整體式大功率金鹵燈陶瓷泡殼的制造工藝及可溶芯模脫除裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種整體式大功率金鹵燈陶瓷泡殼的制造工藝及該工藝中使用的可溶芯模脫除專用設(shè)備。包括混料、造粒制備出陶瓷漿料的顆粒料，其要點(diǎn)是以為葡萄糖、尿素等可溶性物質(zhì)制作出帶鋼針的可溶芯模和將其嵌入不銹鋼質(zhì)模具之中進(jìn)行注射成型，注射工藝條件為：注射溫度為60~75℃，注射壓力為10~30KPa，注射速率為20~50cm3/s，而后迅速將陶瓷坯體移入可溶芯模脫除裝置的溫水中，將水溫控制在40~50℃之間，利用蠕動(dòng)泵輸送水的功能，將水槽中的溫水不斷地通入到陶瓷生坯之中，以溶去其中的芯模，形成一中空的陶瓷燈泡生坯。應(yīng)用本發(fā)明能夠提高生產(chǎn)效率，制造出滿足產(chǎn)品高品質(zhì)要求的整體式大功率金鹵燈陶瓷泡殼。
【專利說明】整體式大功率金鹵燈陶瓷泡殼的制造工藝及可溶芯模脫除裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于先進(jìn)陶瓷材料注射成型【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種整體式大功率金鹵燈陶瓷泡殼的制造工藝及其專用設(shè)備。
技術(shù)背景[0002]陶瓷金屬鹵化物燈是一種高效節(jié)能光源，是綠色照明領(lǐng)域中的新產(chǎn)品，其光效可達(dá)到9(Tl001m/W。早期陶瓷燈泡泡殼采用多段組合式外形結(jié)構(gòu)，即一個(gè)中空的圓柱狀殼體和兩個(gè)帶有毛細(xì)孔道的管塞。在使用圓柱形陶瓷泡殼制作的金屬鹵化物燈過程中，人們發(fā)現(xiàn)，陶瓷金屬鹵化物中的鹵化物易積聚在圓柱形管體與管塞的直角處，并強(qiáng)烈腐蝕著陶瓷泡殼。為了提高陶瓷金屬鹵化物燈的使用性能，采用單件一體化的橢球形結(jié)構(gòu)的陶瓷燈泡泡殼，是比較合理的選擇。采用橢球形陶瓷燈泡(附圖1)不但可避免陶瓷金屬鹵化物燈冷端的出現(xiàn)，而且提高了陶瓷泡殼壁的有效光負(fù)載，提高了燈具的使用性能。目前已有多項(xiàng)成型技術(shù)用于一體化橢球形半透明氧化鋁陶瓷泡殼的制備。CN200620089808.2專利中所描述的干袋式等靜壓成型技術(shù)，它先采用高純石墨或高純易于燃燒的高聚物制作芯模，再將經(jīng)噴霧造粒的高純氧化鋁粉填充到芯模與橡膠軟模的空隙之中，對橡膠軟模施加壓力可制得帶芯模的陶瓷生坯，陶瓷生坯經(jīng)高溫氧化處理可脫除管內(nèi)的芯模。CN200710031284.0專利中采用陶瓷注射成型技術(shù)先分別制備出兩個(gè)帶尾管中空半球體，然后采用一定的技術(shù)將兩個(gè)中空半球體連結(jié)成一個(gè)整體。CN201210121277.0專利中采用壓力注漿法通過石膏的吸附作用制備出一體化陶瓷燈泡泡殼材料。在實(shí)施壓力注漿法規(guī)?；苽浒胪该餮趸X陶瓷泡殼材料的過程中，我們發(fā)現(xiàn)，采用壓力注漿法制備大功率金鹵燈陶瓷泡殼存在很多問題，一是陶瓷泡殼生坯壁較厚，而制備半透明氧化鋁陶瓷粉料又非常細(xì)，采用這么細(xì)的粉料要通過吸附法成型壁較厚的陶瓷生坯較困難；二是壁較厚的陶瓷生坯在干燥過程中易開裂。
[0003]因此，尋找一種易制備出大功率金鹵燈陶瓷泡殼材料的新方法，滿足產(chǎn)品的高品質(zhì)要求，同時(shí)進(jìn)一步提聞廣品的生廣效率是一件很有意義的事情。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是采用可溶芯注射成型技術(shù)制備出大功率陶瓷金鹵燈用一體化半透明氧化鋁陶瓷燈泡泡殼材料。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供該工藝中使用的專用設(shè)備，能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下批量地快速脫除陶瓷生坯內(nèi)的可溶芯模。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明提出的一種整體式大功率金鹵燈陶瓷泡殼的制造工藝，包括下述步驟:
(I)混料:將20~30份高純石蠟和10~20份表面活性劑(如油酸)加入攪拌機(jī)中，加熱至60^1200C，待物料完全熔化后再將100份高純氧化鋁粉加入到上述攪拌機(jī)中，將該漿料進(jìn)行攪拌12~24h形成氧化鋁陶瓷漿料；(2)造粒:將混勻的氧化鋁漿料加入造粒機(jī)中，利用造粒機(jī)的擠出螺桿將漿料擠制成泥條，采用小型切割機(jī)將泥條切成小顆粒；
(3)可溶芯模制備:將一水溶性有機(jī)物(如葡萄糖)粉體加入到一干壓成型機(jī)內(nèi)，在干壓模具中間裝上一鋼針(直徑廣1.5_)，壓制成具有中空陶瓷燈管內(nèi)部空腔外形的實(shí)心帶鋼針芯模。壓制后的有機(jī)芯模密度在1.2^1.6g/cm3之間，抗壓強(qiáng)度達(dá)到f 10N/mm2 ；
(4)嵌入可溶芯模:將壓制的可溶帶鋼針芯模精確地嵌入不銹鋼質(zhì)模具之中(附圖2)；
(5)注射成型:將上述所制得的顆粒料加入到注射機(jī)的入料口處，在注射機(jī)螺桿的帶動(dòng)下進(jìn)入注射腔內(nèi)，控制一定的工藝條件，通過注射機(jī)螺桿的擠出作用將陶瓷漿料壓入到鋼質(zhì)模具與可溶芯模的空隙之中，冷卻至4(T50°C形成陶瓷生坯，注射工藝條件為；注射溫度為60~75°C，注射壓力為l(T30KPa，注射速率為2(T50cmVs ；
(6)可溶芯脫除:將上述陶瓷生坯中的鋼針抽出后，迅速將陶瓷坯體移入溫水中，將注射器針頭插入脫除鋼針后帶直孔的陶瓷生坯孔道之中，將水溫控制在4(T50°C之間，利用蠕動(dòng)泵輸送水的功能，將溫水不斷地通入到陶瓷生坯之中，以溶去其中的芯模； (7)脫酯:采用虹吸脫酯技術(shù)，將上述陶瓷生坯埋入多孔氧化鋁粉之中，通過控制脫酯溫度和時(shí)間，將大部分陶瓷生坯中的石蠟等有機(jī)物虹吸到多孔氧化鋁粉之中，脫酯溫度控制在10(T200°C，時(shí)間在20-30小時(shí)；
(8)素?zé)?將上述已脫酯的陶瓷坯體移入高溫電阻爐內(nèi)，逐漸升溫至110(Tl30(rC并保溫2~4小時(shí)，然后自然冷卻；
(9)高溫?zé)Y(jié):將素?zé)幚淼奶沾蔁襞菖輾に責(zé)鳎湃雔~5X10_3MPa的真空爐或推板式氫氣爐中在170(Tl90(rC的高溫下燒結(jié)2~4h，即得到一體化半透明氧化鋁陶瓷燈泡泡殼材料。
[0007]本發(fā)明提供的上述整體式大功率金鹵燈陶瓷泡殼的制造工藝中使用的可溶芯模脫除裝置，包括一盛水的水槽及水槽內(nèi)部設(shè)置的托住陶瓷生坯的支架，其特征是:該裝置還包括由進(jìn)水管，輸水總管、多個(gè)分出水注射器針頭和蠕動(dòng)泵組成的循環(huán)水管路。
[0008]上述的支架完全浸入在溫水中，陶瓷生坯豎向插入支架上設(shè)置的孔中，每個(gè)注射器針頭都與輸水總管聯(lián)通，并且從上端插入脫除鋼針后帶直孔的陶瓷生坯孔道之中，利用蠕動(dòng)泵輸送水的功能，將溫水不斷地通入到陶瓷生坯之中，以溶去其中的芯模。
[0009]上述可溶性芯?？梢詾槠咸烟恰⒛蛩氐热斯ず铣尚》肿佑袡C(jī)材料。
[0010]本發(fā)明采取壓制帶鋼針芯模，便于將芯模精確地嵌入不銹鋼質(zhì)模具之中。
[0011]本發(fā)明的注射工藝條件為；注射溫度為6(T75°C，注射壓力為l(T30KPa，注射速率為2(T50cm3/S。注射溫度和注射壓力非常重要，注射溫度過高，注射漿料在模具內(nèi)凝固時(shí)收縮大，易被其管內(nèi)的可溶芯模撐破；注射溫度過低，注射漿料流動(dòng)性不好，不能充滿整個(gè)成型腔體；注射壓力過低，坯體易形成缺料現(xiàn)象；注射壓力過大，易將可溶芯模中間的鋼針打斷或變形。
[0012]本發(fā)明采取將成型完好的陶瓷生坯移入溫水中，將水溫控制在4(T50°C之間，利用蠕動(dòng)泵輸送水的功能，將4(T50°C的溫水不斷地通入到陶瓷生坯之中，實(shí)現(xiàn)了保質(zhì)高效溶去芯模的目的。在此過程中，循環(huán)水溫控制非常重要，水溫低于20°C時(shí)，剛成型好的陶瓷生坯會(huì)繼續(xù)收縮，易被其管內(nèi)的可溶芯模撐破；水溫高于50°C時(shí)，陶瓷生坯強(qiáng)度太差，在脫除可溶芯模時(shí)易變形或坍塌?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的整體式大功率金鹵燈陶瓷泡殼結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明帶鋼針的可溶芯模嵌入在不銹鋼質(zhì)模具中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明的可溶芯模脫除裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明采用可溶芯注射成型工藝制備大功率金鹵燈半透明氧化鋁陶瓷燈泡泡殼材料，按下述步驟進(jìn)行:
陶瓷注射料的制備:將20-30份高純石蠟和10-20份表面活性劑(如油酸)加入攪拌機(jī)中，加熱至6(Tl20°C，待物料完全熔化后再將100份高純氧化鋁粉加入到上述攪拌機(jī)中，攪拌12~24h后形成一均勻的陶瓷漿料。將混勻的氧化鋁漿料加入造粒機(jī)中，利用造粒機(jī)的擠出螺桿將漿料擠制成泥條，采用小型切割機(jī)將泥條切成直徑2~4mm，長度2~4mm小顆粒。[0017]氧化鋁陶瓷燈泡泡殼的成型:將葡萄糖粉體加入到一干壓成型機(jī)干壓模具型腔內(nèi)，壓制成具有中空陶瓷燈管內(nèi)部空腔外形的實(shí)心帶鋼針芯模8。將壓制的可溶帶鋼針芯模精確地嵌入不銹鋼質(zhì)模具9之中，將上述所制得的顆粒料加入到注射機(jī)的入料口處，在注射機(jī)螺桿的帶動(dòng)下進(jìn)入注射腔內(nèi)，控制一定的工藝條件，通過注射機(jī)螺桿的擠出作用將陶瓷漿料壓入到鋼質(zhì)模具與可溶芯模的空隙之中，冷卻至4(T50°C后形成陶瓷生坯。注射工藝條件為；注射溫度為6(T75°C，注射壓力為l(T30KPa，注射速率為2(T50cm3/S。
[0018]可溶芯模脫除:將成型完好的陶瓷生坯中的鋼針10抽出后，迅速將陶瓷坯體3移入可溶芯模脫除裝置中，該裝置包括一盛溫水的水槽I及水槽內(nèi)部設(shè)置的托住陶瓷生坯3的支架2，還包括由進(jìn)水管6，輸水總管5、多個(gè)分出水注射器針頭4和蠕動(dòng)泵7組成的循環(huán)水管路。上述的支架完全浸入在溫水中，陶瓷生坯3豎向插入支架上設(shè)置的孔中，每個(gè)注射器針頭都與輸水總管聯(lián)通，并且從上端插入脫除鋼針后帶直孔的陶瓷生坯孔道之中，將水溫控制在4(T50°C之間，利用蠕動(dòng)泵輸送水的功能，將水槽中的溫水不斷地從進(jìn)水管吸入同時(shí)通入到陶瓷生坯之中，以溶去其中的芯模,形成一中空的陶瓷燈泡生坯。
[0019]陶瓷燈泡泡殼的燒制:將陶瓷生坯埋入多孔氧化鋁粉之中，通過控制脫酯溫度和時(shí)間，將大部分陶瓷生坯中的石蠟等有機(jī)物虹吸到多孔氧化鋁粉之中。脫酯溫度控制在10(T20(TC，時(shí)間在20-30小時(shí)。將已脫酯的陶瓷坯體移入高溫電阻爐內(nèi)，逐漸升溫至1100-1300?并保溫2~4小時(shí)，然后自然冷卻。這樣經(jīng)素?zé)幚淼奶沾蔁襞菟嘏骺芍萌隝飛X KT3MPa的真空爐或推板式氫氣爐中在170(Tl90(TC的高溫下燒結(jié)2~4h，即得到一體化半透明氧化鋁陶瓷燈泡泡殼材料。
【權(quán)利要求】
1.一種整體式大功率金鹵燈陶瓷泡殼的制造工藝，包括下述步驟: (1)混料:將20~30份高純石蠟和10~20份油酸加入攪拌機(jī)中，加熱至6(Tl20°C，待物料完全熔化后再將100份高純氧化鋁粉加入到上述攪拌機(jī)中，將該漿料進(jìn)行攪拌12~24h形成氧化鋁陶瓷漿料； (2)造粒:將上述氧化鋁陶瓷漿料加入造粒機(jī)中，利用造粒機(jī)的擠出螺桿將漿料擠制成泥條，采用小型切割機(jī)將泥條切成小顆粒； (3)可溶芯模制備:將葡萄糖粉體加入到一干壓成型機(jī)內(nèi)，在干壓模具中間裝上一鋼針，壓制成具有中空陶瓷燈管內(nèi)部空腔外形的實(shí)心帶鋼針芯模，壓制后的有機(jī)芯模密度在1.2"l.6g/cm3之間,抗壓強(qiáng)度達(dá)到l"10N/mm2 ； (4)注射成型:首先將可溶芯模精確放入不銹鋼模具腔體中心位置，然后將上述所制得的顆粒料加入到注射機(jī)的入料口處，在注射機(jī)螺桿的帶動(dòng)下進(jìn)入注射腔內(nèi)，控制一定的工藝條件，通過注射機(jī)螺桿的擠出作用將陶瓷漿料壓入到鋼質(zhì)模具與可溶芯模的空隙之中，冷卻至4(T50 °C形成陶瓷生坯，注射工藝條件為:注射溫度為6(T75 °C，注射壓力為10~30KPa，注射速率為 2(T50cm3/s ； (5)可溶芯脫除:將上述陶瓷生坯中的鋼針抽出后，迅速將陶瓷坯體移入溫水中，將注射器針頭插入脫除鋼針后帶直孔的陶瓷生坯孔道之中，將水溫控制在4(T50°C之間，利用蠕動(dòng)泵輸送水的功能，將溫水不斷地通入到陶瓷生坯之中，以溶去其中的芯模； (6)脫酯:采用虹吸脫酯技術(shù)，將上述陶瓷生坯埋入多孔氧化鋁粉之中，通過控制脫酯溫度和時(shí)間，將大部分陶瓷生坯中的石蠟等有機(jī)物虹吸到多孔氧化鋁粉之中，脫酯溫度控制在10(T200°C，時(shí)間在20-30小時(shí)； (7)素?zé)?將上述已脫酯的陶瓷坯體移入高溫電阻爐內(nèi)，逐漸升溫至110(Tl30(rC并保溫2~4小時(shí)，然后自然冷卻； (8)高溫?zé)Y(jié):將素?zé)幚淼奶沾蔁襞菖輾に責(zé)鞣湃雔~5X10_3MPa的真空爐或推板式氫氣爐中在170(Tl90(rC的高溫下燒結(jié)2~4h，即得到一體化半透明氧化鋁陶瓷燈泡泡殼材料。
2.如權(quán)利要求1所述整體式大功率金鹵燈陶瓷泡殼的制造工藝中使用的可溶芯模脫除裝置，包括一盛水的水槽(I)及水槽內(nèi)部設(shè)置的托住陶瓷生坯的支架(2)，其特征是:該裝置還包括由進(jìn)水管(6)，輸水總管(5)、多個(gè)分出水注射器針頭(4)和蠕動(dòng)泵(7)組成的循環(huán)水管路。
【文檔編號】C04B35/622GK103539436SQ201310461124
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】趙學(xué)國, 王艷香 申請人:景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院