KR101160514B1 - 리플로우된 점화팁을 가진 점화장치 및 제조방법 - Google Patents

리플로우된 점화팁을 가진 점화장치 및 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101160514B1
KR101160514B1 KR1020077004902A KR20077004902A KR101160514B1 KR 101160514 B1 KR101160514 B1 KR 101160514B1 KR 1020077004902 A KR1020077004902 A KR 1020077004902A KR 20077004902 A KR20077004902 A KR 20077004902A KR 101160514 B1 KR101160514 B1 KR 101160514B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ignition
electrode
ignition tip
precious metal
tip
Prior art date
Application number
KR1020077004902A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070053725A (ko
Inventor
워렌 보이드 린톤
카리나 씨. 하바드
제임스 디. 리코프스키
Original Assignee
페더럴-모걸 코오포레이숀
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 페더럴-모걸 코오포레이숀 filed Critical 페더럴-모걸 코오포레이숀
Publication of KR20070053725A publication Critical patent/KR20070053725A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101160514B1 publication Critical patent/KR101160514B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/39—Selection of materials for electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/51—Plural diverse manufacturing apparatus including means for metal shaping or assembling
    • Y10T29/5195—Tire valve or spark plug

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

본 발명은 중심 전극 및 그라운드 전극(16, 18)을 가진 스파크 플러그와 같은 점화 장치로서, 상기 전극 중 적어도 하나는 이리듐, 로듐, 텅스텐 및 지르코늄으로 만들어진 점화팁(20, 22)을 포함하는 점화장치를 제공한다. 상기 합금에 텅스텐 및 지르코늄을 포함하면, 로듐의 퍼센트는 내식성을 희생하지 않으면서 상대적으로 낮게 유지되고, 점화팁의 스파킹 전압을 감소시킬수 있다. 일 실시예에서, 점화팁(20, 22)은 2wt% 로듐, 0.3wt% 텅스텐, 0.02wt% 지르코늄, 및 밸런스 이리듐을 함유한다.
내연기관, 점화장치, 하우징, 절연체, 축 끝단, 중심 전극, 스파크 갭, 점화단, 그라운드 전극, 점화팁

Description

리플로우된 점화팁을 가진 점화장치 및 제조방법{IGNITION DEVICE HAVING A REFLOWED FIRING TIP AND METHOD OF MAKING}
본 발명은 일반적으로 내연기관에 사용되는 스파크플러그 및 기타 점화장치에 관한 것으로, 더욱 특정하게는 귀금속 점화팁을 가진 점화장치에 관한 것이다. 본문에 사용된 바와 같은, "점화장치"라는 용어는 스파크플러그, 점화자, 및 가스 또는 연료를 발화시키는데에 사용되는 기타의 장치를 의미한다.
스파크플러그의 분야에서, 내식성을 개선하고, 스파크플러그의 중심전극과 그라운드 전극, 또는 멀티-전극 설계의 경우에는 그라운드 전극들에서의 스파킹 전압을 낮추기 위한 지속적인 요구가 있었다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 귀금속 전극, 또는 보다 일반적으로는 표준 금속전극에 적용되는 귀금속 점화팁을 사용하는 다양한 설계들이 제안되어왔다. 일반적으로 점화팁은 전극의 끝단으로 용접되는 패드, 리벳, 또는 와이어의 형태를 띤다.
플래티늄 및 이리듐 합금은 이러한 점화팁에 가장 일반적으로 사용되는 귀금속 중 2 개이다. 예를 들면 70-90wt %의 플래티늄과 30-10wt% 이리듐으로 만들어진 중심전극 점화팁이 개시된 Kondo 등의 미국 특허 제 4,540,910를 보라. 상기 특허에서 기술한 바와 같이, 플래티늄-텅스텐 합금 또한 이러한 점화팁에 사용된 다. 이러한 플래티늄-텅스텐 합금은 Chang 등의 미국특허 제 6,045,424에 개시되어 있으며, 여기서는 플래티늄-로듐 합금 및 플래티늄-이리듐-텅스텐 합금을 이용한 점화팁의 구성이 더 교시되어있다.
이러한 염기성 귀금속 합금과 달리, 희토류 금속 산화물의 양을 변화시키면서 상술한 금속과의 조합체를 활용하는 산화물 분산 강화형 합금 또한 제안되었다. 예를 들면 Heywood 등에 의한 미국 특허 제 4,081,710을 보라. 이러한 점에 대해서는, 이트륨 산화물(Y203)을 활용하는 몇몇의 특정한 플래티늄 및 이리듐-기반 합금이 제안되었다. 특히, Moore 등의 미국 특허 제 5,456,624는 2% 미만의 이트륨 산화물을 함유한 플래티늄 합금으로 만들어진 점화팁을 개시한다. Katoh 등의 미국 특허 제 5,990,602는 0.01 내지 2% 사이의 이트륨 산화물을 함유한 플래티늄-이리듐 합금을 개시한다. Oshima의 미국 특허 제 5,461,275는 5 내지 15% 사이의 이트륨 산화물을 함유한 이리듐 합금으로 만들어진 점화팁을 개시한다. 이트륨 산화물이 결과물인 합금의 강도 및/또는 안정성을 개선하기 위해 소량으로(2%미만) 포함되었지만, Oshima의 특허는 5% 초과한 분량까지 이리듐과 함께 이트륨 산화물을 사용함으로써 스파킹 전압이 감소될 수 있다는 것을 교시하였다.
또한, Lykowski 등의 미국 특허 제 6,412,465 B1에 개시된 바와 같이, 감소된 부식성과 감소된 스파킹 전압이, 이트륨 산화물을 텅스텐 및 플래티늄 합금으로 결합시키는 것에 의해 Oshima 특허에 개시된 것 보다 훨씬 낮은 이트륨 산화물의 비율에서 달성될 수 있다는 것이 판정되었다. Lykowski 특허는 그라운드 전극과 중심 전극 모두를 갖고, 상기 전극들 중 적어도 하나는 플래티늄, 텅스텐, 및 이트륨 산화물을 함유한 합금으로 형성되는 점화팁을 포함하는 점화장치를 교시한다. 바람직하게는, 상기 합금은 중량으로, 91.7%~97.99% 플래티늄, 2%~8% 텅스텐, 및 0.01%~0.3% 이트륨이고, 보다 바람직한 구성으로는, 95.68%~96.12% 플래티늄, 3.8%~4.2% 텅스텐, 및 0.08%~0.12% 이트륨의 조합으로 형성된다. 상기 점화팁은 패드, 리벳, 볼, 와이어, 또는 기타 형상을 취할 수 있고, 전극의 적절한 위치에 용접될 수 있다.
상기의 그리고 기타 다양한 귀금속 시스템이 일반적으로 허용가능한 스파크플러그 성능을 제공하는 반면, 특히 스파크 성능의 제어와 스파크 부식방지 제공에 대해서는, 귀금속 팁을 사용하는 현재 스파크플러그는 귀금속 구성요소를 부착시키는 데에 사용되는 방법, 특히 다양한 형태의 용접에 연관된 종래 공지된 성능제한을 갖는다. 특히, 전극팁에 사용되는 상술한 귀금속 및 귀금속 합금과, 상기 전극에 사용되는 Ni, Ni 합금, 및 종래 공지된 다른 금속 사이의 열팽창계수에서의 불일치로부터 야기한 것과 같은, 상기 스파크플러그를 사용하는 데에 연관된 동작 환경에서의 주기적인 열응력은 크래킹, 열피로, 및 용접 및 스파크플러그 자체의 실패를 야기할 수 있는 기타 다른 상호 작용의 현상을 일으키는 것으로 알려져있다. 따라서, 관련 기술의 장치에 연관된 잠재적인 실패의 메커니즘을 경감시키거나 또는 제거함으로써 스파킹 성능과 신뢰성을 개선하기 위해, 개선된 구조, 특히 미세구조를 가진 귀금속 점화팁을 가진 스파크플러그를 개발하는 것이 매우 바람직하다. 또한 이러한 성능 및 신뢰성 개선을 달성할 스파크플러그를 만드는 방법을 개 발하는 것이 매우 바람직하다.
본 발명은 하우징; 상기 하우징 내에 내장되고 상기 하우징의 개구에서 노출된 축 끝단을 가지는 절연체; 상기 절연체에 장착되고 상기 축 끝단을 통해 상기 절연체로부터 벗어나서 뻗어나가며, 리플로우된 귀금속 팁의 모재(preform)로 형성된 점화팁을 포함하는 중심 전극; 및 상기 하우징에 장착되고, 상기 점화끝단과 상기 점화팁이 그 사이에서 스파크 갭을 형성하도록 상기 점화팁에 대향하는 위치에 있는 점화 끝단에서 종료하는 그라운드 전극을 포함하는, 내연기관용 점화장치이다.
귀금속은 바람직하게는 이리듐, 플래티늄, 팔라듐, 로듐, 금, 은, 및 오스뮴 및 그의 합금으로 구성된 그룹에서 선택된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 귀금속은 또한 합금 첨가물로써 텅스텐, 이트륨, 란타늄, 루테늄, 및 지르코늄으로 구성된 그룹 중의 금속을 포함한다.
전극은 또한 귀금속 모재를 수용하기 위해 적응되는 오목부를 포함한다.
본 발명은 또한 점화팁부를 가진 금속 전극을 형성하는 단계; 귀금속 모재를 점화팁부에 도포하는 단계; 및 귀금속 점화팁을 형성하기 위해 귀금속 모재를 리플로우하는 단계를 포함하는 점화장치용 점화팁을 갖는 금속 전극을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 또한 귀금속 모재를 수용하기 위해 적응된 전극에 오목부를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기의 특징 및 이점과, 기타 특징 및 이점은 하기의 상세한 설명과 첨부된 도면을 함께 고려하여 보다 쉽게 이해될 것이며, 여기서 동일한 특징은 동일한 참조 번호가 주어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 스파크플러그의 단편도 및 부분적인 단면도이다.
도 2a는 도 1의 스파크플러그의 영역 2의 제 1 실시예의 단면도이다.
도 2b는 도 1의 스파크플러그의 영역 2의 제 2 실시예의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2의 바람직한 실시예에 따라 구축된 스파크플러그의 단면도이다.
도 4는 도 3의 스파크플러그의 영역 4의 단면도이다.
도 5a는 도 3의 스파크플러그의 영역 4중 영역 5의 일 실시예의 단면도이다.
도 5b는 도 3의 스파크플러그의 영역 4중 영역 5의 제 2 실시예의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 방법(100)의 개략적인 표시이다.
도 7은 본 발명의 방법중 단계(160)의 일 실시예의 개략적인 도면이다.
도 8은 본 발명의 방법중 단계(160)의 제 2 실시예의 개략적인 도면이다.
도 9는 본 발명의 방법중 단계(160)의 제 3 실시예의 개략적인 도면이다.
도 10은 리플로우된 귀금속 점화팁을 가진 본 발명의 전극의 야금술적 섹션의 광 포토마이크로그래프이다.
도 11a 및 11b는 도 10의 야금술적 섹션의 11a 및 11b의 광 포토마이크로그 래프이다.
도 12는 24시간동안 900℃로 어닐링후에 도 10의 전극과 동일한 조건하에서 처리된 전극의 야금술적 섹션의 광 포토마이크로그래프이다.
도 13a 및 13b는 도 12의 금속조직학적 섹션의 13a 및 13b의 광 포토마이크로그래프이다.
도 14는 본 발명의 그라운드 전극의 사진이다.
도 15는 귀금속 모재의 리플로우잉 전후의 본 발명의 다수의 전극의 중량의 플롯이다.
도 16a 내지 16e는 상이한 시간동안 리플로우된 점화팁을 가진 본 발명의 중심 전극의 야금술적 섹션의 광 포토마이크로그래프이다.
도 17a는 본 발명의 전극의 평면도 사진이다.
도 17b는 도 17a의 전극의 측면도 사진이다.
도 17c는 본 발명의 전극의 평면도 사진이다.
도 17d는 도 17a의 전극의 측면도 사진이다.
도 17e는 도 17c의 유형의 전극의 야금술적 섹션의 광 프토마이크로그래프이다.
도 18a-b는 주사된 빔(18a) 및 단일 샷의 효과와, 전극이 회전할 때의 정상빔(18b)을 도시한 귀금속 모재의 리플로우잉 후의 본 발명의 2 개의 중심 전극의 측면 사진이다.
도 18c는 점화팁을 갈고 연마하는 것에 뒤이어서, 리플로우잉 한 후의 본 발 명의 중심 전극의 측면 사진이다.
도 19a 및 19b는 도 18b 및 18c의 유형의 전극의 야금술적 섹션의 광 포토마이크로그래프이다.
도 20a는 본 발명의 전극의 측면도 사진이다.
도 20b는 도 20a의 전극의 평면도 사진이다.
도 20c는 본 발명의 전극의 평면도 사진이다.
도 20d는 도 20c의 전극의 측면도 사진이다.
도 20e는 도 20d의 전극의 평면도 사진이다.
도 21a는 평평한 끝단의 전극 상의 합금의 모재의 리플로우에 후속한 전극/점화팁 인터페이스의 결과적인 형상을 도시한, 본 발명의 중심 전극 및 점화팁의 야금술적 섹션의 광 포토마이크로그래프이다.
도 21b는 리플로우 이전에 그안에서 형성된 프루스토-원뿔형 오목부를 가진 전극 상의 합금 모재의 리플로우에 후속한 전극/점화팁 인터페이스의 결과적인 형상을 도시한, 본 발명의 중심 전극 및 점화팁의 야금술적 섹션의 광 포토마이크로그래프이다.
도 22는 그 위에 리플로우된 단일층의 이리듐 점화팁을 가진 니켈 합금 그라운드 전극의 광학 사진이다.
도 23a-23e는 본 발명의 방법(100)과 단계(140 및 160)의 반복을 도시한 그라운드 전극의 광학 사진이다.
도 24는 본 발명의 단계(140 및 160)의 반복 함수로서의 여러 전극의 중량의 플롯이다.
도 1을 참조하면, 금속 케이스 또는 하우징(12), 상기 하우징(12)내에 내장된 절연체(14), 중심 전극(16), 그라운드 전극(18), 및 중심 전극(16) 및 그라운드 전극(18) 상에서 각각 서로 대향하여 위치한 한 쌍의 점화팁(20, 22)을 포함하는 스파크플러그(10)의 작업단이 도시된다. 하우징(12)은 금속 쉘과 같은 종래 방법으로 구축될 수 있고, 그라운드 전극(18)이 용접되거나 부착되는 표준 나사산(24) 및 환상형 하부 끝단(26)을 포함할 수 있다. 물론, 하기에 추가로 기술될 본 발명에 따라 점화팁(20 및/또는 22)으로 구축되는 그라운드 전극(18) 및/또는 중심전극(16)을 제외하고는, 유사하게, 스파크플러그(10)의 모든 다른 구성요소들(도시되지 않은 것들을 포함)은 종래 기술 및 물질을 이용하여 구축될 수 있다.
공지된 바와 같이, 하우징(12)의 환상형 끝단(26)은 절연체(14)가 그를 통해 돌출하는 개구(28)를 형성한다. 중심 전극(16)은 유리 밀봉에 의하거나 또는 임의의 기타 적절한 기술을 사용하여 고정적으로 절연체(14)내에 장착된다. 중심 전극(16)은 임의의 적절한 형태를 가질 수 있지만, 일반적으로 아치모양 플레어 또는 절연체(14) 내에 하우징된 점화팁(20)에 대향하는 끝단 상에 보다 큰 직경으로의 테이퍼를 가지는 형태로, 전체적으로 원통형이다(도 3을 참조). 이러한 특징의 형태는 절연체(14) 내의 배치와 밀봉을 활용한다. 중심 전극(16)은 전체적으로 노출된 축 끝단(30)을 통해서 절연체(14) 바깥으로 돌출한다. 중심 전극(16)은 다양한 니켈, 니켈-기반 합금과 같은 스파크플러그의 제조분야에서 잘알려진 적절한 도체 로 만들어질 수 있으며, 구리 또는 구리기반 합금 코어에 입힌 이러한 물질들을 포함할 수 있다. 그라운드 전극(18)은 한 끝단(32)에서 하우징(12)에 기계적으로 그리고 전기적으로 부착되고, 그의 다른 끝단(34)에서의 중심 전극(16)에 대향하여 끝나는 전체적으로 장방형 단면 형태의 종래의 아치모양의 90각도의 L자형 이음쇠의 형태로 도시된다. 이 자유단(34)은 대응하는 중심 전극(16)의 점화 끝단과 함께 그들 사이에서 스파크 갭(36)을 형성하는 그라운드 전극(18)의 점화 끝단을 구비한다. 그러나, 전체적으로 중심 전극(16)을 둘러싸도록 하우징이 더 뻗어나가고, 스파크 갭(36)을 형성하기 위해 그라운드 전극(18)이 하우징(12)의 하부 끝단(26)으로부터 중심 전극(16)으로 전체적으로 직선으로 뻗어나갈수 있도록, 그라운드 전극(18)이 폭넓게 다양한 형태와 크기를 가질 수 있다는 것이 쉽게 이해될 것이다. 또한 이해되는 바와 같이, 스파크 갭(36)이 다수의 상이한 배열과 방위를 가질 수 있도록 점화팁(20)은 중심 전극(16)의 끝단 또는 측벽 상에 배치되고, 점화팁(22)은 도시된 바와 같이 배치되거나 또는 그라운드 전극(18)의 자유단(34) 상에 배치될 수 있다. 점화팁(20, 22)은 이러한 표면의 점화팁 부분 상의 전극(16, 18)의 점화끝단에 배치된다.
상기 점화팁(20, 22)은 각각, 스파크 갭(36)을 가로질러 전자를 방출하고 받기위한 스파킹 표면을 제공하도록 자신들의 각각의 전극(16, 18)의 점화 끝단에 각각 위치한다. 상기 점화팁 표면(21, 23)으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 점화팁(20, 22)은 장방형, 정방형, 삼각형, 원형, 타원형, 다각형(규칙적 또는 불규칙적) 또는 임의의 적절한 기하학적 형태를 포함하는 적절한 형태를 가질 수 있다. 이러한 점화끝단은 본 발명의 이러한 실시예에서 점화팁 상의 위치로 리플로우된 귀금속패드를 구비하는 점화팁을 도시하기 위한 목적으로 단면으로 도시된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 점화팁(20, 22)은 각각 전극(16, 18)의 표면 상으로 리플로우될 수 있다. 또는 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 점화팁(20, 22)은 각각 전극(16, 18)의 표면 중 하나 또는 2 개 모두에 각각 제공된 오목부(40, 42)로 리플로우될 수 있다. 중심 전극 및 그라운드 전극의 리플로우된 표면과 리플로우된 오목부의 임의의 조합이 가능하다. 상기 팁 중 하나 또는 2 개 모두는 전적으로 또는 부분적으로 자신에 연관된 전극 상에서 오목부를 가지거나, 또는 전혀 오목부를 가지지 않고 전극의 외부 표면으로 리플로우될 수 있다. 점화팁이 전극 상의 오목부(40, 42)로 리플로우될 때, 점화팁의 리플로우에 앞서서 전극에 형성된 오목부는 장방형, 정방형, 삼각형, 원형 또는 반원형, 타원형 또는 반타원형, 다각형(규칙적 또는 불규칙적), 아치형(규칙적, 또는 불규칙적) 또는 임의의 적절한 기하학적 형태를 포함하는 적절한 단면 형태가 될 수 있다. 상기 오목부의 측벽(42)은 점화팁 표면에 직교하거나, 또는 내부 또는 외부를 향해 테이퍼될 수 있다. 또한, 측벽(44) 프로파일은 선형 또는 곡선형 프로파일이 될 수 있다. 그로써 오목부(40)는 단순한 박스-형태, 다양한 프루스토원뿔, 피라미드형, 반구형, 반타원형, 및 기타 형태를 포함하는 거의 전체가 3차원인 형태를 가질 수 있다. 점화팁(20, 22)은 동일한 형태중의 하나이거나, 동일한 표면 영역을 가지거나, 또는 상이한 형태 및 상이한 표면 영역을 가질 수 있다. 예를 들면, 점화팁(22)이 스파크플러그(10)의 스파크 투과도(spark transmittance) 성능에 부정적인 영향을 주지않으면서 사용되 어 전극의 일정한 정도의 축의 오정렬을 수용하기 위해 점화팁(20)보다 더 큰 표면 영역을 가지도록 점화팁(22)을 만드는 것이 바람직하다. 본 발명의 점화팁들을 전극(16, 18) 중 하나에만 적용할 수 있지만, 스파크플러그(10)의 전체 성능, 특히 점화끝단에서 그의 내식성 및 내부식성을 개선하기 위해서 양측 전극(16, 18) 모두에 점화팁(20, 22)으로서 귀금속 합금을 도포하는 것이 바람직한 것으로 알려졌다는 것에 유의해야한다. 문맥에서 달리 필요로하지 않으면, 본문에서 점화팁(20, 22)에 대한 참조표시는 점화팁(20, 또는 22) 중 어느 하나 또는 그 양측이 된다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 리플로우된 전극들은 또한 도 3-5에 도시된 스파크플러그 전극 구성과 같은 다른 점화장치 전극 구성을 활용할 수도 있다. 도 3을 참조하면, 도 1, 2a 및 2b에 대해 상술한 구성과 유사한 구성의 다중-전극 스파크플러그(10)가 도시되고, 여기서, 스파크플러그(10)는 점화팁(20)을 가진 중심전극(16)과 점화팁(22)을 가진 복수의 그라운드 전극(18)을 가진다. 점화팁(20, 22)이 스파크 갭(36)을 가로질러서 전자를 방출하고 받기 위한 스파킹 표면을 제공하도록 점화팁(20, 22)은 그들의 각각의 전극(16, 18)의 점화끝단에 각각 위치한다. 이러한 점화끝단들은 본 실시예에서, 점화팁상의 위치로 리플로우된 패드를 구비한 점화팁을 나타낼 목적으로 단면으로 도시된다. 점화팁(20, 22)은 도 5a에 도시된 것과 같이 전극 표면에 형성되거나, 또는 도 5b에 도시된 바와 같이 오목부에 형성된다. 상기 오목부의 외부 및 단면의 형태는 상술한 바와 같이 다양하다.
본 발명에 따라, 각 점화팁(20, 22)은 플래티늄, 이리듐, 팔라듐, 로듐, 오 스뮴, 금 및 은으로 구성된 그룹 중 적어도 하나의 귀금속으로 형성되고, 이들 귀금속 중 하나이상을 조합하여(예를 들면, 플래티늄-이리듐 합금의 방식) 포함할 수 있다. 적어도 하나의 귀금속을 가진 점화팁은 또한 합금의 구성요소로써 텅스텐, 이트륨, 란타늄, 루테늄, 지르코늄으로 구성된 그룹중에 적어도 하나의 금속을 포함한다. 또한, 본 발명은 상술한 것 뿐만 아니라, 본문에 참조문헌으로 그 전체가 통합되어 있는, Lykowski 등에 양도된 미국 특허 제 6,412,465, 미국특허 제 6,304,022(특정한 적층된 합급구조를 기술함), 및 6,346,766(특정한 귀금속 팁과 층을 해제하는 압력에 연관되어 사용하는 것을 기술함)에 공통으로 기술된 합금 합성물을 포함하는, 스파크플러그 및 기타 점화장치 응용을 위한 점화팁으로 이용되는 모든 종래 공지된 귀금속 합금으로 사용하는 데에 적합하다.
도 7-9를 참조하면, 점화팁(20, 22)의 귀금속 합금은, 본 문에 기술한 레이저 또는 전자빔과 같은 고강도 또는 고에너지 밀도 에너지원(58)의 인가에 의해 전극(16, 18)의 점화끝단 상의 점화팁(20, 22)의 원하는 위치에 배치된 합금 모재(46) 또는 원하는 귀금속 합금 구성물의 다중 합금 모재(46), 또는 다중 합금 구성물을 리플로우하거나 용융함으로써 만들어진다. 합금 모재(46)는 칩, 리벳, 캡 등의 소정의 형태를 가진 분무합금(pre-alloyed) 고체 형태를 포함하거나, 또는 시트, 리본, 와이어 등의 소정의 형태를 가지지 않은 고체형태를 활용한다. 바람직하게는, 합금 모재(46)는 또한 다양한 분진 또는 분말 모재를 포함하며, 이것은 오목부에 적용될 수 있는 자유롭게 흐르는 분말, 응축된 또는 침전된 분말 모재, 분말 및 다양한 휘발성 성분 등의 슬러리를 포함하는 종래 알려진 다수의 형태로 적 용될 수 있다. 상기 분말은 다양한 분말 성분이 리플로우될 때, 원하는 귀금속 합금 구성물 또는 마이크로스트럭처를 생성하기에 충분한 주어진 귀금속 합금 구성물 또는 다양한 금속 분말의 혼합물의 분무 합금 분말이 될 수 있다. 고체 또는 분말 합금 모재 중 어느 하나는 수평 또는 수직으로 레이어된 구조 또는, 벌집, 내식성 또는 내부식성, 또는 전자의 방출, 또는 기타 스파크 확장 특징을 향상시키는 물질의 수염모양 결정이나 필라멘트 등의 합성물 구조를 또한 포함한다. 또한 이러한 끝단에 다양한 세라믹 물질을 포함하는 다양한 비도전성, 비귀금속 요소 또는 화합물을 통합할 수 있다고 믿어진다. 에너지원(58)의 국부적 인가는 에너지원(58)이 인가되는 영역에서 적어도 부분적인 용융된 풀(48)을 만들기에 충분한 합금 모재 중 적어도 일부를 용융하기에 충분하다. 적어도 부분적인 용융이라는 용어는 광의의 의미를 가지도록 의도되었다. 이러한 프로세스는 일반적으로, 전극의 귀금속 합금과 희토류 금속 사이의 인터페이스에서만 있는 열에 영향을 받는 지역에서 용융을 일으키고 귀금속 점화팁과 전극의 일반화된 용융을 피하기위해 채용되기 때문에, 귀금속 합금 점화팁을 가진 다양한 연관된 기술의 전극의 제조에서 사용되는 것과 같은 다양한 용접 프로세스와는 구별된다. 본 발명에서, 합금 모재(46)는 상기 모재의 두께를 통과하여 적어도 부분적으로 용융되고, 많은 경우, 상기 모재의 두께를 통과하여 완전히 용융된다. 예를 들면, 다수의 고체 모체 또는 분무-합금 분말 모재의 경우, 전극이 합금 모재(46)의 용융점 보다 낮은 용융점을 가지는 니켈 또는 니켈-기반의 합금으로 일반적으로 형성될 때, 상기 모재에 인접한 전극 표면의 국부화된 용융을 야기할 수 있는 합금 모재(46)를 완전히 용융하는 것이 바람 직하다. 분무-합금이 아닌 특정한 분말 혼합의 모재의 경우, 하나 이상의 다른 합금 구성성분이 용융되지 않은 또는 부분적으로만 용융되거나, 또는 다른 합금 성분으로 용해된 것으로 놓아두면서, 하나 이상의 합금 구성성분을 용융하는 것이 바람직하다. 이러한 특성은 균질의 귀금속 합금에서 다른 귀금속 및 비-귀금속 구성성분을 가진 귀금속의 준안정적인 귀금속 혼합물로의, 재결정된 합금 마이크로스트럭처(50)의 실질적으로 제한없는 조합체의 개발을 허용한다. 이것은 적절한, 합금 모재 구성성분, 그들의 입자 크기(분말 모재의 경우) 및 다른 팩터뿐 아니라 에너지 입력의 제어의 조정에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 점화팁(20, 22)의 마이크로스트럭처는 용접된 점화팁의 마이크로스트럭처와 구별된다. 에너지 입력 및 용융된 특성이 합금 모재(46)의 표면을 가로질러 다양하게될 수 있다 사실과 부분적인 용융 때문에, 그 결과물인 점화팁(20, 22)과 전극(16, 18) 사이의 인터페이스의 특성은 그들의 형태, 서로에 대해 전극 및 합금 모재의 구성성분의 확산정도, 그레인 크기 및 조직, 및 기타 특성에 따라 제어될 수 있다. 인터페이스의 형태에 대해, 도 10-13에서 예로써 도시된 바와 같이, 점화팁/전극 인터페이스는 서비스 환경에서 전극에 의해 경험된 열사이클링에 응답하여 크랙 전파와 조기 실패에 대한 경향을 감소시킬 것으로 믿어지는 비평면적인 것이 될 수 있다. 도 10-13에서도 볼 수 있는 바와 같이, 인터페이스의 폭과 확산의 정도는 상당하는 합금 구성물의 변형과 함께 인터페이스를 통해 두께의 함수로 변화하는 가변성 열팽창 계수를 가지는 단계적인 압력 완화지역을 제공하도록 제어된다. 또한 그레인 크기와 구조는 용융된 지역(48)의 가열 및 냉각의 적절한 제어에 의해 제어될 수 있다. 예를 들면, 세로배열 또는 엽상 그레인 구조는 그레인 크기 및 구조를 제어하기위해 공지된 방법을 사용하여 가열/냉각의 적절한 제어에 의해 생성될 수 있다. 도 12 및 13은 극한의 열사이클 및 그 결과인 점화팁의 양질의 접착 및 무결성을 나타내는 리플로우잉에 후속하여 24시간동안 900℃까지 가열된 전극(20)을 도시한다.
본문에 기술된 바와 같이, 원하는 에너지 밀도, 빔 패턴 및 기타 인자에 따라, 초점을 온오프하여 인가되는 연속한 또는 펄스 출력을 가지는 스캐닝되고, 래스터되거나 또는 고정된 적절한 레이저 빔(60)으로 에너지 입력(58)이 인가될 수 있다. 부분적으로 용융된 합금 모재(46)에 대해 필요한 에너지 출력을 가진 레이저는 또한 상기 합금 모재(46)에 근접한 전극 표면의 용융을 야기할 수 있기에 충분한 에너지를 가졌기 때문에, 합금 모재(46)에 근접한 전극(16, 18)의 그 부분들에 레이저 에너지를 반사하도록 적응된 연마된 표면(56)을 가진 금속 마스크(54)를 배치하고, 그에 의해, 상기와 같은 용융이 필요하다면, 합금 모재(46) 및/또는 전극(16, 18)의 마스크 및 구성의 적절한 크기조정에 의해 전체적으로 합금모재(46)에 대해, 그리고 합금 모재(46) 및 점화팁(20, 22)에 근접한 전극의 일부에 대한 용융을 제한하는 것이 바람직하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 또한 점화장치용 점화팁을 가진 금속 전극을 제조하는 방법(100)에 있어서: 점화끝단과 점화팁부를 가진 금속 전극(16, 18)을 형성하는 단계(120); 귀금속 모재(46)를 점화팁부에 도포하는 단계(140); 및 귀금속 점화팁(20, 22)을 형성하기 위해 귀금속 모재(46)를 리플로우하는 단계(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 포함한다. 방법(100)은 또한 상기 귀금속 모재(46)가 오목부(132)에 배치되도록 귀금속 모재(46)를 도포하는 단계 이전에, 귀금속 전극(16, 18)에 오목부(40, 42)를 형성하는 단계(130)를 선택적으로 포함한다. 방법은 또한 선택적으로 리플로우잉하는 단계(160)에 후속하여 점화팁(20, 22)을 형성하는 단계(180)를 선택적으로 포함한다. 또한, 상기 단계(140, 160)는 도 6에 도시된 바와 같이, 점화팁(20, 22)에 추가물질을 부가하거나, 또는 다중 층을 가지는 점화팁(20, 22)을 형성하기 위해 반복될 수 있다.
점화끝단 및 점화팁 부를 갖는 금속 전극을 형성하는 단계(120)는 중심 전극 및 그라운드 전극(들) 모두를 제조하는 종래 방법을 이용하여 실시될 수 있다. 이들 전극들은 예를 들면 니켈 및 니켈-기반 합금 등, 스파크플러그 제조에서 사용되는 종래 전극 물질로 제조될 수 있다. 중심전극(16)은 도 3에 도시된 바와 같은 전체적으로 원통형으로 대개 형성되고, 위에서 아래쪽으로 목이 있는 원통형 또는 장방형 팁 형태를 포함하는 다양한 점화팁 구성을 가질 수 있다. 그라운드 전극(18)은 전체적으로 장방형 단면, 직선의 바형태, L자형 이음새로된 형태 및 종래 기술에서 잘알려진 바와 같은 기타 형태이다.
전극에 오목부(132)를 형성하는 단계(130)는 스탬핑, 드로우잉, 머시닝, 드릴링, 문지르기, 에칭 및 오목부(40, 42)를 생성하기 위해 물질을 형성하고 제거하는 기타 종래 알려진 방법 등, 전극에 오목부를 형성하는 임의의 적절한 방법에 의해 수행될 수 있다. 오목부(40, 42)는 박스형태, 프루스토-원뿔 형태, 피라미드 및 본문에 기술된 기타 형태를 포함하는 적절한 크기 및 형태가 될 수 있다.
귀금속 모재(46)를 점화팁부에 도포하는 단계(140)는 귀금속 모재를 전 극(16, 18)의 점화팁부에 도포하기에 적절한 프로세스를 포함할 수 있다. 귀금속 모재(46)는 본 문에 기술된바와 같이, 예를 들면 귀금속 와이어, 스트립, 테이프, 블랭크스, 호일 및 이질 분말 입자등의 적절한 귀금속 모재를 포함할 수 있다. 적절한 도포 단계(140)는 선택된 귀금속 모재의 유형에 좌우될 것이다. 예를 들면, 와이어, 스트립, 테이프, 블랭크, 및 호일의 경우, 이들 모재를 도포하는 종래 방법이, 접착제, 용매제, 택용접, 스태킹 및 점화팁을 형성하기 위해 합금 모재를 플로우잉 하는 단계(160)에 후속한 단계를 충분히 가능하게 할수 있게 하기 위해 전극의 점화끝단 및 점화팁부에 고정되어 모재 물질을 유지시키기 위한 기타 종래 방법을 이용하여 적용될 수 있다. 이질 분말 모재의 경우, 잠김 스프레잉, 스크린 인쇄, 닥터 블레이딩, 페인팅 또는 전극에 슬러리 또는 페이스트를 도포하는 기타 방법에 의해 슬러리 또는 페이스트로써 상기 모재가 도포될 수 있다. 이질 분말은 또한 전극의 점화끝단 상에 분말을 응축시키거나, 또는 오목부(40, 42)로 응축 또는 침전된 분말 응축을 배치함으로써 미가공 형태로 압축된 분말 응축으로도 도포될 수도 있다.
귀금속 모재가 전극의 점화 끝단에 도포되면, 방법(100)은 점화팁(20, 22)을 형성하기 위해 귀금속 모재를 리플로우잉 하는 단계(160)로 연속된다. 리플로우잉(160)은 모든 또는 거의 모든 귀금속 모재의 용융을 포함하지만, 본문에 기술된 바와 같이, 상기 모재의 두께를 관통하여 귀금속 모재의 적어도 일부를 용융하는 것을 포함해야만 한다. 리플로우잉(160)은 귀금속 합금, 특히 다양한 형태의 용접 및/또는 기계적 부착을 채용하는 귀금속 합금을 이용하여 점화팁을 만드는 이전의 방법과는 반대이고, 여기서 귀금속 캡은 용접열이 영향을 미치는 영역(즉, 캡과 전극 사이의 인터페이스 영역)에서 발생하는 매우 국부화된 용융에 의해 전극에 부착되지만, 그러나, 모든, 또는 거의 모든 캡이 용융되는 것은 아니다. 이러한 차이점은 점화팁의 구조에 영향을 끼치는 점화팁의 구조에서 다수의 차이점을 만들거나 또는, 이것은 그 결과인 점화팁 구조에서 다수의 차임점을 만든다. 한가지 뚜렷한 차임점은 결과인 점화팁의 형태이다. 용접에 의해 형성되는 점화팁의 연관 기술은 전극에 용접된 캡의 일반적인 형태를 가지고 있다. 본 발명에서, 귀금속 모재의 용융은 귀금속 모재의 액체 흐름을 허용하고, 이 흐름은 그것이 재결정화되면서 점화팁의 다양한 새로운 형태를 생성하기 위해 활용될 수 있다. 추가로, 전극의 점화끝단의 설계와 함게 용융된 표면장력의 효과는 연관된 기술의 장치에서 얻기에 불가능하거나 매우 어려운 다수의 형태를 형성하는 데에 이용될 수 있다. 예를 들면, 전극이 아래를 잘라낸 오목부를 전극에 통합한다면, 귀금속 모재의 용융은 연관된 기술의 장치로는 불가능한 형태를 형성하기 위해 활용될 수 있다. 특히 귀금속의 액체 온도이상의 온도에서, 상호확산하기위한 귀금속 및 전극의 종래 공지된 성향때문에, 리플로우잉(160) 단계에 연관된 시간을 전체적으로 최소화하기 위해 리플로우잉 단계(160)가 실시되는 것이 바람직하다. 상기 시간은 약 2초이내인 것이 바람직하다. 그러나, 보다 긴 리플로우 시간을 활용할 수 있도록 하기 위해 합금 모재(46)와 전극(16, 18)의 다양한 조합체가 가능하다.
리플로우잉 단계(160)가 도 7-9에 개략적으로 도시되어 있다. 도 7에서, 스캐닝된 빔(58)이 재결정된 마이크로스트럭처(50)를 가진 점화팁(20, 22)을 형성하 기 위해 전극(16, 18)의 점화팁부에 부착된 금속 모재(46)를 리플로우하도록 사용된다. 도 8은 합금 모재(46)가 오목부(40, 42)에 배치되는 것을 제외하고는 도 7과 유사하다. 도 9 또한, 빔(58)이 스캐닝되지 않고 고정적인 것을 제외하고는 도 7과 유사하지만; 전극(20, 22) 및/또는 마스크(54)가 상기 고정빔 하에서 회전될 수 있다.
리플로우잉(160)에 연관된 시간을 최소화하기 위해, 귀금속 모재를 급속히 가열하는 수단을 이용하여 리플로우잉이 달성되는 것이 바람직하다. 급속 가열은 레이저 또는 전자 빔으로 귀금속 모재를 조사함으로써 달성될수 있다. 본 발명에 따르면 초점 평면에 단일 포인트 형태를 가진 것을 포함하는 다수 유형의 산업용 레이저들이 활용될 것으로 예상되지만, 상기 빔은 초점 평면에 분포된 영역 또는 빔 형태를 가지는 것이 바람직하다. 본문에 기술된 유형의 귀금속 합금용으로 적절한 레이저의 예로는 대략 12mm-0.5mm까지의 초점 평면에서 전체적으로 장방형 형태를 가진 멀티-킬로와트, 고출력, 다이렉트 다이오드 레이저가 있다. 빔의 크기와, 귀금속 모재의 원하는 가열속도, 열전도성, 및 반사도, 및 귀금속 모재의 가열 및/또는 용융 특성에 영향을 끼치는 기타 인자들과 같은, 기타 인자들과 비교한 모재의 크기에 따라, 레이저는, 전극 및 귀금속 모재에 대해 고정으로 유지되거나, 또는 귀금속 모재(46)에 대한 원하는 가열/리플로우잉 결과를 산출하는 패턴으로 귀금속 모재의 표면을 가로질러 래스터되거나 스캐닝될 수 있다. 레이저 빔이 전극 및/또는 귀금속 모재의 표면에 대하여 거의 직각 입사를 하는 것이 일반적으로 바람직하다. 추가하여, 상기 전극은 레이저 빔에 대하여 회전될 수 있다. 레이저 빔을 스캐닝하거나 또는 래스터링하는 것에 대한 대안 또는 추가로써, 전극이 레이저 빔에 대해 스캐닝되거나 래스터링될 수 있다. 초점을 맞춘 전자빔이 리플로우잉 단계(160)에서 사용된다면, 전극/귀금속 모재 및 빔 사이에서 상대적인 움직임을 만들어내는 유사한 기술이 채용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 추가하여, 다양한 고강도, 적외선 히터 등의 귀금속 모재를 급속히 가열하는 적절한 기타 방법이 그것들이 채용된 합금모재(46)를 리플로우하기 위해 채택되는 한 사용될 수 있고, 전극(16, 18)의 원치않는 가열을 제한하도록 제어될 수 있다.
전극의 일부를 용융하는 것을 방지하기 위해, 가능한 다수의 모재에 대해 귀금속 모재/전극의 가열이 제한되는 것이 또한 바람직하다. 귀금속 모재와 마스크 전극을 노출하도록 채택되고, 특히 이용된 레이저 조사의 파장을 반사하도록 채택된 연마된 금속 마스크가 채용될 수 있다. 상술한 다이오드 레이저의 경우, 금속 마스크는 연마된 알루미늄 또는 구리 또는 그의 합금을 포함하는 것이 바람직하다.
리플로우된 귀금속 점화팁(20, 22)을 형성하는 단계(180)는 예를 들면, 스탬핑, 단조, 또는 기타 종래의 금속 형성방법 및, 머시닝, 갈기, 연마 및 기타 금속 제거/마무리 방법 등의 점화팁을 형성하는 임의의 적절한 방법을 활용할 수 있다. 도 10 및 12는 형성단계(180)가 갈기 및 연마에 의해 점화표면(21)을 형성하기 위해 적용되는 중심 전극(20)을 도시한다. 유사하게, 도 14는 그라운드 전극(22)의 점화 표면(23)을 갈고 연마함으로써 형성하는 단계(180)를 도시한다.
합금 모재를 도포하고(140) 리플로우하는 단계(160)는 점화팁(20, 22)에 물질을 추가하는 것을 복수회 반복하기 위한 방법(100)과 함께 도 23a-23e에 도시된 바와 같이 반복될 수 있다. 도 24는 중량의 증가가 이러한 단계가 반복되면서 전체적으로 선형적이 될 수 있다는 것을 도시한다. 부가된 물질의 레이어는 동일한 구성물이 되거나 열팽창 계수(CTE)가 두께를 통해 변화되도록 또는 상이한 구성물을 가지며, 전극에 근접한 레이어의 CTE는 전극의 CTE에 근사하고, 외부 레이어의 CTE는 점화팁(20, 22)의 점화표면(21, 23)에서 원하는 귀금속 합금의 CTE에 가깝다. 유사하게, 이러한 멀티-레이어 접근 방식은 팁을 통해 확산을 억제하거나 또는 다양한 구조 또는 성능 특징을 가각 제공하기 위해 점화팁(20, 22)의 확산 배리어, 또는 다양한 구성물 구조 등을 구현하는데에 사용될 수 있다.
본 발명은 하기의 대표적인 예를 참조하여 더 한층 이해될 수 있다.
예 1
예 1은 그라운드 전극을 위한 코팅 및 융해/리플로우 프로세스의 전개에 관한 것이다. 예 1에 연관된 테스트의 목적은 스파크플러그 적용을 위해 그라운드 전극 바로서 공통으로 사용되는 물질의 끝단 상에 순수한 이리듐 분말을 융해/리플로우하기 위한 것이다. 대표적인 그라운드 물질로 선택된 금속 물질은 인코넬 합금(836 합금)이었다. 합금 모재로 사용된 귀금속은 알파 애사르(Alfa Aesar)로부터 얻어진 이리듐 분말(-325 메쉬)이다. 상기 합금 모재는 이리듐 분말의 수성 슬러리와 폴리비닐 알콜과 물의 수용액으로서 전극에 도포된다. 폴리비닐 알콜(PVA)은 분말 입자들을 그들 자신들과 전극 표면에 접착시키기 위한 결착제(binder agent)로써 기능한다. 귀금속 모재를 리플로우하는 데에 사용되는 장치는 Nuvonyx에 의해 만들어진 4kW 다이오드 레이저이다. 귀금속 모재만 레이저 빔에 노출되도 록 전극을 홀드하고 레이저 에너지의 인가를 제어하기 위한 반사 구리 마스크 정착물에 전극이 배치된다. 테스트 샘플은 그런 다음 광학 현미경을 이용하여 검사된다. 귀금속 전극 팁을 형성하는 방법은 다음과 같다:
1. 소량의 이리듐 분말을 폴리비닐 알콜 수용액과 혼합하여 측정된 그라운드 전극의 끝단 상에 슬러리의 모재를 증착시킨다.
2. 적외선 적외선 대류 장치를 이용하여 슬러리를 건조한다.
3. 건조한 슬러리가 있는 전극을 재측정한다.
4. 구리 마스크 정착물에 코팅된 전극을 배치한다.
5. 하기 표에 기재된 스캔속도로, 노즐 전달로 30SCFH 아르곤 실드 가스를 적용하면서, 4kW(100%) 출력, 초점을 맞춘 Nuvonyx 다이오드 레이저로 레이저 에너지를 적용하고 모재를 융해/리플로우한다.
6. 융해후 핀을 재측정한다.
표 1 및 2는 테스트 결과 뿐만 아니라, 테스트 샘플에 도입된 변수들을 나타낸다.
전극 레이저 스캔속도 m/mim 방향
1 1 중간에서 끝단
2 1 끝단에서 중간
3 1 끝단에서 중간
4 0.5 끝단에서 중간
5 0.75 끝단에서 중간
전극 이전의 Wt(g) Wt+건조 슬러리(g) 융해된 Wt(g)
1 0.732 0.747 0.740
2 0.729 0.748 0.741
3 0.731 0.767 0.761
4 0.738 0.763 0.762
5 0.736 0.757 0.756
이리듐은 단계적으로 배열된(slotted) 반사 구리 정착물 및 스캔된 레이저를 이용하여 인코넬 그라운드 전극으로 리플로우된다. 이러한 장치를 이용한 최상의 결과는 스캔이 전극 끝단에서 시작되고 중간을 향해 이동할 때 얻어진다. 이것은 전극 팁에서 리플로우된 귀금속 물질의 불균일한 부분의 축적을 방지한다. 융해후 8-30mg 사이의 잔여 이리듐과 1-7mg의 이리듐이 리플로우 프로세스 동안 유실된다. 이러한 결과에 근거하여, 보충 모재(complementary preform) 및/또는 전극(예를 들면 오목부)과 함께 미리정해진 마스크 패턴을 가지고 반사 구리 마스크를 이용하는 것은 리플로우된 점화팁의 형태를 제어하는 데에 사용될 수 있다고 믿어진다. 스캔 방향 및/또는 패턴은 리플로우 프로세스동안 발생한 용융물의 재결정시 리플로우된 귀금속 레이어에서의 불균질성이 생기는 것을 방지하기 위해 중요하다.
예 2
예 2는 중심 전극을 위한 코팅 및 융해/리플로우 프로세스의 전개에 관한 것이다. 예 2에 연관된 테스트의 목적은 스파크플러그 적용을 위해 중심 전극으로서 공통으로 사용되는 물질의 끝단 상에 이리듐, 로듐 및 텅스텐 분말의 분말 혼합물을 융해/리플로우하기 위한 것이다. 대표적인 중심 전극 물질로 선택된 금속 물질은 직경 3.75㎜의, 니켈 원통형 핀이었다. 합금 모재로 사용된 분말 구성성분은 알파 애사르로부터 얻어진 이리듐 분말(-325 메쉬), 알파 애사르로부터 얻어진 로듐 분말(-325 메쉬), 및 알파 애사르로부터 얻어진 텅스텐 분말(-325 메쉬)을 구비한다. 상기 합금 모재는 상기 분말의 수성 슬러리와 폴리비닐 알콜과 물의 수용액으로서 전극에 도포된다. 폴리비닐 알콜은 분말 입자들을 그들 자신들과 전극 표면에 접착시키기 위한 결착제로써 기능한다. 귀금속 모재를 리플로우하는 데에 사용되는 장치는 Nuvonyx에 의해 만들어진 4kW 다이오드 레이저이다. 귀금속 모재만 레이저 빔에 노출되도록, 전극을 홀드하고 레이저 에너지의 인가를 제어하기 위해 회전가능한 반사 구리 마스크 정착물에 전극이 배치된다. DC 전기 모터는 마스크 및 전극의 회전을 제어하기 위해 사용되었다. 테스트 샘플은 그런 다음 광학 현미경을 이용하여 검사된다. 귀금속 전극 팁을 형성하는 방법은 다음과 같다:
Ⅰ. 슬러리 준비 및 도포
1. 수용한 니켈 전극을 측정한다.
2. 이리듐, 로듐 및 텅스텐 분말을 하기 중량으로 폴리비닐 알콜 수용액과 혼합한다:
텅스텐 0.020g
이리듐 0.782g
로듐 0.201g
PVA 수용액 0.333g
3. 각 니켈 핀의 끝단에 슬러리의 모재를 증착한다.
4. 연구실에서 공기건조하고 그런다음 약 1시간동안 80℃에서 가스 오븐에 놓는다.
5. 끝단들에서 건조된 슬러리를 가진 핀들을 측정한다.
Ⅱ. 건조된 슬러리 모재의 리플로우잉
1. 1 초 듀레이션 레이저 펄스로 스피닝 구리 정착물(17.9V, 0.1A, 약 600rpm의 모터)에서 코팅된 전극들을 융해/리플로우한다.
2. 각 융해후 구리 마스크 표면을 재연마한다.
3. 각 융해된 전극을 측정하고 표 3에 도시된 결과로 기록한다.
전극# Wt/g Wt+건조된 슬러리/g 융해된 Wt/g
1 2.431 2.476 2.435
2 2.422 2.446 2.438
3 2.433 2.452 2.442
4 2.429 2.459 2.447
5 2.444 2.481 2.467
6 2.423 2.456 2.444
7 2.430 2.463 2.450
8 2.425 2.471 2.426
9 2.422 2.460 2.447
10 2.433 2.466 2.456
11 2.431 2.470 2.457
12 2.427 2.458 2.449
13 2.447 2.481 2.469
14 2.434 2.470 2.457
15 2.434 2.472 2.460
16 2.448 2.485 2.470
17 2.436 2.469 2.458
18 2.428 2.481 2.428
19 2.431 2.479 2.459
20 2.447 2.497 2.467
전극 1, 8 및 18은 가장 많은 슬러리가 추가되지만 융해후에 최소의 물질이 남는 것들이다. 따라서, 물질의 양 및/또는 활용되는 모재의 크기는 적용하는 것에 따라 최적의 양으로 제어되어야한다는 것이 나타나 있다. 사용되는 테스트 전극/모재 구성에 대해, 평균적으로 이리듐/로듐/텅스텐 중 약 20mg이 리플로우 프로세스 후에 용해되어 남는다. 전극 5 및 9-17은 10개의 구성성분의 샘플이다(평균에 가장 근사함). 이러한 결과들에 기초하여, 너무 많은 슬러리는 물질이 용융물로부터 배출되고, 그결과, 적용하는 것에 따라, 리플로우 프로세스 동안 귀금속의 손실을 최소화하기 위해 모재에 대한 물질의 최적의 크기/양이 선택되어야 한다고 믿어진다. 이러한 테스트에 사용되는 전극 구성에 대해, 레이저 리플로우 전에 3.75mm 전극 팁 상에 약 35mg의 건조된 슬러리가 최적의 양으로 나타난다. 슬러리의 잔여물이 이들 샘플을 코팅하는 데에 사용되기 때문에 전극(19, 20)이 그 나머지를 나타내지는 않는다. 각 코팅 동작 사이에 정기적으로 저어주더라도, 상기 슬러리는 다른 전극의 코팅동안 PVA 수용액의 증발과 금속 분말의 세팅 때문에 보다 점성이 있다. 도 15는 이러한 샘플의 결과를 도시한다.
예 3
예 3은 중심 전극을 위한 코팅 및 융해/리플로우 프로세스의 전개에 관한 것이다. 예 3에 연관된 테스트의 목적은 그 결과물인 함유물이나 결함없이, 스파크플러그 적용을 위해 중심 전극으로서 공통으로 사용되는 물질의 끝단 상에 이리듐, 로듐, 및 텅스텐 분말의 분말 혼합물을 융해/리플로우하기 위한 것이다. 대표적인 중심 전극 물질로 선택된 금속 물질은 직경 3.75㎜의, 순수한 니켈 원통형 핀이었다. 합금 모재로 사용된 분말 구성성분은 알파 애사르로부터 얻어진 이리듐 분말(-325 메쉬), 알파 애사르로부터 얻어진 로듐 분말(-325 메쉬), 및 알파 애사르로부터 얻어진 텅스텐 분말(-325 메쉬)을 구비한다. 상기 합금 모재는 상기 분말의 수성 슬러리와 폴리비닐 알콜과 물의 수용액으로서 전극에 도포된다. 폴리비닐 알콜은 분말 입자들을 그들 자신들과 전극 표면에 접착시키기 위한 결착제로써 기능한다. 귀금속 모재를 리플로우하는 데에 사용되는 장치는 Nuvonyx에 의해 만들어진 4kW 다이오드 레이저이다. 귀금속 모재만 레이저 빔에 노출되도록 전극을 홀드하고 레이저 에너지의 인가를 제어하기 위한 회전가능한 구리 마스크 정착물에 전극이 배치된다. DC 전기 모터는 마스크 및 전극의 회전을 제어하기 위해 사용되었다. 테스트 샘플은 그런 다음 광학 현미경을 이용하여 검사된다. 귀금속 전극 팁을 형성하는 방법은 다음과 같다:
Ⅰ. 슬러리 준비 및 도포
1. 하기 중량으로 이리듐, 로듐 및 텅스텐 분말을 폴리비닐 알콜 수용액과 혼합한다.
텅스텐 0.019g
이리듐 0.778g
로듐 0.199g
PVA 수용액 0.319g
2. 각 니켈 핀의 끝단에 슬러리의 모재를 증착한다.
3. 연구실에서 공기건조하고 그런다음 약 1시간동안 80℃에서 가스 오븐에 놓는다.
Ⅱ. 건조된 슬러리의 융해
1. 듀레이션(0.5s, 0.6s, 0.7s, 0.8s, 및 1.0s)을 변화시킨 레이저 펄스로 스피닝 구리 정착물(17.9V, 0.1A, 약 600rpm의 모터)에서 코팅된 전극들을 리플로우한다.
2. 30SCFH 노즐 전달 아르곤 실드 가스, 레이저 출력 4kW로 모든 레이저 샷을 초점을 맞춘다.
3. 각 융해후 구리 마스크 표면을 재연마한다.
Ⅲ. 광학 현미경에 대한 샘플을 분할 및 연마한다.
도 16a-e에 도시된 바와 같이, 선택된 전극/귀금속 모재/레이저 출력/등의 조합에 대해, 함유물이 0.5s-0.8s 사이의 레이저 샷으로 생성된 융해된 전극에서 나타난다. 레이저 샷을 보다 길게하면(즉, 레이저 에너지를 보다 더 인가하면), 용융의 균일도를 개선한다. 함유물은 1s동안 조사된 전극상에는 없다. 따라서, 레이저 샷을 길게할수록(즉, 레이저 에너지의 양을 크게할 수록), 용융 믹싱과 균질성을 증가시킨다고 믿어진다. 0.8s미만의 레이저 샷은 이리듐/로듐/텅스텐을 니켈 기판과 완전히 녹이고 혼합하기에 충분한 에너지를 공급하지 못하며, 따라서 주어진 전극/귀금속 모재/ 레이저 출력의 조합에 대해, 모재를 완전히 용융하고 전극상에 동질의 점화팁을 얻기위해 공급되어야만 하는 최소한의 에너지양이 존재한다. 테스트에 대해 선택된 물질의 조합에 대한 레이저 노출은 적어도 1s는 되는 것이 바람직하다. 따라서, 1초동안 노출된 샘플은 빔 아래에서 대략 10 주기를 경험한다.
예 4
예 4는 중심 전극을 위한 코팅 및 융해/리플로우 프로세스의 전개에 관한 것이다. 예 4에 연관된 테스트의 목적은 일반적으로 자동차 또는 산업용 스파크플러그 적용으로 사용되는 크기의 중심 전극으로서 공통으로 사용되는 물질의 끝단 상에 순수한 이리듐, 로듐, 및 텅스텐 분말의 분말 혼합물을 융해/리플로우하기 위한 것이다. 대표적인 산업용 중심 전극 물질로 선택된 금속 물질은 직경 3.75㎜의, 니켈 원통형 핀이었다. 다른 자동차용 전극은 또한 0.030인치 및 0.060 인치의 직경으로 된다. 합금 모재로 사용된 분말 구성성분은 알파 애사르로부터 얻어진 이리듐 분말(-325 메쉬), 알파 애사르로부터 얻어진 로듐 분말(-325 메쉬), 및 알파 애사르로부터 얻어진 텅스텐 분말(-325 메쉬)을 구비한다. 상기 합금 모재는 상기 분말의 수성 슬러리와 폴리비닐 알콜과 물의 수용액으로서 전극에 도포된다. 폴리비닐 알콜은 분말 입자들을 그들 자신들과 전극 표면에 접착시키기 위한 결착제로써 기능한다. 귀금속 모재를 리플로우하는 데에 사용되는 장치는 Nuvonyx에 의해 만들어진 4kW 다이오드 레이저이다. 귀금속 모재만 레이저 빔에 노출되도록 전극을 홀드하고 레이저 에너지의 적용을 제어하기 위한 회전가능한 구리/알루미늄 마스크 정착물에 전극이 배치된다. DC 전기 모터는 마스크 및 전극의 회전을 제어하기 위해 사용되었다. 테스트 샘플은 그런 다음 광학 현미경을 이용하여 검사된다. 귀금속 전극 팁을 형성하는 방법은 다음과 같다:
Ⅰ. 슬러리 준비 및 도포
1. 하기 중량으로 이리듐, 로듐 및 텅스텐 분말을 폴리비닐 알콜 수용액과 혼합한다.
텅스텐 0.019g
이리듐 0.778g
로듐 0.199g
PVA 수용액 0.319g
2. 각 니켈 핀의 끝단에 슬러리의 모재를 증착한다.
3. 연구실에서 공기건조하고 그런다음 약 1시간동안 80℃에서 가스 오븐에 놓는다.
Ⅱ. 각 부분을 측정
1. 슬러리를 도포하기 전에 산업용 전극을 측정하고, 슬러리를 건조한 후에 측정하고, 융해후에 측정한다.
2. 코팅 및 융해에 따른 평균 중량 이득과 손실을 계산
Ⅲ. 건조된 슬러리의 융해
1. 300ms 및 500ms 단일 샷으로 각각 고정된 정착물에 0.030" 및 0.060" 전극들을 융해한다.
2. 700ms 레이저샷으로 스피닝 구리 정착물(17.9V, 0.1A에서의 모터)에서 3.75mm 산업용 전극들을 융해한다.
3. 30SCFH 노즐 전달 아르곤 실드 가스, 레이저 출력 4kW으로 모든 레이저 샷을 초점을 맞춘다.
4. 각 융해후 구리 마스크 표면을 재연마한다.
Ⅳ. 광학 및 전자 현미경이전에 선택된 샘플을 분할 및 연마한다.
0.030인치 전극중 일부는 성공적으로 융해하지 못하고, 융해시 물질이 팁으로부터 튀어나온다. 그러나, 상기 프로세스는 이러한 크기의 전극에 적용가능하며, 만족할만한 결과를 얻기위해서는 단지 처리조건의 조정만을 필요로한다고 믿어진다. 0.060" 및 3.75mm전극이 잘 융해된다. 이리듐, 로듐, 텅스텐은 용융영역 전체에 잘 분산되지만, 일부경우에는 함유물이 나타난다. 다양한 형태(즉, 반구형)가 부분적으로 상기 용융물에 연관된 표면 장력의 효과에 따라 가능하다는 것이 명백하다. 함유물에서 구멍들이 나타나지만, 처리 조건 및 개시 물질의 조정이 상기 모재를 충분히 용융하면서 함유물없이 점화팁을 얻도록 영향을 받는다고 믿어진다. 슬래그의 얇은 레이어가 융해된 표면 영역에 나타나며, 상기 슬래그는 모재 분말에서의 오염물이 되거나 또는 다른 오염원으로부터 유입될 수 있는 티타늄을 함유한다. 평균적으로 상기 슬러리 증착은 3.75mm 전극 상에서 37mg이다. 대략 8mg의 물질이 분말 모재의 리플로우잉/융해시에 유실된다. 융해된 물질중에 대략 30mg의 물질이 3.75mm 전극상에 남는다. 이러한 결과에 근거하여, 프로세스 조건 또는 개시 물질의 조정이 재생가능하게 0.030" 전극상에서 이리듐/로듐/텅스텐을 리플로우하기 위해 필요하다고 믿어진다. 일부경우, 코팅 물질이 제거되고, 기판은 거의 융해되지 않는다. 레이저 펄스 길이, 및 초점으로부터의 거리 변화는 귀금속 모재와 전극을 완전히 리플로우하고 융해를 하기에 충분할 수 있다고 믿어진다. 레이저 파라미터는, 균일한 용융 혼합이 발생하고 함유물/구멍이 제거되도록 3.75mm 및 0.060 전극 상에서 이리듐/로듐/텅스텐을 리플로우/융해하기 위해 순화된다. 다시, 이러한 것은 정상적인 펄스 듀레이션과 초점으로부터의 거리의 균형이 될 것이다. 슬래그에서의 티타늄은 보다 철저한 프로세스 제어에 의해 제거될 수 있는 오염물이다.
예 5
예 5는 중심 전극을 위한 코팅 및 융해/리플로우 프로세스의 전개에 관한 것이다. 예 5에 연관된 테스트의 목적은 일반적으로 자동차 스파크플러그 적용에서 사용되는 크기의 중심 전극으로서 공통으로 사용되는 물질의 끝단 상에 이리듐 분말을 융해/리플로우하기 위한 것이다. 이러한 니켈 전극의 끝단은 0.030인치 및 0.060 인치의 직경으로 된다. 귀금속 모재로 사용된 분말 구성성분은 알파 애사르로부터 얻어진 이리듐 분말(-325 메쉬)을 구비한다. 상기 귀금속 모재는 상기 분말의 수성 슬러리와 폴리비닐 알콜과 물의 수용액으로서 전극에 도포된다. 폴리비닐 알콜은 분말 입자들을 그들 자신들과 전극 표면에 접착시키기 위한 결착제로써 기능한다. 귀금속 모재를 리플로우하는 데에 사용되는 장치는 Nuvonyx에 의해 만들어진 4kW 다이오드 레이저이다. 귀금속 모재만 레이저 빔에 노출되도록 전극을 홀드하고 레이저 에너지의 인가를 제어하기 위한 고정된 구리/알루미늄 마스크 정착물에 전극이 배치된다. 테스트 샘플은 그런 다음 광학 현미경을 이용하여 검사된다. 귀금속 전극 팁을 형성하는 방법은 다음과 같다:
1. 소량의 이리듐 분말을 폴리비닐 알콜 수용액과 혼합하여, 니켈 핀의 끝단에 슬러리 모재를 증착한다.
2. 적외선 가열과 오븐 장치에 의해 슬러리를 건조한다.
3. 핀을 알루미늄/구리 마스크 정착물에 조립한다, 주의점: 상기 정착물은 두 전극 직경 모두와 유사하고, 구리에서 홀 크기에 대해서만 상이하다.
4. 하기 조건으로 Nuvonyx 다이오드 레이저로 리플로우/융해한다:
0.030" 끝단 직경, 300ms 레이저 샷
0.060" 끝단 직경, 500ms 레이저 샷
5. 분할, 장착, 연마, 및 에칭하여 용융 영역의 구조를 나타낸다.
도 17a-17e를 참조하면, 알루미늄/구리 정착물은 전극의 기계절단한 팁을 약화시키지 않으면서 전극의 끝단에 대해 용융 영역을 한정한다. 고정빔을 가진 단일 레이저샷은 0.030" 및 0.060" 니켈 전극 상에 이리듐으로된 균일한 반구형 융해된 팁을 형성한다. 상기 이리듐은 크래킹 또는 결함없이 니켈 기판과 융해된다. 이러한 결과에 근거하여, 자동차용 니켈 전극 상의 레이저 융해된 이리듐 분말/슬러리는 비용 효율적이고, 야금술적 결합된, 그리고 스파크플러그에 대해 크랙킹이 없는 표면을 형성할 것으로 믿어진다. 오븐에서 코팅된 슬러리를 건조함으로써(즉, 2시간 동안 80℃에서), 구멍이 감소되거나 제거될 수 있다. 빔영역이 초점에서 5mm에서, 약 14mm x 2mm이기 때문에, 3개 또는 4개의 부분이 단일 레이저 노출에서 융해될 수 있다. 상기 부분들의 어레이는 수초안에 쉽게 처리될 수 있다. 귀금속 팁과 전극사이의 결합은 안정적이지만, 기판에 대한 융해된 팁의 접착은 상기 결합인 접화팁이 엔진사용시에도 견딜지를 보장하기에 충분한지를 담보하기 위해 테스트되어야한다.
예 6
예 6은 중심 전극을 위한 코팅 및 융해/리플로우 프로세스의 전개에 관한 것이다. 예 6에 연관된 테스트의 목적은 일반적으로 산업용 스파크플러그 적용에서 사용되는 크기의 중심 전극으로서 공통으로 사용되는 물질의 끝단 상에 이리듐 분말을 융해/리플로우하기 위한 것이다. 대표적인 중심 전극 물질로 선택된 금속 물질은 2.5mm 직경의, 니켈 원통형 핀이다. 귀금속 모재로 사용된 분말 구성성분은 알파 애사르로부터 얻어진 이리듐 분말(-325 메쉬)을 구비한다. 상기 귀금속 모재는 상기 분말의 수성 슬러리와 폴리비닐 알콜과 물의 수용액으로서 전극에 도포된다. 폴리비닐 알콜은 분말 입자들을 그들 자신들과 전극 표면에 접착시키기 위한 결착제로써 기능한다. 귀금속 모재를 리플로우하는 데에 사용되는 장치는 Nuvonyx에 의해 만들어진 4kW 다이오드 레이저이다. 귀금속 모재만 레이저 빔에 노출되도록 전극을 홀드하고 레이저 에너지의 인가를 제어하기 위한 고정된 연마 알루미늄 블록 마스크 정착물 또는 회전 구리 마스크 정착물에 전극이 배치된다. 테스트 샘플은 그런 다음 광학 현미경을 이용하여 검사된다. 귀금속 전극 팁을 형성하는 방법은 다음과 같다:
1. 소량의 이리듐 분말을 폴리비닐 알콜 수용액과 혼합하여, 니켈 핀의 끝단에 슬러리 모재를 증착한다.
2. 적외선 가열과 오븐 장치에 의해 슬러리를 건조한다.
3. 핀을 연마된 알루미늄 블록에 조립한다.
4. 하기 조건으로 Nuvonyx 다이오드 레이저로 레이저 융해한다:
샘플 1, 4kW, 초점맞춤, 1m/min, 아르곤 실드 가스, 고정된 알루미늄 마스크
샘플 2, 4kW, 초점맞춤, 0.5m/min, 아르곤 실드 가스, 고정된 알루미늄 마스크
샘플 3, 4kW, 초점에서 5mm, 단일샷 0.75s, 아르곤 실드 가스, 회전 구리 마스크
샘플 4, 4kW, 초점에서 5mm, 단일샷 0.5s, 아르곤 실드 가스, 회전 구리 마스크
5. 갈기 및 연마, 원한다면 도 18c를 보라.
도 18a-19b에 도시된 바와 같이, 이리듐 분말은 용융되고, 니켈로 합금이된 이리듐 강화 표면을 형성하기 위해 니켈 기판과 융해된다. 건조된 이리듐 슬러리에 레이저 빔을 스캐닝하는 것은 균질하지 못한 용융풀을 만들고 비대칭적인 융해 표면을 만든다. 고정빔과 회전되는 부분을 가진 단일 레이저 샷은 니켈상에서 이리듐의 균일한 반구형 융해팁을 형성한다. 일부 구멍이 나타나지만, 융해된 표면의 대부분은 구멍이 없다. 크랙도 관찰되지 않는다. 이러한 결과에 기초하여, 니켈 핀상의 레이저 융해 이리듐 분말/슬러리는 비용효율적이고, 야금술로 결합되고, 스파크플러그에 대해 크랙이 없는 전극 표면이 된다고 믿어진다. 또한 구멍들이 오븐에서 슬러리 코팅된 바를 건조함으로써(80℃에서 2시간동안을 제안함) 감소되거나 제거될 수 있다고 믿어진다. 연마된 알루미늄은 양질의 마스크 정착물 물질이지만, 연마된 구리는 그것이 보다 반사를 잘하기 때문에(RAl=0.71, RCu=0.90) 보다 바람직하다.
예 7
예 7은 중심 전극을 위한 코팅 및 융해/리플로우 프로세스의 전개에 관한 것이다. 예 7에 연관된 테스트의 목적은 일반적으로 자동차 및 산업용 스파크플러그 적용에서 사용되는 크기의 중심 전극으로서 공통으로 사용되는 물질의 끝단 상에 플래티늄 분말을 융해/리플로우하기 위한 것이다. 대표적인 중심 전극 물질로 선택된 금속 물질이 2.5mm 및 3.75mm 직경의 니켈 원통형 핀이다. 귀금속 모재로 사용된 분말 구성성분은 알파 애사르로부터 얻어진 플래티늄 분말(-325 메쉬)을 구비한다. 상기 귀금속 모재는 상기 분말의 수성 슬러리와 폴리비닐 알콜과 물의 수용액으로서 전극에 도포된다. 폴리비닐 알콜은 분말 입자들을 그들 자신들과 전극 표면에 접착시키기 위한 결착제로써 기능한다. 귀금속 모재를 리플로우하는 데에 사용되는 장치는 Nuvonyx에 의해 만들어진 4kW 다이오드 레이저이다. 귀금속 모재만 레이저 빔에 노출되도록 전극을 홀드하고 레이저 에너지의 인가를 제어하기 위한 고정 연마 구리 마스크 정착물에 전극이 배치된다. 테스트 샘플은 그런 다음 광학 현미경을 이용하여 검사된다. 귀금속 전극 팁을 형성하는 방법은 다음과 같다:
1. 소량의 플래티늄 분말을 폴리비닐 알콜 수용액과 혼합하여, 니켈 핀의 끝단에 슬러리의 작은 덩어리를 증착한다.
2. 적외선 가열과 오븐 장치에 의해 슬러리를 건조한다.
3. 핀을 회전 스테이지 상의 물림쇠에 조립한다. 필요하다면 핀의 끝단에 구리 마스크를 장착한다.
4. 하기 조건으로 Nuvonyx 다이오드 레이저로 융해한다:
샘플 도면 번호 직경 mm 레이저 샷 s 마스크 Fdist mm
1 20a, b 2.5 0.5 없음 0
2 20c 2.5 0.5 팁에 0
3 20d 2.5 0.5 팁에 10
4 20e 3.75 0.5 팁에 10
5 3.75 0.5 팁에 5
6 3.75 0.7 팁에 7
7 3.75 1.0 팁에 10
도 20a-e를 참조하면, 구리 마스크는 전극의 측면을 넘어서 용융영역이 넘쳐나는 것을 방지할 필요가 있다. 레이저를 초점에서 10mm로 설정하면, 2.5mm 전극 상의 용융영역의 깊이가 감소된다. 융해 혼합은 0.5s와 1.0s 레이저 샷 모두에서 3.75mm 전극 상의 초점에서 10mm에서는 발생하지 않았다. 융해영역은 초점 +5mm와 초점 +7mm의 3.75mm 전극에서 관찰되었지만, 양측 끝단에서도 융해된 영역은 나타나지 않았다. 초점으로부터의 거리의 증가는 3.75mm 전극상의 용융 영역의 크기를 증가시키지만, 초점으로부터 10mm에서는 기판과의 융합은 없다. 이러한 결과에 근거하여, 보다 나은 건조(80℃에서, 1시간동안)는 결함, 담금 및 구멍을 감소시킬수 있다. 작은 전극(2.5mm 이하)들은 단일 레이저 샷으로 융해될 수 있다. 보다 큰 전극(3.75mm 이상)은 탑 표면 전체를 융해하기 위해 전극 및/또는 마스크를 회전시킬 필요가 있을 수 있다. 초점으로부터의 거리의 증가는 보다 큰 융해영역을 만들지만, 초점으로부터 10mm에서 조사(W/cm2)는 기판의 코팅을 융해하기에는 너무 작다. 점화팁 상의 귀금속의 완전히 밀한 코팅을 만들기 위해 초점으로부터의 거리와 샷 듀레이션(보다 큰 전극에 대한 스캔 속도)의 함수로써 용융 깊이, 혼합 및 다공률의 정도가 리플로우 프로세스를 제어하기 위한 중요한 파라미터가 될 수 있다. 이러한 결과들은 또한 금, 은 뿐만 아니라 이리듐, 로듐, 팔라듐, 오스뮴을 포함하는 다른 귀금속 분말에도 적용가능하고; 플래티늄은 다른 보다 비싼 금속 분말을 보호하기 위해 사용된다.
예 8
예 8은 중심 전극을 위한 코팅 및 융해/리플로우 프로세스의 전개에 관한 것이다. 예 8에 연관된 테스트의 목적은 일반적으로 산업용 스파크플러그 적용에서 사용되는 크기의 중심 전극으로서 공통으로 사용되는 물질의 끝단 상에 플래티늄 또는 이리듐 분말을 융해/리플로우하기 위한 것이다. 대표적인 중심 전극 물질로 선택된 금속 물질이 3.75mm 직경의 니켈 원통형 핀이다. 귀금속 모재로 사용된 분말 구성성분은 둘다 모두 알파 애사르로부터 얻어진 플래티늄 분말(-325 메쉬) 또는 이리듐 분말(-325 메쉬)의 혼합물을 구비한다. 상기 귀금속 모재는 상기 분말의 수성 슬러리와 폴리비닐 알콜과 물의 수용액으로서 전극에 도포된다. 폴리비닐 알콜은 분말 입자들을 그들 자신들과 전극 표면에 접착시키기 위한 결착제로써 기능한다. 귀금속 모재를 리플로우하는 데에 사용되는 장치는 Nuvonyx에 의해 만들어진 4kW 다이오드 레이저이다. 귀금속 모재만 레이저 빔에 노출되도록 전극을 홀드하고 레이저 에너지의 인가를 제어하기 위한 회전 연마된 구리 마스크 정착물에 전극이 배치된다. 테스트 샘플은 그런 다음 광학 현미경을 이용하여 검사된다. 귀금속 전극 팁을 형성하는 방법은 다음과 같다:
1. 소량의 플래티늄 또는 이리듐 분말을 폴리비닐 알콜 수용액과 혼합하여, 니켈 핀의 끝단에 슬러리의 작은 덩어리를 증착한다.
2. 헤어드라이를 이용하여 슬러리를 건조한다.
3. 핀을 정착물에 조립하고, 필요하다면 DC 모터를 회전하도록 설정한다.
4. 표 5에 도시된 조건에 따라 Nuvonyx 다이오드 레이저로 레이저 융해한다. 모든 레이저의 처리는 노즐에 의해 전달되는 4kW, 30SCFH 아르곤 실드 가스로 실시한다. 천공된 끝단의 견본은 원뿔 형태의 오목부를 가지거나 귀금속 슬러리를 잘 수용하기 위한 것이다. 9V/0.08A는 초당 5 회전에 상당한다.
5. 선택된 견본의 연마된 섹션을 만들고, 용융영역의 구조를 나타내기 위해 3% 나이탈(nital)로 에칭한다.
견본ID 도면 번호 레이저샷 s 모터 Volts/Amps 비고
1 0.5 17.9/0.1 플래티늄, 평평한 전극, 빔에서 스핀
2 21a 0.7 17.9/0.1 플래티늄, 평평한 전극, 빔에서 스핀
3 0.5 9/0.08 플래티늄, 평평한 전극, 빔에서 스핀
4 0.7 9/0.08 플래티늄, 평평한 전극, 빔에서 스핀
5 N/A N/A 플래티늄, 스핀없음, 스캔 0.5m/min
6 21b 0.5 9/0.08 플래티늄, 천공된 끝단, 빔에서 스핀
7 0.7 17.9/0.1 이리듐, 평평한 전극, 빔에서 스핀
8 0.7 X 2 샷 17.9/0.1 이리듐, 평평한 전극, 빔에서 스핀
견본 ID 핀 g 핀 + 슬러리 g 융해된 wt g 융해된 플래티늄 g
5 2.430 2.470 2.440 0.010
6 2.395 2.435 2.412 0.017
주의: 견본 1은 용융물로부터 플래티늄 볼을 배출하며, 이것은 0.033g이다.
견본 ID 핀 g 핀 + 슬러리 g 융해된 wt g 융해된 이리듐 g
7 2.439 2.486 2.478 0.039
8 2.431 2.489 2.484 0.053
주의: 일부 견본들은 슬러리가 도포되기 전에, 그리고 슬러리가 도포되고, 물질의 손실 및 융해된 증착물의 중량을 판정하기 위해 융해된 후에 측정된다.
슬러리 코팅된 전극에 대해 빔을 스캐닝하는 것은 불규칙한 융해된 표면을 가져온다. 고정 빔에서 일부를 스피닝하는 것은 스캐닝보다 더 균질한 용융 영역을 가져온다. 회전시, 물질이 플래티늄 용융물로부터 배출된다. 플래티늄의 10mg의 코팅이 도 21a에 도시된 것과 유사한 평평한 끝단의 전극으로 융해된다. 도 21b를 참조하면, 플래티늄 중 17mg을 코팅하는 것은 천공되고 슬러리를 수용하기 위해 밖으로 움푹들어간 핀으로 융해된다. 53mg의 이리듐 까지, 용융시에 회전 전극 상에 남는다. 2 개의 레이저 샷은 융해된 마이크로스트럭처를 개선시키지 못한다. 이러한 결과에 근거하여, 회전이 3.75mm 슬러리로 코팅된 전극 상에 균일한 용융 영역을 얻기 위해 필요하다고 믿어진다. 고정 전극 표면에 대한 빔의 선형 스캐닝은 융해 방법으로 사용되어서는 안된다. 전체 건조(즉, 80℃, 1시간)는 결함, 담그기, 및 구멍들을 감소시킬수 있다.
본 발명에 따라 본문에서 규정한 목적 및 장점을 달성하기 위한 점화 장치 및 제조 방법이 제공된다는 것이 명백하게 될 것이다. 물론, 상기 설명은 본 발명의 바람직한 설명의 실시예이고, 본 발명은 도시된 특정한 실시예에 제한되지 않는 다는 것이 이해될 것이다. 다양한 변화와 변조가 당업자에게는 자명할 것이다. 이러한 모든 변화와 변조는 본 발명의 범위 내에 있도록 의도된 것이다. 본 발명은 하기와 같이 기술될 것이다.

Claims (46)

  1. 내연기관용 점화장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징 내에 내장되고 상기 하우징의 개구에서 노출된 축 끝단을 가진 절연체;
    상기 절연체에 장착되고 상기 축 끝단을 통해 상기 절연체의 외부로 뻗어나가며, 점화 끝단을 구비한 중심 전극;
    상기 하우징 상에 장착되고, 상기 점화 끝단과 점화팁이 그들 사이에서 스파크 갭을 형성하도록 상기 점화팁에 대향하여 위치한 점화 끝단에서 끝나는 그라운드 전극; 및
    자신의 점화 끝단에서 상기 중심 전극과 상기 그라운드 전극 중 어느 하나로 야금술로 결합된, 제 1 리플로우된 귀금속 분말 페이스트 또는 슬러리 모재로 형성된 제 1 점화팁을 포함하고 있으며, 상기 제 1 점화팁은 상기 제1 점화팁과 상기 점화 끝단 사이의 상방으로 볼록한 결합 인터페이스 및 상기 점화 끝단을 완전히 덮는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 귀금속은 이리듐, 플래티늄, 팔라듐, 로듐, 금, 은, 및 오스뮴, 및 그의 합금으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 귀금속은 또한 텅스텐, 이트륨, 란타늄, 루테늄, 지르코늄으로 구성된 그룹중의 금속을 합금 부가물로서 더 구비하는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중심 전극 및 상기 그라운드 전극 중에서 제 1 점화팁이 결합된 어느 하나가 아닌 다른 것에 야금술로 결합된 제 2 리플로우된 귀금속 모재로 형성된 제 2 점화팁을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 모재는 분말 모재인 것을 특징으로 하는 점화장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 귀금속은 이리듐, 플래티늄, 팔라듐, 로듐, 금, 은, 및 오스뮴, 및 그의 합금으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 귀금속은 또한 텅스텐, 이트륨, 란타늄, 루테늄, 및 지르코늄으로 구성된 그룹중의 금속을 합금 부가물로서 더 구비하는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 점화팁들은 동일한 귀금속으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 상방으로 볼록한 결합 인터페이스는 상기 제 1 점화팁 및 상기 점화 끝단 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 점화팁은 평평한 외부 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 점화팁은 볼록한 외부 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  12. 내연기관용 점화장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징 내에 내장되고 상기 하우징의 개구에서 노출된 축 끝단을 가진 절연체;
    상기 절연체에 장착되고 상기 축 끝단을 통해 상기 절연체의 외부로 뻗어나가며, 점화 끝단을 구비한 중심 전극;
    상기 하우징 상에 장착되고, 상기 점화 끝단과 점화팁이 그 사이에서 스파크 갭을 형성하도록 상기 점화팁에 대향하여 위치한 점화 끝단에서 끝나는 그라운드 전극; 및
    상기 중심 전극과 상기 그라운드 전극 중 어느 하나의 전극 내에 배치된 오목부내에서 상기 어느 하나의 전극과 점화 끝단에서 야금술로 결합되고, 상기 점화팁과 점화끝단 사이에 상방으로 볼록한 인터페이스를 갖는, 제 1 리플로우된 귀금속 분말 페이스트 또는 슬러리 모재로 형성된 제 1 점화팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 귀금속은 이리듐, 플래티늄, 팔라듐, 로듐, 금, 은, 및 오스뮴, 및 그의 합금으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 귀금속은 또한 텅스텐, 이트륨, 란타늄, 루테늄, 하프늄, 및 지르코늄으로 구성된 그룹중의 금속을 합금 부가물로서 더 구비하는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 중심 전극 및 상기 그라운드 전극 중에서 제 1 점화팁이 결합된 어느 하나가 아닌 다른 것에 야금술로 결합된 제 2 리플로우된 귀금속 모재로 형성된 제 2 점화팁을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 귀금속은 이리듐, 플래티늄, 팔라듐, 로듐, 금, 은, 및 오스뮴, 및 그의 합금으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 귀금속은 또한 텅스텐, 이트륨, 란타늄, 루테늄, 지르코늄으로 구성된 그룹중의 금속을 합금 부가물로서 더 구비하는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 점화팁들은 동일한 귀금속으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 점화팁은 자신의 각각의 점화끝단에 배치된 제 2 오목부에서 결합되는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 모재는 분말형 모재인 것을 특징으로 하는 점화장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 귀금속은 이리듐, 플래티늄, 팔라듐, 로듐, 금, 은, 및 오스뮴, 및 그 의 합금으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 귀금속은 또한 텅스텐, 이트륨, 란타늄, 루테늄, 지르코늄으로 구성된 그룹중의 금속을 합금 부가물로써 더 구비하는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  23. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 점화팁은 평평한 외부 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  24. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 점화팁은 볼록한 외부 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 점화장치.
  25. 점화장치용 점화팁을 가진 금속 전극을 제조하는 방법에 있어서,
    점화팁부를 가진 금속 전극을 형성하는 단계;
    귀금속 분말 슬러리 또는 페이스트 모재를 점화팁부에 도포하는 단계; 및
    귀금속 점화팁을 형성하기 위해 상기 귀금속 분말 슬러리 또는 페이스트 모재를 리플로우하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    점화팁부를 가진 전극을 형성하는 단계는 전극의 점화팁부에 오목부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    귀금속 모재를 점화팁부에 도포하는 단계는 귀금속 모재를 상기 점화팁부에 형성된 오목부로 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 귀금속 분말 슬러리 또는 페이스트는 결합제, 액체 운반체, 항균제 및 살균제로 구성된 그룹중에 선택된 적어도 하나의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 결합제는 유기 화합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 폴리비닐 알콜인 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 25 항에 있어서,
    상기 귀금속은 이리듐, 플래티늄, 팔라듐, 로듐, 금, 은, 및 오스뮴, 및 그의 합금으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 귀금속은 또한 텅스텐, 이트륨, 란타늄, 루테늄, 지르코늄으로 구성된 그룹중의 금속을 합금 부가물로서 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 25 항에 있어서,
    레이저 빔으로부터 얻어진 에너지를 이용하여 리플로우잉이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 초점이 맞추어지고, 소정의 초점 평면을 가지고, 상기 초점 평면에서의 빔은 소정의 빔 형상과 초점 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 빔은 상기 귀금속 모재의 표면 전체에 걸쳐 스캐닝되는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 빔은 상기 귀금속 모재의 표면 전체에 대해 고정적인 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 레이저 빔을 반사하도록 채택되고, 상기 귀금속 모재의 적어도 일부를 레이저빔에 노출하도록 채택되는 개구를 가진 마스크로 전극을 덮는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 마스크는 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 마스크는 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 25 항에 있어서,
    리플로우잉이 대기중에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 25 항에 있어서,
    리플로우잉이 불활성 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 25 항에 있어서,
    리플로우잉은 전자빔으로부터 얻어지는 에너지를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 전자빔은 초점이 맞추어지고, 소정의 초점 평면을 가지고, 상기 초점 평면에서의 빔은 소정의 빔 형상과 초점 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 빔은 상기 귀금속 모재의 표면에 대하여 스캐닝되는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제 43 항에 있어서,
    상기 빔은 상기 귀금속 모재의 표면에 대해 고정적인 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 25 항에 있어서,
    상기 귀금속 모재의 리플로우에 후속하여 점화팁을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020077004902A 2004-08-03 2005-08-03 리플로우된 점화팁을 가진 점화장치 및 제조방법 KR101160514B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US59828804P 2004-08-03 2004-08-03
US60/598,288 2004-08-03
PCT/US2005/027799 WO2006017687A2 (en) 2004-08-03 2005-08-03 Ignition device having a reflowed firing tip and method of making

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070053725A KR20070053725A (ko) 2007-05-25
KR101160514B1 true KR101160514B1 (ko) 2012-06-28

Family

ID=35839919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077004902A KR101160514B1 (ko) 2004-08-03 2005-08-03 리플로우된 점화팁을 가진 점화장치 및 제조방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7385339B2 (ko)
EP (1) EP1787367B1 (ko)
JP (2) JP2008509531A (ko)
KR (1) KR101160514B1 (ko)
CN (1) CN101218721B (ko)
CA (1) CA2575752A1 (ko)
MX (1) MX2007001454A (ko)
WO (1) WO2006017687A2 (ko)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060269687A1 (en) * 2005-05-31 2006-11-30 Federal-Mogul World Wide, Inc. Selective area fusing of a slurry coating using a laser
US7521849B2 (en) * 2005-09-29 2009-04-21 Federal-Mogul World Wide, Inc. Spark plug with welded sleeve on electrode
JP2007213927A (ja) * 2006-02-08 2007-08-23 Denso Corp 内燃機関用のスパークプラグ
US8922102B2 (en) 2006-05-12 2014-12-30 Enerpulse, Inc. Composite spark plug
US8049399B2 (en) * 2006-07-21 2011-11-01 Enerpulse, Inc. High power discharge fuel ignitor
US7851984B2 (en) * 2006-08-08 2010-12-14 Federal-Mogul World Wide, Inc. Ignition device having a reflowed firing tip and method of construction
JP4927955B2 (ja) * 2007-01-31 2012-05-09 ユラ・テック・カンパニー・リミテッド 点火プラグ
US7795790B2 (en) * 2007-02-02 2010-09-14 Federal-Mogul Worldwide, Inc. Spark plug electrode and process for making
US7969078B2 (en) * 2008-05-19 2011-06-28 Federal Mogul Ignition Company Spark ignition device for an internal combustion engine and sparking tip therefor
CN101447648B (zh) * 2008-12-22 2012-06-06 株洲湘火炬火花塞有限责任公司 一种贵金属火花塞中心电极制作方法及中心电极
JP5044665B2 (ja) * 2010-01-26 2012-10-10 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP4996723B2 (ja) * 2010-07-02 2012-08-08 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ及びその製造方法
BR112013001540A2 (pt) 2010-07-29 2016-05-10 Federal Mogul Ignition Co vela de ignição e material de eletrodo
US8471451B2 (en) 2011-01-05 2013-06-25 Federal-Mogul Ignition Company Ruthenium-based electrode material for a spark plug
DE112012000600B4 (de) 2011-01-27 2018-12-13 Federal-Mogul Ignition Company Zündkerzenelektrode für eine Zündkerze, Zündkerze und Verfahren zum Herstellen einer Zündkerzenelektrode
US8760044B2 (en) 2011-02-22 2014-06-24 Federal-Mogul Ignition Company Electrode material for a spark plug
US8766519B2 (en) 2011-06-28 2014-07-01 Federal-Mogul Ignition Company Electrode material for a spark plug
WO2013113005A1 (en) 2012-01-27 2013-08-01 Enerpulse, Inc. High power semi-surface gap plug
US10044172B2 (en) 2012-04-27 2018-08-07 Federal-Mogul Ignition Company Electrode for spark plug comprising ruthenium-based material
WO2013177031A1 (en) 2012-05-22 2013-11-28 Federal-Mogul Ignition Company Method of making ruthenium-based material for spark plug electrode
DE102013105698B4 (de) * 2012-06-01 2019-05-02 Federal-Mogul Ignition Company Zündkerze
US8979606B2 (en) 2012-06-26 2015-03-17 Federal-Mogul Ignition Company Method of manufacturing a ruthenium-based spark plug electrode material into a desired form and a ruthenium-based material for use in a spark plug
US9231380B2 (en) 2012-07-16 2016-01-05 Federal-Mogul Ignition Company Electrode material for a spark plug
US9368943B2 (en) 2013-03-12 2016-06-14 Federal-Mogul Ignition Company Spark plug having multi-layer sparking component attached to ground electrode
CZ306282B6 (cs) * 2013-03-22 2016-11-16 BRISK Tábor a. s. Způsob vytváření elektrody zapalovací svíčky s nánosem přídavného materiálu metodou laserového navařování
DE102013109612A1 (de) * 2013-09-03 2014-09-25 Federal-Mogul Ignition Gmbh Zündkerze
US20150332623A1 (en) * 2014-05-15 2015-11-19 Elwha Llc Unobtrusive visual messages
DE102014210984A1 (de) * 2014-06-10 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Zündkerzenelektrode, Verfahren zu deren Herstellung und Zündkerze
DE102015121862B4 (de) * 2015-12-15 2017-12-28 Federal-Mogul Ignition Gmbh Zündkerze
JP2019189884A (ja) * 2016-07-25 2019-10-31 田中貴金属工業株式会社 スパークプラグ電極用の材料
GB201719370D0 (en) * 2017-11-22 2018-01-03 Johnson Matthey Plc Component produced by additive manufacturing
US10468857B1 (en) * 2018-07-02 2019-11-05 Denso International America, Inc. Ground electrode assembly for a spark plug
CA3086430C (en) * 2018-12-21 2023-08-22 Innio Jenbacher Gmbh & Co Og Spark plug and method for manufacturing a spark plug
DE112021003566T5 (de) * 2020-08-21 2023-04-20 Federal-Mogul Ignition Gmbh Zündkerzenelektrode und verfahren zum herstellen derselben
US11670915B2 (en) * 2020-11-12 2023-06-06 Federal-Mogul Ignition Gmbh Composite sparking component for a spark plug and method of making the same
DE212022000192U1 (de) * 2021-05-04 2024-02-20 Federal-Mogul Ignition Gmbh Zündkerzenelektrode
US11901705B2 (en) 2021-07-22 2024-02-13 Federal-Mogul Ignition Gmbh Electrode tip assembly for a spark plug and method of manufacturing the same
US11621544B1 (en) 2022-01-14 2023-04-04 Federal-Mogul Ignition Gmbh Spark plug electrode and method of manufacturing the same
US11831130B2 (en) 2022-03-29 2023-11-28 Federal-Mogul Ignition Gmbh Spark plug, spark plug electrode, and method of manufacturing the same
EP4311047A1 (de) 2022-07-22 2024-01-24 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Zündkerzenelektrode mit additiv gefertigter platingruppenmetallspitze

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05234662A (ja) * 1991-12-27 1993-09-10 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ用電極およびその製造方法
JPH0696837A (ja) * 1992-09-10 1994-04-08 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグの製造方法
JPH06310253A (ja) * 1993-04-26 1994-11-04 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ用電極
JP2001203060A (ja) 2000-01-17 2001-07-27 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3075066A (en) 1957-12-03 1963-01-22 Union Carbide Corp Article of manufacture and method of making same
US3673452A (en) 1970-09-21 1972-06-27 Ronald F Brennen Spark plug
US3854067A (en) 1973-10-04 1974-12-10 Phillips Petroleum Co Spark plug
GB1572339A (en) 1975-07-08 1980-07-30 Johnson Matthey Co Ltd Igniters suitable for gas turbines
US4122366A (en) 1977-01-03 1978-10-24 Stutterheim F Von Spark plug
US4540910A (en) 1982-11-22 1985-09-10 Nippondenso Co., Ltd. Spark plug for internal-combustion engine
JPS6288287A (ja) * 1985-10-15 1987-04-22 日本特殊陶業株式会社 スパ−クプラグ
JPS62226592A (ja) 1986-03-28 1987-10-05 日本特殊陶業株式会社 点火プラグ
US4826462A (en) 1988-08-19 1989-05-02 Champion Spark Plug Company Method for manufacturing a spark plug electrode
JP3272390B2 (ja) * 1992-03-24 2002-04-08 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JPH05290952A (ja) * 1992-04-07 1993-11-05 Ngk Spark Plug Co Ltd 多極型スパークプラグの中心電極の製造方法
JPH05335066A (ja) 1992-06-01 1993-12-17 Nippondenso Co Ltd 内燃機関用スパークプラグ
JPH06338376A (ja) * 1993-05-27 1994-12-06 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ用電極
JP3265067B2 (ja) 1993-07-23 2002-03-11 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
GB2285942A (en) 1994-01-25 1995-08-02 Ford Motor Co Forming an erosion resistant coating on an electrode
JPH07249471A (ja) 1994-03-10 1995-09-26 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ
JP2877035B2 (ja) 1995-06-15 1999-03-31 株式会社デンソー 内燃機関用スパークプラグ
US6262522B1 (en) 1995-06-15 2001-07-17 Denso Corporation Spark plug for internal combustion engine
US5973443A (en) 1996-05-06 1999-10-26 Alliedsignal Inc. Spark plug electrode tip for internal combustion engine
JP3000955B2 (ja) 1996-05-13 2000-01-17 株式会社デンソー スパークプラグ
JP3796342B2 (ja) 1998-01-19 2006-07-12 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ及びその製造方法
DE19817391A1 (de) 1998-04-20 1999-10-21 Daimler Chrysler Ag Zündkerze für eine Brennkraftmaschine bzw. Sensorelement für Entflammungs- und Verbrennungsvorgang
US6071163A (en) 1998-07-13 2000-06-06 Alliedsignal Inc. Wear-resistant spark plug electrode tip containing platinum alloys, spark plug containing the wear-resistant tip, and method of making same
US6045424A (en) 1998-07-13 2000-04-04 Alliedsignal Inc. Spark plug tip having platinum based alloys
US6132277A (en) 1998-10-20 2000-10-17 Federal-Mogul World Wide, Inc. Application of precious metal to spark plug electrode
US6265815B1 (en) 1999-03-04 2001-07-24 Yuri Reznik Spark plug and method of producing the same
US6533629B1 (en) 1999-07-13 2003-03-18 Alliedsignal Inc. Spark plug including a wear-resistant electrode tip made from a co-extruded composite material, and method of making same
DE10015642A1 (de) 2000-03-29 2001-10-18 Bosch Gmbh Robert Zündkerze für eine Brennkraftmaschine
DE10027651C2 (de) 2000-06-03 2002-11-28 Bosch Gmbh Robert Elektrode, Verfahren zu deren Herstellung und Zündkerze mit einer derartigen Elektrode
US6412465B1 (en) 2000-07-27 2002-07-02 Federal-Mogul World Wide, Inc. Ignition device having a firing tip formed from a yttrium-stabilized platinum-tungsten alloy
JP4227738B2 (ja) 2000-09-18 2009-02-18 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP2002184551A (ja) 2000-10-03 2002-06-28 Nippon Soken Inc スパークプラグ及びそれを用いた点火装置
JP4306115B2 (ja) 2000-11-06 2009-07-29 株式会社デンソー スパークプラグの製造方法
US6611083B2 (en) 2000-12-15 2003-08-26 Savage Enterprises, Inc. Torch jet spark plug electrode
JP4171206B2 (ja) 2001-03-16 2008-10-22 株式会社デンソー スパークプラグおよびその製造方法
US6614145B2 (en) 2001-08-21 2003-09-02 Federal-Mogul World Wide, Inc. Two-piece swaged center electrode assembly
GB0216323D0 (en) 2002-07-13 2002-08-21 Johnson Matthey Plc Alloy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05234662A (ja) * 1991-12-27 1993-09-10 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ用電極およびその製造方法
JPH0696837A (ja) * 1992-09-10 1994-04-08 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグの製造方法
JPH06310253A (ja) * 1993-04-26 1994-11-04 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ用電極
JP2001203060A (ja) 2000-01-17 2001-07-27 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ

Also Published As

Publication number Publication date
CN101218721B (zh) 2012-05-30
WO2006017687A2 (en) 2006-02-16
JP2008509531A (ja) 2008-03-27
EP1787367A2 (en) 2007-05-23
CA2575752A1 (en) 2006-02-16
EP1787367A4 (en) 2009-01-14
CN101218721A (zh) 2008-07-09
JP2013058482A (ja) 2013-03-28
US20060028106A1 (en) 2006-02-09
KR20070053725A (ko) 2007-05-25
WO2006017687A3 (en) 2007-12-13
EP1787367B1 (en) 2012-02-01
MX2007001454A (es) 2008-03-13
US7385339B2 (en) 2008-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101160514B1 (ko) 리플로우된 점화팁을 가진 점화장치 및 제조방법
DE4433505C2 (de) Keramikglühkerze
US6304022B1 (en) Spark plug
US7851984B2 (en) Ignition device having a reflowed firing tip and method of construction
JP7314137B2 (ja) スパークプラグおよびスパークプラグを製造する方法
KR20110126654A (ko) 스파크 플러그 및 그의 제조방법
US7192324B2 (en) Method for producing a spark plug electrode
CN116267027A (zh) 火花塞电极及其制造方法
KR20130051947A (ko) 내연기관용 스파크 플러그 및 스파크 플러그의 제조방법
CN115668672A (zh) 用于制造用于火花塞的组件的方法和火花塞
KR100800205B1 (ko) 엔진용 점화 플러그 및 엔진의 점화 플러그용 중심 전극의제조 방법
CN1110022A (zh) 火花塞或点火器电极以及使用该电极的火花塞或点火器
EP2209583B1 (en) Method for welding tip of electrode in spark plug
JP4017416B2 (ja) スパークプラグの製造方法
JP2001203060A (ja) スパークプラグ
JP4914023B2 (ja) 点火プラグの中心電極を製作するための方法
CN116896005A (zh) 火花塞、火花塞电极及其制造方法
CN114040534A (zh) 一种无开裂铜基异质层状电极结构及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160330

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee