CN110713346A - 一种无机密封材料及其在点火电嘴上的应用方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于火电嘴密封技术领域，涉及一种无机密封材料及其在点火电嘴上的应用方法。该方法包括装配半导体块(1)、中心电极(6)，并用螺母固定到壳体(5)上；将由所述无机密封材料形成的第一份胶粒装填至所述腔体内；将中心绝缘体(4)装填至所述腔体内，加热并压紧；将由所述无机密封材料形成的第二份胶粒装填至所述腔体内；将后端绝缘体(8)装填至所述腔体内，加热并压紧。通过该方法提高了点火电嘴高温下质量稳定性，提高了点火电嘴的使用寿命。

Description

一种无机密封材料及其在点火电嘴上的应用方法
技术领域
本申请点属于火电嘴密封技术领域，特别涉及一种无机密封材料及其在点火电嘴上的应用方法。
背景技术
点火电嘴是飞机发动机的重要附件，通过密封材料密封的点火电嘴有十几种，该类型点火电嘴的特点是体积大、零件相对较多、但工艺方法简单、适合于大批量生产；缺点是用感应圈加热时热密封参数波动较大，产品一致性会有差异。
现有的点火电嘴一般采用DM308胶进行密封，密封方式一般为加热后压紧粘连，现有技术的最大缺陷是，当填充密封材料的部位局部出现孔洞或疏松时，点火电嘴内部的胶密封一体结构遭到破坏，点火电嘴在发动机高温、振动环境下长期工作，容易造成漏气等问题。
经过分析，现行点火电嘴的最大缺陷是密封材料没有充分起到高温下的固定和密封作用。其主要原因有：密封材料的用量小，因为点火电嘴放电端温度高，必须有足够的量才能保证密封的长度满足点火电嘴高温区长度的需要；密封材料热密封时高温下保温时间短。保温时间短,造成密封材料熔化后不能充分填充半导体块周围的缝隙及专用螺帽周围的孔隙，保温时间短也使密封材料玻化不充分。这些原因造成密封材料及其两端在工作中首先出现“松动”缺陷，随着工作时间的延长，点火电嘴整体胶密封结构松动，并最终造成点火电嘴漏气。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种无机密封材料，同时给出了该无机密封材料在点火电嘴上的应用。
本申请第一方面提供了一种无机密封材料，包括：
将二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、三氧化二硼、氧化镁、氧化钠、单独进行第一温度煅烧、球磨、过筛；之后进行混合，并对混合物进行第二温度煅烧，球磨、过筛形成所述无机密封材料，其中，所述第一温度为850-950℃，所述第二温度为1250-1350℃。
本申请第二方面提供了一种无机密封材料在点火电嘴上的应用方法，所述点火电嘴包括壳体及设置在壳体内的中心电极组件，所述壳体与所述中心电极组件之间的腔体内自前向后依次包括半导体块、中心绝缘体及后端绝缘体，采用如权利要求1所述的无机密封材料进行密封，其方法包括：
步骤S1、装配半导体块、中心电极，并用螺母固定到壳体上；
步骤S2、将由所述无机密封材料形成的第一份胶粒装填至所述腔体内；
步骤S3、将中心绝缘体装填至所述腔体内，并压紧；
步骤S4、将由所述无机密封材料形成的第二份胶粒装填至所述腔体内；
步骤S5、将后端绝缘体装填至所述腔体内，并压紧。
优选的是，步骤S2中，通过在1200℃烧结所述无机密封材料30min后，破碎形成所述第一份胶粒。
优选的是，所述第一份胶粒的尺寸不大于1.5mm。
优选的是，步骤S3中进一步包括对所述点火电嘴的装填有第一份胶粒的位置进行加热。
优选的是，通过感应圈对所述点火电嘴加热。
优选的是，步骤S3之后进一步包括对所述点火电嘴进行气密性检测。
优选的是，步骤S4中进一步包括对所述点火电嘴的装填有第二份胶粒的位置进行加热。
优选的是，步骤S4之后进一步包括对所述点火电嘴进行气密性检测。
本发明通过改进点火电嘴上无机密封材料G8909的应用方法，解决点火电嘴长期工作后的漏气问题，提高了点火电嘴的使用寿命。
附图说明
图1是本申请的一实施方式的点火电嘴结构示意图。
图2是本申请的一实施方式的点火电嘴装配流程图。
其中，1-半导体块；2-无机密封材料G8909；3-螺帽；4-中心绝缘体；5-壳体；6-中心电极组件；7-无机密封材料G8909；8-后端绝缘体；B为两次G8909的边界。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本发明的无机密封材料在点火电嘴上的应用方法，以某点火电嘴为例，如图1所示，由半导体块无机密封材料1、专用螺帽3、中心绝缘体4、壳体5、中心电极组件6、无机密封材料7、后端绝缘体8组成，为区分两处无机密封材料，1位置为无机密封材料G8909 2，7位置为无机密封材料G8909 7，该点火电嘴用无机密封材料G8909 2和G8909 7经过两次热密封而成，在热密封前对无机密封材料G8909进行烧结处理，并调整无机密封材料G8909 2和G8909 7的用量及热密封参数。
图2给出了无机密封材料在点火电嘴上的应用流程图，主要步骤为：
1、半导体块1套在中心电极组件6上，用专用螺帽3拧紧，拧紧后将中心电极组件6和专用螺帽3点焊在一起。然后将以上组件装入壳体5中。
2、将无机密封材料G8909在氧化气氛的电炉中，在1200℃下烧结，保温30min，断电，自然冷却到室温。将烧结的料块压碎成不大于1.5mm的小胶粒，取出其中杂质；
3、将1g的无机密封材料G8909 2的胶粒装入壳体5中，并用压料杆压紧，然后装入绝缘体4。用感应圈加热，加热电流4A,保持时间2min30s。
4、在0.43MPa气压下测试点火电嘴应不漏气。
5、将0.6g的无机密封材料G8909 7的胶粒装入壳体5中，并用压料杆压紧，然后装入绝缘体8。用感应圈加热，加热电流4A,保持时间2min30s。
6、在0.43MPa气压下测试点火电嘴应不漏气，测试最小放电电压等，合格后进行下工序。
本发明提供的无机密封材料在点火电嘴上的应用方法，生产的点火电嘴，有良好的综合性能，在0.43MPa气压下不漏气，放电电压等性能合格，外观良好。可加工性好，产品的合格率高。特别是提高了点火电嘴高温下质量稳定性，提高了点火电嘴的使用寿命。
本发明的无机密封材料G8909 2和G8909 7，为同一种材料，由二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、三氧化二硼、氧化镁、氧化钠等多种氧化物，经煅烧(二氧化硅900℃保温2h，三氧化二铝1450℃保温2h)、球磨、过筛后，再按比例(二氧化硅：三氧化二铝：氧化钙：三氧化二硼：氧化镁：氧化钠＝55：14：16：9：4：2)混合、煅烧(1300℃，保温3h)、球磨36h、过250目筛后烘干而成。其密封温度1150℃，长期使用温度可达1000℃，点火电嘴热密封时增加该材料的用量，适当延长热密封时高温下保温时间，使该材料达到最佳的烧结效果，能够满足点火电嘴在发动机中耐高温的要求，使点火电嘴在工作过程中，始终保持良好的气密性。
本发明的绝缘体4和绝缘体8均为95％氧化铝陶瓷材料，绝缘体4和绝缘体8在点火电嘴中起到定位、绝缘、压紧无机密封材料G8909 2和G8909 7的作用。绝缘体4和绝缘体8通过无机密封材料G8909 2和G8909 7的粘连，使点火电嘴内部形成一个绝缘的、气密性良好的整体。
本发明的半导体1为碳化硅陶瓷材料的烧结体，是点火电嘴能够在低电压下放电的关键材料。
本发明的壳体5材料为GH3044高温合金，在点火电嘴的作用是形成点火电嘴的外形，将点火电嘴的内部零组件固定起来。壳体5另一个作用是点火电嘴的一个电极。
本发明的中心电极6材料为4J29封接合金，是点火电嘴的另一个电极。
本发明将原工艺中无机密封材料G8909 2热密封时的粉料烧结后破碎成小于1.5mm的胶粒，且将无机密封材料G8909 2的用量由0.5g,提升到1g,将热密封时4A下的保持时间由1min30s延长到2min30s，一方面使无机密封材料G8909 2玻化效果最佳，且能够渗透到各个缝隙处，避免热密封处存在缺陷，同时延长了无机密封材料G8909 2的密封长度，增强了点火电嘴气密性在高温环境下的可靠性。
本发明取消了原有DM308密封胶7，而用无机密封材料G8909 7替代。DM308密封胶7的胶装温度为850℃，长期使用温度600℃，在温度稍有异常升高的情况下，DM308密封胶7就会出现失效现象。所以更换为耐温更高的无机密封材料G8909 7，显然提高了点火电嘴的可靠性。
加工的点火电嘴样件，经过厂内高温下对比试验，改进后点火电嘴优于改进前点火电嘴。
本发明的无机密封材料G8909在点火电嘴上的应用方法，在于将无机密封材料G8909 2热密封时的粉料改变成小于1.5mm的胶粒，有利于增加单位体积内无机密封材料G8909 2的重量，减少热密封后的缺陷。
本发明的无机密封材料G8909 2在点火电嘴上的应用方法，在于将无机密封材料G8909 2的用量设置为1g，将热密封时4A下的保持时间设置为2min30s，一方面使无机密封材料G8909 2玻化效果最佳，且能够渗透到各个缝隙处，避免热密封处存在缺陷，同时延长了无机密封材料G8909 2的密封长度，增强了点火电嘴气密性在高温环境下的可靠性。
本发明的无机密封材料G8909在点火电嘴上的应用方法，在于取消了原有DM308密封胶7，而用无机密封材料G8909 7替代。DM308密封胶7的胶装温度为850℃，长期使用温度600℃，在温度稍有异常升高的情况下，该DM308密封胶7就会出现失效现象。所以更换为耐温更高的无机密封材料G8909 7，显然提高了点火电嘴的可靠性。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种无机密封材料，其特征在于，包括：
将二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、三氧化二硼、氧化镁、氧化钠、单独进行第一温度煅烧、球磨、过筛；之后进行混合，并对混合物进行第二温度煅烧，球磨、过筛形成所述无机密封材料，其中，所述第一温度为850-950℃，所述第二温度为1250-1350℃。
2.一种无机密封材料在点火电嘴上的应用方法，其特征在于，所述点火电嘴包括壳体(5)及设置在壳体(5)内的中心电极组件(6)，所述壳体(5)与所述中心电极组件(6)之间的腔体内自前向后依次包括半导体块(1)、中心绝缘体(4)及后端绝缘体(8)，采用如权利要求1所述的无机密封材料进行密封，其方法包括：
步骤S1、装配半导体块(1)、中心电极(6)，并用螺母固定到壳体(5)上；
步骤S2、将由所述无机密封材料形成的第一份胶粒装填至所述腔体内；
步骤S3、将中心绝缘体(4)装填至所述腔体内，并压紧；
步骤S4、将由所述无机密封材料形成的第二份胶粒装填至所述腔体内；
步骤S5、将后端绝缘体(8)装填至所述腔体内，并压紧。
3.如权利要求2所述的无机密封材料在点火电嘴上的应用方法，其特征在于，步骤S2中，通过1200℃烧结所述无机密封材料30min后，破碎形成所述第一份胶粒。
4.如权利要求3所述的无机密封材料在点火电嘴上的应用方法，其特征在于，所述第一份胶粒的尺寸不大于1.5mm。
5.如权利要求2所述的无机密封材料在点火电嘴上的应用方法，其特征在于，步骤S3中进一步包括对所述点火电嘴的装填有第一份胶粒的位置进行加热。
6.如权利要求5所述的无机密封材料在点火电嘴上的应用方法，其特征在于，通过感应圈对所述点火电嘴加热。
7.如权利要求2所述的无机密封材料在点火电嘴上的应用方法，其特征在于，步骤S3之后进一步包括对所述点火电嘴进行气密性检测。
8.如权利要求2所述的无机密封材料在点火电嘴上的应用方法，其特征在于，步骤S4中进一步包括对所述点火电嘴的装填有第二份胶粒的位置进行加热。
9.如权利要求2所述的无机密封材料在点火电嘴上的应用方法，其特征在于，步骤S4之后进一步包括对所述点火电嘴进行气密性检测。
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