KR19980075829A - 디젤엔진 점화용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁의 제조방법 - Google Patents

디젤엔진 점화용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR19980075829A
KR19980075829A KR1019970012174A KR19970012174A KR19980075829A KR 19980075829 A KR19980075829 A KR 19980075829A KR 1019970012174 A KR1019970012174 A KR 1019970012174A KR 19970012174 A KR19970012174 A KR 19970012174A KR 19980075829 A KR19980075829 A KR 19980075829A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heating element
tip
powder
tungsten
silicon nitride
Prior art date
Application number
KR1019970012174A
Other languages
English (en)
Other versions
KR0182405B1 (ko
Inventor
장병국
김환석
Original Assignee
김기호
쌍용양회공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김기호, 쌍용양회공업 주식회사 filed Critical 김기호
Priority to KR1019970012174A priority Critical patent/KR0182405B1/ko
Publication of KR19980075829A publication Critical patent/KR19980075829A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR0182405B1 publication Critical patent/KR0182405B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
    • F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604—Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/668—Pressureless sintering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

본 발명은 텅스텐(W) 발열체가 질화규소(Si3N4) 세라믹스의 중심부에 매몰된 디젤엔진 점화용 세라믹 글로우 플러그의 발열체 팁을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 금형 몰드를 이용하여 일정한 형상으로 질화규소 혼합분말의 성형체를 제조한 후, 그 위에 텅스텐 페이스트(paste)를 후막 인쇄시킨 다음, 이것이 질화규소 성형체의 중심부에 위치하도록 후막인쇄된 표면 위에 질화규소 혼합분말 성형체를 재차 성형하여 발열체 팁을 제조한다. 이렇게 제조된 발열체 팁 성형체를 전기로에서 상압소결시켜 후막인쇄된 텅스텐 페이스트가 발열체 역할을 하도록 하여 발열성능이 좋고 불량율이 거의 없는 세라믹 글로우 플러그의 발열체 팁을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

디젤엔진 점화용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁의 제조방법
본 발명은 텅스텐(W) 발열체가 질화규소(Si3N4) 세라믹스의 중심부에 매몰된 디젤엔진 점화용 세라믹 글로우 플러그의 발열체 팁을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 금형 몰드를 이용하여 일정한 형상으로 질화규소 혼합분말의 성형체를 제조한 후, 그 위에 텅스텐 페이스트(paste)를 후막 인쇄시킨 다음, 이것이 질화규소 성형체의 중심부에 위치하도록 후막인쇄된 표면 위에 질화규소 혼합분말 성형체를 재차 성형하여 발열체 팁을 제조한다. 이렇게 제조된 발열체 팁 성형체를 전기로에서 상압소결시켜 후막인쇄된 텅스텐 페이스트가 발열체 역할을 하도록 하여 발열성능이 좋고 불량율이 거의 없는 세라믹 글로우 플러그의 발열체 팁을 제조하는 방법에 관한 것이다.
디젤 자동차에서 글로우 플러그는 디젤 엔진의 시동성을 좋게 하기 위하여 연소실 내에 부착된 소형 히타이다.
일반적으로 디젤 엔진은 저온시의 시동성이 나쁘기 때문에 엔진의 부연소실 또는 연소실내에 점화용으로 사용되는 글로우 플러그를 장착하여, 자동차의 밧데리전원(12V)을 흘려보내 발열시킴으로써 흡기 온도를 상승시키거나 또는 점화 원으로 작용케 함으로써 엔진의 시동성을 향상시키는 방법을 채용하고 있다.
이런 종류의 글로우 플러그로서는 종래의 금속 튜브 내에 마그네시아(MgO) 등의 내열 절연 분말을 충진하여 니켈-크롬(Ni-Cr) 재질로 된 발열선을 권선하여 매몰하였다. 그러나, 금속제 글로우 플러그에 있어서는 발열선을 감싸고 있는 발열부의 금속 튜브의 내열성이 떨어지므로 고온에서 장기간 사용할 때 사용수명의 저하와 함께, 최고 발열 온도까지의 승온시에 15 내지 30초 정도로 많은 예열시간이 필요하다는 문제점이 있다. 이러한 기존의 금속재질의 글로우 플러그의 단점을 개선시키기 위해서 발열부의 소재를 내열성이 우수한 세라믹 소재로 한 세라믹 발열체 팁을 가진 글로우 플러그가 개발되었다.
예를 들면, 일본 특개소 57-41523호, 일본 특개소 60-29517호, 일본 특개평 1-263420호, 일본 특개평 1-137585호, 일본 특개소 63-297925호, 일본 특개소 61-179084호에는 텅스텐(W) 발열선을 절연성이 있는 세라믹 소결체 중에 매몰하여 글로우 플러그용 세라믹 히타를 제조하는 방법이 기재되어 있다.
이러한 글로우 플러그용 세라믹 히타는 내열 절연성 분말을 충진시켜서 제조한 금속제 글로우 플러그에 비해서, 열전단율을 향상시키고 발열성능도 우수하여 가열시에 단시간에 승온되어 최고 발열 온도까지 순간적으로 도달한다. 즉, 급속가열 성능을 갖고 있기 때문에 최근에는 세라믹 글로우 플러그가 주목을 받고 있다.
도 3은 종래의 기술에 의해서 제조된 세라믹 글로우 플러그에 있어서 세라믹 발열체 팁의 종단면을 나타낸 것이다.
도 3에서 부호(31)는 발열선을 감싸고 있는 질화규소 소결체이고, 부호(32)는 전압 인가시에 직접적인 발열을 일으키는 텅스텐 발열선이고, 부호(33)는 텅스텐 발열선에 전압을 인가하기 쉽게 텅스텐 전극선을 나타낸 것이며, 좌 우측 쪽으로 바깥쪽 표면으로 노출되기 쉽게 된 상태이다.
그러나, 이러한 종래의 세라믹 히타 형태의 발열체 팁은 제조과정에서 상당한 번거로움과 이에 따른 상당량의 불량율이 발생되기 쉽다.
이와 같은 종래의 발열체 팀의 제조방법상의 문제점으로는 텅스텐 발열체(32)와 전극선(33)과의 연결부위(34)를 조리하는 과정에 많은 시간이 소요되며, 텅스텐 발열체(32)과 텅스텐 전극선(33)을 연결 조립하는데 있어서 연결부위(34)의 접촉길이가 길고, 짧음에 따라서 발열코일의 저항 값에 편차가 발생하여 발열량에 영향을 미치는 단점이 있다는 것이다.
종래 기술에서 불량율의 원인으로는 첫번째 발열선을 권선된 상태에서 성형강도가 낮은 질화규소 성형체 내부에 매몰시키는 과정에서 성형체의 중심에서 벗어나는 위치 편차가 발생하기 쉽고, 결과적으로 소결에 의해서 최종 발열체 팁을 제조하였을 때 발열선(32)의 치우침이 과도할 경우 발열체 팁의 파손이 일어난다는 것이다. 두번째로는 텅스텐 발열선(32)과 텅스텐 전극선(33)의 연결 부위(34)에 있어서, 발열시 발열선(32)의 가열로 인한 열팽창으로 텅스텐 전극선(33)과의 접촉불량을 일으켜 발열체 팁이 단락되는 현상이 빈번하게 일어난다는 것이 불량율의 큰 원인으로 되고 있다.
따라서, 본 발명에서는 글로우 플러그의 소결체중 발열부의 위치가 소결체 내부 중심부에 정확히 위치하고, 전압인가시 발열부와 전극부의 연결부분의 단락을 방지할 수 있는 글로우 플러그 발열체 팁을 제조하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는 가열시간이 단축된 글로우 플러그를 제조하는 것을 과제로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 세라믹 발열체 팁을 나타내는 종단면도이다.
도 2(a, b, c)는 본 발명에 의한 발열체 팁의 제조단계를 나타내는 설명도이다.
도 3은 종래의 기술에 의한 세라믹 플러그의 발열체 팁의 종단면을 나타낸 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 --- 질화규소소결체2 --- 텅스텐발열부
3 --- 텅스텐전극부4 --- 발열체 팁
31 --- 소결체32 --- 발열선
33 --- 전극선34 --- 연결부위
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 디젤엔진용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁에 있어서, 질화규소 세라믹 분말과, 소결조제로 알루미나(Al2O3)분말, 이트리아(Y2O3) 분말을 소결조제로 혼합, 분쇄하여 혼합분말을 제조하는 단계, 상기 제조된 혼합분말을 발열체 팁의 반쪽형 금형몰드에 넣어 프레스 성형하여 반쪽의 팁을 제조하는 단계, 상기 반쪽의 팁의 길이방향을 따라 U자형으로 텅스텐 페이스트를 후막인쇄하여 텅스텐 발열체를 제조하는 단계, 상기 반쪽의 팁에 형성된 텅스텐 발열체가 중심부로 매몰되도록 하여 상기 질화규소 혼합분말을 나머지 반쪽의 팁으로 덮어 금형몰드에 넣어 프레스 성형하여 완성형 성형체 팁을 제조하는 단계, 및 상기 제조된 완성형 성형체 팁을 질소분위기하의 전기로에서 1700 내지 1850℃의 온도범위로 상압 소결하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁의 제조방법이다.
이하, 본 발명을 첨부도면을 참조로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 세라믹 발열체 팁을 나타내는 종단면도이다.
도 1에서 본 발명에 의한 발열체 팁은 발열선을 감싸고 있는 질화규소 소결체(1), 후막인쇄된 텅스텐 발열부(2) 및 후막인쇄된 텅스텐 전극부(3)로 이루어진다.
이하, 본 발명에 의한 발열체 팁의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2(a, b, c)는 본 발명에 의한 발열체 팁의 제조 단계를 나타내는 설명도이다.
즉, 본 발명에 의한 발열체 팁은 도 2a에 나타난 바와 같이 팁의 몸체를 이루고 있는 질화규소 혼합분말의 세라믹 소결체(1)를 기본 형태로 하고 있다. 이러한 질화규소 혼합분말의 세라믹 소결체는 질화규소(Si3N4) 혼합분말 성형체로 형성된다. 상기의 질화규소 혼합분말의 소결체는 소결촉진과 아울러 고온강도와 내열성을 향상시키기 위해 평균입경 0.5㎛의 질화규소 분말 89 내지 96중량%, 소결조제로 평균입경 0.5㎛의 알루미나(Al2O3) 1 내지 4중량%, 평균입경 0.1㎛의 이트리아(Y2O3) 3 내지 7중량%를 혼합 분쇄하여 사용한다.
즉, 세라믹 발열체 팁의 제조에 있어서, 텅스텐 발열체 팁을 감싸고 있는 세라믹 소결체는 기본 소재로 상기의 질화규소와 소결조제의 혼합분말을 폴리에틸렌 용기와 알루미나 볼을 이용하여 24시간 볼 밀링을 실시하여 균일한 상태로 원료 조합을 실시한 후 건조시킨다. 이렇게 준비된 혼합물을 금형몰드에 넣고 프레스 성형하여 질화규소 성형체의 반쪽 상태(1)를 만든다.
상기에서 질화규소 소결체(1)의 크기는 디젤엔진 점화용 글로우 플러그의 발열체 팁의 크기를 고려하여 성형한다.
이어서, 텅스텐 발열체 역할을 하는 텡스텐 페이스트는 텡스텐 분말을 바인더인 에틸 셀룰로스(ethyl cellulous), 알파 테피네올(α-terpineol), 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate) 등과 혼합하여 제조한다. 이렇게 제조된 텅스텐 페이스트를 도 2b에 나타난 바와 같이, 스크린 프린터(screen printer)라는 기기로 질화규소 성형체(1) 중심부 윗면에 후막인쇄하여 텅스텐 발열부(2)와 텅스텐전극부(3)를 형성시킨다.
상기에서 텅스텐 페이스트는 에틸셀룰로스 약 10 내지 30중량부, 알파 테피네올 약 30 내지 70중량%, 부틸 카비톨 아세테이트 20 내지 40중량%를 마그네틱 교반기(magnetic stirrer)를 이용하여 70 내지 90℃의 조건에서 약 10분간 혼합시켜 균일한 용액으로 준비하며, 이렇게 준비된 용액을 평균 입력 1㎛를 가진 텅스텐 분말과 함께 폴리에틸렌 용기에 넣고, 10분 내지 2시간 볼 밀링하여 후막인쇄용 페이스트를 제조한다. 이렇게 제조된 텅스텐 페이스트를 후막인쇄에 사용한다.
이때, 텅스텐 발열부(2)는 발열선의 역할을 하며, 이 부위에 후막 인쇄시키는 텅스텐 페이스트 발열부(2)의 크기는 폭이 약 0.5 내지 1.5mm가 적합하고, 두께는 0.004 내지 0.30mm가 적합하다. 이 경우 발열부의 두께가 0.004mm미만이면, 발열효과는 우수하나 내구성이 현저하게 떨어지고, 0.30이상이면, 전기저항 값이 떨어져 발열효과가 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 텅스텐 전극부(2)는 발열부(2)에 적절하게 전기를 전달하는 도전체 역할을 하며 또한 발열부(2)와 전극부(3)의 접선역할을 하게 된다. 이 부위에 후막인쇄시키는 텅스텐 페이스트 전극부(3)의 크기는 폭이 약 1 내지 2.0mm가 적합하고, 두께는 약 0.1 내지 0.4mm가 적합하다. 이때 전극부의 두께가 0.1mm미만이면 경우는 전기 저항 효과가 커 전극부로서의 역할을 수행하기 어렵고, 두께가 0.4mm이상인 경우는 후막 인쇄능이 나빠지고, 후막 인쇄된 시트에 균열이 많이 발생하는 문제점이 있다.
상기에서 텅스텐 발열부(2)와 전극부(3)의 폭의 크기는 자동차용 디젤엔진에 삽입되는 세라믹 글로우 플러그의 발열체 팁의 크기를 고려한 것이다.
이어서, 상기 텅스텐 발열부(2)와 텅스텐 전극부(3)가 후막 인쇄된 성형체 위에 다시 도 2a에서 사용하는 상기 질화규소 혼합분말을 가지고 상기 도 2b의 후막인쇄된 텅스텐 전극부와 발열체가 질화규소 혼합분말의 중심부에 매몰되도록 하여 도 2c에 나타난 발열체 성형체 팁(4)을 피복 성형하였다.
이렇게 준비된 성형체를 전기로에서 질소분위기하에서 1700℃ 내지 1850℃ 온도 범위에서 상압소결 방법에 의해서 텅스텐 발열부가 매몰된 세라믹 발열체 팁을 제조하였다.
상기의 소결 온도에 있어서 소결 온도가 1700℃ 이하로 너무 낮으면, 치밀한 세라믹 발열체 팁의 제조가 불충분하고, 소결온도가 1850℃ 이상인 경우는 질화규소 소결체의 입성장이 일어나서 강도의 저하를 유발시킨다.
이하 본 발명을 실시예로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1 내지 16]
원료 분말로 평균입경 0.2㎛를 가진 질화규소 분말과 평균입경 0.5㎛를 가진 알루미나(Al2O3) 분말, 평균입경 1㎛의 이트리아(Y2O3) 분말을 사용하여 Si3N4:Al2O3:Y2O3=90:3:7(중량비) 조성을 폴리에틸렌 용기와 알루미나 볼을 이용하여 24시간 균일하게 혼합후, 건조시켜서 혼합분말로 제조하였다.
상기 혼합된 분말 10g을 도 1에 나타난 바와 같은 형상으로 금형몰드에 부어서 5MPa의 압력을 가하여 도 2a와 같은 성형체를 제조하였다.
상기 성형체 내부에 텅스텐 발열부를 매몰시키기 위해서, 에틸셀룰로스 약 10 내지 30중량부, 알파 테피네올 약 30 내지 70중량%, 부틸 카비톨 아세테이트 20 내지 40중량%를 마그네틱 교반기(magnetic stirrer)를 이용하여 70 내지 90℃의 조건에서 약 10분간 혼합시켜 균일한 용액으로 준비하며, 이렇게 준비된 용액을 평균입경 1㎛를 가진 텅스텐 분말과 함께 폴리에틸렌 용기에 넣고, 10분 내지 2시간 볼밀링하여 후막인쇄용 페이스트를 제조한 텅스텐 페이스트를 다음 표 1에 나타낸 바와 같은 크기로 전극부와 발열부를 성형하여 후막인쇄하였다.
이어서, 상기 후막인쇄된 텅스텐 페이스트가 중심부에 매몰되도록 질화규소분말을 10g 넣고, 성형한 후에 이 성형체를 소결로에서 1750℃의 소결온도, 소결시간 2시간, 질소 분위기에서 상압소결을 행하여 질화규소 소결체의 중심부에 텅스텐 발열부 및 전극부가 위치된 글로우 플로그용 발열체 팁을 제조하였다.
[비교예 1 내지 3]
상기 실시예에서 발열부와 전극부로서 텅스텐 페이스트를 사용하는 것 대신에 권선된 텅스텐 와이어를 사용한 것 이외에는 상기 실시예와 동일하게 실시하였다.
이어서, 상기 실시예와 비교예에서 제조된 세라믹 발열체 팁의 발열성능을 조사하여 그 결과를 표 1에 나타냈다. 하기 표 1에서 불량율은 각각의 조건에서 100개씩의 발열체 팁을 제조하여 전압인가(12V)에 의한 발열체 팁의 파손이나 발열시 단락되는 시편의 수량을 나타낸 것이다. 이때 성능 테스트는 1분 간격으로 발열과 냉각을 반복하여 1000회 테스트한 결과이다.
[표 1]
상기 표 1에 나타난 결과로서 종래의 기술 방법에 따른 텅스텐 와이어를 발열체로 사용한 비교예의 경우 약 37% 이상에 가까운 불량율을 나타냈으나, 본 발명에 의한 텅스텐 페이스트를 후막인쇄하여 발열체로 사용하는 실시예의 경우, 디젤엔진에 필요한 950℃까지 도달하는 시간은 3초 이내로 대단히 빠른 승온속도를 나타내었으며, 불량율도 대폭적으로 감소되어 약 4% 이하의 불량율을 나타냈다.
본 발명에 의한 디젤엔진 점화용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁은 질화규소 성형체 내부의 중심부에 텅스텐 페이스트를 간단히 후막인쇄시켜 발열부를 구성할 수 있고, 제조 공정이 단순해지고, 아울러 발열부와 전극부의 연결부의 접촉부위가 단순 연결형태가 아니고, 일체형으로 구성되어 있기 때문에 전압 인가시에도 기존의 세라믹 글로우 플러그에서 종종 발생하는 열팽창에 의한 전기적 단락 발생도 방지할 수 있어서 신뢰성이 대폭적으로 향상되었다. 그리고, 본 발명에 의한 세라믹 발열체 팁의 발열성능에 있어서도 전압인가(12V)시에 디젤엔진의 시동에 필요한 발열온도 950℃까지의 승온시간은 평균 3초 이내로 종래의 방법에 의한 발열체 팁보다도 약 2배 이상 빨리 승온되었으며, 특히 불량율 측면에서 대폭적으로 감소 효과를 나타냈다.

Claims (3)

  1. 디젤엔진용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁에 있어서, 질화규소 세라믹 분말과, 소결조제로 알루미나(Al2O3)분말, 이트리아(Y2O3) 분말을 소결조제로 혼합, 분쇄하여 혼합분말을 제조하는 단계, 상기 제조된 혼합분말을 발열체 팁의 반쪽형 금형몰드에 넣어 프레스 성형하여 반쪽의 팁을 제조하는 단계, 상기 반쪽의 팁의 길이방향을 따라 U자형으로 텅스텐 페이스트를 후막인쇄하여 텅스텐 발열체를 제조하는 단계, 상기 반쪽의 팁에 형성된 텅스텐 발열체가 중심부로 매몰되도록 하여 상기 질화규소 혼합분말을 나머지 반쪽의 팁으로 덮어 금형몰드에 넣어 프레스 성형하여 완성형 성형체 팁을 제조하는 단계, 및 상기 제조된 완성형 성형체 팁을 질소분위기하의 전기로에서 1700 내지 1850℃의 온도범위로 상압 소결하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 질화규소 혼합분말은 평균 입경 0.2㎛의 질화규소분말 89 내지 96중량%, 소결조제로 평균입경 0.5㎛의 알루미나(Al2O3) 분말 1 내지 4중량%, 평균입경 1㎛의 이트리아(Y2O3)분말 3 내지 7중량%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기에서 텅스텐 페이스트는 에틸셀룰로스 약 10 내지 30중량부, 알파 테피네올 약 30 내지 70중량%, 부틸 카비톨 아세테이트 20 내지 40중량%와 평균 입경 1㎛의 텅스텐 분말을 혼합한 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁의 제조방법.
KR1019970012174A 1997-04-02 1997-04-02 디젤엔진 점화용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁의 제조방법 KR0182405B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970012174A KR0182405B1 (ko) 1997-04-02 1997-04-02 디젤엔진 점화용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970012174A KR0182405B1 (ko) 1997-04-02 1997-04-02 디젤엔진 점화용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980075829A true KR19980075829A (ko) 1998-11-16
KR0182405B1 KR0182405B1 (ko) 1999-04-15

Family

ID=19501802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970012174A KR0182405B1 (ko) 1997-04-02 1997-04-02 디젤엔진 점화용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR0182405B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100959298B1 (ko) * 2008-03-27 2010-05-20 주식회사 유라테크 세라믹 글로우 플러그
KR20200080606A (ko) * 2018-12-27 2020-07-07 (주) 존인피니티 디젤자동차용 질화규소 글로우 플러그 제조방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100460810B1 (ko) * 2002-03-05 2004-12-09 (주)위너 테크 고효율 고온용 세라믹 발열체 및 그의 제조방법
KR100967797B1 (ko) * 2010-03-15 2010-07-05 윤태진 질화규소 발열체의 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100959298B1 (ko) * 2008-03-27 2010-05-20 주식회사 유라테크 세라믹 글로우 플러그
KR20200080606A (ko) * 2018-12-27 2020-07-07 (주) 존인피니티 디젤자동차용 질화규소 글로우 플러그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR0182405B1 (ko) 1999-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5989896B2 (ja) セラミックヒータ
EP1768456B1 (en) Ceramic heater, and glow plug using the same
EP2247156B1 (en) Ceramic heater and glow plug
JPS6219034B2 (ko)
KR20110065472A (ko) 세라믹 히터
CA2596006A1 (en) Ceramic igniters
WO2009085320A2 (en) Ceramic heating elements having open-face structure and methods of fabrication thereof
JP4546756B2 (ja) セラミックヒータおよびグロープラグ
JP2792981B2 (ja) 高温発熱体およびその製造方法
JP2006024394A (ja) セラミックヒータおよびグロープラグ
KR0182405B1 (ko) 디젤엔진 점화용 세라믹 글로우 플러그 발열체 팁의 제조방법
CN104145528B (zh) 加热器以及具备该加热器的电热塞
JPH02215077A (ja) 高温加熱素子、その製造方法およびセラミツク加熱装置の製造方法
JP3078418B2 (ja) セラミック発熱体
JP4849765B2 (ja) 多層セラミックヒータ素子及びその製造方法
JP2004259610A (ja) セラミックヒータとその製造方法、およびグロープラグ
JP2004061041A (ja) セラミックグロープラグ
JP3551635B2 (ja) セラミックス抵抗発熱体及びその製造方法
JPS61235613A (ja) グロープラグ
JP2002246153A (ja) セラミックヒータ及びこれを備えるグロープラグ
JP3807813B2 (ja) セラミックヒータ及びセラミックグロープラグ
KR0148449B1 (ko) 나선형 발열체 팁을 갖는 세라믹 글로우 플러그
JPH0286086A (ja) 発熱部露出型セラミックヒータの製造方法
JP2000021555A (ja) セラミックヒータ及びその製造方法
JP2004146356A (ja) セラミックヒータ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20021212

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee