CN109004514A - 火花塞电极复合材料及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及火花塞领域，公开了一种火花塞电极复合材料及其加工方法。一种火花塞电极材料，包括镍芯、铜芯和复合贵金属材料。内层采用工业纯镍，具有良好的延展性、导热性能和机械强度，中层是无氧铜芯，具有非常好的延展性和导热性能，外层采用复合贵金属材料，具有很强的抗氧化性，耐高温腐蚀和耐电火花腐蚀性。本发明还公开了该火花塞电极材料的加工方法，将工业纯镍棒插入无氧铜管中，拉丝、退火，重复几次，得到铜包镍圆线，将复合贵金属材料挤压、拉伸为细长杯状，将上述铜包镍圆线切断成相应长度，压入贵金属杯中，拉伸、退火，即可得到用于加工火花塞侧电极的三层复合材料。

Description

火花塞电极复合材料及其加工方法

技术领域

本发明涉及火花塞领域，具体地涉及一种火花塞电极复合材料及其加工方法。

背景技术

火花塞是将进入发动机的汽油和空气混合气体加以点燃的装置,工作于高温、高压的恶劣条件下，还要承受高爆发压力和高电压的放电火花侵蚀。火花塞的侧电极发动机气缸的燃烧室中，必须具备良好的机械强度、导热性能，具备良好的抗氧化、耐电烧蚀和耐化学腐蚀能力。

传统上火花塞的电极材料是镍基合金，但镍基合金的导热性相对较差，在高温的燃烧室中易导致电极温度升高。于是出现了在镍基合金的内部加铜的电极复合材料，来改善侧电极的导热性能，而镍基合金内部加铜后，降低了电极材料的机械性能，在高温爆震条件下容易引起火花塞侧电极的折断。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的机械强度和散热性能兼顾的问题，提供一种火花塞电极复合材料，该材料具有机械强度高，散热性能强，而且抗氧化性能好，使用寿命长。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种火花塞电极复合材料，包括镍芯、无氧铜和复合贵金属材料；内层为工业纯的镍芯，中层为无氧铜，外层为贵金属复合材料；所述三层材料紧密压实，层间相互渗透成一体。

优选地，所述贵金属复合材料为镍铬锰硅合金NCr5-3-1.8或镍锰硅铬合金NMn2-1.8-1.8。

本发明第二方面提供本发明第一方面提供的火花塞电极复合材料的加工方法，包括下述步骤：

a)对工业纯镍丝和无氧铜管材进行表面清洁；

b)将工业纯镍丝插入无氧铜管材中；

c)对铜镍复合材料进行拉制；

d)对经拉制的材料进行扩散退火；

e)重复步骤c)、步骤d)各三次，得到铜镍精制圆线；

f)将复合贵金属材料挤压、拉伸为长杯状；

g)铜镍精制圆线切断；

h)清洁复合贵金属杯和铜镍精制圆线段；

i)将铜镍精制圆线段压入复合贵金属杯中；

j)对步骤i)得到的材料进行拉伸；

k)扩散退火得到用于制造火花塞电极的三层电极复合材料。

通过上述技术方案，得到的三层电极复合材料，用于制造火花塞侧电极。内层纯镍芯的应用，增加了电极材料的机械强度，使得侧电极能够承受燃烧室中的高爆发压力，并有利于电极的焊接；中层的无氧铜材料，导热性能好，有利于侧电极的热能向火花塞外壳的传递，能降低电极的温度，同时也能提高电极的寿命；外层的复合贵金属材料具有良好的耐热性和抗氧化能力强性，能够经受高温环境下的高压电烧蚀和高温环境下的化学腐蚀，延长侧电极的使用寿命。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明实施例所用的镍芯为N6纯镍丝，铜管为氧含量20PPM的TU1无氧铜管，贵金属复合材料为镍铬锰硅合金NCr5-3-1.8，按下列步骤进行加工：

a)将纯镍丝和无氧铜管放入20％的烧碱水溶液中加热十分钟，清水漂洗。

b)将纯镍丝穿入无氧铜管中。

c)用拉丝机对材料进行拉制，使铜管与镍丝紧密帖合。

d)对经过拉丝的材料进行真空扩散退火，退火温度800℃，时间1小时，降温到150℃以下破真空。

e)重复步骤c)、步骤d)各三次，得到铜镍精制圆线。

f)将镍铬锰硅合金材料用冲床挤压、拉伸为长杯状。

g)铜镍精制圆线切断成与复合贵金属杯深相当的圆线段。

h)将复合贵金属杯和铜镍精制圆线段用汽油清洗后，放入超声清洗机中清洗10分钟。

i)用油压机将铜镍精制圆线段压入复合贵金属杯中。

j)对步骤i)得到的材料进行拉伸；

k)800℃真空扩散退火1小时，得到用于制造火花塞电极的三层电极复合材料。

经上加工述工艺得到的火花塞电极材料具有三层复合结构，外层为NCr5-3-1.8镍铬锰硅合金，中层为无氧铜，内层为工业纯镍，层间渗透深度大于2μm。

使用本发明的火花塞电极复合材料制成的火花塞侧电极，因铜芯较快的传热冷却作用，电极导热性大为提高，相同工况下较镍合金侧电极温度低50-150℃，由侧电极过热而引起早燃的风险小；内部镍芯的应用，有效提高了侧电极的机械强度，降低了侧电极在发动机爆震时产生疲劳断裂的风险；外层复合贵金属层的应用，提高了侧电极的抗电烧蚀性和抗氧化性，极大地提高了侧电极的使用寿命。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行简单变型，但这些简单变型同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种火花塞电极复合材料，其特征在于，包括内层的工业纯镍芯、中层的无氧铜材和外层的贵金属复合材料；三层材料紧密压实，相邻层间相互渗透成一体。

2.根据权利要求1所述的火花塞电极复合材料，其特征在于，所述贵金属复合材料为镍铬锰硅合金NCr5-3-1.8或镍锰硅铬合金NMn2-1.8-1.8。

3.一种火花塞电极复合材料的加工方法，其特征在于，包括下述步骤：

a)对工业纯镍丝和无氧铜管材进行表面清洁；

b)将工业纯镍丝插入无氧铜管材中；

c)对铜镍复合材料进行拉制；

d)对经拉制的材料进行扩散退火；

e)重复步骤c)、步骤d)各三次，得到铜镍精制圆线；

f)将复合贵金属材料挤压、拉伸为长杯状；

g)铜镍精制圆线切断；

h)清洁复合贵金属杯和铜镍精制圆线段；

i)将铜镍精制圆线段压入复合贵金属杯中；

j)对步骤i)得到的材料进行拉伸；

k)对拉伸后的材料进行扩散退火。