CN101461106A - 火花塞 - Google Patents

Abstract

一种火花塞，具有中央电极和接地电极，其中该中央电极和接地电极中的至少一个包括基体材料和防护材料，该防护材料基本上防止了该基体材料的腐蚀。

Description

火花塞

相关申请的交叉引用

[0001]本申请主张美国临时专利申请No.60/790,215的权益，申请日为2006年4月7日，其申请的全部公开作为本申请披露的一部分，并通过引用合并入本申请。

背景技术

[0002]本发明涉及具有中央电极和接地电极的火花塞。该中央电极和该接地电极中的至少一个部分具有基体材料和防护材料，以防止该基体材料的腐蚀。

[0003]火花塞在产业中为人熟知，并已长期用于在内燃发动机内引燃。火花塞的基本功能是在发动机汽缸内引燃气体，其引燃产生动力冲程(powerstroke)。由于内燃发动机的特有属性，火花塞会暴露于发动机汽缸内所发生的很多极端条件中，包括高温和各种腐蚀性可燃气体，这传统地缩短了火花塞的寿命。火花侵蚀也会缩短火花塞的寿命。

[0004]电火花侵蚀是指由于汽化电极材料的火花弧的周期性能量，电极以及特别是火花塞的点火端(firing tip)在操作期间侵蚀受损。传统的火花塞具有由易受火花侵蚀影响的镍或镍合金所形成的电极。为提高原料经济性，在发动机内使用新技术导致了更多的能量通过火花塞，以迫使火花跳跃过中央电极和接地电极之间的间隙，以及潜在地较长的电弧持续时间。该增加的能量增加了易受火花侵蚀影响的材料的火花侵蚀率，因此，更多的火花塞制造商不再青睐常规使用的镍或镍合金材料，转而寻求高度耐火花侵蚀的材料，例如铂、铱、或它们的合金。

[0005]镍和镍合金传统上非常耐腐蚀，但很多比镍或镍合金更加耐火花侵蚀的替代金属或替代合金，也易受腐蚀影响。最常用的替代镍或镍合金的金属是铂、铱、或它们的合金。由于铂和铱通常价格昂贵，所以期望最少量地利用该材料来作为火花部分。因此，由铂或铱或其合金形成的火花部分通常附于镍或镍合金中央电极上，并在尺寸上最小化。

[0006]铂和铂合金在降低火花侵蚀方面表现良好，但它们易受腐蚀影响。另外，铂和铂合金当用于火花部分时可能与可燃组分形成合金，因此可能在该火花部分上形成圆块或赘生物。长时间后这些赘生物会逐渐影响火花或改变火花间隙或火花轮廓，由此降低了火花塞的性能。进一步地，因为某些可燃气体会导致铂火花部分的腐蚀，该种腐蚀会导致火花塞间隙改变，由此降低了火花塞的性能。火花塞性能的降低可导致发动机失灵，燃料经济性的降低，以及低劣的发动机性能。

[0007]为增强火花塞性能和防止在火花塞的火花部分上各种材料的扩大，很多火花塞制造商最近已转而用铱作为放电或火花部分。由于铱具有非常高的熔点，因此它高度地耐火花侵蚀，但是在较高操作温度下易受氧化和其它腐蚀影响。但是，发动机制造商通过发动机改进，对火花塞增加电应力和热应力，以提高燃料经济性，已经发现，铱在高温下具有非常不稳定的氧化状态，例如火花塞操作范围的上限(800-1100℃)。相比于传统的发动机，这些新技术发动机需要通过火花塞提供更多能量，以迫使火化跳跃过中央电极和接地电极之间的间隙，并使火花塞的操作温度增加。在高温下，火花塞的铱火花部分可能会遭受严重的腐蚀。

[0008]在一种特殊的模式中，当钙和/或磷与铱反应导致火花部分腐蚀和侵蚀时，认为会发生铱的腐蚀。随着发动机制造商试图通过减少摩擦增加燃油经济性，相对较新的发展是在可燃材料中含有钙和磷，因此，有时容许更多的油料渗入内燃腔室中。钙和磷主要存在于发动机油料中，尤其是油料添加剂中。发动机气缸中内燃期间含有有氧的情况下，钙和磷会与铱反应形成不稳定的化合物，其蒸发并导致火花部分铱的损耗。更具体地，在燃烧和排气循环过程中，气态的钙会凝结在火花塞的铱火花部分上，尤其是火花部分的侧边。已知熔融的钙溶解铱，并且铱在含有磷时容易氧化。因此，当磷和氧与溶解的钙铱混合物反应后形成的化合物非常不稳定，并且易受蒸发或汽化，这导致了铱火花部分的损耗。更具体地，磷和钙的腐蚀机理通常腐蚀电极的侧边，而不是朝向相对电极的火花表面，这是由于火花表面上的火花的活性防止了腐蚀沉积物的堆积。图1中显示出火花部分的部分损耗的火花塞示意图。还应当注意，在约800至1100℃的温度范围内且不含有钙和磷的条件下，铱仍可能遭受氧化，并且在含有钙和磷的条件下，上述腐蚀过程在低达600℃时也可能发生，该温度在火花塞的标准工作范围内。当然，当发动机压缩增加时，火花塞的温度工作范围将会增加，从而即使在不存在钙和磷的条件下，铱的氧化将会越来越成为一个难题。

发明内容

[0009]综上，本发明有关一种火花塞，其中中央电极和接地电极中的至少一个包括火花部分，该火花部分具有高耐火花侵蚀的基体材料以及具有对火花塞可能经受的各种腐蚀机理的高度抵抗性的防护材料。该防护材料是涂覆到基体材料或随同该基体材料形成的作为外层的金属合金薄层或者多个金属层。该防护材料可由具有从镍、铂、钯、铑、铱、钌、铼、铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选择的至少一种元素的合金形成。

[0010]本发明的其它应用范围将会从以下具体实施方式、权利要求、及附图进一步说明。但是，应当理解，该具体描述和特定的示例虽然表明了本发明优选的实施方式，但它们仅用于说明目的，在本发明主旨和范围内的许多变化和改进对本领域技术人员而言，是显而易见的。

附图说明

[0011]下面结合所附的权利要求，附图，给出本发明的较佳实施例，使能更好地理解本实发明的功能、特点。其中：

[0012]图1是已被严重腐蚀的铱火花部分的示例性示意图；

[0013]图2是火花塞的部分截面图；

[0014]图3是包括火花塞的火花部分的中央电极的放大截面图；

[0015]图4是包括火花塞的火花部分的中央电极的放大截面图；

[0016]图5是包括火花塞的火花部分的中央电极的放大截面图；

[0017]图6是包括火花塞的火花部分的中央电极的放大截面图；

[0018]图7是包括火花塞的火花部分的中央电极的放大截面图；

[0019]图8是包括火花塞的火花部分的中央电极的放大截面图；

[0020]图9是包括火花部分的接地电极的放大截面图；

[0021]图10是显示出扩散边界的火花部分的放大截面图；

[0022]图11是包括火花塞的火花部分的中央电极的放大截面图，该部分在防护材料与基体材料扩散之前，具有多层防护材料；以及

[0023]图12是包括火花部分的接地电极的放大截面图。

具体实施方式

[0024]如图所示，本发明有关一种火花塞10(图2)，其具有接地电极12和中央电极20。中央电极20和/或接地电极12包括火花部分30。火花部分30可粘结、焊接38、或以其他方式接合于中央电极20(图2)和/或接地电极12(图9)。

[0025]火花部分30包括基体材料36和一般作为外层或防护层的防护材料34(图3-9)。如图10所示，防护材料34可与基体材料相互扩散，从而形成在防护材料34和基体材料36之间无明显层的火花部分30。更具体地，基体材料36主要由耐火花侵蚀的材料形成，例如铱(Ir)、铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、铼(Re)、或它们的合金。上述组中最常用的元素包括铂和铱。用于形成上述基体材料合金的代表性添加物包括从由铱、铂、钯、铑、钌、铼、锆(Zr)、镍(Ni)、和钨(W)所组成的组中选取的一种或多种元素。另一种由合金形成的代表性基体材料36更详细地描述于美国专利申请No.11/691,288中，申请日为2007年3月26日，名称为“火花塞”。尽管本发明将铱或铂或铱合金或铂合金考虑为基体材料，本发明并不局限于使用铱或铂、或铱或铂合金作为基体材料。再一种适于用作基体材料的示例性铱合金包括94％至99％重量比的铱、1％至3％重量比的铑、0.1％至1.5％重量比的钨、以及0.01％至0.1％重量比的锆。对于大的工业用火花塞，基体材料通常具有约1.8mm至4mm的直径，对于车辆用火花塞为0.4mm至2.1mm，以及对于模型用(hobby)火花塞为0.25mm至2.1mm。

[0026]防护材料34防止基体材料的腐蚀和氧化。另外，因为在含有钙和磷条件下的材料耐腐蚀性通常易受火花侵蚀影响，并且火花通常产生于火花部分30的边缘44上和/或火花表面40上。防护材料的成型必须足够薄从而在火花塞连续操作期间穿过火花间隙14的火花主要产生在基体材料36而不是在防护材料34上。在一些实施方式中，为便于生产，放电表面40也可涂覆牺牲性防护材料36，其在工作过程中从放电表面40侵蚀损失，但仍保留在火花部分30的侧面，以防止含有钙和磷时的腐蚀。当防护材料34由非常薄的材料层成型时，因火花侵蚀造成的任何间隙变化并不显著影响火花塞的性能。因此，通常防护材料34的厚度在火花部分30侧面至多0.25mm，并且更具体地小于0.12mm，更特别地，其小于0.05mm。在放电表面40涂覆有牺牲性防护材料36的实施方式中，优选地，该防护材料至少在放电表面40上的厚度小于0.05mm。而且已发现，防护材料在火花部分30的侧面上大约等于或小于0.01mm足以提供对含有钙和磷时的腐蚀的防护。在使用较厚防护材料36的实施方式中，例如达0.25mm，在火花部分边缘44附近可能会产生一些火花侵蚀，但是由于火花活动阻止了含有磷和钙时的腐蚀机理，在含有磷和钙时火花部分30的边缘44和放电表面40通常不易受腐蚀。另外，当防护材料34由非常薄的一个或多个材料层组成时，防护材料34的层大体上不受火花侵蚀影响，甚至是在边缘44。因此，采用小于0.05mm以及更具体地小于0.01mm的厚度，累积或沉积到基体材料36的防护材料34的材料量是最少的。因此，足够的防护材料沉积到基体材料的外部圆周，以形成高度耐腐蚀的火花部分30，同时使用于防止在边缘44附近过度火花侵蚀的材料量最小化。

[0027]防护材料34尤其适用于高性能火花塞，因为它容许基体材料的益处最大化，同时不需关注因钙和磷引起的基体材料的腐蚀。更具体地，不同于改变基体材料36的合金成分以防止存在钙和磷时的腐蚀(其有时会不利地影响电极性能、尤其是火花部分30的性能)，因防护材料防止了钙和磷存在时的腐蚀，基体材料36可保持最大化的效率以及性能。

[0028]所示实施方式中的火花部分30成形为柱状或多边状，其具有外部圆周42和第一末端或放电表面40。相对放电表面40的末端接合到中央电极20。中央电极20通常由镍或镍合金形成，但也可使用其它元素或合金，例如铁基中央电极。如图3、7、和9所示，防护材料34不在第一末端或放电表面40上方延伸，而在图4-6和8中在放电表面40上延伸。当放电表面40在操作期间由其持续释放火花时，对放电表面的腐蚀最少或者不存在，因为火花现象将放电表面基本上与腐蚀性元素相隔离，从而显著地减少了放电表面的腐蚀。

[0029]防护材料防止基体材料36的腐蚀或氧化。防护材料34可从由以下元素组成的组中选取的一种或多种元素形成：铱、铂、钯、铑、钌、铼、铜、铬、钒、锆、镍、钨、金(Au)、锇(Os)、铁(Fe)、和铝(Al)。发明人已经发现，带有一种或多种从由以下元素组成的组中选取的元素的镍的保护涂层具有增强的抗腐蚀和氧化性能：铂、钯、铑、钌、铼、铜、铬、钒、锆、镍、钨、金(Au)、锇(Os)、铁(Fe)、和铝(Al)。另外，已经发现，形成防护材料34并包括至少镍和铬或铜的合金具有了良好的抗腐蚀性和抗氧化性，并且还具有长使用寿命和耐用性。已发现具有良好耐腐蚀的代表性防护层为约85％重量比的镍和15％重量比的铬。在防护材料34内加入铱可容许更好地粘结或接合到主要由铱形成的基体材料36，由此具有增大的耐用性和使用寿命。因此，防护部分34可与基体材料的一部分一起成型，以增强基体材料36和防护材料34之间的互连，由此提升了火花塞的耐用性和寿命。

[0030]已经发现，以下合金具有充分的对抗腐蚀防护及充分的耐用性。这些合金包括(1)镍和铜，(2)镍和铬，(3)镍、铜和铬，(4)镍、铜、以及从由铂、钯、铑、钌、铼、钒、锆、钨、金、锇、铁、和铝所组成的组中选取的一种元素，(5)镍、铬、以及从由铂、钯、铑、钌、铼、钒、锆、钨、金、锇、铁、和铝所组成的组中选取的一种元素，(6)镍、铜、铬、以及从由铂、钯、铑、钌、铼、钒、锆、钨、金、锇、铁、和铝所组成的组中选取的一种元素，(7)铬，(8)铜和铬，(9)铜和从由铂、钯、铑、钌、铼、钒、锆、钨、金、锇、铁、和铝所组成的组中选取的一种元素，(10)铬和从由铂、钯、铑、钌、铼、钒、锆、钨、金、锇、铁、和铝所组成的组中选取的一种元素，(11)铜、铬、以及从由铂、钯、铑、钌、铼、钒、锆、钨、金、锇、铁、和铝所组成的组中选取的一种元素。

[0031]尽管防护材料34可由上述单种合金形成，但各元素可在设置于基体材料上的单独的层内。已经发现，各单个元素的单独的层连续设置，而不是合金，提供了期望的充分防护，并降低了材料成本。例如，如果基体材料是铱或铱合金，可通过电镀将铜用作第一层，然后通过后续的电镀方法将镍用于外层。当然，铬可取代铜来达到类似的耐腐蚀效果。当然，可采用不同的次序设置，只要镍为内层并直接与基体材料相接触。发明人还发现，用于包括铜、镍、和铬的防护材料的多个层的任何设置均是可行的，但是，一种具体有用的防护性分层材料通过以下方式形成：将铜的第一层34a电镀到基体材料36，通过电镀操作将铬的第二层34b接合到铜，然后通过电镀操作将镍的第三层34c接合到铬，如图11中放大的截面图所示。但是，应当注意，随后这些单个的层会与基体材料共同扩散。

[0032]通过使用上述薄层，在火花塞点火过程中或制造过程中熔炉内的火花塞部件，以及火花塞在发动机内的潜在的后续操作过程中，防护材料34扩散入基体材料36，从而防护材料和基体材料扩散到一起，以致防护材料34和基体材料36之间的确切边界难以确定，如图10所示。更确切地，因为基体材料36绕外部圆周与防护材料34相扩散，在截面视图中，火花部分30从外部圆周42附近的主要是防护材料穿过扩散区域90，在该区域内随着临近基体材料的中心，防护材料的量逐渐降低(图10)。图3-10显示了扩散前对厚度的放大形式的防护材料34。如图10所示，所示的层在外部圆周处为约100％的防护材料，在所示的内部边界91处减小到至少10％，甚至一旦发生扩散后没有明确的边界。更具体地，防护材料的扩散区域90从其材料几乎100％由防护材料34形成的外部圆周42朝向火花部分30的中心32延伸，直至基体材料36基本上占主体地位，例如在形成内部边界91的给定区域其重量比大于90％。如图10所示，可发现基体材料与防护材料等量的区域64。本领域的技术人员应该认识到，为了视觉上清晰表示，相对于说明书中描述或权利要求书中的权利要求，图示的防护材料层或扩散区域为相对基体材料要厚的多。因此，当防护材料34扩散入基体材料36时，其产生该基体材料与防护材料的非常薄的合金部分。

[0033]由于运转状态的火花塞具有扩散入防护材料34的基体材料36和扩散入基体材料36的防护材料34，在操作过程中很难将防护材料34与基体材料36分离开，因可能产生有较厚的包覆材料。例如，带有厚度大于0.12mm的外层的覆层基体，更具体地，厚度大于0.25mm，该覆层基体因为不同的材料而具有不同的热特性(thermal profile)，当火花塞在热冷热循环之间持续波动时这些材料随时间会相互分离。因此，由于火花塞具有扩散入基体材料的薄层，而不是具有明显的单个层，因其抗火花侵蚀的增加、抗腐蚀性的增加、以及耐久性的增加，从而增加了火花塞的操作寿命。

[0034]包括火花部分30的火花塞10可通过任何已知的方法制造。火花塞的制造是熟知的，包括在中央电极20和/或接地电极12上添加火花部分30。在本发明中，火花塞30可粘结、电阻焊接、激光焊接、或通过任何熟知方法接合到中央电极20和/或接地电极12。火花塞10通常包括金属外壳、绝缘体、和设置于该绝缘体内的中央电极20，从而中央电极20上的火花部分30向接地电极12突出，并具有放电表面40(图2)。

[0035]该绝缘体通常由氧化铝形成，并具有一个通道，中央电极20可通过该通道延伸。该金属外壳由柱状金属套管形成，包括旋入发动机组件的螺纹部分。该金属外壳通常由普碳钢形成，但也可以是不锈钢或其它材料。

[0036]火花塞10可通过任何已知方法制造。火花塞的制造是熟知的，包括在中央电极20和/或接地电极12上添加火花部分30。在本发明中，火花塞30可粘结、电阻焊接、激光焊接、或通过任何熟知方法接合到中央电极20和/或接地电极12。火花塞10通常包括金属外壳、绝缘体、和设置于该绝缘体内的中央电极20，从而中央电极20上的火花部分30向接地电极12突出，并具有放电表面40。

[0037]通常，火花部分30首先通过从由铂、钯、铑、铱、钌、铼、或其合金形成基体材料36而成型。火花部分30的基体材料36可通过任何公知方法形成。基体材料36可通过热成形、热轧、或热拉丝而形成为金属片状、圆盘状、线丝状、或棒状。成型基体材料36的另一种办法是利用金属粉末，并将该粉末熔融以形成基体材料36。可通过电弧熔融、电子束熔融、激光熔融、高频传导熔融、等离子熔融、或其它已知方法进行该熔融处理。

[0038]基体材料36大致成型为期望形状(通常为狭长的棒状或丝线)后，将防护材料34添加到成型为棒状或丝线的基体材料36。可通过诸如在无电解镀层上的电解、电沉积、溅射、火焰喷涂、或共挤等工艺添加防护材料34。关键之处在于，当添加到基体层时，防护层的厚度不大于0.25mm，更具体地最好该防护层小于0.12mm。当然，可使用在基体材料外部表面上具有小于0.25mm尤其是小于0.12mm的薄层的任何其它手段，以将防护材料34施加到基体材料36。一旦在基体材料36的外部的防护材料34形成火化部分30，该狭长部分被切削、冲压、或压制成合适的长度，并且这些单个的片材适于接合到中央电极20或接地电极12。

[0039]将火花部分接合到接地电极12和/或中央电极20上的方法包括焊接(例如电阻焊、激光焊或其他手段)到中央或接地电极12/20。另一种方法是在火花部分30的外部表面上形成压痕或凹痕，以产生机械锁固机构(图未示)。中央电极20被钻孔至与火花部分30相同的直径，并将火花部分30插入孔中(图7)。然后利用诸如激光加热中央电极20，从而金属绕插入的火花部分30熔融，并形成入外部表面的凹痕内。当然，可对火花部分30实施其它成型操作，例如制作有头的铆钉(headed rivet)，然后如本领域所公知，可将火花部分接合到中央电极20。另外，火花部分30可接合到另一个丝线或圆盘并焊接于其上，然后焊接到中央电极20，以加强中央电极20与火花部分30的结合。

[0040]图3中显示的中央电极20直接焊接到中央电极20，中央电极20可经处理以减小中央电极镍端头21的直径，并提供空腔22以用于容纳火花部分30。火花部分30可包括多种配置，例如作为从一种以上材料形成集成的火花部分30，然后涂覆防护材料。更具体地，作为一个示例，可由镍部分和铱部分形成火花部分，其装配到中央电极上(图6)。防护材料36可覆盖各部分，并在装配到中央电极之前或之后涂覆。如图3和4所示，火花部分30可首先处理以利用防护材料34涂覆基体部分36。当火花部分30涂覆防护材料34后，其焊接到中央电极20。因火花部分30焊接到中央电极20产生熔池(weld pools)38。在图5、6中，当基体材料36接合到中央电极20后施加火花部分30。更具体地，基体材料36接合到中央电极20，然后防护材料34施加到中央电极20和基体材料36。这容许了在制造过程中容易地应用防护材料。在图6中，多层铆钉形成为火花部分，其使基体材料接合到另一种材料33，典型地为镍合金。下述文献公开了一种集成的火花部分30的实施例：美国专利申请序列号No.11/602,028，申请日为2006年11月20日，名称为“带有多层点火端头的火花塞的成型方法”；美国专利申请序列号No.11/602,146，申请日为2006年11月20日，名称为“带有多层点火端头的火花塞”；以及美国申请序列号No.11/602,169，申请日为2006年11月20日，名称为“带有多层点火端头的火花塞”；其均引用并入本发明。如上所述，可以仅火花部分包括防护材料层，或者中央电极和基体部分可包括防护材料层。防护材料34涂覆到该多层铆钉以形成火花部分30。然后该多层铆钉火花部分30接合到中央电极，如通过焊接。图6所示的多层铆钉接合到中央电极，然后涂覆防护材料，但是，也可首先涂覆防护材料然后接合。图9显示了接合到接地电极12的火花部分30。

[0041]防护材料34也可通过连续步骤将添加到基体材料36上。更具体地，如果需要包括三种元素的防护层，三种元素可以三个不同的层顺次添加形成防护层。这些层可通过热处理或化学处理扩散到一起，或者在发动机运转过程中扩散到一起。

[0042]将火花部分接合到接地电极12和/或中央电极20上的方法包括焊接(例如电阻焊、激光焊或其他手段)到中央12和/或接地电极20。另一种方法是在火花部分30的外部表面上形成压痕或凹痕，以产生机械锁固机构。中央电极20被钻孔至与火花部分30相同的直径，并将火花部分30插入该产生的孔中。然后利用诸如激光加热中央电极30，从而金属绕该棒熔融，并形成入该棒外部表面的凹痕内。

[0043]防护材料可进一步通过化学或加热处理加强。热处理可在火花部分30接合于中央电极之前或之后进行。例如，在火花塞10的最后点火过程中可进行火花部分30的热处理，从而基体材料36和防护层34的连接因防护层34扩散入基体材料36而增强。材料扩散的发生，使两层之间的界面产生扩散的边界层，而不是明确的边界。另外，由于两种材料类似，并各具有另外一种扩散入的部分，两层之间的扩散容许了分子级的更紧密连接，同时在放电表面具有期望的抗火花侵蚀性，以及在外部圆周上的期望的抗腐蚀性。

[0044]在制造过程中，防护材料至少部分地扩散入基体材料内，其提供了防止腐蚀的加强的防护。更具体地，在玻璃密封的点火过程中，例如在高于530℃的温度下，防护材料开始扩散入基体材料内。例如，当镍防护材料34开始扩散入铱的基体材料36时，铱镍合金提供了超越镍或铱自身性能的加强的防护。因此，防护材料形成扩散区域39，如图10所示。扩散区域90提供防护，即使未扩散的防护材料34受侵蚀损耗。另外，已经发现，基体材料与防护材料的结合提供了加强的防护。更具体地，当火花塞典型地在约750℃至1000℃的温度下点火以形成玻璃密封时，防护材料开始扩散入基体材料以形成扩散区域39。扩散区域从火花部分的中心移动，其主要是集体材料，直至到达区域64时，基体材料和防护材料以大约相等的量存在，然后移动到临近火花部分30的外部边缘时主要是防护材料。扩散区域90也临近火花部分30的外部部分。根据施加的防护材料的厚度，在制造工艺过程中扩散区域可不被暴露，因此外部表面仅为防护材料。但是，在发动机操作过程中，防护材料可形成火花部分的外部表面。

[0045]以上讨论披露和描述了本发明示例性的实施方式。本领域的技术人员容易理解，通过上述讨论，以及通过附图和后附的权利要求，在不偏离由以下权利要求限定的本发明的适当范围和主旨的前提下，可对其进行多种改变、修正和变型。

Claims (68)

1、一种火花塞，具有中央电极和接地电极，并且所述中央电极和所述接地电极的至少一个包括火花部分，该火花部分包括基体材料和防护材料，该防护材料包括镍以及从由铂、钯、铑、铱、钌、铼、铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素。

2、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述基体材料包括铱。

3、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述从由铂、钯、铑、铱、钌、铼、铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素，是从由铂、钯、铑、铱、钌、和铼所组成的组中选取。

4、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述从由铂、钯、铑、铱、钌、铼、铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素，是从由铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取。

5、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述防护材料的镍含量大于所述防护层重量的50％。

6、根据权利要求5所述的火花塞，其中所述防护材料包括至少80％重量比的镍。

7、根据权利要求6所述的火花塞，其中所述防护材料的镍占所述防护层重量的80％至90％。

8、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述防护材料包括小于99％重量比的量的镍。

9、根据权利要求8所述的火花塞，其中所述防护材料包括小于95％重量比的量的镍。

10、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述防护材料包括从由铂、钯、铑、铱、钌、和铼所组成的组中选取的至少一种元素，其含量小于所述防护层重量的85％。

11、根据权利要求10所述的火花塞，其中所述防护材料包括从由铂、钯、铑、铱、钌、和铼所组成的组中选取的至少一种元素，其含量小于所述防护层重量的50％。

12、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述防护材料包括从由铂、钯、铑、铱、钌、和铼所组成的组中选取的至少两种元素的组合物，其含量小于所述防护层重量的90％。

13、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述防护材料包括从由铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素，其含量小于所述防护层重量的40％。

14、根据权利要求13所述的火花塞，其中所述防护材料包括从由铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素，其含量小于所述防护层重量的20％。

15、根据权利要求14所述的火花塞，其中所述防护材料包括从由铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素，其含量小于所述防护层重量的5％。

16、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述防护材料包括从由铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素，其含量小于所述防护层重量的0.5％。

17、根据权利要求16所述的火花塞，其中所述防护材料包括从由铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素，其含量小于所述防护层重量的5％。

18、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述防护材料包括从由铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素，其含量占所述防护层重量的0.5％至50％。

19、根据权利要求18所述的火花塞，其中所述防护材料包括从由铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素，其含量占所述防护层重量的5％至30％。

20、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述防护材料包括从由铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素，其含量占所述防护层重量的7％至25％。

21、根据权利要求20所述的火花塞，其中所述防护材料包括从由铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素，其含量占所述防护层重量的10％至18％。

22、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述基体材料包括小于40％重量比的从由铂、钯、铑、钌、和铼所组成的组中选取的一种或多种元素。

23、根据权利要求22所述的火花塞，其中所述基体材料包括小于5％重量比的铑。

24、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述防护材料包括0.5％至20％重量比的量的铬。

25、根据权利要求24所述的火花塞，其中所述防护材料包括5％至18％重量比的量的铬。

26、根据权利要求24所述的火花塞，其中所述防护材料包括小于10％重量比的从由铜、钒、锆和钨所组成的组中选取的一种或多种元素。

27、根据权利要求26所述的火花塞，其中所述防护材料包括小于7％重量比的铜。

28、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述基体材料包括50％至100％重量比的铱，并且所述防护材料包括75％至99％重量比的镍、5％至25％重量比的铬、且其余量从由铜、钒、锆、钨、铂、钯、铑、钌、和铼所组成的组中的一种或多种元素中选取。

29、根据权利要求28所述的火花塞，其中所述基体材料包括90％至100％重量比的铱，并且所述防护材料包括80％至90％重量比的镍、10％至20％重量比的铬、且其余量从由铜、钒、锆、钨、铂、钯、铑、钌、和铼所组成的组中的一种或多种元素中选取。

30、根据权利要求28所述的火花塞，其中所述防护材料包括小于10％重量比的铜。

31、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述基体材料包括50％至100％重量比的铱，并且所述防护材料包括0.001％至90％重量比的镍、小于10％重量比的铬以及小于10％重量比的铜。

32、根据权利要求1所述的火花塞，其中所述从由铂、钯、铑、铱、钌、铼、铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素为铂。

33、根据权利要求32所述的火花塞，其中所述铂形成所述防护材料的至少90％。

34、根据权利要求33所述的火花塞，其中所述防护材料与所述基体材料相扩散，以在邻近所述火花塞的外表面形成合金，所述合金包括所述基体材料、铂、和镍。

35、根据权利要求34所述的火花塞，其中所述基体材料是铱，并且所述合金包括铱、铂和镍。

36、一种火花塞，具有中央电极和接地电极，并且其中所述中央电极和所述接地电极的至少一个包括火花部分，该火花部分包括基体材料和防护材料，该防护材料包括从由铜、铬、钒、锆、钨、铂、钯、铑、铱、钌、铼、金、锇、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素。

37、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料包括大于50％重量比的铂。

38、根据权利要求37所述的火花塞，其中所述防护材料包括大于80％重量比的铂。

39、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料包括1％至40％重量比的铬。

40、根据权利要求39所述的火花塞，其中所述防护材料包括1％至40％重量比的铜。

41、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料包括1％至40％重量比的铬和铜或者二者的组合。

42、根据权利要求41所述的火花塞，其中所述防护材料包括1％至80％重量比的铂。

43、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料包括0.5％至20％重量比的铜以及0.5％至20％重量比的铬。

44、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料包括小于40％重量比的从由铜和铬组成的组中选取的至少一种元素，并且包括小于95％重量比的镍。

45、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料包括镍以及从由铜、铬、钒、锆、钨、铂、钯、铑、铱、钌、铼、金、锇、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素。

46、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料通过在非电解镀层上的电解涂覆到所述基体材料。

47、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料通过电沉积涂覆到所述基体材料。

48、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料通过溅射涂覆到所述基体材料。

49、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料通过火焰喷涂涂覆到所述基体材料。

50、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料通过电镀涂覆到所述基体材料。

51、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料与所述基体材料被一起挤压成型。

52、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述火花部分经热处理，以将所述防护材料局部扩散入所述基体材料。

53、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述火花部分经化学处理，以部将所述防护材料局部扩散入所述基体材料。

54、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述从由铂、钯、铑、铱、钌、铼、铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的元素为铬。

55、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述从由铂、钯、铑、铱、钌、铼、铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素为钯。

56、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述从由铂、钯、铑、铱、钌、铼、铜、铬、钒、锆、钨、锇、金、铁、和铝所组成的组中选取的至少一种元素为铂。

57、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料初始地由至少两个不同的层形成，该第一层从由镍、铜、铬、钒、锆、钨、铂、钯、铑、铱、钌、铼、金、锇、铁、和铝所组成的组中选取，以及该第二层由不形成所述第一层的元素形成。

58、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料至少部分地扩散入所述基体材料，以形成所述基体材料和防护材料的合金层，并且邻近该火花部分的外表面，其中所述基体材料和所述防护材料在该火花塞制造过程中局部扩散到一起。

59、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述防护材料是铂，并且其中所述铂至少部分地扩散入所述基体材料，以形成铂和铱的合金。

60、根据权利要求59所述的火花塞，其特征在于，还包括镍，并且所述合金也包括镍。

61、根据权利要求36所述的火花塞，其中所述基体材料主要为铱，并且所述防护材料包括从所述由铂、铬和镍所组成的组中选取的一种元素，所述防护材料所述铱基体材料在邻近该火花部分表面形成合金。

62、一种火花塞，具有中央电极和接地电极，其中所述中央电极和所述接地电极的至少一个包括火花部分，该火花部分包括基体材料和防护材料，该防护材料包括至少两层，该第一层从由镍、铜、铬、钒、锆、钨、铂、钯、铑、铱、钌、铼、金、锇、铁、和铝所组成的组中选取，并且该第二层由不形成所述第一层的一种元素形成。

63、根据权利要求62所述的火花塞，其中所述两层与所述接地电极在该火花塞的制造过程中扩散到一起，以形成临近该火花部分外表面的合金区域，并且其中所述合金包括所述基体材料以及所述从由镍、铜、铬、钒、锆、钨、铂、钯、铑、铱、钌、铼、金、锇、铁、和铝所组成的组中选取的两种元素。

64、一种火花塞，具有中央电极和接地电极，其中所述中央电极和所述接地电极的至少一个包括火花部分，该火花部分包括基体材料和防护材料，并且其中所述基体材料与所述防护材料扩散到一起，以形成基本上临近该火花部分外表面的合金层，其中合金层从该外表面附近的主要为防护材料向主要为基体材料移动约0.3mm以内。

65、根据权利要求64所述的火花塞，其中所述防护材料作为具有小于0.25mm厚度的层被涂覆。

66、根据权利要求66所述的火花塞，其中所述防护材料通过加热扩散入该基体材料。

67、根据权利要求64所述的火花塞，其中所述基体材料包括外部基体圆周表面，其中当所述火花部分加热到530℃以上时，在所述基体材料和所述防护材料之间的边界形成扩散合金。

68、根据权利要求64所述的火花塞，其中所述基体材料包括外部基体圆周表面，并且其中当所述火花部分加热到约760℃至820℃之间时，以扩散在所述基体材料和所述防护材料之间的边界，以形成该基体材料和防护材料的扩散合金。

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