专利名称：用于电热塞的多层热元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造燃料点火电热塞的方法，具体的说，是涉及一种用于 电热塞的多层热元件的制造方法。
背景技术：
电热塞应用于需要燃烧强烈热源的地方。例如，电热塞可作为直接燃烧 点火器用于空间加热器和工业炉，以及当柴油机必须冷起动时作为燃烧初始 的辅助。电热塞还可以作为加热器在燃料电池中发挥作用，并从排气系统中 除去燃烧剂。
关于柴油机应用的例子，在起动过程，特别是寒冬条件下，油滴将不会 像它们在正常运行速度下一样很好的雾化，燃烧过程产生的多数热量，浪费 在寒冷的燃烧室壁。因此，需要一些额外热量的形态来辅助初始燃烧。电热 塞，位于进气歧管或燃烧室，是常用的在寒冷的起动条件下提供辅助热能的方 法。
电热塞热元件最高可达到的温度取决于所提供的电压，和所用元件的阻
抗性能。通常的范围是1,000 - 1，30(TC。用于电热塞的组成的材料的应选 择能耐热、能承受来自燃烧产物的化学腐蚀，以及承受高强度的振动和燃烧 过程产生的热循环。
为提高性能，耐久性和效率，人们始终在探索能用于电热塞总成中的新 材料。例如，特种金属和陶瓷材料已被应用于电热塞。这些外来材料具有很 多益处，然而高生产设置下难于制造。有时，它们与其他材料不完全相适应， 导致变形或其他问题。特种金属存在的另一个普遍的问题是由于麻烦的和低 效的制造技术，在组成层状时，特种金属所表现的公差变化。
因此，需要提供一种制造电热塞的方法，特别是应用特种金属材料的电 热塞的热元件部分，导致精确成型，耐用的单块集成结构。
发明内容
本发明包括一种用于燃料点火电热塞的多层热元件的成型方法。该方法 包括如下步骤预成型至少三层带有不同导电率的层，使其总成构成一个电 阻器。这三层包括导电芯体、非导电的绝缘层以及电阻层。该方法进一步还 包括装配初级结构(precursor structure),把芯体大体上封装在绝缘层之 中，然后在绝缘层外部加上电阻层的步骤。接着初级结构被压縮，其后进行 一个烧结步骤，其中已压縮的初级结构成型为单块集成的热元件，其芯体粘 结在绝缘层，而绝缘层粘结于电阻层。
本发明还公开了一种成型电热塞的方法。该方法包括预成型导电芯体， 预成型非导电的绝缘层，以及预成型电阻层。装配初级结构，把芯体大体上 封装在绝缘层之中，然后在绝缘层外部加上电阻层。接着初级结构被压縮， 其后进行一个烧结歩骤，其中所压縮的初级结构成型为单块集成的热元件， 其芯体粘结在绝缘层，而绝缘层粘结于电阻层。还有一个导电壳，烧结的热 元件插入所述壳中。在所述壳和热元件的电阻层之间建立电传导连接。
本发明提供了一种新的改进的装配单块热元件的方法，通过预成型导电 芯体、绝缘层和电阻层，其后把预成型件组装成一个初级结构。初级结构被 压縮至克服任何装配公差，使组成成分更接近几乎全致密。烧结工序增加了 不同层间彼此粘结的效果，因而得到一个单块的合成物。这样的热元件能够 在苛刻的公差要求下制造出来，大量多种材料可适于电热塞应用。例如，预 成型芯体，绝缘层和电阻层，可以由普通金属，特种金属，陶瓷或这些材料 的混合，或其他适合的材料制成。
为便于理解本发明的这些以及其他特征和优点，以下结合具体实施例和 附图对本发明进行详细描述，其中
图1是本发明的安装在柴油机预燃室中的电热塞的一个实施例的简化剖 面视图2是按照本发明的电热塞总成的剖面图3所示的是按照本发明的电热塞制造方法的流程图4A-4E是以一种简化的方式示意出按照本发明从预成型材料开始到完 整的电热塞结束的成型操作过程；
图5A-5D是类似于图4A - 4D，但是又一种可选的用于压縮初级结构的 技术的示意图6A-6E是与图4A-4D相似的视图，描述了另一种可替换的热元件组成 结构；
图7所示的另一种可选的热元件组成的纵向截面视图； 图8是大体上沿8-8线的截面视图。
具体实施例方式
参考附图，其中所有的几副附图中，相同的数字标记指示相同的或对应 的零件，图1中，柴油机通常以10来表示。柴油机IO包括在气缸中往复运 动的活塞12。气缸是由模具14成形。气缸盖16覆盖于缸体14上，封闭燃 烧室。进气歧管贯通气缸盖16，并包括一个燃油发射器18，以一定的时间间 隔，传递充满的雾化燃料到燃烧室。电热塞，通常由数字20指示，包括位置 固定的高温端22，例如，位于预燃室24内。图1所示的这些零件的布置是 一种用于柴油机典型的配置方式。然而，按本发明的电热塞同样适用许多其 他类型的柴油机。而且许多其他类型的装置可利用本发明的电热塞20，如空 间加热器，工业用电炉，燃料电池，排气系统，等等。因此本发明的电热塞 20不局限于应用于柴油机中。
现在参考图2，其所示的是电热塞20的剖面图。这里，高温端22构成 了热元件的远端，热元件通常用26表示。热元件26是组合结构，从中空壳 28的末端伸出，例如通过铜环30和钎焊接头32。通过这些装置，热元件26 既可以保证相对于壳28固定在适当位置，又可以与其保持电传导关系。热元 件26的近端连接于中心导线34上，通过如锥形连接或钎焊连接。中心导线 34的近端支撑接线端36，该接线端36用于连接来自点火系统的电导线(未示 出)。中心导线34和接线端36通过氧化铝粉绝缘层38，环氧树脂40和塑料 垫圈42，保持与导电壳28电绝缘。当然，多种可替换的材料可适于保持中 心导线34和接线端36在其适当位置并与导电壳28电绝缘。壳28的外部具
有工具安装部(tool fitting ) 44和螺纹46。当然，依赖于不同的材料以 及打算应用的场合，电热塞20可以有多种的形式和结构。
总体来说，热元件26在通过耐阻材料的电流的作用下运行。电流通过中 心导线34被引入热元件26。电流流过热元件26，进入通常是金属的壳28， 通过气缸盖16或本装置的其他部件接地。
现在参考图3和图4A-4E，更详细的描述了制造热元件26的方法，该 方法包括如下步骤预成型一个导电芯体48，预成型非导电绝缘层50，预成 型电阻层52。接着，通过把芯体48几乎完全封装在绝缘层50之内，然后再 在绝缘层50的外部提供或设置电阻层52来安装初级结构。然后挤压初级结 构，接着再烧结，形成一个单块的热元件26，该热元件26的芯体48粘结到 绝缘层50，绝缘层50又粘结到电阻层52。还包括一个导电壳28，己烧结的 热元件26插入到壳28中。因此在壳28和热元件的电阻层52之间就建立了 电传导连接。更确切地，热元件26包括直接附加在中心导线34上的导电芯 体48。如上所述，这种连接可以通过锥形连接或钎焊连接，或其他适合的安 装方式实现。芯体48可以大体上采用圆柱体，沿长度的任一位置具有大体上 圆形的截面。然而，其他截面形状也是可行的。例如，芯体48可以是椭圆的， 或其他在截面上轴向对称的形状，或非轴向对称的形状。再例如，芯体48 可以是中空的。任何适合的材料均可以用于芯体48，如金属，传导陶瓷制品， 金属陶瓷合成物，以及从包括MoSU TiN, ZrN， TiCN and TiB2族中选出的 组合物。金属包括铂，铟，铼，钯，铑，金，铜，银，鸽，和上述提到的这 些元素的合金。合成物也可以由带有电绝缘介质的绝缘微粒混合物制成。
优选的，但不是必须的，芯体48完全的被非导电的绝缘层50包围。例 如，绝缘层50由包括Si3N4,金刚砂，铝氮化物，氧化铝，硅和氧化锆的一 组材料制成。硼氮化物添加剂，钽，铌，钇铝石榴石(yUriumaluminmn garnet, YAG)的合成物，钇，镁，钙，铪，原子序数58至81间的稀土元素均可用 于后续的烧结过程。用于绝缘层50的材料的其他例子，包括镁晶石，多铝红 柱石，堇青石，硅酸盐玻璃和硼氮化物。这些都是可用的材料组分的举例， 实际上，绝缘层50可以由任何一种适合的纯化合物或混合物组成。绝缘层也 可以是导电和非导电粒子的合成物，其中导电粒子应低于渗透限度。
按照图3-6的实施方式，绝缘层50是完全被电阻层52所包围的。图7 和8所示的另一种可替换的实施方式中，电阻层252不是管状的，而是由包 括一条或多条设于绝缘层250的外部的条纹所替代。同样，在本发明的范围 内的其他结构也是可行的。电阻层52可以由任一种已知的具有阻抗性或适度 的电传导性能的材料和合金制成。如图4B所示，芯体48，绝缘层50，电阻 层52是预成型，然后装配成一个初级结构。
至少一个，但优选的是所有的预成型件，例如芯体48，绝缘层50和电 阻层52是由低于致密的导电，非导电和电阻材料的基底粉末(ground base powder)合成物预成型的，视情况而定，其与有机粘结剂(例如蜡状物)和润 滑剂混合。粘结剂可以是包括多种材料的混合物，使微粒粘结在一起。可塑 剂是可有可无的。粘结剂可采用水，有机溶剂，或油。这些组分可以按一定 比例混合，产生糊状或面团状物质，能够被挤压，模压，注塑，冲压，旋转 等。在预成型的条件下，优选的，这些制品是自维持的(self-supporting)， 能够从一种装配状态转换到下一个，而不会破坏或损坏形状。
接着，已装配好初级结构被转移到闭锁式冲模54，在冲头56的影响下， 压縮以减少它的尺寸维度，增大它的整体的密度。挤压初级结构的模腔58 具有对应于所期望的热元件的电热塞的最终的形状和尺寸的形状和尺寸。因 此当冲击件(ram) 56把初级结构强力推入到型腔58时，相对应的层48， 50， 52大体保持完整，无裂口。而且，每一层48， 50， 52按照它的密度成比例 的被浓縮和压平。压縮步骤可以在周围环境温度，或高于或低于周围环境温 度下完成，和/或通过一系列的顺序冲模。理想的，但不是必须的，初级结构 的每一层中可达到一致的密度。而且，在闭锁式冲模54之中，施于各层48， 50， 52的压縮将导致边界层的混合和一些受约束的扭曲变形，以增强压縮效 果，在层48， 50， 52间的接触面产生冶金材料结合。
然后，整个已压縮的初级结构从闭锁式冲模54中取出，被称为"生坯件 (green part)"。所述"生坯件"被转移到烧结炉中，在烧结炉里组分材料将 被烧结， 一些残余粘结剂和润滑剂被排出。烧结工序有效地把合成物转化成 整体结构，例如，多种不同的材料被转变成一个具有实质上一致的结构和作 用的整体元件。在热元件26被用于电热塞之前，必须在芯体48和电阻层52
之间建立电连接。完成这个步骤的一个方法是通过磨削或剪切工序去除圆端
部，在此位置安装如图4E所示的导电端60。这个步骤在烧结之前或之后进 行均可，导电端60能有效的把电流从芯体48传导到电阻层52，并顺次电连 接壳28。其他的预烧结和/或烧结后工序也是可适用的，如在热元件26的近 端内的锥形凹口 62的成型，该锥形凹口 62容纳形状相匹配的中心导线34。 锥形的凹口 62应谨慎的成型，以在中心导线34和电阻层之间保持绝缘。其 他的烧结后工序包括打磨或抛光。
由于初级结构含有润滑剂和/或粘结剂，优选的，从已完成的热元件26 中去除全部或部分的润滑剂和/或粘结剂。关于何时和怎么去除这些润滑剂和 /或粘结剂，存在不同的选择。例如润滑剂，主要用来使压縮步骤中受到的工 作应力更容易，可在烧结步骤中从初级结构中蒸发出去，或者当其还是生坯 件状态时在单独的烘干操作中去除。例如，在烧结之前进行热分解工序可以 去除大多数的润滑剂。润滑剂也可以使用溶解或毛细作用方法去除。同样， 粘结剂主要是用来在芯体48，绝缘层50，电阻层52预成型状态保持形状， 便于在把这些零件装配成初级结构之前的处理。在初级结构.被压縮生坯件状 态之后所需要的粘结剂大量减少，在烧结之后根本就不再需要。因此， 一些， 但优选的不是所有的，粘合剂可以在烧结步骤之前通过热化，溶解，或毛细 作用的方法去除，在烧结步骤过程中，不会残留粘结剂。有时，也可通过中 间工序中去除润滑剂或粘结剂，有利于提高烧结前的处理或修整工序。也可 以将烧结步骤改为与低温(例如200-500C)热解状态相结合，以便能在达到 实际的烧结温度之前，去除润滑剂和、或粘结剂。
参考图5A-5D，所示的是一个可替换的压縮初级结构的方法。这里，一 个挤压模64替代了图4C中所示的闭锁式冲模54，其包括一个出口孔66，给 予压縮初级结构一个设定的形状。与闭锁式冲模的方法相似，可选的，挤压 模64被加热。挤出形状可以是圆形的或任何其他适合的截面。例如，它可 以是给出一个特殊的适于热元件26的形状，以提高强度或获得其他目的。例 如，热元件26可以挤压成一个空气动力学的形状，其轮廓特性能帮助控制空 气，燃料和/或燃烧气体的流动。也可以为其他目的而设定特殊的形状。如图 5D所示，由于是连续的挤压成型件，得到的生坯件具有沿其整个长度一致的
截面形状。然后生坯件被转移到烧结炉中，在此会发生一些收縮，而不同层
的比例尺寸保持相对的完整。如上述图4E中所示的另外的最后工序也可以在 此完成。
图5C中所示的压縮技术的一个显著的优点是由于挤出成型作为制造方 法固有的效率。通常挤压模64比闭锁式冲模54成本要低，但产品生产能力 要快。可替代闭锁式冲模54和挤压模64的方法也可以应用在此，例如压縮 步骤可以通过等静压技术(isostatic pressure),其是在烧结金属和陶瓷制 品中所熟知的技术。其他的压縮初级结构的方法包括在压辊之间旋转初级结 构，冲压，锻造，注塑等。任一种压縮技术在普通的周围环境，冷却的或升 高的温度环境中操作。而且去除润滑剂和部分粘结剂的步骤对应不同压縮工 具相匹配完成。
图6A—6E所示的是按照本发明的成型热元件126的又一种步骤和配置的 变换。为方便起见，前缀1加在对应的数字前便于讨论和区分这种替换的配 置与前述实施例中对应的特征。因此，如图6A所示，预成型元件包括芯体 148，绝缘层150，和电阻层152。在本实施例中，芯体148被制成带有肩状 延伸部168。绝缘层150具有互补形的开口 170，用于接收延伸部168和允许 芯体148与电阻层152的直接接触。因而，这种布置描述了一种在芯体148 与电阻层152之间建立电连接的可替换的方法，不需要附加如图4E所示的单 独的导电端60。
图6A还显示了一种预成型的传导套172，其和芯体148，电绝缘层150， 电阻层152安装在一起构成如图6B所示的初级结构。传导套172大体上包覆 初级结构中的电阻层152。传导套172可以由高导电材料制成，例如金属或 者金属合金。传导套172与芯体148，电绝缘层150，电阻层152—样，由导 电粉末和有机粘结剂以及润滑剂混合物预成型。所述粉末和有机粘结剂以及 润滑剂在模具中压制，形成如图6A所示的自维持物件，例如形状保持。用于 预成型工序的模具可以是闭锁式冲模，挤压模，捣实模板，注射成型或压 铸成型，或任何其他适于产生压缩的self-supporting物件的成型技术。接 着四层的初级结构置于如图6C所示的挤压模164，经过压縮步骤产生高密度 的生坯件，如图6D所示。然后所述生坯件被烧结，接下来需要进行一个或多 个要求的后序工序。例如，参考图6E，在烧结步骤之后需要去除部分的传导 套172，以使热元件126的高温端122产生适当的物理和电性能。可替换的，在一些优选的情况下，如去除传导套172的工序可以在烧结前的生坯件上完
成，而且在其近端成型锥形凹口 162，用于接收中心导线34的锥形端。
按照上述方法制造的热元件26， 126将产生改进的单一结构，特别是传 导的高精确度，高产量制造过程。该方法可用于非常薄的材料层的成型，由 于各自层截面区域被减小，而保持层状结构并使层厚度保持它们相对的特性。 而且，由于压縮和烧结步骤增强了不同层间的机械和/或材料结合，合成的单 块热元件26， 126显示出在电热塞20的苛刻的工作环境下的耐受力。尽管展 示了上述特定的材料和结构以及相应的附图，本发明的方法可以采用多种形 式和材料组成可以广泛的变化以满足不同的规格和应用条件。而且，额外的 层可以合为一体设计。
预成型层可以由任一种常用于陶瓷制品的成型方法。各自的粉末通常是 碾碎的，以减小微粒尺寸并削弱微粒的任何聚集。所述粉末与例如水之类的 液体介质和适当的粘结剂和润滑剂混合，通过这样的方式，制成适合的供给 原料来制造预成型结构。 一种方法是准备包括粉末，液体，粘结剂和润滑剂 的热塑性粘团，通过注塑产生预成型层。另一种方法是形成一个塑料粘团， 通过模内压制这个粘团使其成形为预成型层。第三种方法是处理粉末，液体 介质，粘结剂和润滑剂成一个粒状供给原料，接着在模内压成预成型层。第 四种方法，是准备糊状物，然后挤出成形预成型层，其尤其适于成型芯体。
可以想象，以这种方式设计的热元件，其外部传导层或电阻层不完全围 住绝缘层。例如，如图7和8所示，这里前缀2用于前面介绍过的相应的技 术特征的指示数字前。预成型绝缘层面250的外表面可以有一个或多个槽74， 预成型的外传导或电阻层252的形状适于安装槽74。因此在最后的压縮装配 之后，接下来的烧制中，电热塞的外表面包括一个或多个由外面的传导或电 阻层252组成的传导路径和绝缘层250的暴露部分。虽然图7 — 8中所示的电 阻层252只有两个槽74和相应的条纹，但一个或多个均是可行的，而且槽 74可以是如图示是纵直的，也可以是螺旋形的弯曲的，或其他形状。
显然的，根据以上描述可以对本发明做各种改良和变换。因此，可以理 解，在所附权利要求的范围内，除上述特定实施例外，本发明可以采用其他 方式实施，而不限于上述说明书中所描述。
权利要求
1. 一种用于电热塞的多层热元件的成型方法，包括如下步骤预成型导电芯体；预成型具有外表面的非导电的绝缘层；预成型电阻层；通过将所述芯体大体封装在绝缘层之中并将所述电阻层应用于绝缘层的外表面，来装配初级结构；压缩所述初级结构；以及烧结所述经压缩的初级结构使其形成单块的热元件，该热元件具有粘结到绝缘层的芯体，所述绝缘层粘结到电阻层。
2. 根据权利要求1所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，所述预成型芯体的步骤包括将导电粉末、有机粘结剂和润滑剂混合。
3. 根据权利要求2所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，所述预成型芯体的步骤包括在模具中压制导电粉末、有机粘结剂和润 滑剂，使其形成一个自维持件。
4. 根据权利要求1所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，所述预成型绝缘层的步骤包括将非导电粉末与有机粘结剂、润滑剂混 合。
5. 根据权利要求4所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，所述预成型绝缘层的步骤包括在模具中压制非导电粉末、有机粘结剂 和润滑剂，使其形成一个自维持件。
6. 根据权利要求1所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，所述预成型电阻层的步骤包括将电阻粉末和有机粘结剂、润滑剂混合。
7. 根据权利要求6所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，所述预成型电阻层的步骤包括在模具中压制电阻粉末、有机粘结剂和 润滑剂，使其形成一个自维持件。
8. 根据权利要求1所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，所述压縮初级结构的步骤包括通过挤出模加压初级结构。
9. 根据权利要求1所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，所述压缩初级结构的步骤包括在闭锁式冲模中加压初级结构。
10. 根据权利要求1所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，所述压縮初级结构的步骤包括等静压加压初级结构。
11. 根据权利要求1所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，所述压縮初级结构的步骤包括在压辊中旋转所述初级结构。
12. 根据权利要求1所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，所述预成型芯体、绝缘层和电阻层的步骤各自包括混合粉末和有机粘 结剂和润滑剂，更进一步包括去除己压缩的初级结构中至少部分的润滑剂。
13. 根据权利要求12所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特 征在于，所述去除润滑剂的步骤与所述烧结步骤同时进行。
14. 根据权利要求12所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特 征在于，所述去除润滑剂的步骤先于所述烧结步骤进行。
15. 根据权利要求12所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特 征在于，在烧结步骤前还包括去除已压缩的初级结构中部分的粘结剂。
16. 根据权利要求1所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，还包括预成型导电套的步骤，所述装配初级结构的步骤还包括在所述 压縮步骤之前，把电阻层基本上封装在导电套中。
17. 根据权利要求16所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特 征在于，所述预成型导电套的步骤包括混合导电粉末和有机粘结剂和润滑剂。
18. 根据权利要求17所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特 征在于，所述预成型套的步骤包括在模具中压制导电粉末和有机粘结剂和润 滑剂，使其形成一个自维持件。
19. 根据权利要求16所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特 征在于，所述预成型导电套的步骤包括在所述烧结步骤之后去除一部分的套， 以形成热元件的高温端。
20. 根据权利要求1所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，还包括在芯体和电阻层之间建立电连接的步骤。
21. 根据权利要求20所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特 征在于，所述在芯体和电阻层之间建立电连接的步骤包括在烧结步骤后附加 导电片。
22. 根据权利要求1所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特征 在于，还包括如下步骤.-提供一个壳；把已烧结的热元件插入到壳中； 在壳和电阻层之间建立电传导连接。
23. 根据权利要求22所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法，其特 征在于，还包括插入中心导线到壳中，在芯体和中心导线之间建立电传导连 接，在中心导线和壳之间建立电绝缘屏蔽。
24. 根据权利要求1所述的用于电热塞的多层热元件的成型方法,其特征 在于，进一步包括，在绝缘层的外表面成型至少一个槽，所述装配初级结构 的步骤包括在所述压縮步骤前把电阻层插入到槽中。
25. —种电热塞的成型方法，包括根据下步骤 预成型导电芯体；预成型具有外表面的非导电的绝缘层； 预成型电阻层；通过将所述芯体大体封装在绝缘层之中并将所述电阻层应用于绝缘层的 外表面，来装配初级结构； 压縮所述初级结构；烧结所述经压缩的初级结构使其形成单块的热元件，该热元件具有粘结 到绝缘层的芯体，所述绝缘层粘结到电阻层；提供一个壳，把己烧结的热元件插入到所述壳中；以及 在所述壳和热元件的电阻层之间建立电传导连接。
26. 根据权利要求25所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述预成 型芯体的步骤包括混合导电粉末、有机粘结剂和润滑剂。
27. 根据权利要求25所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述预成 型芯体的步骤包括在模具中压制导电粉末、有机粘结剂和润滑剂，使其形成 一个自维持件。
28. 根据权利要求25所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述预成 型绝缘层的步骤包括混合非导电粉末、有机粘结剂和润滑剂。
29. 根据权利要求28所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述预成 型绝缘层的步骤包括在模具中压制非导电粉末、有机粘结剂和润滑剂，使其 形成一个自维持件。
30. 根据权利要求25所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述预成 型电阻层的步骤包括混合导电粉末和有机粘结剂和润滑剂。
31. 根据权利要求30所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述预成 型电阻层的步骤包括在模具中压制导电粉末、有机粘结剂和润滑剂，使其形 成一个自维持件。
32. 根据权利要求25所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述压縮初级结构的步骤包括通过挤出模压缩初级结构。
33. 根据权利要求25所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述压縮初级结构的步骤包括在闭锁式冲模中压縮初级结构。
34. 根据权利要求25所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述压縮初级结构的步骤包括使初级结构形成一个自维持件。
35. 根据权利要求25所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述压縮 初级结构的步骤包括在压辊中旋转所述初级结构。
36. 根据权利要求25所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述预成 型芯体、绝缘层和电阻层的步骤各自包括混合粉末和有机粘结剂和润滑剂， 更进一步包括去除已压縮的初级结构中至少部分的润滑剂。
37. 根据权利要求36所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述去除润滑剂的步骤与所述烧结歩骤同时进行。
38. 根据权利要求36所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述去除润滑剂的歩骤先于所述烧结步骤进行。
39. 根据权利要求36所述的电热塞的成型方法，其特征在于，在烧结歩骤前还包括去除已压縮的初级结构中部分的粘结剂。
40. 根据权利要求25所述的电热塞的成型方法，其特征在于，还包括预成型导电套，所述装配初级结构还包括在所述压縮步骤之前，把电阻层基本 上封装在套中。
41. 根据权利要求40所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述预成型导电套的步骤包括混合导电粉末和有机粘结剂和润滑剂。
42. 根据权利要求40所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述预成型套的步骤包括在模具中压制导电粉末、有机粘结剂和润滑剂，使其形成一 个自维持件。
43. 根据权利要求40所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述预成 型导电套的步骤包括在所述烧结步骤之后去除一部分的套，以形成热元件的 高温端。
44. 根据权利要求25所述的电热塞的成型方法，其特征在于，还包括在 芯体和电阻层之间建立电连接。
45. 根据权利要求44所述的电热塞的成型方法，其特征在于，所述在芯体和电阻层之间建立电连接的步骤包括在烧结步骤后附加导电片。
46. 根据权利要求24所述的电热塞的成型方法，其特征在于，进一步包括，在绝缘层的外表面成型至少一个槽，所述装配初级结构的步骤包括在所 述压縮步骤前把电阻层插入到槽中。
47. 根据权利要求24所述的电热塞的成型方法，其特征在于，还包括根据下步骤提供一个壳；把已烧结的热元件插入到所述壳中；以及 在所述壳和电阻层之间建立电传导连接。
48. 根据权利要求26所述的电热塞的成型方法，其特征在于，还包括插 入中心导线到壳中，在芯体和中心导线之间建立电传导连接，在中心导线和 壳之间建立电绝缘屏蔽。
全文摘要
本发明提供一种单块的多层的热元件(26，126，226)，组成电热塞总成(20)的高温端(22，122，222)。热元件(26，126，226)包括导电芯体(48，148，248)，其由绝缘层(50，150，250)环绕，顺次支撑电阻层(52，152，252)。可选的套(172)环绕电阻层(152)。这些层结构由事先的预成型工序制成，然后装配在一起形成一个初级结构。所述初级结构转移到模(54，64，164)内，在此压缩成所谓的生坯件，具有相对热元件成品(26，126，256)成比例尺寸维度。单独的层基本保持完整，而一些边界层的混合可增强材料与材料间的粘结性。烧结生坯件使不同的材料粘结在一起，形成一个实质的实体。经过不同的必须的后序工序，热元件(26，126，226)装配形成电热塞(20)。
文档编号B28B1/00GK101389454SQ200680053569
公开日2009年3月18日 申请日期2006年11月30日 优先权日2005年12月29日
发明者吉姆·梅, 小威廉·J·沃克, 约翰·W·霍夫曼 申请人:费德罗—莫格尔公司