CN101483125A - 一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种无机非金属材料及光源照明用陶瓷管，尤其涉及到一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法。其包括以下三个步骤：1)将热塑性材料采用注射方法注入注射成型模具中，形成毛坯；2)将毛坯放入气压成型外模中加热软化，通过芯管的中心孔对毛坯充气使其膨胀，形成符合外形要求的坯体半成品；3)将坯体半成品进行素烧，再经外表打磨修整工序，经高温烧结而得到氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆成品。其有益效果是：具有不需采用挥发性内芯、内胆形状规整、尺寸精度可控、工艺简单、生产成本低、可靠性高、适应生产任何形状及批量生产的特点，用本方法制造的异型一体式氧化铝陶瓷金卤灯内胆强度高、使用寿命长、耐热和耐腐蚀性能好。

Description

一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法

技术领域

本发明涉及到一种无机非金属材料及光源照明用陶瓷管，尤其涉及到一种成型工艺简单、效率高、适应任何形状，具有尺寸精度高、机械强度高、气密性好等特点的氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法。

背景技术

陶瓷金卤灯是目前各类电光源中功能最为完善，性能最为优秀的品种，具有强度高、体积小、光效高、显色性好、寿命长、光线较一致等特点。

当前，陶瓷金卤灯内胆主要有两类制造方法，第一类是采用分体式制造方法，由最早的五个部件粘接到三个部件粘接，以至由两个部件共烧而成。分体式内胆需分别生产各部件，再通过粘接或共烧方式来实现连接，生产效率低，其分体相接处容易漏气，温度分布不均匀，连接局部有暗影，同轴度及尺寸精度无法保证等问题，导致其使用寿命短，耐热和耐腐蚀性能差，连接处容易炸裂。

另一类方法是采用一体式成型方法，其中有采用可以在高温下挥发的材料(如低熔点合金、高分子材料等)制成内芯，然后用注射成型方法注入陶瓷浆料，待浆料凝固后，再通过高温熔化的方法去除内芯，得到空心的陶瓷坯体；也有采用石膏模注浆吸附的方式来获取一体式异型内胆。一体式成型方法，克服了分体式内胆的缺点，提高了灯的电光性能和寿命，但采用有内芯方法，在排芯过程中，由于内芯与外壳在高温下膨胀系数不一致，往往导致壳体的开裂，成品率低，且内芯材料的去除难以干净，残留物对胆壳的透明度影响较大，而且复杂的内心材料制造加工也增加了成本。用石膏模吸附方法制造内胆，吸附时间相当长，效率低，产品尺寸，特别是厚度控制较难，内胆壁部的密度不均匀，造成产品光透过率及强度、尺寸精度均较差。

基于上述现有陶瓷金卤灯内胆制作方法的不足之处，本发明人设计了一种“一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法”。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足所要解决的技术问题是：提供一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法，用于制造陶瓷金卤灯内胆，本发明包括以下三个步骤：

1)、将热塑性材料采用注射方法注入一次成型模具中，形成毛坯，一次成型模具用钢制两半式形腔及钢制针芯组合而成，两半式形腔体积根据所制备灯内胆的形状及管壁体积制成；所述的一次成型模具由两半式形腔组成，两半式形腔采用钢材料制成，形腔的体积大小根据陶瓷管壁厚设计，于两半式形腔中心设置有活动芯针，芯针尺寸根据灯内胆的端管内径而定；所述的步骤1)中的热塑性材料制备方法是：

(1)、配置氧化铝陶瓷粉：采用氧化铝纯度≥99.99％，粒度0.2-0.8μm，掺入0.1-0.3％wt MgO，0.2-0.5％wt La2O3，0.05-0.10wt ZrO2，加离子水球磨均匀，再经烘干脱水制成陶瓷粉；

(2)、配置注射用混合料：将上述的陶瓷粉加入以下热塑性粘结剂，包括：2.0-5.0％wt聚苯乙烯，4.0-9.0％wt聚丙烯，3.0-6.0％wt聚甲基丙烯酸甲酯，3.0-8.0％wt石蜡，1.0-3.0％wt邻苯二甲酸二辛酯，0.5-2.0％wt油酸，将上述混合料加热到130～180℃成液态物，混练融合至无气泡，再将液态物冷却成固体，最后经粉碎工序制成注射用混合料。

2)、将步骤1)形成的毛坯放入气压成型外模中加热软化，通过芯管的中心孔对毛坯充气使其膨胀，形成符合外形要求的坯体半成品，气压成型外模用钢制两半式形腔和芯管组成，芯管上设有中心孔，气压成型外模内腔形状与灯内胆的外表形状相匹配；气压成型外模由两半式形腔对合构成，两半式形腔用钢材料制成，形腔的形状与灯内胆的外表面形状相匹配，在气压成型外模外壁上嵌入用于控制温度的绝缘发热体，气压成型外模中心设置有与内腔相连通的活动芯管，芯管材料为不锈钢。所述的气压成型外模为单形腔或多形腔结构，可根据任何产品形状设计，多腔设计适应批量生产，生产效率高。

3)、将由步骤2)制得的坯体半成品进行素烧，再经外表打磨修整工序，经高温烧结而得到氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆成品。

所述的步骤1)中，注射用混合料经投入一次注射成型模具料腔中，在140℃～190℃，40～105MPa下，采用一次成型模具注射成型，得到毛坯。

所述的步骤2)中，将步骤1)形成的毛坯放入气压成型外模中加热至120～180℃首先使腔内毛坯软化，然后在压力为0.2～0.8Mpa情况下进行脉冲或恒压气压成型，气压成型的时间为2～9秒，最后得到一体式的陶瓷坯体半成品。将一次注射成型的毛坯，放入气压成型外模中气压成型，开启发热体，加热到120～180℃使腔内毛坯软化，再启动电磁阀，使气罐内具有一定压力(0.2～0.8MPa)的干燥空气进入毛坯体内，进行脉冲或恒压(时间2～9秒)气压成型后，关闭加热装置及卸压，冷却后抽出两端芯管，即可取出一体式的坯体半成品。

所述的步骤3)中，将陶瓷坯体半成品在Rt-500℃温度经12～16小时排胶后，升温至1200～1300℃素烧，然后经打磨修整后，移至氢气炉中在1800～1900℃的高温下烧结6～12小时，最后得到透明度良好的氧化铝陶瓷一体式内胆成品。

本发明一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法有益效果是：

采用一体式成型，避免了分体式成型内胆存在的缺陷，可靠性高、寿命长、耐热和耐腐蚀性好。另外采用钢制模具，坯体尺寸及形状由成型模具决定，所以尺寸一致性好，且能制作圆形、椭圆形、鼓形等任何形状。并且由于采用多腔设计，适用于批量生产，效率高，采用无芯气压成型，简化工艺，节省成本。综上所述，本发明具有不需采用挥发性内芯、内胆形状规整、尺寸精度可控、工艺简单、生产成本低、可靠性高、适应生产任何形状及批量生产的特点，用本发明方法制造的异型一体式氧化铝陶瓷金卤灯内胆强度高、使用寿命长、耐热和耐腐蚀性能好。

附图说明

图1是本发明的注射成型模具结构示意图；

图2是本发明的气压成型模具结构示意图；

图3是本发明中注射成型时的示意图；

图4是本发明中气压成型时的前侧示意图；

图5是本发明中气压成型时的后侧示意图；

图6是本发明中气压成型模具的芯管结构示意图。

附图标记说明：

1、注射成型模具    2、芯针  3、气压成型模具

4、绝缘发热体      5、毛坯  6、气压芯管

7、电磁阀          8、气罐  9、空气软管

10、坯体半成品

具体实施方式

参照图1至图6，本发明是这样实施的：

本实施例一的制造方法如下：

1、首先是制作注射成型模具1和气压成型外模3，图1是注射成型模具的结构图，注射成型模具1由两半式形腔组合所构成，采用钢材料，形腔的体积大小根据陶瓷管壁厚设计，注射成型模具1中心设置有活动芯针2，芯针尺寸根据内胆的端管内径而定；图2是气压成型外模的结构图，气压成型外模3由的两半式形腔对合所构成，采用钢材料，形腔的形状与陶瓷内胆的外表面形状相配，在模具外壁上嵌入绝缘发热体4，温度可控，安全，模具中心设置有与模具内腔相连通的活动芯管6，活动芯管结构如图6所示，其材料为不锈钢，气压成型外模采用单腔设计，其也可以采用多腔结构设计。

2、配置氧化铝陶瓷粉料：其采用氧化铝纯度≥99.9％，粒度0.2μm，掺入0.1％wt MgO，0.2％wt La2O3，0.05wt ZrO2，加离子水球磨均匀，再经烘干脱水成氧化铝陶瓷粉料。

3、配置注射用混合料：将上述的氧化铝陶瓷粉料加入热塑性粘结剂，包括：2.5％wt聚苯乙烯，4.5％wt聚丙烯，3.5％wt聚甲基丙烯酸甲酯，4.0％wt石蜡，1.5％wt邻苯二甲酸二辛酯，0.8％wt油酸，加热到140℃成液态，混练融合至无气泡，再冷却成固体，经粉碎成注射用混合料。

4、成型：

图3是注射成型时的状态示意图，将上述制备好的注射用混合料，投入注射机料腔中，在工作温度为140℃，压力为50MPa下，采用一次注射成型模具成型，得到毛坯5；

图4和图5是气压成型时的状态示意图，首先将一次注射成型的毛坯5放入气压成型外模3中，气压成型外模3两端中孔***联接空气软管9的不锈钢芯管6至限位处，确保两端芯管6与毛坯尾管长度一致，然后再开启发热体4。加热到140℃使腔内毛坯5软化，再启动电磁阀7，使气罐8具有一定压力(0.3MPa)的干燥空气进入毛坯体内，进行脉冲或恒压(时间3秒)气压成型后，关闭加热装置及卸压，冷却后抽出两端芯管，即可取出一体式的坯体半成品10。

5、制成氧化铝陶瓷一体式内胆成品：将陶瓷坯体经Rt-500℃温度下13小时排胶后，升温至1200℃素烧，并经打磨修理后，移至H2炉中在1800℃的高温下烧结8小时，即可得到透明度良好的氧化铝陶瓷一体式内胆成品。

本实施例二的制造方法如下：

1、首先是制作注射成型模具1和气压成型外模3，图1是注射成型模具的结构图，注射成型模具1由两半式形腔组合所构成，采用钢材料，形腔的体积大小根据陶瓷管壁厚设计，注射成型模具1中心设置有活动芯针2，芯针尺寸根据内胆的端管内径而定；图2是气压成型外模的结构图，气压成型外模3由的两半式形腔对合所构成，采用钢材料，形腔的形状与陶瓷内胆的外表面形状相配，在模具外壁上嵌入绝缘发热体4，温度可控，安全，模具中心设置有与模具内腔相连通的活动芯管6，活动芯管结构如图6的所示，其材料为不锈钢，气压成型外模采用单腔设计，其也可以采用多腔结构设计。

2、配置氧化铝陶瓷粉料：其采用氧化铝纯度≥99.9％，粒度0.7μm，掺入0；25％wt MgO，0.4％wt La2O3，0.08wt ZrO2，加离子水球磨均匀，再经烘干脱水成粉体备用。

3、配置注射用混合料：将前述的陶瓷粉加入热塑性粘结剂，包括：4.0％wt聚苯乙烯，8.0％wt聚丙烯，5.0％wt聚甲基丙烯酸甲酯，7.0％wt石蜡，2.0％wt邻苯二甲酸二辛酯，1.0％wt油酸，加热到160℃成液态，混练融合至无气泡，再冷却成固体，经粉碎成粒备用。

4、成型：

图3是注射成型时的状态示意图，将上述制备好的注射用混合料，投入注射机料腔中，在工作温度为160℃，压力为130MPa下，采用一次模具注射成型，得到毛坯5；

图4和图5是气压成型时的状态示意图，首先将一次注射成型的毛坯放入气压成型外模3中，气压成型外模3两端中孔***联接空气软管9的不锈钢芯管6至限位处，确保两端芯管6与毛坯尾管长度一致，然后再开启发热体4。加热到160℃使腔内毛坯5软化，再启动电磁阀7，使气罐8具有一定压力(0.5MPa)的干燥空气进入毛坯体内，进行脉冲成恒压(时间7秒)气压成型后，关闭加热装置及卸压，冷却后抽出两端芯管，即可取出一体式的坯体半成品10。

5、制成成品：将陶瓷坯体经Rt-500℃温度下15小时排胶后，升温至1250℃素烧，并经打磨修理后，移至H2炉中在1880℃的高温下烧结6小时，即可得到透明度良好的氧化铝陶瓷一体式内胆。

以上所述，仅是本发明一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法较佳实施例而已，上述的实施例并非对本发明的技术范围作任何限制，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1、一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法，用于制造陶瓷金卤灯内胆，本发明包括以下三个步骤：

1)、将热塑性材料采用注射方法注入注射成型模具中，形成毛坯，注射成型模具用钢制两半式形腔及钢制针芯组合而成，两半式形腔体积根据所制备灯内胆的形状及管壁体积制成；

2)、将步骤1)形成的毛坯放入气压成型外模中加热软化，通过芯管的中心孔对毛坯充气使其膨胀，形成符合外形要求的坯体半成品，气压成型外模用钢制两半式形腔和芯管组成，芯管上设有中心孔，气压成型外模内腔形状与灯内胆的外表形状相匹配；

3)、将由步骤2)制得的坯体半成品进行素烧，再经外表打磨修整工序，经高温烧结而得到氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆成品。

2、根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法，其特征在于所述的步骤1)中的热塑性材料制备方法是：

1)、配置氧化铝陶瓷粉：采用氧化铝纯度≥99.9％，粒度0.2～0.8μm，掺入0.1～0.3％wt MgO，0.2～0.5％wt La2O3，0.05～0.10wt ZrO2，加离子水球磨均匀，再经烘干脱水制成陶瓷粉；

2)、配置注射用混合料：将上述的陶瓷粉加入以下热塑性粘结剂，包括：2.0-5.0％wt聚苯乙烯，4.0-9.0％wt聚丙烯，3.0-6.0％wt聚甲基丙烯酸甲酯，3.0-8.0％wt石蜡，1.0-3.0％wt邻苯二甲酸二辛酯，0.5-2.0％wt油酸，将上述混合料加热到130～180℃成液态物，混练融合至无气泡，再将液态物冷却成固体，最后经粉碎工序制成注射用混合料。

3、根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法，其特征在于所述的步骤1)中，注射用混合料经投入注射成型模具料腔中，在140℃～190℃，40～105MPa下，采用注射成型模具注射成型，得到灯内胆毛坯。

4、根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法，其特征在于所述的步骤2)中，将步骤1)形成的毛坯放入气压成型外模中加热至120～180℃首先使腔内毛坯软化，然后在压力为0.2～0.8Mpa情况下进行脉冲或恒压气压成型，气压成型的时间为2～9秒，最后得到一体式的陶瓷坯体半成品。

5、根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法，其特征在于所述的注射成型模具由两半式形腔组成，两半式形腔采用钢材料制成，形腔的体积大小根据陶瓷管壁厚设计，于两半式形腔中心设置有活动芯针，芯针尺寸根据灯内胆的端管内径而定。

6、根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法，其特征在于所述的气压成型外模由两半式形腔对合构成，两半式形腔用钢材料制成，形腔的形状与灯内胆的外表面形状相匹配，在气压成型外模外壁上嵌入用于控制温度的绝缘发热体，气压成型外模中心设置有与内腔相连通的活动芯管，芯管材料为不锈钢。

7、根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法，其特征在于所述的气压成型外模为单形腔或多形腔结构。

8、根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷金卤灯一体式内胆的制造方法，其特征在于所述的步骤3)中将陶瓷坯体半成品在Rt-500℃温度经12～16小时排胶后，升温至1200～1300℃素烧，然后经打磨修整后，移至氢气炉中在1800～1900℃的高温下烧结6～12小时，最后得到氧化铝陶瓷一体式内胆成品。

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