专利名称：半透明氧化铝陶瓷灯泡注射成型工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于陶瓷注射成型技术领域，具体涉及一种氧化铝陶瓷灯泡注 射成型工艺。
背景技术：
目前，巿场上小功率金属卣化物灯多为传统的石英金卣灯，通常采用 钠、钪碘化物作为填充物，但石英金卣灯会与这些填充物之间发生各种化 学反应，极大影响灯寿命、-光通量维持率及光色稳定。其次，现有的直管
石英金属卤化物灯显色性仅为65，显色性能有待提高；此外，对传统石英 金属卤化物灯而言，灯与灯之间的光色一致性问题十分严重，灯与灯之间 的颜色均匀性很差。
而釆用陶瓷电弧灯管具有诸多优点(l)显色性能显著改进目前陶 瓷金属卣化物电弧管一般比石英金属卣化物电弧管的冷端温度高80-100 °C,从而使其显色性达到90以上；(2)发光效率和光通量维持率明显提 高由于陶瓷电弧管的耐高温特性，小功率陶瓷金属齒化物灯在设计时可 以加大灯管管壁负荷，从而使它管内放电气体工作温度较石英电弧管高， 其发光效率比石英金卤灯高15%, —般达到901m/w。此外陶瓷电弧管内填 充物化学成份稳定，光源的光通量维持率较好；(3)使用寿命延长由于 陶瓷金属卤化物灯中的电弧管的钠损耗速率非常慢，因此陶瓷金属卣化物 灯的寿命比石英金属卤化物灯长一倍左右；(4)光色一致性的实现陶瓷 金属卤化物灯由于电弧管尺寸精确，体积更加紧凑，使灯之间的光色一致 性得到了很好的改善，提高了光源的品质。鉴于陶瓷电弧灯管的诸多优势，采用氧化铝陶瓷灯泡替代石英金卣灯已成为趋势。
陶瓷金属卤化物灯工作时处于高温状态(1000-125(TC)，其使用寿命 取决于灯管内卤化物损耗情况。经大量实验表明，灯管内卤化物损耗主要 与半透明氧化铝陶瓷灯管晶界微量掺杂有关密切的关系。目前国内制备半 透明氧化铝陶瓷时大量釆用MgO-La203-Y203三元配方，釆用这些配方制作的 陶瓷灯管在使用时，晶界处的微量掺杂会与卣化物发生严重的化学反应， 缩短了灯管的使用寿命。在大量实验的基础上探索出了合适的晶界掺杂组 分，采用MgO-Zr02-Hf02三元配方，可大大延缓灯内卣化物对氧化铝陶瓷的 腐蚀作用，从而延长灯的使用寿命。
注射成型技术由于具有高精度、高效率及粉体利用率高等优点，在工 程陶瓷中已有较广泛的应用，但将该工艺应用于半透明氧化铝陶瓷的制备 尚未见报道，究其原因可能是半透明氧化铝陶瓷对氧化铝原料、成型助剂 及成型工艺有着严格的要求。本发明人以高纯氧化铝粉作为原料，对注射 温度、注射压力、注射时间、保压时间等成型参数进行优化，同时釆用独 特的共烧技术将多个陶瓷部件紧密、精确地烧制成整体陶瓷灯管。国内外 尚未有相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半透明氧化铝陶瓷灯泡注射成型工艺，包 括整体式和分体式两种陶瓷灯泡注射成型方法。
本发明的整体式半透明氧化每陶瓷灯泡注射成型工艺包括以下步骤
(1) 配料将10-20重量份的石蜡和1-5重量份的油酸加入合料机， 加热至60-12(TC,待物料完全熔化后加入高纯氧化铝粉；
(2) 拌料将配比好的各物料在合料机中搅拌混匀，混料温度高于60 °C，拌料过程中要防止带入各种杂质；
(3) 造粒将混匀的浆料加入造粒机，利用造粒机的挤出螺杆将浆料挤制成可塑泥条，再用切割装置将可塑泥条切割成小颗粒；小颗粒尺寸优
选为直径l-2mm，长度2-4mm;
(4) 压制熔芯将水溶性物质加入成型压机内，压制成具有中空陶瓷 灯管内部空腔外形的实心体型；
(5) 嵌入熔芯将压制成形的熔芯精确地嵌入模具内；
(6) 注射成型将颗粒料加入至注射成型机的入料口，在注射机螺杆 的带动下进入注射腔内，控制一定工艺条件，通过注射机螺杆的挤出作用 将陶瓷浆料压入模具中，注射工艺条件为注射温度为70-120°C,注射压 力为10-100KPa，注射时间为10s，螺杆下降时间为10s，保压压力为"KPa, 保压时间为5s，冷却时间为10s;
(7) 脱酯采用.热脱脂技木，脱酯温度为100-20(TC,脱酯时间为20-50
小时；
(8) 素烧素烧温度温度为1100-130(TC，保温时间为2-4小时；
(9) 高温氢结在氢气或真空进行半透明氧化铝陶瓷灯管的烧制，温 度为1600-1900°C。
所述(4)步骤中水溶性物质为蔗糖、淀粉之一或两者的混合物。 所述(6)步骤中注射工艺参数优选为注射温度为90-10(TC,注射压
力为40-60KPa,注射时间为10s,螺杆下降时间为10s,保压压力为"KPa，
保压时间为5s，冷却时间为10s。
所述(7)步骤中脱酯温度优选为16(TC,脱酯时间优选为为20-50小时。 本发明提出了合适的晶界掺杂组分，釆用MgO-ZrO厂Hf02三元配方，各
组分浓度为MgO: 100-600卯m, Zr02: 50-S00ppm， Hf02: 100-500ppm。
本发明的分体式半透明氧化铝陶瓷灯泡注射成型工艺包括以下步骤
(1) 配料将10-20重量份的石蜡及1-5重量份的油酸加入合料机， 加热至60-12(TC,待物料完全熔化后加入高纯氧化铝粉；
(2) 拌料将配比好的各物料在合料机中搅拌混匀，混料温度高于60°C，拌料过程中要防止带入各种杂质；
(3) 造粒将混匀的浆料加入造粒机，利用造粒机的挤出螺杆将浆料 挤制成可塑泥条，再用切割装置将可塑泥条切割成小颗粒；
(4) 注射成型将颗粒料加入至注射成型机的入料口，在注射机螺杆 的带动下进入注射腔内，控制一定工艺条件，通过注射机螺杆的挤出作用 将陶瓷浆料压入模具中，注射工艺条件为注射温度为70-12(TC,注射压 力为10-100KPa,注射时间为10s，螺杆下降时间为10s，保压压力为25KPa, 保压时间为5s，冷却时间为10s;
(5) 脱酯釆用热脱脂技术，脱酯温度为400-90(TC，脱酯时间为18-24
小时；
(6) 素烧素烧温度为1100-130(TC,保温时间为2-4小时；
(7) 共烧各部件间成瓷后釆用"匝箍式"结构以达到各部件紧密配 合的目的，共烧温度1300-1500°C,保温时间2-4小时；
(8) 高温氢结在氢气或真空进行半透明氧化铝陶瓷灯管的烧制，温 度为1600—1900°C。
所述(4)步骤中注射工艺条件优选为注射温度为90-100°C,注射压 力为40 0KPa,注射时间为10s,螺杆下降时间为10s，保压压力为25KPa, 保压时间为5s,冷却时间为10s。
所述(5)步骤中脱酯温度优选为16(TC,脱酯时间优选为20-50小时。
本发明的优点在于
1、 首次将注射成型技术用于半透明氧化铝陶瓷灯泡的开发，通过对 注射温度、注射压力、注射时间、保压时间等成型参数进行优化，制备出 了性能优异的金属卤化物灯用用半透明氧化铝陶瓷灯泡。
2、 采用独特的共烧结技术，能一次性将多个陶瓷部件紧密、精确地 烧制成整体陶瓷灯管， 一般紧包在内层陶瓷部件成瓷尺寸较紧包在外层陶 瓷部件尺寸大0. 1-0. 5mm。3、 研发出了合适的晶界掺杂组份，釆用Mg0-Zr02-Hf02三元配方， 可大大延缓灯内卤化物对氧化铝陶瓷的腐蚀作用，从而延长灯的使用寿 命。
4、 采用本发明工艺制备的半透明氧化铝陶瓷灯管参数为晶粒尺寸 控制在30|Lim左右且分布均勾，抗折强度达到380Mpa，其总透过率达到 96%。
具体实施例方式
以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定，本发明可 以按发明内容所述的任一方式实施。
实施例1:整体式半透明氧化铝陶瓷灯泡制备
将1. 5kg石蜡和0. 2kg油酸加入合料机，加热至9(TC,待物料完全熔 化后加入高纯氧化铝粉10kg;将配比好的各物料在合料机中搅拌混匀，混 料温度维持在65X:左右，拌料过程中注意防止带入各种杂质；将混匀的浆 料加入造粒机，利用造粒机的挤出螺杆将浆料挤制成可塑泥条，再用切割 装置将可塑泥条切割成长2-4mm,直径l-2mm的小颗粒。
将蔗糖、淀粉按重量比1: 1加水调制成泥状，加入成型压机内，压 制成具有中空陶瓷灯管内部空腔外形的实心体型，将压制成形的熔芯精确 地嵌入模具内。
将颗粒料加入至注射成型机的入料口，在注射机螺杆的带动下进入注 射腔内，控制一定工艺条件，通过注射机螺杆的挤出作用将陶瓷浆料压入 模具中，注射工艺条件为注射温度为85匸，注射压力为75KPa,注射时 间为10s，螺杆下降时间为10s,保压压力为25KPa,保压时间为5s,冷 却时间为10s。
釆用热脱脂技术进行脱脂，脱酯温度为16(TC，脱酯时间为22小时；在J20(TC下素烧2.5小时，在170(TC温度下、氢气或真空中进行半透明 氧化铝陶瓷灯管的烧制，完成整个工艺流程。
实施例2:分体式半透明氧化铝陶瓷灯泡制备
将1.5kg石蜡和0. 15kg油酸加入合料机，加热至9(TC,待物料完全 熔化后加入高纯氧化铝粉lOkg;将配比好的各物料在合料机中搅拌混匀， 混料温度维持在65。C左右，拌料过程中注意防止带入各种杂质；将混匀的 浆料加入造粒机，利用造粒机的挤出螺杆将浆料挤制成可塑泥条，再用切 割装置将可塑泥条切割成长2-4 mm，直径1-2mm的小颗粒。
将颗粒料加入至注射成型机的入料口 ，在注射机螺杆的带动下进入注 射腔内，控制一定工艺条件，通过注射机螺杆的挤出作用将陶瓷浆料压入 模具中，注射工艺条件为注射温度为75X:，注射压力为85KPa,注射时 间为lOs，螺杆下降时间为lOs，保压压力为25KPa,保压时间为5s，冷 却时间为10s。
采用热脱脂技术进行脱脂，脱酯温度为18(TC,脱酯时间为20小时； 在120(TC下素烧3小时，各部件间成瓷后采用"匝箍式"结构进行共烧， 以达到各部件紧密配合的目的。在170(TC温度下、氢气或真空中进行半透 明氧化铝陶瓷灯管的烧制，完成整个工艺流程。
权利要求
1、一种整体式半透明氧化铝陶瓷灯泡注射成型工艺，其特征在于，包括以下步骤(1)配料将10-20重量份的石蜡和1-5重量份的油酸加入合料机，加热至60-120℃，待物料完全熔化后加入高纯氧化铝粉；(2)拌料将配比好的各物料在合料机中搅拌混匀，混料温度高于60℃，拌料过程中要防止带入各种杂质；(3)造粒将混匀的浆料加入造粒机，利用造粒机的挤出螺杆将浆料挤制成可塑泥条，再用切割装置将可塑泥条切割成小颗粒；(4)压制熔芯将水溶性物质加入成型压机内，压制成具有中空陶瓷灯管内部空腔外形的实心体型；(5)嵌入熔芯将压制成形的熔芯精确地嵌入模具内；(6)注射成型将颗粒料加入至注射成型机的入料口，在注射机螺杆的带动下进入注射腔内，控制一定工艺条件，通过注射机螺杆的挤出作用将陶瓷浆料压入模具中，注射工艺条件为注射温度为70-120℃，注射压力为10-100KPa，注射时间为10s，螺杆下降时间为10s，保压压力为25KPa，保压时间为5s，冷却时间为10s；(7)脱酯采用热脱脂技术，脱酯温度为100-200℃，脱酯时间为20-50小时；(8)素烧素烧温度温度为1100-1300℃，保温时间为2-4小时；(9)高温氢结在氢气或真空进行半透明氧化铝陶瓷灯管的烧制，温度为1600-1900℃。
2、 根据权利要求1所述的一种整体式半透明氧化铝陶瓷灯泡注射成型 工艺，其特征在于，(3)步骤制得的小颗粒尺寸为直径l-2mm，长度2-4mm。
3、 根据权利要求1所述的一种整体式半透明氧化铝陶瓷灯泡注射成型 工艺，其特征在于，(4)步骤中所述水溶性物质为蔗糖、淀粉之一或两者的 混合物。
4、 根据权利要求1所述的一种整体式半透明氧化铝陶瓷灯泡注射成型工艺，其特征在于，(6)步骤中注射工艺条件为注射温度为90-IO(TC，注 射压力为40-60KPa，注射时间为10s，螺杆下降时间为10s,保压压力为 25KPa，保压时间为5s,冷却时间为10s。
5、 根据权利要求1所述的一种整体式半透明氧化铝陶瓷灯泡注射成型 工艺，其特征在于，(7)步骤中脱酯温度16(TC,脱酯时间为24小时。
6、 一种分体式半透明氧化铝陶瓷灯泡注射成型工艺，其特征在于，包 括以下步骤(1) 配料将10-20重量份的石蜡及1-5重量份的油酸加入合料机，加 热至60-12(TC,待物料完全熔化后加入高纯氧化铝粉；(2) 拌料将配比好的各物料在合料机中搅拌混匀，混料温度高于60 'C，拌料过程中要防止带入各种杂质； .(3) 造粒将混勻的浆料加入造粒机，利用造粒机的挤出螺杆将浆料挤 制成可塑泥条，再用切割装置将可塑泥条切割成小颗粒；(4) 注射成型将颗粒料加入至注射成型机的入料口，在注射机螺杆的 带动下进入注射腔内，控制一定工艺条件，通过注射机螺杆的挤出作用将 陶瓷浆料压入模具中，注射工艺条件为注射温度为70-120°C，注射压力 为10-lOOKPa,注射时间为10s，螺杆下降时间为10s,保压压力为25KPa, 保压时间为5s,冷却时间为10s;(5) 脱酯釆用热脱脂技术，脱酯温度为400-900°C,脱酯时间为18-24小时；(6) 素烧素烧温度为1100-1300。C，保温时间为2-4小时；(7) 共烧各部件间成瓷后釆用"匝箍式"结构以达到各部件紧密配合 的目的，共烧温度1300-1500°C，保温时间2-4小时；(8) 高温氢结在氢气或真空进行半透明氧化铝陶瓷灯管的烧制，温度 为1600-1900。C。
7、根据权利要求6所述的一种分体式半透明氧化铝陶瓷灯泡注射成型 工艺，其特征在于，(3)步骤制得的小颗粒尺寸为直径1-2mm，长度2-4mm。
8、 根据权利要求6所述的一种分体式半透明氧化铝陶瓷灯泡注射成型工艺，其特征在于，(4)步骤中注射工艺条件为注射温度为90-100°C,注 射压力为40-60KPa，注射时间为10s,螺杆下降时间为10s，保压压力为 25KPa，保压时间为5s,冷却时间为10s。
9、 根据权利要求l所述的一种整体式半透明氧化铝陶瓷灯泡注射成型 工艺，其特征在于，(5)步骤中脱酯温度为16(TC,脱酯时间为20-50小时。
全文摘要
本发明公开了一种半透明氧化铝陶瓷灯泡注射成型工艺，其中整体式陶瓷灯泡注射成型工艺包括配料、拌料、造粒、压制熔芯、嵌入熔芯、注射成型、脱酯、素烧、高温烧结九个步骤；分体式陶瓷灯泡注射成型工艺包括配料、拌料、造粒、注射成型、脱酯、素烧、共烧、高温烧结八个步骤。本发明首次将注射成型技术用于半透明氧化铝陶瓷灯泡的制备，并摸索出了合适的晶界掺杂组份，将其均匀分散于氧化铝陶瓷中，制备出性能优异的金属卤化物灯用半透明氧化铝陶瓷。
文档编号C04B35/622GK101643355SQ20091004419
公开日2010年2月10日 申请日期2009年8月25日 优先权日2009年8月25日
发明者忠 王, 赵学国 申请人:长沙市景泰塑料机械科技开发有限公司