缘子，该绝缘子包括一一交错穿插的多层玻璃层与多层胶合层，心部为玻璃制成，其中玻璃层包括以下重量份的组分：二氧化硅80份、氧化钙10份、碳酸钠15份、氧化镁5份、铁5份、磷2份、碳2份；胶合层包括以下重量份的组分：硅酸钠60份、硅酮15份；
该多层胶合的韧化玻璃绝缘子的制造方法包括以下步骤：
1）原材料准备
①玻璃本体原材料包括以下重量份的组分：二氧化硅80份、氧化钙10份、碳酸钠15份及氧化镁粉5份、纯铁粉5份、磷粉2份、碳粉2份；
②胶合剂原材料包括以下重量份的组分：硅酸钠60份、醋酸5份、硅酮15份、纯净水35份；
③工艺辅材包括：足量脱模剂、足量氮气；
④工艺装备包括：底部中心设有螺钉状结构的中心金属模、与所述螺钉状结构一样螺纹形状的奥氏体不锈钢制长螺杆、内表面喷涂有WC基耐磨涂层的表层金属模、与表层金属模匹配的振动装置；
2）玻璃的熔融与强化
①将1）中步骤①准备的二氧化硅、氧化钙、碳酸钠及氧化镁粉混合均匀，然后采用电熔窟进行熔融处理，熔融温度1400℃，熔融时间为到达指定温度后保温40min，获得原始玻璃熔融流体；
②步骤①完成后，通入足量氮气，再添加1）中步骤①准备的纯铁粉、磷粉和碳粉，搅拌均匀，保温10min，获得待用强化玻璃熔融流体；
3）心部绝缘子成型
①在中心金属模内表面喷涂足量脱模剂，通入足量氮气，然后将中心金属模加热到700℃，再将部分2）中步骤②获得的待用强化玻璃熔融流体注入中心金属模，至中心金属模填满为止；
②步骤①完成后以8bar的压力通入氮气，至中心金属模冷却至室温成型，脱模后获得绝缘子中心毛坯；
4）层状结构成型
①在室温环境下，将1）中步骤②准备的硅酸钠、醋酸、硅酮、纯净水混合并搅拌均匀，获得待用胶合液；
②准备金属容器，通入足量氮气，然后将金属容器加热到1100℃，注入部分2）中步骤②获得的待用强化玻璃熔融流体，一直放置于1100℃温度，氮气保护的环境中，获得待用绝缘子毛坯液；
③将所述奥氏体不锈钢螺杆与绝缘子中心毛坯中间螺纹节构连接并穿过该螺纹通孔，形成可移动绝缘子中心毛坯；
④将步骤③获得的可移动绝缘子中心毛坯放置于空气中至冷却至室温，通过控制奥氏体不锈钢螺杆移动至步骤①获得的待用胶合液内，然后取出至胶合液凝固；然后将可移动绝缘子中心毛坯移动至待用绝缘子毛坯液所处环境中，保温30min后缓慢放入待用绝缘子毛坯液中，然后取出放置于空气中至冷却至室温；
⑤重复步骤④至可移动绝缘子中心毛坯三维轮廓尺寸小于表层金属模型腔三维轮廓尺寸8mm，获得所需层状结构绝缘子毛坯；
5）绝缘子成型
①将4）中步骤⑤获得的层状结构绝缘子毛坯放置于喷涂有足量脱模剂并加热到700℃的表层金属模中，然后加入2）中步骤②获得的待用强化玻璃熔融流体，至表层金属模型腔被填充满，与表层金属模匹配的振动装置启动，持续时间15min；
②步骤①完成后以8bar的压力通入氮气，至表层金属模冷却至室温成型，脱模后获得绝缘子毛坯；
③采用金刚石磨料振动去毛刺设备对步骤②获得的绝缘子毛坯进行振动去毛刺及抛光处理，即获得所需绝缘子。
按本实施例生产出的多层胶合的韧化玻璃绝缘子样品，可抗雷电陡坡峰值6600kV/s；可在标准载荷情况下承受-50℃～500℃反复循环冲击；零度自爆后仍可支撑标准载荷；表面压应力410Mpa；U型缺口冲击强度36J/cm2；透光率83%。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
一种多层胶合的韧化玻璃绝缘子及其制造方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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