第 4O卷 第 3期 2017年 6月 山东 陶瓷 SHANDoNG CERAM ICS Vo1．40 NO．3 Jun．2017 ·科学 实验 · DOI码：10．3969／j．issn．1005—0639．2017．03．001 火花塞氧化铝 陶瓷致密度和介 电强度 的研究 陈 龙 ，王伟 强 ，洪 民富 ，赵 仕 方。 (1．株洲湘火炬火花塞有 限责任公 司，湖南 株洲 412002；2．中南大学材料学 院，湖南 长沙 410083) 摘 要 本 文 考察 了成形 压 力 、陶瓷粉料 颗 粒 塑化 及 造粒 方 式 对 火花 塞氧 化 铝 陶瓷 致 密 度和介 电强度 的影 响 。研 究 结果表 明 ：氧 化 铝 陶瓷 的致 密度 和 介 电强度 随 着成 形 压 力的提 高 而逐渐上升，达到很多压力后上升趋...

  第 4O卷 第 3期 2017年 6月 山东 陶瓷 SHANDoNG CERAM ICS Vo1．40 NO．3 Jun．2017 科学 实验 DOI码：10．3969／j．issn．10050639．2017．03．001 火花塞氧化铝 陶瓷致密度和介 电强度 的研究 陈 龙 ，王伟 强 ，洪 民富 ，赵 仕 方。 (1．株洲湘火炬火花塞有 限责任公 司，湖南 株洲 412002；2．中南大学材料学 院，湖南 长沙 410083) 摘 要 本 文 考察 了成形 压 力 、陶瓷粉料 颗 粒 塑化 及 造粒 方 式 对 火花 塞氧 化 铝 陶瓷 致 密 度和介 电强度 的影 响 。研 究 结果表 明 ：氧 化 铝 陶瓷 的致 密度 和 介 电强度 随 着成 形 压 力的提 高 而逐渐上升，达到很多压力后上升趋势减弱 ；塑化剂 PEG的添加能够降低 陶瓷粉料颗粒的强 度 ，提 升 陶瓷试 片 的致 密度和介 电强度 ，PEG 的较 优 添加 量 为 0．5 ；压 力式 喷 雾造 粒 陶瓷 试 片 的致 密度和介 电强度要 略低 于 离心 式喷 雾造粒 样品 。 关键 词 火花 塞 ；氧 化铝 陶瓷 ；介 电强度 ；塑化 剂 PEG；喷 雾造 粒 中 圈 分类 号 ：TQ174．75 文献 标 识 码 ：A 氧化 铝 陶瓷 因其 优 异 的化 学稳 定性 、耐热 性 和机 电强度等特性 ，且价格低 ，成为火花塞生产 企业 的首选绝缘体材料 。近年来 ，内燃机技术尤 其 是车用 汽 油发动 机趋 于紧凑 型 、小巧 型 、轻量化 设计 ，以及涡轮增压 、缸 内直喷、可变压缩 比技术 等新 技术 的应 用[1]，导 致所 使 用 的火 花 塞 用 氧化 铝陶瓷向薄壁和小型化发展 ，且须承受高温、高电 压的恶劣环境 ，使得火花塞用氧化铝 陶瓷必需具 备 更高 的介 电 强 度 和机 械 强 度 。为 此 ，火 花 塞 生 产 企业纷 纷 推 出氧化铝 陶瓷 新技 术 以满足 市场需 求 。美 国 Federal Mogul 推 出了高纯度 的氧化 铝 陶瓷 ，氧化 铝 含 量 达 到 98 甚 至 99 以 上 ，原 材 料采 用平 均粒 径 为 lum 左右 的氧化 铝 ，样 品的 介 电强 度较 普 通 氧 化 铝 能 够 提 升 2kV 以 上 。 日 本 NGK[2]公 司则 在 氧 化 铝 陶 瓷 中添 加 稀 土 元 素 ，含有稀土元素的结 晶体能够阻碍电流的流动， 导致流通路径增长，从而提升陶瓷体的介电强度 。 陶瓷材料的介电强度与气孔、晶界、二次结 晶 相 以及 杂 质 等 缺 陷 密 切 相 关L3]。Liebault J．L4] 研 究 了气孔 率对 氧 化 铝 陶 瓷介 电强 度 的影 响 ，结 果表明：当氧化铝陶瓷的气孔率5 时，其介 电 击穿强度随着气孔率 的升高而降低 ，当气孔率 5 ，氧化 铝陶 瓷 的介 电击 穿强 度不 受气 孔率 的影 响 。Touzin M． ]研 究 了氧化 铝材 料 中微观 结构 对 其介 电强 度 和 电子 迁 移 关 系 的影 响 ，发 现 具 有 高界面密度的氧化铝陶瓷的介电强度较高 。 我公 司是 国 内外 知 名 的火 花 塞 生 产企 业 ，为 满足汽车发动机发展对火花塞陶瓷的新需求 ，公 司成 立 了专 门研究 小组 ，系统研 究 了成形 压力 、陶 瓷粉 料颗 粒 塑 化 及 造粒 方 式 对 95 氧 化 铝 陶 瓷 致密 度 和介 电强 度 的影 响 ，对 火 花 塞用 氧 化 铝 陶 瓷 的理论 研究 和 实际应 用具有 很好 的指 导意义 。 1 实验 1．1 原 材料 氧 化铝 、高岭 土 、白云 石 、碳 酸 钙 、滑 石 粉 、聚 乙烯 醇 (PVA)、乳 化石 蜡 、聚 乙二醇 (PEG)、自来 水等。 1．2 浆料和 粉料 制备 将氧化铝微粉、烧结助剂、助磨剂和水按配方 比例 称 量 后 加 到 球 磨 机 中 ，球 磨 到 所 需 的 粒 度 (D 。)后 ，添加 一 定 比例 的增 塑剂 和 粘 结 剂 ；测 试 浆料各项性能，合格后经喷雾干燥造粒制得粉料。 1．3 试样 的制 备 将制得的粉料经模具压制后 ，在 1600℃烧结 1h，陶瓷试 片经 研 磨抛 光 至 1mm 厚 度 ，试 片直 径 为 25mm。 1．4 性 能测试 采用 阿基米 德 排 水法 测 定 试 样体 积 密 度 ；氧 化 铝 陶瓷试 片 的介 电强度采 用脉 冲抗 电强度 测试 收稿 日期 ：2017一O516 作 者简介 ：陈龙 (1984一)，男 ，湖南株洲人 ，工程师，主要从 事火花塞绝缘体的理论和工艺研究。 3