[发明专利]用于火花点火装置的电极的火花表面的合金

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于火花塞电极的材料，特别涉及用于火花塞电极的点火表面的材料。

背景技术

镍和镍基合金——包括如在UNS N06600下规定并冠以商品名InconelNicrofer和销售的镍-铁-铬合金——被广泛用作火花塞电极材料。这些材料易受高温氧化和导致磨蚀与腐蚀(特别是点火表面)的其他劣化现象的影响。

已有多种贵金属合金被建议用来提高火花塞电极的高温性能，特别是以各式各样的、被敷于火花塞电极从而形成其点火表面的点火尖端或点火垫的形式。目前用于火花塞电极的贵金属增强的火花表面的材料主要是高铂或高铱合金(重量一般大于90％)。其例子包括纯铱和纯铂，以及一些铂和铱合金，包括具有如下重量百分比组成的铂和铱合金：具有至多10％的Ni的Pt，具有至多4％的W的Pt，具有至多20％的Ir的Pt，以及可包括W或Zr之一或两者作为合金组分的具有至多10％的Rh的Ir。这些材料一般具有高昂的材料成本或高昂的材料处理成本或两者皆备。此外，这些材料的成本持续浮动，这就使得若不把浮动成本考虑进去，就难以设计和规定该成本，其本身也涉及额外成本。

因此，需要鉴别出可用作火花塞电极的点火表面的其他合金材料。

发明内容

概括地，本发明提供替代的中心电极和接地电极点火尖端材料，以相对目前材料在实质减小的材料和处理成本下提供相似或增强的性能。当本发明材料的组分的市场价格(考虑到各组分的相对含量)低于目前材料的组分的市场价格(考虑到各组分的相对含量)时，本发明的材料可替代目前的材料。主要的性能准则是：抗电蚀性；对由氧化、硫化和其他燃烧组分或反应产物所致的高温腐蚀的抵抗力；变为线、垫、球、铆钉和用于电极或点火尖端的其他形状的可成型性；以及焊接至基电极材料(包括镍基和铁基电极合金)的可焊接性。

一方面，火花点火装置的电极可包括一种合金组合物，该合金组合物以重量百分比计，基本包括15-45％的Ni和实质为Pt的余量，更特别地，可包括一种合金组合物，该合金组合物以重量百分比计，基本包括30％的Ni和实质为Pt的余量。

另一方面，火花点火装置的电极可包括一种合金组合物，该合金组合物以重量百分比计，基本包括5-35％的W和实质为Pd的余量，更特别地，可包括一种合金组合物，该合金组合物以重量百分比计，基本包括20％的W和实质为Pd的余量。

再一方面，火花点火装置的具有所述组合物的电极还可包括选自由钇、铪、镧、铈、锆、钽和钕组成的组的至少一种活性元素，更特别地，可包括一种合金组合物，该合金组合物以重量百分比计，包括约0.01-0.2％的活性元素，特别是约0.1-0.2％的活性元素。该活性元素还可包括任意组合的多种所述活性元素。

再一方面，本发明包括具有由所述合金组合物制成的电极的火花塞，该火花塞具有：一大致环状的陶瓷绝缘体；围绕该陶瓷绝缘体的至少一部分的一导电外壳；布置在该陶瓷绝缘体内、具有接线端和带有中心电极点火表面的点火端的一中心电极；操作地附着至该外壳、具有与中心电极点火表面相邻的接地电极点火表面的一接地电极，该中心电极点火表面和接地电极点火表面在其之间确定一火花间隙；其中，该中心电极点火表面或接地电极点火表面中的至少一个包括本发明的合金。

从对一个优选实施例的详细说明，本发明的这些和其他特点和优点对于本领域技术人员将变得更为明白。下面描述伴随该详细说明的附图。

附图说明

结合下面的详细说明和附图，本发明的这些和其他特点和优点将得以更好地理解，其中相似的数字在这几个视图中用来表示相似的元件：

图1是一个典型的火花塞的部分剖视图，该火花塞包括具有高温点火尖端的接地电极和中心电极，该点火尖端包括根据本发明的合金；

图2是图1的区域2的剖视图；

图3是图1的区域3的剖视图，示出了图1所示的接地电极和中心电极配置的具有导热芯的替代配置；

图4是对本发明的合金和几个对比例作加速寿命测试之后的间隙增长率图；

图5是对本发明的合金和几个对比例作加速寿命测试之后的放大的间隙增长率图；

图6是Pt-Ni二元相图的复制图和存在于其中的某代表性相的图；

图7A是已制造状态下的本发明的Pt-30Ni合金的铆钉照片；

图7B是300小时的加速寿命测试之后的本发明的Pt-30Ni合金的铆钉照片；

图7C是已制造状态下的本发明的Pt-10Ni合金的铆钉照片；

图7D是300小时的加速寿命测试之后的本发明的Pt-10Ni合金的铆钉照片；