بررسي تاثير بر استحكام الكتريكي مقره‌هاي پرسلاني سيليسي

The effect of TiO2 on the electrical strength of silica porcelain insulators

پرسلان‌ها به علت استحكام الكتريكي بالا،‌ خواص مكانيكي خوب و پايداري حرارتي و شيميايي مناسب به عنوان مقره كاربرد گسترده‌اي يافته‌اند. از بين خواص ذكر شده استحكام الكتريكي بالا از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. از عوامل موثر روي خواص ذكر شده مي توان به مقدار و مورفولوژي فاز مولايت در بدنه،‌ مقدار و ويسكوزيته‌ي فاز شيشه و مقدار كوارتز در بدنه اشاره كرد. در اين تحقيق به منظور بررسي تاثير تيتانيا بر استحكام الكتريكي مقره‌هاي پرسلاني سيليسي مقادير1 تا 7 درصد وزني دي‌اكسيدتيتانيم به بدنه اضافه شد. خواص الكتريكي نمونه‌ها طبق استاندارد IEC 672 اندازه‌گيري گرديد. نمونه‌ها از لحاظ ساختاري و فازهاي موجود با استفاده از پراش اشعه ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني (SEM) مورد بررسي قرار گرفتند. همچنين درصد انقباض طولي، دانسيته و جذب آب نمونه‌ها محاسبه گرديد. نتايج نشان داد كه افزودن تيتانيا تا 3 درصد وزني باعث كاهش استحكام الكتريكي از 265/26 به 015/21 كيلو ولت بر ميلي‌متر مي‌شود. بررسي نتايج پراش اشعه X و ميكروسكوپ الكتروني نمونه‌ها نشان داد كه كاهش استحكام الكتريكي تا 3 درصد وزني تيتانيا مربوط به تشكيل بيش از حد فاز شيشه در بدنه است. پس از آن تا 7 درصد وزني تيتانيا در بدنه، استحكام الكتريكي به 361/31 كيلو ولت بر ميلي‌متر افزايش مي‌يابد. علت افزايش استحكام الكتريكي در مقادير بالاتر تيتانيا، وجود روتايل حل نشده و همچنين افزايش دانسيته‌ي بدنه است. افزايش فاز شيشه در بدنه و حركت راحت تر مواد در داخل فاز شيشه علت افزايش دانسيته تا ( )393/2 در بدنه‌ي حاوي 7 درصد وزني تيتانيا و همچنين افزايش انقباض از82/7% براي بدنه‌ي بدون تيتانيا به 79/8 %‌ براي بدنه‌ي حاوي 7 درصد وزني تيتانيا بود. نتايج آزمايش جذب آب نمونه‌ها نيز نشان دهنده‌ي درصد جذب آب صفر براي بدنه‌ها بود.

Porcelains have wide applications due to their mechanical properties, high electrical strength and chemical stability. However high electrical strength is the most important among those mentioned properties. The amount and morphology of mullite, the amount and viscosity of the glassy phase and the amount of quarts in the body affect these properties. In this investigation, 1-7 wt% of titania were added to Magharre Sazi Co. routine porcelain. The porcelain bodies were baked in a tunnel furnace. The electrical properties were studied according to IEC672 standard. The structure was studied using XRD and SEM. Linear shrinkage, density and water absorption of the bodies were measured. The results showed that by adding 3 wt% of titania, the electrical strength decreases to 21.015 kV/mm due to excess formation of the glassy phase. Increasing titania to 7% caused the electrical strength to rise up to a higher level of 31.361 kV/mm. Higher level of glassy phase and density and the presence of unsolved rutile should be considered as the reasons. Increase in titania content from 0% to 7% caused the density to change from 2.355 to 2.393 g/cm2. The same phenomenon was detected for linear shrinkage which changed from 7.82 to 8.79%. No water absorption was seen after the appropriate test.