The invention relates to the development of a new electrical grade porcelain formulation having improved mechanical and dielectric properties, intended primarily for use in electrical components, such as electrical insulators. The main aim of the invention is to provide a new alternative that can be used to enhance the final properties of an electrical grade porcelain, owing to the incorporation of suitable concentrations of nanometer-scale ceramic oxides, as part of the initial composition of the porcelain paste. This new nanotechnology alternative enhances the final properties of the electrical grade porcelain, such as bending strength and cold modulus of rupture, as well as dielectric strength, owing to the incorporation of ceramic oxides, such as alumina (α-Al2O3) and zirconia (ZrO2), at a micrometer scale (i.e. less than 100 nanometers), favourably modifying the microstructure of the base porcelain. The mechanical strength, specifically the three-point bending strength, of the porcelain compositions of the present invention is up to 38% greater than that of the composition of a conventional silica-based porcelain. Moreover, the insulation capacity of the composition of the invention is up to 30% greater than that of the reference siliceous porcelain. In addition, the invention is based on the idea that the ceramic nano-oxides of alumina (α-Al2O3) and zirconia (ZrO2) reinforce the microstructure of the siliceous porcelain, since the quantity of crystalline phase is increased and, consequently, the amorphous phase is reduced. Furthermore, the ceramic nano-oxides promote an increase in the concentration of the mullite crystalline phase (3Al2O3.2SiO2) in the microstructure, which is known to benefit the mechanical performance of triaxial porcelains.

La presente invención esta relacionada con el desarrollo de una nueva formulación porcelánica de grado eléctrico que presenta características mecánicas y dieléctricas mejoradas, y cuya aplicación primordial es en componentes eléctricos, como lo son los aisladores eléctricos. Esta invención tiene como objeto principal proporcionar una nueva alternativa para incrementar las propiedades finales de una porcelana de grado eléctrico, la cual está relacionada con la incorporación de concentraciones adecuadas de óxidos cerámicos en escala nano-métrica, como parte de la composición inicial de la pasta porcelánica. Esta nueva alternativa nanotecnológica propicia un incremento en las propiedades finales de la porcelana de grado eléctrico, tales como resistencia a la flexión o módulo de ruptura en frío, así como la rigidez dieléctrica, lo cual es debido a que la incorporación de óxidos cerámicos, tales como la alúmina (α-Al2O3) y la circonia (ZrO2), en escala micrométrica (es decir, menores a 100 nanómetros), modifican favorablemente la microestructura de la porcelana base. La resistencia mecánica, específicamente la resistencia a la flexión a tres puntos, de las composiciones porcelánicas de la presente invención, es hasta un 38% mayor que la composición de una porcelana convencional base sílice. Por otro lado, la capacidad aislante de la composición de esta invención es hasta 30% superior al valor de la porcelana silicosa de referencia. Otro aspecto relevante de esta invención es que se basa en el concepto de que los nano-óxidos cerámicos de alúmina (α-Al2O3) y circonia (ZrO2) refuerzan la microestructura de la porcelana silicosa, ya que se incrementa la cantidad de fase cristalina y por ende se reduce la fase amorfa. Además, los nano-óxidos cerámicos favorecen el incremento en la concentración de la fase cristalina mullita (3Al2O3.2SiO2) en la microestructura, la cual es sabido que beneficia el desempeño mecánico de las porcelanas triaxiales.

La présente invention concerne la mise au point d'une nouvelle formulation de porcelaine de qualité électrique qui présente des caractéristiques mécaniques et diélectriques améliorées et dont l'utilisation principale est dans des composants électriques, tels que les isolants électriques. Cette invention a pour objet principal de fournir une nouvelle solution de remplacement pour accroitre les propriétés finales d'une porcelaine de qualité électrique, qui est en rapport avec l'incorporation de concentrations adéquates d'oxydes céramiques à l'échelle nanométrique, en tant que composant dans la composition initiale de la pâte de porcelaine. Cette nouvelle solution de remplacement nanotechnologique favorise une augmentation des propriétés finales de la porcelaine de qualité électrique, telles que la résistance à la flexion ou module de rupture à froid, ainsi que la rigidité diélectrique, ce qui est dû à l'incorporation d'oxydes céramiques, tels que l'alumine (α-Al2O3) et la zircone (ZrO2), à l'échelle micrométrique (c'est-à-dire, moins de 100 nanomètres), qui modifient de manière favorable la microstructure de la porcelaine base. La résistance mécanique, spécifiquement la résistance à la flexion à trois points, des compositions de porcelaine de la présente invention, est supérieure de 38% à la composition d'une porcelaine classique à base de silice. D'autre part, la capacité isolante de la composition de cette invention est de 30% supérieure à la valeur de la porcelaine siliceuse de référence. Un autre aspect notable de cette invention est qu'elle repose sur le concept que les nano-oxydes céramiques d'alumine (α-Al2O3) et de zircone (ZrO2) renforcent la microstructure de la porcelaine siliceuse, étant que la quantité de phase cristalline augmente et qu'à la fin la phase amorphe est réduite. De plus, les nano-oxydes céramiques favorisent l'augmentation de la concentration de la phase cristalline mullite (3Al2O3.2SiO2) dans la microstructure, laquelle bénéficie de manière connue du rôle mécanique des porcelaines triaxiales.