形狀、大小預(yù)備好模具。將蠟板塊置于熱 壓鑄機(jī)上在模具中進(jìn)行熱壓鑄成形，壓縮空氣壓力為0. 4~0. 8MPa，工作時(shí)的溫度在60~ 70。。。
[0032] 脫模：從模具中取出坯體，得到棒狀導(dǎo)電層素坯。
[0033] 預(yù)燒結(jié)：在氣氛爐中把棒狀導(dǎo)電層素坯埋入裝有經(jīng)過煅燒的Al2O3細(xì)粉的匣體中。 然后逐漸升溫，升溫速度0. 5°C /min，升到70~80°C保溫3~5h，再慢慢升溫，升溫速度 0. 5°C /min，用以排除坯體中的石蠟和蜂蠟，再升溫至1150°C~1250Γ進(jìn)行，保溫預(yù)燒3~ 5h，取得棒狀導(dǎo)電層材料。在升溫過程中，升溫速度應(yīng)緩慢，否則易造成變形和開裂。
[0034] 2、絕緣層YSZ漿料的準(zhǔn)備： 原料：取球磨取得的部分上層YSZ的水混合物，即含有粒徑為0. 01~0.1 的YSZ的 水混合物；分子量為200~10000的聚乙二醇；無水酒精。
[0035] 將以上各料混合均勻，即為絕緣層YSZ漿料，其中，聚乙二醇占絕緣層YSZ漿料總 質(zhì)量的〇. 5~10% ;酒精占絕緣層YSZ漿料總質(zhì)量的0. 1%。
[0036] 3、發(fā)熱層Sr或Ca摻雜的GdCrO3的漿料制備： 原料：取球磨取得的部分上層YSZ的水混合物，即含有粒徑為0. 01~0.1 的YSZ的 水混合物；由Sr或Ca至少一種摻雜的粒徑為0. 1~0. 4 μ m Sr或Ca摻雜的GdCrO3粉；分 子量為200~10000的聚乙二醇；無水酒精。
[0037] 將粒徑為0· 1~0· 4 μ mSr或Ca摻雜的GdCrO3粉加入到分子量為200~10000的 聚乙二醇及酒精溶液、水中，再加入粒徑為0. 1~0. 5 μπι YSZ粉末的水混合物，混合均勻， 即為發(fā)熱層Sr或Ca摻雜的GdCrO3的漿料。
[0038] 形成的發(fā)熱層Sr或Ca摻雜的GdCrO3的漿料中，YSZ粉末占發(fā)熱層漿料總質(zhì)量的 0. 5~2. 5%，聚乙二醇占發(fā)熱層Sr或Ca摻雜的GdCrOjP YSZ的漿料總質(zhì)量的0. 5~15%， Sr或Ca摻雜的GdCrO3粉占發(fā)熱層漿料總質(zhì)量的47. 5~49. 5%。
[0039] 4、采用浸涂（dip-coating)工藝制備絕緣層和發(fā)熱層： 先在多相陶瓷復(fù)合材料導(dǎo)電層的外表面用絕緣層YSZ漿料浸涂，厚度為40~1000 μ m， 干燥后，在靠近導(dǎo)電層的端部制出圓環(huán)槽，直至露出環(huán)狀導(dǎo)電層。
[0040] 然后再浸涂一層發(fā)熱層，Sr或Ca摻雜的GdCr03& YSZ混合的漿料，厚度為400~ 1000 μ m，放入恒溫恒濕箱中干燥，即得電熱塞半制品。
[0041] 5、空氣中共燒結(jié)氧化物陶瓷電熱塞： 把電熱塞半制品埋入裝有經(jīng)過煅燒好的Al2O3細(xì)粉的匣體中放入箱式爐中，緩慢升溫， 去除所有浸涂層中的有機(jī)物，升溫速度〇. 5~1°C /min。600°C后，升溫速度2~5°C /min， 在1400~1600°C保溫1~4h。然后隨爐降溫，得到柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氧化物陶瓷電熱塞。
[0042] 二、本發(fā)明制備的陶瓷電熱塞結(jié)構(gòu)如附圖1所示： 陶瓷電熱塞為多層發(fā)熱體結(jié)構(gòu)，有導(dǎo)電層1、絕緣層2和發(fā)熱層3,絕緣層2設(shè)置在棒狀 導(dǎo)電層1外，發(fā)熱層3設(shè)置在絕緣層2外，在導(dǎo)電層1前部的絕緣層2開設(shè)使發(fā)熱層3和導(dǎo) 電層1相連接的環(huán)形槽5,在導(dǎo)電層1的后端設(shè)置電極接入端子4。
[0043] 當(dāng)電極與電熱塞殼體間存在電壓時(shí)，發(fā)熱層因其有較高的電阻值，從而產(chǎn)生熱量 致使溫度迅速上升。直徑較小頸處為深入到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)用來點(diǎn)火的位置。
[0044] 三、檢測產(chǎn)品中各層材料含量： 導(dǎo)電層材料：Sr或Ca摻雜的LaCrxCo1九和YSZ ;YSZ占導(dǎo)電層總質(zhì)量的1~4%。
[0045] 絕緣層材料：YSZ。
[0046] 發(fā)熱層材料：Sr或(和）Ca摻雜的GdCrOjP YSZ ;YSZ占發(fā)熱層總質(zhì)量的1~5%。
[0047] 四、本發(fā)明產(chǎn)品與現(xiàn)有鎧裝金屬電熱塞的性能對比： 本發(fā)明陶瓷電熱塞的材料屬于多層氧化物陶瓷復(fù)合材料，具有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng) 度、抗熱震性好的特點(diǎn)，用這種材料制成的電熱塞與鎧裝金屬電熱塞的性能對比如下表：
五、本發(fā)明產(chǎn)品主要是在材料和結(jié)構(gòu)及制備技術(shù)上具有創(chuàng)新： 1、發(fā)熱層采用氧化物陶瓷復(fù)合材料，用YSZ和摻雜的GdCrO3B成的復(fù)合材料，保證電 傳輸和機(jī)械性能的穩(wěn)定，同時(shí)匹配絕緣層的熱膨脹系數(shù)。具有耐氧化和耐還原的特點(diǎn)。
[0048] 2、絕緣層使用YSZ材料，在低溫下YSZ絕緣，而在高溫下，YSZ具有一定的電導(dǎo)率， 是一種高溫下的雙發(fā)熱層電熱塞。
[0049] 3、熱壓鑄成形與浸涂工藝相結(jié)合制備多層復(fù)合復(fù)相氧化物陶瓷電熱塞，結(jié)合共 燒結(jié)工藝使陶瓷電熱塞成型。
[0050] 4、摻雜的GdCrO3耐高溫氧化物在陶瓷電熱塞的表面共燒結(jié)，使產(chǎn)品的耐熱性能更 尚。
[0051] 5、導(dǎo)電層采用摻雜Sr或Ca的LaCr1 xC〇x03+YSZ具有較低的電阻，同時(shí)與絕緣層 YSZ熱膨脹系數(shù)匹配。
[0052] 6、采用空氣中共燒結(jié)電熱塞，與其他的陶瓷電熱塞氣壓燒結(jié)或低壓熱等靜壓工藝 相比，降低了工藝成本。
[0053] 六、本發(fā)明產(chǎn)品優(yōu)勢： 1、高溫、快速啟動(dòng)；2、極長的使用壽命；3、很高的性價(jià)比；4、解決柴油機(jī)冷啟動(dòng)故障； 5、降低柴油機(jī)起動(dòng)工況、低轉(zhuǎn)速工況排放40% ;6、是實(shí)現(xiàn)柴油車高等級排放的最佳選擇；7、 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)；8、除氧化氣氛外，還能用于還原氣氛。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氧化物陶瓷電熱塞，包括導(dǎo)電層、絕緣層和發(fā)熱層，所述絕緣層設(shè) 置在導(dǎo)電層外，發(fā)熱層設(shè)置在絕緣層外，在導(dǎo)電層前部的絕緣層開設(shè)使發(fā)熱層和導(dǎo)電層相 連接的環(huán)形槽，在導(dǎo)電層的后端設(shè)置電極接入端子；其特征在于導(dǎo)電層由Sr或Ca摻雜的 LaCr 1 XC〇X03和YSZ組成；絕緣層為YSZ ;發(fā)熱層由Sr或Ca至少一種摻雜的GdCrO 3和YSZ 組成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氧化物陶瓷電熱塞，其特征在于在所述導(dǎo)電層中， YSZ占導(dǎo)電層總質(zhì)量的1~4%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氧化物陶瓷電熱塞，其特征在于在所述發(fā)熱層 中，YSZ占發(fā)熱層總質(zhì)量的1~5%。4. 如權(quán)利要求1所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氧化物陶瓷電熱塞的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下 步驟： 1) 將由摻雜Sr或Ca的LaCr1 XC〇X03、YSZ、油酸、石錯(cuò)和蜂錯(cuò)混合制成導(dǎo)電層還體，經(jīng)脫 蠟、預(yù)燒結(jié)，取得棒狀導(dǎo)電層材料； 2) 將含有YSZ的絕緣層漿料浸涂于棒狀導(dǎo)電層材料外，經(jīng)干燥后，在導(dǎo)電層的前部制 出圓環(huán)槽，直至露出圓環(huán)狀導(dǎo)電層； 3) 將含有Sr或Ca摻雜的GdCrOjP YSZ的發(fā)熱層漿料浸涂于所述圓環(huán)槽和絕緣層表 面，并經(jīng)過干燥，取得半制品； 4 )將半制品于空氣氣氛中共燒結(jié)，取得氧化物陶瓷電熱塞。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟1)中，先將摻雜Sr或Ca的 LaCr1 xCo x03和粒徑為0. 1~0. 5 的YSZ混合，烘干，所述烘干的混合物中含水質(zhì)量小于 0. 1%、YSZ占烘干的混合物總質(zhì)量的1~4% ;再將烘干的混合物與油酸、熔融的石蠟和蜂 蠟混合均勻，冷卻后取得蠟板塊；將蠟板塊置于熱壓鑄機(jī)中加熱，在模具中熱壓鑄成形后脫 膜，取得棒狀導(dǎo)電層素坯；將棒狀導(dǎo)電層素坯埋入裝有經(jīng)過煅燒的Al 2O3細(xì)粉中，將棒狀導(dǎo) 電層素坯埋入裝有經(jīng)過煅燒的Al2O3細(xì)粉中，以0. 5°C /min升溫速率升溫至70~80°C，保 溫3~5h，再以0. 5°C /min的升溫速度，用以排除坯體中的石蠟和蜂蠟，升溫至1150°C~ 1250°C進(jìn)行保溫預(yù)燒3~5h，取得棒狀導(dǎo)電層材料。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟1)中，所述油酸占烘干的混合 物和油酸、石蠟及蜂蠟總質(zhì)量的0. 2~0. 5% ;所述石蠟占烘干的混合物和油酸、石蠟及蜂蠟 總質(zhì)量的12~20% ;蜂蠟占烘干的混合物和油酸、石蠟及蜂蠟總質(zhì)量的0. 1~2%。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟2)中，所述含有YSZ的絕緣層 漿料由含有粒徑為〇. 01~〇. I 的YSZ的水混合物、分子量為200~10000的聚乙二醇 和無水酒精混合組成；所述聚乙二醇占含有YSZ的絕緣層漿料總質(zhì)量的0. 5~10% ;酒精占 絕緣層YSZ漿料總質(zhì)量的0. 1% ;浸涂的厚度為40~1000 y m。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟3)中，所述含有Sr或Ca摻雜 的GdCrOjP YSZ的發(fā)熱層漿料由粒徑為0. 1~0. 4 ym的Sr或Ca摻雜的GdCrO 3粉、分子 量為200~10000的聚乙二醇、酒精溶液和粒徑為0. 01~0.1 ym YSZ的水混合物組成，所 述YSZ占發(fā)熱層漿料質(zhì)量的0. 5~2. 5%，所述聚乙二醇占發(fā)熱層漿料質(zhì)量的0. 5~15%，Sr 或Ca摻雜的6(1〇03粉占發(fā)熱層漿料質(zhì)量的47. 5~49. 5%。9. 根據(jù)權(quán)利要求4或8所述生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟3)中，浸涂的厚度為400~ 1000 U m〇10.根據(jù)權(quán)利要求4所述生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟4)中，將半制品埋入經(jīng)過煅燒 的Al2O3細(xì)粉中，以0. 5~1°C /min的升溫速度將室溫升至600°C，然后再以2~5°C /min 的升溫速度升溫至1400~1600°C，保溫1~4h ;隨爐降溫后，從Al2O3細(xì)粉中取出氧化物陶 瓷電熱塞。
【專利摘要】一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氧化物陶瓷電熱塞及其生產(chǎn)方法，屬于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)領(lǐng)域，將由Sr或Ca摻雜的LaCr1-xCoxO3、YSZ、油酸、石蠟和蜂蠟混合制成導(dǎo)電層坯體，繞結(jié)取得棒狀導(dǎo)電層材料，將含有YSZ的絕緣層漿料浸涂于棒狀導(dǎo)電層材料外，干燥后，在導(dǎo)電層的前部制出圓環(huán)槽，將含有Sr或Ca摻雜的GdCrO3和YSZ的發(fā)熱層漿料浸涂于所述圓環(huán)槽和絕緣層表面，經(jīng)干燥，再將半制品共燒結(jié)，取得氧化物陶瓷電熱塞。本發(fā)明的制備工藝具有工藝簡單、設(shè)備投資少、成本低的優(yōu)勢，產(chǎn)品具有升溫快、溫度高、節(jié)能環(huán)保和使用壽命長等特點(diǎn)。
【IPC分類】C04B41/87, C04B35/622, F02P19/02, C04B41/89, C04B35/50
【公開號(hào)】CN105156251
【申請?zhí)枴緾N201510532837
【發(fā)明人】仲洪海, 蔣陽, 蔣仁會(huì)
【申請人】揚(yáng)州市飛鷹電子科技有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月27日