专利名称：一种用于火花塞绝缘体的氧化铝陶瓷的制作方法
技术领域：
本发明大致涉及陶瓷材料，更具体的涉及一种用于火花塞的绝缘体的陶瓷材料。
背景技术：
火花塞通常是延伸进入内燃机的燃烧室中，并且包含一圆柱形金属外壳，该金属外壳具有与其连接的点火端和钩形地电极。圆柱形绝缘体部分设置于金属外壳中，并轴向延伸出金属外壳，朝向点火端并且同时朝向一终端延伸。在点火端处，一圆柱形中心电极 设置于绝缘体内并且朝着地电极轴向伸出到绝缘体以外，由此在所述两电极之间限定火花隙。在工作时，点火电压脉冲通过火花塞施加于中心电极上，从而使得火花穿越在中心电极和地电极之间的火花隙。该火花将燃烧室中的空气和燃料混合物点燃，从而产生高温燃烧以发动引擎。该陶瓷绝缘体被用于在电极处隔离高压，保证了火花只在中心电极的顶端产生，而不在火花塞的其他任何位置产生。该绝缘体需要承受高达1000°c的恶劣环境，因此，该绝缘体通常由陶瓷材料成形以提供足够的导热系数和介电强度。但是，随着内燃机变得越来越复杂，需要在高温下运行且需要更高的电压以使得火花穿越火花隙，因此对陶瓷绝缘体提出了更高的性能要求。此外，制造商还希望在将火花塞绝缘体的尺寸和成本降到最低值的同时延长火花塞绝缘体的使用寿命。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种用于火花塞的绝缘体的陶瓷材料，该陶瓷材料包括以占所述陶瓷材料的质量分数(wt%)计，98. 00-99. 50wt%的三氧化二铝(Al2O3)；
O.16-0. 70wt%的至少一种第二族碱土金属的氧化物(第二族氧化物);0. 25-0. 75wt%的二氧化硅(Si02)。用于制备所述陶瓷的Al2O3粉末按体积比算D50中值粒径为1.2-1.8μπι。陶瓷材料各组分的wt%被定义为该组分相对于陶瓷材料总量的浓度。Al2O3，第二族氧化物，以及SiO2的存在和数量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。Al2O3的粒径分布在陶瓷材料进行冲压和烧结之前采用Beckman-Coulter LS-230激光散射仪器进行测量。所述中值粒径由粒径分布图获得。按体积比计算的D50中值粒径是指颗粒的当量球面直径，其中50. 0%的颗粒具有更大的当量直径，另外50. 0%的颗粒具有更小的当量直径。根据本发明的另一个方面，提供了一种由陶瓷材料成形的用于火花塞的绝缘体，包括占所述陶瓷材料的质量分数为98. 00-99. 50wt%的Al2O3 ；0. 16-0. 70wt%的至少一种第二族氧化物；以及O. 25-0. 75wt%的SiO2。Al2O3按体积比D50中值粒径在I. 2-1. 8 μ m之间。根据本发明的另一方面，提供了一种包括由陶瓷材料成形的绝缘体的火花塞，所述陶瓷材料包括占所述陶瓷材料的质量分数为98. 00-99. 50wt%的Al2O3 ；0. 16-0. 70wt%的至少一种第二族氧化物；以及O. 25-0. 75wt%的Si02。Al2O3按体积比算D50中值粒径为
I.2-1. 8 μ m。根据本发明的又一方面，提供了一种由陶瓷材料成形的用于火花塞的绝缘体的制造方法，包括以下步骤提供一种陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒包含占所述陶瓷材料的质量分数为98. 00-99. 50wt%的Al2O3,所述Al2O3按体积比D50中值粒径为I. 2-1. 8 μ m ;O. 16-0. 70wt%的至少一种第二族氧化物；以及O. 25-0. 75wt%的SiO2 ;冲压所述陶瓷颗粒；以及烧结所述陶瓷颗粒。 根据本发明的另一个方面，提供了一种由陶瓷材料成形的用于火花塞的绝缘体的制造方法，包括以下步骤提供一种陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒包含占所述陶瓷材料的质量分数为98. 00-99. 50wt%的Al2O3,所述Al2O3按体积比D50中值粒径为I. 2-1. 8 μ m ;O. 16-0. 7(^丨％的至少一种第二族碱土金属的氧化物(第二族氧化物);以及O. 25-0. 75￥丨％的SiO2 ;冲压所述陶瓷颗粒；烧结所述陶瓷颗粒；以及将所述陶瓷颗粒成形为预定形状。用于火花塞绝缘体的陶瓷材料与现有的陶瓷绝缘体相比提供了改善的导热系数和介电强度。因此，该陶瓷材料提供了在燃烧室的高温和高电压环境下更长的使用寿命以及改善的性能，而无需显著增加陶瓷绝缘体的尺寸和成本。
参考下列详细说明，并同时结合附图，本发明的其他优点将更为明显，甚至更好地理解，其中图I是根据本发明的具有一陶瓷绝缘体的火花塞的部分视图；图2 (上)是本发明的陶瓷材料的一个实施例(08-B-10)在200X放大率下的显微照片；图2 (下)是本发明的陶瓷材料的一个实施例(08-B-10)在1000X放大率下的显微照片；图3 (上)是现有的陶瓷材料(09-B-23)在200 X放大率下的显微照片；图3 (下)是现有的陶瓷材料(09-B-23)在500X放大率下的显微照片。
具体实施例方式参见图1，图I示出了一种用于点燃内燃机中燃料和空气的混合物的代表性的火花塞20。该火花塞20包括由陶瓷材料成形的绝缘体22,该陶瓷材料包括占所述陶瓷材料的质量分数为98. 00-99. 50wt%的三氧化二铝(Al2O3) ；0. 16-0. 70wt%的至少一种第二族碱土金属的氧化物(第二族氧化物)；0. 25-0. 75wt%的二氧化硅(Si02)。该Al2O3按体积比的中值粒径(D50)为I. 2-1. 8 μ m。该陶瓷材料的制备包括提供一种包含Al2O3，至少一种第二族氧化物，和SiO2的陶瓷颗粒；冲压所述陶瓷颗粒；烧结所述陶瓷颗粒。陶瓷材料各组分的wt%被定义为该组分相对于陶瓷材料总量的浓度。例如，如果陶瓷材料包含99. 00wt%的Al2O3,那么总的陶瓷材料的99. 00%是Al2O3,总的陶瓷材料剩下的I. 00%是其他化合物。陶瓷材料中Al2O3，第二族氧化物，以及SiO2的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。Al2O3的粒径分布在陶瓷材料进行冲压和烧结之前采用Beckman-Coulter LS-230激光散射仪器进行测量。所述中值粒径由粒径分布图获得。如图I所示,该代表性火花塞20组件包括金属外壳24,绝缘体22,中心电极26,地电极28。正如本领域公知，金属外壳24是一种大致圆柱形的导电性元件，具有中空的沿其轴向长度延伸的孔。在所述孔中，具有一组与绝缘体22直径减小部分尺寸匹配的周向肩(circumferential shoulders)。如同所述金属外壳24,该绝缘体22也具有大致圆柱的形状并且包括长的轴向孔。该绝缘体22的下部轴端包括一鼻部,所述鼻部大致延伸出所述金属外壳24的最下端部分并朝向一点火端36延伸。该绝缘体22的轴向孔被设计为在一末端处接收一末端电极30，并在点火端36处接收一中心电极26。中心电线组件32从该末端电极30朝向中心电极26延伸。地电极28与该金属外壳24的下部轴端机械并电连接。该中心电极26的裸露端与地电极28的端面彼此相对，从而在火花塞20的点火端36限定一 火花隙。如图I所示并描述于此的火花塞仅仅是众多可能的实施例中的一个。在工作时，该末端电极30接收来自于点火系统(未示出)的高压点火脉冲，该点火脉冲沿着中心电线组件32 —直传递到该中心电极26的下裸露端。如果该脉冲具有足够的能量导通该火花隙34，在该中心电极26和之间形成火花，从而该地电极28通过金属外壳24接地到引擎。该火花点燃预先注入引擎内的燃烧室中的燃料/空气混合物，从而依次启动用于向引擎提供动力的燃烧过程。该火花塞20的绝缘体22由一种陶瓷材料成形，该陶瓷材料包括足够量的Al2O3以影响该陶瓷材料的导热系数和介电强度。该陶瓷材料包含，占所述陶瓷材料的98. 00-99. 50wt%的A1203。在另一实施例中，该陶瓷材料包含98. 50-99. 30wt%的A1203。在又一实施例中，该陶瓷材料包含98. 90-99. 10wt%的A1203。如上所述，Al2O3的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。该Al2O3以陶瓷颗粒的形式提供，其含量足够影响该陶瓷材料的孔隙率，密度，和介电强度。在一个实施例中，该Al2O3按体积比D50中值粒径为1.2-1.8μπι。在另一实施例中，该Al2O3按体积比D50中值粒径为I. 3-1. 7 μ m。在又一实施例中，该Al2O3按体积比D50中值粒径为I. 4-1. 6 μ m。该D50中值粒径是指颗粒的当量球面直径，其中50. 0%的颗粒具有更大的当量直径，另外50. 0%的颗粒具有更小的当量直径。如上所述，该粒径分布在陶瓷材料进行冲压和烧结之前采用Beckman-Coulter LS-230激光散射仪器进行测量。所述中值粒径由粒径分布图获得。该粒径分布还可以采用D90粒径描述。在一个实施例中，该Al2O3按体积比D90粒径为2. 5-6. O μ m。在另一实施例中，该Al2O3按体积比D90粒径为2. 9-5. I μ m。在又一实施例中，该Al2O3按体积比D90粒径为3. 5-4. 5 μ m。该D90粒径是指颗粒的当量球面直径，其中90. 0%的颗粒具有比D90当量直径更小的粒径。该粒径分布同样是在陶瓷材料进行冲压和烧结之前采用Beckman-Coulter LS-230激光散射仪器进行测量。所述D90粒径由粒径分布图获得。
该陶瓷Al2O3颗粒具有足够影响该陶瓷材料的孔隙率，密度，和介电强度的比表面积。在一个实施例中，该Al2O3的比表面积为2. 0-5. OmVgo在另一实施例中，该Al2O3的比表面积为2. 5-4. 5m2/g。在又一实施例中，该Al2O3的比表面积为3. 0-4. 0m2/g。该Al2O3颗粒白勺 t匕表面积通过 BET 方法米用 micromeritics instrument corporation Gemini II Model2370进行测量。该BET方法涉及通过测量被吸收到陶瓷颗粒表面形成单层分子的氮气含量来确定比表面积。该Al2O3的比表面积在冲压和烧结该陶瓷颗粒之前测量。该陶瓷绝缘体包含至少一种第二族氧化物，其含量足够影响该陶瓷材料的导热系数和介电常数。该陶瓷材料包含，占所述陶瓷材料的wt%为O. 16-0. 70wt%的至少一种第二族氧化物。在一个实施例中，该陶瓷材料包含0. 33-0. 60wt%的至少一种第二族氧化物。在又一实施例中，该陶瓷材料包含0. 40-0. 53wt%的至少一种第二族氧化物。该至少一种第二族氧化物的wt%即为该陶瓷材料的各种第二族氧化物相对于该陶瓷材料总量的wt%。换句话说，至少一种第二族氧化物的wt%被定义为第二族氧化物相对于陶瓷材料的总量的浓度。该第二族氧化物的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。
该陶瓷材料的第二族氧化物包含氧化钙(CaO)，氧化镁(MgO)，氧化铍(BeO)，氧化锶(SrO)，氧化钡(BaO)，氧化镭(RaO)中的至少一种。在一个实施例中，该陶瓷材料的第二族氧化物包含0. 16-0. 70wt%的氧化I^(CaO)和氧化镁(MgO)。在一个实施例中，该陶瓷材料包含占所述陶瓷材料的wt%为0. 15-0. 55wt%的CaO。在另一实施例中，该陶瓷材料包含0. 30-0. 50wt%的CaO。在又一实施例中，该陶瓷材料包含0. 35-0. 45wt%的CaO。该CaO的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。 在一个实施例中，该陶瓷材料包含占所述陶瓷材料的wt%为0. 01-0. 15wt%的MgO。在另一实施例中，该陶瓷材料包含0. 03-0. 10被％的1%0。在又一实施例中，该陶瓷材料包含0. 05-0. 08wt%的MgO。该MgO的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。该陶瓷材料包含一定量的二氧化硅(SiO2),以足够影响该陶瓷材料的导热系数和介电常数。该陶瓷材料包含占所述陶瓷材料的0. 25-0. 75wt%的Si02。在一个实施例中，该陶瓷材料包含0. 50-0. 70wt%的Si02。在又一实施例中，该陶瓷材料包含0. 55-0. 65wt%的Si02。SiO2的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。在一个实施例中，该陶瓷材料包含至少一种第四族过渡金属的氧化物(第四族氧化物)，该含量足够影响该陶瓷材料的导热系数和介电常数。在一个实施例中，该陶瓷材料包含占所述陶瓷材料的wt%为0. 01-0. 16wt%的至少一种第四族氧化物。在另一实施例中，该陶瓷材料包含0. 04-0. 13wt%的第四族氧化物。在又一实施例中，该陶瓷材料包含0. 07-0. 10被％的第四族氧化物。该第四族氧化物的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。该陶瓷材料的第四族氧化物包含氧化锆(ZrO2), 二氧化钛(TiO2), 二氧化铪(HfO2),以及氧化韦卢(RfO2)中的至少一种。在一个实施例中，该第四族氧化物包含0. 07-0. 10wt% 的 ZrO2 和 TiO2。
在一个实施例中，该陶瓷材料包含占所述陶瓷材料的被％为O. 01-0. 15 七％的Zr02。在另一实施例中，该陶瓷材料包含O. 04-0. 12wt9^9Zr02。在又一实施例中，该陶瓷材料包含O. 07-0. 09wt%的ZrO2。该ZrO2的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。在一个实施例中，该陶瓷材料包含占所述陶瓷材料的wt%多达O. 01被％的1102。在另一实施例中，该陶瓷材料包含多达O. 006wt%的Ti02。在又一实施例中，该陶瓷材料包含多达O. 004wt%的TiO2。该TiO2的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。在一个实施例中，该陶瓷材料包含至少一种第一族碱金属的氧化物(第一族氧化物)，该含量足够影响该陶瓷材料的导热系数和介电常数。在一个实施例中，该陶瓷材料包含占所述陶瓷材料的wt%少于O. 0060wt%的至少一种第一族氧化物。在另一实施例中，该陶瓷材料包含少于O. 0040wt%的第一族氧化物。在又一实施例中，该陶瓷材料包含少于 O. 0020wt%的第一族氧化物。该第一族氧化物的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。该陶瓷材料的第一族氧化物包含氧化钾(K2O),氧化钠(Na2O),氧化锂(Li2O),氧化铷(Rb2O),氧化铯(Cs2O),以及氧化钫(Fr2O)中的至少一种。在一个实施例中，该陶瓷材料的第一族氧化物包含少于O. 0060wt%的K2O和Na20。在一个实施例中，该陶瓷材料包含至少一种第二族氧化物，至少一种第四族氧化物，以及至少一种第一族氧化物。在另一实施例中，该陶瓷材料包含至少一种第二族氧化物和至少一种第四族氧化物。在又一实施例中，该陶瓷材料包含至少一种第二族氧化物和至少一种第一族氧化物。在一个实施例中，该陶瓷材料包含占所述陶瓷材料的wt%少于O. 0050wt%的K20。在另一实施例中，该陶瓷材料包含少于O. 0030wt%的K20。在又一实施例中，该陶瓷材料包含少于O. 0020wt%的K20。该K2O的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。 在一个实施例中，该陶瓷材料包含占所述陶瓷材料的wt%多达O. 0010wt%的Na20。在另一实施例中，该陶瓷材料包含多达O. 0009wt%的Na20。在又一实施例中，该陶瓷材料包含多达O. 0007wt%的Na20。该Na2O的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。在一个实施例中，该陶瓷材料包含一定量的五氧化二磷(P2O5),该含量足够影响该陶瓷材料的导热系数和介电常数。在一个实施例中，该陶瓷材料包含占所述陶瓷材料少于O. 0040wt%的P205。在另一实施例中，该陶瓷材料包含O. 0010-0. 0035wt%的P205。在又一实施例中，该陶瓷材料包含O. 0025-0. 0030wt%的P205。该P2O5的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。在一个实施例中，该陶瓷材料包含一定量的氧化铍(B2O3),该含量足够影响该陶瓷材料的导热系数和介电常数。在一个实施例中，该陶瓷材料包含占所述陶瓷材料多达O. 50wt%的B203。在另一实施例中，该陶瓷材料包含多达O. 40wt%的B203。在又一实施例中，该陶瓷材料包含多达O. 30wt%的B203。该B2O3的存在和含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。
在一个实施例中，该陶瓷材料与一种粘合剂相结合，该粘合剂的量足够将所述陶瓷材料的各组分彼此粘结在一起。在计算各组分的wt%时,粘合剂并不被计算在陶瓷材料的组成中。该粘合剂优选包含有机树脂或蜡，例如聚乙烯醇(PVA)，聚乙二醇(PEG)，腊，或包含蜡，水，和乳化剂的乳状液，或这些有机树脂和蜡的混合物。该粘合剂以陶瓷粉的干重的I. 5-2. 5wt%加入。通常，该粘合剂在烧结步骤中就会完全燃尽，而不出现在烧结的陶瓷材料中。在一个实施例中，Al2O3，第二族氧化物和SiO2的至少一部分在烧结时相结合形成一玻璃相。该烧结的陶瓷材料包含占所述陶瓷材料0.5-2. 0wt%的玻璃相。在另一实施例中，该烧结陶瓷包含O. 75-1. 5wt%的玻璃相。在又一实施例中，该烧结陶瓷包含O. 85-1. 15wt%的玻璃相。可比较的现有的陶瓷材料通常含有4. 0-5. 0wt%的玻璃相。该烧结陶瓷材料中玻璃相的存在在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线衍射(XRD)测量，或者通过使用分析扫描投射电子显微镜(ASTEM)进行电子衍射测量。该玻璃相的含量在陶瓷材料进行烧结之后通过X射线荧光光谱分析(XRF)或电感耦合等离子体(ICP)进行测量。
在一个实施例中，该玻璃相包含占所述玻璃相5. 0-50. 0wt%的Al2O3。在另一实施例中，该玻璃相包含15. 0-45. 0wt%的Al2O315在又一实施例中，该玻璃相包含31. 0-39. 0wt%的Al2O315该Al2O3在玻璃相中的存在在陶瓷材料烧结之后通过能量分散光谱仪EDS测量，或使用分析扫描投射电子显微镜(ASTEM)进行EDX测量。Al2O3在玻璃相中的含量难以分析确定，但是Al2O3-SiO2-MgO-CaO相位图则显示出Al2O3通常介于15. 0-45. 0wt%之间。在一个实施例中，该玻璃相包含占所述玻璃相15. 5-31. 7wt%的第二族氧化物。在另一实施例中，该玻璃相包含17. 0-27. 5wt%的第二族氧化物。在又一实施例中，该玻璃相包含21. 2-25. 0wt%的第二族氧化物。该第二族氧化物在玻璃相中的存在在陶瓷材料烧结之后通过能量分散光谱仪EDS测量，或使用分析扫描投射电子显微镜(ASTEM)进行EDX测量。在一个实施例中，玻璃相中的第二族氧化物包含15. 0-24. 0wt%的CaO，O. 5-7. 7wt%的MgO。在另一实施例中，第二族氧化物包含17. 0-22. 4wt%的CaO和O. 9-5. 5wt%的MgO。在另一实施例中，第二族氧化物包含19. 0-20. 0wt%的CaO和
2.5-4. 6wt% 的 MgO0在一个实施例中，该玻璃相包含占所述玻璃相27. 0-50. 0wt%的SiO2。在另一实施例中，该玻璃相包含34. 0-47. 3wt%的SiO2。在又一实施例中，该玻璃相包含40. 0-43. 2wt%的Si02。该SiO2在玻璃相中的存在在陶瓷材料烧结之后通过能量分散光谱仪EDS测量，或使用分析扫描投射电子显微镜(ASTEM)进行EDX测量。在一个实施例中，Al2O3，第二族氧化物，和SiO2的至少一部分在烧结时相结合形成次级晶体。该次级晶体包含TK招酸I丐(CaAl12O19)尖晶石(MgAl2O4),I丐长石(CaAl2Si2O8),以及多铝红柱石(Al6Si2O13)中的至少一种。该次级晶体的产生和含量采用扫描电子显微镜(SEM)和能量分散X射线光谱仪(EDS)测量。该次级晶体的相组成通过使用分析扫描投射电子显微镜(ASTEM)进行X射线衍射(XRD)或电子衍射测量。该烧结陶瓷材料通常包含少于I. 0%的次级晶体。Al2O3，第二族氧化物，和SiO2在各次级晶体中的出现也是采用扫描电子显微镜(SEM)和能量分散X射线光谱仪(EDS)测量。由于次级晶体在烧结陶瓷材料中的含量较低，因此Al，O, Si，和第二族元素在次级晶体中的含量难以准确分析。
表I包含本发明的例1，是本发明的陶瓷材料的多个实施例中的一个。表I还包含了对照例1，是一种现有的陶瓷材料。表I
权利要求
1.一种用于火花塞的绝缘体的陶瓷材料，其特征在于，包括以占所述陶瓷材料的质量分数计， 98. 00-99. 50wt% 的三氧化二铝(Al2O3)； O.16-0. 70wt%的至少一种第二族碱土金属的氧化物(第二族氧化物)；以及 O.25-0. 75wt% 的二氧化硅(SiO2)。
2.如权利要求I所述的陶瓷材料，其特征在于，所述Al2O3由D50中值粒径为I.2-1. 8 μ m的颗粒成形。
3.如权利要求I所述的陶瓷材料，其特征在于，所述Al2O3由D90粒径为2.5-6. O μ m的颗粒成形。
4.如权利要求I所述的陶瓷材料，其特征在于，所述Al2O3由比表面积为2.0-5. 0m2/g的颗粒成形。
5.如权利要求I所述的陶瓷材料，其特征在于，所述至少一种第二族氧化物包含氧化隹丐(CaO),氧化镁(MgO),氧化铍(BeO),氧化银(SrO),氧化钡(BaO),氧化错(RaO)中的至少一种。
6.如权利要求5所述的陶瓷材料，其特征在于，包含O.01-0. 15wt%的氧化镁。
7.如权利要求5所述的陶瓷材料，其特征在于，包含O.15-0. 55wt%的氧化钙。
8.如权利要求I所述的陶瓷材料，其特征在于，包含O.01-0. 16wt%的至少一种第四族过渡金属的氧化物(第四族氧化物)。
9.如权利要求8所述的陶瓷材料，其特征在于，所述至少一种第四族氧化物包含氧化锆(ZrO2), 二氧化钛(TiO2), 二氧化铪(HfO2),以及氧化韦卢(RfO2)中的至少一种。
10.如权利要求9所述的陶瓷材料，其特征在于，包含O.07-0. 10wt%的ZrO2和Ti02。
11.如权利要求9所述的陶瓷材料，其特征在于，包含O.01-0. 15wt%的Zr02。
12.如权利要求9所述的陶瓷材料，其特征在于，包含多达O.01wt%的Ti02。
13.如权利要求I所述的陶瓷材料，其特征在于，包含少于O.0060wt%的至少一种第一族碱金属的氧化物(第一族氧化物)。
14.如权利要求13所述的陶瓷材料，其特征在于，所述至少一种第一族氧化物包含氧化钾(K2O),氧化钠(Na2O),氧化锂(Li2O),氧化铷(Rb2O),氧化铯(Cs2O),以及氧化访(Fr2O)中的至少一种。
15.如权利要求14所述的陶瓷材料，其特征在于，包含少于O.0060wt%的K2O和Na20。
16.如权利要求I所述的陶瓷材料，其特征在于，包含O.50-2. 0wt%的玻璃相。
17.如权利要求16所述的陶瓷材料，其特征在于，所述玻璃相包含至少一部分所述Al2O3，所述第二族氧化物，以及所述Si02。
18.如权利要求17所述的陶瓷材料，其特征在于，所述玻璃相包含以占所述玻璃相的质量分数计，5. 0-50. 0wt%的所述Al2O3, 27. 0-50. 0wt%的SiO2,并且其中，所述第二族氧化物包含 15. 0-24. 0wt% 的 CaO 和 O. 5-7. 7wt% 的 MgO。
19.如权利要求I所述的陶瓷材料，其特征在于，包含由至少一部分所述Al2O3，所述第二族氧化物以及所述SiO2组成的次级晶体。
20.如权利要求19所述的陶瓷材料，其特征在于，所述次级晶体包含六铝酸钙(CaAl12O19)尖晶石(MgAl2O4),钙长石(CaAl2Si2O8),以及多铝红柱石(Al6Si2O13)中的至少一种。
21.如权利要求I所述的陶瓷材料，其特征在于，包含98.85wt%的Al2O3,0. 46wt%的第二族氧化物，以及O. 60wt%的SiO2。
22.如权利要求I所述的陶瓷材料，其特征在于，所述第二族氧化物包含CaO和MgO，并且所述陶瓷材料包含 98. 85wt% 的 Al2O3,0. 39wt% 的 CaO，O. 073wt% 的 MgO，O. 60wt% 的 SiO2,O.004wt% 的 TiO2,0. 08wt% 的 ZrO2,0. 003wt% 的 K20，O. 0007wt% 的 Na2O,以及 O. 0027wt% 的PA。
23.如权利要求I所述的陶瓷材料，其特征在于，所述第二族氧化物包含CaO和MgO，并且所述陶瓷材料包含 98. 80wt% 的 Al2O3,0. 46wt% 的 CaO，0. 037wt% 的 MgO，0. 62wt% 的 Si02， 0.005wt% 的 Ti02，0. 08wt% 的 Zr02，0. 004wt% 的 K20，0. 0008wt% 的 Na2O,以及 0. 0031wt% 的PgO5。
24.一种用于火花塞的由陶瓷材料成形的绝缘体，其特征在于，包括 以占所述陶瓷材料的质量分数(wt%)计， 98. 00-99. 50wt% 的三氧化二铝(Al2O3)； 0.16-0. 70wt%的至少一种第二族碱土金属的氧化物(第二族氧化物)；以及 0.25-0. 75wt% 的二氧化硅(SiO2)。
25.一种包含由陶瓷材料成形的绝缘体的火花塞，其特征在于，包括 以占所述陶瓷材料的质量分数计， 98. 00-99. 50wt% 的三氧化二铝(Al2O3)； 0.16-0. 70wt%的至少一种第二族碱土金属的氧化物(第二族氧化物)；以及 0.25-0. 75wt% 的二氧化硅(SiO2)。
26.一种用于火花塞的绝缘体的陶瓷材料的制造方法，其特征在于，包括以下步骤 提供一种陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒包含以占所述陶瓷材料的质量分数计， 98. 00-99. 50wt%的三氧化二铝(Al2O3),所述三氧化二铝具有I. 2-1. 8μπι的中值粒径; 0.16-0. 60wt%的至少一种第二族碱土金属的氧化物(第二族氧化物)；以及 0.25-0. 75wt% 的二氧化硅(SiO2)； 冲压所述陶瓷颗粒；以及 烧结所述陶瓷颗粒。
27.一种由陶瓷材料成形的用于火花塞的绝缘体的制造方法，其特征在于，包括以下步骤 提供一种陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒包含以占所述陶瓷材料的质量分数计， . 98. 00-99. 50wt%的三氧化二铝(Al2O3),所述三氧化二铝具有I. 2-1. 8μπι的中值粒径;. 0.16-0. 60wt%的至少一种第二族碱土金属的氧化物(第二族氧化物)；以及.0.25-0. 75wt% 的二氧化硅(SiO2)； 冲压所述陶瓷颗粒； 烧结所述陶瓷颗粒；以及 将所述陶瓷颗粒成形为预定形状。
全文摘要
本发明提供一种包含由一种陶瓷材料成形的绝缘体的火花塞。该陶瓷材料包括98.00-99.50wt%的Al2O3，0.16-0.70wt%的第二族氧化物，0.25-0.75wt%的SiO2，0.01-0.16wt%的第四族氧化物，少于0.0060wt%的第一族氧化物，以及少于0.0040wt%的P2O5。所述Al2O3由按体积比算D50中值粒径为1.2-1.8μm的颗粒成形。所述陶瓷材料经过冲压，烧结，并成形为预定形状。该烧结陶瓷材料包含由Al2O3，第二族氧化物和SiO2组成的玻璃相。该烧结陶瓷材料还包含六铝酸钙(CaAl12O19)尖晶石(MgAl2O4)，钙长石(CaAl2Si2O8)，以及多铝红柱石(Al6Si2O13)的次级晶体。
文档编号H01T13/38GK102858713SQ201180020259
公开日2013年1月2日 申请日期2011年4月21日 优先权日2010年4月23日
发明者威廉·J·沃克, 迈克尔·E·萨科恰 申请人:费德罗-莫格尔点火公司