CN103641463B - 一种汽车防爆保险丝用瓷管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车防爆保险丝用瓷管的制造方法，包括以下步骤：S1，将堇青石粉料烘干至含水量低于或者等于0.03%，按照预定比例将三氧化二磷、碳酸锶、二氧化钛、氧化钇和二氧化硅粉料加入到烘干后的堇青石粉料中，并搅拌均匀；S2，将混合均匀后的混合粉料放入到球磨机中进行球磨，球磨后，混合粉料的水泥比表面积测量值为500～600m²/kg;S3，在球磨后的混合粉料中添加混合粉料重量8～15%的白蜡和0.2～0.8%的黄蜡，制成蜡饼；S4，将蜡饼热压成型加工成汽车防爆保险丝用瓷管坯体。通过采用堇青石为主晶相的陶瓷材料制造该汽车防爆保险丝用瓷管，具有很低的膨帐系数，达到防开裂的效果。

Description

一种汽车防爆保险丝用瓷管的制造方法

技术领域

本发明涉及汽车灯光设备技术领域，特别涉及一种汽车防爆保险丝用瓷管的制造方法。

背景技术

随着汽车工业的高速发展，在追求舒适性和易操控性的同时，安全性和节能环保也被越来越重视。汽车中许多部件需要安装防爆保险丝，特别是LED灯中，在这些防爆保险丝的外部需要套设一根绝缘管。目前，这些绝缘套管通常是采用a- Al₂O₃ 作为主晶相的陶瓷制成。

a- Al₂O₃陶瓷中存在的化学键是离子键和共价键，对于离子键一旦原子间距因受热膨胀增大，库伦力将显著降低，势能显著增加，即只需膨胀少许，就会将外界的能量吸收掉。换句话说，要膨胀较多的话必须提供更多的能量，而外界提供能量太大时，离子键将断裂，陶瓷就会开裂，而不是继续发生膨胀。对于共价键，由于共价键具有显著的方向性，陶瓷授热膨胀时，原子发生一定程度的错位，将导致共价键显著削弱，势能显著增大，同样吸收大量外界能量，使膨胀不能继续增大。

目前，大多数汽车生产厂商所采用的a- Al₂O₃防爆保险丝用瓷管，膨帐系数在6.7～8.0左右，隔热性和韧性差，不能满足工作电流较大的电路环境中。当保险丝熔断时的瞬间电流是非常大，特别是负载短路造成的保险丝熔断，若在熔断时瓷管不能隔热或开裂就会对周围电路造成损坏或环境污染。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种汽车防爆保险丝用瓷管的制造方法。所述技术方案如下：

提供了一种汽车防爆保险丝用瓷管，所述瓷管由以下组分的陶瓷材料制成，

堇青石       82.0～88.0wt%，

三氧化二磷   3.00～6.00wt%，

碳酸锶       2.00～3.00wt%，

二氧化钛     3.00～6.00wt%，

氧化钇       0～2.00wt%，

二氧化硅     1.00～3.00wt%。

本发明还提供了一种汽车防爆保险丝用瓷管的制造方法，所述方法包括以下步骤：

S1，将堇青石粉料烘干至含水量低于或者等于0.03%，按照预定比例将三氧化二磷、碳酸锶、二氧化钛、氧化钇和二氧化硅粉料加入到烘干后的堇青石粉料中，并搅拌均匀；

其中，制造所述瓷管的各组分按重量百分比如下：

堇青石       82.0～88.0wt%，

三氧化二磷   3.00～6.00wt%，

碳酸锶       2.00～3.00wt%，

二氧化钛     3.00～6.00wt%，

氧化钇       0～2.00wt%，

二氧化硅     1.00～3.00wt%。

S2，将步骤S1混合均匀后的混合粉料放入到球磨机中进行球磨，球磨时按照粉料与磨球重量比为1:2～4配比，持续球磨15～20小时；

球磨后，混合粉料的水泥比表面积测量值为500～600m²/kg;

S3，在步骤S2球磨后的混合粉料中添加混合粉料重量8～15%的白蜡和混合粉料重量0.2～0.8%的黄蜡；

然后加热熔化、搅拌，去除白蜡和黄蜡中的水分，再将加入白蜡和黄蜡后的混合粉料放入到搅拌机中搅拌3小时以上，充分搅拌将空气排除干净的料浆制成蜡饼；

S4，将步骤S3中制成的蜡饼热压成型加工成汽车防爆保险丝用瓷管坯体。

进一步地，所述方法还包括以下步骤：

S5，在步骤S4加工成瓷管坯体后，将瓷管坯体送入到排蜡炉内进行排蜡，排蜡时的炉内温度按照230℃、450℃、590℃和890℃ 逐级升温；

排蜡后的瓷管坯体使用震洗方式进行清灰处理，震洗时在震洗机内添加适量的金刚砂料。

进一步地，所述方法还包括以下步骤：

S6，将步骤S5中排蜡以及清灰后的瓷管坯体放入到烧结炉中进行烧结，烧结时，烧结炉的炉内温度在200分钟～300分钟的时间内从室温逐渐升温到1150℃，再在60分钟～100分钟时间内从1150℃升温到1205℃， 然后保温40分钟～60分钟，最后自然冷却。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过采用堇青石为主晶相的陶瓷材料制造该汽车防爆保险丝用瓷管，具有很低的膨帐系数，达到防开裂的效果。同时可以放置保险丝熔断时产生的大量热量对周围电路及电子元件的污染。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本实施例提供了一种汽车防爆保险丝用瓷管，该瓷管由以下组分的陶瓷材料制成，

堇青石       82.0～88.0wt%，

三氧化二磷   3.00～6.00wt%，

碳酸锶       2.00～3.00wt%，

二氧化钛     3.00～6.00wt%，

氧化钇       0～2.00wt%，

二氧化硅     1.00～3.00wt%。

其中，堇青石的化学式为2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂，该瓷管以堇青石作为基本材料；三氧化二磷的化学式为P₂O₃，碳酸锶的化学式为SrCO₃，二氧化钛的化学式为TiO₂，氧化钇的化学式为Y₂ O₃，二氧化硅的化学式为Si O₂，三氧化二磷、碳酸锶、二氧化钛、氧化钇和二氧化硅是该瓷管的辅助材料。

实施例二

本实施例提供了一种汽车防爆保险丝用瓷管，该瓷管由以下组分的陶瓷材料制成：82.0wt%的堇青石、6.00wt%的三氧化二磷、2.00wt%的碳酸锶、5.00wt%的二氧化钛、2.00wt%的氧化钇和3.00wt%的二氧化硅。

实施例三

本实施例提供了一种汽车防爆保险丝用瓷管，该瓷管由以下组分的陶瓷材料制成：83.0wt%的堇青石、5.00wt%的三氧化二磷、3.00wt%的碳酸锶、6.00wt%的二氧化钛、1.00wt%的氧化钇和2.00wt%的二氧化硅。

实施例四

本实施例提供了一种汽车防爆保险丝用瓷管，该瓷管由以下组分的陶瓷材料制成：84.0wt%的堇青石、5.00wt%的三氧化二磷、3.00wt%的碳酸锶、5.00wt%的二氧化钛、2.00wt%的氧化钇和1.00wt%的二氧化硅。

实施例五

本实施例提供了一种汽车防爆保险丝用瓷管，该瓷管由以下组分的陶瓷材料制成：85.0wt%的堇青石、4.00wt%的三氧化二磷、2.00wt%的碳酸锶、6.00wt%的二氧化钛、1.00wt%的氧化钇和2.00wt%的二氧化硅。

实施例六

本实施例提供了一种汽车防爆保险丝用瓷管，该瓷管由以下组分的陶瓷材料制成：86.0wt%的堇青石、4.00wt%的三氧化二磷、3.00wt%的碳酸锶、4.00wt%的二氧化钛、1.00wt%的氧化钇和2.00wt%的二氧化硅。

实施例七

本实施例提供了一种汽车防爆保险丝用瓷管，该瓷管由以下组分的陶瓷材料制成：87.0wt%的堇青石、4.00wt%的三氧化二磷、2.00wt%的碳酸锶、3.00wt%的二氧化钛、1.00wt%的氧化钇和3.00wt%的二氧化硅。

实施例八

本实施例提供了一种汽车防爆保险丝用瓷管，该瓷管由以下组分的陶瓷材料制成：88.0wt%的堇青石、3.00wt%的三氧化二磷、2.00wt%的碳酸锶、6.00wt%的二氧化钛和1.00wt%的二氧化硅。

实施例九

本实施例提供了一种汽车防爆保险丝用瓷管的制造方法，制造该瓷管的陶瓷材料为实施例一至实施例八中任一组分的陶瓷材料，该汽车防爆保险丝用瓷管的制造方法包括以下步骤：

S1，将预定配比的堇青石粉料烘干至含水量低于或者等于0.03%，按照预定比例将三氧化二磷、碳酸锶、二氧化钛、氧化钇和二氧化硅粉料加入到烘干后的堇青石粉料中，并搅拌均匀。

S2，将步骤S1混合均匀后的混合粉料放入到球磨机中进行球磨，球磨时按照粉料与磨球重量比为1:2～4配比，持续球磨15～20小时；

球磨后，混合粉料的水泥比表面积测量值为500～600m²/kg。其中，球磨所使用的球磨机为滚筒式球磨机，水泥比表面积测量值是采用GB/T 8074-2008标准所测量得出的值。

作为优选的实施方式，球磨时按照粉料与磨球重量比为1:3或者1:3.5的配比为最佳；持续球磨的时间为18小时最佳。

S3，在步骤S2球磨后的混合粉料中添加混合粉料重量8～15%的白蜡和混合粉料重量0.2～0.8%的黄蜡。即所添加的白蜡的重量是球磨后的混合粉料重量的8～15%，所添加的黄蜡的重量是球磨后的混合粉料重量的0.2～0.8%。

然后加热熔化、搅拌，去除白蜡和黄蜡中的水分，再将加入白蜡和黄蜡后的混合粉料放入到搅拌机中搅拌3小时以上，充分搅拌将空气排除干净的料浆制成蜡饼。其中，黄蜡又名黄蜡石、蜡石，因石表层及内部有蜡状质感色感而得名，属矽化安山岩或砂岩，主要成份为石英，油状蜡质的表层为低温熔物，韧性强，摩氏硬度为6.5～7.5。

S4，将步骤S3中制成的蜡饼热压成型加工成汽车防爆保险丝用瓷管坯体。

该汽车防爆保险丝用瓷管的制造方法还包括以下步骤：

S5，在步骤S4加工成瓷管坯体后，将瓷管坯体送入到排蜡炉内进行排蜡，排蜡时的炉内温度按照230℃、450℃、590℃和890℃ 逐级升温。排蜡时使用连续推进的方式，以50分钟/钵的速度往排蜡炉内推进，直到将瓷管坯体内的蜡排除干净。

排蜡后的瓷管坯体使用震洗方式进行清灰处理，震洗时在震洗机内添加适量的金刚砂料。震洗时在震洗装置内持续震洗1小时为宜。

汽车防爆保险丝用瓷管的制造方法还包括以下步骤：

S6，将步骤S5中排蜡以及清灰后的瓷管坯体放入到烧结炉中进行烧结，烧结时，烧结炉的炉内温度在200分钟～300分钟的时间内从室温逐渐升温到1150℃，再在60分钟～100分钟时间内从1150℃升温到1205℃， 然后保温40分钟～60分钟，最后自然冷却。

作为优选的实施方式，烧结炉的炉内温度在260分钟的时间内从室温逐渐升温到1150℃，再在80分钟时间内从1150℃升温到1205℃， 然后保温50分钟为最佳。

瓷管坯体在烧结以后，还具有清砂和研磨的步骤，具体是，清砂是采用瓷管坯体产品加小型圆形金刚石的混合物放入振动机的料桶内振动4小时以上进行清砂。研磨是将瓷管坯体产品按要求研磨成符合尺寸要求的成品。

本发明所采用的原料配方和加工方式，使得该汽车防爆保险丝用瓷管具有以下的性能参数：

项目	单位	数据
			耐压强度	MPa	280～500
抗拉强度	MPa	25～40
			抗弯强度	MPa	50～60
冲击强度	Cm·kg/cm2	1.8～2.2
			线膨胀系数	(20～100)×10-6mm℃	1.1～1.8
导热系数	w/m.K	3.35～5.02
			耐冷热温度	℃	300～500
绝缘电阻	MΩ·cm(400～600℃)	2.3～5.6
			介质损耗角正切值	×10-4(50Hz)	200
介质损耗角正切值	×10-4(500Hz)	40
			耐火度	℃	约1400℃

用于对照本发明的有益效果，还提供如下的以a- Al₂O₃ 为主晶相的氧化铝陶瓷的生产防爆保险丝瓷管的参数：

项目	单位	95瓷	99瓷
				体积密度	g/cm3≥	3.65	3.86
线膨胀系数	（25-800）×10-6 mm℃	6.2～7.6	7.8～8.3
				导热系数	w/m.K	21	33
绝缘强度	KV/mm	15	19
				耐火度	℃	2000	2030
常温耐压强度	(MPa) ≥	500	620
				常温抗折强度	(MPa) ≥	510	610

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种汽车防爆保险丝用瓷管的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1，将堇青石粉料烘干至含水量低于或者等于0.03%，按照预定比例将三氧化二磷、碳酸锶、二氧化钛、氧化钇和二氧化硅粉料加入到烘干后的堇青石粉料中，并搅拌均匀；

其中，制造所述瓷管的各组分按重量百分比如下：

堇青石       82.0～88.0wt%，

三氧化二磷   3.00～6.00wt%，

碳酸锶       2.00～3.00wt%，

二氧化钛     3.00～6.00wt%，

氧化钇       0～2.00wt%，

二氧化硅     1.00～3.00wt%；

S2，将步骤S1混合均匀后的混合粉料放入到球磨机中进行球磨，球磨时按照粉料与磨球重量比为1:2～4配比，持续球磨15～20小时；

球磨后，混合粉料的水泥比表面积测量值为500～600m²/kg;

S3，在步骤S2球磨后的混合粉料中添加混合粉料重量8～15%的白蜡和混合粉料重量0.2～0.8%的黄蜡；

然后加热熔化、搅拌，去除白蜡和黄蜡中的水分，再将加入白蜡和黄蜡后的混合粉料放入到搅拌机中搅拌3小时以上，充分搅拌将空气排除干净的料浆制成蜡饼；

S4，将步骤S3中制成的蜡饼热压成型加工成汽车防爆保险丝用瓷管坯体。

2.根据权利要求1所述的一种汽车防爆保险丝用瓷管的制造方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

S5，在步骤S4加工成瓷管坯体后，将瓷管坯体送入到排蜡炉内进行排蜡，排蜡时的炉内温度按照230℃、450℃、590℃和890℃ 逐级升温；

排蜡后的瓷管坯体使用震洗方式进行清灰处理，震洗时在震洗机内添加适量的金刚砂料。

3.根据权利要求2所述的一种汽车防爆保险丝用瓷管的制造方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

S6，将步骤S5中排蜡以及清灰后的瓷管坯体放入到烧结炉中进行烧结，烧结时，烧结炉的炉内温度在200分钟～300分钟的时间内从室温逐渐升温到1150℃，再在60分钟～100分钟时间内从1150℃升温到1205℃， 然后保温40分钟～60分钟，最后自然冷却。