專利名稱：圓錐形全陶瓷電熱塞芯及制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于以無機(jī)硅酸鹽為基料的導(dǎo)電陶瓷制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。
已有的電熱塞有全金屬電熱塞及金屬表面覆蓋陶瓷電熱塞兩種。金屬電熱塞以電阻絲作為加熱體，反應(yīng)速度慢，工作溫度低，容易因腐蝕而損壞，壽命短。金屬表面覆蓋陶瓷電熱塞，雖然減小了受腐蝕損壞的程度因而壽命增長，但工作溫度及反應(yīng)速度同樣不理想。近年來，出現(xiàn)了一種圓柱形體全陶瓷電熱塞，雖具有工作溫度高、反應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，但在斷裂以后，會掉入發(fā)動機(jī)汽缸中，引起汽缸的損壞，而且在制備工藝中，圓柱形全陶瓷電熱塞芯產(chǎn)品會出現(xiàn)彎曲、直線度不高等質(zhì)量問題，產(chǎn)品合格率低，尚未達(dá)到能大批量生產(chǎn)的實(shí)用階段。
本發(fā)明的目的在于提供一種圓錐形全陶瓷電熱塞芯及制備工藝。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種圓錐形全陶瓷電熱塞芯及制備工藝，其中圓錐形全陶瓷電熱塞芯包含圓錐形體及圓柱形體，圓柱形柱的直徑等于小于圓錐形體的細(xì)端的直徑，在圓錐形體的粗端中央有電極插孔，其結(jié)構(gòu)包含三層，外層為導(dǎo)電層，中層為相對絕緣層，內(nèi)芯為電阻層，電阻層與導(dǎo)電層在圓柱體的尖端部連通形成電連接。將其裝入金屬殼體中，即構(gòu)成電熱塞。當(dāng)在電阻層及導(dǎo)電層之間加上電源時，電流即通過電阻層及導(dǎo)電層，由于電熱塞芯端部直徑縮小，電阻值增大，因而當(dāng)電流通過時，便會在小直徑圓柱體的電阻層上產(chǎn)生1400℃以上的高溫，用來給發(fā)動機(jī)點(diǎn)火。在安裝時，電熱塞芯的圓錐形體部分則裝入并楔緊在具有同樣圓錐形的內(nèi)腔的金屬殼體中，即使斷裂，也不會掉出而落入發(fā)動機(jī)汽缸中。
導(dǎo)電層、相對絕緣層及電阻層各層均分別以混合漿灌漿成型，然后燒結(jié)。各層的混合漿為由四種成分及水混合攪勻所形成的漿狀物。各層混合漿的成分及水的重量配制比例如下
導(dǎo)電層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=(40-60)∶(50-70)∶(5-20)∶(5-20)以上四種成分總重∶水重=1∶(2-5)相對絕緣層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=(50-70)∶(30-60)∶(10-30)∶(10-30)以上四種成分總重∶水重=1∶(2-5)電阻層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=(30-45)∶(60-80)∶(5-20)∶(5-20)以上四種成分總重∶水重=1∶(2-5)其制備工藝包含以下步驟a．制備混合漿將Si3N4、MoSi2、Al2O3及Y2O3粉末，按照導(dǎo)電層，相對絕緣層及電阻層混合漿的配制比例加水混合攪拌均勻，形成三種混合漿，分裝入各自的容器中；b．灌漿成型將兩端開口的具有圓錐形內(nèi)腔成型模裝于灌漿機(jī)上，以圓錐形內(nèi)腔細(xì)端朝下、粗端朝上，分別輸送混合漿通過成型模，當(dāng)混合漿通過成型模時，漿中的質(zhì)點(diǎn)會逐漸沉積形成一定厚度的沉積層，為了形成具有三層結(jié)構(gòu)的全陶瓷電熱塞芯坯體，灌漿工藝分三次進(jìn)行第一次，灌導(dǎo)電層混合漿形成導(dǎo)電層，其厚度為h1=0.8~1.26.8×dm]]>為電熱塞芯粗端直徑第二次，灌相對絕緣層混合漿形成相對絕緣層，其厚度h2=0.3~0.56.8×dm]]>第三次，灌電阻層混合漿，直至沉積質(zhì)點(diǎn)充滿整個內(nèi)芯為止以形成電阻層，在電熱塞芯圓柱體的尖端部，電阻層的部分材料與該處的導(dǎo)電層的部分材料連通，形成電連接。
c．燒結(jié)將干的全陶瓷電熱塞芯坯體從成型模中取出，裝入有圓錐形內(nèi)腔的燒結(jié)模中，以圓錐形內(nèi)腔細(xì)端朝下、粗端朝上，將燒結(jié)模送入燒結(jié)爐中，在溫度1400℃--1800℃、壓力2000-5000KPa下燒結(jié)7-12小時，然后逐漸冷卻至室溫；d．修整將燒結(jié)后的坯體進(jìn)行修整，并制作電極插孔，以便進(jìn)行電連接。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是按照本發(fā)明所制備的全陶瓷電熱塞芯裝在發(fā)動機(jī)上通電時，工作溫度可達(dá)到1400℃以上，達(dá)到此工作溫度所需時間不大于2秒，斷裂后不會從金屬殼體中掉出落入汽缸內(nèi)。按照本發(fā)明的制備工藝制備全陶瓷電熱塞芯，由于采用了圓錐形內(nèi)腔成型模及圓錐形內(nèi)腔燒結(jié)模，可以使在制備工藝中全陶瓷電熱塞芯的圓錐形表面與模的圓錐形內(nèi)腔表面始終保持良好的接觸，從而保證產(chǎn)品不彎曲變形、具有較高的直線度，產(chǎn)品合格率很高，制造成本低，使產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖，對圖1說明如下，1為圓錐形體，2為圓柱形體，3為導(dǎo)電層，4為相對支，5為電阻層，6為電極插孔。
本發(fā)明所應(yīng)用的導(dǎo)電層、相對絕緣層及電阻層混合漿的重量配制比例的三個實(shí)施例如下1．實(shí)施例1導(dǎo)電層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=55∶60∶10∶10以上四種成分總重∶水重=1∶2相對絕緣層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=65∶50∶10∶10以上四種成分總重∶水重=1∶2
電阻層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=45∶70∶10∶10以上四種成分總重∶水重=1∶22．實(shí)施例2導(dǎo)電層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=45∶55∶10∶10以上四種成分總重∶水重=1∶3相對絕緣層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=55∶45∶10∶10以上四種成分總重∶水重=1∶3電阻層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O2=40∶65∶10∶10以上四種成分總重∶水重=1∶33、實(shí)施例3導(dǎo)電層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=40∶50∶10∶10以上四種成分總重∶水重=1∶3相對絕緣層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=50∶40∶10∶10以上四種成份總重∶水重=1∶3電阻層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=30∶60∶10∶10以上四種成份總重∶水重=1∶權(quán)利要求
1.一種圓錐形全陶瓷電熱塞芯及制備工藝，其特征在于其中圓錐形全陶瓷電熱芯包含圓錐形體(1)及圓柱形體(2)，圓柱形體(2)的直徑等于小于圓錐形體(1)的細(xì)端的直徑，在圓錐形體的粗端中央有電極插孔(6)，其結(jié)構(gòu)包含三層，外層為導(dǎo)電層(3)，中層為相對絕緣層(3)，內(nèi)芯為電阻層(5)，電阻層(5)與導(dǎo)電層(3)在圓柱體(2)的尖端連通形成電連接；導(dǎo)電層(3)、相對絕緣層(4)及電阻層(5)各層均分別以混合漿灌漿成型，然后燒結(jié)，各層的混合漿為由四種成分及水混合攪勻所形成的漿狀物，各層混合漿的成分及水的重量配制比例如下導(dǎo)電層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=(40-60)∶(50-70)∶(5-20)∶(5-20)以上四種成分總重∶水重=1∶(2-5)相對絕緣層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=(50-70)∶(30-60)∶(10-30)∶(10-30)以上四種成分總重∶水重=1∶(2-5)電阻層混合漿Si3N4∶MoSi2∶Al2O3∶Y2O3=(30-45)∶(60-80)∶(5-20)∶(5-20)以上四種成分總重∶水重=1∶(2-5)
2.一種圓錐形全陶瓷電熱塞芯及制備工藝，其特征在于其制備工藝包含如下步驟∶a．制備混合漿∶將Si3N4、MoSi2、Al2O3及Y2O3粉末，按照導(dǎo)電層、相對絕緣層及電阻層混合漿的配制比例加水混合攪拌均勻，形成三種混合漿，分裝入各自的容器中；b．灌漿成型將兩端開口的具有圓錐形內(nèi)腔的成型模裝于灌漿機(jī)上，以圓錐形內(nèi)腔細(xì)端朝下、粗端朝上，分別輸送混合漿通過成型模，當(dāng)混合漿通過成型模時，漿中的質(zhì)點(diǎn)會逐漸沉積形成一定厚度的沉積層，為了形成有三層結(jié)構(gòu)的全陶瓷電熱塞芯坯體，灌漿工藝分三次進(jìn)行第一次，灌導(dǎo)電層混合漿形成導(dǎo)電層(3)，其厚度為h1=0.8~1.26.8×dm]]>其中，dm為電熱塞芯粗端直徑第二次，灌相對絕緣層混合漿形成相對絕緣層(4)，其厚度為h2=0.3~0.56.8×dm]]>第三次，灌電阻層混合漿，直到沉積質(zhì)點(diǎn)充滿整個內(nèi)芯為止，以形成電阻層(5)，在電熱塞芯圓柱體(2)的尖端部，電阻層(5)的部分材料與該處的導(dǎo)電層(3)的部分材料連通形成電連接；c．燒結(jié)將干的全陶瓷電熱塞芯坯體從成型模中取出，裝入有圓錐形內(nèi)腔的燒結(jié)模中，以圓錐形內(nèi)腔細(xì)端朝下、粗端朝上，將燒結(jié)模送入燒結(jié)爐中，在溫度1400--1800℃，壓力2000-5000KPa下燒結(jié)7-12小時，然后逐漸冷卻至室溫；d．修整將燒結(jié)后的坯體進(jìn)行修整，并制作電極插孔(6)，以便進(jìn)行電連接。
全文摘要
本發(fā)明全陶瓷電熱塞芯包含圓錐形體和圓柱形體,其結(jié)構(gòu)包含導(dǎo)電層、相對絕緣層和電阻層。各層均以混合漿灌漿燒結(jié)制成,混合漿由Si
文檔編號B32B18/00GK1231963SQ98111950
公開日1999年10月20日 申請日期1998年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月10日
發(fā)明者雷彼得 申請人:雷彼得