CN101079365B - 一体化陶瓷金卤灯电弧管壳的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种制造一体化陶瓷金属卤化物灯电弧管壳的方法。采用弹性可变形的薄壁型管子作内模，充气使薄壁型管子膨胀成电弧管壳内表面所需的形状，在内模的外围设置一外模，内外模之间形成一空腔，将氧化铝粉末的凝胶浆料注射进空腔，使其凝胶固化后，排去弹性管子内模的压缩空气，抽出弹性管子，随后打开外模，取出已成型的陶瓷坯体，经烘干、排塑、预烧，真空烧结而制成一体化的陶瓷电弧管壳。本发明的陶瓷电弧管壳成形后，立即可去除其内芯材料，而不需要再用加热氧化挥发的方式去除，简化了工艺，避免了产品和环境受到污染，同时本发明的内模可以回收再用，降低了成本。

Description

一体化陶瓷金卤灯电弧管壳的制造方法

技术领域

本发明涉及高纯度、复杂形状中空陶瓷壳体的制造方法，特别涉及到一种制造一体化陶瓷金属卤化物灯电弧管的方法。

背景技术

陶瓷金卤灯是目前各类电光源中功能最为完善，性能最为优越的品种。由于使用了半透明的氧化铝陶瓷材料取代传统石英金卤灯中电弧管的石英玻璃，令其工作温度升高，抗腐蚀能力增加，尺寸精度提高，故陶瓷金卤灯的各种电光性能有了大幅度提高。

陶瓷金卤灯的关键技术有两个：一是透明氧化铝陶瓷电弧管壳；二是电极及其密封技术。

十多年来，透明氧化铝陶瓷电弧管壳的结构经历了几个发展阶段，它由最早的五个部件粘结而成到三个部件粘结，到两个部件烧结而成；直到最近实现了单个组件一体化。其生产工艺不断改进，可靠性不断提高、性能日趋完善。

至今为止，球形或椭球形的单组件一体化陶瓷电弧管是最理想的结构，它符合放电电弧的形状，有利于提高金属卤化物的蒸气压和热化学循环的稳定，也有利于提高陶瓷本身各种热机械性能和化学性能。

目前制造一体化陶瓷电弧管壳的技术工艺特征如发明专利CN1489558A和CN1251330A所述，均是采用可挥发的材料做成内芯，再设置一外模与内芯构成一空腔，然后用注浆法或粉末冷等静压法对空腔加入陶瓷材料，形成陶瓷坯体后最后通过加热氧化使内芯材料挥发掉。内芯材料包括石墨、聚合物、低熔合金等。以上专利的制造方法遇到的共同难题是内芯材料的挥发过程需缓慢而严格，稍有残留碳质即影响陶瓷的各种特性，另外CO₂的挥发也造成环境的污染，再者复杂的内芯材料造型加工也增加了成本。

因此，寻求一种更简易可行、低成本、无污染的制造方法十分必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不采用挥发性内芯、工艺简单、成本低、无污染的一体化陶瓷金卤灯电弧管壳的制造方法

为解决上述技术问题，本发明制造一体化陶瓷金卤灯电弧管壳的方法包括以下步骤：

设置好制造电弧管壳的内模，该内模由可变形的弹性材质制成，

再设置一具有空腔的外模，外模空腔形状与电弧管壳的外表面形状相配，

把内模置于外模空腔内并定位，

在外力作用下使内模变形，使其外形与电弧管壳的内表面相匹配，同时在外模和内模之间形成一腔体，

将陶瓷浆料填充到腔体内以形成电弧管壳的陶瓷坯体；

依次除去内模、外模得电弧管壳。

本发明相比现有技术具有以下显著效果：

1、本发明方法采用弹性可变形的材料作为内模，在陶瓷电弧管壳成形后，可立即可去除恢复原状的内模，而不需要用加热氧化挥发的方式去除，简化了工艺，同时避免了采用挥发性内芯对产品以及环境的污染。

2、本发明方法中材料的内模可以回收多次利用，大大降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明内模通过定位销固定在外模空腔中的结构示意图；

图2是内模充气变形后的结构示意图；

图3是向外模内模之间形成的腔体注浆后的结构示意图；

图4是内模放气回复原状结构示意图；

图5是制成的电弧管壳成品示意图。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明的制造方法进行详述。

本发明的制造工艺过程如图1至图5所示，

外模4由具有凹部的由不锈钢或塑料材料制作左模体和右模体对合所构成，凹部的形状由所要制成的电弧管壳形状而定，从而使得对合后的外模空腔形状与电弧管壳的外表面形状相配。在左、右模体对合处所设置的定位销2，定位销呈T形且定位销上设置有与外模空腔相连通的中心孔3，定位销的作用在于固定设置在外模空腔内的内模1。

本发明的内模采用可变形的弹性材质制成，本实施例中采用硅橡胶制成的薄壁型管子作为内模。将一特定长度且壁厚为0.3mm的硅橡胶薄壁型管子紧套入定位销2中，拉紧后夹进外模的空腔中，然后通过定位销的中心孔对硅橡胶薄壁型管子充气使其膨胀，在充气压力和定位销的拉力共同作用下，使硅橡胶薄壁型管子膨胀的外形达到预期效果后，即使膨胀的外形与所要制造的电弧管壳的内表面相匹配。而膨胀后的内模与外模之间形成一个与待制造的电弧管壳形状相同的腔体5。这样外模4、定位销2以及内模1可构成一整套制造一体化陶瓷金卤灯电弧管壳的组合模具。

本发明所采用的陶瓷浆料的固相重量百分比含量为大于50％，有机物重量百分比含量为小于5％。具体采用纯度为99.99％、粒径约为0.5um的α-AL₂O₃(氧化铝)粉末，外加0.25％wt的La₂O₃(氧化镧)和0.25％wt的Y₂O₃(氧化钇)高纯粉末，加蒸馏水充分球磨混合后烘干所制成陶瓷原料粉末。然后在如上的α-AL₂O₃-La₂O₃-Y₂O₃系列陶瓷配方中，用稀释溶液的方式加入3％-4％的丙烯酰胺及其耦连剂，用0.8％-1％wt的柠檬酸氨作为分散剂，再加入适量氨水，调节PH值在9-10之间，在搅拌机球磨内混合4小时，配成含固量大于50％，流动性良好的凝胶浆料。最后将浆料取出，用稀释溶液的方式加入0.2％-0.3％wt的过硫酸氨作为引发剂，在真空搅拌机内除泡后，将浆料取出备用。

将上述制好的浆料加压通过外模上设有的注射孔6将配置好的陶瓷浆料注射进组合模具的腔体5中，再将填充好陶瓷浆料的组合模具放在60℃-80℃的混度中加速凝胶固化成型。

待腔体内的陶瓷坯体凝胶固化成型后，通过定位销的中心孔排去硅橡胶薄壁型管子也就是内模中的压缩空气使其恢复原状，松开外模将定位销和内模一起从外模中拉出。

重新锁紧外模，将外模连同其中已成型的陶瓷坯体放至120℃左右的温度中干燥一定的时间，待坯体完全硬化具有很高的机械强度后，打开外模将陶瓷坯体取出。

将陶瓷坯体经200℃-600℃约4小时缓慢排塑后，升温至1100℃左右预烧1-2小时，随后移至真空炉在1800℃-1900℃的高温烧结2小时，即可得到透明度良好单件一体化的陶瓷电弧管壳。

以上是通过具体实施方式对本发明所作过程描述，本领域的技术人员在阅读和理解了本说明书后，在本申请的权利要求书的限定范围内所做出各种变化和改进也应该落入本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一体化陶瓷金卤灯电弧管壳的制造方法，包括如下步骤：

设置一制造电弧管壳的内模，该内模由可变形的弹性材质制成，

设置一具有空腔的外模，外模空腔形状与电弧管壳的外表面形状相配，

把内模置于外模空腔内并定位，

在外力作用下使内模变形，使其外形与电弧管壳的内表面相匹配，同时在外模和内模之间形成一腔体，

将陶瓷浆料填充到腔体内以形成电弧管壳的陶瓷坯体；

依次除去内模、外模得电弧管壳。

2.根据权利要求1所述的一体化陶瓷金卤灯电弧管壳的制造方法，其特征在于：所述的内模是用硅橡胶制成的薄壁型管子。

3.根据权利要求2所述的一体化陶瓷金卤灯电弧管壳的制造方法，其特征在于：所述的外模由具有凹部的左模体和右模体对合所构成，对合后的外模空腔形状与电弧管壳的外表面形状相配，设置于外模空腔处的内模由左、右模体对合处所设置的定位销夹紧定位，所述定位销呈T形且定位销上设置有与外模空腔相连通的中心孔，通过中心孔充气使内模变形使其外形与电弧管壳的内表面相匹配。

4.根据权利要求3所述的一体化陶瓷金卤灯电弧管壳的制造方法，其特征在于：形成电弧管壳的陶瓷坯体后，通过定位销中心孔排气使内模管子恢复原状后除去定位销和内模，然后在外模的夹持下把电弧管壳陶瓷坯体置于110～130℃的环境中烘干硬化。

5.根据权利要求4所述的一体化陶瓷金卤灯电弧管壳的制造方法，其特征在于：打开外模将陶瓷坯体取出后，经烘干、排塑、预烧、真空1800～1900℃烧结得半透明的一体化陶瓷电弧管壳。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的一体化陶瓷金卤灯电弧管壳的制造方法，其特征在于：所述向腔体内填充的陶瓷浆料是氧化铝粉末的凝胶浆料，其固相重量百分比含量为50％～60％，有机物丙烯酰胺、柠檬酸氨、过硫酸氨的重量百分比含量为3～5％，余量为水。

7.根据权利要求6所述的一体化陶瓷金卤灯电弧管壳的制造方法，其特征在于：所制成电弧管壳是一次成型和烧结而成且结构均匀相同的一个中空的整体，其壁厚在2～0.8mm之间。

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