[发明专利]火花塞用氧化铝陶瓷的注射成型工艺

说明书

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-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。采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竞争。

陶瓷注射成型技术(Ceramics Injection Molding，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：1)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一。

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匀、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，如裂纹、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℃，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60℃，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℃，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小时。

所述(4)步骤中注射工艺条件优选为：注射温度为70-100℃，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150℃，脱酯时间优选为22-32小时。

本发明的优点在于：