BR0100888B1 - Vela de ignição anti flash over - Google Patents

Description

“VELA DE IGNIÇÃO ΑΝΤΙ FLASH OVER” A presente invenção refere-se à vela de ignição.

As velas de ignição utilizadas para ignição de motores de combustão interna como motor de automóvel, etc., normalmente pos- suem isolador constituído de cerâmica à base de alumina, etc., inse- rido na parte interna do castelo metálico, onde é fixado o eletrodo de terra, e na parte interna do referido isolador encontra-se alojado o eletrodo central. O isolador está projetado no sentido axial, a partir da abertura do lado posterior do castelo metálico, sendo que, a parte interna da dita região projetada é provida de terminal metálico, que, intermediada pela camada de selagem de vidro eletrocondutor for- mada por meio do processo de selagem com vidro, ou pelo resistor, etc., é ligado ao eletrodo central, e por meio da aplicação de alta tensão, intermediado pelo referido terminal metálico, passa a incidir descarga de centelhamento, na folga formada no intervalo entre o eletrodo terra e o eletrodo central.

No entanto, quando incidem situações como de elevação da temperatura da vela, aliada à elevação da umidade do meio, pode manifestar o fenômeno de descarga disruptiva (flash over), ou seja, mesmo com a aplicação de alta tensão não induz centelhamento na folga, e a descarga se dá no intervalo entre o terminal metálico e o castelo metálico, de forma a circundar a superfície da parte proje- tada do isolador. Por esse motivo, a maioria das velas de ignição or- dinariamente utilizadas possuem a superfície do isolador provida de camada vitrificada, basicamente para evitar esse fenômeno de des- carga disruptiva (flash over). Por outro lado, a camada vitrificada possui também a função de manter a superfície do isolador lisa, livre de incrustação de corpos estranhos, assim como, elevar as resistên- cias química e mecânica.

No caso de isolador à base de alumina para vela de ignição, convencionalmente era utilizado vitrificante à base de vidro de chumbo-silicato, com temperatura de amolecimento mais baixa, tida com adição de quantidade relativamente alta de PbO ao vidro de si- licato, no entanto, como nesses últimos anos, os interesses pela pro- teção ambiental têm propagado a nível mundial, os vitrificantes que contêm Pb estão sendo cada vez mais distinguidos. Por exemplo, em relação ao seguimento de automotivo concernente a 4 rodas, onde há grande consumo de velas de ignição, considerando-se os prejuízos que as velas de ignição descartadas podem causar ao meio ambiente, existem até estudos no sentido de, futuramente obstar totalmente o uso da vela de ignição que utilizou vitrificante contendo Pb.

No entanto, esses vitrificantes sem chumbo, como vidro de borosilicato ou de borosilicato de álcalis, que estão em estudo como substitutos do vitrificante com chumbo, apresentam problemas como alto ponto de transição do vidro, ou insuficiência de resistência de isolamento. Para solucionar tais problemas, a publicação TOKU- ΚΑΙΉΕΙ 11-43351 apresenta vitrificante sem chumbo, com uma composição que permitiu a estabilização do vidro sem elevar a visco- sidade, através de ajuste da quantidade de Zn na composição, ou a- inda, a publicação TOKU-ΚΑΙΉΕΙ 11-106234 apresenta vitrificante sem chumbo, com uma composição tal que, por meio da adição con- junta de álcalis, foi possível melhorar a resistência de isolamento.

No caso de vitrificante para vela de ignição, considerando- se que o ambiente do uso da vela será junto ao motor, a sua tempe- ratura tende a subir mais rapidamente do que as porcelanas isolan- tes normais, e ainda, levando-se em conta que nos últimos tempos, acompanhando o aumento de potência dos motores, a tensão aplicada à vela de ignição vem se tornando maior, concomitantemente, vem sendo exigida uma capacidade isolante do vitrificante capaz de re- sistir às condições mais severas. Contudo, o problema é que, com a composição do vitrificante apresentada na publicação TOKU-KAI- HEI 11-106234, nem sempre será possível satisfazer a capacidade isolante, e principalmente, a capacidade isolante na ocasião da ava- liação feita sob a condição em que o isolador com camada vitrificante é incorporado na vela de ignição (por exemplo, resistência à descar- ga disruptiva, etc.).

Outrossim, tanto a publicação TOKU-ΚΑΙΉΕΙ 11-43351, como TOKU-ΚΑΙΉΕΙ 11-106234 (principalmente o último), especifi- cam a presença de uma quantidade relativamente alta (10 a 30 mol %) de Zn, mas, de acordo com o estudo dos presentes inventores, no- tou-se que se a presença isolada de Zn for excessiva, haverá dificul- dade em se obter superfície vitrificada lisa. Principalmente, isso se torna mais patente quando se efetiva vitrificação num ambiente com presença substancial de vapor de água, como no caso de forno a gás. A presente invenção tem por escopo, direcionar uma vela de ignição que, além de conter pequena quantidade de Pb, pode ser vitrificada com temperatura relativamente baixa, e que se destaca ainda, pela camada do vitrificante com excelente propriedade isolan- te, e é passível de obtenção com certa facilidade de superfície lisa.

Para solucionar o dito problema, a vela de ignição da pre- sente invenção é provida do isolador constituído de cerâmica de a- lumina, disposto entre o eletrodo central e o castelo metálico, e ca- racteriza-se pelo fato de pelo menos uma parte da superfície do refe- rido isolador encontrar-se revestida com camada do vitrificante constituído basicamente de óxidos, onde, o vitrificante que constitui a dita camada do vitrificante abriga 1 mol % no máximo de Pb em PbO, 35 a 80 mol % de componente n°l constituído de, 5 a 60 mol % de Si em S1O2, e 3 a 50 mol % de B em B203, e componente n°2, con- tendo pelo menos um dos componentes dentre Zn e metais alcalino terrosos R (sendo que, R deve ser constituído de no mínimo 1 ou 2 elementos a serem escolhidos dentre Ca, Sr, Ba), no total de 5 a 60 mol %, com Zn e R convertidos respectivamente em óxidos ZnO e RO, sendo 60 a 98 mol % a soma das quantidades de componentes n°l e n°2, e, ainda pelo fato de conter como metais alcalinos, no mínimo 1 ou 2 elementos dentre Na, K, e Li respectivamente em Na20, K2O e L12O, no total de 2 a 15 mol %, e, também, pelo fato de conter no to- tal 0,5 a 5 mol % de no mínimo 1 ou 2 elementos, dentre Mo, W, Ni, Co, Fe e Mn, respectivamente em M0O3, WO3, N13O4, C03O4, Fe2C>3 e MnÜ2.

Em relação constituição da vela de ignição citada, como condição para solucionar 0 dito problema ambiental, 0 vitrificante utilizado deve conter no máximo 1,0 mol % de Pb em PbO (doravan- te, 0 vitrificante cuja quantidade de Pb foi reduzida ao nível será denominado vitrificante sem chumbo). Outrossim, se 0 Pb estiver presente no vitrificante sob forma de íon de baixa valência (por e- xemplo Pb2+), a descarga de efeito corona, etc., oriunda da superfície da camada vitrificante, pode fazer com que ele seja oxidado em íon de alta valência (por exemplo Pb3+), e isto pode diminuir a capacida- de isolante da camada de vitrificante, e prejudicar a resistência à descarga disruptiva, portanto, a diminuição da quantidade de Pb presente no aspecto é vantajosa. Sendo que, de preferência a quan- tidade de Pb presente deve ser de no máximo 0,1 mol %, e sendo me- lhor ainda, se praticamente a sua presença for nula (exclui-se aque- le provindo do resquício inerente na matéria-prima do vitrificante, etc.). E, em relação à presente invenção, para se obter tempera- tura ideal de vitrificação, e assegurar um acabamento satisfatório da superfície vitrificada, através de redução da quantidade de Pb presente conforme acima, foi selecionada a composição especial aci- ma. Nos vitrificantes tradicionais, o Pb gera um importante compo- nente no ajuste do ponto de amolecimento do vitrificante (pormeno- rizando, diminui adequadamente o ponto de amolecimento do vitrifi- cante, e estabiliza a fluidez durante a vitrificação), porém, no caso de vitrificante sem chumbo, ο B (B2O3) e metais alcalinos ponderam substancialmente no ajuste do ponto de amolecimento. Os presentes inventores observaram que, dependendo da quantidade de Si presen- te, no componente B existe uma faixa especial de quantidade men- cionada, que é vantajosa para se melhorar 0 acabamento da superfí- cie vitrificada. e que, considerando-se que a referida faixa de quan- tidade está sendo mantida, ao adicionar no mínimo 1 ou 2 elementos dentre Mo, W, Ni, Co, Fe, e Mn, satisfazendo a dita faixa de quanti- dade, capacita a melhorar significativamente a fluidez do vitrifican- te fundido, e ainda, obter uma camada vitrificada com excelente propriedade isolante, que pode ser vitrificado a uma temperatura relativamente baixa, e que produz ainda uma superfície vitrificada lisa, e desta forma conseguiram concluir a presente invenção. O significado da abrangência das faixas de quantidade dos componentes que constituem 0 vitrificante é conforme a seguir. Se a quantidade total convertida em óxido, de no mínimo 1 ou 2 compo- nentes dentre Mo, W, Ni, Co e Mn (doravante denominados de me- tais de transição que melhoram a fluidez) contidos no vitrificante for inferior a 0,5 mol %, 0 efeito de melhoria da fluidez do vitrificante fundido torna-se insatisfatório, e acaba prejudicando 0 efeito de ob- tenção de camada de vitrificante lisa. Por outro lado, se transpuser os 5 mol %, acarretará elevação excessiva do ponto de amolecimento do vitrificante, que pode dificultar ou inviabilizar a vitrificação. E ainda, em relação ao problema que pode vir com a presen- ça de quantidade relevante de metais de transição indispensáveis, pode-se citar 0 caso em que a camada vitrificante adquire uma colo- ração indesejada. Por exemplo, para identificação do fabricante, etc., costuma-se imprimir ou gravar informações visuais como letras, fi- guras ou códigos utilizando cores, porém, se a coloração da camada de vitrificante for muito intensa, poderá dificultar a leitura de in- formações visuais impressas. Ou ainda, em relação ao problema re- lativo à praticidade, para 0 consumidor, a mudança na cor causada pela alteração da composição do vitrificante, reflete em alteração incondicional da cor do produto na qual já 0 usuário estava habitua- do, e a resistência à aceitação da alteração pode acompanhar incon- veniência no escoamento do produto com certa objeção.

Por exemplo, o isolador que é a base da aplicação de camada do vitrificante, na presente invenção é constituído de cerâmica de alumina de cor branca, mas, para evitar eclosão da dita coloração, sugere*se que ajuste, por exemplo, a quantidade de metais de transi- ção indispensáveis de forma que, a coloração externa da camada de vitrificante, quando observada sobre a superfície do isolador tenha 0 a 6 de chroma (Cs), e 7,5 a 10 de grau de transparência (Vs). Se o chroma ultrapassar 6, facilita a distinção das matizes a olho nu, e se o grau de transparência ficar inferior a 7,5, torna-se mais fácil dis- tinguir as tonalidades cinza e enegrecida. Visualmente, ambas as situações acabam gerando problema onde não se consegue desfazer a imagem de que “está nitidamente colorido”. Outrossim, de preferên- cia, o chroma (Cs) deve ser de 0 a 2, sendo melhor ainda se for de 0 a 1, enquanto que, o de transparência (Vs) deve ser de 8 a 10, sendo melhor ainda se for de 9 a 10. Em relação ao método de medição do grau de transparência (Vs) e do chroma (Cs), do presente relatório descritivo, deve ser conforme o método especificado no “4.3 método de medição de corpos refletidos”, do “4. método de espectrocolorime- tria”, do “método de medição de cores” da norma JIS-Z8722. No en- tanto, é possível também identificar grau de transparência e chro- ma, utilizando um método prático, que consiste em realizar compa- ração visual com padrão de cor, elaborado de acordo com a norma JIS-Z8721. O que evidencia em especial o efeito de melhoria da fluidez do vitrificante fundido, é Mo seguido de W, sendo possível por exem- plo, fazer com que do metal de transição seja somente considerado Mo ou W. E ainda, para aumentar ainda mais o efeito da melhoria de fluidez do vitrificante fundido, sugere-se tenha no mínimo 50 mol % de metais de transição de Mo.

Prosseguindo, se a quantidade de componente Si contido no vitrificante for inferior a 5 mol %, haverá dificuldade na vitrificação da questão, inviabilizando a obtenção de camada do vitrificante uni- formemente. Por outro lado, se a quantidade do referido componente Si ultrapassar os 60 mol %, o coeficiente de dilatação linear do vitri- ficante ficará menor, dando ensejo à ocorrência de rachaduras e fa- lhas na camada de vitrificante. De preferência, a quantidade de componente Si deve ser de 15 a 60 mol %.

Outrossim, se a quantidade de componente B ficar inferior a 3 mol %, o ponto de amolecimento do vitrificante ir-se-á elevar, dificultando-a ou inviabilizando-a. Por outro lado, se a quantidade de componente B ultrapassar os 50 mol %, além de prejudicar a re- sistência à água da camada do vitrificante, pode resultar em pro- blemas relativos à perda de transparência e comprometimento da propriedade isolante, ou ainda, discrepância do coeficiente de dila- tação linear em relação à base. De preferência, recomenda-se que, a quantidade de B seja de 10 a 50 mol %. E, ainda, é desejável que a relação NS1O2/NB2O3 seja de 0,5 a 1,5, considerando-se NSi02 (mol %) a quantidade de Si, e NB2O3 (mol %) a quantidade de B. Se 0 re- ferido valor for inferior a 0,5, pode resultar em problemas como per- da de transparência e comprometimento da propriedade isolante, ou ainda, discrepância do coeficiente de dilatação linear em relação à base, e se ultrapassar 1,5, 0 coeficiente de dilatação linear do vitri- ficante ficará muito pequeno, facilitando aparecimento de rachadu- ras e falhas na camada de vitrificante.

Outrossim, em relação aos componentes Si e B, ao selecio- nar a composição que contém 15 a 29,5 mol % de Si em S1O2, e 25 a 50 mol % de B em B203, 0 ponto de amolecimento do vitrificante cai adequadamente, gerando líquido fundido de vidro de boa fluidez, e com isso, obtém-se uma superfície vitrificada com acabamento a con- tento, mesmo com exíguo tempo de vitrificação. E ainda, atém-se também 0 controle eficaz da presença de falhas como descolamento, enrugamento, descascamento ou bolhas na camada vitrificada.

Se a quantidade total de componentes n°2, constituídos de componente Zn e/ou metais alcalino terrosos R for inferior a 5 mol %, 0 ponto de amolecimento do vitrificante irá subir, e pode inviabi- lizar a vitrificação na temperatura especificada. E ainda, a proprie- dade isolante da camada de vitrificante torna-se insatisfatória, e pode prejudicar a resistência à descarga disruptiva. Por outro lado, se a quantidade total de componentes n°2 ultrapassar os 60 mol %, 0 ponto de amolecimento do vitrificante irá subir, e pode inviabilizar a vitrificação na temperatura especificada. Ou ainda, 0 coeficiente de dilatação linear do vitrificante pode ficar demasiadamente grande, e induzir a ocorrência de falhas como fissuras na camada de vitrifi- cante. E ainda, é desejável que, a quantidade total de componentes n°l e n°2, seja de 60 a 98 mol % convertido em óxido. Se a quantida- de total desses componentes ultrapassar os 98 mol %, 0 ponto de a- molecimento do vitrificante pode subir, e inviabilizar a vitrificação. E ainda, se for inferior a 60 mol %, será difícil manter tanto a pro- priedade isolante como 0 ponto de amolecimento e 0 ajuste do coefi- ciente de dilatação linear. Portanto, recomenda-se que, de preferên- cia a referida quantidade esteja na faixa de 70 a 95 mol %. E ainda, em relação ao componente n°2 acima, especialmen- te os componentes Zn e Ba, além de melhorarem a propriedade iso- lante da camada de vitrificante, possui efeito também, para melho- rar a resistência à água e a resistência. Recomenda-se que a quanti- dade de Zn seja de 0,5 a 25 mol % convertido em óxido ZnO, e a de Ba 5 a 25 mol % convertido em óxido BaO. Se a quantidade de com- ponente Zn for inferior a 0,5 mol %, o coeficiente de dilatação térmi- ca da camada de vitrificante diminuirá demais, facilitando a ocor- rência de problemas como rachaduras ou falhas na camada vitrifica- da. Outrossim, como o componente Zn possui também, a função de melhorar a propriedade isolante da camada vitrificada, a sua falta pode prejudicar a propriedade isolante da camada vitrificada. Por outro lado, se a quantidade de componente Zn ultrapassar os 25 mol %, tende a aparecer manchas brancas na camada vitrificada, devido à perda de transparência. Por outro lado, se a quantidade de compo- nente Ba ficar inferior a 5 mol %, a propriedade isolante do vitrifi- cante pode cair, e piorar a resistência à descarga disruptiva. Agora, se a quantidade de componente Ba ultrapassar os 25 mol %, o ponto de amolecimento do vitrificante pode subir, e inviabilizar a vitrifica- ção.

Prosseguindo, os componentes metálicos alcalinos contidos no vitrificante, possuem a função de diminuir o ponto de amoleci- mento do vitrificante. Se o seu conteúdo ficar inferior a 2 mol %, o ponto de amolecimento do vitrificante irá subir, e poderá inviabili- zar a vitrificação. Outrossim, se ultrapassar os 15 mol %, a proprie- dade isolante do vitrificante irá cair, e poderá prejudicar a resistên- cia à descarga disruptiva. Recomenda-se que, de preferência a quan- tidade dos metais alcalinos seja de 3 a 10 mol %. Outrossim, reco- menda-se que a relação NQ20 / NB203 permaneça entre 0,1 a 0,25, considerando-se NQ20 (mol %) a quantidade de metal alcalino (Q).

Se o referido valor ficar inferior a 0,1, o ponto de amolecimento do vitrificante irá subir, e poderá inviabilizar a vitrificação. Outrossim, se ultrapassar os 0,25, a propriedade isolante do vitrificante irá ca- ir, e poderá prejudicar a resistência à descarga disruptiva.

Outrossim, em relação aos metais alcalinos, ao invés de a- dicionar isoladamente um tipo de metal alcalino, a adição conjunta de 2 tipos a serem eleitos dentre Na, K, Li, é mais eficaz para não deixar decair a propriedade isolante da camada do vitrificante. Des- ta forma, torna-se possível aumentar a quantidade de metais alcali- nos sem interferir deveras na propriedade isolante, e isso permite atingir simultaneamente 2 objetivos, que são a garantia de resistên- cia à descarga disruptiva, e abaixamento da temperatura de vitrifi- cação. E ainda, desde que a adição conjunta de metais alcalinos, mantenha-se dentro da faixa que não sobrecarregue o efeito de con- trole da eletrocondutividade, é possível também, misturar terceiro componente, e metais alcalinos. Outrossim, para que a propriedade isolante não deturpe, é desejável que a quantidade de cada metal alcalino a ser adicionado, seja no máximo 5 mol %.

Segue abaixo, a explicação sobre as condições que podem ser aplicadas de forma comum nas invenções n°l a n°3.

Primeiramente, além dos componentes acima explicados, o vitrificante pode conter no total, 0,5 a 30 mol % no mínimo 1 ou 2 elementos dentre 0,5 a 10 mol % de Al em óxido AI2O3, 0,5 a 10 mol % de Ca em CaO, e 0,5 a 30 mol % de Sr em óxido de Sr. O compo- nente Al produz efeito no controle da perda de transparência do vi- trificante, e os componentes Ca e Sr ajudam a promover a proprie- dade isolante da camada do vitrificante. Se a quantidade adicionada não atingir 0 respectivo limite mínimo, não se obtém 0 efeito deseja- do, ou ainda, se ultrapassar 0 limite máximo de cada componente ou 0 limite máximo da quantidade total, pode dificultar ou inviabilizar a ação de vitrificação causada à elevação excessiva do ponto de amo- lecimento do vitrificante. E ainda, é possível fazer com que contenha no total, 0 má- ximo de 5 mol %, de no mínimo de 1 ou 2 elementos, dentre Fe, Zr, Ti, Mg, Bi, Sn, Sb e P, em respectivos óxidos, Fe203, Zr02, T1O2, MgO, B12O3, Sn02, Sb205, P2O5. Esses componentes podem ser adi- cionados de acordo com cada objetivo, ou podem estar presentes ine- rentemente sob forma de impurezas (ou contaminações) de matéria- prima (ou, mineral argiloso a ser misturado na preparação do aglu- tinante do vitrificante a ser mencionado posteriormente), ou de ma- teriais refratários provenientes da utilização no processo de fusão.

Outrossim, como fonte de Fe que constitui a matéria-prima do vitri- ficante, pode ser utilizado tanto 0 íon Fe (II) (por exemplo FeO), co- mo 0 íon Fe (III) (por exemplo Fe20s), porém, a quantidade final de Fe contido no vitrificante, deverá ser expresso em valor convertido em Fe203, independente da valência do íon Fe. Os referidos compo- nentes podem ser adicionados convenientemente, para se realizar 0 ajuste da temperatura de amolecimento (por exemplo B12O3, Zr02, T1O2), melhoria da propriedade isolante (por exemplo Zr02 ou MgO), ou ajuste da cor do vitrificante. Sendo que, a mistura de componen- tes Ti e Zr melhora a resistência à água, ou ainda, a resistência aos produtos químicos da camada de vitrificante, e por exemplo, mesmo com a presença de metais alcalinos na camada de vitrificante, res- tringe a sua elução e contribui na melhoria de resistência à tensão da camada de vitrificante. Em relação ao componente Zr, o efeito da melhoria sobre a resistência aos produtos químicos da camada de vitrificante, é mais clara em comparação com o componente Ti. Ou- trossim, “resistência à água satisfatória” significa que, por exemplo, além de dificultar a elução do componente a partir da camada de vi- trificante para a água, dificulta também, a ocorrência de problema relativo ao aumento de viscosidade da barbotina devido à elução do componente, caso a frita de vitrificante seja mantida por muito tem- po sob forma de barbotina. Outrossim, o Sb atém efeito de controlar a formação de bolhas dentro da camada de vitrificante.

Outrossim, em relação à constituição da vela de ignição da presente invenção, cada componente contido no vitrificante, deverá estar presente sob forma de óxido, porém, devido a fatores como for- mação de fase de vidro amorfo, muitas vezes não se consegue identi- ficar diretamente a forma de existência através de óxidos. Nesses casos, desde que a quantidade de elemento componente do valor con- vertido em óxido, contido no vitrificante, satisfaça a faixa acima, considera-se que se enquadra na faixa da presente invenção.

Sendo que, em relação à quantidade de cada componente contido na camada de vitrificante formada sobre o isolador, pode ser identificada através de métodos de análise microscópica consagrados como por exemplo, ΕΡΜΑ (análise microscópica de comprovação ele- trônica), ou XPS (espectrometria fotoelétrica de raio-X). Quando se utiliza por exemplo ο ΕΡΜΑ, para medir o raio-X característico, pode ser utilizado tanto o método de distribuição do comprimento da on- da, como o método de distribuição energética. Existe ainda, o método de identificação por composição, onde a camada de vitrificante é se- parada do isolador, para ser submetida à análise gasosa ou análise química.

Outrossim, a vela de ignição da presente invenção provida de camada do vitrificante mencionada pode ser aquela que em rela- ção ao interior do furo passante do isolador, possui terminal metáli- co em forma de eixo, inserido em monobloco com o eletrodo central, ou separado do eletrodo central intermediado pela camada de ligação eletrocondutora. Nesse caso, o valor da resistência de isolamento pode ser medido, realizando-se a condução elétrica no intervalo en- tre o terminal metálico e o castelo metálico intermediado pelo isola- dor, com todo o corpo da referida vela de ignição mantido à aproxi- madamente 500°C. E, para garantir a durabilidade de isolamento à alta temperatura, recomenda-se que, mantenha a resistência de iso- lamento em no mínimo 200 ΜΩ, para tolher a ocorrência de descarga disruptiva, etc. A Figura 8 ilustra um exemplo desse tipo de medição. Ou seja, conecta-se uma fonte de tensão constante contínua (por exem- plo uma fonte de tensão de 1000V) no lado do terminal metálico (13) da vela de ignição (100), conecta-se à terra o lado do castelo metáli- co (l), e realiza-se a condução elétrica com a vela de ignição (100) colocada dentro do forno de aquecimento e aquecida a 500°C. Por e- xemplo, considerando-se o caso em que a medição da corrente condu- zida (Im), é feita utilizando-se resistência para medição da corrente (valor da Resistência Rm), e considerando-se (VS) a tensão de con- dução elétrica, o valor da resistência de isolamento (Rx) a ser medi- do, pode ser obtido através da relação (VS/Im) - Rm (na Figura, a corrente de condução elétrica (Im) é medida por meio da potência de saída do amplificador de diferencial, que amplifica a diferença de potencial entre ambas extremidades da resistência para medição da corrente). E, em relação ao isolador, pode ser constituído de material isolante à base de alumina, contendo 85 a 98 mol % de Al em AI2O3.

Outrossim, em relação ao vitrificante, recomenda-se que, 0 coeficien- te de dilatação linear médio do vitrificante na faixa de temperatura de 20 a 350°C, esteja na faixa de 50xl0'7/°C a 85xlO'7/°C. Se 0 coefi- ciente de dilatação linear ficar menor que 0 limite mínimo, poderá ensejar eclosão de defeitos como rachaduras e falhas na camada de vitrificante. Por outro lado, se 0 coeficiente de dilatação linear ficar maior do que 0 limite máximo, a camada de vitrificante poderá ficar sujeita a defeitos como fissuras. Outrossim, sugere-se que, de prefe- rência 0 dito coeficiente de dilatação linear esteja na faixa de 60 x IO'7 IoC a 80 x IO'7 IoC.

Em relação ao coeficiente de dilatação linear do vitrifican- te, pode ser deduzido através do valor obtido na medição com método já conhecido como de dilatômetro etc., de uma amostra recortada a partir de uma peça de vitrificante à base de vidro, obtido com a mis- tura e fusão de matéria prima, de tal forma que apresente quase a mesma composição da camada de vitrificante. E ainda, em relação ao coeficiente de dilatação linear da camada de vitrificante sobre o iso- lador, pode ser medido utilizando-se por exemplo, interferômetro a laser ou microscópio de força interatômica.

Em seguida, a vela de ignição da presente invenção pode ser obtida pelo método de fabricação a ser mencionado adiante. Ou seja, o referido método envolve, processo de preparação de pó de vi- trificante, que consiste em preparar o pó de vitrificante utilizando- se uma frita que, após adição e mistura na proporção desejada, de pós de matérias-primas para componentes, que serão as matérias- primas dos componentes do vitrificante, a referida mistura foi aque- cida de 1000 a 1500°C para que sofra fusão, e onde o produto fundi- do obtido foi resfriado bruscamente, solidificado e submetido à moa- gem e, o processo de deposição do pó vitrificante, para obter cama- das depositadas do pó vitrificante, fazendo com que ocorra depósito de pó vitrificante na superfície do isolador e, processo de vitrifica- ção, que através de queima do isolador fixando-se a camada de pó vitrificado na superfície do isolador, obtendo-se assim, a camada do vitrificante.

Outrossim, em relação ao pó de matéria-prima para compo- nentes, além dos óxidos desses componentes (pode ser óxido comple- xo), é possível utilizar também, vários tipos de pós de materiais i- norgânicos como hidróxidos, carbonatos, cloretos, sulfatos, nitratos, fosfatos, etc. Para utilizar esses pós de materiais inorgânicos, é ne- cessário que todos eles possam ser transformados em óxidos através de aquecimento e fusão. E ainda, em relação ao resfriamento brusco, além do método de lançamento do material em fusão na água, pode- se admitir também, o método de obtenção de material solidificado por resfriamento brusco, em forma de flocos, por meio do jateamento do material em fusão sobre a superfície dos rolos giratórios de refri- geração, passando entre eles.

Em relação ao pó de vitrificante, pode ser preparado sob forma de barbotina do vitrificante, onde a dita frita encontra-se dis- persa na água ou no solvente. Nesse caso, através da aplicação de barbotina do vitrificante, na superfície do isolador, seguido de seca- gem, é possível obter a camada depositada do pó de vitrificante sob forma de camada obtida através de aplicação da referida barbotina do vitrificante. Outrossim, em relação ao método de aplicação de barbotina de vitrificante sobre a superfície do isolador, ao utilizar o método de pulverização da barbotina do vitrificante, sobre a superfí- cie do isolador, com bico de pulverização, é possível obter com certa facilidade uma camada de pó de vitrificante de espessura uniforme, e o ajuste da espessura de aplicação também é simples.

Para melhorar a capacidade de conservação do formato da camada depositada de pó de vitrificante obtido, pode-se misturar uma quantidade adequada de mineral argiloso ou aglutinante orgâ- nico à barbotina do vitrificante. Em relação ao mineral argiloso, po- de ser utilizado aquele constituído basicamente de aluminossilicato úmido, e por exemplo, pode-se utilizar aquele constituído basica- mente de no mínimo 1 ou 2 tipos dentre alofana, imogolita, rissin- guelita, esmectita, caulinita, haloisita, monmorilonita, ilita, burmi- quelita, dolomita, etc. (ou seus compostos). Outrossim, em relação aos óxidos presentes, somando-se ao S1O2 e AI2O3, é possível utilizar aquele que contém basicamente no mínimo 1 ou 2 componentes den- tre Fe2Í)3, T1O2, CaO, MgO, Na20 e K2O. A vela de ignição da presente invenção pode ser considerada como aquela constituída de tal forma que, em relação ao furo pas- sante conformado no sentido axial do isolador, numa das extremida- des encontra-se fixado 0 terminal metálico, enquanto que, na outra extremidade encontra-se fixado 0 eletrodo central, e no interior do referido furo passante, 0 intervalo entre 0 terminal metálico e 0 ele- trodo central, para mantê-los ligados eletricamente, contém material sinterizado eletrocondutor (por exemplo camada de selagem de vidro eletrocondutor ou resistor), oriundo basicamente da mistura entre vidro e material eletrocondutor. Para a sua fabricação, pode-se ado- tar um método que envolve os seguintes processos.

Processo de fabricação do corpo montado: fabrica-se 0 corpo montado de tal forma que, em relação ao furo passante do isolador, numa das extremidades encontra-se instalado 0 terminal metálico, enquanto que, na outra extremidade, 0 eletrodo central, e no interior do referido furo passante, no intervalo entre 0 terminal metálico e 0 eletrodo central, a camada de enchimento constituído de pó de maté- ria-prima para material sinterizado eletrocondutor, tendo como principais componentes 0 pó de vidro e pó de material eletrocondu- tor.

Processo de vitrificação: pega-se 0 corpo montado com ca- mada depositada do pó de vitrificante cobrindo a superfície do isola- dor, aquece-se na faixa de temperatura de 800 a 950°C, e desta for- ma realizam-se simultaneamente 0 processo de formação da camada de vitrificante, através de fixação da camada acumulada do pó devi- trificante na superfície do isolador, e 0 processo de amolecimento do pó de vidro contido na camada de enchimento.

Processo de prensagem· Em relação ao corpo montado aque- cido, através de aproximação face a face do eletrodo central e do terminal metálico dentro do furo passante, comprime-se a camada de enchimento entre o eletrodo central e o terminal metálico, e obtém- se o material sinterizado eletrocondutor.

Nesse caso, o terminal metálico e o eletrodo central são co- nectados eletricamente através do material sinterizado eletrocondu- tor, e além disso, faz-se vedação (selagem) da face interna do furo passante do isolador, bem como do intervalo entre o terminal metáli- co e o eletrodo central. De forma que, o dito processo de vitrificação irá constituir o processo de selagem com vidro. Como no referido processo, os processos de selagem com vidro e de vitrificação são rea- lizados simultaneamente, é mais racional e produtivo. Outrossim, como o uso do dito vitrificante faz abaixar a temperatura de vitrifi- cação em 800 a 950°C, dificilmente ocorrem problemas de fabricação como de oxidação do eletrodo central e do terminal metálico, o que faz melhorar a eficiência de produção da vela de ignição.

Recomenda-se que a temperatura de amolecimento do vitri- ficante fique, por exemplo, na faixa de 600 a 700°C. Se a temperatu- ra de amolecimento transpuser os 700°C, quando se realiza simulta- neamente os processos de selagem de vidro e de vitrificação confor- me acima, torna-se necessário uma temperatura de vitrificação de no mínimo 950°C, o que faz com que o eletrodo central e o terminal me- tálico fiquem vulneráveis à oxidação. Por outro lado, se a tempera- tura de amolecimento ficar inferior a 600°C, convém que a tempera- tura de vitrificação também seja baixa, inferior a 800°C. Nesse caso, para se obter uma selagem com vidro de forma satisfatória, será ne- cessário utilizar também, um vidro com baixa temperatura de amole- cimento. Em conseqüência, caso a vela de ignição acabada seja utili- zada por um longo tempo num ambiente com temperatura relativa- mente elevada, o vidro contido no material sinterizado eletrocondu- tor tende a sofrer alteração, e por exemplo, caso o material sinteri- zado eletrocondutor contenha resistor, poderá comprometer o seu de- sempenho, como sua vida de carga, etc.

Outrossim, em relação à temperatura de amolecimento do vitrificante, por exemplo, considera-se como referida temperatura de amolecimento, a temperatura do pico que aparece após o primeiro pico endotérmico que representa o ponto de escoamento (ou seja, o pico endotérmico que aparece em segundo lugar), ao realizar análise térmica diferencial da camada de vitrificante, mediante sua separa- ção do isolador e seu aquecimento. Outrossim, em relação à tempera- tura de amolecimento da camada de vitrificante formada sobre a su- perfície do isolador, analisa-se a quantidade de cada componente contido na camada de vitrificante, calcula-se a sua composição con- vertida em óxido, e após obtenção de uma amostra de vidro, por meio da mistura, fusão e resfriamento brusco de matéria-prima de óxido, de cada elemento a transformar-se em óxido, também é possível de- duzir o ponto de amolecimento da camada de vitrificante ora men- cionada, através do ponto de amolecimento da referida amostra de vidro.

Segue abaixo, a explicação sobre a forma de execução da presente invenção, com base em alguns exemplos de execução ilus- trados nas figuras. As figuras 1 e 2, ilustram um dos exemplos de execução da vela de ignição, referente à constituição nul da presente invenção. A referida vela de ignição (100) é dotada de, castelo metá- lico cilíndrico (l), isolador (2) introduzido no lado interno do referi- do castelo metálico (l), de forma que a ponta (21) fique projetada, eletrodo central instalado no lado interno do isolador (2) de forma que a região de ignição (31) conformada na ponta fique projetada, e do eletrodo terra (4) inserido de forma que, uma das extremidades encontra-se ligada ao castelo metálico (l) através de soldagem, etc., enquanto que, a outra encontra-se dobrada lateralmente, de modo que, a sua face lateral fique de frente para a ponta do eletrodo cen- tral (3). Outrossim, no eletrodo terra (4) encontra-se configurada a região de ignição (32), que confronta com a dita região de ignição (31), e a folga existente no intervalo entre a região de ignição (31) e a região de ignição (32) confrontante, forma a folga de descarga de centelhamento (g). O castelo metálico (l) de forma cilíndrica é composto de me- tal como aço de baixo carbono, etc., sendo que, além de conformar o alojamento para vela de ignição (100), o seu contorno externo é do- tado de rosca (7) para fixação da vela (100) no bloco do motor não ilustrado. Outrossim, (le) é a região de encaixe de ferramentas, do- tada de corte axial hexagonal onde se encaixam as ferramentas como chave de boca, chave inglesa, etc., na ocasião de fixação do castelo metálico (l).

Prosseguindo, no sentido axial do isolador (2), encontra-se conformado o furo passante (6), onde, numa das suas extremidades, inserido e fixado o terminal metálico (13), enquanto que, na outra extremidade, inserido e fixado o eletrodo central (3). E ainda, em relação ao interior do referido furo passante (6), no intervalo entre o terminal metálico (13) e o eletrodo central (3), está instalado o resis- tor (15). Ambas as extremidades desse resistor (15), estão conecta- das eletricamente, ao eletrodo central (3) e ao terminal metálico (13), respectivamente, intermediado pelas camadas de selagem de vidro eletrocondutores (16), (17). O resistor (15) e camadas de sela- gem de vidro eletrocondutores (16), (17) constituem o material sinte- rizado eletrocondutor. Outrossim, o resistor (15) constitui-se do composto resistivo, que tem como matéria-prima a mistura em pó contendo pó de vidro e pó de material eletrocondutor (e conforme a necessidade, pó cerâmico além do vidro), que será aquecido e pres- sionado no processo de selagem com vidro a ser mencionado posteri- ormente. Outrossim, pode-se também eliminar o resistor (15) e atra- vés de uma camada de selagem de vidro eletrocondutor, fazer com que o terminal metálico (13) e o eletrodo central (3) formem um monobloco. O isolador (2) é dotado de furo passante (6) para abrigo do eletrodo central (3) no núcleo, ao longo do sentido axial, e é total- mente constituído de material isolante a seguir. Ou seja, o referido material isolante é composto basicamente de alumina, e é um sinte- rizado cerâmico de alumina que contém 85 a 98 mol % (de preferên- cia 90 a 98 mol %) de Al convertido em peso de AI2O3.

Em relação à composição dos componentes em detalhe, além do Al, pode ser mencionado 0 seguinte exemplo.

Si: 1.50 a 5.00 mol % convertido em valor de S1O2; Ca: 1.20 a 4.00 mol % convertido em valor de CaO>' Mg: 0.05 a 0.17 mol % convertido em valor de MgO; Ba: 0.15 a 0.50 mol % convertido em valor de BaO; B: 0.15 a 0.50 mol % convertido em valor de B203.

Conforme ilustra a Figura 1, na metade do sentido axial do isolador (2), encontra-se configurada a saliência (2e), que se projeta para fora circunferencialmente, por exemplo sob forma de flange. E, em relação ao isolador (2), considerando-se como lado dianteiro 0 la- do voltado para a ponta do eletrodo central (3) (Figura l), 0 corpo principal (2b) possui 0 lado posterior com diâmetro menor em rela- ção à referida saliência (2e). Por outro lado, no lado dianteiro da sa- liência (2e), encontra-se conformado em seqüência, 0 eixo n°l (2g) de diâmetro menor do que 0 primeiro, e 0 eixo n°2 (2i) de diâmetro ain- da menor que 0 referido eixo n°l (2g). Outrossim, na extremidade traseira do contorno externo do corpo principal (2b) encontra-se con- figurada a corrugação (2c). E o contorno externo do eixo n°l (2g) provê formato aproximado de um cilindro, e o contorno externo do eixo n°2, de um cone, onde o diâmetro vai diminuindo à medida que se aproxima da ponta.

Por outro lado, o diâmetro do corte axial do eletrodo central (3) foi especificado menor do que 0 diâmetro do corte axial do resis- tor (15). E, 0 furo passante (6) do isolador (2) é dotado de parte n°l (6a) com formato aproximado de um cilindro que deixa atravessar 0 eletrodo central (3), e parte n°2 (6b), conformado no lado traseiro (lado superior no desenho) da referida parte n°l (6a), com formato aproximado de um cilindro, e de forma que 0 diâmetro seja maior do que 0 primeiro. Conforme ilustra a Figura 1, 0 terminal metálico (13) e 0 resistor (15) encontram-se instalados dentro da parte n°2 (6b), enquanto que, 0 eletrodo central (3), inserido na parte n°l (6a).

Na extremidade traseira do eletrodo central (3), está configurado 0 ressalto para fixação do eletrodo (3c), que se encontra projetado pa- ra fora a partir do seu contorno externo. E, quanto às partes n°l (6a) e n°2 (6b) do dito furo passante (6), estão conectadas mutuamente dentro do eixo n°l (2g) da Figura 4 (a), sendo que, nesse ponto de conexão está configurada a base de assentamento do ressalto (6c), em forma de cone ou formando raio, para alojar 0 ressalto para fixa- ção do eletrodo (3c) do eletrodo central (3).

Outrossim, 0 contorno externo da região de ligação (2h) en- tre 0 eixo n°l (2g) e 0 eixo n°2 (2i) possui desnível, e através de sua fixação no ressalto (lc) da região de fixação do castelo metálico, con- formado na face interna do castelo metálico (l), intermediado pela arruela (63) em forma de anel, encontra-se preso no sentido axial.

Por outro lado, no intervalo entre a face interna da abertura do lado traseiro do castelo metálico (l), e a face externa do isolador (2), en- contra-se posicionada 0 anel de metal (62), que se fixa na borda do lado traseiro da saliência (2e) em forma de flange, e ainda mais para trás, posicionada 0 anel de metal (60) intermediada pela camada de enchimento (61) de talco, etc., e por meio da introdução sob pressão do isolador (2), para frente em direção ao castelo metálico (l), e mantendo-se essa posição, ao pressionar para dentro a borda aberta do castelo metálico (l), em direção à guarnição (60), obtém-se a re- gião de rebordamento (ld), e desta forma, 0 castelo metálico (1) en- contra-se unido ao isolador (2).

As Figuras 4(a) e 4(b) ilustram alguns exemplos do isola- dor(2).Seguem abaixo os exemplos dimensionais de cada uma de suas partes.

Comprimento total LD 30 a 75 mm. Comprimento do eixo nul (2g) L2: 0 a 30 mm (porém, não inclui a região de ligação (2f) com a saliência (2e), e inclui a região de ligação (2h) com o eixo n°2 (2i)). Comprimento do eixo n°2 (2i) L3: 2 a 27 mm. Diâmetro externo do corpo principal (2b) DD 9 a 13 mm. Diâmetro externo da saliência (2e) D2: 11 a 16 mm. Diâmetro externo do eixo n°l (2g) D3: 5 a 11 mm. Diâmetro externo do terminal base do eixo n°2 (2i) DD 3 a 8 mm. Diâmetro externo da ponta do eixo n°2 (2i) D5 (porém, caso a borda externa da ponta receba usinagem de raio ou chanfro, refere- se ao diâmetro externo da extremidade base do referido raio ou chanfro, em relação ao corte que envolve a linha axial central (0)): 2.5 a 7 mm. Diâmetro interno da parte n°2 (6b) do furo passante (6) D6: 2 a 5 mm. Diâmetro interno da parte n°l (6a) do furo passante (6) D7: 1 a 3.5 mm. Espessura do eixo n°l (2g) tD 0.5 a 4.5 mm.

Espessura do terminal base do eixo n°2 (2i) t2 (valor relativo à dire- ção perpendicular com a linha axial central (0)): 0.3 a 3.5 mm. Es- pessura da ponta do eixo n°2 (2i) t3 (valor relativo à direção perpen- dicular com a linha axial central (0), porém, caso a borda externa da ponta receba usinagem de raio ou chanfro, refere-se ao diâmetro ex- terno da extremidade base do referido raio ou chanfro, em relação ao corte que envolve a linha axial central (O))· 0.2 a 3 mm. Espessura média do eixo n°2 (2i) tA ((t2+t3)/2): 0.25 a 3.25 mm. E ainda, em relação à Figura 1, o comprimento LQ da parte (2k) do isolador (2) que está projetada para o lado traseiro do castelo metálico (l), é de 23 a 27 mm (por exemplo, aproximadamente 25 mm). E ainda, ao realizar um corte vertical incluindo-se a linha axi- al central (0) do isolador (2), em relação ao contorno externo da par- te projetada (2k) do isolador (2), o comprimento LP a partir da posi- ção correspondente à borda da extremidade traseira do castelo metá- lico (l), até a borda da extremidade traseira do isolador (2) passando pela corrugação (2c), medido ao longo da linha do perfil do corte, é de 26 a 32 mm (por exemplo aproximadamente 29 mm).

Outrossim, as dimensões de cada uma das partes acima do isolador (2) ilustrado na Figura 4 (a), por exemplo é conforme a se- guiD Ll= aprox. 60mm, L2= aprox. lOmm, L3= aprox. 14mm, Dl= aprox. llmm, D2= aprox. 13mm, D3= aprox. 7,3mm, D4= 5,3mm, D5 = 4,3mm, D6= 3,9mm, D7= 2,6mm, tl= 3,3mm, t2=l,4mm, t3= 0,9mm, tA= l,15mm. E ainda, em relação ao isolador (2) ilustrado na Figura 4 (b) o eixo η°1 (2g) e o eixo n°2 (2i) possuem respectivamente diâmetros externos um pouco maiores em comparação com os da Figura 4 (a).

Quanto às dimensões das respectivas partes, por exemplo é conforme a seguir^ Ll= aprox. 60mm, L2= aprox. lOmm, L3= aprox. 14mm, Dl= aprox. llmm, D2= aprox. 13mm, D3= aprox. 9,2mm, D4= 6,9mm, D5= 5,lmm, D6= 3,9mm, D7= 2,7mm, tl= 3,3mm, t2= 2, lmm, t3= l,2mm, tA= l,65mm.

Prosseguindo, conforme ilustra a Figura 3, a superfície do isolador (2), ou pormenorizando, o contorno externo do corpo princi- pal (2b), incluindo-se a corrugação (2c), e o contorno externo do eixo n°l (2g) são dotados de camada vitrificada (2d). A espessura da ca- mada vitrificada (2d) deve ser de 10 a 150μιη, e de preferência de 20 a 50pm. Outrossim, conforme ilustra a Figura 1, a camada vitrifica- da (2d) formada no corpo principal (2b), encontra-se constituída de forma que, a parte dianteira do sentido axial fique um determinado comprimento para dentro do castelo metálico (l) , enquanto que, a parte traseira prolonga-se até a borda da extremidade traseira do corpo principal (2b). Por outro lado, a camada vitrificada (2d) for- mada no eixo n°l (2g), cobre a área de contato com a face do contor- no interno do castelo metálico (l), cobrindo por exemplo, a área des- de a posição intermediária do seu sentido axial, até a região de liga- ção (2h) onde se apõe a arruela (63).

Prosseguindo, a camada do vitrificante (2d) deve possuir a composição explicada na seção de solução para o problema e ação- efeito. Quanto ao significado da abrangência da faixa de composição de cada componente, como já foi explicado detalhadamente, não será repetido aqui. Outrossim, a espessura tl (valor médio) da camada de vitrificante (2d) no contorno externo do terminal base (contorno ex- terno da parte cilíndrica sem corrugação (2c), localizada na região que se projeta para trás do castelo metálico (l)) é de 7 a 50pm. A corrugação (2c) pode ser excluída, e nesse caso, considera-se tl, a espessura (valor médio) da camada do vitrificante (2d) do contorno externo, que ocupa até 50% do comprimento da saliência (LQ) do corpo principal (lb), tomando-se como ponto de referência a borda traseira do castelo metálico (l).

Prosseguindo, o eletrodo de terra (4) e o corpo principal (3a) do eletrodo central (3), são constituídos da liga de Ni, etc. Sendo que, na parte interna do corpo principal (3a) do eletrodo central (3), encontra-se embutido o núcleo (3b) de Cu ou liga de Cu, etc., para acelerar a liberação de calor. Por outro lado, a região de ignição (31) e a região de ignição confrontante (32) citadas, são constituídas ba- sicamente de liga de metais nobres, tendo como componentes princi- pais no mínimo um ou 2 tipos dentre Ir, Pt e Rh. Conforme ilustra a Figura 2 (b), o corpo principal (3a) do eletrodo central (3) possui di- âmetro menor na extremidade dianteira, e a superfície dessa extre- midade dianteira é plana, sendo que, nessa parte sobrepõe-se uma pastilha em formato de disco, composta de liga para constituir a dita região de ignição, e realizando-se a fixação da mesma, através de soldagem ao longo da borda externa da face de junção dos mesmos, com soldagem a laser, soldagem por feixe eletrônico, soldagem por resistência, etc., forma-se a região soldada (W), e obtém-se a região de ignição (31). E, em relação à região de ignição (32) confrontante, ela é obtida posicionando-se a pastilha no eletrodo de terra, de for- ma a confrontar com a região de ignição (31), e realizando-se a sua fixação por meio da obtenção da região de soldagem (W) da mesma forma, ao longo da borda externa da sua face de junção. Outrossim, essas pastilhas podem ser constituídas por exemplo de, material fundido obtido por meio da mistura e fusão de ligas obedecendo a composição da tabela, ou de material sinterizado, obtido através de compactação e sinterização de pó de liga, ou pós de metais simples misturados numa determinada proporção. Sendo que, em relação à região de ignição (31) e região de ignição (32) confrontante, pode-se adotar uma constituição onde pelo menos uma delas é eliminada. A vela de ignição (100) acima, por exemplo, pode ser fabri- cado pelo seguinte método. Primeiramente, em relação ao isolador (2), como pó de matéria-prima, mistura-se pó de alumina com pós originais de componentes Si, Ca, Mg, Ba e B, numa proporção tal que, após queima e conversão em óxido fique com a dita composição, em seguida adiciona-se uma determinada quantidade de aglutinante (por exemplo PVA) e água, e após a mistura dos mesmos obtém-se a barbotina de base para compactação. Sendo que, em relação aos pós originais de cada componente, por exemplo, os componentes Si, Ca, Mg, Ba e B podem ser misturados sob forma de S1O2, CaC03, MgO, BaCOã, H3BO3. Sendo que, H3BO3 pode ser misturado também sob forma de solução. A barbotina base para compactação, é submetida à secagem por pulverização por meio do método de spray-drying, e obtém-se a massa base para compactação. E através de compactação da massa base para compactação por prensagem com molde borracha, obtém-se 0 corpo compacto prensado que será 0 modelo original do isolador. A

Figura 9 ilustra um croqui do processo de compactação por prensa- gem com molde de borracha. Nesse caso, utiliza-se 0 molde (300) do- tado de cavidade (301) que atravessa a parte interna no sentido axi- al, e na abertura inferior da referida cavidade (301) encaixa-se a punção inferior (302). Outrossim, na face de puncionamento da pun- ção inferior (302), define por meio de pino de prensa (303), no senti- do axial 0 formato do furo passante (6) (Figura l) do isolador (2).

Nessas condições, preenche-se 0 interior da cavidade (301) com uma determinada quantidade da massa base para compactação (PG), e vedando-se a abertura do lado superior da cavidade (301) com punção superior (304), fecha-se hermeticamente. Nessas condi- ções, aplica-se pressão hidráulica no contorno externo do molde de borracha (300), e através de compressão da massa (PG) da cavidade (30l) com referido molde de borracha (300), obtém-se 0 corpo com- pacto prensado (305) conforme ilustra a Figura 10. Outrossim, em relação à massa base para compactação (PG), para acelerar a tritu- ração da massa (PG) na partícula em pó durante a prensagem, e con- siderando-se 0 peso da dita massa base para compactação (PG) como 100 partes em peso, acrescenta-se 0,7 a 1,3 partes em peso de água, e em seguida realiza-se a compactação por prensagem. O lado da fa- ce externa do corpo compactado (305) é conformado com esmeril, etc., para obter 0 perfil correspondente ao do isolador (2) da Figura 1, e por meio da queima a 1400 a 1600°C, obtém-se 0 isolador (2). À parte, prepara-se a barbotina do vitrificante da seguinte forma. Primeiramente, misturam-se os pós originais de componentes que serão fontes de componentes Si, B, Zn, Ba, Na, K, Mo, W (por exemplo, pó de S1O2 para Si, pó de H3BO3 para B, pó de ZnO para Zn, pó de BaCOe para Ba, pó de Na2C03 para Na , pó de K2CO3 para K, M0O3 para Mo, WO3 para W), de forma a obter a composição dese- jada. Em seguida, coloca-se em fusão essa mistura aquecendo-a de 1000 a 1500°C, e com lançamento desse produto fundido na água re- aliza-se resfriamento brusco e solidificação, e realizando-se uma no- va moagem obtém-se a frita de vitrificante. E prosseguindo, adicio- na-se a essa frita de vitrificante, uma quantidade adequada de mi- neral argiloso como caulim, argila gairome, etc., e aglutinante orgâ- nico, em seguida acrescenta-se mais água, e após a mistura dos mesmos obtém-se a barbotina do vitrificante. E, conforme ilustra a Figura 10, através de pulverização e aplicação dessa barbotina do vitrificante (S) com bico pulverizador (N), nas partes da superfície do isolador (2) que requer a sua aplica- ção, obtém-se a camada de barbotina do vitrificante (2d’), como sen- do camada de pó vitrificante depositado, e realiza-se a sua secagem.

Continuando, segue abaixo 0 resumo sobre a montagem do eletrodo central (3) e do terminal metálico (13) no isolador (2) dota- do com a referida camada de barbotina de vitrificante (2d’), e do processo de obtenção do resistor (15) e das camadas de selagem de vidro eletrocondutor (16), (17). Primeiramente, conforme ilustra a Figura 11 (a), em relação ao furo passante (6) do isolador (2), após inserção do eletrodo central na sua parte n°l (6a), preenche-se com 0 pó de vidro eletrocondutor (H) conforme ilustra (b). E, conforme i- lustra (c), realiza-se a compressão preliminar do pó (H) preenchido, através de inserção de barra de pressionamento (28) no interior do furo passante (6), e obtém-se a camada de pó de vidro eletrocondutor n°l (26). Prosseguindo, preenche-se com pó de matéria-prima de composto resistivo, realiza-se compressão preliminar da mesma for- ma, e preenchendo-se novamente com pó de vidro eletrocondutor se- guido de compressão preliminar, conforme ilustra a Figura ll(d), a partir do lado do eletrodo central (3) (lado inferior), no interior do furo passante (6) haverá sobreposição de camada de pó de vidro ele- trocondutor n°l (26), camada de pó de composto resistivo (25), e de camada de pó de vidro eletrocondutor n°2 (27). E, conforme ilustra a Figura 12 (a), coloca-se por cima 0 terminal metálico (13) no furo passante (6), e obtém-se 0 corpo mon- tado (PA). Nessas condições introduz-se no forno de aquecimento, e aquece-se a uma temperatura especificada entre 800 a 950°C, que é mais alta do que a do ponto de amolecimento do vidro, em seguida, introduz-se sob pressão o terminal metálico (13) no interior do furo passante (6), no sentido axial a partir do lado oposto ao eletrodo central (3), e pressiona-se as camadas sobrepostas (25) a (27) no sentido axial. Dessa forma, conforme ilustra o item (b) da mesma Fi- gura, cada camada sofrerá compressão e sinterização, resultando respectivamente em camada de selagem de vidro eletrocondutor (16), resistor (15) e camada de selagem de vidro eletrocondutor (17) (pro- cesso de selagem com vidro).

Nesse caso, fazendo com que, a temperatura de amolecimen- to da frita de vitrificante contida na camada de barbotina de vitrifi- cante (2d0, fique entre 600 a 700°C, é possível fazer com que, a ca- mada de barbotina (2dO seja transformada em camada do vitrifican- te (2d), pela vitrificação simultânea durante o aquecimento do pro- cesso de selagem com vidro acima mencionado. E ainda, com a ado- ção de uma temperatura relativamente baixa de 800 a 950°C, como temperatura de aquecimento do processo de selagem de vidro, será mais difícil aparecer oxidação na superfície do eletrodo central (3) ou do terminal metálico (13). E, ao utilizar a presente invenção na composição do vitrificante, a fluidez do vitrificante fundido será mantida satisfatoriamente, permitindo a obtenção de uma camada de vitrificante lisa e uniforme, e com propriedade isolante satisfatória.

No corpo montado (PA), onde foi concluído o processo de se- lagem com vidro, são montados o castelo metálico (l), eletrodo terra (4), etc., e obtém-se a vela de ignição (100) ilustrada na Figura 1. A vela de ignição (100) é fixada no bloco do motor, por meio da rosca (7), e é utilizada como fonte de ignição da mistura de ar a ser ali- mentada para a câmara de combustão. Sendo que, a instalação de cabo de alta tensão ou da bobina de ignição, na vela de ignição (100), conforme ilustra a linha imaginária da Figura 1, é realizada utilizando-se uma capa de borracha (RC) (por exemplo constituído de borracha de silicone), que cobre o contorno externo do corpo princi- pal (2b) do isolador (2). O diâmetro do furo da referida capa de bor- racha (RC). é aproximadamente 0,5 a 1,0 mm menor em relação ao diâmetro externo (Dl) (Figura 4) do corpo principal (2b). O corpo principal (2b) é pressionado alargando-se elasticamente o furo, até que se cubra a sua extremidade base. Por esse motivo, a face interna da capa de borracha (RC) adere no contorno externo do terminal ba- se do corpo principal (2b), e atua como revestimento isolante para evitar descarga disruptiva, etc. E, através de utilização do vitrifi- cante com a dita composição, e fazendo com que a espessura (tl) da camada de vitrificante (2d), que cobre o contorno externo do termi- nal base, satisfaça a dita faixa especificada, obtém-se superfície vi- trificada mais lisa, e como isso promove a melhor aderência entre a superfície vitrificada e a capa de borracha (RC), sem comprometer a propriedade isolante da camada de vitrificante (2d), torna-se susce- tível de aumentar a resistência à descarga disruptiva.

Outrossim, além do tipo ilustrado na Figura 1, a vela de ignição da presente invenção pode ser também, por exemplo confor- me ilustra a Figura 5, onde a ponta do eletrodo terra (4) foi colocada de frente para a face lateral do eletrodo centrai (3), fazendo com que forme folga de centelhamento (g) no intervalo entre ambos. Nesse caso, em relação ao eletrodo terra (4), ao invés de colocar um em ca- da lado do eletrodo central (3) no total de dois, conforme ilustra a Figura 6 (a), pode-se distribuir 3 ou mais em torno do eletrodo cen- tral (3), conforme ilustra o item (b) da mesma Figura. E ainda, con- forme ilustra a Figura 7, em relação à vela de ignição (100), pode ser também vela de ignição do tipo descarga semi-superficial, onde a ponta do isolador (2) é introduzida no intervalo entre a face lateral do eletrodo central (3) e a ponta do eletrodo de terra (4). Como esse tipo de constituição faz com que, a descarga de centelhamento ocorra de forma a percorrer a superfície da ponta do isolador (2), em com- paração com a vela de ignição do tipo descarga em meio atmosférico, possui a propriedade autolimpante.

Para verificar o efeito da presente invenção, foram executa- dos os seguintes testes.

Confeccionou-se o isolador (2) da Figura 1 conforme a se- guir. Primeiramente, como pó de matéria-prima, em relação ao pó de alumina (95 mol % de alumina, contendo 0,1 mol % de Na (converti- do em Na20), diâmetro granular médio 3,0pm), misturou-se determi- nada quantidade de S1O2 (pureza 99,5%, diâmetro granular médio 1.5pm), CaCOe (pureza 99,9%, diâmetro granular médio 2,0pm), MgO (pureza 99,5%, diâmetro granular médio 2pm), BaCCh (pureza 99,5%, diâmetro granular médio l,5pm), H3BO3 (pureza 99,0%, diâ- metro granular médio l,5pm), ZnO (pureza 99,5%, diâmetro granu- lar médio 2,0pm), e considerando-se a quantidade total de pós mis- turados como 100 partes em peso, adicionou-se 3 partes em peso de PVA como aglutinante hidrófilo, e 103 partes em peso de água, e a- través de sua mistura via úmido, obteve-se a barbotina de base para compactação.

Prosseguindo, efetuou-se a secagem da barbotina, com dife- rentes composições, através do método de spray drying, e obteve-se massa granulada base para compactação. Sendo que, as mesmas fo- ram peneiradas para que fiquem com diâmetro granular entre 50 a ΙΟΟμηι. Em seguida, as massas foram compactados a uma pressão de 50 MPa pelo método de prensagem com borracha, explicado através da Figura 9, e, conformou-se 0 contorno externo do referido corpo compactado com esmeril, para conseguir formato definido do isola- dor, e após a queima a uma temperatura de 1550°C obteve-se 0 iso- lador (2). E ainda, por meio da análise de raio-X fluorescente desco- briu-se que 0 isolador (2) apresentava a seguinte composição: Al : 94,9 mol % convertido em AI2O3; Si : 2,4 mol % convertido em SÍO2; Ca- 1,9 mol % convertido em CaOi Mg: 0,1 mol % convertido em MgO; Ba: 0,4 mol % convertido em BaO; B: 0,3 mol % convertido em B203.

Outrossim, as dimensões das partes do isolador (2) com ba- se na Figura 4 (a) são as seguintes: Ll= aprox. 60mm, L2= aprox. 8mm, L3= aprox. 14mm, Dl= aprox. lOmm, D2= aprox. 13mm, D3= aprox. 7mm, D4= 5,5mm, D5= 4,5mm, D6= 4mm, D7= 2,6mm, tl= l,5mm, t2= l,45mm, t3= 1,25 mm, tA= l,35mm. E ainda, com base na Figura 1, 0 comprimento LQ da parte (2k) do isolador (2) que está projetada para 0 lado traseiro do castelo metálico (l), é de 25 mm, e, ao realizar um corte vertical incluindo-se a linha axial central (O) do isolador (2), em relação ao contorno externo da parte projetada (2k) do isolador (2), 0 comprimento LP a partir da posição correspondente à borda da extremidade traseira do castelo metálico (l), até a borda da extremidade traseira do isoiador (2) passando pela corrugação (2c), medido ao longo da linha do perfil do corte, é de 29 mm.

Em seguida, preparou-se a barbotina de vitrificante da se- guinte forma. Primeiramente, como matéria-prima, misturou-se em diversas proporções S1O2 (pureza 99,5%), pó de H3BO3 (pureza 98,5%), pó de ZnO (pureza 99,5%), pó de BaCOe (pureza 99,5%), pó de Na2C03 (pureza 99,5 %), pó de K2CO3 (pureza 99%), pó de L12CO3 (pureza 99%), pó de AI2O3 (pureza 99,5 %), pó de M0O3 (pureza 99%), pó de WO3 (pureza 99%), pó de SrCÜ3 (pureza 99%), essa mistura foi submetida à fusão através de aquecimento a 1000 a 1500°C, 0 pro- duto fundido foi lançado na água onde sofreu resfriamento brusco e vitrificação, e através de moagem no moinho pote de alumina, obte- ve-se frita de vitrificante com diâmetro granular máximo de 50pm.

Em seguida, em relação a 100 partes em peso dessa frita de vitrifi- cante, adicionou-se 3 partes em peso de caulim da Nova Zelândia como mineral argiloso, 2 partes em peso de PVA como aglutinante orgânico, e adicionando ainda 100 partes em peso de água, e reali- zando a sua mistura, obteve-se a barbotina do vitrificante.

Após pulverização desta barbotina do vitrificante sobre a superfície do isoiador (2), através de bico pulverizador conforme i- lustra a Figura 10, efetuou-se a secagem, e obteve-se a camada de barbotina do vitrificante (2d’). Sendo que, a espessura da camada do vitrificante após a secagem é de aproximadamente lOOpm. Utilizan- do esse isoiador (2), confeccionaram-se vários tipos de vela de igni- ção (lOO) ilustrada na Figura 1, utilizando método já explicado atra- vés das Figuras 11 a 12. Porém, 0 diâmetro externo da rosca (7) foi considerado como 14mm. E ainda, em relação ao pó de matéria-prima para 0 resistor (15) utilizou-se vidro de B203-Si02-BaOLÍ20, pó de ZrÜ2, pó de negro de fumo, pó de T1O2, pó de Al metálico, e como pó de matéria-prima para as camadas de calafetagens de vidro eletro- condutor (16), (17) utilizou-se vidro de B203-Si02‘Na20, pó de Cu, pó de Fe, e pó de Fe-B, e a temperatura de aquecimento durante a sela- gem com vidro, ou seja, a temperatura de vitrificação foi de 900°C.

Outrossim, a espessura da camada de vitrificante (2d) formada sobre a superfície de cada isolador (2), era de aproximadamente 20pm.

Por outro lado, confeccionou-se também, amostras de peda- ços de vitrificante solidificados, sem moagem. E ainda, certificou-se também que, esses pedaços de amostra do vitrificante sofreram vitri- ficação (transformação em amorfo) por meio da difração do raio-X.

Utilizando tal amostra realizou-se os seguintes testes. <- Análise da composição química: Conforme análise de raio-X fluo- rescente. Os resultados de análise de cada amostra (valores conver- tidos em óxidos) estão demonstrados nas Tabelas 1 e 3. E ainda, efe- tuou-se a medição das composições da camada de vitrificante (2d) formada sobre a superfície do isolador (2), por meio do método ΕΡ- ΜΑ, e constatou-se que coincide aproximadamente com os valores medidos utilizando-se o referido pedaço de amostra, t Coeficiente de dilatação térmica: A partir do pedaço de amostra, recortou-se corpo de prova para medição com dimensões 5mm x 5mm x lOmm, e através do método popular de dilatômetro efetuou-se a medição obtendo-se o valor médio de 20 a 350°C. E a partir do isola- dor (2) também, recortou-se um corpo de prova para medição com as dimensões acima, e ao realizar a mesma medição, o valor obtido foi de 73 x 10-7/°C. -» Temperatura de amolecimento: Efetuou-se análise de diferencial térmico, através de aquecimento de 50mg de amostra em pó, e inici- ando-se a medição a partir da temperatura ambiente, considerou-se temperatura de amolecimento a temperatura correspondente ao 2o. pico endotérmico. E ainda, em relação a cada uma das velas de ignição, efetu- ou-se a medição da resistência de isolamento à 500°C, aplicando-se tensão de condução elétrica de 1000V, através do método já explica- do com base na Figura 8. Outrossim, efetuou-se checagem visual do estado de formação da camada de vitrificante (2d) sobre o isolador (2). Os resultados estão demonstrados nas Tabelas 1 e 2. [TABELA 1] _______________________________ [TABELA 2] *Significa que está fora da faixa da presente invenção.

De acordo com o resultado acima, observa-se que, através da seleção de composição do vitrificante da presente invenção, foi 5 possível tutelar isolamento satisfatório, mesmo praticamente sem a presença de Pb, e além de se adequar temperatura de vitrificação. E ainda, em relação aos metais de transição, observa-se também que, a adição de quantidade adequada de W ou Mo permite condicionar su- perfície vitrificada com visual satisfatório.

REIV1 NDICACÕES

Claims (9)

1 - “VELA DE IGNIÇÃO ΑΝΤΙ FLASH OVER” (100) provida do isolador (2) constituído de cerâmica de alumina, posicionado entre o eletrodo central (3) e o castelo metálico (1), pelo menos uma parte da superfície do dito isolador (2) encontrar-se revestida com a camada do vitrificante (2d) constituído basicamente de óxidos, onde o vitrificante que constitui a dita camada do vitrificante (2d) contém 1 mol% no máximo de Pb convertido em PbO, caracterizado por 35 a 80 mol% do componente n° 1 constituído de 5 a 60 mol% de Si em Si02, e 3 a 50 mol% de Be em B203, e do componente n° 2, contendo pelo menos um dos componentes dentre Zn e metais alcalino terrosos R sendo que, R deve ser constituído de no mínimo 1 ou 2 elementos a serem escolhidos dentre Ca, Sr, Ba, no total de 5 a 60 mol%, com Zn e R convertidos respectivamente em ZnO e Ro, sendo 60 a 98 mol% a soma das quantidades dos componentes n° 1 e n° 2, e ainda o fato de conter como metais alcalinos, no mínimo 1 ou 2 elementos dentre Na, K e Li, respectivamente em Na20, K20 e Li20, no total de 2 a 15 mol%, e finalmente pelo fato de conter no total 0,5 a 5 mol% de no mínimo 1 ou 2 elementos, dentre Mo, W, Ni, Co, Fe e Mn, respectivamente em Mo03, W03, Ni304, Co304, Fe203 e Mn02.

2 - “VELA DE IGNIÇÃO ΑΝΤΙ FLASH OVER” (100), de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado por no tocante ao dito vitrificante, na relação NSi02/NB203, ser de 0,5 a 1,5 e, NR0/NB203 ser de 0,1 a 0,25, considerando-se NSi02 (mol%), NB203 (mol%), NZnO (mol%), NRO (mol%), respectivamente as quantidades de Si, B, Zn, e metais alcalino terrosos (R) mencionados, convertidos em respectivos óxidos.

3 - “VELA DE IGNIÇÃO ΑΝΤΙ FLASH OVER” (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por no dito vitrificante, conter 15 a 60 mol% de Si em Si02, 10 a 50 mol% de B em B203, 0,5 a 25 mol% de Zn em ZnO, e 50a 25 mol% de Ba em BaO.

4 - “VELA DE IGNIÇÃO ΑΝΤΙ FLASH OVER” (100), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por no dito vitrificante, conter 15 a 29,5 mol% de Si em Si02, 25 a 50 mol% de B em B203.

5 - “VELA DE IGNIÇÃO ΑΝΤΙ FLASH OVER” (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por no dito vitrificante, conter no total, 0,5 a 30 mol% de no mínimo 1 ou 2 elementos dentre 0,5 a 10 mol% de Al em A12O3, 0,5 a 10 mol% de Ca em CaO, e 0,5 a 30 mol% de Sr em óxido de Sr.

6 - “VELA DE IGNIÇÃO ΑΝΤΙ FLASH OVER” (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por no dito vitrificante conter, o total de máximo 5 mol %, de pelo menos 1 ou 2 elementos, dentre Zr, Ti, Mg, Bi, Sn, Sb e P, em respectivamente Zr02, Ti02, MgO, Bi203, Sn02, Sb205, P205.

7 - “VELA DE IGNIÇÃO ΑΝΤΙ FLASH OVER” (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o interior do furo passante do dito isolador (2) ser provido de terminal metálico (13) em forma de eixo, formando monobloco com o dito eletrodo central (3), ou separado deste (3) por meio de camada de ligação eletrocondutora (15), e onde no tocante ao valor da resistência de isolamento medido, quando se conduz eletricidade no intervalo entre o dito terminal metálico (13), e o dito castelo metálico (1), intermediado pelo dito isolador (2), mantendo-se todo o corpo da referida vela de ignição a aproximadamente 500°C, é de no mínimo 200ΜΩ.

8 - "VELA DE IGNIÇÃO ΑΝΤΙ FLASH OVER” (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito isolador (2) ser constituído de material isolante à base de alumina, contendo 85 a 98% mol % de Al em Al203, e onde no tocante ao dito vitrificante, o coeficiente de dilatação linear médio do vitrificante, na faixa de temperatura de 20 a 350°C, é de 50x10'7 / °C a 85x1 O'7 / °C.

9 - ”VELA DE IGNIÇÃO ΑΝΤΙ FLASH OVER” (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por no tocante à temperatura de amolecimento do dito vitrificante, ser de 600 a 700°C.