BR112013002995B1 - Blindagem metálica para uma vela de ignição e vela de ignição - Google Patents
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Abstract
vela de ignição e encaixe de metal principal para vela de ignição. é proporcionada uma vela de ignação superior em resistência à corrosão por sal e em resistência à formação de fissuras por corrosão por tensão. a vela de ignição inclui uma blindagem metálica revestida com uma camada composta que inclui uma camada de galvanização de níquel e uma camada de cromato formada na camada de galvanização de níquel. a vela de ignição é caracterizada pelo fato de que a camada de galvanização de níquel possui uma espessura a que satisfaz uma expressão relacional 3 <109>m <243> a<243> 15 <109>m e pelo fato de que a camada de cromato possui uma espessura b que satisfaz uma expressão relacional 2 nm <243> b <243> 45 nm.
Description
“BLINDAGEM METÁLICA PARA UMA VELA DE IGNIÇÃO E VELA DE IGNIÇÃO” CAMPO TÉCNICO
A presente invenção se relaciona com uma vela de ignição para um motor de combustão interna.
TÉCNICA DE FUNDAMENTO
Uma vela de ignição para proporcionar ignição em um motor de combustão interna, tal como um motor a gasolina, possui a seguinte estrutura: um isolador é proporcionado externamente a um eletrodo central; uma blindagem metálica (encaixe de metal principal) é proporcionada externamente ao isolador; e um eletrodo massa que forma um espaço de descarga de centelhas em cooperação com o eletrodo central é conectado com a blindagem metálica. A blindagem metálica geralmente é formada a partir de um material baseado em ferro, tal como aço carbono, e, em vários casos, revestimento (plating) é executado em sua superfície para proteção contra corrosão. Uma técnica conhecida para executar tal revestimento forma uma camada de revestimento possuindo uma estrutura com 2 camadas consistindo de uma camada de revestimento de Ni e de uma camada de cromato (Documento de Patente 1).
DOCUMENTO DA TÉCNICA ANTERIOR
DOCUMENTO DE PATENTE
Documento de Patente 1: Pedido de Patente Japonês Aberto à Inspeção Pública (kokai) No 2002-184552.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO
De acordo com a técnica para formar uma camada de revestimento possuindo estrutura de 2 camadas, um processo de revestimento é executado antes de um processo de enrugamento (crimping). No processo de enrugamento, um isolador junto ao qual o eletrodo central é conectado é inserido em uma parte oca de uma blindagem metálica cilíndrica oca; então, uma parte da blindagem metálica é enrugada para o interior (em direção ao isolador), desse modo fixando a blindagem metálica junto ao isolador. Este processo de enrugamento tem um problema envolvido pelo qual uma deformação associada da blindagem metálica causa fissura ou descascamento da camada de revestimento, resultando em deterioração da resistência à corrosão por sal. Além disso, o processo de enrugamento tem envolvido o seguinte problema: devido à tensão residual na blindagem metálica resultante do processo de enrugamento ou a um aumento na dureza da blindagem metálica associado com uma alteração de microestrutura causada pelo aquecimento no enrugamento a quente, a fissura por corrosão por tensão surge em uma parte que possui alta dureza e onde existe uma grande tensão residual. Entretanto, convencionalmente, medidas suficientes não foram planejadas para obter uma vela de ignição superior em resistência à corrosão por sal e em resistência à fissura por corrosão por tensão.
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Um objetivo da presente invenção é proporcionar uma vela de ignição superior em resistência à corrosão por sal e em resistência à fissura por corrosão por tensão.
DISPOSITIVOS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS
A presente invenção foi concebida para resolver, pelo menos parcialmente, os problemas acima e pode ser incorporada nos seguintes modos ou exemplos de aplicação.
[Exemplo de Aplicação 1] Uma vela de ignição compreendendo uma blindagem metálica revestida com uma camada compósita que inclui uma camada de revestimento de níquel e uma camada de cromato formada sobre a camada de revestimento de níquel, caracterizada pelo fato de que a camada de revestimento de níquel possui uma espessura A que satisfaz uma expressão relacional 3 μm < A < 15 μm e que a camada de cromato possui uma espessura B que satisfaz uma expressão relaciona 2 nm < B < 45 nm.
[Exemplo de Aplicação 2] Uma vela de ignição descrita no exemplo de aplicação 1, onde a espessura B satisfaz uma expressão relacional 20 nm < B < 45 nm.
[Exemplo de Aplicação 3] Uma vela de ignição descrita no exemplo de aplicação 2, onde a espessura A satisfaz uma expressão relacional 5 μm < A < 15 μm.
[Exemplo de Aplicação 4] Uma blindagem metálica para uma vela de ignição, revestida com uma camada compósita que inclui uma camada de revestimento de níquel e uma camada de cromato formada sobre a camada de revestimento de níquel, caracterizada pelo fato de que a camada de revestimento de níquel possui uma espessura A que satisfaz uma expressão relacional 3 μm < A < 15 μm e que a camada de cromato possui uma espessura B que satisfaz uma expressão relacional 2 nm < B < 45 nm.
A presente invenção pode ser implementada de várias formas. Por exemplo, a presente invenção pode ser implementada em um método para fabricar uma vela de ignição e em um método para fabricar uma blindagem metálica.
EFEITOS DA INVENÇÃO
Na vela de ignição do exemplo de aplicação 1, desde que a espessura A da camada de revestimento de níquel da blindagem metálica não é menor do que 3 μm, pode ser contida a formação da parte repelente do revestimento (furo de alfinete) que de outro modo resultaria de uma situação na qual óleo ou coisa parecida que aderiu à superfície da blindagem metálica antes da formação da camada de revestimento de níquel fica incompletamente removido devido à limpeza insuficiente, por meio do que a resistência à corrosão por sal pode ser acentuada. Adicionalmente, desde que a espessura A da camada de revestimento de níquel não é maior do que 15 μm, pode ser contida a fissura da camada de revestimento de níquel que de outro modo resultaria de uma espessura maior, por meio do que a resistência ao descascamento do revestimento pode ser melhorada. Portanto, a resistência à corrosão por sal pode ser melhorada. Além disso, desde que a faixa de espessuras menor do que uma espessura relativamente pequena de 2 nm é excluída para a
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O emprego da configuração do exemplo de aplicação 2 pode adicionalmente melhorar a resistência à fissura por corrosão por tensão.
O emprego da configuração do exemplo de aplicação 3 pode adicionalmente melhorar à resistência ao descascamento do revestimento e a resistência à corrosão por sal.
Na blindagem metálica do exemplo de aplicação 4, desde que a espessura A da camada de revestimento de níquel não é menor do que 3 μm, pode ser contida a formação de uma parte repelente ao revestimento (furo de agulha) que de outro modo resultaria de uma situação na qual óleo ou coisa parecida que aderiu à superfície da blindagem metálica antes da formação da camada de revestimento de níquel permaneça incompletamente removido devido à limpeza insuficiente, por meio do que a resistência à corrosão por sal pode ser melhorada. Adicionalmente, desde que a espessura A da camada de revestimento de níquel não é maior do que 15 μm, pode ser contida a fissura da camada de revestimento de níquel que de outro modo resultaria de uma espessura grande, por meio do que a resistência ao descascamento do revestimento pode ser melhorada. Portanto, a resistência à corrosão por sal pode ser melhorada. Além disso, desde que uma faixa de espessuras menor do que uma espessura relativamente pequena de 2 nm é excluída para a espessura B da camada de cromato, pode ser contida uma fratura na camada de cromato que de outro modo resultaria da tensão residual associada com o enrugamento. Adicionalmente, desde que uma faixa de espessuras maior do que uma espessura relativamente grande de 45 nm é excluída para a espessura B da camada de cromato, pode ser contida a ocorrência de fissura durante o trabalho que de outro modo resultaria da adesão ruim junto à blindagem metálica (camada de revestimento de níquel). Portanto, a resistência à fissura por corrosão por tensão pode ser melhorada. Assim, pelo uso da blindagem metálica do exemplo de aplicação 4, uma vela de ignição superior em relação à resistência à corrosão por sal e resistência à fissura por corrosão por tensão pode ser proporcionada.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Fig. 1 é uma vista secional de membros essenciais, apresentando a estrutura de uma vela de ignição de acordo com uma concretização da presente invenção.
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A Fig. 2 é uma vista explicativa apresentando uma etapa ilustrativa de fixação de uma blindagem metálica 1 junto a um isolador 2 através do enrugamento.
A Fig. 3 é um fluxograma apresentando o procedimento do processo de revestimento para a blindagem metálica.
A Fig. 4 é uma vista explicativa apresentando os resultados de testes para a resistência ao descascamento do revestimento, resistência à corrosão por sal e resistência à fissura por corrosão por tensão com respeito a 49 amostras S1 até S49 preparadas sob as condições de processamento mencionadas acima.
MODOS PARA REALIZAR A INVENÇÃO
A. Configuração da vela de ignição: A Fig. 1 é uma vista secional de membros essenciais, apresentando a estrutura de uma vela de ignição de acordo com uma concretização da presente invenção. Uma vela de ignição 100 inclui uma blindagem metálica tubular 1; um isolador tubular 2, o qual é encaixado dentro da blindagem metálica 1 de uma maneira tal que sua parte de extremidade dianteira se projeta a partir da blindagem metálica 1; um eletrodo central 3, o qual é proporcionado no isolador 2 em um estado tal que sua parte de extremidade dianteira se projeta a partir do isolador 2; e um eletrodo de massa 4, cuja uma extremidade está unida com a blindagem metálica 1 e cuja outra extremidade está voltada para a extremidade dianteira do eletrodo central 3. Um espaço de descarga de centelhas g é formado entre o eletrodo de massa 4 e o eletrodo central 3.
O isolador 2 é formado, por exemplo, a partir de um corpo de cerâmica sinterizado de alumina ou nitreto de alumínio e possui um furo passante 6 formado no mesmo de uma maneira tal a se estende ao longo da direção axial do mesmo, e adaptado para permitir que o eletrodo central 3 seja encaixado no mesmo. Um terminal de metal 13 é inserido de forma fixa dentro do furo passante 6 em uma extremidade em direção à lateral do furo passante 6, AP passo que o eletrodo central 3 é inserido de forma fixa dentro do furo passante 6 em uma outra extremidade em direção à lateral do furo passante 6. Um resistor 15 é disposto dentro do furo passante 6 entre o terminal de metal 13 e o eletrodo central 3. Partes de extremidade oposta do resistor 15 são eletricamente conectadas com o eletrodo central 3 e com o terminal 12 via camadas de vedação de vidro eletricamente condutivo 16 e 17, respectivamente.
A blindagem metálica 1 é formado em um formato cilíndrico oco a partir de um metal, tal como aço carbono, e forma um invólucro da vela de ignição 100. A blindagem metálica possui uma parte com rosca 7 formada em sua superfície circunferencial externa e adaptada para montagem da vela de ignição 100 em um bloco do motor, não ilustrado. Uma parte hexagonal 1e é uma parte de engate de ferramenta que permite que uma ferramenta, tal como uma chave de boca ou uma chave inglesa, seja engatada com a mesma durante a montagem da blindagem metálica 1 junto ao bloco do motor, e possui uma seção transversal
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5/13 hexagonal. Em um espaço entre a superfície externa do isolador 2 e a superfície interna de uma parte de abertura traseira (superior no desenho) da blindagem metálica 1, um empanque de anel 62 é disposto na periferia traseira de uma projeção do tipo flange 2e do isolador 2, e uma camada de enchimento 61, tal como talco, e um empanque de anel 60, são dispostos, nesta ordem, em direção à traseira do empanque de anel 62. No trabalho de montagem, o isolador 2 é pressionado para frente (para baixo no desenho) para dentro da blindagem metálica 1, e, nesta condição, a extremidade de abertura traseira da blindagem metálica 1 é enrugada para o interior em direção ao empanque de anel 60 (e, por sua vez, em direção à projeção 2e, que funciona como uma parte de recepção para enrugamento), por meio do que uma parte de enrugamento 1d é formada, e assim, a blindagem metálica 1 é fixada junto ao isolador 2.
Uma gaxeta 30 é encaixada junto a uma extremidade proximal da parte com rosca 7 da blindagem metálica 1. A gaxeta 30 é formada por curvar uma chapa de metal de aço carbono ou coisa parecida na forma de um aro. Quando a parte com rosca 7 é aparafusada em um furo com rosca do cabeçote do cilindro, a gaxeta 30 é comprimida na direção axial e deformada de uma maneira esmagada entre uma parte de vedação de gás do tipo flange 1f da blindagem metálica 1 e uma abertura ao redor da parte periférica do furo com rosca, desse modo vedando o espaço entre o furo com rosca e a parte com rosca 7.
A FIG. 2 é uma vista explicativa apresentando uma etapa ilustrativa para fixar a blindagem metálica 1 junto ao isolador 2 através do enrugamento. A FIG. 2 omite a ilustração do eletrodo de massa 4. Primeiro, como apresentado na FIG. 2(b), o isolador 2 cujo furo passante 6 acomoda o eletrodo central 3, as camadas de vedação de vidro eletricamente condutivo 16 e 17, o resistor 15, e o terminal de metal 13 é inserido na blindagem metálica 1 apresentada na FIG. 2(a) a partir de uma parte de abertura de inserção 1p (onde uma parte de enrugamento possível 200 que irá se tornar a parte de enrugamento 1d é formada) na extremidade traseira da blindagem metálica 1, desse modo estabelecendo um estado no qual uma parte de engate 2h do isolador 2 e uma parte de engate 1c da blindagem metálica 1 são engatadas via um empanque de chapas 63.
Então, como apresentado na FIG. 2(c), o empanque de anel 62 é disposto dentro da blindagem metálica 1 através da parte de abertura de inserção 1p; subsequentemente, a camada de enchimento 61 de talco ou coisa parecida é formada; e, adicionalmente, o empanque de anel 60 é disposto. Então, por meio de uma matriz de enrugamento 111, a parte de enrugamento possível 200 é enrugada até uma superfície de extremidade 2n da projeção 2e, a qual funciona como uma parte de recepção para enrugamento, via o empanque de anel 62, a camada de enchimento 61, e o empanque de anel 60, desse modo formando a parte de enrugamento 1d e fixando a blindagem metálica 1 junto ao isolador 2 através de enrugamento como apresentado na FIG. 2(d). Nesta hora, em adição à parte de enrugamenPetição 870190079842, de 16/08/2019, pág. 14/29
6/13 to 1 d, uma parte de ranhura 1h (FIG. 1) localizada entre a parte hexagonal 1e e a parte de vedação para gás 1f também é formada sob uma tensão compressiva associada com o enrugamento. A razão para isto é que a parte de enrugamento 1d e a parte de ranhura 1h são partes mais finas na blindagem metálica 1. A parte de ranhura 1h também é chamada de “parte de parede fina”. Após a etapa da FIG. 2(d), o eletrodo de massa 4 é curvado em direção ao eletrodo central 3 de modo a formar o espaço de descarga de centelhas g, desse modo completando a vela de ignição 100 da FIG. 1. A etapa de enrugamento descrita com referência à FIG. 2 é de enrugamento a frio; entretanto, enrugamento a quente também pode ser empregado.
B. Processo de revestimento: Na Fabricação da vela de ignição 10, antes da etapa de enrugamento mencionada acima, um processo de revestimento é executado sobre a blindagem metálica 1. A FIG. 3 é um fluxograma apresentando o procedimento para o processo de revestimento para a blindagem metálica. Na etapa T100, pré-revestimento com níquel é executada. O pré-revestimento com níquel é executada para limpeza da superfície da blindagem metálica formada de aço carbono e para melhora a adesão entre o revestimento e um metal de base. Entretanto, o pré-revestimento com níquel pode ser omitida. As condições de processamento normalmente empregadas podem ser empregadas para prérevestimento com níquel. Um exemplo específico de condições preferíveis de processamento é como a seguir:
<Exemplo de condições de processamento para pré-revestimento com níquel>
• Composição do banho de revestimento (plating bath)
Cloreto de níquel: 150 até 600 g/L
Ácido clorídrico a 35%: 50 até 300 ml/L
Solvente: Água deionizada • Temperatura de processamento (temperatura do banho): 250 até 400 C • Densidade da corrente do catodo: 0,2 até 0,4 A/dm2 • Tempo de processamento: 5 até 20 minutos
Na etapa T110, um processo eletrolítico de revestimento com níquel é executado. O processo eletrolítico de revestimento com níquel pode ser um processo eletrolítico de revestimento com níquel do tipo barril, e pode empregar outro método de revestimento, tal como um método de revestimento estacionário. Condições de processamento normalmente empregadas podem ser empregadas para o revestimento eletrolítico com níquel. Um exemplo específico de condições preferíveis de processamento é como a seguir:
<Exemplo de condições de processamento do revestimento eletrolítica com níquel>
• Composição do banho de revestimento
Sulfeto de níquel: 100 até 400 g/L
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7/13
Cloreto de níquel: 20 até 60 g/L
Ácido bórico: 20 até 60 g/L Solvente: Água deionizada • PH do banho: 2,0 até 4,8 • Temperatura de processamento (temperatura do banho): 250 até 600 C • Densidade da corrente do catodo: 0,2 até 0,4 A/dm2 • Tempo de processamento: 24 até 192 minutos
Na etapa T120, um processo eletrolítico de cromatação é executado. O processo eletrolítico de cromatação também pode utilizar um barril rotativo e pode empregar outro método de revestimento, tal como um método de revestimento estacionário. Um exemplo de condições preferíveis de processamento do processo eletrolítico de cromatação é como a seguir:
<Exemplo de condições de processamento do processo eletrolítico de cromatação>
• Composição do banho de processamento (solução do processamento de cromatação)
Bicromato de sódio: 20 até 70 g/L
Solvente: Água deionizada • PH do banho: 2 até 6 • Temperatura de processamento (temperatura do banho): 20 até 600 C • Densidade da corrente do catodo: 0,01 até 0,50 A/dm2 (de preferência, 0,02 até 0,45 A/dm2) • Tempo de Processamento: 1 até 10 minutos
Um bicromato utilizável diferente do bicromato de sódio é bicromato de potássio. Outra combinação de condições de processamento (quantidade de bicromato, densidade da corrente do catodo, tempo de processamento, etc.) diferente da acima pode ser empregada de acordo com uma espessura desejada da camada de cromato.
Por executar os processos de revestimento acima, uma película com estrutura com 2 camadas consistindo da camada de revestimento com níquel e da camada de cromato é formada nas superfícies externa e interna da blindagem metálica. Outra película de proteção pode ser formada na película com estrutura com 2 camadas. Por exemplo, pode ser formada uma película de inibidor de corrosão que contém C (óleo mineral ou grafite) e um ou mais componentes selecionados a partir de Al, Ni, Zn e Cu. Através da formação de uma película inibidora de corrosão, quando o cabeçote do motor for aquecido até uma alta temperatura, pode ser contida a corrosão entre a vela de ignição e o cabeçote do motor. Além disso, por exemplo, pode ser formada uma película de óleo de prevenção de ferrugem que contém pelo menos um dentre C, Ba, Ca e Na. Após uma película de proteção com múltiplas camadas ser formada como mencionado acima, a blindagem metálica é fixada junto ao isolador,
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8/13 etc., pela etapa de enrugamento, desse modo completando a vela de ignição.
C. Exemplo:
C1. Condições de processamento:
As blindagens metálicas 1 foram fabricadas, por forjamento a frio, a partir de um arame de aço carbono SWCH17K para forjamento a frio especificado no JIS G3539. Os eletrodos de massa 4 foram soldados junto às respectivas blindagens metálicas 1, seguido pelo desengraxamento e lavagem com água. Subsequentemente, um processo de prérevestimento com níquel foi executado sob as seguintes condições de processamento pelo uso de um barril rotativo.
<Condições de processamento do pré-revestimento com níquel>
• Composição do banho de revestimento
Cloreto de níquel: 300 g/L
Ácido clorídrico a 35%: 100 ml/L • Temperatura de processamento (temperatura do banho): 300 + 50 C • Densidade da corrente do catodo: 0,3 A/dm2 • Tempo de processamento: 15 minutos
A seguir, um processo eletrolítico de revestimento com níquel foi executado sob as condições de processamento seguintes pelo uso do barril rotativo, desse modo formando as camadas de revestimento com níquel. O conteúdo de níquel (Ni) (% por massa) das camadas de revestimento com níquel era 98% ou maior.
<Condições de processamento do revestimento eletrolítica com níquel>
• Composição do banho de revestimento
Sulfeto de níquel: 250 g/L
Cloreto de níquel: 50 g/L
Ácido bórico: 40 g/L • PH do banho: 4,0 • Temperatura de processamento (temperatura do banho): 55 + 50 C • Densidade da corrente do catodo: 0,3 A/dm2 • Tempo de processamento: 24 até 192 minutos
No presente exemplo, foram preparados sete tipos de amostras que eram diferentes em espessura da camada de revestimento com níquel como produzido através do controle da espessura da camada de revestimento com níquel por meio do tempo de processamento do revestimento. Especificamente, foram preparados sete tipos de amostra que eram diferentes na espessura da camada de revestimento com níquel como produzido por meio dos seguintes sete tipos de tempo de processamento. “A espessura da camada de revestimento com níquel” significa a espessura total da espessura de uma camada formada pelo processo de pré-revestimento com níquel mencionado acima e a espessura de uma camada
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9/13 formada pelo processo eletrolítico de revestimento com níquel mencionado acima.
•Tempo de processamento: 24 minutos
Espessura da camada de revestimento com níquel: 2 μm •Tempo de processamento: 36 minutos
Espessura da camada de revestimento com níquel: 3 μm •Tempo de processamento: 48 minutos
Espessura da camada de revestimento com níquel: 4 μm •Tempo de processamento: 60 minutos
Espessura da camada de revestimento com níquel: 5 μm •Tempo de processamento: 108 minutos
Espessura da camada de revestimento com níquel: 9 μm •Tempo de processamento: 180 minutos
Espessura da camada de revestimento com níquel: 15 μm •Tempo de processamento: 192 minutos
Espessura da camada de revestimento com níquel: 16 μm
A relação entre o tempo de processamento e a espessura da camada de revestimento com níquel foi experimentalmente obtido antecipadamente. A espessura da camada de revestimento com níquel foi medida pelo uso de um medido de espessura de película com raio X fluorescente sob as seguintes condições: diâmetro do feixe de raio X: 0,2 mm; e tempo de irradiação: 10 segundos.
A seguir, um processo eletrolítico de cromatação foi executado pelo uso de um barril rotativo sob as condições de processamento seguintes, desse modo formando uma camada de cromato sobre a camada de revestimento com níquel.
<Condições de processamento do processo eletrolítico de cromatação>
• Composição do banho de processamento (solução do processamento de cromatação)
Bicromato de sódio: 40 g/L
Solvente: Água deionizada • Temperatura de processamento (temperatura do banho): 35 + 50 C • Densidade da corrente do catodo: 0,01 A/dm2 até 0,50 A/dm2 • Tempo de Processamento: 5 minutos
Na presente concretização, foram preparados sete tipos de amostra que eram diferentes em relação à espessura da camada de cromato como produzido através do controle da espessura da camada de cromato por meio da densidade da corrente do catodo. Especificamente, foram preparados sete tipos de amostras que eram diferentes em relação à espessura da camada de cromato como produzido por meio dos seguintes sete tipos de denPetição 870190079842, de 16/08/2019, pág. 18/29
10/13 sidade de corrente do catodo.
• Densidade da corrente do catodo: 0,01 A/dm2
Espessura da camada de cromato: 1 nm • Densidade da corrente do catodo: 0,02 A/dm2
Espessura da camada de cromato: 2 nm • Densidade da corrente do catodo: 0,10 A/dm2
Espessura da camada de cromato: 10 nm • Densidade da corrente do catodo: 0,20 A/dm2
Espessura da camada de cromato: 20 nm • Densidade da corrente do catodo: 0,40 A/dm2
Espessura da camada de cromato: 40 nm • Densidade da corrente do catodo: 0,45 A/dm2
Espessura da camada de cromato: 45 nm • Densidade da corrente do catodo: 0,50 A/dm2
Espessura da camada de cromato: 50 nm
A relação entre a densidade da corrente do catodo e a espessura da camada de cromato foi experimentalmente obtida antecipadamente. A espessura da camada de cromato foi medida como a seguir. Primeiro, uma pequena amostra foi cortada a partir de próximo da superfície externa de cada uma das amostras pelo uso de um aparelho de usinagem de feixe de íons focado (aparelho de usinagem FIB). Então, pelo uso de um microscópico eletrônico por varredura de transmissão (STEM), a pequena amostra foi analisada em uma tensão de aceleração de 200 kV, desse modo obtendo uma imagem de mapa colorido de elementos Cr com respeito às adjacências da superfície externa em uma seção transversal (uma seção perpendicular ao eixo geométrico central representado pela linha pontilhada tracejada na Fig. 1) da blindagem metálica. A partir desta imagem colorida do mapa, a espessura da camada de cromato foi medida.
Foram preparadas 49 (7 tipos x 7 tipos) amostras de blindagem metálica (S1 até S49) que eram diferentes na espessura da camada de revestimento com níquel e na espessura da camada de cromato como medido através do processamento sob as condições mencionadas acima. As amostras S1 até S49 foram testadas em relação à avaliação da resistência à corrosão por sal, resistência ao descascamento do revestimento, e à resistência à fissura por corrosão por tensão.
C2. Condições do teste de avaliação:
<Teste de resistência à corrosão por sal>
O teste de pulverização de sal neutro especificado no JIS H8502 foi conduzido para avaliação da resistência à corrosão por sal. Neste teste, após o teste de pulverização de sal de 48 horas, foi medida a porcentagem de uma área vermelha enferrujada junto à área de
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11/13 superfície da blindagem metálica de uma amostra. A porcentagem de uma área vermelha enferrujada foi calculada como a seguir: uma amostra após o teste foi fotografada; foi medida uma área vermelha enferrujada Sa na fotografia e uma área Sb da blindagem metálica na fotografia; e a proporção Sa/Sb foi calculada, desse modo obtendo a porcentagem da área vermelha enferrujada.
<Teste de resistência ao descascamento do revestimento>
O teste de avaliação para resistência ao descascamento do revestimento foi conduzido como a seguir. Após as blindagens metálicas das amostras passarem por um processo de cromatação, os isoladores, etc., foram fixados por enrugamento. Subsequentemente, as partes de enrugamento 1d foram inspecionadas em relação a um estado de revestimento para ver se levantamento ou descascamento do revestimento estava presente.
<Teste de resistência à fissura por corrosão por tensão>
De modo a avaliar a resistência à fissura por corrosão por tensão, o seguinte teste de corrosão acelerada foi conduzido. Quatro furos, cada um possuindo um diâmetro ao redor de 2 mm foram cortados nas partes de ranhura 1h (FIG. 1) das amostras (blindagens metálicas); subsequentemente, os isoladores, etc., forma fixados pelo enrugamento. Os furos foram cortados para permitir a entrada de uma solução corrosiva para teste dentro das blindagens metálicas. As condições de teste do teste de corrosão acelerada são como a seguir.
[Condições de teste do teste de corrosão acelerada (teste de resistência à fissura por corrosão por tensão)] • Composição da solução corrosiva
Tetrahidrato de nitrato de cálcio: 1,036 g
Nitrato de amônia: 36 g
Permanganato de potássio: 12 g
Água pura: 116 g • PH: 3,5 até 4,5 • Temperatura de processamento: 300 até 400 C
A razão para adicionar permanganato de potássio como um oxidante na solução corrosiva é para acelerar o teste de corrosão.
Após o teste de 10 horas sob as condições de teste mencionadas acima, as amostras foram retiradas da solução corrosiva. Então, as partes de ranhura 1h das amostras foram externamente examinadas pelo uso de uma lente de aumento para ver se a formação de fissuras foi gerada nas partes de ranhura 1h. Quando as amostras foram verificadas como estando livres de formação de fissura, a solução corrosiva foi substituída por uma nova; então, as amostras passaram pelo teste de corrosão acelerada sob as mesmas condições durante outras 10 horas. O teste foi repetido até que o tempo de teste acumulado alcançasPetição 870190079842, de 16/08/2019, pág. 20/29
12/13 se 80 horas. Como resultado da etapa de enrugamento, uma grande tensão residual é gerada nas partes de ranhura 1h. Portanto, por meio do teste de corrosão acelerada, as partes de ranhura 1h podem ser avaliadas em relação à resistência à fissura por corrosão por tensão.
C3. Resultados de teste: A FIG. 4 é uma vista explicativa apresentando os resultados de teste em relação à resistência ao descascamento do revestimento, resistência à corrosão por sal e resistência à fissura por corrosão por tensão com respeito as 49 amostras S1 até S49 preparadas sob as condições de processamento mencionadas acima.
Como apresentado na FIG. 4, com respeito à resistência ao descascamento do revestimento, substancialmente os mesmos resultados foram produzidos em todos os casos de espessura da camada de cromato. Especificamente, EME todos os casos de espessura da camada de cromato, levantamento ou descascamento do revestimento não surgiu em uma espessura de camada de revestimento com níquel de 2 μm até 15 μm; entretanto, levantamento ou descascamento do revestimento surgiu em uma espessura de camada de revestimento com níquel de 16 μm (amostras S7, S14, S21, S28, S35, S42 e S49). Portanto, em vista da resistência ao descascamento do revestimento, de preferência, a camada de revestimento com níquel possui uma espessura de 2 μm até 15 μm. De forma concebível, isto é pela seguinte razão: quando a camada de revestimento com níquel possui uma espessura excessivamente grande, a camada de revestimento está apta a rachar mesmo sob uma pequena tensão.
Com respeito à resistência à corrosão por sal, substancialmente os mesmos resultados foram produzidos em todos os casos de espessura da camada de cromato. Especificamente, em todos os casos de espessura da camada de cromato, a formação de vermelho ferrugem foi contida até 10% ou menos em uma espessura da camada de revestimento com níquel de 3 μm até 16 μm; entretanto, a formação de vermelho ferrugem excedeu 10% em uma espessura da camada de revestimento com níquel de 2 μm (amostras S2, S8, S15, S22, S29, S36 e S43). Portanto, em vista da resistência à corrosão por sal, de preferência, a camada de revestimento com níquel possui uma espessura de 3 μm até 16 μm. De forma concebível, isto é pela seguinte razão: quando a camada de revestimento com níquel possui uma espessura excessivamente pequena, uma parte repelente do revestimento (furo de agulha) é firmada a partir de uma situação na qual óleo, mancha, ou a lista que aderiu à superfície da blindagem metálica permanece incompletamente removida devido à limpeza insuficiente; por conseqüência, ferrugem é formada e se propaga a partir de tal parte.
Com respeito à resistência à fissura por corrosão por tensão, substancialmente os mesmos resultados foram produzidos em todos os casos de espessura da camada de revestimento com níquel. Especificamente, em todos os casos de espessura da camada de revestimento com níquel, a fissura não gerada na parte de ranhura 1h em uma espessura de
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13/13 camada de cromato de 2 nm até 45 nm em um tempo de teste acumulado de 20 horas ou menos; entretanto, a formação de fissura foi gerada na parte de ranhura 1h em uma espessura da camada de cromato de 1 nm (amostras S1 até S7) e 50 nm (amostras S43 até S49) em um tempo acumulado de teste de 20 horas ou menos. Portanto, em vista da resistência à formação de fissura por corrosão por tensão, de preferência, a camada de cromato possui uma espessura de 2 nm até 45 nm. Mais de preferência, a película de cromato possui uma espessura de 20 nm até 45 nm (amostras S22 até S42), desde que a formação de fissuras não é gerada em um tempo acumulado de teste de 80 horas ou menos.
No caso onde a camada de cromato possui uma pequena espessura (1 nm), a resistência à formação de fissuras por corrosão por tensão é ruim, de forma concebível, pela seguinte razão: desde que a camada de cromato é excessivamente fina, a camada de cromato está apta a ser destruída pela tensão residual. No caso onde a camada de cromato possui uma espessura grande (50 nm), a resistência à formação de fissuras por corrosão por tensão é ruim, de forma concebível, pela seguinte razão: desde que a camada de cromato é espessa, a adesão junto à blindagem metálica deteriora; por conseqüência, a formação de fissura está apta a surgir no curso do processo, tal como enrugamento.
De acordo com a avaliação abrangente dos resultados de teste acima com respeito à resistência ao descascamento do revestimento, a resistência à corrosão por sal, e a resistência à formação de fissuras por corrosão por tensão, mais de preferência, a camada de revestimento com níquel possui uma espessura de 5 μm até 15 μm, e a camada de cromato possui uma espessura de 20 nm até 45 nm. As amostras S25 até S27, S32 até S34, e S39 até S41 que satisfazem estas condições tiveram as melhores marcas em todos os testes.
Claims (4)
- REIVINDICAÇÕES1. Blindagem metálica (1) para uma vela de ignição (100), revestida com uma camada compósita que inclui uma camada de revestimento de níquel e uma camada de cromato formada sobre a camada de revestimento de níquel, em que:5 a camada de revestimento de níquel possui uma espessura A que satisfaz uma expressão relacional 3 μm < A < 15 μm, eCARACTERIZADA pelo fato de que:a camada de cromato possui uma espessura B que satisfaz uma expressão relacional
- 2 nm < B < 45 nm.10 2. Blindagem metálica (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a espessura B satisfaz uma expressão relacional 20 nm < B < 45 nm.
- 3. Blindagem metálica (1), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que a espessura A satisfaz uma expressão relacional 5 μm < A < 15 μm.
- 4. Vela de ignição (100) CARACTERIZADA pelo fato de que compreende uma15 blindagem metálica (1) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.
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