BR102013033593A2

BR102013033593A2 - vela

Info

Publication number: BR102013033593A2
Application number: BR102013033593A
Authority: BR
Inventors: Hiroaki Nasu; Kazuhiro Kodama
Original assignee: Ngk Spark Plug Co
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2016-08-23
Also published as: US20140117833A1; CN103779789B; CN103779789A; US8946976B2; BR102013033593B1; JP2014086326A; JP5662983B2

Abstract

vela uma vela inclui um envoltório metálico, um eletrodo de aterramento unido a uma parte de extremidade dianteira do envoltório metálico e uma camada de níquel formada no eletrodo de aterramento, onde o eletrodo de aterramento possui uma região exposta de material de base onde um material de base do eletrodo de aterramento é exposto; e onde a camada de níquel inclui uma camada de níquel de lado externo localizada em uma superfície lateral externa do eletrodo de aterramento em uma posição adjacente à região exposta de material de base e satisfaz uma condição de la 25 í,im onde la é um comprimento de uma primeira parte da camada de níquel lateral externa possuindo uma espessura igual a 80% de uma espessura máxima da camada de níquel lateral externa para uma segunda parte da camada de níquel lateral externa possuindo uma espessura igual a 20% da espessura máxima da camada de níquel lateral externa em uma direção longitudinal do eletrodo de aterramento. petição 870160031989, de 28/06/2016, pág. 32/32

Description

"VELA" Fundamentos da Invenção [001 ]A presente invenção refere-se a uma vela par auso em um motor de combustão interna ou similar.

[002] Doravante, o termo "frente" se refere a um lado de descarga de fagulha com relação à direção de um eixo geométrico de uma vela; e o termo "trás" se refere a um lado oposto o lado da frente.

[003] Uma vela é montada em um motor de combustão interna (algumas vezes simplesmente referido como "motor"), etc. e utilizada para dar ignição a uma mistura de ar e combustível em uma câmara de combustão do motor. A vela geralmente inclui um isolante formado com um furo axial na direção de um eixo geométrico da vela, um eletrodo interno inserido em um lado dianteiro do furo axial, um envoltório metálico disposto em uma circunferência externa do isolante e um eletrodo de aterramento unido a uma parte de extremidade dianteira do envoltório metálico. O eletrodo de aterramento é dobrado em uma parte substancialmente intermediária do mesmo na direção do eletrodo central de modo que uma parte de extremidade distai do eletrodo de aterramento esteja voltada para uma parte de extremidade dianteira do eletrodo central para definir um espaço de descarga de fagulha entre a parte de extremidade distai do eletrodo de aterramento e a parte de extremidade dianteira do eletrodo central.

[004] Para aperfeiçoamentos na resistência à corrosão do envoltório metálico e do eletrodo de aterramento, existe um caso no qual uma camada de revestimento fina de material metálico à base de níquel (doravante simplesmente referida como "camada de níquel") é aplicada às superfícies do envoltório metálico e eletrodo de aterramento. É prática comum se unir o eletrodo de aterramento ao envoltório metálico e então, aplicar a camada de níquel à unidade unida resultante por um processo de revestimento. Nesse caso, a camada de níquel é formada nas superfícies do envoltório metálico e do eletrodo de aterramento.

[005] A camada de níquel pode ser separada quando o eletrodo de aterramento revestido com a camada de níquel é submetido à dobra. A ocorrência de tal separação da camada de níquel se torna uma causa de descarga de fagulha anormal, chamada de "fagulha lateral", entre a parte separada da camada de níquel e o eletrodo central e leva à deterioração no desempenho de ignição da vela.

[006] Adicionalmente, ocorreu um caso recentemente no qual uma ponta de material metálico altamente resistente a desgaste é unida à parte de extremidade distai do eletrodo de aterramento para aperfeiçoamentos na resistência ao desgaste do eletrodo de aterramento e no desempenho de ignição da vela. No entanto, a capacidade de união da ponta ao eletrodo de aterramento pode não ser suficiente quando o local de união de ponta do eletrodo de aterramento está sendo revestido com a camada de níquel. É, dessa forma, concebível a remoção da camada de níquel de pelo menos uma parte de extremidade distai do eletrodo de aterramento. Por exemplo, a publicação de patente publicada japonesa No. 2003-123937 descreve uma técnica de remoção de camada de níquel pelo esmerilhamento utilizando um jig de esmerilhamento determinado. A publicação de patente publicada japonesa No. 2012-15126 ensina uma técnica de aplicação de uma camada de mascaração a pelo menos uma parte de extremidade distai do eletrodo de aterramento antes do processo de revestimento e, depois do processo de revestimento, a remoção da camada de níquel juntamente com a camada de mascaração.

Sumário da Invenção [007] Nas técnicas de remoção de camada de níquel acima, uma região limítrofe da camada de níquel (gerada pelo tratamento de remoção de níquel tal como esmerilhamento, etc. adjacente a uma região exposta de material de base do eletrodo de aterramento) pode mudar subitamente de espessura. Entre a camada de níquel, a camada de níquel de lado externo (isso é, a parte lateral externa da camada de níquel localizada na superfície lateral externa do eletrodo de aterramento oposto ao eletrodo central) é particularmente submetida condições de alta temperatura durante a operação do motor de combustão interna.

[008] No caso onde a região limítrofe da camada de níquel muda subitamente de espessura, a região limítrofe da camada de níquel lateral externa não pode seguir a deformação (expansão ou contração) do eletrodo de aterramento causada pelos ciclos de aquecimento e resfriamento durante a operação do motor de combustão interna de modo que ocorra uma grande diferença de tensão entre a camada de níquel de lado externo e o eletrodo de aterramento. De forma similar, a região limítrofe da camada de níquel de lado externo não pode seguir a dobra do eletrodo de aterramento de modo que ocorra uma grande diferença de tensão entre a camada de níquel de lado externo e o eletrodo de aterramento no caso onde a região limítrofe da camada de níquel muda subitamente de espessura.

[009] Por tal diferença de tensão grande, a região limítrofe da camada de níquel lateral externa pode ser separada do eletrodo de aterramento e entrar no espaço de descarga de fagulha para, dessa forma, interferir com a descarga de fagulha adequada da vela.

[010] Em vista das circunstancias acima, é um objetivo da presente invenção se fornecer uma vela possuindo uma camada de níquel aplicada a um eletrodo de aterramento de modo a reduzir efetivamente uma diferença de tensão entre a camada de níquel (perceptívelmente, a camada de níquel lateral externa) e o eletrodo de aterramento e impedir com certeza a separação da camada de níquel do eletrodo de aterramento.

[011] A fim de se alcançar o objetivo acima, a presente invenção fornece as seguintes configurações.

Configuração 1 Uma vela, compreendendo um envoltório metálico cilíndrico; um eletrodo de aterramento unido a uma parte de extremidade dianteira do envoltório metálico; e uma camada de níquel formada no eletrodo de aterramento, onde o eletrodo de aterramento possui a região exposta de material de base na qual um material de base do eletrodo de aterramento é exposta; e onde a camada de níquel inclui pelo menos uma camada de níquel lateral externa localizada em uma superfície lateral externa do eletrodo de aterramento de modo a ser adjacente à região exposta de material de base do eletrodo de aterramento e satisfaz uma condição de LA > 25 pm onde LA é um comprimento de uma primeira parte da camada de níquel lateral externa possuindo uma espessura igual a 80% de uma espessura máxima da camada de níquel lateral externa para uma segunda parte da camada de níquel lateral externa possuindo uma espessura igual a 20% da espessura máxima da camada de níquel lateral externa em uma direção longitudinal do eletrodo de aterramento.

[012]De acordo com a configuração 1, uma região limítrofe da camada de níquel lateral externa adjacente à região exposta de material de base é gradualmente reduzida em espessura na direção da região exposta de material de base de modo que, quando o eletrodo de aterramento é deformado (expandido ou contraído) devido aos ciclos de aquecimento e resfriamento ou dobra, a região limítrofe da camada de níquel lateral externa pode ser facilmente deformada para seguir a deformação do eletrodo de aterramento. É, dessa forma, possível se reduzir adequadamente a diferença de tensão entre a camada de níquel de lado externo e o eletrodo de aterramento e impedir com segurança camada de níquel lateral externa seja separada do eletrodo de aterramento.

Configuração 2 [013] A vela de acordo com a configuração 1, na qual a camada de níquel satisfaz uma condição de LA > 50 pm.

[014] É possível, de acordo com a configuração 2, se reduzir ainda mais a diferença de tensão entre a camada de níquel lateral externa e o eletrodo de aterramento e impedir de forma efetiva e segura a separação da camada de níquel lateral externa, Configuração 3 [015] A vela de acordo com a configuração 1 ou 2, na qual a camada de níquel satisfaz uma condição de LA > 90 pm.

[016] É possível, de acordo com a configuração 3, se reduzir ainda mais a diferença de tensão entre a camada de níquel lateral externa e o eletrodo de aterramento e impedir de forma mais eficiente e garantida a separação da camada de níquel de lado externo.

Configuração 4 Uma vela, compreendendo: um envoltório metálico cilíndrico; um eletrodo de aterramento unido a uma parte de extremidade dianteira do envoltório metálico; e uma camada de níquel formada no eletrodo de aterramento; onde o eletrodo de aterramento possui uma região exposta de material de base onde um material de base no eletrodo de aterramento é exposto; e onde a camada de níquel inclui pelo menos uma camada de níquel lateral externa localizada em uma superfície lateral externa do eletrodo de aterramento de modo a ser adjacente à região exposta de material de base do eletrodo de aterramento e satisfaz uma condição de LB > 0,25 de, assumindo-se que a camada de níquel lateral externa tenha, em uma primeira parte da mesma, uma espessura igual a 80% de uma espessura máxima da camada de níquel lateral externa, LB sendo um comprimento entre pontos da primeira parte da camada de níquel lateral externa localizada mais perto de e mais distante de uma extremidade dianteira do envoltório metálico em uma direção longitudinal do eletrodo de aterramento.

[017] De acordo com a configuração 4, uma linha limítrofe entre a camada de níquel lateral externa e a região exposta de material de base é criada de forma suficientemente longa de modo que a tensão por comprimento unitário da região limítrofe da camada de níquel lateral externa possa ser reduzida para um nível suficientemente pequeno. É, dessa forma, possível, mesmo no caso onde a região limítrofe da camada de níquel lateral externa muda subitamente de espessura, se reduzir adequadamente a diferença de tensão entre a camada de níquel lateral externa e o eletrodo de aterramento e se impedir com segurança que a camada de níquel lateral externa seja separada do eletrodo de aterramento.

Configuração 5 [018] Vela, de acordo com a reivindicação 4, na qual a camada de níquel satisfaz uma condição de LB > 0,40 mm.

[019] É possível, de acordo com a configuração 5, se reduzir ainda mais a diferença de tensão entre a camada de níquel de lado externo e o eletrodo de aterramento e impedir de forma efetiva e segura a separação da camada de níquel lateral externa visto que a tensão por comprimento unitário da região limítrofe da camada de níquel lateral externa pode ser reduzida para um nível menor.

Configuração 6 [020] Vela, de acordo com a configuração 4, ou 5, na qual a camada de níquel satisfaz uma condição de LB > 0,80 mm.

[021 ]É possível, de acordo com a configuração 5 se reduzir ainda mais a diferença de tensão entre a camada de níquel de lado externo e o eletrodo de aterramento e impedir de forma mais efetiva e garantida a separação da camada de níquel de lado externo visto que a tensão por comprimento unitário da região limítrofe da camada de níquel de lado externo pode ser reduzida para um nível ainda menor.

Configuração 7 [022] Vela, de acordo com qualquer uma das configurações de 4 a 6, na qual a camada de níquel satisfaz uma condição de LA > 25 pm onde LA é um comprimento a partir da primeira parte da camada de níquel de lado externo para uma segunda parte da camada de níquel lateral externa possuindo uma espessura igual a 20% da espessura máxima da camada de níquel lateral externa na direção longitudinal do eletrodo de aterramento.

[023] É possível, de acordo com a reivindicação 7, se impedir a separação da camada de níquel lateral externa efetivamente e com segurança pelo efeito sinergético da configuração 1 e configuração 4, 5 ou 6.

Configuração 8 [024] Vela, de acordo com a configuração 7, na qual a camada de níquel satisfaz uma condição de LA > 50 pm.

[025] É possível, de acordo com a configuração 8 se impedir a separação da camada de níquel lateral externa mais efetivamente e com maior segurança pelo efeito sinergético da configuração 2 e configurações 4, 5 ou 6.

Configuração 9 [026] Vela, de acordo com a configuração 7 ou 8, na qual a camada de níquel satisfaz uma condição de LA > 90 pm.

[027] É possível, de acordo com a configuração 9 se impedir a separação da camada de níquel lateral externa particularmente de forma eficiente e garantida pelo efeito sinergético da configuração 3 e configuração 4, 5 ou 6.

[028] Os outros objetivos e características da presente invenção se tornarão compreendidos a partir da descrição a seguir.

Breve Descrição dos Desenhos A figura 1 é uma vista em elevação, parcialmente em corte, de uma vela de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção; A figura 2 é uma vista em elevação ampliada de uma parte de extremidade dianteira da vela, de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção;

As figuras 3 e 4 são uma vista em corte ampliada e uma vista lateral ampliada ilustrando uma parte lateral eterna de uma camada de níquel na vela de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção, respectivamente; A figura 5 é uma vista em corte esquemática ilustrando uma etapa de remoção de um filme de revestimento de níquel em um aparelho de remoção de filme de revestimento para a formação da camada de níquel; A figura 6 é uma vista esquemática ilustrando um estado de dobra de um eletrodo de aterramento em um teste de avaliação de resistência à separação.

Descrição das Modalidades [029] A presente invenção será descrita em detalhes abaixo com referência aos desenhos.

[030] Aqui, a modalidade ilustrativa a seguir se refere especificamente a uma vela 1 para uso pela montagem a um aparelho de combustão (tal como o motor de combustão interna ou um dispositivo de processamento de célula de combustível). É notado que a direção de um eixo geométrico CL1 da vela 1 corresponde à direção vertical da figura 1 onde os lados dianteiro e traseiro da vela 1 são ilustrados nos lados inferior e superior da figura 1, respectivamente.

[031] Como ilustrado na figura 1, a vela 1 inclui um isolante cerâmico 2 como um isolante cilíndrico e uma célula metálica cilíndrica 3 mantendo aí o isolante cerâmico 2.

[032JO isolante cerâmico 2 é feito de alumina sinterizada como é geralmente sabido e possui um formato externo incluindo uma parte de corpo traseira 10 formada em um lado traseiro, uma parte de diâmetro grande 11 formada na frente da parte de corpo traseira 10 e se projetando radialmente para fora, uma parte de corpo intermediária 12 formada na frente da parte de diâmetro grande 11 e reduzida em diâmetro para menos do que a pare de diâmetro grande 11 e uma parte de extensão 13 formada na frente da parte de corpo intermediária 12 e reduzida em diâmetro para menos do que a parte de corpo intermediária 12. A parte de diâmetro grande 11, a parte de corpo intermediário 12 e a parte principal da parte de extensão 13 do isolante cerâmico 2 sendo acomodadas no envoltório metálico 3. Quando a vela 1 é colocada em posição no aparelho de combustão, a parte de extensão 13 é exposta a uma câmara de combustão do aparelho de combustão. O isolante cerâmica 2 também possui uma parte de etapa afunilada 14 formada entre a parte de corpo intermediária 12 e a parte de extensão 13 de modo que o isolante cerâmico 2 possa ser mantido no envoltório metálico 3 por meio da parte escalonada 14. Adicionalmente, um furo axial 4 é formado através do isolante cerâmico 2 na direção do eixo geométrico CL1.

[033] Um eletrodo central 5 é inserido e fixado em um lado dianteiro do furo axial 4. Na presente modalidade, o eletrodo central 5 possui uma camada interna 5A feita de material metálico de alta condução térmica (tal como cobre (Cu), liga de cobre ou níquel puro (Ni)) e uma camada externa 5B feita de liga com base em Ni. O eletrodo central 5 é formado como um todo em um formato de haste (formato de coluna cilíndrica) e mantido no isolante cerâmico 2 com uma parte de extremidade dianteira do eletrodo central 5 se projetando a partir de uma extremidade dianteira do isolante cerâmico 2.

[034] Para aperfeiçoamento em resistência de desgaste, uma ponta cilíndrica 28 do material metálico predeterminado (por exemplo, irídio (Ir), platina (Pt), ródio (Rh), rutênio (Ru), rênio (Re), tungstênio (W), paládio (Pd), ou uma liga contendo pelo menos um dos mesmo) é unido à parte de extremidade dianteira do eletrodo central 5.

[035] Um eletrodo terminal 6 é inserido e fixado em um lado traseiro do furo axial 4 com uma parte de extremidade traseira do eletrodo terminal 6, se projetando a partir de uma extremidade traseira do isolante cerâmico 2.

[036] Um elemento resistivo em formato de coluna cilíndrica 7 é disposto entre o eletrodo central 5 e o eletrodo terminal 6 dentro do furo axial 4 e é eletricamente conectado em extremidades opostas do mesmo ao eletrodo central 5 e ao eletrodo terminal 6 através de camadas de vedação de vidro condutoras 8 e 9, respectivamente.

[037] O envoltório metálico 3 é feito de material metálico tal como aço de carbono baixo e formado em um formato cilíndrico na direção do eixo geométrico CL1. O envoltório metálico 3 possui, em uma superfície circunferencial externa do mesmo, uma parte enrascada (parte de rosca macho) 15 formada para montagem da vela 1 em um furo de montagem do aparelho de combustão e uma parte de assento 16 formada atrás da parte de rosca 15 e se projetando radialmente para fora. Uma gaxeta em formato de anel 18 é encaixada em torno de um gargalo de rosca 17 em uma extremidade traseira da parte de rosca 15. O envoltório metálico 3 também possui, em um lado de extremidade posterior do mesmo, uma parte de engate de ferramenta 19 formada em uma seção transversal hexagonal para engate com uma ferramenta tal como uma chave inglesa para montagem da vela 1 ao aparelho de combustão e uma parte apertada 20 formada atrás da parte de engate de ferramenta 19 e dobrada radialmente para dentro de modo a manter nesse lugar o envoltório metálico 3 do isolante cerâmico 2. Adicionalmente, o envoltório metálico 3 possui uma parte afunilada 21 formada em uma superfície circunferencial interna de modo a manter no mesmo o isolamento cerâmico 2.

[038] O isolante cerâmico 2 é inserido no envoltório metálico 3 a partir da parte traseira na direção da parte dianteira e fixado ao envoltório metálico 3 por aperto de uma parte de extremidade traseira aberta do envoltório metálico 3 radialmente para dentro e formando, assim, a parte apertada 20, com a parte escalonada 14 do isolante cerâmico 2 retida na parte escalonada 21 do envoltório metálico 3. Um empacotamento de placa anular 22 é disposto entre as partes escalonadas 14 e 21 de modo a manter a impermeabilidade ao gás da câmara de combustão e impedir o vazamento de gás combustível para fora através de um espaço entre a superfície circunferencial interna do envoltório metálico 3 e a parte de extensão 13 do isolante cerâmico 2.

[039] A fim de se garantir uma vedação mais completa por aperto, elementos anulares 23 e 24 são dispostos entre o envoltório metálico 3 e o isolante cerâmico 2 dentro da parte de extremidade traseira do envoltório metálico 3, e o espaço entre os elementos anulares 23 e 34 é preenchido com um pó de talco 25. Em outras palavras, o envoltório metálico 3 mantém nesse local o isolante cerâmico 2 através do empacotamento de placa 22, elementos anulares 23 e 24 e o talco 25.

[040] Como ilustrado nas figuras 1 e 2, um eletrodo de aterramento 27 é unido em uma parte de extremidade de base a uma parte de extremidade dianteira 26 do envoltório metálico 3 e dobrado em uma parte substancialmente intermediária do mesmo de modo que uma parte de extremidade distai do eletrodo de aterramento 27 esteja voltada para a parte de extremidade dianteira do eletrodo central 5. Na presente modalidade, o eletrodo de aterramento 27 possui uma camada externa 271 feita de uma liga à base de Ni (tal como Inconel 600 ou Inconel 601 (cada uma sendo uma marca registrada)) e uma camada interna 272 feita de material metálico (tal como Cu puro ou uma liga à base de Cu) maior em condutividade do que a liga com base em Ni.

[041] Para o aperfeiçoamento em resistência ao desgaste, uma ponta cilíndrica 29 do material metálico predeterminado (por exemplo, irídio (Ir), platina (Pt), ródio (Rh), rutênio (Ru), rênio (Re), tungstênio (W), paládio (Pd) ou uma liga contendo pelo menos um dos mesmos) é unido por solda de resistência à parte de extremidade distai do eletrodo de aterramento 27.

[042] É definido um espaço de descarga de fagulha 30 entre as pontas 28 e 29. Pela aplicação de uma alta voltagem ao espaço de descarga de fagulha 30, uma descarga de fagulha é gerada no espaço de descarga de fagulha 30 substancialmente ao longo da direção do eixo geométrico CL1.

[043] Como ilustrado na figura 2, uma camada de revestimento fina 31 de material metálico à base de Ni (simplesmente referido como "camada de níquel") é aplicada a uma circunferência externa da parte de extremidade de base do eletrodo de aterramento 27. É notado aqui que, na figura 2, a camada de níquel 31 é ilustrada mais espessa do que o tamanho real para fins de conveniência. Adicionalmente, o termo "material metálico à base de níquel" se refere a um material metálico no qual o níquel possui a razão de massa mais alta entre os elementos constituintes.

[044] Na presente modalidade, a camada de níquel 31 é formada pela aplicação de um filme de revestimento do material metálico à base de Ni em toda a superfície externa do eletrodo de aterramento e removendo (retirando) o filme de revestimento de pelo menos uma parte de extremidade distai do eletrodo de aterramento 27. O método de remoção de filme de revestimento será discutido em detalhes posteriormente.

[045] Depois da remoção do filme de revestimento, o eletrodo de aterramento 27 possui, formado adjacente à camada de níquel 31, uma região exposta de material de base 27A na qual o material de base (o material de liga da camada externa 271) do eletrodo de aterramento 27 é exposta. Na presente modalidade, a ponta 29 é soldada à região exposta do material de base 27A do eletrodo de aterramento 27. É, dessa forma, possível se impedir a separação (queda) da ponta 29 do eletrodo de aterramento 27. Adicionalmente, é possível se dobrar o eletrodo de aterramento 27 sem causar a separação da camada de níquel 31 pela remoção do filme de revestimento a partir do local de dobra do eletrodo de aterramento 27.

[046] Como ilustrado nas figuras 2 e 3, a camada de níquel 31 inclui uma camada de níquel lateral externa 31A formada na superfície lateral externa do eletrodo de aterramento 27 (oposta ao eletrodo central 5) de modo que uma região limítrofe da camada de níquel lateral externa 31 adjacente à região exposta de material de base 27A seja gradualmente reduzida em espessura na direção da região exposta de material de base 27A. Mais especificamente, a camada de níquel 31 é configurada de modo a satisfazer a condição de LA > 25 μιτι onde LA é, em uma seção transversal tirada através da parte de extremidade de base do eletrodo de aterramento 27 e incluindo o eixo geométrico CL1 como ilustrado na figura 3, um comprimento de uma parte Pa da camada de níquel lateral externa 31A possuindo uma espessura igual a 80% da espessura máxima TMax da camada de níquel lateral externa 31A para uma parte Ρβ da camada de níquel lateral externa 31A possuindo uma espessura igual a 20% da espessura máxima TMax da camada de níquel lateral externa 31A em uma direção longitudinal do eletrodo de aterramento 27. Em vista do fato de quanto maior o comprimento LA, menos provável a separação da camada de níquel lateral externa 31A ocorra, é preferível se satisfazer a condição de LA > 50 μιτι, ainda mais preferivelmente LA > 90 μιτι.

[047] Na presente modalidade, a espessura máxima Tmbx é controlada para estar dentro de uma faixa determinada (por exemplo, de 3 a 40 μιτι). Aqui, a espessura da camada de níquel 31 pode ser medida com um microscópio metalúrgico predeterminado (tal como "BX51M" fabricado por Olympus Corporation).

[048] Adicionalmente, uma linha limítrofe entre a camada de níquel lateral externa 31A e a região exposta de material de base 27A é curva em um formato convexo na direção da parte de extremidade dianteira 26 do envoltório metálico 3 como ilustrado na figura 4. Consequentemente, a parte Pa da camada de níquel lateral externa 31A é curvada de forma convexa na direção da parte de extremidade dianteira 26 do envoltório metálico 3. A camada de níquel 31 é então configurada de modo a satisfazer a condição de LB > 0,25 mm onde LB é um comprimento entre os pontos Pa1 e Pa2 da parte Pa da camada de níquel lateral externa 31A localizada mais perto de e mais distante da parte de extremidade dianteira 26 do envoltório metálico 3 na direção longitudinal do eletrodo de aterramento 27. Isso é, a linha limítrofe entre a camada de níquel lateral externa 31A e a região exposta de material de base 27A é tornada suficientemente longa. Em vista do fato de quanto maior o comprimento LB, menos provável a separação da camada de níquel lateral externa 31 A, é preferível se satisfazer a condição de LB > 0,40 mm, ainda mais preferivelmente LB > 0,80 mm.

[049] Na presente modalidade, a camada de níquel 31 formada nas superfícies laterais entre a superfície lateral externa e a superfície lateral interna do eletrodo de aterramento 27 (voltada para o eletrodo central 5) é igual em configuração que a camada de níquel de lado externo 31 A.

[050] A vela estruturada acima 1 pode ser fabricada pelo procedimento a seguir.

[051] Primeiro, o envoltório metálico 3 é produzido antecipadamente. Mais especificamente, um elemento de envoltório metálico semiacabado é fornecido por forja a frio de um material metálico em formato de coluna cilíndrica (tal como material à base de ferro, por exemplo, S17C ou S25C ou material de aço inoxidável) para formar um furo vazado no material metálico e para formar o material metálico em um formato geral, e então, cortando o formato externo do material metálico.

[052] O eletrodo de aterramento 27 é produzido a partir de um material de liga com base em Ni em forma de haste reta e unida por solda de resistência a uma face de extremidade dianteira do elemento de envoltório metálico semiacabado. Ocorre burr durante o processo de solda. Depois da remoção de burr de solda, a parte enroscada 15 é formada pelo rolamento de componente em uma área determinada do elemento de envoltório de metal semiacabado. É, dessa forma, obtida uma unidade soldada do envoltório metálico 3 e o eletrodo de aterramento 27.

[053] A unidade soldada do envoltório metálico 3 e do eletrodo de aterramento 27 recebe revestimento de níquel por um processo de revestimento por embolo. Esse processo de revestimento é realizado com o uso de um aparelho de revestimento tipo embolo (não ilustrado). O aparelho de revestimento tipo embolo geralmente inclui um banho de revestimento armazenando no mesmo uma solução de revestimento aquosa, que contém sulfato de níquel (NiSCU), ou cloreto de níquel (N1CI2), ácido bórico (H2BO3), etc. e ilustra uma determinada acidez (da ordem de pH 3,7 +/- 0,5), e um retentor possuindo uma superfície de parede formada de entrelaçamento, placa perfurada, etc. e sendo imerso na solução aquosa de revestimento. A unidade soldada do envoltório metálico 3 e 0 eletrodo de aterramento 27 é acomodada no retentor e imersa, dessa forma, na solução aquosa de revestimento. Então, 0 filme de revestimento à base de Ni é formado em todas as superfícies externas do eletrodo de aterramento 27 e envoltório metálico 3 pelo suprimento de uma corrente direta ao eletrodo de aterramento 27 e 0 envoltório metálico 3 por um tempo predeterminado enquanto gira o retentor com um determinado motor.

[054] A espessura do filme de revestimento pode ser controlada pelo ajuste do tempo de suprimento de corrente e densidade de corrente (A/dm2) durante 0 processo de revestimento.

[055] Subsequentemente, 0 filme de revestimento é removido (retirado) de pelo menos a parte de extremidade distai do eletrodo de aterramento 27 com o uso de um aparelho de remoção de filme de revestimento 41 como ilustrado na figura 5. O aparelho de remoção de filme de revestimento 41 inclui um jig de retenção em formato de placa 42 formado com uma pluralidade de furos de retenção 42A e um banho de solução de retirada 43 armazenando uma solução de remoção de revestimento L1, que contém um composto nitro, um composto de carbonato, e um composto de amina, etc. O envoltório metálico 3 é mantido no jig de retenção 42, com a parte de extremidade dianteira 26 do envoltório metálico 3 direcionada para o fundo, passando uma parte dianteira do envoltório metálico 3 através do furo de retenção 42A e colocando a parte de assento 16 do envoltório metálico 3 em contato com um lado superior do jig de retenção 42. Nesse estado, a parte de extremidade distai do eletrodo de aterramento 27 é imersa a solução de remoção de revestimento L1 dentro do banho de solução de remoção 43 por um tempo predeterminado (por exemplo, 10 minutos). Então, a parte de filme de revestimento imersa na solução de remoção de revestimento L1 é removida (retirada) da superfície do eletrodo de aterramento 27. Como resultado disso, a camada de níquel 31 é formada na parte de extremidade distai do eletrodo de aterramento 27.

[056] Os comprimentos LA e LB da camada de níquel 31 podem ser controlados pelo ajuste da concentração do composto nitro, etc. na solução de remoção de revestimento L1 e a temperatura da solução de remoção de revestimento L1. Por exemplo, os comprimentos LA e LB podem ser aumentados pelo aumento da concentração da solução de remoção de revestimento L1 e pela redução da temperatura da solução de remoção de revestimento L1 devido ao fato de a tensão de superfície da solução de remoção de revestimento L1 aumentar com o aumento na concentração e com a redução na temperatura. Os comprimentos LA e LB da camada de níquel 31 também podem ser controlados pelo ajuste de viscosidade da solução de remoção de revestimento L1 e, dessa forma, alterar a tensão de superfície da solução de remoção de revestimento L1. A remoção do filme de revestimento pode ser realizada pela inserção do eletrodo de aterramento 27 na solução de remoção de revestimento L1 sob o suprimento de uma corrente elétrica.

[057] Depois da remoção do filme de revestimento, o eletrodo de aterramento 27 é submetido à lavagem e secagem em um estado no qual o envoltório metálico 3 é mantido no jig de manutenção 42.

[058] O isolante cerâmico 2 é produzido separadamente do envoltório metálico 3, É, por exemplo, possível se produzir o isolante cerâmico 2 pela preparação de um material de moldagem granulado a partir de um pó bruto à base de alumina com um aglutinante, etc., moldagem por pressão de borracha do material preparado em um corpo cilíndrico, formatação pelo corte do formato externo do corpo moldado, e então, sinterização do corpo moldado.

[059] O eletrodo central 5 é produzido também separadamente do envoltório metálico 3 e isolante cerâmico 2, pela forja de um material de liga no qual uma liga de cobre, etc. para aperfeiçoamento do desempenho de radiação térmica é colocado no centro da liga à base de Ni. Adicionalmente, a ponta 28 é unida à parte de extremidade dianteira do eletrodo central 5 por, por exemplo, solda a laser.

[060] O isolante cerâmico 2, o eletrodo central 5, o elemento resistivo 7 e o eletrodo terminal 6 são fixados juntos pelas camadas de vedação de vidro 8 e 9. Em geral, um material de camada de vedação de vidro 8, 9 é preparado pela mistura de vidro de borosilicato com um pó de metal. O material preparado é preenchido com o furo axial 4 do isolante cerâmico 2 de tal forma a intercalar entre o elemento resistivo 7. O material preenchido é solidificado pelo disparo em um forno de disparo, com o eletrodo de terminal 6 pressionado dentro do material preenchido a partir da parte traseira. O eletrodo central 5, o eletrodo terminal 6 e similares são então fixados em posição dentro do isolante cerâmico 2. Nesse momento, uma camada de brilho pode ser formada simultaneamente, ou antecipadamente, em uma superfície da parte de corpo traseira 10 do isolante cerâmico 2.

[061 jO subconjunto resultante do isolante cerâmico 2, do eletrodo central 5 e do eletrodo de terminal 6 é montado e fixado com a unidade soldada do envoltório metálico 3 e o eletrodo de aterramento 27 pela inserção do isolante cerâmico 2 no envoltório metálico 3 a partir do lado de extremidade posterior e aperto da extremidade traseira aberta do envoltório metálico 3 radialmente para dentro (isso é, formando a parte apertada 20).

[062] A ponta 29 é unida por solda de resistência à parte de extremidade distai (região exposta de material de base 27A) do eletrodo de aterramento 27.

[063] Finalmente, a vela 1 é completada pela dobra do eletrodo de aterramento 27 e ajuste do espaço de descarga de fagulha 30 entre as pontas 28 e 29.

[064] Como descrito acima, a camada de níquel 31 é configurada de modo a satisfazer a condição de LA > 25 pm na presente modalidade. Nessa configuração, a região limítrofe da camada de níquel lateral externa 31A adjacente à região exposta de material de base 27A é gradualmente reduzida em espessura na direção da região exposta de material de base 27A de modo que, quando o eletrodo de aterramento 27 é deformado (expandido ou contraído) devido aos ciclos de aquecimento e resfriamento ou dobra, a região limítrofe da camada de níquel lateral externa 31A possa ser facilmente deformada para seguir a deformação do eletrodo de aterramento 27. É, dessa forma, possível se reduzir adequadamente a diferença de tensão entre a camada de níquel lateral externa 31A e o eletrodo de aterramento 27 e se impedir com certeza que a camada de níquel lateral externa 31A seja separada do eletrodo de aterramento 27.

[065] Adicionalmente, a camada de níquel 31 é configurada de modo a satisfazer a condição de LB > 0,25 mm na presente modalidade. Nessa configuração, a linha limítrofe entre a camada de níquel lateral externa 31A e a região exposta de material de base 27A é tornada suficientemente longa de modo que a tensão por comprimento unitário na região limítrofe da camada de níquel de lado externo 31A possa ser reduzida para um nível suficientemente pequeno. É, dessa forma, possível pelo efeito sinergético de LA > 25 pm e LB > 0,25 mm se reduzir adequadamente a diferença de tensão entre a camada de níquel de lado externo 31A e o eletrodo de aterramento 27 e se impedir com segurança que a camada de níquel lateral externo 31A seja separada do eletrodo de aterramento 27.

[066] Na presente modalidade, a camada de níquel 31 formada nas superfícies laterais do eletrodo de aterramento 27 também pode exercer os efeitos acima. Isso resulta em uma prevenção mais garantida da separação da camada de níquel 31.

[067] A fim de se verificar as funções e efeitos da modalidade acima, amostras de velas possuindo vários comprimentos LA (100 amostras para cada LA) foram preparadas. Aqui, o comprimento LA foi configurado para vários valores pelo ajuste da concentração de componente da solução de remoção de revestimento no momento da retirada (remoção) do filme de revestimento. Adicionalmente, o pH da solução de remoção de revestimento foi igual a 10; a temperatura da solução de remoção de revestimento foi de 60 C; e o tempo de imersão do eletrodo de aterramento na solução de remoção de revestimento foi de 10 minutos.

[068] As amostras de vela preparadas acima foram, cada uma, testadas para a resistência à separação da camada de níquel pelo teste de avaliação de resistência à separação a seguir. Em cada amostra, o eletrodo de aterramento foi aquecido a 1000 C por 15 minutos, resfriado para temperatura ambiente, e então submetido à operação de dobra. A operação de dobra foi conduzida pela dobra do eletrodo de aterramento de tal forma a controlar a distância entre a extremidade distai do eletrodo de aterramento e a extremidade dianteira do envoltório metálico para que seja de 3 a 4 mm e controle o raio de dobra da parte de aterramento para que seja de 2 mm como ilustrado na figura 6. Depois da operação de dobra, o eletrodo de aterramento 27 foi observado visualmente ou com o uso de uma lente de aumento de amplificação de 10 vezes para verificar a ocorrência ou não de um defeito de separação (por exemplo, rachadura, etc.) na camada de níquel. A resistência à separação da camada de níquel foi avaliada como "excelente (***)" quando a camada de níquel não apresentou qualquer defeito de separação em todas as 100 amostras, "muito bom (**)" quando a camada de níquel apresentou um defeito de separação inferior a 1 mm de diâmetro em apenas uma das 100 amostras; "bom (*)" quando a camada de níquel apresentou um defeito de separação de menos de 1 mm de diâmetro em apenas duas das 100 amostras; "favorável (©)" quando a camada de níquel apresentou um defeito de separação de menos de 1 mm de diâmetro em apenas três das 100 amostras; "aceitável (o)" quando a camada de níquel apresentou um defeito de separação de menos de 1 mm de diâmetro em quatro das 100 amostras ou quando a camada de níquel apresentou um defeito de separação de 1 mm ou mais de diâmetro em qualquer uma das 100 amostras; e "ruim (X)" quando a camada de níquel apresentou um defeito de separação de menos de 1 mm de diâmetro em cinco ou mais das 100 amostras ou quando a camada de níquel apresentou um defeito de separação de 1 mm ou mais de diâmetro em duas ou mais das 100 amostras.

Os resultados do teste das amostras são ilustrados na Tabela 1 Tabela 1 Temperatura de aquecimento: 1000 C

[069]Como ilustrado na Tabela 1, a resistência à separação da camada de níquel foi boa quando o comprimento LA foi superior a ou igual a 25 pm. A razão para isso é considerada que, à medida que a região limítrofe da camada de níquel lateral externa adjacente à região exposta de material de base não foi alterada subitamente, mas foi reduzida gradualmente em espessura na direção da região exposta de material de base, foi possível se permitir que a região limítrofe da camada de níquel lateral externa fosse deformada em resposta à deformação (expansão ou contração) do eletrodo de aterramento sob ciclos de aquecimento e resfriamento e dobra e, dessa forma, possível se reduzir a diferença de tensão entre a camada de níquel lateral externa e o eletrodo de aterramento para um nível suficientemente pequeno.

[070] Quando o comprimento LA foi maior do que ou igual a 50 pm, a resistência à separação da camada de níquel foi aperfeiçoada para um nível mais alto. A resistência à separação da camada de níquel foi aperfeiçoada para um nível ainda maior quando o comprimento LA foi superior a ou igual a 90 pm.

[071] Foi, dessa forma, ilustrado pelos resultados do teste acima que é preferível se controlar o comprimento LA para que seja maior do que ou igual a 25 pm, mais preferivelmente 50 pm ou mais preferivelmente ainda superior a ou igual a 90 pm, para aperfeiçoamento da resistência à separação.

[072] A seguir, as amostras de velas possuindo comprimentos variáveis LB (100 amostras para cada LB) foram preparadas. Aqui, o comprimento LA foi configurado para 25 pm ou 90 pm pelo ajuste da concentração de componente da solução de remoção de revestimento; e o comprimento LB foi configurado para vários valores pelo ajuste da temperatura da solução de remoção de revestimento no momento da retirada (remoção) do filme de revestimento. Adicionalmente, o pH da solução de remoção de revestimento foi igual a 10; e o tempo de imersão do eletrodo de aterramento na solução de remoção de revestimento foi de 10 minutos.

[073] As amostras de vela preparadas acima foram então testadas pelo teste de avaliação de resistência à separação. O teste de avaliação de resistência à separação foi realizado da mesma forma acima, exceto que a temperatura de aquecimento foi alterada de 1000 C para 1050 C a fim de testar cada amostra no ambiente onde existe mais chances de ocorrer a separação da camada de níquel do eletrodo de aterramento.

[074] Os resultados de teste das amostras onde o comprimento LA foi de 25 pm são ilustrados na Tabela 2; e os resultados de teste das amostras onde o comprimento LA foi de 90 pm são ilustrados na Tabela 3.

Tabela 2 Temperatura de aquecimento: 1050 C, comprimento LA: 25 um Tabela 3 Temperatura de aquecimento: 1050 C, comprimento LA: 90 um [075] Como ilustrado nas Tabelas 2 e 3, a resistência à separação da camada de níquel foi boa, mesmo em ambiente severo onde havia mais chances de ocorrer a separação da camada de níquel do eletrodo de aterramento, quando o comprimento LB foi maior do que ou igual a 0,25 mm. A razão para isso é considerada que, visto que a linha limítrofe entre a camada de níquel lateral externa e a região exposta de material de base foi tornada relativamente longa, foi possível se reduzir a tensão por comprimento unitário na região limítrofe da camada de níquel lateral externa para um nível suficientemente pequeno para redução adicional da diferença de tensão entre a camada de níquel lateral externa e o eletrodo de aterramento.

[076] Quando o comprimento LB foi maior do que ou igual a 0,40 mm, a resistência à separação da camada de níquel foi aperfeiçoada para um nível mais alto. A resistência à separação da camada de níquel foi aperfeiçoada para um nível ainda mais alto quando o LB de comprimento foi maior do que ou igual a 0,80.

[077] Foi ilustrado pelos resultados de teste acima que é preferível se controlar o comprimento LB para que seja maior do que ou igual a 0,25 mm, mais preferivelmente maior do que ou igual a 0,40 mm, ainda mais preferivelmente superior a ou igual a 0,80 mm, para o aperfeiçoamento em resistência à separação.

[078] Todo o conteúdo do pedido de patente japonês No. 2012-235267 (depositado em 25 de outubro de 2012) é incorporado aqui por referência.

[079] Apesar de a presente invenção ter sido descrita acima com referência à modalidade ilustrativa específica, a presente invenção não está limitada à modalidade ilustrativa descrita acima. Várias modificações e variações da modalidade descrita acima ocorrerão aos versados na técnica em vista dos ensinamentos acima.

[080] O eletrodo de aterramento 27 não é necessariamente formado em um formato dobrado apesar de o eletrodo de aterramento 27 ser formado em um formato dobrado na modalidade acima. Por exemplo, o eletrodo de aterramento 27 pode, alternativamente, ser formado em um formato de haste reta.

[081] Para um aperfeiçoamento adicional na resistência à corrosão, uma camada cromada trivalente (contendo 95% de massa ou mais de cromo trivalente com base na massa total de componente de cromo) pode ser aplicada à superfície da camada de níquel 31.

[082] Uma camada de revestimento de óleo anticorrosivo contendo pelo menos um dentre carbono (C), bário (Ba), cálcio (Ca), sódio (Na), e enxofre (S) pode ser aplicada à superfície da camada de níquel 31 (ou, no caso onde a camada cromada trivalente é formada na camada de níquel 31, à superfície da camada cromada trivalente) para aperfeiçoamento adicional da resistência à corrosão.

[083] É possível, antes do processo de revestimento para a formação da camada de níquel 31, se realizar o tratamento de golpe de níquel e, dessa forma, formar uma camada de golpe de níquel fina na superfície do eletrodo de aterramento 27. O tratamento de golpe de níquel pode ser realizado por um processo de revestimento por êmbolo com o uso de uma solução de revestimento aquosa fortemente ácida (por exemplo, pH 1 ou menor) contendo NiSCU ou N1CI2, H3BO3, HCI,etc. Por esse tratamento de golpe de níquel, impurezas aderidas à superfície do eletrodo de aterramento 27 podem ser removidas para aumentar a aderência da camada de níquel 31 ao eletrodo de aterramento 27 para aperfeiçoamento adicional na resistência à corrosão.

[084] O pedido da presente invenção não está limitado à vela acima 1 onde uma descarga de vela é gerada no espaço de descarga de vela 30. A presente invenção é aplicável a qualquer outro tipo de vela tal como uma vela de plasma de corrente alternada onde um plasma de corrente alternada é gerado em um espaço de descarga pela aplicação de uma energia de corrente alternada.

[085] Qualquer uma ou ambas as pontas 28 e 29 pode não ser fornecida apesar de as pontas 28 e 29 serem fornecidas no eletrodo central 5 e eletrodo de aterramento 27, respectivamente, na modalidade acima.

[086] Na modalidade acima, o eletrodo de aterramento 27 é unido à parte de extremidade dianteira 26 do envoltório metálico 3. É alternativamente possível se formar o eletrodo de aterramento 27 pelo corte de uma parte do envoltório metálico 3 (ou uma parte de uma parte metálica de extremidade dianteira previamente unida ao envoltório metálico 3) (ver, por exemplo, publicação da patente japonesa No. 2006-236906).

[087] Apesar de a parte de engate de ferramenta 19 ser hexagonal em seção transversal na modalidade acima, o formato da parte de engate de ferramenta 19 não está limitada a tal formato transversal hexagonal. A parte de engate de ferramenta 19 pode, alternativamente, ser formada em um formato Bi-HEX (formato dodecagonal modificado) (de acordo com ISO 22977; 2005(E)) ou similar.

[088] O escopo da invenção é definido com referência às reivindicações a seguir.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Vela, CARACTERIZADA pelo fato de compreender: um envoltório metálico cilíndrico; um eletrodo de aterramento unido a uma parte de extremidade dianteira do envoltório metálico; e uma camada de níquel formada no eletrodo de aterramento, onde o eletrodo de aterramento possui a região exposta de material de base na qual um material de base do eletrodo de aterramento é exposta; e onde a camada de níquel inclui pelo menos uma camada de níquel lateral externa localizada em uma superfície lateral externa do eletrodo de aterramento de modo a ser adjacente à região exposta de material de base do eletrodo de aterramento e satisfaz uma condição de LA > 25 μιτι onde LA é um comprimento de uma primeira parte da camada de níquel lateral externa possuindo uma espessura igual a 80% de uma espessura máxima da camada de níquel lateral externa para uma segunda parte da camada de níquel lateral externa possuindo uma espessura igual a 20% da espessura máxima da camada de níquel lateral externa em uma direção longitudinal do eletrodo de aterramento.

2. Vela de acordo com a configuração 1, CARACTERIZADA pelo fato de a camada de níquel satisfazer uma condição de LA > 50 μιτι.

3. Vela de acordo com a configuração 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de a camada de níquel satisfazer uma condição de LA > 90 pm.

4. Vela, CARACTERIZADA pelo fato de compreender: um envoltório metálico cilíndrico; um eletrodo de aterramento unido a uma parte de extremidade dianteira do envoltório metálico; e uma camada de níquel formada no eletrodo de aterramento; onde o eletrodo de aterramento possui uma região exposta de material de base onde um material de base no eletrodo de aterramento é exposto; e onde a camada de níquel inclui pelo menos uma camada de níquel lateral externa localizada em uma superfície lateral externa do eletrodo de aterramento de modo a ser adjacente à região exposta de material de base do eletrodo de aterramento e satisfaz uma condição de LB > 0,25 de, assumindo-se que a camada de níquel lateral externa tenha, em uma primeira parte da mesma, uma espessura igual a 80% de uma espessura máxima da camada de níquel lateral externa, LB sendo um comprimento entre pontos da primeira parte da camada de níquel lateral externa localizada mais perto de e mais distante de uma extremidade dianteira do envoltório metálico em uma direção longitudinal do eletrodo de aterramento.

5. Vela, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de a camada de níquel satisfazer uma condição de LB > 0,40 mm.

6. Vela, de acordo com a configuração 4, ou 5, CARACTERIZADA pelo fato de a camada de níquel satisfazer uma condição de LB > 0,80 mm.

7. Vela, de acordo com qualquer uma das configurações de 4 a 6, CARACTERIZADA pelo fato de a camada de níquel satisfazer uma condição de LA > 25 pm onde LA é um comprimento a partir da primeira parte da camada de níquel de lado externo para uma segunda parte da camada de níquel lateral externa possuindo uma espessura igual a 20% da espessura máxima da camada de níquel lateral externa na direção longitudinal do eletrodo de aterramento.

8. Vela, de acordo com a configuração 7, CARACTERIZADA pelo fato de a camada de níquel satisfazer uma condição de LA > 50 pm.

9. Vela, de acordo com a configuração 7 ou 8, CARACTERIZADA pelo fato de a camada de níquel satisfazer uma condição de LA > 90 pm.