KR0148449B1 - Ceramic Glow Plug with Spiral Heating Element Tip - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내열성의 향상과 순간 발열 성능이 우수한 나선형의 텅스텐(W) 발열체가 질화규소(Si3N4)에 매몰된 발열부를 갖는 세라믹 글로우 플러그를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a ceramic glow plug having a heat generating part in which a spiral tungsten (W) heating element having excellent heat resistance and excellent instantaneous heating performance is embedded in silicon nitride (Si 3 N 4 ).
본 발명의 세라믹 글로우 플러그는 고온 강도가 높으므로 내열성이 현저하게 향상되었고, 내구성도 높다. 이렇기 때문에 가스 인젝션 디젤 기관 등의 높은 사용 온도에도 견디는 내구성을 나타내고, 장기간 안정하게 사용할 수 있다.Since the ceramic glow plug of the present invention has high high temperature strength, heat resistance is remarkably improved, and durability is also high. For this reason, it exhibits durability to withstand high operating temperatures such as gas injection diesel engines, and can be used stably for a long time.
Description
제1도는 본 발명에 따라 제조된 나선형 발열체 팁을 갖는 세라믹 글로우 플러그의 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view of a ceramic glow plug having a spiral heating element tip made in accordance with the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 금속 하우징부 12 : 발열선11 metal housing part 12 heating wire
13 : 세라믹 소결체 14 : 세라믹 히타 발열부13: ceramic sintered body 14: ceramic heater heating part
15 : 인코넬 금속 16 : 브레이징 접합부15 Inconel metal 16 brazing joint
17, 18 : 발열선 접합부 19 : 전극용 금속 돌출부17, 18: heating wire junction 19: metal protrusion for the electrode
20 : 절연 부분20: insulation part
본 발명은 나선형 발열체 팁을 갖는 세라믹 글로우 플러그에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 내열성의 향상과 순간 발열 성능이 우수한 나선형 텅스텐(W) 발열체가 질화규소(Si3N4)에 매몰된 발열부를 갖는 세라믹 글로우 플러그에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic glow plug having a spiral heating element tip. More specifically, the present invention relates to a ceramic glow plug having a heating part in which a spiral tungsten (W) heating element having excellent heat resistance and excellent instantaneous heat generation performance is embedded in silicon nitride (Si 3 N 4 ).
일반적으로 글로우 플러그는 디젤 자동차에서 디젤 엔진의 시동성을 좋게 하기 위하여 연소실에 설치된 히타(Heater)이다.In general, a glow plug is a heater installed in a combustion chamber to improve the startability of a diesel engine in a diesel vehicle.
디젤 엔진은 가솔린 엔진과는 달리 저온시 엔진 시동에 글로우 플러그에 의한 예열이 필요하며, 디젤 엔진을 시동할 때 연료 착화를 보조하도록 미리 800 내지 900℃로 가열시키는 히타가 필요한데 이것이 바로 글로우 플러그이다.Unlike gasoline engines, diesel engines require preheating by glow plugs to start the engine at low temperatures, and require a heater that is heated to 800 to 900 ° C in advance to assist fuel ignition when starting the diesel engine.
종래, 금속제 글로우 플러그는 알루미나(Al2O3) 애자에 니켈 합금 발열선을 감아 금속제 외관속에 넣은 다음, 전기 절연을 위하여 마그네시아(MgO) 분말을 충진시킨 것으로서 발열시 다공성 마그네시아 분말이 오히려 단열 장벽이 되어 시동을 어렵게 하는 결점이 있다.Conventionally, a metal glow plug is a nickel alloy heating wire wrapped in an alumina (Al 2 O 3 ) insulator and placed in a metal exterior, and then filled with magnesia (MgO) powder for electrical insulation. There is a flaw that makes it difficult to start.
또한, 종래의 금속제 글로우 플러그에 있어서는 저온에서 시동하기까지 10 내지 20초 정도의 예열 시간이 필요하였으며, 게다가 금속 슬리브는 내열성이 없으므로 연소 온도를 높여 출력을 증가시키는 것이 곤란하였다.In addition, in the conventional metal glow plug, a preheating time of about 10 to 20 seconds is required before starting at a low temperature, and since the metal sleeve is not heat resistant, it is difficult to increase the output by increasing the combustion temperature.
이러한 금속 제품의 단점을 개선시키기 위하여 세라믹 글로우 플러그가 개발된 바 있다(일본공개특허 소62-732호, 소61-195580호, 소63-297925호, 소61-179084호 및 일본공고특허 평5-1817호).Ceramic glow plugs have been developed to improve the disadvantages of such metal products (Japanese Patent Laid-Open No. 62-732, No. 61-195580, No. 63-297925, No. 61-179084, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5). -1817).
그러나, 상기 일본공개특허들은 열간 가압법(Hot-Pressing)의 소결 방법에 의해 발열체 선이 매몰된 발열체 팁을 제조하고 있고, 또한 발열체 선이 2선식으로 되어 있어 발열체 팁에서 발열 상태가 불균일하며, 온도 편차가 생기는 단점이 있다.However, the Japanese Laid-Open Patents manufacture a heating element tip in which a heating element line is buried by a hot-pressing sintering method, and the heating element line is made of two wires so that the heating state is uneven at the heating element tip. There is a disadvantage that the temperature deviation occurs.
즉, 발열체 선 근방에서는 발열량이 많으며, 발열체 선에서 떨어진 부위에서는 상대적으로 발열량이 적은 문제점이 있다. 이렇게 국부적으로 불균일한 발열량은 예연소실에서 연료 연소시 연소의 불균일성으로 인해 엔진 성능의 저하 및 배기가스의 초기에 매연량이 많아진다.That is, there is a problem that the amount of heat generated in the vicinity of the heating element line, the relatively low amount of heat generated in the portion away from the heating element line. This locally nonuniform calorific value decreases engine performance and increases soot in the initial stage of the exhaust gas due to the nonuniformity of combustion during fuel combustion in the pre-combustion chamber.
이에 본 발명은 종래의 금속제 글로우 플러그의 단점이 내열성의 부족과 수십초에 이르는 예열시간의 소요와 기존 세라믹 글로우 플러그에서 2선식 발열체에 의한 발열 온도의 국부적인 편차 문제를 해결하기 위하여 슬립 캐스팅(Slip Casting) 방법에 의해 나선형 발열체가 매몰된 팁을 성형하고 이를 1차 소결한 후, 열간 정수압 소결법(HIP)으로 하여 2차 소결시킴으로써 내열성이 향상되고, 순간 발열 성능이 우수하며, 균일한 발열 상태를 나타내는 질화규소(Si3N4) 세라믹 발열부를 갖는 세라믹 글로우 플러그를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.Therefore, the present invention is a drawback of the conventional metal glow plugs to solve the problem of the lack of heat resistance and the preheating time of several tens of seconds and the local deviation of the heating temperature by the two-wire heating element in the conventional ceramic glow plug (Slip casting) After forming the tip in which the spiral heating element is buried by the casting method and sintering it first, and then sintering it by hot hydrostatic sintering method (HIP), the heat resistance is improved, the instantaneous heat generation performance is excellent, and the uniform heating state is achieved. It is an object of the present invention to provide a ceramic glow plug having a silicon nitride (Si 3 N 4 ) ceramic heat generating unit.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 나선형 발열체 팁을 갖는 세라믹 글로우 플러그는 관상의 금속 하우징부(11), 상기 금속 하우징부(11) 선단측에 발열체(12)가 세라믹 소결체(13)에 매설되어 있는 세라믹 히타 발열부(14) 및 상기 발열부(14)의 반대편 선단측에 절연된 상태로 설치된 전극용 금속 돌출부(19)로 구성되어 있는 세라믹 글로우 플러그에 있어서, 상기 발열체는 텅스텐 소재로 되어 있으면서 그 형상이 나선형으로 질화규소의 세라믹 소결체내에 매몰되어서 이루어진 것을 특징으로 한다.The ceramic glow plug having the spiral heating element tip of the present invention includes a tubular metal housing portion 11 and a ceramic heater heating portion in which the heating element 12 is embedded in the ceramic sintered body 13 at the tip end side of the metal housing portion 11 ( 14) and a ceramic glow plug composed of an electrode metal protrusion 19 provided in an insulated state on the opposite end side of the heat generating portion 14, wherein the heat generating element is made of tungsten material and its shape is spirally silicon nitride. It is made by burying in the ceramic sintered body of the.
본 발명에 따른 상기 발열부는 질화규소 분말에 알루미나 분말을 1 내지 5중량%, 이트리아 분말을 2 내지 8중량%, 질화 알루미늄 분말을 2 내지 4중량%로 이루어진 원료 조성을 슬립 캐스팅에 의해 석고 몰드에 주입한 후, 나선형의 텅스텐 발열체를 매몰하여 성형체를 제조하고, 이를 1700℃ 내지 1850℃의 온도에서 1 내지 2시간 동안 질소 분위기에서 1차 소결하여 소결체를 제조하고, 열간 등방향 가압장치를 이용해서 1500 내지 1700℃의 온도와 1000기압의 질소 가스 분위기에서 열처리하여서 제조한 것을 사용하게 된다.The heating unit according to the present invention is injected into the gypsum mold by slip casting a raw material composition consisting of 1 to 5% by weight of alumina powder, 2 to 8% by weight of yttria powder and 2 to 4% by weight of aluminum nitride powder to silicon nitride powder. Thereafter, a spiral tungsten heating element was buried to manufacture a molded body, and the sintered body was prepared by first sintering in a nitrogen atmosphere at a temperature of 1700 ° C. to 1850 ° C. for 1 to 2 hours, and using a 1500 hot isostatic apparatus. It is used to produce a heat treatment in a nitrogen gas atmosphere of 1000 to 1700 ℃ temperature and 1000 atm.
이와 같은 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in more detail based on the accompanying drawings of the present invention as follows.
본 발명은 금속제 글로우 플러그의 내열성과 순간 발열 성능을 향상시키기 위해서, 니켈 발열선을 이용하여 제조된 금속제 글로우 플러그와는 달리 발열부는 텅스텐 소재 [W/12∼15중량% 레늄(Re)]의 고융점 금속선을 발열체로 하고, 이것을 나선형 형태로 질화규소(Si3N4)속에 매몰시키고, 이러한 발열부는 관상의 금속제 하우징의 한쪽 끝에 삽입한 후 접합시켜 하우징 부분에 고착되도록 하여 세라믹 글로우 플러그를 제조한다.The present invention, unlike the metal glow plug manufactured by using a nickel heating wire in order to improve the heat resistance and instantaneous heat generation performance of the metal glow plug, the heating portion is a high melting point of the tungsten material [W / 12-15 wt% rhenium (Re)] A metal wire is used as a heating element, which is buried in silicon nitride (Si 3 N 4 ) in a spiral shape, and the heating part is inserted into one end of the tubular metal housing, and then joined to be fixed to the housing portion to produce a ceramic glow plug.
이렇게 제조된 세라믹 글로우 플러그는 금속제 하우징 외관 부분에 숫나사홈을 새겨서 디젤 엔진의 예연소실 부위에 설치되어 단단히 고정되게 된다.The ceramic glow plug thus manufactured is installed in the pre-chamber part of the diesel engine by engraving a male thread groove in the outer portion of the metal housing, thereby being firmly fixed.
본 발명에 따른 나선형 발열체 팁을 갖는 세라믹 글로우 플러그는 첨부 도면 제1도에 예시되어 있는 바와 같이, 대체적으로 관상의 스테인레스제 금속 하우징부(11), 상기 금속 하우징부(11)의 선단측에 텅스텐 발열선(12)이 질화규소를 주성분으로 하는 세라믹 소결체(13)에 매설되어 있는 세라믹 히타 발열부(14) 그리고 상기 발열부(14)의 반대편 선단측에 절연된 상태로 설치된 전극용 금속 돌출부(19)로 구성되어 있는데, 특히 상기 발열선(12)은 약 0.2mm의 직경을 가지는 텅스텐 코일을 이용하여 제1도에서와 같이 균일한 발열을 위해 나선형의 형태를 가지고 있다.The ceramic glow plug having a spiral heating element tip according to the present invention has a generally tubular stainless metal housing part 11, tungsten on the tip side of the metal housing part 11, as illustrated in FIG. 1. The metal heater 19 for the electrode provided in a state where the heating wire 12 is insulated from the ceramic heater heat generating portion 14 embedded in the ceramic sintered body 13 containing silicon nitride as a main component and the opposite end side of the heat generating portion 14. In particular, the heating wire 12 has a spiral shape for uniform heating as shown in FIG. 1 using a tungsten coil having a diameter of about 0.2mm.
즉, 제1도에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 발열선(12)은 한쪽 선단이 상기 전극용 금속 돌출부(19)에 접속되어 있고 다른쪽 선단은 금속 하우징부(11)의 측면에 연결되어 있으며, 상기 전극용 금속 돌출부(19)에 접속되는 발열선(12)은 거의 직선 형태로 상기 세라믹 히타 발열부(14)의 팁 선단 부위까지 확장되어 있고, 상기 금속 하우징부(11)의 측면에 연결되는 발열체(12)는 상기 세라믹 히타 발열부(14)의 팁 선단 부위에서부터 나선형으로 감겨져 있다.That is, as shown in FIG. 1, the heating wire 12 has one end connected to the metal protrusion 19 for the electrode and the other end connected to the side of the metal housing 11. The heating wire 12 connected to the electrode metal protrusion 19 extends to the tip end portion of the ceramic heater heating part 14 in a substantially straight line shape and is connected to a side surface of the metal housing part 11. 12 is wound spirally from the tip end portion of the ceramic heater heating portion 14.
특히, 본 발명에 의하면 상기 나선형 발열선(12)은 상기 금속 하우징부(11)에서 외부로 돌출되어 있는 세라믹 히타 발열부(14)내에만 형성되어 있다.In particular, according to the present invention, the spiral heating wire 12 is formed only in the ceramic heater heating part 14 which protrudes outward from the metal housing part 11.
이러한 본 발명의 세라믹 발열체 팁, 즉 세라믹 히타 발열부(14)를 제조하는데 있어서, 세라믹 소재로 이용되는 소재가 매우 중요한데, 일본공고특허 평5-1817호에 의하면 질화규소(Si3N4)를 주원료로 하여 첨가제로서 SiO2또는 Yb2O3, Dy2O3, Br2O3등의 고가의 희토류 산화물을 사용하고 있다. 그러나, SiO2의 첨가는 질화규소의 소결시에 소결촉진의 효과는 있으나, 오히려 고온 강도를 저하시키는 문제점이 있다.In manufacturing the ceramic heating element tip, that is, the ceramic heater heating portion 14 of the present invention, a material used as a ceramic material is very important. According to Japanese Patent Publication No. 5-1817, silicon nitride (Si 3 N 4 ) is the main raw material. As an additive, expensive rare earth oxides such as SiO 2 or Yb 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Br 2 O 3 and the like are used. However, the addition of SiO 2 has the effect of promoting sintering at the time of sintering silicon nitride, but rather has a problem of lowering the high temperature strength.
따라서, 본 발명에서는 세라믹 히타 발열부(14)를 제조할 때 질화규소(Si3N4)의 소결 촉진과 아울러 고온 강도와 내열성을 향상시키기 위하여 이트리아(Y2O3), 알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(AIN)을 첨가제로 사용하고 있다.Therefore, in the present invention, in order to promote sintering of silicon nitride (Si 3 N 4 ) and improve high temperature strength and heat resistance when manufacturing the ceramic heater heating unit 14, yttria (Y 2 O 3 ) and alumina (Al 2 O 3 ) Aluminum nitride (AIN) is used as an additive.
즉, 본 발명에 따른 상기 세라믹 히타 발열부(14)의 제조는 질화규소(Si3N4) 분말에 알루미나(Al2O3) 분말을 1 내지 5중량%, 이트리아(Y2O3) 분말을 2 내지 8중량%, 질화 알루미늄(AIN) 분말을 2 내지 4중량%로 이루어진 원료 조성에 분산계와 바인더를 혼합하여 균일한 슬러리를 준비하고, 슬립 캐스팅에 의해 튜브형태의 석고 몰드에 주입한 후, 나선형의 텅스텐 발열선(12)을 매몰하여 건조시켜서 성형체를 제조한다.That is, in the manufacture of the ceramic heater heating unit 14 according to the present invention, 1 to 5% by weight of alumina (Al 2 O 3 ) powder and silicon (Y 2 O 3 ) powder in silicon nitride (Si 3 N 4 ) powder To prepare a uniform slurry by mixing a dispersion system and a binder in a raw material composition consisting of 2 to 8% by weight, aluminum nitride (AIN) powder 2 to 4% by weight, and injected into a tube-type gypsum mold by slip casting The spiral tungsten heating wire 12 is buried and dried to produce a molded body.
다음에 이렇게 준비된 성형제를 1700℃ 내지 1850℃의 온도에서 1 내지 2시간동안 질소(N2) 분위기에서 1차 소결하여 소결체를 제조하고, 소결체 내부에 존재하는 미세한 기공을 제거하기 위하여 열간 등방향 가압 장치(HIP)를 이용해서 1500 내지 1700℃의 온도와 1000기압의 질소(N2) 가스 분위기에서 열처리하면 본 발명에 따른 세라믹 발열체 팁(14)이 제조되게 된다.Next, the thus prepared molding agent is first sintered in a nitrogen (N 2 ) atmosphere at a temperature of 1700 ° C. to 1850 ° C. for 1 to 2 hours to prepare a sintered body, and hot isotropic to remove fine pores present in the sintered body. When the heat treatment is performed using a pressurization device (HIP) at a temperature of 1500 to 1700 ° C. and a nitrogen atmosphere (N 2 ) of 1000 atm, the ceramic heating element tip 14 according to the present invention is manufactured.
상기의 열처리에 있어서, 열처리 온도가 1500℃ 미만으로 너무 낮으면, 소결체 내부에 잔존하는 미세 기공의 제어가 불충분하고, 1700℃를 초과하게 되면 질화규소(Si3N4) 소결체의 입 성장이 일어나서 강도의 특성 저하를 초래하게 된다.In the above heat treatment, if the heat treatment temperature is too low, less than 1500 ° C., the control of fine pores remaining in the sintered body is insufficient, and if it exceeds 1700 ° C., grain growth of the silicon nitride (Si 3 N 4 ) sintered body occurs and the strength is increased. It will cause the deterioration of the properties.
이렇게 하여 발열체인 텅스텐 발열선(12)이 매몰된 세라믹 발열체 팁(14)을 관상의 스테인레스제 하우징부(11)의 끝부분에 접합을 하게 되면 본 발명에 따른 세라믹 글로우 플러그를 얻을 수 있다.The ceramic glow plug according to the present invention can be obtained by bonding the ceramic heating element tip 14 in which the tungsten heating wire 12, which is a heating element, is buried to the end of the tubular stainless housing part 11.
첨부 도면 제1도에서 부호 15는 세라믹 히타 발열부(14)를 감싸고 있는 원통형의 인코넬 금속 부분인데, 브레이징 접합부(16)에 의해 내부의 세라믹 히타 발열부(14)와 접합되어 있다. 상기 인코넬 금속(15)과 상기 세라믹 히타 발열부(14)와의 접합은 다음과 같이 실시한다.In FIG. 1, reference numeral 15 denotes a cylindrical inconel metal portion surrounding the ceramic heater heat generating portion 14, and is joined to the internal ceramic heater heat generating portion 14 by the brazing joint portion 16. As shown in FIG. Bonding of the Inconel metal 15 and the ceramic heater heating unit 14 is performed as follows.
즉, 브레이징 방법에 의한 접합은 접합 재료로서 은(Ag) 99.0 내지 60중량%, 구리(Cu) 40중량% 이하, 티탄(Ti) 1.0 내지 3중량%로 이루어진 페이스트를 상기 원통형 세라믹 히타 발열부(14)의 외부 표면에 50 내지 150㎛의 두께로 도포한 후, 원통형의 인코넬 금속(15)을 끼우고 질소(N2) 분위기 하에서 700 내지 1000℃의 온도로 열처리하는 것으로 이루어지게 된다.That is, the bonding by the brazing method is a paste made of 99.0 to 60% by weight of silver (Ag), 40% by weight of copper (Cu), and 1.0 to 3% by weight of titanium (Ti). After the coating on the outer surface of 14) with a thickness of 50 to 150㎛, it is made of a cylindrical inconel metal 15, and heat-treated at a temperature of 700 to 1000 ℃ under nitrogen (N 2 ) atmosphere.
이렇게 함으로써 상기 세라믹 히타 발열부(14)의 세라믹 소재 외주면과 인코넬 금속(15)의 내주면은 브레이징 접합에 의해 고착되게 된다. 제1도에서 부호 16이 브레이징 접합부이다.In this way, the outer peripheral surface of the ceramic material of the ceramic heater heat generating unit 14 and the inner peripheral surface of the Inconel metal 15 are fixed by brazing bonding. In FIG. 1, reference numeral 16 denotes a brazing junction.
제1도에 의하면 상기 인코넬 금속(15)은 다시 원통형의 스테인레스제 금속 하우징부(11)에 의해 둘러싸여 있다. 그리고, 부호 17과 18은 텅스텐 발열선 접합부로서 17은 스테인레스제 금속 하우징부(11)에 연결되어 있음을 나타낸 것이고, 부호 18은 전극용 금속 돌출부에 연결되어 있음을 나타낸 것이다. 그리고, 전극용 금속 돌출부(19)와 스테인레스제 금속 하우징부(11)와의 전기 접촉의 쇼트를 방지하기 위하여 제1도에 예시한 바와 같이 절연부분(20)이 삽입되어 있다.According to FIG. 1, the Inconel metal 15 is again surrounded by a cylindrical stainless steel housing part 11. Reference numerals 17 and 18 denote tungsten heating wire joints, and 17 denotes the connection to the stainless metal housing 11, and reference numeral 18 denotes the connection to the metal protrusion for the electrode. In order to prevent a short circuit of electrical contact between the metal protrusion 19 for electrodes and the metal housing 11 made of stainless steel, an insulating portion 20 is inserted as illustrated in FIG.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서 세라믹 소결체의 원료로 사용하는 질화규소(Si3N4)는 열팽창이 낮아서 내열 충격성이 우수하고, 전기 절연성도 우수하며, 고온 강도가 높고, 고온에 대해서도 발열체 성분인 텅스텐(W)과 반응하지 않으므로 글로우 플러그용 세라믹 소결체가 필요로 하는 특성과 일치하며, 따라서 본 발명에 의해 제조되는 질화규소(Si3N4) 소결체는 글로우 플러그용 세라믹스 소결체로서 최적의 재료라고 할 수 있다.As described above, silicon nitride (Si 3 N 4 ) used as a raw material of the ceramic sintered body in the present invention has a low thermal expansion, and thus has excellent thermal shock resistance, excellent electrical insulation, high temperature strength, and tungsten as a heating element even at high temperatures. Since it does not react with (W), it is consistent with the properties required by the ceramic sinter for glow plugs. Therefore, the silicon nitride (Si 3 N 4 ) sintered body produced by the present invention is an optimal material as the ceramic sinter for glow plugs. .
특히, 상기 특성중에서 내열 충격성이 우수한 것과 전기 절연성이 우수한 점은 종래의 금속제 글로우 플러그에는 없는 우수한 특성이며, 이에 따라 종래의 금속제 플러그에서 발열부의 소재를 질화규소 소결체로 대체함으로써 고온에서의 내열성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In particular, the excellent thermal shock resistance and the excellent electrical insulation among the above characteristics are excellent characteristics that are not found in the conventional metal glow plugs, and thus, the heat resistance at high temperature is greatly improved by replacing the material of the heat generating portion with the silicon nitride sintered body in the conventional metal plugs. It can be effected.
또한, 본 발명에 따른 나선형 발열체가 매몰되어 있는 질화규소(Si3N4) 세라믹 히타 발열부는 종래 발열 온도의 국부적인 편차 문제를 갖고 있는 세라믹 글로우 플러그의 2선식 발열체에 비해 균일한 발열 상태를 나타낼 수 있다는 장점을 가지고 있다.In addition, the silicon nitride (Si 3 N 4 ) ceramic heater heating portion in which the spiral heating element is buried according to the present invention may exhibit a uniform heating state compared to the two-wire heating element of the ceramic glow plug having a local deviation problem of the conventional heating temperature. It has the advantage of being.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시예 1]Example 1
원료 분말로 평균 입경 0.3㎛을 가진 질화규소(Si3N4) 분말과 평균 입경 0.2㎛을 가진 알루미나 분말(Al2O3), 평균 입경 1㎛의 이트리아(Y2O3) 분말, 평균 입경 0.5㎛의 질화 알루미늄(AIN) 분말을 사용하여 Si2O3: Al2O3: Y2O3: AIN = 90 : 3 : 5 : 2(무게비) 조성을 폴리에틸렌 용기와 알루미나 볼을 이용하여 24시간 동안 균일하게 혼합한 후, 건조시켜서 혼합 분말로 준비하였다.As raw material powder, silicon nitride (Si 3 N 4 ) powder with an average particle diameter of 0.3 μm, alumina powder (Al 2 O 3 ) with an average particle diameter of 0.2 μm, yttria (Y 2 O 3 ) powder with an average particle diameter of 1 μm, average particle diameter Using 0.5 μm aluminum nitride (AIN) powder, Si 2 O 3 : Al 2 O 3 : Y 2 O 3 : AIN = 90: 3: 5: 2 (weightless) composition was prepared using polyethylene container and alumina ball for 24 hours. While homogeneously mixed, then dried to prepare a mixed powder.
혼합된 슬러리를 튜브형태의 석고 몰드에 부어서 팁 형상을 제조하고, 여기에 나선형의 텅스텐 발열체를 매몰하여 발열체 팁 성형체를 제조하였다. 이렇게 준비된 발열체 팁 성형체를 소결 온도 1750℃와 소결시간 1시간, 질소 분위기에서 1차로 상압 소결시켜 세라믹 소결체 팁을 제조하고, 소결체에 잔존하는 미세 기공을 제거하기 위하여 HIP 장치를 이용해서 1600℃의 온도와 1000기압의 질소 분위기에서 1시간 동안 열처리를 실시하여 최종적으로 발열체가 매몰된 세라믹 팁을 제조하였다.The mixed slurry was poured into a tube-shaped gypsum mold to prepare a tip shape, and a spiral tungsten heating element was buried therein to produce a heating element tip molded body. The heating element tip molded body thus prepared was first sintered at 1750 ° C., sintering time 1 hour and atmospheric pressure in a nitrogen atmosphere. And heat treatment was performed for 1 hour in a nitrogen atmosphere of 1000 atm to finally prepare a ceramic tip in which the heating element was buried.
[실시예 2 내지 10][Examples 2 to 10]
다음 표1과 같이 질화규소, 알루미나, 이트리아, 질화 알루미늄 분말의 조성비를 변화시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 발열체가 매몰된 세라믹 팁을 제조하였다.As shown in Table 1, except that the composition ratio of silicon nitride, alumina, yttria, and aluminum nitride powder was changed, the same procedure as in Example 1 was performed to prepare a ceramic tip in which a heating element was embedded.
[비교예 1 내지 3][Comparative Examples 1 to 3]
상기 실시예 1에서 질화규소 이외의 첨가제와 다른 첨가제(일본공고특허 평5-1817호)를 사용하여 발열체가 매몰된 세라믹 팁을 제조하였다.In Example 1, an additive other than silicon nitride and another additive (JP-A-5-1817) were used to prepare a ceramic tip in which a heating element was buried.
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 세라믹 팁의 기계적인 특성값을 측정한 결과를 다음 표1에 나타내었다.Table 1 shows the results of measuring mechanical characteristic values of the ceramic tips obtained in Examples and Comparative Examples.
종래의 금속제 글로우 플러그에 비해서 본 발명에 의해 제조된 세라믹 글로우 플러그는 수초(3초) 이내에 950℃까지 빠른 승온이 가능하며, 발열 특성이 매우 우수한 특징이 있다.Compared with the conventional metal glow plugs, the ceramic glow plugs manufactured by the present invention can be quickly heated to 950 ° C within a few seconds (3 seconds), and have excellent heat generation characteristics.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 세라믹 글로우 플러그는 고온 강도가 높으므로 내열성이 현저하게 향상되었고, 내구성도 높다. 이렇기 때문에 가스 인젝션 디젤 기관 등의 높은 사용 온도에도 견디는 내구성을 나타내고, 장기간 안정하게 사용할 수 있다.As described above, the ceramic glow plug of the present invention has high high temperature strength, significantly improving heat resistance and high durability. For this reason, it exhibits durability to withstand high operating temperatures such as gas injection diesel engines, and can be used stably for a long time.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100634578B1 (en) * | 2001-04-09 | 2006-10-16 | 베루 악티엔게젤샤프트 | Rod glow plug |
| KR100959298B1 (en) * | 2008-03-27 | 2010-05-20 | 주식회사 유라테크 | Ceramic Glow Plug |
| KR100967797B1 (en) * | 2010-03-15 | 2010-07-05 | 윤태진 | Manufacturing method of sintered silicon nitride heating matter |
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1995
- 1995-09-25 KR KR1019950031581A patent/KR0148449B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR970016104A (en) | 1997-04-28 |
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