CN101501229A - 用于点火装置的电极 - Google Patents
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Abstract
一种用于点火装置的电极,该电极由Ni基的镍-铬-铁合金制成,其具有提升的抗高温氧化、硫化、腐蚀损耗、变形和断裂。该电极包括重量比成分如下的合金:14.5-25%的铬;7-22%的铁;0.2-0.5%的锰;0.2- 0.5%的硅;0.1-2.5%的铝;0.05-0.15%的钛;总量为0.01-0.1%的钙和镁;0.005-0.5%的锆;0.001-0.01%的硼以及基本为Ni的余量。其还可包括重量比在0.01-0.15%范围内的从由钇、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种稀土元素,以及附带杂质,包括钴、铌、钼、铜、碳、铅、磷、或硫。这些杂质的总量典型地控制在以下限度内:钴为0.1%,铌为0.05%,钼为0.05%,铜为0.01%,碳为0.01%,铅为0.005%,磷为 0.005%以及硫为0.005%。该点火装置可以是火花塞,其包括陶瓷绝缘体,导电壳,设置于该陶瓷绝缘体内具有终止末端和带有中央电极火花表面的火花末端的中央电极,以及可操作地连接到所述壳的具有接地电极火花表面的接地电极,所述中央电极火花表面和接地电极火花表面之间限定火花间隙。该中央电极或该接地电极中的至少一个包括该固溶强化的Ni基镍-铬-铁合金。本发明的Ni基镍-铬-铁合金还可包括一个芯,其具有大于该Ni基镍-铬-铁合金的热传导率,例如铜或银或它们的合金。
Description
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求美国临时专利申请序列号60/814,842的优先权,申请日为2006年6月9日,其通过整体引用被合并入本申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种由Ni基镍-铬-铁合金制成的高性能电极,该合金包括耐温、抗氧化、抗硫化以及抗断裂的锆和硼的合金添加物,更具体地,本发明涉及用于点火装置的电极,例如用于内燃机、加热炉等的火花塞。
背景技术
[0003]火花塞是一种火花点火装置,它延伸入内燃机的燃烧室并产生火花,以引燃油气混合物。引擎技术的新近发展导致了更高的运行温度,以获得更高的引擎效率。但是,较高的运行温度迫使火花塞电极达到它们材料性能的极限。当前,由UNS NO6600中详细说明的Ni基镍-铬-铁合金广泛地用作火花塞电极材料,例如以Inconel 、Nicrofer 、以及Ferrochronin 商标冠名出售的合金。
[0004]众所周知,当工作温度增加时,这些Ni基镍-铬-铁合金的耐高温氧化性能将降低。因为燃烧环境为高度氧化,可产生由高温氧化和硫化所导致的包括变形和断裂的腐蚀损耗,在最高的工作温度下尤其加剧。在工作温度的上限(如,1400℉),还观察到电极的张力、蠕变破裂强度以及疲劳强度显著降低,这可导致电极的变形、裂化和断裂。取决于电极设计、特定工作环境和其它因素,这些高温现象可分别或共同地造成火花塞间隙的不期望的增长以及对点火装置和相关的引擎的性能降低。在极端情况下,可由因这些高温现象发生的电极变形和断裂而导致电极、点火装置和关联引擎的故障。这些故障模式和影响在竞赛类应用中问题尤为突出,例如赛车引擎。
[0005]因此,需要一种由Ni基镍-铬-铁合金制成的高性能电极,其具有改进的耐高温氧化、硫化和相关腐蚀损耗的性能,以及改进的高温张力、蠕变断裂以及疲劳强度和抗裂化和断裂性能。
发明内容
[0006]在一个方面,本发明包括一种用于点火装置的电极,其具有改进的耐高温氧化、硫化和相关腐蚀损耗的性能,以及改进的高温张力、蠕变断裂以及疲劳强度和抗裂化和断裂性能,由固溶强化的Ni基镍-铬-铁合金制成,该合金包括,重量比为:14.5-25%的铬;7-22%的铁;0.2-0.5%的锰;0.2-0.5%的硅;0.1-2.5%的铝;0.05-0.15%的钛;总量为0.01-0.1%的钙和镁;0.005-0.5%的锆;0.001-0.01%的硼以及基本为Ni的余量。已观察到锆和硼的添加,与单独添加其他元素所达到的改进效果相比,可对固溶强化的Ni基镍-铬-铁合金的改进的性能具有增效作用。锆和硼的重量比率大致上可以是Zr/B约5至150,更优选地约50至100,以及最优选地约70至80。尽管锆和硼可根据电极合金的要求以任何百分比存在,但确信,重量比约为或少于2.74%量的锆以及重量比约为3.50%量的硼一般为该组分的优选的上限。还确信,优选地,锆的量大于硼的量。在固溶强化的Ni基镍-铬-铁合金中,大致上,使用占合金重量比在0.005-0.5%范围内的锆和占合金重量比在0.001-0.01%范围内的硼确信是特别有用的。在上述包括锰、硅、铝、钛、钙和镁的合金成分中,已知使用占合金重量比在0.005-0.15%范围内的锆和占合金重量比在0.001-0.01%范围内的硼是特别有用的。
[0007]在另一方面,本发明包括由Ni基镍-铬-铁合金制成的用于点火装置的电极,该合金包括,重量比为:总量为至少21.5%的铬和铁,,0.005-2.74%的锆,0.001-3.50%的硼以及基本为镍的余量。
[0008]在另一方面,本发明的Ni基镍-铬-铁合金还包括从由钇、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种稀土元素,具体到该方面,该一种或多种稀土元素以占合金重量比约0.01-0.15%的量存在。
[0009]在再一个方面,本发明的Ni基镍-铬-铁合金还包括微量元素,其包括钴、铌、钼、铜、碳、铅、磷、或硫中的至少一种,具体到该方面,这些微量元素的组合占该合金重量比的限度为:钴为0.1%,铌为0.05%,钼为0.05%,铜为0.01%,碳为0.01%,铅为0.005%,磷为0.005%以及硫为0.005%。
[0010]在再一个方面,上述稀土元素和微量元素可同时存在于该合金中,具体到该方面,各元素的重量比可如上所述存在。
[0011]在再一个方面,该点火装置是火花塞,其包括:大致为环形的陶瓷绝缘体;环绕至少一部分所述陶瓷绝缘体的导电壳;设置于该陶瓷绝缘体内的中央电极,其具有终端和带有中央电极火花表面的火花端;以及可操作地连接到该壳的接地电极,其具有接地电极火花表面,该中央电极火花表面和该接地电极火花表面之间限定火花间隙;其中该中央电极或该接地电极中的至少一个是由本发明的Ni基镍-铬-铁合金制成的电极。该火花塞还可具有连接到该中央电极或接地电极中至少一个的火花端头,其中该火花端头包括金、金合金、铂族金属或钨合金中的一种。铂族金属火花端头可包括从由铂、铱、铑、钯、钌和铼组成的组中选取的至少一种元素,以及其任意组合的合金。该铂族金属还可包括从由镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、钨、钇、锆、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种元素以用作合金添加物。
[0012]在再一个方面,该火花塞可操作地具有正极性或负极性一种的中央电极,并且可操作地具有的接地电位的接地电极。
[0013]本发明的Ni基镍-铬-铁合金点火装置电极通过提供改进的耐高温氧化、硫化、腐蚀损耗、以及抗热机械引起的应力、变形和断裂性能,克服了存在于现有技术点火装置(尤其是火花塞)中的某些缺点和不足。
附图说明
[0014]结合以下具体描述和附图,本发明的这些和其它特征和优点将会被更容易地理解,其中:
[0015]图1是火花塞的实施例的局部截面示意图,包括壳和根据本发明的由Ni基镍-铬-铁合金制造的中央电极;
[0016]图2是图1中区域2的横截面示意图;
[0017]图3是区域3的横截面示意图,显示了具有热传导芯的相对于图1中所示电极的可替代电极结构;
[0018]图4是具有高温火花端头的火花塞的实施例的局部横截面示意图,包括壳和根据本发明的由Ni基镍-铬-铁合金制造的中央电极;
[0019]图5是图4中区域5的横截面示意图;以及
[0020]图6是图4中区域6的横截面示意图,显示了具有热传导芯的相对于图4中所示电极的可替代电极结构。
具体实施方式
[0021]参考图1-6,本发明涉及用于点火装置5的电极,该点火装置5用于引燃油/气混合物。该电极可用于任何合适的点火装置5,包括不同结构的火花塞、电热塞、点火器等,但尤其适用于各种火花塞电极结构中。诸如火花塞的点火装置的电极对于该设备的功能是至关重要的。在例如火花塞这种火花点火装置中,用于电极的合金暴露于该装置所经受的最极端的温度、压力、化学腐蚀和物理侵蚀环境。这些包括电极合金暴露于多种与可促进氧化、硫化及其它腐蚀处理的燃烧过程相关联的高温化学反应物,以及暴露于与火花核及火焰前缘相关的可促进电极火花表面的侵蚀的等离子反应。该电极还经受热机械应力,该热机械应力与周期性暴露到极端温度,尤其在电极表面形成腐蚀产物的最大限度的腐蚀过程相关,所述腐蚀产物具有与电极合金不同物理和机械性质,例如热膨胀系数。并且,当贵金属火花端头机械变形、熔融或以其它方式连接到电极末端作为火花表面时,将产生与该贵金属端头和电极材料在热膨胀系数的不匹配有关的额外的周期性热机械应力,其可导致多种高温蠕变、裂化和断裂现象,进而导致该贵金属端头和电极失效。所有这些表现为使电极的性能降低的过程,尤其是他们可导致火花间隙的变化,从而该火花的形成、位置、形状、持续时间和其它性质会转而影响油/气混合物的燃烧性质以及引擎的性能。本发明具有改进的对此类损害过程的耐抗性质,超出通常使用电极合金(例如UNS NO6600合金,包括以600、 600、以及 7615等商标冠名出售的合金)。这些合金频繁地用作火花塞的中央和接地电极材料。
[0022]参考图1-3,具有根据本发明的电极的火花塞,概括地以标号10表示。火花塞10包括大致为环状的陶瓷绝缘体,概括地表示为12,其包括氧化铝或其它具有特定介电强度、高机械强度、高热传导率和具有优良的耐热冲击的合适的电绝缘材料。绝缘体12由坯态的陶瓷粉末压模,然后在足以硬化和玻璃化该陶瓷粉末的高温下烧结。绝缘体12具有外部表面,其可包括部分暴露的上部部分14,其由橡胶或其它绝缘火花塞护套环绕,以及隔离火花塞终端20与引燃线和系统(图未示)电接触的夹具。暴露的柱体部分14可包括一系列的肋16或其它表面上釉或特征,以提供对火花或次级电压飞弧(跳火)的附加保护,以及增强该柱体部分与火花塞护套的夹紧作用。绝缘体12大致为管状或环状结构,包括在上部终端20和下部芯孔端22之间纵向延伸的中央通道18。该中央通道18大致上具有变化的横截面积,通常在终端20或其附近最大,而在芯孔端22或其附近最小。
[0023]导电金属壳概括地以24表示。金属壳24可由任何合适的金属制成,包括多种有覆盖层或无覆盖层的的钢合金。壳24具有大致为环状的内部表面,其环绕绝缘体12的中间及下部部分的外部表面,并适于与该外部表面密封配合,并包括至少一个附带的接地电极26,其保持为接地电位。虽然接地电极26图示为通常使用的单个L形样式,但可以理解,可根据火花塞10打算应用的场合而取代以直的、弯的、环状的、轨迹线的(trochoidal)和其它结构的多个接地电极,包括两个、三个、和四个电极配置,以及利用环孔将电极结合到一起的那些类型,以及用于获得特定火花表面配置的其它结构。接地电极26具有一个或多个接地电极火花表面15,位于火花末端17上,临近并部分地跳过位于接地电极26和中央电极48之间的火花间隙54,该中央电极还具有相关联的中央电极火花表面51。火花间隙54可根据电极定位以及它们各自的火花端和表面,组成末端间隙、侧面间隙或表面间隙,或者其组合。接地电极火花表面15和中央电极火花表面51可各具有任何合适的横截面形状,包括圆形、矩形、方形及其它形状,并且这些形状可以不同。
[0024]壳24主要部分通常为管状或环状,并包括内部下压缩凸缘28,其适于相对绝缘体12的小的下配合肩部11压迫接触。壳24大致上还包括上压缩凸缘30,其在组装操作过程中起皱或翻起,以抵靠在绝缘体12的大的上肩部13上。壳还可包括可变形区域32,其设计为适于轴向及径向向内地塌陷,响应对变形区域32的加热以及在上部压迫法兰30变形过程中或其后相关的巨大轴向压迫力的施加,从而相对绝缘体将壳34保持在固定的轴向位置,并在绝缘体12和壳24之间形成气密的径向密封。也可在绝缘体12和壳24之间插设垫圈、接合剂或其它密封混合物,以优化气密密封并增进装配好的火花塞10的结构完整性。
[0025]壳24可具有工具接收六角体34或其它特征,以用于在燃烧室开口内拆卸和安装火花塞。该特征尺寸优选地符合相关应用中此种类型的工业标准工具尺寸。当然,某些应用可能需要不同于六角体的工具接收接口,例如接收活动扳手的沟槽,或其它用于竞赛火花塞或其它应用中的已知特征。紧接密封座38下方,在金属壳24的下部部分形成螺纹部分36。该密封座38可配之以垫圈(图未示),以提供火花塞10置位于其上的合适接口,以及提供对壳24的外部表面与燃烧室开口内螺纹钻孔之间空隙的热气密封。可替换地,密封座38可设计为沿壳24的下部部分设置的锥形座,以提供紧公差以及在气缸头内的自密封安装,该气缸头也被设计为具有用于该类型火花塞座的匹配锥体。
[0026]导电的接线端头40部分地设置于绝缘体12的中央通道18内,并从暴露的顶部端39纵向延伸到底部末端41,该底部末端41中途向中央通道18嵌入。顶部端连接到引燃线(图未示),该引燃线通常嵌入如上所述的电绝缘的护套内,并且定时接收所需的高压电放电,以通过在火花间隙54内产生火花而点燃火花塞10。
[0027]接线端头40的底部末端41嵌入导电玻璃密封42内,形成复合的三层抑制器密封封隔43的顶层。导电的玻璃密封42用于密封接线端头40的底部末端,并将它电连接到电阻层44。电阻层44包括该三层抑制器密封封隔43的中间层,其可由任何已知的可降低电磁干扰(“EMI”)的合适的合成物制成。取决于推荐的安装以及所使用引燃系统的类型,该电阻层44可设计为用作较为传统的电阻型干扰抑制器,或者,可替换的,作为电感型干扰抑制器,或者二者的结合。紧接电阻层44下方,另一个导电玻璃密封46设立在抑制器密封封隔43的底部或下部层,并将接线端头40和抑制器密封封隔43电连接到中央电极48。顶层42和底层46可由相同导电材料或不同的导电材料制成。许多其它熟知的玻璃和其它密封以及EMI抑制器配置可用于本发明。所以,电荷从引燃系统经过接线端头40的底端传导至顶层导电玻璃密封42,又经电阻层44,进入下部导电玻璃密封层46。
[0028]导电中央电极48部分地设置于中央通道18内,并从其包覆在下部玻璃密封层46的头部49向其临近接地电极26的火花末端50纵向延伸。中央电极火花表面51位于火花端50上,并相对接地电极火花表面15设置,由此在它们之间的空隙内形成火花间隙54。该抑制器密封封隔将接线端头40和中央电极48相互电性连接,并同时密封中央电极18以防止燃烧气体泄漏,并且还抑制了在火花塞10运行过程中来自该火花塞放射的射频噪音。如图所示,中央电极48优选地为在其头部与火花端50之间连续和无中断地延伸的一体结构。容易理解,在本发明的范围内,在火花塞10运行过程中,中央电极48的极性要么是正的要么是负的,从而中央电极48的电位可高于接地电位或低于接地电位。
[0029]这是火花塞10的一种代表性结构,但是易于理解,根据本发明,采用绝缘体12、壳24以及电极26和48结构的其它火花塞10或点火装置5也是可行的。
[0030]中央电极48和壳26中至少一个,最好是两个均由Ni基镍-铬-铁合金制成,该合金通过添加锆和硼而被特别构成,以具有增强的抵抗上述损害过程的性质,这超越了未进行该改进的类似合金组成。因其具有优越的高温属性,包括机械强度以及抵抗特定的高温氧化和腐蚀过程,本发明所应用的总的合金类别通常统称为Ni基超合金。具体地,本发明包括固溶强化的包括铬和铁的Ni基超合金,例如由金属与合金牌号统一数字系统(UnifiedNumbering System for Metals and Alloys,UNS)中规定的规格NO6600,其包括以Inconel 、Nicrofer 、以及Ferrochronin 商标冠名出售的合金,并结合锆和硼到该合金组成中,以产生改进的上述抵抗损害过程的性质,这超越了未包括这些合金添加物的类似合金组成。可以确信,本发明的电极包括那些由固溶强化Ni基镍-铬-铁合金制成的电极,该合金包括重量比如下的成分:铬和铁,其中该铬和铁的总量为至少21.5%,0.005-2.74%的锆,0.001-3.50%的硼以及基本为镍的余量,其可包括镍-铬-铁合金组成,包括在UNS NO6600描述之外的具有UNS牌号的商业合金。还确信,包括具有从由锰、硅、铝、钛、钙和镁组成的组中选取的至少一种元素。大致上,添加的少量的锆和硼取代等量的镍,以产生该改进效果,但取代其它组分,例如铬或铁或上述列出的其它一种或多种组分也是可能的。
[0031]本发明的这些电极的尤其有用的实施方式包括由Ni基镍-铬-铁合金制成的电极,该合金包括重量比如下的成分:14.5-25%的铬;7-22%的铁;0.2-0.5%的锰;0.2-0.5%的硅;0.1-2.5%的铝;0.05-0.15%的钛;总量为0.01-0.1%的钙和镁;0.005-0.5%的锆;0.001-0.01%的硼以及基本为Ni的余量,已知该合金具有以0.005-0.15%范围的锆对于提供上述改进的高温属性是特别有用的。虽然本发明的合金的余量基本上为Ni,但并不排除加入不会明显减弱上述高温属性的一种或多种额外的合金成分,包括上述合金添加物和微量元素。钙和镁的总量的限度意味着无论这两种元素单独存在或共同存在,其总量在合金重量的0.01-0.1%范围内。当钙和镁均存在时,通常优选地各自的量在合金重量的0.005-0.05%范围内。除非另有指明,所给出的合金成分百分比均为占合金重量的百分比。
[0032]包含的锆和硼大致上可以是Zr/B重量比率约5至150的量。但是,更优选的比率范围是约50至100,以及最优选的范围是约70至80。尽管锆和硼可根据电极合金的要求以任何量存在,但重量比约为或少于2.74%量的锆以及重量比约为3.50%量的硼一般确信为用于这些成分的优选的上限。还确信,锆的量优选地大于硼的量。在固溶强化的Ni基镍-铬-铁合金中,大致上,使用占合金重量比在0.005-0.5%范围内的锆和占合金重量比在0.001-0.01%范围内的硼确信是特别有用的。在上述包括锰、硅、铝、钛、钙和镁的合金组合物中,已知使用占合金重量比在0.005-0.15%范围内的锆和占合金重量比在0.001-0.01%范围内的硼是特别有用的。硼和锆已知可用作晶界增强剂。它们隔离到该晶界,并用于稳定这些晶界,增加晶界强度和延展性,放缓晶界扩散和滑移,以及延缓在电极运行条件下由温度和机械因素导致的晶间裂化,从而抑制了高温晶界的生长,并增强了这些合金抵抗高温蠕变、变形、环境裂化和各种断裂现象,例如应力破裂。添加锆和硼所带来的性能的改进是相互促进的,也就是说,这种改进大于分别将锆或硼添加入这些合金时所带来的效果。
[0033]作为对这些合金的抗力衰减的进一步改进,尤其是通过对抗高温氧化性能的改进,上述电极合金材料组合物还可包括至少一种稀土元素作为合金添加物。为本申请的目的,稀土元素的定义还包括钇和铪,它们为活性的过渡金属,但确信也可类似于添加入稀土元素合金添加物那样,对这些固溶强化的Ni基镍-铬-铁合金产生改进。更具体地,该稀土元素包括从由钇、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种元素。但是稀土元素合金添加物的任何组合也在本发明考虑的范围内。更具体地,所有稀土元素合金添加物的组合范围优选地限制在合金重量比的0.1-0.2%。
[0034]该电极合金材料也可包括痕量的其它元素。这些微量元素可以是附带杂质元素。典型地,附带杂质与用于制造主要合金成分材料的过程或用于形成该电极合金的过程有关。但是,如果其它电极成分的纯度和制造过程被控制,这些微量元素是不必附带的,并且它们的存在或出现以及相对的量可被控制。这些微量元素可包括钴、铌、钼、铜、碳、铅、磷、或硫的任何组合。本发明的电极合金材料典型地包括这些元素中的至少一种,其总的数目通常与原材料和用于产生上述成分的制造方法相关。这些元素中的一些,包括钴、铌、钼、铜和碳可以对上述耐高温属性的改进产生中性到稍微正面的影响,而其它元素包括铅、磷和硫可对其有稍微负面的影响。在一定程度上,不考虑它们是否对高温属性具有正面或负面影响,这些元素存在于合金内,优选地将它们的量限制为占该Ni基镍-铬-铁合金如下重量比:钴最多为0.1%,铌最多为0.05%,钼最多为0.05%,铜最多为0.01%,碳最多为0.01%,铅最多为0.005%,磷最多为0.005%以及硫最多为0.005%。
[0035]上述由该Ni基镍-铬-铁合金制成的火花塞接地电极26和中央电极48具有改进的耐氧化、硫化和相关的腐蚀损耗属性,以及对与内燃机燃烧室的极端不利环境内热机械应力相关的裂化和断裂的改进的抵抗性。
[0036]如图3所示,在一种可替换的电极结构中,接地电极26和中央电极48中的任一个或两者均具有热传导芯27、49,其各自由高热传导率的材料制成(例如,≥250W/M*°K),例如铜或银或含有它们中任一种的多种合金。高热传导芯用于散热片,以助于将热量从火花间隙54区域内排走,从而降低了此区域内的电极的工作温度,并进一步改进了它们的性能以及抵抗上述损害过程的性能。
[0037]如图4-6所示,火花塞10也可分别在接地电极26或中央电极48中任一个或二者的火花末端上整合点火端头62、52,其分别由可改进火花效果或抵抗上述损害过程或者二者均有的不同高温材料制成。这可包括所有形式的贵金属或者非贵金属点火端头。中央电极48点火端头52设置在该电极的火花端50上,并具有火花表面51’。接地电极26点火端头62位于该电极的火花端17上,并具有火花表面15’。当使用时,点火端头52、62,包括各自的火花表面51’、15’,用于发射电子越过火花间隙54。用于中央电极48的点火端头52和用于接地电极26的点火端头62可根据任何已知的技术各自制成并连接,或相反,是由电阻焊、激光焊、或其组合相结合制成的不同片状、线状、或铆钉状的点火端头。点火端头52、62可由金或金合金制成,包括Au-Pd合金、例如Au-40Pd(重量百分比)合金。点火端头52、62也可由已知的铂族金属的纯金属或合金制成,包括:铂、铱、铑、钯、钌和铼,以及其任意组合的多种合金组合。为本申请的目的,铼也被包括在铂族金属的定义之内,因其高熔点和其它高温性质类似于某些铂族金属。其他的用于点火端头52、62的合金元素可包括,但不限于,镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、锆、钨和包括钇、铪、镧、铈和钕的稀土元素。事实上,任何在燃烧环境中提供合适的抗火花侵蚀腐蚀性能的材料均适于用作点火端头52、62。点火端头52、62也可由多种钨合金制成,包括W-Ni、W-Cu和W-Ni-Cu合金。
[0038]当点火端头52、62或其它特征被焊接到由该Ni基镍-铬-铁电极材料制成的电极主体时也是有利的。它提供了改进的强度和耐用性以及抵抗高温下焊接部断裂。尽管该Ni基镍-铬-铁合金电极材料已被描述用于火花塞10的壳26和/或中央电极48的特定应用,但可以理解,因本发明材料的优越的耐高温氧化和硫化、高温机械强度、和改进的抵抗因热机械引入的应力(尤其是与多种火花端头配置相关联的焊接连接)而导致的裂化和断裂,用于其它点火装置的对该电极的合金的其它使用和应用也会被本领域的技术人员容易地理解。
[0039]显然地,根据以上教导,本发明的许多修正和变型都是可能的。因此,应当理解,在所附权利要求的范围内,本发明可以上述具体描述之外的其它方式实施。
Claims (38)
1.一种用于点火装置的电极,所述电极包括一种合金,该合金包括:重量比为:14.5-25%的铬;7-22%的铁;0.2-0.5%的锰;0.2-0.5%的硅;0.1-2.5%的铝;0.05-0.15%的钛;总量为0.01-0.1%的钙和镁;0.005-0.5%的锆;0.001-0.01%的硼以及基本为Ni的余量。
2.根据权利要求1所述的电极,其中所述合金进一步包括从由钇、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种稀土元素。
3.根据权利要求2所述的电极,其中所述稀土元素的重量比为0.1-0.2%。
4.根据权利要求1所述的电极,其中所述合金进一步包括钴、铌、钼、铜、碳、铅、磷、或硫中的至少一种作为微量元素。
5.根据权利要求4所述的电极,其中,所述微量元素在重量比上具有的含量限度,其存在的限度为:钴为0.1%,铌为0.05%,钼为0.05%,铜为0.01%,碳为0.01%,铅为0.005%,磷为0.005%以及硫为0.005%。
6.根据权利要求2所述的电极,其中所述合金进一步包括钴、铌、钼、铜、碳、铅、磷、或硫中的至少一种作为微量元素。
7.根据权利要求6所述的电极,其中,所述微量元素在重量比上具有的含量限度,其存在的限度为:钴为0.1%,铌为0.05%,钼为0.05%,铜为0.01%,碳为0.01%,铅为0.005%,磷为0.005%以及硫为0.005%。
8.根据权利要求1所述的电极,其中所述点火装置是火花塞,其进一步包括:
大致为环形的陶瓷绝缘体;
环绕所述陶瓷绝缘体至少一部分的导电壳;
设置于所述陶瓷绝缘体内的中央电极,其具有终端和带有中央电极火花表面的火花端;以及
可操作地连接到所述壳的接地电极,其具有临近所述中央电极火花表面设置的接地电极火花表面,所述中央电极火花表面和所述接地电极火花表面在它们之间限定火花间隙;其中所述中央电极或所述接地电极中的至少一个是所述电极。
9.根据权利要求8所述的电极,其中所述中央电极可操作地具有正极性或负极性的一种,并且所述接地电极可操作地位于接地电位。
10.根据权利要求8所述的电极,进一步包括连接到所述中央电极或所述接地电极中至少一个的火花端头,其中所述火花端头包括金、金合金、铂族金属或钨合金中的一种。
11.根据权利要求10所述的电极,其中所述铂族金属包括从由铂、铱、铑、钯、钌和铼组成的组中选取的至少一种元素。
12.根据权利要求11所述的电极,其中所述铂族金属进一步包括从由镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、钨、钇、锆、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种元素。
13.一种用于点火装置的电极,所述电极包括一种合金,该合金基本上由重量比如下的成分组成:14.5-25%的铬;7-22%的铁;0.2-0.5%的锰;0.2-0.5%的硅;0.1-2.5%的铝;0.05-0.15%的钛;总量为0.01-0.1%的钙和镁;0.005-0.5%的锆;0.001-0.01%的硼以及余量的Ni和附带杂质。
14.根据权利要求13所述的电极,其中所述附带杂质包括钴、铌、钼、铜、碳、铅、磷、或硫中的至少一种。
15.根据权利要求14所述的电极,其中,所述附带杂质在重量比上具有的含量限度,其存在的限度为:钴为0.1%,铌为0.05%,钼为0.05%,铜为0.01%,碳为0.01%,铅为0.005%,磷为0.005%以及硫为0.005%。
16.根据权利要求13所述的电极,进一步包括从由钇、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种稀土元素。
17.根据权利要求16所述的电极,其中所述稀土元素的重量比为0.1-0.2%。
18.根据权利要求13所述的电极,其中所述点火装置是火花塞,其进一步包括:
大致为环形的陶瓷绝缘体;
环绕所述陶瓷绝缘体至少一部分的导电壳;
设置于所述陶瓷绝缘体内的中央电极,其具有终端和带有中央电极火花表面的火花端;以及
可操作地连接到所述壳的接地电极,其具有临近所述中央电极火花表面设置的接地电极火花表面,所述中央电极火花表面和所述接地电极火花表面在它们之间限定火花间隙;其中所述中央电极或所述接地电极中的至少一个是所述电极。
19.根据权利要求18所述的电极,进一步包括连接到所述中央电极或所述接地电极中至少一个的火花端头,其中所述火花端头包括金、金合金、铂族金属或钨合金中的一种。
20.根据权利要求19所述的电极,其中所述铂族金属包括从由铂、铱、铑、钯、钌和铼组成的组中选取的至少一种元素。
21.根据权利要求20所述的电极,其中所述铂族金属进一步包括从由镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、钨、钇、锆、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种元素。
22.一种用于点火装置的电极,所述电极包括一种合金,该合金基本上由重量比如下的成分组成:14.5-25%的铬;7-22%的铁;0.2-0.5%的锰;0.2-0.5%的硅;0.1-2.5%的铝;0.05-0.15%的钛;总量为0.01-0.1%的钙和镁;0.005-0.5%的锆;0.001-0.01%的硼;从由钇、铪、镧、铈和钕组成的组成选取的至少一种稀土元素;以及余量的Ni和附带杂质。
23.根据权利要求22所述的电极,其中所述稀土元素的重量比为0.1-0.2%。
24.根据权利要求22所述的电极,其中,至其存在的限度,所述附带杂质包括钴、铌、钼、铜、碳、铅、磷、或硫中的至少一种。
25.根据权利要求22所述的电极,其中,所述附带杂质在重量比上具有的含量限度,其存在的限度为:钴为0.1%,铌为0.05%,钼为0.05%,铜为0.01%,碳为0.01%,铅为0.005%,磷为0.005%以及硫为0.005%。
26.根据权利要求22所述的电极,其中所述中央电极可操作地具有正极性或负极性的一种,并且所述接地电极可操作地位于接地电位。
27.根据权利要求22所述的电极,进一步包括:
大致为环形的陶瓷绝缘体;
环绕所述陶瓷绝缘体至少一部分的导电壳;
设置于所述陶瓷绝缘体内的中央电极,其具有终端和带有中央电极火花表面的火花端;以及
可操作地连接到所述壳的接地电极,其具有临近所述中央电极火花表面设置的接地电极火花表面,所述中央电极火花表面和所述接地电极火花表面在它们之间限定火花间隙;其中所述中央电极或所述接地电极中的至少一个是所述电极。
28.根据权利要求27所述的电极,进一步包括连接到所述中央电极或所述接地电极中至少一个的火花端头,其中所述火花端头包括金、金合金、铂族金属或钨合金中的一种。
29.根据权利要求28所述的电极,其中所述铂族金属包括从由铂、铱、铑、钯、钌和铼组成的组中选取的至少一种元素。
30.根据权利要求29所述的电极,其中所述铂族金属进一步包括从由镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、钨、钇、锆、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种元素。
31.一种用于点火装置的电极,所述电极包括一种合金,该合金包括:重量比为:总量至少为大约21.5%的铬和铁,,0.005-2.74%的锆,0.001-3.50%的硼以及基本为镍的余量。
32.根据权利要求31所述的电极,其中所述合金包括0.005-0.05%的锆和0.001-0.10%的硼。
33.根据权利要求31所述的电极,进一步包括从由锰、硅、铝、钛、钙和镁组成的组中选取的至少一种元素。
34.根据权利要求31所述的电极,进一步包括从由钇、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种稀土元素。
35.根据权利要求31所述的电极,进一步包括:
大致为环形的陶瓷绝缘体;
环绕所述陶瓷绝缘体至少一部分的导电壳;
设置于所述陶瓷绝缘体内的中央电极,其具有终端和带有中央电极火花表面的火花端;以及
可操作地连接到所述壳的接地电极,其具有临近所述中央电极火花表面设置的接地电极火花表面,所述中央电极火花表面和所述接地电极火花表面在它们之间限定火花间隙;其中所述中央电极或所述接地电极中的至少一个是所述电极。
36.根据权利要求35所述的电极,进一步包括连接到所述中央电极或所述接地电极中至少一个的火花端头,其中所述火花端头包括金、金合金、铂族金属或钨合金中的一种。
37.根据权利要求28所述的电极,其中所述火花端头是包括从由铂、铱、铑、钯、钌和铼组成的组中选取的至少一种元素的铂族金属。
38.根据权利要求37所述的电极,其中所述铂族金属进一步包括从由镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、钨、钇、锆、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种元素。
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