Ausführliche Erläuterung des Fachwissens in der keramischen Isolierstoffindustrie

Gemäß der nationalen Norm GB/T 8411.1-2008 ist keramisches Isoliermaterial als anorganisches Material definiert, das vor dem Sintern entsteht. Seine Hauptzusammensetzung besteht normalerweise aus polykristallinem Silikat, Alumosilikat und einfachen oder komplexen Oxiden (wie Ferrit). Diese Definition umfasst auch bestimmte Nichtoxidmaterialien wie Aluminiumnitrid. Keramische Isoliermaterialien werden entsprechend ihrer Zusammensetzung und Leistung in neun Gruppen eingeteilt (gekennzeichnet durch den Buchstaben „C“ als Kopf). Aluminiumoxidkeramik ist der am weitesten verbreitete Typ. Sie bestehen als Hauptbestandteil aus hochreinem Aluminiumoxid (Al₂O₃). Sie haben einen extrem hohen Volumenwiderstand (bis zu 4,5×10¹⁵Ω·m bei Raumtemperatur und geringer Feldstärke) und eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit. Beim Keramikkörper für Siemens besteht der in elektrischen Systemen von Siemens verwendete Keramikkörper normalerweise zu 95 % oder 99 % aus Aluminiumoxidkeramik, um eine langfristige Zuverlässigkeit in rauen Industrieumgebungen zu gewährleisten. Nitridkeramiken (wie Aluminiumnitrid, hexagonales Bornitrid) weisen sowohl eine hohe Isolierung als auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und eignen sich für Wärmeableitungssubstrate elektronischer Komponenten. Verbundkeramiken erhalten durch Dotierungsmodifikation optimierte umfassende Eigenschaften, die die Thermoschockbeständigkeit verbessern und gleichzeitig eine hohe Isolierung aufrechterhalten können. Im Bereich der Sicherungen besteht der Keramikkörper für Mersen, der in Mersen-Sicherungen verwendet wird, normalerweise aus Steatit- oder Aluminiumoxidkeramik. Die spezifischen Anforderungen hängen vom Spannungsniveau, dem Ausschaltvermögen und der Installationsumgebung der Sicherung ab.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die Leistungsmerkmale keramischer Isoliermaterialien werden in der Regel umfassend anhand dreier Dimensionen bewertet: elektrisch, mechanisch und thermisch. Im Hinblick auf die elektrische Leistung ist der spezifische Durchgangswiderstand der wichtigste Indikator. Der spezifische Durchgangswiderstand hochwertiger keramischer Isoliermaterialien kann bei Raumtemperatur 10¹⁴ bis 10¹⁵Ω·cm erreichen und bleibt über den gesamten Betriebstemperaturbereich stabil. Studien haben gezeigt, dass im Temperaturbereich von -50 Grad bis 150 Grad die Schwankungsamplitude des Volumenwiderstands von keramischen Isoliermaterialien viel kleiner ist als die von organischen Isoliermaterialien, was auf die Stabilität der Migrationspfade der Korngrenzenträger zurückzuführen ist. Die Fähigkeit, Ladungsansammlungen zu widerstehen, ist eine Schlüsselleistung bei Hochspannungs-Gleichstromanwendungen. Die Ladungsdichte auf der Oberfläche keramischer Materialien kann im Vergleich zu herkömmlichen Epoxidmaterialien um mehr als 50 % reduziert werden. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig für den Keramikkörper von Gleichstromsicherungen, da die Ansammlung von Oberflächenladungen zu einer Verzerrung des elektrischen Feldes führen und einen Oberflächenüberschlag auslösen kann. Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften weisen keramische Dämmstoffe eine äußerst hohe Druckfestigkeit auf.

 

Einige Hochleistungskeramiken können 1400 MPa erreichen, was ein Vielfaches oder sogar ein Dutzend Mal höher ist als bei herkömmlichen Epoxidmaterialien. Zusätzlich zu den elektrischen Isolationseigenschaften muss der Keramikkörper für Autosicherungen auch Vibrationen, Temperaturzyklen und möglicher Salzsprühkorrosion im Motorraum standhalten. Keramische Materialien sind in diesen rauen Umgebungen deutlich leistungsfähiger als Isoliermaterialien auf Kunststoff--Basis. Im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit weisen Keramiken eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber den meisten Säuren, Laugen und Salzlösungen auf, und die Korrosionsrate in Flusssäureumgebungen ist viel geringer als die von Epoxidmaterialien. Da schnelle Sicherungen normalerweise zum Schutz empfindlicher elektronischer Geräte verwendet werden, muss der Keramikkörper für schnelle Sicherungen auch eine gute Dimensionsstabilität und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, um sicherzustellen, dass die Installationsgröße der Sicherung nach mehreren Ein-{6}}Ausschaltzyklen nicht schwankt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Der Herstellungsprozess von Keramikisolatoren (einschließlich des Keramikkörpers der Sicherung) ist ein mehrstufiger Präzisionsprozess. Schritt 1: Pulverzubereitung - Wiegen Sie hoch-reines Aluminiumoxid, Talk, Ton und andere Rohstoffe gemäß der Formel ab, geben Sie Mahlhilfsmittel und Dispergiermittel hinzu und führen Sie eine Nassmahlung durch Kugelmühle oder Rührwerk durch, um eine Aufschlämmung mit gleichmäßiger Partikelgrößenverteilung zu erhalten. Beim Steatit-Keramik-HRC-Sicherungskörper, einem Sicherungskeramikkörper mit hoher Ausschaltkapazität aus Talkporzellan, ist der Talkanteil (Hauptbestandteil ist hydratisiertes Magnesiumsilikat) im Rohmaterial relativ hoch, wodurch das Talkporzellan eine gute Verarbeitbarkeit und eine moderate Dielektrizitätskonstante aufweist. Die gemahlene Aufschlämmung muss einer Eisenentfernungsbehandlung unterzogen werden, um magnetische Verunreinigungen zu entfernen, die die Isolationsleistung beeinträchtigen können, und anschließend durch einen Sprühtrocknungsturm geleitet werden, um granuliertes Pulver mit guter Fließfähigkeit zu erzeugen. Schritt 2: Formen - Füllen Sie das granulierte Pulver in die Form und erhalten Sie den Grünkörper durch Trockenpressen, isostatisches Pressen oder Schlickerformen. Für den HRC-Sicherungskörper aus Steatit-Keramik nach Din-Typ, d. Schritt 3: Sintern - Der Grünkörper durchläuft drei Stufen des Vorsinterns, des Hochtemperatursinterns und des Abkühlens in einem Hochtemperaturofen.

 

Die Sintertemperatur variiert je nach Material: Aluminiumoxidkeramik muss normalerweise bei über 1600 Grad gesintert werden, während Talkporzellan eine niedrigere Sintertemperatur hat, etwa 1300 Grad. Während des Sinterprozesses kommt es zu Diffusion und Umlagerung zwischen Keramikpartikeln, die Porosität wird deutlich reduziert, das Material erreicht eine Verdichtung und gleichzeitig werden die endgültige mechanische Festigkeit und die elektrischen Eigenschaften erreicht. Schritt 4: Präzisionsbearbeitung - Für Keramikisolatoren, die strenge Maßtoleranzen oder komplexe Formen erfordern, ist nach dem Sintern eine mechanische Bearbeitung wie Schleifen, Bohren oder Schneiden erforderlich. Die Maßgenauigkeit von ±0,01 mm kann mit CNC-Werkzeugmaschinen erreicht werden, was besonders wichtig für den Keramikkörper der Mikrosicherung ist. Bei Aluminiumoxid-Keramik-Isolatoren für NH-/Blade-Sicherungen, d. h. Aluminiumoxid-Keramik-Isolatoren für NH-Flachsicherungen, müssen die Montagenut und die Passfläche des Messerkontakts präzisionsgeschliffen sein, um einen zuverlässigen Kontakt mit den Metallkontakten zu gewährleisten. Schritt 5: Inspektion und Verpackung - Führen Sie am fertigen Produkt eine Inspektion des Aussehens, eine Dimensionsmessung, einen Durchschlagspannungstest und eine Stichprobenprüfung des Volumenwiderstands durch. Qualifizierte Produkte werden in einer stoßfesten Verpackung geliefert.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die Qualität des Sicherungskeramikkörpers spiegelt sich oft in den mikroskopischen Details wider, die mit bloßem Auge sichtbar oder wahrnehmbar sind. Der erste ist der Oberflächen- und Kantenzustand des inneren Hohlraums. - Der innere Hohlraum eines hochwertigen Keramikkörpers sollte einen gleichmäßigen Sinterglanz, keinen Sand und keine freiliegenden Poren aufweisen, da Oberflächendefekte im inneren Hohlraum zu Ankerpunkten für Lichtbogenstagnation werden können, die sich direkt auf die Bruchleistung auswirken. Bei Keramikkörpern für DC-Sicherungseinsätze ist die Brenndauer des DC-Lichtbogens länger und die Anforderungen an die Oberflächenqualität des inneren Hohlraums sind strenger. Am Rand muss darauf geachtet werden, ob die Gratlinie durchgehend und gerade ist und ob ein gezackter Span vorhanden ist. Selbst ein kleiner Kantensplitter kann sich allmählich ausdehnen und in einer Vibrationsumgebung zu Strukturversagen führen. Die zweite ist die Dimensionskonsistenz und die Gleichmäßigkeit der Wandstärke. - Die Chargendimensionsstabilität von Keramikkörpern für Autosicherungen bestimmt direkt die Konsistenz der Schmelzladeposition, was sich wiederum auf die Wiederholbarkeit der Schmelzeigenschaften auswirkt. Stellen Sie den Keramikkörper zur Transmissionsbeobachtung unter starkes Licht. Produkte mit gleichmäßiger Wandstärke sollten die gleiche Lichtdurchlässigkeit aufweisen; Eine örtlich übermäßige Lichtdurchlässigkeit bedeutet oft, dass die Wandstärke dünn oder die Dichte unzureichend ist, was beim Unterbrechen großer Ströme zu einem Bereich konzentrierter thermischer Belastung werden kann. Bei Anwendungen mit hoher Bruchlast, wie z. B. HRC-Sicherungskörper aus Steatitkeramik, ist die Gleichmäßigkeit der Wandstärke die Grundvoraussetzung, um sicherzustellen, dass das Gehäuse nicht platzt.

 

Darüber hinaus ist bei Produkten wie HRC-Sicherungskörpern aus Din-Steatit-Keramik und Aluminiumoxid-Keramik-Isolatoren für NH-/Blade-Sicherungen, die mit Metallkontakten oder Sockeln verbunden werden müssen, auch die Passgenauigkeit der Montagenuten und Positionierungsmerkmale hervorzuheben. Verwenden Sie für die Probemontage Standardlehren oder tatsächlich passende Teile. Qualifizierte Produkte sollten reibungslos und ohne offensichtliche Erschütterungen eingeführt werden. Ein weiteres Detail, das leicht übersehen wird, ist das Ausmaß der Verformung nach dem Sintern. - Legen Sie den Keramikkörper flach auf eine Bezugsfläche und beobachten Sie, ob es zu Verformungen oder Verzerrungen kommt. Bereits eine geringfügige Biegung kann dazu führen, dass die Schmelze nach dem Zusammenbau von der Mittelposition abweicht oder ungleichmäßige Lücken in der Lichtbogen-Abschrecksandfüllung entstehen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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