[发明专利]具有体积稳定的电极材料的火花塞

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及火花塞，和用于内燃机的其它点燃装置，且特定而言涉及用于火花塞的电极材料。

背景技术

火花塞能用于起始内燃机中的燃烧过程。火花塞通常在发动机气缸或燃烧腔室中通过产生横穿在两个或两个以上的电极之间限定的火花间隙的火花而点燃气体，诸如空气/燃料混合物。火花点燃气体造成负责发动机动力冲程的发动机气缸中的燃烧反应。高温、高电压，燃烧反应的快速重复和在燃烧气体中腐蚀性材料的存在能造成苛刻的环境，而火花塞必须在这样的环境中起作用。这种苛刻的环境会促进电极的侵蚀和腐蚀，而电极的侵蚀和腐蚀会随着时间不利地影响火花塞性能，可能导致不发火或某些其它不需要的状况。

举例而言，镍(Ni)和Ni基合金，包括镍-铁-铬合金，如在根据UNS N06600规定并以商标名称Inconel 600?、Nicrofer 7615?和Ferrochronin 600?销售的那些，被广泛地用作火花塞电极材料。但是，这些材料易于出现高温氧化和其它降解现象，其能导致电极的侵蚀和腐蚀，从而增加了在中心电极与接地电极之间的火花间隙。在电极之间增加的火花间隙可能最终引起火花塞的不发火。

为了减轻火花塞电极的侵蚀和腐蚀，已经使用了各种类型的贵金属及其合金，诸如由铂和铱制成的那些。但这些材料较为昂贵。因此，火花塞制造商有时试图通过仅在电极的点火顶端或在火花在该处横穿火花间隙跳跃的火花部使用这样的材料来最小化电极所用的贵金属量。

发明内容

根据一实施例，提供一种火花塞，其可包括：金属壳体，其具有轴向内孔；绝缘体，其具有轴向内孔且至少部分地安置于金属壳体的轴向内孔内；中心电极，其至少部分地安置于绝缘体的轴向内孔内；以及，接地电极，其附连到金属壳体的自由端。中心电极、接地电极或二者包括镍基体积稳定合金，包括镍(Ni)、铝(Al)和预先成形的Ni₃Al相。

根据另一实施例，提供一种制造用于火花塞的中心电极或接地电极的方法，包括下步骤：(a)提供Ni基合金，其包括镍(Ni)和铝(Al)；(b)加热Ni基合金且使得Ni₃Al相形成于Ni基合金中；以及(c)用Ni基合金形成中心电极或接地电极的至少一部分。在中心电极或接地电极暴露于内燃机的燃烧腔室的高温环境之前Ni₃Al相形成于Ni基合金中。

附图说明

将在下文中结合附图来描述本发明的优选示范性实施例，其中相同的附图标记相似元件且在附图中：

图1为可使用下文所述的电极材料的示范性火花塞的截面图；

图2为自图1的示范性火花塞的点火端的放大视图，其中，中心电极具有呈单件铆钉形式的点火顶端且接地电极具有呈平垫形式的点火顶端；

图3为可使用下文所述的电极材料的另一示范性火花塞的点火端的放大视图，其中，中心电极具有呈单件铆钉形式的点火顶端且接地电极具有呈圆柱形顶端形式的点火顶端；

图4为可使用下文所述的电极材料的另一示范性火花塞的点火端的放大视图，其中，中心电极具有位于凹口中呈圆柱形顶端形式的点火顶端且接地电极无点火顶端；

图5为可使用下文所述的电极材料的另一示范性火花塞的点火端的放大视图，其中，中心电极具有呈圆柱形顶端形式的点火顶端且接地电极具有从接地电极的轴向端延伸的呈圆柱形顶端形式的点火顶端；

图6为比较贵金属合金的侵蚀率与示范性体积稳定的合金的侵蚀率的条形图；

图7为分散于Ni基质中的Ni₃Al沉淀物的示意表示，沉淀物具有球形区域；以及

图8为分散于Ni基质中的Ni₃Al沉淀物的示意表示，沉淀物具有立方体形区域。

具体实施方式

本文所述的电极材料可用于火花塞中和其它点燃装置中，包括工业塞，航空点燃器、电热塞或用于点燃发动机中的空气/燃料混合物的任何其它装置。这包括但明确地并不限于在附图中所示和在下文中所述的示范性火花塞。而且，应了解电极材料可用于点火顶端中，点火顶端附连到中心电极和/或接地电极或者电极材料可用于实际的中心电极和/或接地电极本身中，仅举出几种可能性。电极材料的其它实施例和应用也是可能的。