[发明专利]具有回流焊点火端头的点火装置及其构成方法

说明书

技术领域

本发明大致上涉及火花塞以及其他点火装置，更具体地，涉及在 内燃机中使用的火花塞或其他点火装置上的具有点火端头的电极以及它们的 构成方法。

背景技术

在火花塞领域内，对于火花塞中央及接地电极，或者在多电极设 计中，对于多个接地电极，存在着增强抗腐蚀性和减小火花电压的持续需求。 已有采用贵金属电极，或者更普遍地，采用贵金属点火端头应用到标准金属 电极的多种设计。典型地，点火端头形成为垫或铆钉，然后焊接到电极的末 端。

铂和铱合金是两种最常用于这些点火端头的贵金属。例如，参见 授予Kondo等人的美国专利No.4,540,910，其披露了由70％至90％重量比 (wt％)的铂和10％至30％重量比(wt％)的铱制成的中央电极点火端头。如该 专利所述，铂-钨合金也可用于这些点火端头。该铂-钨合金也在授予Chang 等人的美国专利No.6,045,424中进行了披露，其进一步披露了采用铂-铑合 金和铂-铱-钨合金的点火端头的构成。

除了这些基本的贵金属合金之外，也有建议使用氧化物弥散强化 合金(oxide dispersion strengthened alloy)，其利用上述金属与不同量 的稀土金属氧化物的组合。例如，参见授予Heywood等人的美国专利 No.4,081,710。出于该考虑，已有提议应用氧化钇(Y₂O₃)于多种特定的铂和 铱基合金。特别的，发明人为Moore等人的美国专利No.5,456,624披露了一 种由包括＜2％氧化钇的铂合金制成的点火端头。授予Katoh等人的美国专利 No.5,990,602披露了一种含有在0.01至2％之间的氧化钇的铂-铱合金。授予 Oshima的美国专利No.5,461,275披露了含有在5和15％之间的氧化钇的铱合 金。虽然通常包括少量(例如，＜2％)的氧化钇以增强所得合金的强度和/或 稳定性，但据Oshima专利披露，当氧化钇与铱的体积比＞5％时，可降低火花 塞电压。

另外，如授予Lykowski等人的美国专利No.6,412,465 B1所披露， 已确定通过将氧化钇结合入钨和铂的合金，可以比Oshima专利中披露的低得 多的氧化钇百分比，实现腐蚀的减少和火花电压的降低。该Lykowski专利披 露了一种具有接地电极和中央电极的点火装置，其中这两种电极中的至少一 种具有由包括铂、钨、和氧化钇的合金所形成的点火端头。优选地，该合金 由以下重量比结合形成：91.7％-97.99％的铂，2％-8％的钨，以及0.01％-0.3％ 的钇，以及在一个更优选的构成中，95.68％-96.12％的铂，3.8％-4.2％的钨， 以及0.08％-0.12％的钇。该点火端头可采用垫状、铆钉状、球状、或其他形 状，并可焊接在电极的特定位置上。

虽然这些和多种其他贵金属系统典型地提供了可以满足需求的火 花塞性能，但仍然存在有与用于将该贵金属点火端头连接到电极的方法相关 的固有性能局限，尤其是多种形式的焊接方法。具体地，在火花塞工作环境 内的周期热应力，例如由用于点火端头的上述贵金属和贵金属合金、以及用 于电极的Ni、Ni合金和其他金属之间热膨胀系数的不匹配所导致的热应力， 已知可导致裂化、热疲劳以及其他可导致焊接处以及整个火花塞失效的相互 作用现象。

发明内容

一种制造用于点火装置的电极的方法，包括提供由一种金属材料 构成的电极主体；提供具有自由末端的狭长金属丝，并且该金属丝由另一种 与该电极主体的金属材料不同的金属材料形成，以及提供高能量发射设备。 进一步地，将该金属丝的自由末端输送入由该高能量发射设备发射出的高能 量的聚焦区，并在该电极主体的表面上，由该自由末端形成该金属丝材料的 熔化池。接下来，冷却该熔化池，以在电极上形成固化的点火端头。