专利名称：复合氧化铝绝缘体火花塞及其制造方法
复合氧化铝绝缘体火花塞及其制造方法本发明涉及一种火花塞的部件结构及其制作方法，具体说是涉及一种复合氧化铝绝缘体火花塞及其制造方法；所述火花塞通过在绝缘体发火端使用高性能氧化铝陶瓷，绝缘体上部使用普通氧化铝陶瓷，以提高火花塞性能，降低生产成本。
背景技术：
火花塞的功能是把高压导线送来的脉冲高压电放电，击穿火花塞两电极间空气，产生电火花以此引燃气缸内的混合气体，使发动机运转起来。由于内燃机烧制室火花放电产生的高温烧制气体( 2000-3000 °C)，火花塞绝缘体将暴露在约500-700°C的热气氛中，且需承受燃气爆发产生强的机械压力以及高的点火电压(20-50KV)。另外，燃气燃烧产生的S02、NOx等腐蚀气体也将对火花塞产生化学腐蚀。因此，火花塞的绝缘体在室温及其高温范围内都应具备优良的使用性能。
氧化铝陶瓷因其优良的耐热性、较高的机械强度和绝缘性能以及耐电压特性等，成为火花塞生产企业首选的绝缘体材料。氧化招基绝缘体主要由氧化招(Al2O3)组分构成，通常会使用少量烧结助剂如二氧化硅(Si02)、氧化钙(CaO)和氧化镁(MgO)等以降低烧结温度，提高烧结性能。作为氧化铝基绝缘体的主要组成部分，氧化铝原材料本身的性能对火花塞绝缘体性能具有重大的影响作用。按氧化铝中Na成分(转化成Na2O)的不同氧化铝原材料可分为低苏打氧化铝(Na2O含量小于0. 1%，质量百分含量，下同)、中苏打氧化铝(Na2O含量为0. 1-0. 2%)和正常苏打氧化铝(Na2O含量大于0. 2%)。Na+离子具有很高的离子传导性能，当其大量存在于氧化铝基绝缘体中时，在500°C以上的高温下将会引起绝缘体的绝缘电阻、机械强度、耐电压等特性急剧下降，影响火花塞的点火性能，甚至导致火花塞失效。因此，在火花塞绝缘体的生产过程中，应尽量使用Na成分含量较低的氧化铝。但在氧化铝原材料的生产过程中，Na成分的去除将会增加生产成本，因此低苏打氧化铝是比较昂贵的。一般情况下，火花塞绝缘体的机械强度、耐电压特性等随着绝缘体中氧化铝含量的增加而提高，如美国专利MS 2010/0229813 Al介绍的氧化铝质量百分含量为98. 0%和MS 2011/0251042 Al介绍的氧化铝质量百分含量为99. 0%的氧化铝绝缘体，其高温机械强度大于400MPa，介电击穿电压达到42KV/mm，均都要明显优于普通氧化铝绝缘体(氧化铝含量通常小于95. 0%)，但氧化铝含量的增加将会使得绝缘体中烧结助剂含量减少，导致绝缘体的烧结温度升高，能耗增加、成本上升。在氧化铝绝缘体的生产过程中，氧化铝原材料的原晶粒径对绝缘体的最终性能具有重要的影响作用。使用原晶粒径小的氧化铝原材料，如亚微米级氧化铝，反应活性高，能够降低烧结温度，且能够抑制绝缘体中晶粒的过分长大，有利于提高火花塞绝缘体的机械强度、耐电压特性等。但同样，原晶粒径小的氧化铝原材料生产成本较高，价格较昂贵。近年来，为了满足节能、环保、安全等要求，内燃机技术尤其是车用汽油机的发展十分迅速。发动机设计趋于紧凑型、小巧型、轻量化，在保证足够动力性能的同时改善发动机燃油的经济性，降低发动机油耗。增压技术的使用，包括涡轮增压技术和机械增压技术，能够有效地提升发动机的升功率，尤其是双涡轮增压技术，大大提高了发动机的功率、扭矩。这也使得汽车发动机的压缩比从传统的8. 5:1提升至了 14:1甚至更高，加上增压比(一般为小于3)，汽车发动机压缩终了压力从过去的8 10 bar提升至现在的2(T40bar左右。另外，还有诸如可变进气技术、缸内直喷技术GDI、可变压缩比技术、停缸技术的使用，均使得火花塞工作条件变得更加苛刻，也对火花塞及其绝缘体的使用性能提出了更高的要求。因此，使用原晶粒径小、反应活性高、Na2O含量低的氧化铝以制备高性能火花塞逐渐成为生产企业必然选择，但这会造成生产成本的急剧上升；汽车发动机及火花塞的性能指数对比如表一。表一汽车发动机及火花塞的性能指数对比
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火花塞绝缘体性能指标
灰花塞绝缘体性能指数I传统要求I现代要求
单位厚度耐电压(峰值电压)_> 20kV/mm_> 30kV/mm_
陶瓷强度—280MPa500MPa
高温绝缘电阻|500°C，不低于3MQ |550°C，不低于IOMQ
实践表明，火花塞在使用过程中，只有火花塞绝缘体的发火端暴露在燃烧塞室中，需承受高温、高压、高电压的冲击作用，且本身厚度较薄，易引起该部位绝缘体烧损、火花击穿等现象，导致火花塞失效。同时，也只有火花塞绝缘体的发火端对高温绝缘电阻有较高的要求。而火花塞绝缘体上部厚度较厚，对该部位绝缘体性能要求较低。因此，若火花塞绝缘体的生产均使用原晶粒径小、反应活性高、Na2O含量低的高性能氧化铝，不仅会使生产成本急剧上升，同时也会导致功能过剩。通过国内专利文献检索，发现有关于火花塞氧化铝绝缘体及其制作方法方面的专利，主要有以下几个
I、专利号为CN99800197.X，发明名称为“火花塞、用于火花塞的氧化铝基绝缘体及用于该绝缘体的生产方法”的发明专利，该专利公开了一种火花塞、用于火花塞的氧化铝基绝缘体及用于该绝缘体的生产方法，所提出技术方案是在包括氧化铝作为主要成分的绝缘体中，把绝缘体中的Na成分作为Na2O设置在0. 07至0. 5wt%的范围内。尽管Na成分含量高到按常规一直认为超出了常识，但就该范围的Na成分含量而论，在高温下的绝缘电阻、机械强度等没有意外下降，并且能得到性能可与由Na成分含量比上述范围低的常规低苏打氧化铝制成的绝缘体相比较的绝缘体。结果，能使用成本比常规使用的低苏打氧化铝低得多的中苏打氧化铝和正常苏打氧化铝，来代替低苏打氧化铝，从而实现火花塞100的绝缘体2、和还有火花塞100的生产成本显著降低。
2、专利号为CN200980122464. 7，发明名称为“陶瓷火花塞绝缘体及其制造方法”的发明专利，该专利公开了一种用于火花点火装置的绝缘体，包括电绝缘陶瓷芯管，其具有接线端、点火端和沿从所述接线端至所述点火端的纵向孔轴延伸的内孔；以及电绝缘陶瓷芯顶部管，其具有第二外表面和第二孔，所述陶瓷芯顶部管的第二外表面与所述陶瓷芯管的接近所述点火端的所述孔嵌套接合并直接粘结。该绝缘体还包括类似的在陶瓷芯管的外表面上的嵌套并直接粘结的肩部管，或在陶瓷芯管的外表面上的嵌套并直接粘结的杆管。该陶瓷可包括氧化铝基陶瓷，以及其他合适的陶瓷材料，该管可由相同或不同的陶瓷组分制造。本发明还包括通过在烧结期间控制收缩率制造该嵌套的管，直接粘结的绝缘体的方法。3、专利号为CN201080029677. 8，发明名称为“火花塞”的发明专利，该专利公开了
一种具有优异的在高温下耐电压特性的火花塞。所述火花塞装备有中心电极、绝缘体和金属壳，其特征在于所述绝缘体包含氧化铝基烧结体，所述氧化铝基烧结体包含硅组分(Si组分)，镁组分(Mg组分)，选自钙组分、锶组分和钡组分的至少一种组分，以及稀土元素组分(RE组分)；所述氧化铝基烧结体的晶界相具有包含所述RE组分的六方铝酸盐晶体；在 所述氧化铝基烧结体中，所述RE组分与所述Mg组分的重量比满足5. 4 ( (RE氧化物)/MgO ( 17. 5 ;在位于所述结晶相中并且用TEM存在六方铝酸盐晶体或存在六方铝酸盐晶体和Si组分两者的直径为0. 3nm的圆形光斑中，碱金属组分的含量以氧化物换算为0. 01-20重量％。4、专利号为CN201080029969. 1，发明名称为“火花塞及火花塞的制造方法”的发
明专利，该专利公开了一种火花塞，其实现了在高温下的高耐电压特性，且在高温下的耐电压特性不容易降低。本发明的火花塞的特征在于，其包括中心电极、绝缘体和主体配件，所述绝缘体具备含有硅成分、第2族元素成分、和稀土元素成分的氧化铝基烧结体，作为利用X射线衍射进行分析的结果，所述氧化铝基烧结体由玻璃相与氧化铝结晶相形成，用透射型电子显微镜观察所述氧化铝基烧结体的晶界相，在30个直径0. 3nm的圆形光斑中计算碱金属成分与上述稀土元素成分的以氧化物换算的重量比[碱金属/稀土元素]而获得的平均值为0.01 I. O。上述专利虽然都涉及到火花塞氧化铝绝缘体及其制作方法，但是仔细分析可以看出，这些专利大多仍都是围绕火花塞氧化铝绝缘体配方所做的改进，只有专利号为CN200980122464. 7的发明专利涉及到绝缘体的结构，但所描述的结构仍只是在普通的结构上重点对成型工艺方法进行改进，所以现有的技术都没有对根据现在火花塞的要求，在使用原晶粒径小、反应活性高、Na2O含量低的氧化铝以制备高性能火花塞造成生产成本的急剧上升的问题加以解决，因此很有必要对此进一步加以研究改进。
发明内容
本发明的目的是，针对以上火花塞氧化铝绝缘体性能和成本之间的矛盾，提供一种复合氧化铝陶瓷火花塞绝缘体及其制造方法，在提高火花塞使用性能的同时降低生产成本。根据本发明的发明目的所提出的技术实施方案是一种复合氧化铝陶瓷火花塞绝缘体，将火花塞绝缘体分为两部分，一部分为火花塞发火端绝缘体，另一部分为火花塞上部绝缘体；火花塞发火端绝缘体和火花塞上部绝缘体分别采用不同配方的氧化铝陶瓷材料制作；其中，火花塞发火端绝缘体由晶粒径小、反应活性高、Na2O含量低的高性能氧化铝陶瓷制作，火花塞上部绝缘体由普通氧化铝陶瓷制作；两种不同材料按比例先后填充进模具中，经等静压压制成形后通过烧结制得复合氧化铝绝缘体。进一步地，所述的火花塞绝缘体分为两部分是按照火花塞发火端绝缘体与火花塞上部绝缘体1:2-9的比例或能满足火花塞性能的其他任何比例进行分割。进一步地，所述火花塞发火端绝缘体的高性能氧化铝陶瓷氧化铝的质量百分含量为95. 09T99. 9%，其余成分为常规烧结助剂，使用Na2O质量百分含量小于0. 1%的低苏打氧化铝原材料，氧化铝原材料的原晶粒径小于I. 50 u m。按传统生产工艺，将氧化铝原材料与烧结助剂混合、球磨、制浆、喷雾干燥造粒制得粉料待用。
进一步地，所述火花塞发火端绝缘体的氧化铝原材料使用原晶粒径约为I Pm、Na2O质 量百分含量为0. 01-0. 1%的高活性氧化铝。进一步地，所述火花塞上部绝缘体的氧化铝含量约为85.0- 95.0%，使用Na2O含量大于0. 1%的中苏打或正常苏打氧化铝原材料，氧化铝原材料的原晶粒径约为3 ym。按上述相同生产工艺，制得喷雾干燥粉料待用。一种实现上述火花塞绝缘体结构的火花塞绝缘体的制造方法。在火花塞绝缘体毛坯成型时，先按照火花塞绝缘体形状制作出等静压模具，将等静压模具以发火端绝缘体朝下的方向垂直竖立放置，将火花塞发火端绝缘体的氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体发火端结构；再将火花塞上部绝缘体的氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体上部结构；在150-200MPa的高压等静压下同时压制；压制成型后，磨削成所需火花塞绝缘体的结构，再置于烧结炉内烧结制得复合氧化铝火花塞绝缘体。进一步地，火花塞绝缘体毛坯成型时，也可以将等静压模具以上部绝缘体朝下的方向垂直竖立放置，也可先将火花塞上部绝缘体的氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体上部结构，再将火花塞发火端绝缘体的氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体发火端结构；再将装有两种配方氧化铝陶瓷粉料同时压制，磨削、烧结制得复合氧化铝火花塞绝缘体。本发明的优点在于，本发明通过采用两种不同材料结构的绝缘体，在满足现在火花塞高性能要求的前提下，减少了高价材料的用量，相比火花塞绝缘体均使用高性能氧化铝陶瓷，复合氧化铝陶瓷火花塞绝缘体成本要下降50%以上。通过扫描电子显微镜显示烧结后火花塞发火端绝缘体氧化铝陶瓷晶粒的大小约为2-3iim，500°C的温度下火花塞的高温绝缘电阻大于1000MQ，900°C的温度下火花塞绝缘体的机械强度达到420 MPa，火花塞绝缘体的介电击穿电压达到42KV/mm ;火花塞上部绝缘体的性能仍与现在普通火花塞性能相当。
图I是火花塞结构的半剖主视图；。图2是复合氧化铝基绝缘体结构的半剖主视 图3是火花塞复合氧化铝基绝缘体毛坯压制成型示意图；图4是本发明一个实施例的两种配方材料不同比例的全剖主视 图5是本发明另一个实施例的两种配方材料不同比例的全剖主视 图6是本发明另一个实施例的两种配方材料不同比例的全剖主视图。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。通过附图可以看出，本发明涉及一种复合氧化铝陶瓷火花塞绝缘体，将火花塞绝缘体分为两部分，一部分为火花塞发火端绝缘体，另一部分为火花塞上部绝缘体；火花塞发火端绝缘体和火花塞上部绝缘体分别采用不同配方的氧化铝陶瓷材料制作；其中，火花塞发火端绝缘体由晶粒径小、反应活性高、Na2O含量低的高性能氧化铝陶瓷制作，火花塞上部绝缘体由普通氧化铝陶瓷制作；两种不同材料按比例先后填充进模具中，经等静压压制成 形后通过烧结制得复合氧化铝绝缘体。进一步地，所述的火花塞绝缘体分为两部分是按照火花塞发火端绝缘体与火花塞上部绝缘体1:2-9的比例或能满足火花塞性能的其他任何比例进行分割。进一步地，所述火花塞发火端绝缘体的高性能氧化铝陶瓷氧化铝的质量百分含量为95. 09T99. 9%，其余成分为常规烧结助剂，使用Na2O含量小于0. 1%的低苏打氧化铝原材料，氧化铝原材料的原晶粒径小于I. 50 u m0按传统生产工艺，将氧化铝原材料与烧结助剂混合、球磨、制浆、喷雾干燥造粒制得粉料待用。
进一步地，所述火花塞发火端绝缘体的氧化铝原材料使用原晶粒径约为I Pm、Na2O含量0. 01-0. 1%的高活性氧化铝。进一步地，所述火花塞上部绝缘体的氧化铝含量约为85. 0- 95. 0%，使用Na2O含量大于0. 1%的中苏打或正常苏打氧化铝原材料，氧化铝原材料的原晶粒径约为3 ym。按上述相同生产工艺，制得喷雾干燥粉料待用。一种实现上述火花塞绝缘体结构的火花塞绝缘体的制造方法。在火花塞绝缘体毛坯成型时，先按照火花塞绝缘体形状制作出等静压模具，将等静压模具以发火端绝缘体朝下的方向垂直竖立放置，将火花塞发火端绝缘体的氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体发火端结构；再将火花塞上部绝缘体的氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体上部结构；在150-200MPa的高压等静压下同时压制；压制成型后，磨削成所需火花塞绝缘体的结构，再置于烧结炉内烧结制得复合氧化铝火花塞绝缘体。进一步地，火花塞绝缘体毛坯成型时，也可以将等静压模具以上部绝缘体朝下的方向垂直竖立放置，先将火花塞上部绝缘体的氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体上部结构，再将火花塞发火端绝缘体的氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体发火端结构；再将装有两种配方氧化铝陶瓷粉料同时压制，磨肖IJ、烧结制得火花塞复合氧化铝绝缘体。结合附图描述如下
附图I给出了火花塞的一般结构图，从中可以看出火花塞主要包括接线螺杆I、氧化铝基绝缘体2、金属壳体3、中心电极4和侧电极5。附图2给出了本发明的氧化铝基绝缘体为复合氧化铝基陶瓷的一种结构示意图从附图可以看出，将火花塞绝缘体2分为两部分，一部分为火花塞发火端绝缘体6，一部分为火花塞上部绝缘体7 ;其中，火花塞发火端绝缘体6使用高性能氧化铝陶瓷，火花塞上部绝缘体7使用普通氧化铝陶瓷。火花塞发火端绝缘体的高性能氧化铝陶瓷氧化铝的质量百分含量为95. 09T99. 9%，其余成分为烧结助剂，氧化铝原材料使用原晶粒径约为I U m、Na2O含量为
0.01%的高活性氧化铝。火花塞绝缘体中氧化铝质量百分含量的增加，有利于提高氧化铝基绝缘体的高温机械强度和耐电压等特性，本发明发火端绝缘体高性能氧化铝陶瓷中氧化铝的质量百分含
量最佳值为99. 0%。氧化铝原材料原晶粒径细小，所获得的氧化铝陶瓷晶粒小、结构致密，而原材料中 Na2O含量较低则有利于火花塞绝缘体高温绝缘电阻和耐电压特性的提高。氧化铝陶瓷的具体制造步骤如下将一定比例的氧化铝原材料与烧结助剂混合、球磨到一定粒径(D5tl);加入少量的分散剂、粘结剂和润滑剂制得浆料，经喷雾干燥造粒制得流动性较好的粉料待用。火花塞上部绝缘体使用普通氧化铝陶瓷，氧化铝的质量百分含量为85. 09T95. 0%，其余成分为常规烧结助剂。氧化铝原材料使用原晶粒径约为3 u m、Na2O含量大于0. 1%的中苏打或正常苏打氧化铝原材料。火花塞上部绝缘体的普通氧化铝陶瓷，使用原晶粒径约为3pm的普通氧化铝，相比细颗粒的氧化铝原材料，烧结温度要求更高；而降低绝缘体中氧化铝的质量百分含量，增加烧结助剂的含量则能够降低陶瓷绝缘体的烧结温度。本发明绝缘体上部普通氧化铝陶瓷中氧化铝的质量百分含量为95. 0%。火花塞上部绝缘体普通氧化铝陶瓷使用Na2O含量高、原晶粒径大的普通氧化铝原材料将使生产成本急剧下降，提高经济效益。按照上述相同的工艺，将氧化铝原材料和烧结助剂混合后制得喷雾干燥造粒粉料待用。附图3给出了本发明的一种加工方式，火花塞复合氧化铝绝缘体是通过以下步骤制得的将制得的高性能氧化铝陶瓷粉料和普通氧化铝陶瓷粉料分别装入漏斗一 8和漏斗二 9中。下料时，漏斗一 8先下一部分粉料，如约占毛坯总体积10% — 30%的高性能氧化铝陶瓷粉料14，然后漏斗二 9下料至等静压模具13填充完毕，如约占毛坯总体积70%-90%的普通氧化铝陶瓷粉料15。粉料填充完毕，在150-200MPa的高压等静压下压制，磨削成规定形状的绝缘体毛坯，在窑炉中烧结制得复合氧化铝绝缘体。为了保证配料的准确，在漏斗一 8和漏斗二 9下料通道中分别可以设置喂料器10和11 ;漏斗一 8和漏斗二 9下料通道汇集到漏斗12中，再通过等静压模注料管16注入等静压模具13。当然，在火花塞绝缘体毛坯成型时，也可先将部分上述普通氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体上部结构，再将部分高性能氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体发火端结构。两种配方氧化铝陶瓷粉料同时压制、磨削、烧结制得复合氧化铝火花塞绝缘体。本发明复合氧化铝绝缘体，绝缘体发火端高性能氧化铝陶瓷的烧结收缩率为I.195^1. 205，绝缘体上部普通氧化铝陶瓷的烧结收缩率为I. 19(Tl. 195，因此在复合氧化铝基绝缘体发火端和上部的结合处没有应力产生，两种配方氧化铝陶瓷结合致密。烧结后，绝缘体发火端的高性能氧化铝陶瓷晶粒较小，平均粒径为2 3 U m左右，而绝缘体上部的普通氧化铝陶瓷氧化铝晶粒较大，平均粒径达到5飞y m左右。本发明中，高性能氧化铝陶瓷的体积密度达到3. 925g/cm3，优于普通氧化铝陶瓷的体积密度3. 750 g/cm3 ;500°C高温下，高性能氧化铝陶瓷的高温绝缘电阻大于1000MQ，优于普通氧化铝陶瓷的分流电阻500MQ ;900°C的高温下，高性能氧化铝陶瓷的机械强度达到420 MPa，优于普通氧化铝陶瓷的机械强度350 MPa ;高性能氧化铝陶瓷的介电击穿电压达到42KV/mm，优于普通氧化铝陶瓷的介电击穿电压35KV/mm。由此可知，高性能氧化铝陶瓷的性能明显要优于普通 氧化铝陶瓷。本发明中，火花塞氧化铝绝缘体由两种配方氧化铝陶瓷组成发火端绝缘体高性能氧化铝陶瓷使用Na2O含量低、原晶粒径小的高活性氧化铝原材料，性能优越；上部绝缘体普通氧化铝陶瓷使用Na2O含量高、原晶粒径大的普通氧化铝原材料，价格低廉。因此，本发明的复合氧化铝绝缘体在提高火花塞绝缘体性能的同时能够降低了生产成本，具有很高的应用价值。本发明中，Na2O含量低、原晶粒径小的高活性氧化铝原材料的市场价格是普通氧化铝原材料的6倍，若复合氧化铝绝缘体中高性能陶瓷氧化铝和普通陶瓷氧化铝所占比例分别为30%和70%，则相比仅用高性能陶瓷氧化铝一种配方的氧化铝基绝缘体，复合氧化铝基绝缘体在保证产品性能的前提下可节约成本58. 3%，具有很好的经济价值。实施例一
一种火花塞绝缘体，如附图4所示，其特征是火花塞绝缘体由复合氧化铝陶瓷组成绝缘体发火端由高性能氧化铝陶瓷组成，绝缘体上部由普通氧化铝陶瓷组成。绝缘体发火端高性能氧化铝陶瓷使用Na2O含量低、原晶粒径小的高活性氧化铝原材料，氧化铝的质量百分含量为99. 0%，其余成分为烧结助剂。绝缘体上部普通氧化铝陶瓷使用原晶粒径约为3 um, Na2O含量大于0. 1%的中苏打或正常苏打氧化铝原材料，氧化铝的质量百分含量为95. 0%，其余成分为烧结助剂。本发明的火花塞复合氧化铝绝缘体包括以下步骤将制得的高性能氧化铝陶瓷粉料和普通氧化铝陶瓷粉料分别装入漏斗一和漏斗二中；下料时，漏斗一喂料器先下一部分粉料，如约占毛坯总体积10%的高性能氧化铝陶瓷粉料，然后漏斗二喂料器下料至等静压模具填充完毕，如约占毛坯总体积90%的普通氧化铝陶瓷粉料。粉料填充完毕，在150-200MPa的高压等静压下压制，磨削成规定形状的绝缘体毛坯，在窑炉中烧结制得复合氧化铝基绝缘体。本发明的火花塞复合氧化铝绝缘体，500 V的温度下火花塞的高温绝缘电阻大于1000MQ，900°C的温度下火花塞绝缘体的机械强度达到420 MPa，火花塞绝缘体的介电击穿电压达到42KV/mm。相比火花塞绝缘体均使用高性能氧化铝陶瓷，复合氧化铝陶瓷火花塞绝缘体可节约成本75%。实施例二
一种火花塞绝缘体，如附图5所示，其特征是火花塞绝缘体由复合氧化铝陶瓷火组成绝缘体发火端由高性能氧化铝陶瓷组成，绝缘体上部由普通氧化铝陶瓷组成。绝缘体发火端高性能氧化铝陶瓷使用Na2O含量低、原晶粒径小的高活性氧化铝原材料，氧化铝的质量百分含量为98. 0%，其余为常规烧结助剂。绝缘体上部普通氧化铝陶瓷使用原晶粒径约为
3um, Na2O含量大于0. 1%的中苏打或正常苏打氧化铝原材料，氧化铝的质量百分含量为93. 0%，其余成分为烧结助剂。本发明的火花塞复合氧化铝绝缘体包括以下步骤将制得的高性能氧化铝陶瓷粉料和普通氧化铝陶瓷粉料分别装入漏斗一和漏斗二中；下料时，漏斗一喂料器先下一部分粉料，如约占毛坯总体积20%的高性能氧化铝陶瓷粉料，然后漏斗二喂料器下料至等静压模具填充完毕，如约占毛坯总体积80%的普通氧化铝陶瓷粉料。粉料填充完毕，在150-200MPa的高压等静压下压制，磨削成规定形状的绝缘体毛坯，在窑炉中烧结制得复合氧化铝基绝缘体。本发明的火花塞复合氧化铝绝缘体，500°C的温度下火花塞的高温绝缘电阻大于1000MQ，900°C的温度下火花塞绝缘体的机械强度达到420 MPa，火花塞绝缘体的介电击穿电压达到42KV/mm。相比火花塞绝缘体均使用高性能氧化铝陶瓷，复合氧化铝陶瓷火花塞绝 缘体可节约成本66. 7%。实施例三
一种火花塞绝缘体，如附图6所示，其特征是火花塞绝缘体由复合氧化铝陶瓷火组成绝缘体发火端由高性能氧化铝陶瓷组成，绝缘体上部由普通氧化铝陶瓷组成。绝缘体发火端高性能氧化铝陶瓷使用Na2O含量低、原晶粒径小的高活性氧化铝原材料，氧化铝的质量百分含量为97. 0%，其余成分为烧结助剂。绝缘体上部普通氧化铝陶瓷使用原晶粒径约为
3um, Na2O含量大于0. 1%的中苏打或正常苏打氧化铝原材料，氧化铝的质量百分含量为90. 0%，其余成分为烧结助剂。本发明的火花塞复合氧化铝绝缘体包括以下步骤将制得的高性能氧化铝陶瓷粉料和普通氧化铝陶瓷粉料分别装入漏斗一和漏斗二中；下料时，漏斗一喂料器先下一部分粉料，如约占毛坯总体积30%的高性能氧化铝陶瓷粉料，然后漏斗二喂料器下料至等静压模具填充完毕，如约占毛坯总体积70%的普通氧化铝陶瓷粉料。粉料填充完毕，在150-200MPa的高压等静压下压制，磨削成规定形状的绝缘体毛坯，在窑炉中烧结制得复合氧化招绝缘体。本发明的火花塞复合氧化铝绝缘体，500°C的温度下火花塞的高温绝缘电阻大于1000MQ，900°C的温度下火花塞绝缘体的机械强度达到420 MPa，火花塞绝缘体的介电击穿电压达到42KV/mm。相比火花塞绝缘体均使用高性能氧化铝陶瓷，复合氧化铝陶瓷火花塞绝缘体可节约成本58. 3%。
权利要求
1.一种复合氧化铝绝缘体火花塞，其特征在于，将火花塞绝缘体分为两部分，一部分为火花塞发火端绝缘体，另一部分为火花塞上部绝缘体；火花塞发火端绝缘体和火花塞上部火绝缘体分别采用不同配方的氧化铝陶瓷材料制作；其中，火花塞发火端绝缘体由晶粒径小、反应活性高、Na2O含量低的高性能氧化铝陶瓷制作，火花塞上部火绝缘体由普通氧化铝陶瓷制作；两部分不同材料按比例先后填充进模具中，经等静压压制成形后通过烧结制得复合氧化招绝缘体。
2.如权利要求I所述的复合氧化招绝缘体火花塞，其特征在于，所述的火花塞绝缘体分为两部分是按照火花塞发火端绝缘体与火花塞上部绝缘体1:2-9的比例或能满足火花塞性能的其他任何比例进行分割。
3.如权利要求I所述的复合氧化铝绝缘体火花塞，其特征在于，所述火花塞发火端绝缘体的高性能氧化铝陶瓷氧化铝的质量百分含量为95. 09Γ99. 9%，其余成分为常规烧结助剂，使用Na2O含量小于O. 1%的低苏打氧化铝原材料，氧化铝原材料的原晶粒径小于I.50 μ m ;· 按传统生产工艺，将氧化铝原材料与烧结助剂混合、球磨、制浆、喷雾干燥造粒制得粉料待用。
4 如权利要求I所述的复合氧化铝绝缘体火花塞，其特征在于，所述火花塞发火端绝缘体的氧化铝原材料使用原晶粒径约为I μ m、Na2O含量为O. 01-0. 1%的高活性氧化铝。
5.如权利要求I所述的复合氧化招绝缘体火花塞，其特征在于，所述火花塞上部绝缘体的氧化铝含量约为85. O- 95. 0%，使用Na2O含量大于O. 1%的中苏打或正常苏打氧化铝原材料，氧化铝原材料的原晶粒径约为3 μ m ; 按上述相同生产工艺，制得喷雾干燥粉料待用。
6.一种实现权利要求I所述复合氧化铝绝缘体火花塞的火花塞绝缘体制造方法，其特征在于，在火花塞绝缘体毛坯成型时，先按照火花塞绝缘体形状制作出等静压模具，将等静压模具以发火端绝缘体朝下的方向垂直竖立放置，将火花塞发火端绝缘体的氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体发火端结构；再将火花塞上部绝缘体的氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体上部结构；在150-200MPa的高压等静压下同时压制；压制成型后，磨削成所需火花塞绝缘体的结构，再置于烧结炉内烧结制得复合氧化铝火花塞绝缘体。
7.一种实现权利要求I所述复合氧化铝绝缘体火花塞的火花塞绝缘体制造方法，其特征在于，火花塞绝缘体毛坯成型时，将等静压模具以上部绝缘体朝下的方向垂直竖立放置，也可先将火花塞上部绝缘体的氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体上部结构，再将火花塞发火端绝缘体的氧化铝陶瓷粉料填充到等静压模具内，用来形成火花塞绝缘体发火端结构；再将装有两种配方氧化铝陶瓷粉料同时压制，磨削、烧结制得复合氧化招火花塞绝缘体。
全文摘要
一种复合氧化铝绝缘体火花塞及其制造方法，将火花塞绝缘体分为两部分，一部分为火花塞发火端绝缘体，另一部分为火花塞上部火绝缘体；火花塞发火端绝缘体和火花塞上部火绝缘体分别采用不同配方的氧化铝陶瓷材料制作；其中，火花塞发火端绝缘体由晶粒径小、反应活性高、Na2O含量低的高性能氧化铝陶瓷制作，火花塞上部火绝缘体由普通氧化铝陶瓷制作；两种不同材料按比例先后填充进模具中，经等静压压制成形后通过烧结制得复合氧化铝绝缘体。本发明通过采用两部分不同材料结构的绝缘体，在满足现在火花塞高性能要求的前提下，减少了高价材料的用量，相比火花塞绝缘体均使用高性能氧化铝陶瓷，复合氧化铝陶瓷火花塞绝缘体成本要下降50%以上。
文档编号H01T21/02GK102856792SQ20121033176
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者陈光云, 陈件明, 王伟强, 陈龙 申请人:株洲湘火炬火花塞有限责任公司