CN102394474A - 点火塞及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种点火塞，包括一内导体、一包裹所述内导体的绝缘套、一包裹所述绝缘套的点火塞本体以及用于形成点火间隙的第一、二电极，其中第一电极为中心电极，其与所述内导体电气连接；第二电极为接地电极，其与所述点火塞本体电气连接，且至少在第一、二电极其中一电极上设有贵金属区域，该贵金属区域紧邻点火间隙并主要由铂金、铱金或者两者的合金组成，另外还包括至少一种脆性金属。贵金属区域包括一主要由铂金和/或者铱金组成的基础金属，基础金属包括一由脆性金属组成的金属覆层，该覆层的脆性大于基础金属的脆性。

Description

点火塞及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种点火塞，其包括一内导体、一包裹所述内导体的绝缘套、一包裹所述绝缘套的点火塞本体以及用于形成点火间隙的第一、二电极，其中第一电极为中心电极，其与所述内导体电气连接；第二电极为接地电极，其与所述点火塞本体电气连接，且至少在第一、二电极其中一电极上设有贵金属区域，该贵金属区域紧邻点火间隙并主要由铂金、铱金或者两者的合金组成，另外还包括至少一种脆性金属。

背景技术

如上所述这种类型的点火塞在专利文件EP 2 012 397 A2中已经被公开。在已被熟知的这种点火塞中，贵金属区域通过一铸模件组成。所述铸模件被焊接于一下部的接地电极（ground electrode）上。作为组成铸模件的贵金属材料，铂金、铱和由此组成的合金都可作为该贵金属材料。在之前的文件中还提到了一些作为进一步的技术改进可被使用的合金成分，而在所述的这些合金成分中包括一些脆性金属，特别是铑、铱、锇、钌和钨。

利用这些贵金属材料组成的点火电极，可保持良好的防烧毁（burn-off）的性能，从而可使得点火塞得到长时间的服务寿命。

作为合金成分的脆性金属的使用使得贵金属区域的金属也呈现脆性，而且其处理也相当的复杂。其形成过程热别是铸模生产过程特别复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种更容易生产制造的点火塞。

本发明目的通过如下过程实现，主要包括铂金和/或者铱组成的基础金属的贵金属区域，在贵金属区域外侧设置一脆性金属的覆层，该覆层金属的脆性大于基础金属。

本发明所述的点火塞更容易制作完成。使用一相对有韧性的材料制作贵金属区域的基础金属，这类金属在制作过程中相对容易制作和成型。一旦所述贵金属区域形成了其最终的外形，将在其外部涂覆一脆性金属覆层。所述覆层主要包括一脆性金属，特别是铑、铱、锇、钌和钨或者这些物质的混合物，这些金属材料相当脆且难于通过一些金属成型方式进行加工，脆性金属通过覆层来制作更为简单，其脆性程度不会受到涂覆的影响。

进一步作为本发明技术方案的改进，贵金属区域的基础金属主要由铂金组成，且覆层主要由铑金属组成。特别地，用含有20%铑材料的覆层涂覆于贵金属区域表面时更为合适。

令人意想不到的是，本发明在运行点火塞时可得到更高的使用寿命。通过本发明所述的点火塞具有意想不到的抗烧毁能力，特别是通过冶金融化的贵金属区域制作成的火花塞使用寿命的增加，这也是除了更容易制作外更显而易见的一个优点。

作为本发明优选的实施方式，所述覆层还包含一稀土金属，特别是钇、镧和/或者铈等金属，通过添加这些稀土金属，其抗烧毁性能得到更进一步的改善。

更进一步，当所述覆层为电镀层时，所述的脆性金属，特别是铑，通过电镀可更简单的完成制作。特别地，已知的“垫料镀工艺（pad-plating process）”被应用于在其一端设置有一海绵吸水的材料，内部包含有电解溶液，从该电解溶液中，金属逐渐涂覆于贵金属区域的表面，所述电镀覆层因此简单地、有效率地自动覆盖，金属覆层的层厚在0.1到1微米的范围内，特别是0.1到0.5微米的范围内。

本发明还涉及一种前序部分所述类型的点火塞的制造方法。为了做到这些，主要包括铂金、铱或者两者合金的基础金属形成一贵金属区域，将贵金属区域形成最终外形，随后该贵金属区域外部涂覆脆性金属覆盖。

此方法具有如下优点，在制造过程中该贵金属区域的基础金属仍然是相对比较有延展性的，换而言之，基础金属在加工和成型过程中比较容易加工。在所述基础金属中不需要包含脆性金属，只有一旦当所述贵金属区域形成其最终形状后，再在基础金属的表面覆盖一脆性金属覆层。故所述脆性金属覆层只是在所述贵金属区域不在需要进行其他成型工序后才添加上去。

作为本发明优选的实施方式，可能可以证明所述贵金属区域，一旦形成其最终的形状后，在其表面涂覆覆层且随后将其设置于电极上并与电极相连。此实施方式具有如下优点，贵金属区域在于电极相连前已经完全制作完成。

作为本发明优选的另一实施方式，在所述贵金属区域设置于电极上且在覆盖覆层前与电极相连，随后将覆层覆盖于此贵金属区域附属的电极上。为了做到这点，至少贵金属区域被一脆性金属覆盖。可以在所述贵金属区域的周边区域也覆盖覆层。从而保证在连接区域，特别是合金区域，在电极和贵金属区域之间也覆盖有覆层。更进一步还可证明，当所述贵金属区域的基础金属设置于电极上并与之相连时，至少所述贵金属区域已经形成了其最终的形状，且至少在所述贵金属上已覆盖有覆层，在所述贵金属区域附着于电极后完成加工的过程中，此程序是特别有益处的。

利用激光或者电弧焊接工艺将所述贵金属区域连接于电极上是特别适合的。鉴于随后将所述贵金属区域附着于电极上的激光或者电弧焊接程序，电阻焊工艺或许也可作为将所述贵金属区域附着于电极上的优选工艺。 

一设有覆层的贵金属区域能被用于固定一圆形电极以及被用于固定一中心电极，它并不伴随着这些说法，即所述点火塞也能包括一相应于两个电极设置的贵金属区域。

本发明更多的优点和特征被描述于在下述的实施例中。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例中点火塞的部分结构剖面及放大示意图。

附图标记：1、火花塞；2、内导体；3、绝缘套；4火花塞本体；5、螺纹；6、中心电极；7、接地电极；8、中心电极贵金属区；9、接地电极贵金属区；10、点火间隙；11、合金区域；12、表面；A、距离。

具体实施方式

参照图1，本发明的点火塞1包括一内导体2，一包裹所述内导体2的绝缘套3，绝缘套3的外部设有包裹该绝缘套3的点火塞本体4，点火塞本体4的外表面设有一螺纹5。该点火塞包括两个电极，第一电极6和第二电极7，第一电极6 为中心电极，与内导体2电气连接，第二电极7 为一接地电极，与点火塞本体4电气连接。一贵金属区域8附设于第一电极6上，且有一贵金属区域9附设于第二电极7上。第二电极7以前电极的方式安装于第一电极6的上方，从而贵金属区域8与贵金属区域9彼此以一距离A相对，且形成一点火间隙10。

该点火塞1可以一种常用的方式通过螺纹5用于内燃机内，该点火塞1的电极6、7由此可用于内燃机的燃烧室内来给燃气混合物质点火。

本发明实施例利用所述贵金属区域9上的第二电极7，此实施例在用于贵金属区域8上的第二电极6时也是同样有效的，为了防止出现重复，在此不进行单独的描述。

一耐热的镍基合金特别适用于第二电极7，例如因康镍合金（inconel），特别是因康镍合金600（Inconel 600）。其他特别适合的合金为镍基合金，包括1.5 到 2.5 %重量的硅，1.5 到3 %重量的铝，多至0.5 %重量的锰和0.05 到 0.2 %重量的钛与0.1 到 0.3 %重量的锆和其他镍基材料组成，其中锆可整体或者部分地用铪来替代。其他特别适合镍基合金包括1.5 到 2.5 %重量的硅，1.5 到3 %重量的铝，小于0.5 %重量的锰和0.005到0.2 %重量的钇与0.05到 0.3 %重量的镧和其他镍基材料组成。

贵金属区域9由主要包括铂金或者铂基合金的基础金属形成。铂金具有较好的延展性能较容易的进行成型加工。特别地，具有延展性的金属例如钯和/或者铼也可作为该合金成分，另外，脆性金属也可作为该合金的成分，特别是铱，加入这样份量的量不会损坏其良好的可加工性能。

在点火塞1的制造过程中第二电极7被设置于贵金属区域9上，一个单独预制的基础材料也被用于贵金属区域9，该单独预制的基础金属设置于第二电极7上，且与之进行电气连接，在固定设置后，该贵金属区域9通过电阻焊接与第二电极7固定联接，随后，该贵金属区域9通过激光或者电弧焊焊接于第二电极7上，随后将在所述贵金属区域9和第二电极7间产生一合金区域11。

随后，一由脆性金属组成的覆层设置于贵金属区域9的表面12上，该覆层主要由铑组成。作为本发明更进一步的改进，该覆层可包括更多的均有更高熔点的成分，例如稀土金属。该覆层通过一图中未示出的垫料进行设置，该设置方法在其一端设置一柔性吸水的垫料，在该柔性吸水的垫料中包含有电解液，该电解液内包含有组成该覆层的金属。将该柔性吸水的垫料定位于表面12上，通过在垫料与第二电极7间施加一电压来进行覆层的涂覆。由此合金区域11也被覆层覆盖到，覆层的厚度在0.1到0.5微米的范围内。

通过用于所述贵金属区域9的原有结构的构成，可证明通过在覆盖覆层前使得贵金属区域9的表面12达到其最终的成型带来的好处，特别是在进行激光焊接前和电阻焊后，该表面12突出于第二电极7上。该贵金属区域可通过一压轧成型的工艺得到其最终的形状。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种点火塞，包括一内导体（2）、一包裹所述内导体（2）的绝缘套（3）、一包裹所述绝缘套（3）的点火塞本体（4）以及用于形成点火间隙的第一、二电极（6、7），其中第一电极（6）为中心电极，其与所述内导体（2）电气连接；第二电极（7）为接地电极，其与所述点火塞本体（4）电气连接，且至少在第一、二电极（6、7）其中一电极上设有贵金属区域（8、9），该贵金属区域（8、9）紧邻点火间隙（10）并主要由铂金、铱金或者两者的合金组成，另外还包括至少一种脆性金属，其特征在于：所述贵金属区域（8、9）包括一主要由铂金和/或者铱金组成的基础金属，所述基础金属包括一由脆性金属组成的金属覆层，该覆层的脆性大于基础金属的脆性。

2.根据权利要求1所述的点火塞，其特征在于：所述覆层为一电镀覆层。

3.根据权利要求1或2所述的点火塞，其特征在于：所述金属覆层主要包括铑、铱、锇、钌、钨或者这些金属元素中数种。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的点火塞，其特征在于：所述金属覆层包括稀土金属，特别是钇、镧和/或者铈。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的点火塞，其特征在于：所述金属覆层的层厚在0.1μm到1μm的范围内，特别是在0.1μm到0.5μm的范围内。

6.一种制造如权利要求1所述的点火塞的方法，其特征在于：主要由铂金和/或者铱组成的基础金属形成贵金属区域（8、9），将贵金属区形成最终形状，随后在所述贵金属区域（8、9）外部涂覆脆性金属。

7.根据权利要求6所述的点火塞制造方法，其特征在于：所述贵金属区域（8、9）一旦形成其最终形状，在其外部涂覆脆性金属后，将其设置于第一电极（6）和第二电极（7）上并与之电气连接。

8.根据权利要求6所述的点火塞制造方法，其特征在于：所述贵金属区域（8、9）分别设置于第一电极（6）和第二电极（7）上，且与未设置脆性金属涂覆前即与基础金属电气连接。

9.根据权利要求7所述的点火塞制造方法，其特征在于：由基础金属组成的所述贵金属区域（8、9）分别设置于第一电极（6）和第二电极（7）上且与其电气连接，然后至少将所述贵金属区域（8、9）形成最终形状，接下来至少在所述贵金属区域（8、9）的外部进行涂覆。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的点火塞制造方法，其特征在于：在点火塞（1）工作过程中，贵金属区域（8、9）的所述覆层和其下部的基础金属会在点火火花的作用下部分融化成一由覆层材料和基础金属材料组成的混合形态，，且在点火火花熄灭后重新固化。