CN1021529C - 一种火花塞镍铜电极制造方法 - Google Patents

Abstract

镍铜材料复合技术-火花塞镍铜复合电极制造，系采用机械方法将铜芯插入镍棒，并伴之以机械、物理、化学方法使镍铜紧密结合成实芯的镍铜复合体。复合体内部为导热性能良好的铜芯，而外层则为抗高温、耐化学腐蚀能力很强的镍保护层。镍铜交界处结合良好并有约6μm以上的铜向镍的扩散层。它用于制造技术性能优异的宽热值超级火花塞。

本技术制造的火花塞镍铜复合电极，质量达到国际八十年代同类材料水平。其加工小直径、大长度工件的能力超过价格昂贵的国外高效自动组合机床。

Description

本发明涉及的是采用机械方法将铜芯插入镍棒，伴之以机械、物理方法镍铜紧密结合成实芯的镍铜复合体，特别适用于制造技术性能优异的宽热值火花塞电极。

国外自六十年代以来开始生产镍铜复合电极一般采用高效、组合自动化设备，这种工艺的优点是自动化程序高、生产效率高，但是有下列难以避免的缺点：

1、投资大，购置设备费约100万美元以上;

2、对所用模具材料、被加工材料及润滑材料等有相当高的特殊要求，难以实现国产化;

3、镍材料消耗大。

本发明的目的是运用简单的模具，以机械方式采用多次缩径、退火和真空扩散的方法，以制造质量优异的镍铜复合电极。

镍铜材料复合技术-火花塞镍铜复合电极制造是采取以下方案实现的，本发明是在着重研究了国外如美、英、日、西德等工业发达国家采用高效组合机床生产镍铜复合电极的技术特点，结合我国汽车工业发展的需要，以及冶金工业、机械工业水平不高的现状，得出结论：若要使国产火花塞在近期内上水平，则必须立足国内现有条件，运用简单的设备和模具，进行深化加工，如冲床、退火炉、真空扩散炉等，以机械方法，采用多次缩径、解决了电极的不等量拉伸变形问题，经退火和真空扩散的方法，以制造φ1.9mm以上，长40mm以下任意一种尺寸规格的镍铜复合电极。

本发明技术从断料至终检，全部约经30道工序，其关键工艺有：

1、镍坯退火：必须埋在专用退火容器中，用碳粒作保护介质，防止氧化。退火工艺为1小时内炉温升至800℃，保温1小时，再以每小时升温200℃的速率将炉温升至900℃，在900±20℃温度下保温2.5小时停炉，待炉温降至200℃以下，方可出炉。

2、镍坯反挤成杯形工件。

3、杯形工件清洗：工件在容器中用废汽油去污，用清洁汽油（无铅）清洗，再以皂液或洗洁精洗去汽油，然后用清水清洗，脱水，工件再放入0.1%洗洁精水溶液中以超声波清洗，在清水中漂洗干净，脱水后检查烘干备用。

清洗后的杯形件如在8小时内不能全部进入下道工序，则必须置于真空干燥器皿中保存。

4、组合与铆边：镍Ni-铜Cu组合工序是决定电极内在质量的关键工序之一，工作场地，工装器具及工作人员均必须符合清洁标准规定。组合可以采用手工、机械或其他方法，无论采用何种方法，均应保证组合件的清洁。

5、组件退火：镍、铜件退火温度在650～750℃范围内，保温不超过2小时，工件退火后应呈银灰色。

6、缩径：应注意保持模具的润滑及上下模的配合，电极经多次缩径而成。电极约经2-5次进行缩径，每次缩径后均须退火，退火工艺参数如下：4小时将炉温升至680℃，在680±20℃条件下保温1小时后停炉降温，出炉温度不得高于200℃。

7、真空扩散：工件进扩散炉后，将炉内真空度抽至1×10

- 4tprr（室温）以上，升温至200℃保温半小时，再升温至800℃，在800±20℃下保温1小时，此时炉内真空度不得低于1×10

-3torr。停炉降温，当炉温降至150℃以下时破真空。经真空扩散的工件镍铜交界结合处形成约6μm以上的铜向镍的扩散层。

8、镦肩。

9、镦十字槽。

镍铜材料复合技术-火花塞镍铜电极制造，系采用机械方式将铜芯插入镍棒，伴之以机械、物理方法使镍铜紧密结合成实芯的镍铜复合体。复合体内部为导热性能良好的铜芯，而外层则为抗高温，耐化学腐蚀能力很强的镍保护层。镍铜交界处结合良好，并有6μm以上的铜向镍的扩散层。它用于制造技术性能优异的宽热值超级火花塞。本技术的特点是以简单的模具解决了镍材深孔加工技术，以多道缩径，解决了电极的不等量拉伸变形技术，以真空扩散技术形成镍铜交界面扩散层。

本技术制造的火花塞镍铜电极，质量达到国际同类材料水平，其加工小直径、大长度工件的能力超过价格昂贵的国外高效自动组合机床。

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明技术制造的火花塞镍铜电极示意图。

图2是本发明成型工步排列示意图。

图3是本发明退火容器示意图。

图4是本发明镍杯反挤工艺示意图。

图5是本发明组合工序中铆边封装示意图。

图6是本发明缩径工艺示意图。

图7是本发明镦肩工艺示意图。

图8是本发明镦十字槽工艺示意图。

参照附图1应用本发明制造镍铜复合材料-火花塞镍铜电极。也可应用本发明技术复合任何其他两种及两种以上有色金属。

参照附图2～8镍铜材料复合技术-火花塞镍铜电极制造工艺技术从断料至终检主要经过断料、整形、清洗、退火、挤杯、清洗、镍与铜材料组合、封装、退火、多次缩径、清洗、扩散、镦肩、镦十字槽、终检等工艺过程。

举实施例进一步说明关键工艺：采用本发明制造汽车火花塞镍铜电极。

1、镍坯下料、清洗退火，将清洗干净的镍坯放在附图3所示的专用退火容器中，用碳粒作保护介质，防止氧化按退火工艺要求升温，1小时炉温升至800℃，保温1小时，再以每小时升温200℃的速率升温，半小时将炉温升至900℃，在900℃±20℃温度下保温2.5小时停炉，降温至180℃镍坯出炉。

2、将镍坯经模具在冲床上反挤成杯形工件如图4所示。

3、镍杯形工件清洗：工件在容器中用废汽油去污，用清洁汽油清洗，再以洗洁精洗去汽油，用清水冲洗，脱水，将工件放入0.1%洗洁精水溶液中放入超声波清洗机中清洗，取出经清水漂洗干净，脱水后检查烘干放入真空干燥器中备用。

4、组合与铆边，将镍坯中装入须先下料清洗干燥好的铜料、放入冲床组合、铆边模中冲压组合、铆边组合，铆边工序中 保持清洁铆边后的组件紧固、封口均匀严实。

5、镍、铜组件退火：将组合与铆边的镍铜组件放入退火炉中退火温度700℃±5℃保温1.5小时，工件退火后呈银灰色。

6、缩径：经退火后的镍铜电极组件进行多次缩径，缩径模如附图6所示。经5次缩径，缩径时模具保持润滑、上下模配合好，每次缩径后均须退火，退火处理工艺参数为：4小时将退火炉温升至680℃，在680±10℃条件下保温1小时后停炉降温，出炉时温度控制为150℃。

7、真空扩散，缩径工序结束后的工件放入真空扩散炉，将炉内真空度抽至1×10

-4torr（室温）以上，升温至200℃，保温半小时，再升温至800℃，在800±10℃下保温1小时，此时保持真空度1×10 -3torr，停炉降温，当炉温降至120℃时破真空。

8、镦肩：真空扩散后的工件放入冲床镦肩模内冲压镦出台肩，如附图8所示。

9、镦十字槽镦肩后的工件放入冲床镦十字槽模内进行镦槽、镦头，如附图9所示，经终检合格产品即成本发明制作产品，包装入库。

Claims (3)

1、一种镍铜材料复合技术-火花塞镍铜电极制造方法，其特征在于：

(1)、镍坯退火；必须埋在专用退火容器中，用碳粒作保护介质，退火工艺为1小时内炉温升至800℃，保温1小时，再以每小时升温200℃的速率将炉温升至900℃，在900±20℃温度下保温2.5小时停炉，待炉温降至200℃以下，方可出炉；

(2)、镍坯反挤成杯形工件；

(3)、杯形工件清洗；工件在容器中用废汽油去污，用清洁汽油(无铅)清洗，再以皂液或洗洁精洗去汽油，然后用清水清洗，脱水，工件再放入0.1%洗洁精水溶液中以超声波清洗，在清水中漂洗干净，脱水后检查烘干备用；

(4)、组合与铆边；镍Ni-铜Cu组合工序是决定电极内在质量关键工序之一组合，可采用手工、机械或其他方法、均应保证组合件的清洁；

(5)、组件退火；镍铜组件退火温度在650～750℃范围内，保温不超过2小时，工件退火后应呈银灰色；

(6)、缩径；电极径多次缩径而成，每次缩径后均须退火，退火工艺参数为4小时将炉温升至680℃，在680±20℃条件下保温1小时后停炉降温，出炉温度不得高于200℃；

(7)、真空扩散；工件进扩散炉后，将炉内真空度抽至1×10⁴-4torr(室温)以上，升温至200℃保温半小时，再升温至800℃，在800±20℃下保温1小时，此时炉内真空度不得低于1×10⁴-3torr，停炉降温，当炉温降至150℃以下破真空；

(8)、镦肩。

2、根据权利要求1所述的镍铜材料复合技术，其特征是缩径工序中电极约经2～5次进行缩径，应保持模具的润滑及上下模的配合。

3、根据权利要求1所述的镍铜材料复合技术，其特征是杯形工件清洗工序中清洗后的杯形工件在8小时内不能全部进入下道工序，则必须置于真空干燥器皿中保存。

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