用于点火装置的电极制造方法及图纸

一种用于点火装置的电极，该电极由Ni基的镍-铬-铁合金制成，其具有 提升的抗高温氧化、硫化、腐蚀损耗、变形和断裂。该电极包括重量比成分 如下的合金：14.5-25％的铬；7-22％的铁；0.2-0.5％的锰；0.2-0.5％的硅； 0.1-2.5％的铝；0.05-0.15％的钛；总量为0.01-0.1％的钙和镁；0.005-0.5％的 锆；0.001-0.01％的硼以及基本为Ni的余量。其还可包括重量比在0.01-0.15％ 范围内的从由钇、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种稀土元素，以 及附带杂质，包括钴、铌、钼、铜、碳、铅、磷、或硫。这些杂质的总量典 型地控制在以下限度内：钴为0.1％，铌为0.05％，钼为0.05％，铜为0.01％， 碳为0.01％，铅为0.005％，磷为0.005％以及硫为0.005％。该点火装置可以 是火花塞，其包括陶瓷绝缘体，导电壳，设置于该陶瓷绝缘体内具有终止末 端和带有中央电极火花表面的火花末端的中央电极，以及可操作地连接到所 述壳的具有接地电极火花表面的接地电极，所述中央电极火花表面和接地电 极火花表面之间限定火花间隙。该中央电极或该接地电极中的至少一个包括 该固溶强化的Ni基镍-铬-铁合金。本发明专利技术的Ni基镍-铬-铁合金还可包括一 个芯，其具有大于该Ni基镍-铬-铁合金的热传导率，例如铜或银或它们的合 金。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种由Ni基镍-铬-铁合金制成的高性能电极，该合 金包括耐温、抗氧化、抗硫化以及抗断裂的锆和硼的合金添加物，更具体地， 本专利技术涉及用于点火装置的电极，例如用于内燃机、加热炉等的火花塞。
技术介绍
火花塞是一种火花点火装置，它延伸入内燃机的燃烧室并产生火 花，以引燃油气混合物。引擎技术的新近发展导致了更高的运行温度，以获 得更高的引擎效率。但是，较高的运行温度迫使火花塞电极达到它们材料性 能的极限。当前，由UNS N06600中详细说明的Ni基镍-铬-铁合金广泛地用 作火花塞电极材料，例如以Inconel 600 、 Nicrofer 761.5 、以及 Ferrochronin 600⑧商标冠名出售的合金。众所周知，当工作温度增加时，这些Ni基镍-铬-铁合金的耐高 温氧化性能将降低。因为燃烧环境为高度氧化，可产生由高温氧化和硫化所 导致的包括变形和断裂的腐蚀损耗，在最高的工作温度下尤其加剧。在工作 温度的上限(如，1400° F)，还观察到电极的张力、蠕变破裂强度以及疲劳 强度显著降低，这可导致电极的变形、裂化和断裂。取决于电极设计、特定 工作环境和其它因素，这些高温现象可分别或共同地造成火花塞间隙的不期 望的增长以及对点火装置和相关的引擎的性能降低。在极端情况下，可由因 这些高温现象发生的电极变形和断裂而导致电极、点火装置和关联引擎的故 障。这些故障模式和影响在竞赛类应用中问题尤为突出，例如赛车引擎。因此，需要一种由Ni基镍-铬-铁合金制成的高性能电极，其具有改进的耐高温氧化、硫化和相关腐蚀损耗的性能，以及改进的高温张力、 蠕变断裂以及疲劳强度和抗裂化和断裂性能。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术包括一种用于点火装置的电极，其具有改进的耐高温氧化、硫化和相关腐蚀损耗的性能，以及改进的高温张力、蠕变断裂以及疲劳强度和抗裂化和断裂性能，由固溶强化的Ni基镍-铬-铁合金制 成，该合金包括，重量比为14.5-25%的铬；7-22%的铁；0.2-0. 5%的锰； 0. 2-0. 5%的硅;0. 1-2. 5%的铝;0. 05-0. 15%的钛;总量为0. 01-0. 1%的1丐和 镁；0.005-0. 5%的锆；0.001-0.0P/。的硼以及基本为Ni的余量。已观察到锆 和硼的添加，与单独添加其他元素所达到的改进效果相比，可对固溶强化的 Ni基镍-铬-铁合金的改进的性能具有增效作用。锆和硼的重量比率大致上可 以是Zr/B约5至150 ，更优选地约50至100，以及最优选地约70至80。 尽管锆和硼可根据电极合金的要求以任何百分比存在，但确信，重量比约为 或少于2.74%量的锆以及重量比约为3. 50%量的硼一般为该组分的优选的上 限。还确信，优选地，锆的量大于硼的量。在固溶强化的Ni基镍-铬-铁合金 中，大致上，使用占合金重量比在0.005-0.5%范围内的锆和占合金重量比在 0.001-0.01%范围内的硼确信是特别有用的。在上述包括锰、硅、铝、钛、钙 和镁的合金成分中，已知使用占合金重量比在0.005-0.15%范围内的锆和占 合金重量比在0. 001-0. 01%范围内的硼是特别有用的。在另一方面，本专利技术包括由Ni基镍-铬-铁合金制成的用于点火 装置的电极，该合金包括，重量比为总量为至少21.5%的铬和铁，， 0. 005-2. 74%的锆，0. 001-3. 50%的硼以及基本为镍的余量。在另一方面，本专利技术的Ni基镍-铬-铁合金还包括从由钇、铪、 镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种稀土元素，具体到该方面，该一种或 多种稀土元素以占合金重量比约0. 01-0. 15%的量存在。在再一个方面，本专利技术的Ni基镍-络-铁合金还包括微量元素， 其包括钴、铌、钼、铜、碳、铅、磷、或硫中的至少一种，具体到该方面， 这些微量元素的组合占该合金重量比的限度为钴为O. 1%，铌为0.05%，钼 为0. 05%，铜为0. 01%，碳为0. 01%，铅为0. 005%，磷为0. 005%以及硫为0. 005%。在再一个方面，上述稀土元素和微量元素可同时存在于该合金 中，具体到该方面，各元素的重量比可如上所述存在。在再一个方面，该点火装置是火花塞，其包括大致为环形的陶瓷绝缘体；环绕至少一部分所述陶瓷绝缘体的导电壳；设置于该陶瓷绝缘体 内的中央电极，其具有终端和带有中央电极火花表面的火花端；以及可操作 地连接到该壳的接地电极，其具有接地电极火花表面，该中央电极火花表面 和该接地电极火花表面之间限定火花间隙；其中该中央电极或该接地电极中 的至少一个是由本专利技术的Ni基镍-铬-铁合金制成的电极。该火花塞还可具有 连接到该中央电极或接地电极中至少一个的火花端头，其中该火花端头包括 金、金合金、铂族金属或鸨合金中的一种。铂族金属火花端头可包括从由钼、 铱、铑、钯、钌和铼组成的组中选取的至少一种元素，以及其任意组合的合 金。该铂族金属还可包括从由镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、鸨、钇、锆、 铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种元素以用作合金添加物。在再一个方面，该火花塞可操作地具有正极性或负极性一种的中 央电极，并且可操作地具有的接地电位的接地电极。本专利技术的Ni基镍-铬-铁合金点火装置电极通过提供改进的耐高 温氧化、硫化、腐蚀损耗、以及抗热机械引起的应力、变形和断裂性能，克 服了存在于现有技术点火装置(尤其是火花塞)中的某些缺点和不足。 附图说明结合以下具体描述和附图，本专利技术的这些和其它特征和优点将会 被更容易地理解，其中图1是火花塞的实施例的局部截面示意图，包括壳和根据本专利技术 的由Ni基镍-铬-铁合金制造的中央电极；图2是图1中区域2的横截面示意图；图3是区域3的横截面示意图，显示了具有热传导芯的相对于图 1中所示电极的可替代电极结构；图4是具有高温火花端头的火花塞的实施例的局部横截面示意 图，包括壳和根据本专利技术的由Ni基镍-铬-铁合金制造的中央电极；图5是图4中区域5的横截面示意图；以及图6是图4中区域6的横截面示意图，显示了具有热传导芯的9相对于图4中所示电极的可替代电极结构。 具体实施例方式参考图1-6，本专利技术涉及用于点火装置5的电极，该点火装置5 用于引燃油/气混合物。该电极可用于任何合适的点火装置5，包括不同结构 的火花塞、电热塞、点火器等，但尤其适用于各种火花塞电极结构中。诸如 火花塞的点火装置的电极对于该设备的功能是至关重要的。在例如火花塞这 种火花点火装置中，用于电极的合金暴露于该装置所经受的最极端的温度、 压力、化学腐蚀和物理侵蚀环境。这些包括电极合金暴露于多种与可促进氧 化、硫化及其它腐蚀处理的燃烧过程相关联的高温化学反应物，以及暴露于 与火花核及火焰前缘相关的可促进电极火花表面的侵蚀的等离子反应。该电 极还经受热机械应力，该热机械应力与周期性暴露到极端温度，尤其在电极 表面形成腐蚀产物的最大限度的腐蚀过程相关，所述腐蚀产物具有与电极合 金不同物理和机械性质，例如热膨胀系数。并且，当贵金属火花端头机械变 形、熔融或以其它方式连接到电极末端作为火花表面时，将产生与该贵金属 端头和电极材料在热膨胀系数的不匹配有关的额外的周期性热机械应力，其 可导致多种高温蠕变、裂化和断裂现象，进而导致该贵金属端头和电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于点火装置的电极，所述电极包括一种合金，该合金包括：重量比为：１４．５－２５％的铬；７－２２％的铁；０．２－０．５％的锰；０．２－０．５％的硅；０．１－２．５％的铝；０．０５－０．１５％的钛；总量为０．０１－０．１％的钙和镁；０．００５－０．５％的锆；０．００１－０．０１％的硼以及基本为Ｎｉ的余量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·D·吕科瓦基，艾里纳·勒维纳，
申请(专利权)人：费德罗莫格尔公司，
类型：发明
国别省市：US