Analyzing the manufacturing phases of alumina-based porcelain insulators

• Aysegül Gültekin Toroslu ^[1]
  1. [1] General Directorate of Lifelong Learning Ministry of National Education, Ankara, Turkey
• Localización: Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, ISSN 0366-3175, Vol. 64, Nº. 5, 2025
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Análisis de las fases de fabricación de aisladores de porcelana a base de alúmina
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  • español

    Los aisladores a base de alúmina se utilizan ampliamente en regiones con fluctuaciones extremas de temperatura, como las zonas polares, debido a su alta resistencia mecánica, baja expansión térmica y excelentes propiedades de aislamiento eléctrico. Para mejorar la fiabilidad de las líneas de transmisión eléctrica en dichos entornos, es necesario comprender detalladamente sus características estructurales y físicas. Este estudio investiga las propiedades mecánicas y microestructurales de aisladores a base de alúmina de alta resistencia mediante difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido con análisis de rayos X por dispersión de energía (SEM-EDAX). Se analiza el proceso de fabricación, centrándose en la densidad, la porosidad y la validación de la estructura de fases. Los resultados muestran que una mayor formación de mullita en la estructura de alúmina mejora la resistencia mecánica, especialmente con una baja porosidad (10,8%), una distribución de tamaño homogénea y una alta densidad (2,27 g/cm3). Las pruebas de resistencia indican que los aisladores producidos resisten fuerzas de hasta 14 kN. Entre las muestras, las producidas con polvo de alúmina de alta pureza presentan mayor resistencia mecánica y fiabilidad, probablemente debido a una formación más controlada de mullita y a un menor contenido de impurezas. Como resultado, se desarrolló un proceso de producción mejorado para aisladores C12.5-650 fiables a base de alúmina. El proceso produjo aisladores con una porosidad del 10,8%, una densidad de 2,27 g/cm3 y un rendimiento mecánico superior al de los tipos tradicionales C8-650. Estos hallazgos aportan información valiosa para mejorar significativamente la producción de aisladores a base de alúmina para entornos hostiles.

  • English

    Alumina-based insulators are widely used in regions with extreme temperature fluctuations, such as polar areas, due to their high mechanical strength, low thermal expansion, and excellent electrical insulation properties. To improve the reliability of electrical transmission lines in such environments, a detailed understanding of their structural and physical characteristics is needed. This study investigates the mechanical and microstructural properties of high-strength alumina-based insulators using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray analysis (SEM-EDAX). The manufacturing process is analyzed,focusing on density, porosity, and phase structure validation. The results show that increased mullite formation within the insulator structure improves mechanical strength, especially with low porosity (10.8%), having homogeneous size distribution and high density (2.73 g/cm3). Strength tests indicate thatthe produced insulators resistforces up to 14 kN. Among the samples, those produced using alumina powder show better mechanical strength and reliability, likely due to more controlled mullite formation and reduced impurity content. As a result, an improved production process for reliable alumina-based C12.5-650 insulators was produced. These findings provide valuable insights for significantly improving the production of alumina-based insulators for harsh environments.