專利名稱：：火花塞用氧化鋁陶瓷的注射成型工藝的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明陶瓷零部件制造
技術領域：
，具體涉及一種火花塞用氧化鋁陶瓷的注射成型工藝。
背景技術：
：火花塞是一些工業(yè)設備和汽車發(fā)動機上的啟動裝置，其核心部件一氧化鋁陶瓷起著絕緣和耐高壓電弧的作用。傳統(tǒng)的火花塞用氧化鋁陶瓷均采用等靜壓成型技術進行制備。釆用該技術制備氧化鋁陶瓷產品致密度不高,產品性能難以與國外同類產品竟爭。陶瓷注射成型技術(CeramicsInjectionMolding,CIM)是在聚合物注射成型技術比較成熟的基礎上發(fā)展而來的。其突出的優(yōu)點包括l)成型過程機械化和自動化程度高；2)可凈近成型各種復雜形狀的陶瓷零部件，使燒結后的陶瓷產品無需進行機加工或少加工，從而降低昂貴的陶瓷加工成本；3)成型出的陶瓷產品具有極高的尺寸精度和表面光潔度。因此，陶瓷注射成型成為現(xiàn)有陶瓷成型技術中高精度和高效率的成型方法之陶瓷注射成型的制備工藝包括以下幾個方面首先是喂料制備，是將可燒結的陶瓷粉料與合適的有機載體按一定配比在一定溫度下攪拌混勻、造粒；然后進行注射成型，即在一定溫度和壓力下將物料高速注入模具內，達到完好的充模和脫模；隨后進行脫脂，即通過加熱或其它物理化學方法將成型體內的有機物排除，脫脂后的坯體即可在高溫下致密化燒結。其中注射成型步驟是整個工序的核心步驟，如控制不當會使產品存在很多缺陷，如裂紋、孔隙、焊縫、分層、粉末和粘結劑分離等。因此，控制和優(yōu)化注射溫度、注射壓力、注射時間、保壓時間等成型參數(shù)對減少生坯重量波動，防止注射料中各組分的分離和偏析，提高產品成品率和材料的利用率至關重要。脫脂是指通過加熱及其它物理化學方法將成型體內的有機物排除并產生少量預燒結的過程。它是注射成型中最困難和最重要的因素，國內外其它類似技術均受制于此環(huán)節(jié)。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種高性能火花塞用氧化鋁陶瓷的注射成型工藝。本發(fā)明的原理是注射過程可分為注射階段和保壓階段，注射階段是-從螺桿推進-熔體開始到熔體充滿型腔為止。此時，在螺桿頭部對熔體所設定的壓強(即注射壓力)和螺桿推進熔體的速度(即注射速度)是注射成型的關鍵參數(shù)。在注射階段，必須建立足夠的速度和壓力才能確保熔體充滿模腔。如果注射壓力調節(jié)過低會導致模腔壓力不足，熔體不能充滿模腔；反之，如果調整過高，則會造成制品溢邊、脹模等不良現(xiàn)象。保壓階段是從熔體充滿模腔開始到澆口凍封為止。注射階段完成后，必須繼續(xù)保持注射壓力，維持熔體的外縮流動，一直持續(xù)到澆口凍封為止。因此保壓階段在保壓壓力的作用下，模腔中的熔體將得到冷卻補縮和進一步的壓縮和增密，如果保壓壓力不足，則會導致模腔壓力過低。保壓時間會影響熔體的倒流，保壓時間越短則模腔壓力降低得越快，最終使模腔壓力越低。因此,我們經反復試驗，探索出最佳的注射成型工藝參數(shù)。本發(fā)明的火花塞用氧化鋁陶瓷的注射成型工藝包括以下步驟(1)配料先將成型助劑石蠟和少量的油酸加入合料機，加熱至60-120°C,待石蠟和油酸完全熔化后加入高純氧化鋁粉，所述石蠟加入量為氧化鋁粉重量的10-20%,所述油酸加入量為氧化鋁粉重量的1-5%;(2)拌料將配比好的各物料在合料機德爾機械攪拌作用下混勻，混料溫度高于6(TC,在混料過程中防止帶入各種雜質；(3)造粒將混勻的陶瓷漿料加入造粒機，利用造粒機的擠出螺桿將漿料擠制成可塑泥條，再用切割裝置將可塑泥條分割成小顆粒，所述小顆粒尺寸為直徑1-2mm，長度為2-4mm;(4)注射成型將顆粒料加入至注射成型機的入料口，在注射機螺桿的帶動下進入注射腔內，控制一定工藝條件，通過注射機螺桿的擠出作用將陶瓷漿料壓入模具中，注射工藝條件為注射溫度為70-120°C，注射壓力為10-100KPa，注射時間為8-Us，螺桿下降時間為8-12s，保壓壓力為25KPa，保壓時間為4-6s，冷卻時間為8-12s;(5)脫酯采用低溫脫酯技術，脫酯溫度100-20(TC，脫酯時間為20-50小時；(6)素燒素燒溫度為1100-130(TC,保溫1-3小時；(7)高溫燒結在1600-190(TC下高溫燒結時間為2小時。所述(4)步驟中注射工藝條件優(yōu)選為注射溫度為70-100°C，注射壓力為40-60KPa，注射時間為10s，螺桿下降時間為10s,保壓壓力為25KPa,保壓時間為5s,冷卻時間為10s。所述(5)步驟中脫酯溫度優(yōu)選為15(TC，脫酯時間優(yōu)選為22-32小時。本發(fā)明的優(yōu)點在于1、通過對傳統(tǒng)的注射成型技術加以改進，以高純氧化鋁粉作為原料，對注射溫度、注射壓力、注射時間、保壓時間等成型參數(shù)進行優(yōu)化，制備出高性能的汽車火花塞用氧化鋁陶瓷，成型出的陶瓷產品具有極高的尺寸精度和表面光潔度；2、本發(fā)明釆用了先進的低溫脫酯技術，脫酯后產品沒有缺陷，且低溫脫酯顯著降低了生產成本。具體實施例方式以下實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進一步限定，本發(fā)明可以按
發(fā)明內容所述的任一方式實施。實施例1:1、原料氧化鋁陶瓷粉(A1力3，99.9%)，石蠟(PW,化學純)，油酸(0A，化學純)。2、實驗過程將稱量好的液體石蠟1.2kg和油酸0.2kg同時加熱到IO(TC左右，使其完全熔化直至呈澄清溶液狀。將99.9%的氧化鋁陶瓷粉10kg—次性緩慢加入到上述溶化物料中，用攪拌機攪拌均勻，待充分混合后，將混合料在擠出機中造粒.最終將混合料制成長約2-4mm，直徑約l-2mm的條狀，得到適合注射成型的粒狀物料.注射成型在海天天翔SA型注射成型機上完成，控制注射條件為注射溫度90。C,注射壓力80KPa,注射時間10s,螺桿下降時間10s;保壓壓力為25KPa，保壓時間為5s,冷卻時間為10s。對試樣進行脫脂，脫酯溫度在17(TC左右，脫酯時間在24小時左右；將脫脂坯在122(TC素燒1.5小時；置于高溫氫氣燒結爐內188(TC保持2小時燒結成品。采用本發(fā)明注射成型工藝制作火花塞用透明氧化鋁性能如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例2:1、原料氧化鋁陶瓷粉(A1A,99.9%)，石蠟(PW，化學純)，油酸(0A,化學純)。2、實驗過程將稱量好的液體石蠟1.2kg和油酸0.2kg同時加熱到9(TC左右，使其完全熔化直至呈澄清溶液狀。將99.9%的氧化鋁陶瓷粉一次性緩慢加入到上述溶化物料中，用攪拌機攪拌均勻，待充分混合后，將混合料在擠出機中造粒。最終將混合料制成長約2-4mm,直徑約l-2mm的條狀，得到適合-注射成型的粒狀物料.注射成型在海天天翔SA型注射成型機上完成，控制注射條件為注射溫度88。C,注射壓力60KPa，注射時間10s,螺桿下降時間10s;保壓壓力為25KPa，保壓時間為5s,冷卻時間為10s。對試樣進行脫脂，脫酯溫度在15(TC左右，脫酯時間在26小時左右；將脫脂坯在112(TC素燒2小時；置于高溫氫氣燒結爐內170(TC保持2小時燒結成品。制備的火花塞用透明氧化鋁性能同實施例1。權利要求1、一種火花塞用氧化鋁陶瓷的注射成型工藝，其特征在于，包括以下步驟(1)配料將10-20重量份石蠟和1-5重量份的油酸加入合料機，加熱至60-120℃，待物料完全熔化后加入100重量份的高純氧化鋁粉；(2)拌料將配比好的各物料在合料機中攪拌混勻，混料溫度高于60℃；(3)造粒將混勻的漿料加入造粒機，利用造粒機的擠出螺桿將漿料擠制成可塑泥條，再用切割裝置將可塑泥條切割成小顆粒；(4)注射成型將顆粒料加入至注射成型機的入料口，在注射機螺桿的帶動下進入注射腔內，控制一定工藝條件，通過注射機螺桿的擠出作用將陶瓷漿料壓入模具中，注射工藝條件為注射溫度為70-120℃，注射壓力為10-100KPa，注射時間為8-12s，螺桿下降時間為8-12s，保壓壓力為25KPa，保壓時間為4-6s冷卻時間為8-12s；(5)脫酯采用低溫脫酯技術，脫酯溫度100-200℃，脫酯時間為20-50小時；(6)素燒素燒溫溫度為1100-1300℃，保溫1-3小時；(7)高溫燒結在1600-1900℃下高溫燒結時間為2-4小時。2、根據(jù)權利要求l所述的一種火花塞用氧化鋁陶瓷的注射成型工藝，其特征在于，(l)步驟的混料過程中防止帶入各種雜質。3、根據(jù)權利要求l所述的一種火花塞用氧化鋁陶瓷的注射成型工藝，其特征在于，(3)步驟制得的小顆粒尺寸為直徑1-2mm,長度為2-4mm。4、根據(jù)權利要求l所述的一種火花塞用氧化鋁陶瓷的注射成型工藝，其特征在于，(4)步驟中注射工藝條件為注射溫度為90-IO(TC,注射壓力為40-60KPa,注射時間為10s,螺桿下降時間為10s,保壓壓力為25KPa,保壓時間為5s,冷卻時間為10s。5、根據(jù)權利要求l所述的一種火花塞用氧化鋁陶瓷的注射成型工藝，其特征在于，(5)步驟中脫酯溫度150°C,脫酯時間為22-32小時。全文摘要本發(fā)明公開了一種火花塞用氧化鋁陶瓷的注射成型工藝，包括配料、拌料、造粒、注射成型、脫酯、素燒、高溫燒結七個步驟。本發(fā)明通過對傳統(tǒng)的注射成型技術加以改進，以高純氧化鋁粉作為原料，對注射溫度、注射壓力、注射時間、保壓時間等成型參數(shù)進行優(yōu)化，同時采用先進的低溫脫酯技術，制備出99.9％透明的氧化鋁陶瓷。本發(fā)明的注射成型技術機械化和自動化程度高，成型出的陶瓷產品具有極高的尺寸精度和表面光潔度，且燒結后的陶瓷產品無需進行機加工，從而顯著降低了陶瓷加工成本。文檔編號C04B35/622GK101643356SQ200910044200公開日2010年2月10日申請日期2009年8月26日優(yōu)先權日2009年8月26日發(fā)明者忠王,趙學國,郭佳軍申請人:株洲市景泰汽車零部件有限公司