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。本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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；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。
技术介绍
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SSWi性隨纖餘義代魅火mmMM现傾求 靈置懸諭火麵魏9mmm 嫩mm纖腦 駿酞空间木獅站站 机紧竣2DJ&nnMnaai或 者 14mn压缩终了S-IMw SMObar点火电I 爾SSKVr最高SWar 8>~i50liar WESffi 21BM^ SOflMRaSMMm38MWCfifltTC TW-Sro1C 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，专利技术名称为“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”的专利技术专利，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，专利技术名称为“陶瓷火花塞绝缘体及其制造方法”的专利技术专利，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。本专利技术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，专利技术名称为“火花塞”的专利技术专利，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、锶组分和钡组本文档来自技高网...
【技术保护点】
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铝绝缘体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈光云，陈件明，王伟强，陈龙，
申请(专利权)人：株洲湘火炬火花塞有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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