CN101779350B - 一种点火装置的电极 - Google Patents

Abstract

一种点火装置的电极，该电极由低镍合金制成，具有优良的耐高温氧化、硫化、腐蚀性磨损、变形和断裂等性能，该电极包含至少90％重量的镍；锆；硼；以及铝、镁、硅、铬、钛、锰中的至少一种元素。锆/硼的重量比范围可在大约5-150之间变化，还可包括重量占合金0.05-0.5％的锆，0.001-0.01％的硼。通过掺入与锆大致相同的量的铪可提高合金的耐氧性，该合金包括重量占合金0.005-0.2％的铪。包含铝和硅的低镍合金电极以及包含铬、硅、锰和钛的低镍合金电极最适于用作火花塞电极。这些电极合金还包含作为痕量元素的钴、铌、钒、钼、钨、铜、铁、碳、钙、磷或硫中的至少一种，总体具有特定的最大含量值。点火装置可以是包含陶瓷绝缘体、传导外壳、中心电极和接地电极的火花塞。中心电极和接地电极中的一个或两个是由本发明的低镍合金制成。这些电极包含一核心，该核心的热传导能力比低镍合金的更大，比如铜或银或它们的合金。

Description

一种点火装置的电极

技术领域

本发明涉及由低镍合金(dilute nickel alloy)制成的耐热、耐氧化、耐硫化、抗裂的高性能电极，该合金包含合金添加元素锆和硼，更具体的，是一种用于点火装置的电极，例如内燃机的火花塞，火炉等等。

背景技术

火花塞是一种延伸到内燃机的燃烧室的火花点火装置，通过产生火花来引燃空气燃料混合物。发动机工艺的最新发展是通过提高工作温度来改进发动机的效率。但是该较高工作温度使得火花塞电极逼近材料性能的临界值。目前，UNS N06600规定的镍-铁-铬镍基合金，例如以Inconel

，Nicrofer

和Ferrochronin

作为商品名称而销售的那些，以及各种低镍合金，作为火花塞的电极材料被广泛应用。低镍合金是高含量镍合金，通常镍的含量占合金重量的90％以上，另外掺入少量的各种合金元素，例如硅、铝、钇、铬、钛、钴、钨、钼、铌、钒、铜、钙、锰等，来提高纯镍的高温性能，包括提高耐高温氧化、硫化和相关的腐蚀性磨损，以及由于设备操作中的反复热机械应力引起的变形、开裂和断裂。

众所周知，低镍合金的耐高温氧化性能随着工作温度的升高而降低。由于高度氧化的燃烧环境，包括由高温氧化和硫化引起的变形和断裂在内的腐蚀性磨损产生并在最高工作温度时恶化。在工作温度的上限(例如1400°F)时，抗拉强度、蠕变断裂强度和疲劳强度都极大地降低，这将导致电极变形、开裂和断裂。由于电极设计、特定操作条件和其他因素的影响，这些高温现象各自或共同导致火花塞间隙的不良扩大，导致点火装置和相关发动机的性能的降低。在极端的情况下，由高温现象引起的电极的变形和断裂可能导致电极、点火装置和相关发动机的故障。在诸如赛车用发动机等竞技型应用中，这些故障类型和故障影响尤其成问题。

据此，需要开发一种由低镍合金制成的高性能电极，该电极具有优良的耐高温氧化、硫化和相关的腐蚀性磨损性能，以及优良的高温抗拉强度、蠕变断裂强度、疲劳强度、抗开裂和断裂性能。

发明内容

一方面，本发明包括一种点火装置的电极，该电极具有优良的耐高温氧化、硫化和相关的腐蚀性磨损性能，以及优良的高温抗拉强度、蠕变断裂强度、疲劳强度、抗开裂和断裂性能，该电极由低镍合金制成，该低镍合金包含至少90％重量的镍；锆；硼；以及铝、镁、硅、铬、钛、锰中的至少一种元素。其中作为少量合金元素的铝、硅、铬、钛、锰可以任意组合和相对量掺入，也可六种元素全部掺入。与单独掺入锆或硼相比，同时掺入锆和硼能够协同作用于提高合金的性能。锆和硼的重量比Zr/B大约为5-150，优选为50-100，更优选为70-80。根据电极合金的需要，锆和硼的量可以是任意的，这些组分的优选的上限为：锆的重量大约占2.74％或更少，硼的重量大约占3.50％或更少。锆的量优选为比硼的量多。包含少量元素的低镍合金中，最有效的锆的重量范围占合金的0.005-0.5％，硼的重量范围占合金的0.001-0.01％，该少量元素是铝和硅；铝、硅和钇；铬、硅、锰和钛的组合。

另一方面，为了提高耐氧性，本发明的低镍电极还可掺入稀土合金添加元素，该稀土合金添加元素包括钇、镧、铈和钕中的至少一种稀土元素。另一方面，为了进一步提高耐氧性，本发明的电极还可包含铪。

另一方面，本发明的低镍电极还可包含痕量元素，该痕量元素包含钴、铌、钒、钼、钨、铜、铁、碳、钙、磷或硫中的至少一种。

另一方面，本发明的低镍电极包含作为少量合金元素的硅和铝。含有作为少量合金元素的硅和铝的本发明的一种低镍电极的一个例子是一种合金，该合金包含重量占合金：1.0-1.5％的铝；1.0-1.5％的硅；0.005-0.5％的锆；0.001-0.01％的硼和实质是镍的剩余组分。更具体地说，含有作为少量合金元素的硅和铝的本发明的一种低镍电极是一种合金，该合金包含1.0-1.5％的铝；1.0-1.5％的硅；0.005-0.5％的锆；0.001-0.01％的硼；0.1-0.2％的钇和作为剩余组分的镍和痕量元素。更具体，含有作为少量合金元素的硅和铝的本发明的一种低镍电极是一种合金，该合金包含1.0-1.5％的铝；1.0-1.5％的硅；0.005-0.5％的锆；0.001-0.01％的硼；0.1-0.2％的钇；0.005-0.2％的铪和作为剩余组分的镍和痕量元素。

另一方面，本发明的低镍电极可包含作为少量合金元素的铬、硅、锰和钛。含有作为少量合金元素的铬、硅、锰和钛的本发明的一种低镍电极的一个例子是一种合金，该合金包含重量占合金：1.65-1.90％的铬；0.35-0.55％的硅；1.80-2.10％的锰；0.20-0.40％的钛；0.005-0.5％的锆；0.001-0.01％的硼和实质是镍的剩余组分。更具体地说，含有作为少量合金元素的铬、硅、锰和钛的本发明的一种低镍电极是一种合金，该合金包含1.65-1.90％的铬；0.35-0.55％的硅；1.80-2.10％的锰；0.20-0.40％的钛；0.005-0.5％的锆；0.001-0.01％的硼；0.005-0.2％的铪和作为剩余组分的镍和痕量元素。

另一方面，该点火装置是一种火花塞，该火花塞具有一大致环形的陶瓷绝缘体；围绕陶瓷绝缘体的至少一部分的一传导外壳；设置于陶瓷绝缘体内的一中心电极，该电极具有一接线柱端和一具有中心电极点火表面的点火端；操作连接于外壳的一接地电极，该电极具有一接地电极点火表面，该表面临近所述中心电极点火表面，所述中心电极点火表面和所述接地电极点火表面之间形成一火花隙；其中，所述中心电极或接地电极中的至少一个是本发明的电极。

火花塞还可具有一点火尖端，该点火尖端附着在中心电极或接地电极中的至少一个上，其中，该点火尖端含有金、金合金、铂族金属或钨合金中的一种。铂族金属点火尖端可包含铂、铱、铑、钯、钌和铼中的至少一种元素，包括这些金属的任意组合而成的合金。铂族金属还可包含作为合金添加元素的镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、钨、钇、锆、铪、镧、铈和钕中的至少一种元素。

另一方面，火花塞具有一运行于阳极或阴极之一的中心电极和一运行于接地电位的接地电极。

本发明的合金和含有由该合金制成的电极的火花塞克服了火花塞和合金的现有技术中的某些缺点和不足，提供一种低镍合金材料，该材料显示出良好的耐高温氧化/硫化、腐蚀、变形和断裂的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的上述和其他特征及优点，以下结合附图对本发明进行详细描述，其中：

图1是根据本发明的典型的火花塞的局部截面视图，包含外壳和由镍-铁-铬镍基合金制成的中心电极；

图2是图1中区域2的截面视图；

图3是图1中区域2的截面视图，示出了具有热传导核心的另一种电极配置；

图4是根据本发明的典型的具有高温点火尖端的火花塞的局部截面视图，包含外壳和由镍-铁-铬镍基合金制成的中心电极；

图5是图4中区域5的截面视图；

图6是图4中区域5的截面视图，示出了图4中具有热传导核心的另一种电极配置。

具体实施方式

如图1-6所示，本发明是一种用于点燃燃料/空气混合物的点火装置4的电极。该电极可用于任何相配的点火装置4，包括火花塞、电热塞、点火器等的各种配置，但更适合用于各种火花塞电极的配置。诸如火花塞的点火装置的电极对于装置功能来说是必不可少的。在诸如火花塞的火花点火装置中，电极所用的合金暴露于装置所经受的极端高温、高压、化学腐蚀和物理磨损等条件下。其中包括将电极合金暴露于燃烧过程中引起的无数高温化学反应物种类中，这就加剧了氧化、硫化及其他腐蚀过程，同时也暴露于火花内核和火焰前缘的等离子反应中，而这则加剧了电极点火表面的腐蚀。此外，电极还经受着热机械应力，该热机械应力源于反复暴露于极端高温，特别是暴露于电极表面上腐蚀过程产生腐蚀产物的范围，该电极表面具有较之于电极合金不同的物理和机械性能(例如热膨胀系数)。而且，当贵金属点火尖端通过机械成型、焊接或其他手段附着于电极末端形成点火表面时，由于贵金属尖端和电极材料间的热膨胀系数不匹配，额外的反复热机械应力将导致出现各种高温蠕变、变形、开裂和断裂现象，导致贵金属尖端和电极发生故障。所有这些描述的过程都将导致电极性能降低，具体来说，它们可导致火花隙的变化，造成火花的形成、位置、形状、持续时间及其他性质的变化，从而影响燃料/空气混合物的燃烧特性和发动机的性能特征。本发明相比于常作为火花塞中心电极和接地电极的材料而使用的低镍合金，提高了对这些恶化过程的抵抗能力。

如图1-3所示，具有根据本发明的电极的火花塞用10表示。该火花塞10包括一大致环形的陶瓷绝缘体，总体用12表示，该绝缘体包括氧化铝或具有一定的绝缘强度、机械强度高、热传导性高及优秀的耐热冲击性能的其他合适的电绝缘材料。该绝缘体12由坯体中的陶瓷粉压模并在高温下烧结铸成，该温度足够硬化和玻化该陶瓷粉。该绝缘体12具有一外表面，可包括部分暴露的上部14，橡胶或其他绝缘火花塞罩(图未示)围绕并紧握该上部14，以对火花塞接线柱端20与点火线和点火系统(图未示)之间的电气连接进行电隔离。为了进一步防火花和二次电压飞狐，改善杆部与火花塞罩之间的紧握，外露的杆部14可包括一系列肋条16或其他表面施釉或部件。该绝缘体12大致呈管状或环状结构，包括在上接线柱端20与下核心孔端22间纵向延伸的中心通道18。该中心通道18总体具有变化的横截面积，大致上在接线柱端20处或其附近最大，在核心孔端22处或其附近最小。

导电性金属外壳总体用24表示。金属外壳24可以由任何合适的金属制成，包含各种涂层及未涂层的钢合金。外壳24具有一大致呈环形的内部表面并包括至少一个附加接地电极26，该内部表面围绕绝缘体12中下部的外表面，并与之密封结合。接地电极26通常呈现为单个的L形，但根据火花塞10预期的应用目的，也可代之以具有直形、弯形、环形、余摆形及其他配置的多个接地电极，包括两个、三个或四个电极的配置，以及由环孔或其他结构一起组成电极的配置，以形成特定的点火表面配置。接地电极26具有一个或者多个接地电极点火表面15，该表面位于点火端17上，临近并形成火花隙54的部分边界，该火花隙介于接地电极26与中心电极48之间，该中心电极48也拥有一个相关的中心电极点火表面51。根据电极及其点火端和点火表面的相对方位，所述火花隙54可具有端部间隙、侧面间隙或表面间隙或者这三部分的组合。接地电极点火表面15和中心电极点火表面51各自可具有任意形状的横截面，包括圆形、矩形、方形或其他形状，而且形状可以不同。

外壳24的主体部分大致呈管状或环状，包括一内部下受压凸缘28，该凸缘抵住绝缘体12的一相配合的小下肩部11。所述外壳24总体还包括一上受压凸缘30，该凸缘在组装作业时卷曲或成型以承受绝缘体12的大上肩部13。外壳还可包括一可变形区域32，为了支撑外壳24于相对于绝缘体12的固定的轴向位置以及在绝缘体12和外壳24中间形成一个气密性的径向密封面，该区域被设计成和适用于响应可变形区域32的受热，以及上受压凸缘30在变形中或变形后产生的巨大的轴向压缩力，而进行轴向和径向向内凹陷。在绝缘体12和外壳24间还可采用垫片、结合剂或其他密封剂以形成气密性良好的密封面，并改进已装配的火花塞10的结构整体性。

外壳24具备一个用于在燃烧室开口内移除或安装火花塞的能容纳工具的六角形34或其他形状。形状大小优选地符合相关应用中的这种类型的工业标准工具尺寸。当然，某些应用需要能容纳工具的非六角形的界面，例如容纳活动扳手的插槽或其他形状，比如在赛车用火花塞或其他应用中熟知的那些形状。一个形成于金属外壳24的下部的螺纹区域36，位于密封座38正下方。该密封座38可与垫圈(图未示)配对，以提供合适的界面，火花塞10落座于该界面并提供一个介于外壳24的外表面与燃烧室开口内的螺纹孔之间空间的热气密。作为替代，密封座38可设计成一沿外壳24下部的锥形座，为这种类型的火花塞座在气缸盖内提供一个精确公差和自身密封的安装，该气缸盖也被设计为具有与这种类型的火花塞座相配合的锥形。

一导电接线螺柱40部分布置于绝缘体12的中心通道18内，沿着外露的顶端39纵向延伸到部分嵌入中心通道18的底端41。顶端39与点火线(图未示)相连，该点火线通常埋入本发明描述的绝缘罩中，并接收高压电的时控放电，该高压电是在火花隙54间产生火花以引燃火花塞10所必须的。

接线螺柱40的底端41埋入一导电玻璃封口42中，形成复合的三层的抑制封43的顶层。导电玻璃封口42的作用是密闭接线螺柱40的底端并将其电气连接于电阻层44。该电阻层44——构成了三层的抑制封的中间层——由能降低电磁干扰(EMI)的任何已知的合适成分制成。根据预期安装和使用的点火系统的型号，该电阻层44可以设计作为一个传统的电阻抑制器，或作为替代，一个电感抑制器，或两者组合。在电阻层44的正下方，另一导电玻璃封口46构成了三层抑制封43的底层或下层，并将接线螺柱40和抑制封43电气连接至中心电极48。顶层42与底层46可由相同或不同的导电材料构成。玻璃、其他密封和电磁干扰抑制器的许多其他配置是众所周知的，根据本发明也可采用。因此，来自点火系统的电荷穿过接线螺柱40的底端运行到顶层导电玻璃封口42，穿过电阻层44，并进入到下导电玻璃封口层46。

导电中心电极48部分布置于中心通道18，沿着被下玻璃封口层46包裹的头部49到临近接地电极26的点火端50纵向延伸。中心电极点火表面51位于点火端50上，与接地电极点火表面15相对，从而在它们之间的空间上形成火花隙54。抑制封将接线螺柱40和中心电极48电气互连，同时封闭中心通道18以防燃烧室气体泄漏并防止火花塞10操作过程中的射频噪声辐射。如图示，中心电极48优选为沿着其头部到点火端50之间不间断连续延伸的整体结构。根据本发明的范围，很容易理解中心电极48在火花塞10的操作过程中可以是阳极也可以是阴极，因此中心电极48的电位可以高于，也可以低于接地电位。

这是典型的火花塞10的构造，但应该理解，根据本发明，具有绝缘体12，外壳24和电极26、48的其他火花塞10或点火装置4是可能的。

中心电极48和接地电极26，优选为两个，至少其中一个，由特别配方的低镍合金制成，该合金对上述恶化过程具有改善的抵抗力(与不包含这些改善的一些类似的合金配方相比)。具体来讲，改良的合金配方在合金配方中掺入特定量的锆和硼，从而产生对上述恶化过程的改善的抵抗力(相比于不包含这些合金添加元素的类似合金配方)。总体来讲，添加的少量的锆和硼替代等量的镍，从而产生此等改善。本发明的电极包含固溶强化的低镍合金，包括重量占至少90％的镍；锆；硼和铝、硅、铬、钛和锰中的至少一种元素。根据申请人在固溶强化的镍-铬-铁镍基合金(也包含如本发明所述的锆和硼)中观察到的类似改善，即同日申请的、以引用的方式全部并入本文的美国专利申请11/764,528，应该确信该发明也延伸至由其他固溶强化的镍基合金制成的火花塞电极，包括含有锆、硼、至少一种其他固溶强化组分和至少50％的镍的那些镍基合金。该合金可以包含任何合适的固溶强化组分，该固溶强化组分包括本发明描述的那些。除特殊说明之外，合金组分百分率都是占合金重量的百分率。

通常，所包含的锆和硼的重量比Zr/B的变化范围为5-150。而优选的该比例范围约为50-100，更优选的比例范围约为70-80。尽管只要满足电极合金的其他要求，锆和硼的量可以是任意的，但应确信，这些组分的优选的上限为锆的重量约占2.74％或更少，硼的重量约占3.50％或更少。还应确信，锆的量优选为比硼的量多。在固溶强化的低镍合金中，最有效的锆重量范围占合金的0.005-0.5％，硼的重量范围占合金的0.001-0.01％。上述的合金组分包含铝、硅、铬、钛和锰中的至少一种元素时，最有效的锆重量范围占合金的0.005-0.15％，而硼的重量范围占合金的0.001-0.01％。硼和锆是公认的强化晶界元素。它们隔离并稳定晶界，增加强化晶界的强度和韧度，减缓晶界扩散和滑动，延迟在电极工作条件下的环境和机械因素引起的晶粒间裂痕，从而抑制高温晶粒生长和提高这些合金的耐高温蠕变、变形、环境龟裂和诸如应力破坏的各种断裂现象的性能。通过掺入锆和硼提高性能的作用是协同的，即同时掺入两者比单独掺入锆或硼中的一种，改进效果更为巨大。

为了进一步提高这些合金的抗恶化能力，特别针对高温氧化和硫化的抗恶化能力，上述电极合金材料组分还可包含铪。铪的量的变化范围可约为0.005-0.2％。铪的量可大体相当于锆的量，但并这对本发明并非必要。通过提高耐氧化和硫化性能，合金具有良好的抗各种开裂和氧化皮裂开现象的能力，该现象是由这些元素与合金的热膨胀系数不匹配和往往会加剧此等开裂的热机械应力所引起的。

本发明的低镍合金包含至少90％的镍。镍被一种或多种作为合金添加元素的少量元素所稀释。一般来说，这些合金可包含铝、硅、铬、钛和锰中的至少一种金属作为合金添加元素。特别的，它们可以包含上述元素的任意两种的组合。更特别的，它们可以包含上述元素的任意三种的组合。更特别的，它们可以包含上述元素的任意四种的组合。更特别的，它们可以包含上述元素的任意五种的组合。最特别的，它们可以六种元素都包含。

为了进一步提高这些合金的抗恶化能力，尤其通过提高耐高温氧化能力，上述电极合金材料组分还可包含至少一种稀土元素作为合金添加元素。就本申请而言，定义稀土元素还包括钇和如上所述的铪，它们是活性过渡金属，但与那些添加稀土元素的合金添加元素类似，能够改善这些固溶强化的低镍合金。更具体的说，稀土元素包含钇、铪、镧、铈和钕中的至少一种元素。但是，稀土元素的合金添加元素的任意组合都属于本发明的保护范围。此外，更具体的说，所有的稀土元素的合金添加元素的重量的组分范围优选为占合金的约0.1-0.2％。如果包含铪，它的量的变化范围独立于上述其他稀土元素组分的量的变化范围；但是，优选的所有稀土元素组分的总量大约占合金的0.1-0.2％。

电极合金材料还可包含其他痕量元素。该痕量元素可为附带的杂质元素。在合金主要组分材料或电极合金的制造过程中，容易带入附加的杂质。但是，如果其他电极组分的纯度及其制造过程是可控的，那么这些痕量元素也就不是偶然的，这些元素的出现与不出现，以及这些元素的相对量就是可控的。该痕量元素可包含铁、钙、钴、铌、钒、钨、钼、铜、碳、磷和硫的任意组合。本发明的电极合金的材料典型地包含这些元素中的至少一种，而它们的总量与来源和组分的生产制造方法相关。这些元素中的一些元素(包括铁、钴、铌、钨、钒、钼、铜和碳)对于高温性质具有中性至稍正面的影响，而另一些元素(包括钙、磷和硫)具有稍负面影响。不管这些元素对于高温性质具有正面还是负面影响，合金中出现的这些元素占合金总重量的范围的优选最大值如下：钴0.05％，铌0.01％，钒0.01％，钼0.01％，钨0.01％，铜0.05％，碳0.01％，铅0.005％，磷0.005％和硫0.005％。

本发明的典型实施例合金具有两种少量元素，即铝和硅两种元素。具体来说，合金包含：1.0-1.5％的铝；1.0-1.5％的硅；0.005-0.5％的锆；0.001-0.01％的硼及实质为镍的剩余组分。更具体的，为了提高合金的耐氧性，该合金可包含：1.0-1.5％的铝；1.0-1.5％的硅；0.005-0.5％的锆；0.001-0.01％的硼；0.1-0.2％的钇及作为剩余组分的镍和痕量元素。更具体的，为了进一步提高合金的抗氧化能力，该合金包含：1.0-1.5％的铝；1.0-1.5％的硅；0.005-0.5％的锆；0.001-0.01％的硼；0.1-0.2％的钇；0.005-0.2％的铪及作为剩余组分的镍和痕量元素。

本发明的另一典型实施例合金具有四种少量元素，即铬、硅、锰和钛四种元素。具体来说，合金包含：1.65-1.90％的铬；0.35-0.55％的硅；1.80-2.10％的锰；0.20-0.40％的钛；0.005-0.015％的锆；0.001-0.01％的硼及实质为镍的剩余组分。更具体的，为了提高合金的抗氧化能力，该合金包含：1.65-1.90％的铬；0.35-0.55％的硅；1.80-2.10％的锰；0.20-0.40％的钛；0.005-0.015％的锆；0.001-0.01％的硼；0.005-0.2％的铪及作为剩余组分的镍和痕量元素。

火花塞接地电极26和中心电极48由上述低镍合金材料制成，在内燃机的燃烧室的极端不利环境中，该合金具有改进的耐氧化、硫化和相关腐蚀性磨损，同时抵抗热机械应力引起的开裂和断裂的能力。

如图3所示，在一个替代的电极配置中，接地电极26和中心电极48中的一个或两个可以各自具有热传导核心27，49，该核心由热传导性高(例如≥250W/M*°K)的诸如铜或银或其中一个的各种合金等材料构成。高热传导核心作为散热部件，帮助驱散火花隙54处的热量，从而降低电极在该区域的工作温度，进而提高性能和对上述恶化过程的抵抗力。

如图4-6所示，火花塞10可分别包括位于接地电极26或中心电极48中一个或两个的点火端上的点火尖端62、52，该点火尖端具有不同的高温材料，该材料或者具有优良的点火性能，或者具有抵抗上述恶化过程的能力，或者两个功能同时具备。这包含贵金属或非贵金属的各种的点火尖端。中心电极48的点火尖端52位于该电极的点火端50上，该点火尖端具有点火表面51’。接地电极26的点火尖端62位于该电极的点火端17上，该点火尖端具有点火表面15’。使用中的点火尖端52、62具有各自的用于贯穿火花隙54放电的点火表面51’、15’。中心电极48的点火尖端52和接地电极26的点火尖端62可以根据任何已知的多种技术制成和连接，包括通过各种组合的电阻焊接、激光焊接，或者这两者的结合，来成型、粘贴或倒转各种垫片型、线架型或铆钉型的点火尖端。点火尖端52、62可由金或金合金制成，包括金-钯合金，例如金-40钯(重量百分比)合金。点火尖端52、62还可由任何已知的纯金属或铂族金属合金制成，包括：铂、铱、铑、钯、钌和铼以及由它们任意组合形成的各种组合合金。就本申请而言，基于铼的高熔点及与某些铂族金属的相似的高温特性，铼也被归类于铂族金属。点火尖端52、62所采用的其他合金元素包含，但不局限于，镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、钨、锆和包含钇、镧、铈和钕的稀土元素。事实上，任何在燃烧环境中具有合适的火花电蚀腐蚀性能的金属都能被用来作为点火尖端52、62。点火尖端52、62还可由各种钨合金制成，包括钨-镍、钨-铜和钨-镍-铜合金。

本发明的低镍电极材料还有利于点火尖端52、62或其他部件通过焊接共同形成电极主体。它提供了高温下优良的强度和耐久性能，以及耐焊接断裂的能力。尽管本发明的低镍合金电极材料被描述为应用于特定的火花塞10的外壳电极26和/或中心电极48，但应该理解本领域技术人员基于发明材料的优秀的耐高温氧化和硫化、优秀的高温机械强度、优良的抗断裂和焊接断裂的能力(该断裂和焊接断裂是由热机械应力引起的，尤其是与各种点火尖端配置相关的焊接附属物所引起的)，容易想到在其他点火装置的电极上使用和应用本发明的合金。

显然，根据以上教导，本发明的许多修正和变型是可能的。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，本发明可通过不同于上述具体描述的其他方式实施。

Claims (14)

1.一种点火装置的电极，所述电极由合金制成，所述合金包含：至少90％重量的镍；锆；硼；铝；硅；以及铬、钛、锰中的至少一种元素，其中，包含重量占所述合金：1.0-1.5％的铝；1.0-1.5％的硅；0.005-0.5％的锆；0.001-0.01％的硼。

2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，进一步包含铪。

3.根据权利要求2所述的电极，其特征在于，进一步包含钇、镧、铈和钕中的至少一种稀土元素。

4.根据权利要求3所述的电极，其特征在于，选择的所述至少一种稀土元素为钇。

5.根据权利要求4所述的电极，其特征在于，包含重量占所述合金：1.0-1.5％的铝；1.0-1.5％的硅；0.005-0.5％的锆；0.001-0.01％的硼；0.1-0.2％的钇和作为剩余组分的镍和痕量元素。

6.根据权利要求5所述的电极，其特征在于，包含重量占所述合金：1.0-1.5％的铝；1.0-1.5％的硅；0.005-0.5％的锆；0.001-0.01％的硼；0.1-0.2％的钇；0.005-0.2％的铪及作为剩余组分的镍和痕量元素。

7.根据权利要求4所述的电极，其特征在于，所述痕量元素包含钴、铌、钒、钼、钨、铜、铁、碳、钙、磷或硫中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的电极，其特征在于，所述痕量元素包含钴、铌、钒、钼、钨、铜、铁、碳、钙、磷或硫中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，选择的所述至少一种元素包括铬、锰和钛。

10.根据权利要求9所述的电极，其特征在于，进一步包含铪。

11.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述点火装置是一种火花塞，该火花塞进一步包含：

一大致环形的陶瓷绝缘体；

围绕所述陶瓷绝缘体的至少一部分的一传导外壳；

设置于所述陶瓷绝缘体内的一中心电极，该电极具有一接线柱端和一具有中心电极点火表面的点火端；以及

操作连接于所述外壳的一接地电极，该电极具有一接地电极点火表面，该表面临近所述中心电极点火表面，所述中心电极点火表面和所述接地电极点火表面之间形成一火花隙；所述中心电极或所述接地电极中的至少一个是所述电极。

12.根据权利要求11所述的电极，其特征在于，所述中心电极运行为阳极或阴极，而所述接地电极运行于接地电位。

13.根据权利要求11所述的电极，其特征在于，进一步包含附着在所述中心电极或所述接地电极中的至少一个上的一点火尖端，所述点火尖端包含金、金合金、铂族金属或钨合金中的至少一种。

14.根据权利要求13所述的电极，其特征在于，所述铂族金属包含铂、铱、铑、钯、钌中的至少一种元素。

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