专利名称：：火花塞用氧化铝陶瓷的注射成型工艺的制作方法
技术领域：
：本发明陶瓷零部件制造
技术领域：
，具体涉及一种火花塞用氧化铝陶瓷的注射成型工艺。
背景技术：
：火花塞是一些工业设备和汽车发动机上的启动装置，其核心部件一氧化铝陶瓷起着绝缘和耐高压电弧的作用。传统的火花塞用氧化铝陶瓷均采用等静压成型技术进行制备。釆用该技术制备氧化铝陶瓷产品致密度不高,产品性能难以与国外同类产品竟争。陶瓷注射成型技术(CeramicsInjectionMolding,CIM)是在聚合物注射成型技术比较成熟的基础上发展而来的。其突出的优点包括l)成型过程机械化和自动化程度高；2)可净近成型各种复杂形状的陶瓷零部件，使烧结后的陶瓷产品无需进行机加工或少加工，从而降低昂贵的陶瓷加工成本；3)成型出的陶瓷产品具有极高的尺寸精度和表面光洁度。因此，陶瓷注射成型成为现有陶瓷成型技术中高精度和高效率的成型方法之陶瓷注射成型的制备工艺包括以下几个方面首先是喂料制备，是将可烧结的陶瓷粉料与合适的有机载体按一定配比在一定温度下搅拌混勻、造粒；然后进行注射成型，即在一定温度和压力下将物料高速注入模具内，达到完好的充模和脱模；随后进行脱脂，即通过加热或其它物理化学方法将成型体内的有机物排除，脱脂后的坯体即可在高温下致密化烧结。其中注射成型步骤是整个工序的核心步骤，如控制不当会使产品存在很多缺陷，如裂紋、孔隙、焊缝、分层、粉末和粘结剂分离等。因此，控制和优化注射温度、注射压力、注射时间、保压时间等成型参数对减少生坯重量波动，防止注射料中各组分的分离和偏析，提高产品成品率和材料的利用率至关重要。脱脂是指通过加热及其它物理化学方法将成型体内的有机物排除并产生少量预烧结的过程。它是注射成型中最困难和最重要的因素，国内外其它类似技术均受制于此环节。
发明内容本发明的目的在于提供一种高性能火花塞用氧化铝陶瓷的注射成型工艺。本发明的原理是注射过程可分为注射阶段和保压阶段，注射阶段是-从螺杆推进-熔体开始到熔体充满型腔为止。此时，在螺杆头部对熔体所设定的压强(即注射压力)和螺杆推进熔体的速度(即注射速度)是注射成型的关键参数。在注射阶段，必须建立足够的速度和压力才能确保熔体充满模腔。如果注射压力调节过低会导致模腔压力不足，熔体不能充满模腔；反之，如果调整过高，则会造成制品溢边、胀模等不良现象。保压阶段是从熔体充满模腔开始到浇口冻封为止。注射阶段完成后，必须继续保持注射压力，维持熔体的外缩流动，一直持续到浇口冻封为止。因此保压阶段在保压压力的作用下，模腔中的熔体将得到冷却补缩和进一步的压缩和增密，如果保压压力不足，则会导致模腔压力过低。保压时间会影响熔体的倒流，保压时间越短则模腔压力降低得越快，最终使模腔压力越低。因此,我们经反复试验，探索出最佳的注射成型工艺参数。本发明的火花塞用氧化铝陶瓷的注射成型工艺包括以下步骤(1)配料先将成型助剂石蜡和少量的油酸加入合料机，加热至60-120°C,待石蜡和油酸完全熔化后加入高纯氧化铝粉，所述石蜡加入量为氧化铝粉重量的10-20%,所述油酸加入量为氧化铝粉重量的1-5%;(2)拌料将配比好的各物料在合料机德尔机械搅拌作用下混匀，混料温度高于6(TC,在混料过程中防止带入各种杂质；(3)造粒将混匀的陶瓷浆料加入造粒机，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分割成小颗粒，所述小颗粒尺寸为直径1-2mm，长度为2-4mm;(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10-100KPa，注射时间为8-Us，螺杆下降时间为8-12s，保压压力为25KPa，保压时间为4-6s，冷却时间为8-12s;(5)脱酯采用低温脱酯技术，脱酯温度100-20(TC，脱酯时间为20-50小时；(6)素烧素烧温度为1100-130(TC,保温1-3小时；(7)高温烧结在1600-190(TC下高温烧结时间为2小时。所述(4)步骤中注射工艺条件优选为注射温度为70-100°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。所述(5)步骤中脱酯温度优选为15(TC，脱酯时间优选为22-32小时。本发明的优点在于1、通过对传统的注射成型技术加以改进，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，制备出高性能的汽车火花塞用氧化铝陶瓷，成型出的陶瓷产品具有极高的尺寸精度和表面光洁度；2、本发明釆用了先进的低温脱酯技术，脱酯后产品没有缺陷，且低温脱酯显著降低了生产成本。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1:1、原料氧化铝陶瓷粉(A1力3，99.9%)，石蜡(PW,化学纯)，油酸(0A，化学纯)。2、实验过程将称量好的液体石蜡1.2kg和油酸0.2kg同时加热到IO(TC左右，使其完全熔化直至呈澄清溶液状。将99.9%的氧化铝陶瓷粉10kg—次性缓慢加入到上述溶化物料中，用搅拌机搅拌均匀，待充分混合后，将混合料在挤出机中造粒.最终将混合料制成长约2-4mm，直径约l-2mm的条状，得到适合注射成型的粒状物料.注射成型在海天天翔SA型注射成型机上完成，控制注射条件为注射温度90。C,注射压力80KPa,注射时间10s,螺杆下降时间10s;保压压力为25KPa，保压时间为5s,冷却时间为10s。对试样进行脱脂，脱酯温度在17(TC左右，脱酯时间在24小时左右；将脱脂坯在122(TC素烧1.5小时；置于高温氢气烧结炉内188(TC保持2小时烧结成品。采用本发明注射成型工艺制作火花塞用透明氧化铝性能如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例2:1、原料氧化铝陶瓷粉(A1A,99.9%)，石蜡(PW，化学纯)，油酸(0A,化学纯)。2、实验过程将称量好的液体石蜡1.2kg和油酸0.2kg同时加热到9(TC左右，使其完全熔化直至呈澄清溶液状。将99.9%的氧化铝陶瓷粉一次性缓慢加入到上述溶化物料中，用搅拌机搅拌均匀，待充分混合后，将混合料在挤出机中造粒。最终将混合料制成长约2-4mm,直径约l-2mm的条状，得到适合-注射成型的粒状物料.注射成型在海天天翔SA型注射成型机上完成，控制注射条件为注射温度88。C,注射压力60KPa，注射时间10s,螺杆下降时间10s;保压压力为25KPa，保压时间为5s,冷却时间为10s。对试样进行脱脂，脱酯温度在15(TC左右，脱酯时间在26小时左右；将脱脂坯在112(TC素烧2小时；置于高温氢气烧结炉内170(TC保持2小时烧结成品。制备的火花塞用透明氧化铝性能同实施例1。权利要求1、一种火花塞用氧化铝陶瓷的注射成型工艺，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100重量份的高纯氧化铝粉；(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℃；(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70-120℃，注射压力为10-100KPa，注射时间为8-12s，螺杆下降时间为8-12s，保压压力为25KPa，保压时间为4-6s冷却时间为8-12s；(5)脱酯采用低温脱酯技术，脱酯温度100-200℃，脱酯时间为20-50小时；(6)素烧素烧温温度为1100-1300℃，保温1-3小时；(7)高温烧结在1600-1900℃下高温烧结时间为2-4小时。2、根据权利要求l所述的一种火花塞用氧化铝陶瓷的注射成型工艺，其特征在于，(l)步骤的混料过程中防止带入各种杂质。3、根据权利要求l所述的一种火花塞用氧化铝陶瓷的注射成型工艺，其特征在于，(3)步骤制得的小颗粒尺寸为直径1-2mm,长度为2-4mm。4、根据权利要求l所述的一种火花塞用氧化铝陶瓷的注射成型工艺，其特征在于，(4)步骤中注射工艺条件为注射温度为90-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l所述的一种火花塞用氧化铝陶瓷的注射成型工艺，其特征在于，(5)步骤中脱酯温度150°C,脱酯时间为22-32小时。全文摘要本发明公开了一种火花塞用氧化铝陶瓷的注射成型工艺，包括配料、拌料、造粒、注射成型、脱酯、素烧、高温烧结七个步骤。本发明通过对传统的注射成型技术加以改进，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，同时采用先进的低温脱酯技术，制备出99.9％透明的氧化铝陶瓷。本发明的注射成型技术机械化和自动化程度高，成型出的陶瓷产品具有极高的尺寸精度和表面光洁度，且烧结后的陶瓷产品无需进行机加工，从而显著降低了陶瓷加工成本。文档编号C04B35/622GK101643356SQ200910044200公开日2010年2月10日申请日期2009年8月26日优先权日2009年8月26日发明者忠王,赵学国,郭佳军申请人:株洲市景泰汽车零部件有限公司