PL185968B1

PL185968B1 - Ceramiczna świeca żarowa

Info

Publication number: PL185968B1
Application number: PL97323214A
Authority: PL
Inventors: Takanori Mizuno; Katsuhiko Tanaka
Original assignee: Ngk Spark Plug Co
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 2003-09-30
Also published as: EP0843131B1; PL323214A1; EP0843131A2; HUP9702167A3; CN1060291C; DE69710160T2; US5998765A; KR19980042533A; HU9702167D0; EP0843131A3; HUP9702167A2; JPH10205753A; JP3801756B2; DE69710160D1; HU220806B1; CN1190812A

Abstract

1. Ceramiczna swieca zarowa, skladajaca sie z glównej cylin- drycznej oslony metalowej, metalowej oslony, koncówki elektro- dy, ceramicznego elementu grzejnego i zawierajaca co najmniej jeden zewnetrzny przewód laczacy dla elektrycznego polaczenia przewodu wyprowadzajacego glównej oslony metalowej oraz kon- cówke elektrody swiecy zarowej, w której zewnetrzny przewód laczacy jest przylutowany do przewodu wyprowadzajacego przy po- mocy lutu na bazie srebra, przy czym lut na bazie srebra, zawiera co najmniej 80% wagowych srebra, ponadto przewód wyprowa- dzajacy sklada sie z pierwszego i drugiego przewodu wyprowa- dzajacego, a zewnetrzny przewód laczacy sklada sie z pierwszego i drugiego przewodu laczacego, przy czym......................................... jest elektrycznie polaczona z koncówka elektrody, przy czym druga koncowa czesc drugiego zewnetrznego przewodu laczacego jest przylutowana przy pomocy drugiego lutu o innym skladzie, na ba- zie srebra, do glównej metalowej oslony, znamienna tym, ze trzecia czesc koncowa (523) pierwszego zewnetrznego przewodu laczacego (52) jest przylutowana drugim lutem na bazie srebra do drugiej czesci kon- cowej (342) pierwszego przewodu wyprowadzajacego (34), ponad- to trzecia czesc koncowa (513) drugiego zewnetrznego przewodu laczacego (51) jest przylutowana drugim lutem na bazie srebra do drugiej czesci koncowej (332) drugiego przewodu wyprowa- dzajacego (33), a czwarta czesc koncowa (524) pierwszego zewne- trznego przewodu laczacego (52) jest polaczona z koncówka elektrody (4), przy czym czwarta czesc koncowa (514) drugiego ze- wnetrznego przewodu laczacego (51) jest przylutowana pierwszym lutem na bazie srebra do glównej metalowej oslony (2) Fig 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest ceramiczna świeca żarowa mocowana w silniku Diesla.

Z opisu zgłoszeniowego nr DE-A-4433505 znana jest ceramiczna świeca żarowa, która zawiera metalową osłonę, główną cylindryczną metalową osłonę posiadająca przy swym przednim końcu część podtrzymującą, tylną część metalowej osłony, ceramiczny element grzejny, końcówkę elektrody włożoną do głównej cylindrycznej metalowej osłony przy jej tylnym zakończeniu i odizolowaną od tej osłony, parę przewodów łączących połączonych z przewodami wyprowadzającymi w taki sposób, że końce z jednej strony zewnętrznych przewodów łączących są zlutowane, odpowiednio, z odsłoniętymi obszarami przewodów wyprowadzających, a ich przeciwległe końce są elektrycznie połączone, odpowiednio, z główną cylindryczną metalową osłoną i końcówką elektrody.

Znana ceramiczna świeca żarowa jest wytwarzana w czterech etapach.

Główny korpus grzałki łączący materiał grzejny i parę przewodów wyprowadzających, których zakończenia po jednej stronie są połączone, odpowiednio, z zakończeniami materiału grzejnego, jest wstawiany w proszek ceramiczny, to znaczy Si₃N₄, po czym ten proszek, w którym znajduje się główny korpus grzałki, jest spiekany poprzez prasowanie na gorąco dla utworzenia ceramicznego elementu grzejnego.

Zakończenia z jednej strony dwóch zewnętrznych przewodów łączących są lutowane odpowiednio odsłoniętymi obszarami przewodów wyprowadzających zanim ceramiczna grzałka zostanie włożona i zamocowana w metalowej osłonie.

Tak powstały zestaw jest wprowadzany do cylindrycznej głównej metalowej osłony, a tylna część metalowej osłony jest lutowana do zewnętrznej ściany części utrzymującej cylindrycznej głównej osłony metalowej.

Końcówka elektrody jest mocowana do cylindrycznej głównej metalowej osłony przy wykorzystaniu izolatora i nakrętki.

Jednakże, wytworzona w powyższy sposób ceramiczna świeca żarowa posiada pewne wady.

W czasie lutowania, te obszary przewodów wyprowadzających, które są odsłonięte na powierzchni spiekania, mogą podlegać korozji tlenowej przy temperaturze lutowania równej 800 do 1100°C.

W tym przypadku, przewody wyprowadzające korodują w zwiększonym tempie w czasie używania ceramicznej świecy żarowej. Ponadto, w takiej ceramicznej świecy żarowej zwiększona jest nieregulamość rozłożenia oporności, a przy tym wartość oporności zmienia się w czasie zwykłego używania świecy.

Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie świecy żarowej, której przewody wyprowadzające są elektrycznie połączone z wyeksponowanymi obszarami zewnętrznych przewodów łączących przy uniknięciu korozji tlenowej, oraz której oporność ulega małym zmianom w czasie używania.

Ceramiczna świeca żarowa, składająca się z głównej cylindrycznej osłony metalowej, metalowej osłony, końcówki elektrody, ceramicznego elementu grzejnego i zawierająca co najmniej jeden zewnętrzny przewód łączący dla elektrycznego połączenia przewodu wyprowadzającego głównej osłony metalowej oraz końcówkę elektrody świecy żarowej, w której zewnętrzny przewód łączący jest przylutowany do przewodu wyprowadzającego przy pomocy lutu na bazie srebra, przy czym lut na bazie srebra, zawiera co najmniej 80% wagowych srebra, ponadto przewód wyprowadzający składa się z pierwszego i drugiego przewodu wyprowadzającego a zewnętrzny przewód łączący składa się z pierwszego i drugiego przewodu łączącego, przy czym ceramiczny element grzejny posiada korpus grzejny zawierający pierwszy i drugi przewody wyprowadzające zawierające wolfram, oraz rezystor grzejny, którego oba zakończenia są połączone, odpowiednio, z pierwszymi zakończeniami pierwszego i drugiego przewodu wyprowadzającego, oraz materiał typu ceramicznego, w którym osadzony jest korpus grzejny, przy tym drugie części pierwszego i drugiego przewodu wyprowadzającego są odsłonięte przy powierzchni materiału typu ceramicznego, przy czym pierwsze

185 968 zakończenia pierwszego i drugiego zewnętrznego przewodu łączącego są przylutowane, przy pomocy lutu bazującego na srebrze do drugich zakończeń, odpowiednio, pierwszego i drugiego przewodu wyprowadzającego, a drugie części końcowe pierwszych i drugich zewnętrznych przewodów łączących stanowiące elektryczne przyłącze do metalowej osłony i końcówki elektrody, przy czym pierwsza część końcowa pierwszego zewnętrznego przewodu łączącego jest przylutowana przy pomocy lutu, na bazie srebra, do odsłoniętej powierzchni drugiej części końcowej pierwszego przewodu wyprowadzającego, a druga część końcowa pierwszego zewnętrznego przewodu łączącego jest elektrycznie połączona z końcówką elektrody, przy czym druga końcowa część drugiego zewętrznego przewodu łączącego jest przylutowana przy pomocy drugiego lutu o innym składzie, na bazie srebra, do głównej metalowej osłony według wynalazku charakteryzuje się tym, że trzecia część końcowa pierwszego zewnętrznego przewodu łączącego jest przylutowana drugim lutem na bazie srebra do drugiej części końcowej pierwszego przewodu wyprowadzającego, ponadto trzecia część końcowa drugiego zewnętrznego przewodu łączącego jest przylutowana drugim lutem na bazie srebra do drugiej części końcowej drugiego przewodu wyprowadzającego, a czwarta część końcowa pierwszego zewnętrznego przewodu łączącego jest połączona z końcówką elektrody, przy czym czwarta część końcowa drugiego zewnętrznego przewodu łączącego jest przylutowana pierwszym lutem na bazie srebra do głównej metalowej osłony.

Druga część końcowa pierwszego przewodu wyprowadzającego jest odsłonięta w tylnej części ceramicznego materiału bazowego, a druga końcowa część drugiego przewodu wyprowadzającego jest odsłonięta na części pośredniej ceramicznego materiału bazowego, przy czym metalowa osłona, w którą wpasowany jest ceramiczny element grzejny, nie zakrywa odsłonięte powierzchnie drugich części końcowych pierwszego i drugiego przewodu wyprowadzającego.

Zawartość srebra w drugim lucie na bazie srebra, jest większa niż w pierwszym lucie na bazie srebra.

Co najmniej jeden z pierwszego i drugiego zewnętrznych przewodów łączących stanowi drut z czystego niklu, drut ze stopu niklu oraz drut pokryty niklem.

Zgodnie z tym, przewody wyprowadzające w czasie lutowania mogą być chronione przed korozją tlenową dzięki składnikom lutu (na przykład miedzi) innym niż srebro, przez co unika się usterek związanych z korozją. W rezultacie, elektryczne połączenie pomiędzy przewodami wyprowadzającymi i zewnętrznymi przewodami łączącymi są realizowane bez usterek.

Ponadto ceramiczną świecę żarową cechuje nieznaczna nieregulamość początkowej oporności i uleganie niewielkiej zmianie oporności w czasie zmian ciepło/gorąco powstającym przy pracy silnika, co zapewnia jej znakomita trwałość.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok przekroju świecy żarowej według pierwszego przykładu wykonania wynalazku, fig. 2 - powiększony widok przekroju pokazujący istotne części świecy żarowej, a fig. 3 - widok pokazujący gotowy główny korpus elementu grzejnego.

Jak pokazano na fig. 1, świeca żarowa A posiada metalową osłonę 1, cylindryczną główną metalową osłonę 2, w przednim zakończeniu której znajduje się część podtrzymująca 21 do podtrzymywania tylnej części 1 metalowej osłony 1, ceramiczny elementy grzejny 3 wpasowany w metalową osłonę 1, końcówkę elektrody 4 wsuniętą do głównej cylindrycznej metalowej osłony 2 i odizolowaną od niej.

Metalowa osłona 1, posiadająca ścianę o grubości 0,6 mm, jest wykonana z materiału żaroodpornego, a tylna część 11 jest przylutowana do wewnętrznej ściany 211 części podtrzymującej 21 przy pomocy lutu na bazie srebra.

Wykonana ze stali węglowej główna cylindryczna metalowa osłona 2, posiadająca przy swym przednim końcu rozciągającą się do wewnątrz część podtrzymującą 21, zawiera ponadto sześciokątną część 22 do przykręcania, w środkowej części której znajduje się gwint, dzięki

185 968 któremu świeca żarowa jest wkręcana do komory spalania wysokoprężnego silnika spalinowego (nie pokazanego).

Ceramiczny element grzejny 3, wytwarzany opisanym dalej sposobem, posiada materiał typu ceramicznego, przewody wyprowadzające 33, 34 i mający kształt U rezystor grzejny 32 osadzony w bazowym materiale ceramicznym 31. Na początku, rezystor grzejny 32 jest osadzany w bazowym materiale ceramicznym 31 w taki sposób, że odległość pomiędzy powierzchnią rezystora grzejnego 32 i powierzchnią bazowego materiału ceramicznego 31 wynosi 0,3 mm lub więcej. Zgodnie z tym, rezystor grzejny 32 jest ochroniony przed utlenieniem przy ogrzewaniu do wysokich temperatur (800-1500°C), lecz również zachowuje dużą wytrzymałość mechaniczną.

Każdy z przewodów wyprowadzających 33, 34 składa się z przewodu wolframowego o średnicy 0,3 mm. Ich zakończenia 331, 341 są odpowiednio połączone z zakończeniami 321, 322 rezystora grzejnego 32 podczas gdy ich drugie końce 332, 342 są wprowadzone na powierzchnię ceramiczną w części pośredniej i części tylnej, odpowiednio, ceramicznego materiału bazowego 31.

Drugi koniec 332 przewodu wyprowadzającego 33 jest elektrycznie połączony z drugim zewnętrznym przewodem łączącym 51 z drutu z czystego niklu, poprzez przylutowanie jego trzeciej części końcowej 513 do przewodu wyprowadzającego 33 lutem na bazie srebra, przez co uzyskuje się połączenie elektryczne z główną cylindryczną metalową osłoną 2 przez metalową osłonę 1, przy czym do głównej cylindrycznej metalowej osłony 2 jest przylutowana czwarta część końcowa 514 drugiego zewnętrznego przewodu łączącego 51 za pomocą lutu na bazie srebra.

Drugi koniec 342 przewodu wyprowadzającego 34 jest elektrycznie połączony z trzecią częścią końcową 523 pierwszego zewnętrznego przewodu łączącego 52, który jest żaroodpornym przewodem ze stopu niklowego, poprzez przylutowanie jego trzeciej części końcowej 523 do przewodu wyprowadzającego 34 lutem na bazie srebra, a ponadto pierwszy zewnętrzny przewód łączący 52 jest elektrycznie połączony z końcówką elektrody 4, poprzez połączenie jego czwartej części końcowej 524 z zewnętrznym przewodem łączącym 53, który z kolei połączony jest z końcówką elektrody 4.

Końcówka elektrody 4, która posiada gwint śrubowy 41, jest przymocowana do głównej cylindrycznej metalowej osłony 2, przy pomocy izolatora 61 i nakrętki 62, tak że końcówka elektrody 4 jest izolowana od tej głównej cylindrycznej metalowej osłony 2. Odnośnik 63 oznacza nakrętkę do mocowania oprawki zasilania elektrycznego (nie pokazanej) do końcówki elektrody.

Początkowo, w przypadku świecy żarowej, która jest stosowana w silnikach takich jak turbina gazowa, której ostre zakończenie głównej cylindrycznej metalowej osłony 2 mocuje się do silnika, wszystkie zewnętrzne przewody łączące 51, 52, 53 są korzystnie wykonane z czystego niklu. Ponadto, w tym przypadku, gdy lut na bazie srebra jest stosowany do lutowania zewnętrznych przewodów łączących 51, 52 korzystnie ma zawartość srebra większą niż analogiczny materiał do łączenia drugich końców 332, 342 przewodów wyprowadzających 33, 34.

Sposób wytwarzania ceramicznego elementu grzejnego 3 jest następujący.

Drut wolframowy jest cięty na odcinki o danej długości i formowany na zadany kształt.

Surowiec rezystora grzejnego 32 składa się w 58,4% wagowych z WC i w 41,6% wagowych z ceramiki izolacyjnej zawierającej 89% wagowych Si₃N₄, 8% wagowych Er,O₃, 1% wagowego V^ i 2% wagowych WO3.

Środek dyspergujący i rozpuszczalnik są dodawane do surowca, po czym po rozkruszeniu i zmieszaniu dodawane jest organiczne spoiwo dla wytworzenia ziarnistego materiału.

Ziarnisty materiał jest formowany w formie wtryskowej, tak że zostaje połączony z zakończeniami 331, 341 przewodów wyprowadzających 33, 34 (niepowleczonych). Wówczas, gotowy i nieutwardzony korpus elementu grzejnego 330 jest formowany w kształcie U, przyjmując postać nieutwardzonego rezystora grzejnego 32 (fig. 3).

185 968

Następnie, przygotowywany jest ceramiczny proszek. Surowiec ceramicznego proszku składa się z 3,5% wagowych MoSi_? i 96,5% wagowych ceramiki izolacyjnej zawierającej 89 części wagowych Si₃N₄, 8 części wagowych Er₂O₃, 1 część wagową V₂O₃ i 2 części wagowych WO3.

Do tych składników są najpierw dodawane środek dyspergujący i woda. Po rozgnieceniu mieszaniny, dodawany jest Si3^, po czym mieszanina jest ponownie rozgniatana. Następnie dodawane jest organiczne spoiwo do ponownie rozgniecionej mieszaniny w celu wytworzenia ziarnistego materiału.

Proszek ceramiczny jest używany do formowania podzielonego na pół korpusu prasy.

Główny korpus grzejny 300 jest umieszczany na podzielonym na pół korpusie prasy. Jest tam umieszczany ceramiczny proszek, po czym wypełnia on wytłoczony korpus.

Tak uzyskany wytłoczony korpus jest wstawiany do formy węglowej i ściskany na gorąco przy 1750°C w atmosferze gazowej N2, przy ciśnieniu 200 kg/cm2. Uzyskany wytłoczony na gorąco, utwardzony korpus ma kształt prawie okrągłego trzpienia z półsferycznym przednim zakończeniem.

Zewnętrzna powierzchnia ceramicznego utwardzanego korpusu jest tak kształtowana, by miała zadane cylindryczne wymiary, oraz, jednocześnie, by wystawić zakończenia 332, 342 przewodów wyprowadzających 33, 34 na powierzchnię ceramicznego materiału bazowego 31. Wówczas, ceramiczny element grzejny 3 jest ukończony.

W wyniku spiekania formowana jest warstwa szkła na ceramicznym elemencie grzejnym 3 w jego obszarze, gdzie ceramiczny element grzejny 3, jest podtrzymywany przez metalową osłonę 1 oraz w jego skrajnych obszarach, gdzie ceramiczny element grzejny 3 jest połączony z zewnętrznymi przewodami łączącymi 51, 52, wyłączając odsłonięte obszary przewodów wyprowadzających 33, 34 .

Następnie, ceramiczny element grzejny 3 jest wpasowywany w metalową osłonę 1.

Części końcowe 513, 514, 523, 524 zewnętrznych przewodów łączących 51, 52 są lutowane z odsłoniętymi obszarami zakończeń 332, 342 przewodów wyprowadzających 33, 34 przy pomocy dalej opisanych lutów o bardzo wysokiej czystości na bazie srebra (Ag - 80% wagowych i Cu - 20% wagowych, Ag - 85% wagowych i Cu - 15% wagowych).

Zestaw zawierający ceramiczny element grzejny 3 jest wprowadzany do głównej cylindrycznej metalowej osłony 2. Tylna część 11 metalowej osłony 1 jest lutowana przy pomocy lutu na bazie srebra do wewnętrznej ściany 211 części utrzymującej 21 głównej metalowej osłony 2.

Po przymocowaniu końcówki elektrody 4 do głównej metalowej osłony 2 przy pomocy izolatora 61 i nakrętki 62, świeca żarowa Ajest ukończona.

Zostanie teraz opisany test zdolności płynięcia lutów (patrz tabela 1).

Zdolność płynięcia lutów, a mianowicie kolejno czystego srebra. Ag 85% wagowych Cu 15% wagowych, Ag - 80% wagowych - Cu 20% wagowych, Ag 72% wagowych - Cu 28% wagowych (BAg-8), oraz Ag 50% wagowych - Cu 50% wagowych, została przetestowana w temperaturach lutowania 980°C do 1100°C przy użyciu drutów z czystego wolframu jako przewodów wyprowadzających 33, 34, oraz żaroodpornych drutów ze stopu niklowego (1,5% wagowych Si, 2,0% wagowych Mn, 1,5% wagowych Cr, a reszta - Ni), żaroodpornych drutów ze stopu niklowego powleczonych niklem (3 pm), oraz drutów z czystego niklu, stanowiących zewnętrzne przewody łączące 51, 52.

W przypadku używania lutu z czystego srebra w połączeniu z żaroodpornymi drutami ze stopów niklu jako zewnętrzne przewody łączące 51, 52, lut cechuje mała zdolność płynięcia, ponieważ żaroodporne druty ze stopu niklowego posiadają na swej powierzchni składnik, do którego nie przylega lut z czystego srebra. Jest wówczas niezbędne zastosowanie pokrytych niklem żaroodpornych drutów ze stopów niklowych lub drutów z czystego niklu jako zewnętrznych przewodów łączących 51, 52, gdy jako lut stosuje się czyste srebro.

185 968

Lut o najlepszej zdolności płynięcia (w pełni płynny lut) jest oznaczony jak lut o dobrej zdolności płynięcia (prawie w pełni płynny) - jako „o”, a materiał o złej płynności (lut, który nie płynie) - jako „x”.

Zgodnie z wynikiem pokazanym w tabeli 1 i tabeli 1' pokryty niklem (3gm) żaroodporny drut ze stopu niklu, albo z czystego niklu, jest korzystnie stosowany jako zewnętrzne przewody łączące 51, 52.

Początkowo, w żaroodpornych drutach ze stopu niklowego zdolność płynięcia czystego srebra nie jest dobra, ponieważ Cr zawarty w tym drucie ma własność nie przylegania do srebra. Zdolność płynięcia powleczonego niklem żaroodpornego drutu ze stopu niklowego nie jest dobra w porównaniu z drutem z czystego niklu, ponieważ mogą wystąpić nierównomierności powleczenia i lub złuszczanie powleczenia spowodowane gorącem.

Tabela 1

Materiały drutu zewnętrznego przewodu łączącego i zdolność płynięcia lutu (@ - najlepsza, o - dobra, x - mała)

Temperatura lutowania	980°C
Lut	Materiał zewnętrznego przewodu łączącego
Drut ze stopu niklowego	Powlekany niklem drut ze stopu niklowego	Drut z czystego niklu
Ag 50% - Cu 50%	0	0	@
Ag 72% - Cu 28%	0	0	@
Ag 80% - Cu 20%	0	0	@
Ag 85% - Cu 15%	o	0	@
Czyste srebro	X	0	@

(Przewody wyprowadzające: druty z czystego wolframu)

Tabela 1'

Temperatura lutowania	1100°C
Lut	Materiał zewnętrznego przewodu łączącego
Drut ze stopu niklowego	Powlekany niklem drut ze stopu niklowego	Drut z czystego niklu
Ag 50% - Cu 50%	0	O	@
Ag 72% - Cu 28%	O	0	@
Ag 80% - Cu 20%	0	0	@
Ag 85% - Cu 15%	0	0	@
Czyste srebro	X	0	@

(Przewody wyprowadzające: druty z czystego wolframu)

185 968

Test na korozję tlenową w wyniku przyłożenia prądu (patrz tabela 2)

Druty z czystego niklu zostały użyte jako zewnętrzne przewody łączące 51, 52. Do lutowania cewek przewodzących do przewodów wyprowadzających z czystego wolframu 33, 34, (strona i strona „+”) wykorzystano następujące luty: czyste srebro, Ag 85% wagowych Cu 15% wagowych, Ag 80% wagowych - Cu 20% wagowych, Ag 72% wagowych - Cu 28% wagowych (BAg-8), oraz Ag 50% wagowych - Cu 15% wagowych. Pięć próbek każdego lutu zostało przetestowanych ze względu na odporność na korozję tlenową przy przyłożeniu prądu, oraz ze względu na zmianę oporności

Próbki zostały poddane dziesięciu cyklom, z których każdy składał się z przyłożenia przez 60 sekund napięcia 6V, oraz z szybkiego chłodzenia wodą.

Przez 10 cykli, próbki które zmieniły swą oporność o +1,5% do 1,0% względem oporności wyjściowej (wartość projektowa - 700 mW) są oznaczone jako „o”, te które zmieniły swą oporność o +1,0% lub mniej są oznaczone jako a te, które zmieniły swą oporność o więcej niż +1,5% są oznaczone - jako „x”.

Po wykonaniu testu, z zewnętrznych przewodów łączących 51, 52 z lutu i części przewodów wyprowadzających 33, 34 usunięto ceramiczny element grzejny 3. Korozja tlenowa po przyłożeniu prądu została oszacowana na podstawie połysku przewodu wyprowadzającego. To znaczy, zdjęta część przewodu wyprowadzającego mająca metaliczny połysk jest oznaczona jako posiadające przyciemniony potysk - jako „o”, a czarna - jako „x”.

Dane podane w tabeli 2 pokazują, że luty odpowiednie dla uzyskiwania zarówno doskonałej odporności na utlenianie i korozję przy przyłożeniu prądu, jak i małej zmiany oporności, to czyste srebro oraz lut z 80% wagowych srebra.

Tabela 2

Wpływ lutów dla przewodów wolframowych na odporność na korozję tlenową przy przyłożeniu prądu

Lut	Korozja tlenowa przy przyłożeniu prądu do przewodów wolframowych	Zmiana oporności
Ag 50% - Cu 50%	X	X
Ag 72% - Cu 28%	X	X
Ag 80% - Cu 20%	0	0
Ag 85% - Cu 15%		0
Czyste srebro	@	@

(Materiał zewnętrznego przewodu łączącego: czysty nikiel)

Zostaną teraz pokazane zbiorcze wyniki testu lutowania (patrz tabela 3)

Odpowiedniość każdego z materiałów: żaroodporny drut ze stopu niklowego, pokryty niklem (3pm) żaroodporny drut ze stopu niklowego, oraz drut z czystego niklu, używanego jako zewnętrzne przewody łączące 51, 52, w połączeniu z każdym z lutów: czyste srebro, Ag 85% wagowych - Cu 15% wagowych, Ag 80% wagowych - Cu 20% wagowych, Ag 72% wagowych - Cu 28% wagowych (BAg-8), oraz Ag 50% wagowych - Cu 50% wagowych, została oszacowana przy użyciu przewodów z czystego wolframu jako przewodów wyprowadzających 33, 34. Zastosowana temperatura lutowania wynosiła 980°C, przy czym lutowanie odbywało się w atmosferze gazowej N₂.

185 968

Przy szacowaniu zdolności płynięcia lutu, każda próbka była sprawdzana po stronie przewodów wyprowadzających 33, 34 i po stronie zewnętrznych przewodów łączących 51, 52. Luty o najlepszej zdolności płynięcia (w pełni płynny lut) są oznaczone jak luty o dobrej zdolności płynięcia (prawie w pełni płynne) - jako „o”, a materiały o złej płynności (lut, który nie płynie) - jako „x”.

Przy testowaniu przewodów prowadzących 33, 34 z czystego wolframu ze względu na korozję tlenową wykonywane było następujące oszacowanie.

Przez 10 cykli, z których każdy składał się z przyłożenia przez 60 sekund napięcia 6V, oraz z szybkiego chłodzenia wodą, próbki które zmieniły swą oporność o +1,5% do 1,0% względem oporności wyjściowej (wartość projektowa - 700 mQ) są oznaczone jako „o”, te które zmieniły swą oporność o +1,0% lub mniej są oznaczone jako a te, które zmieniły swą oporność o więcej niż +1,5% są oznaczone jako „x”.

Dla uzyskania ogólnych wniosków przyjęto następujące kryteria. Próbki, które uzyskały dwa lub więcej są oznaczone jako „najlepsze (@)”, a te które uzyskały dwa lub więcej „o” - jako „dobre (o)”. Próbki, które uzyskały przynajmniej jedno „x” są oznaczone jako „słabe (x)”.

Przy tym, gdy materiał zewnętrznego przewodu łączącego jest drutem ze stopu niklowego, a lut jest czystym srebrem, zdolność płynięcia jest słaba (x). Jednakże, zmiana oporności jest mała i korozja tlenowa nie występuje. Chociaż w tym przypadku zostało uzyskane jedno „x”, to jednak ogólne oszacowanie jest oznaczone jako „D”.

Tabela 3

Wyniki lutowania różnych materiałów cewki przewodzącej przy pomocy różnych lutów

Materiał zewnętrznego przewodu łączącego	Lut	Zdolność płynięcia lutu	Zmiana oporności poprzez przyłożenie prądu - test na korozję tlenową	Ocena	Uwagi
Przewód wolframowy	Zewnętrzny przewód łączący
1	2	3	4	5	6	7
Drut ze stopu niklowego	Ag 50%-Cu 50%	o	O	X	X	* 1
Ag 72%-Cu 28%	0	O	X	X	* 1
Ag 80%-Cu 20%	0	0	0	0
Ag 85% - Ag 15%	0	0	0	o
Czysty	@	X	0	Δ	*2
Powlekany niklem drut ze stopu niklowego	Ag 50%-Cu 50%	0	0	X	X	* 1
Ag 72%-Cu 28%	0	0	X	X	* 1
Ag 80%-Cu 20%	0	0	0	0
Ag 85% - Ag 15%	0	0	0	0
Czysty	@	0	@	@

185 968 ciąg dalszy tabeli 3

1	2	3	4	5	6	7
Drut z czystego niklu	Ag 50%-Cu 50%	0	@	X	X	* 1
Ag 72%-Cu 28%	0	@	X	X	* 1
Ag 80%-Cu 20%	0	@	o	0
Ag 85%-Cu 15%	0	@	0	0
Czysty	@	@	@	@

gdzie:

* 1: Przewody wolframowe uległy korozji tlenowej w wyniku przyłożenia prądu. *2: Mała zdolność płynięcia lutu.

Oprócz opisanego powyżej przykładu wykonania, niniejszy wynalazek obejmuje również następujące przykłady wykonania.

A. Rezystor grzejny może być metalową cewką grzejną (na przykład drut W-Re lub drut wolframowy), oprócz niemetalowych elementów grzejnych, takich jak w opisanym przykładzie wykonania (mieszanina WC i Si₃N₄).

B. Przewody wyprowadzające mogą być drutami ze stopu wolframowego, na przykład stopu W-Si lub W-Ni, oprócz przewodów wyprowadzających stosowanych w opisanym przykładzie wykonania (druty z czystego wolframu).

C. Ceramiką może być Sialon, AIN, lub tym podobny, a nie jedynie Si^.

D. Opisane powyżej powlekane niklem druty są stopami niklu powleczonymi niklem. Jednakże, mogą być również użyte żelazo i stopy żelaza powleczonego niklem.

Claims

1. Ceramiczna świeca żarowa, składająca się z głównej cylindrycznej osłony metalowej, metalowej osłony, końcówki elektrody, ceramicznego elementu grzejnego i zawierająca co najmniej jeden zewnętrzny przewód łączący dla elektrycznego połączenia przewodu wyprowadzającego głównej osłony metalowej oraz końcówkę elektrody świecy żarowej, w której zewnętrzny przewód łączący jest przylutowany do przewodu wyprowadzającego przy pomocy lutu na bazie srebra, przy czym lut na bazie srebra, zawiera co najmniej 80% wagowych srebra, ponadto przewód wyprowadzający składa się z pierwszego i drugiego przewodu wyprowadzającego, a zewnętrzny przewód łączący składa się z pierwszego i drugiego przewodu łączącego, przy czym ceramiczny element grzejny posiada korpus grzejny zawierający pierwszy i drugi przewody wyprowadzające zawierające wolfram, oraz rezystor grzejny, którego oba zakończenia są połączone, odpowiednio, z pierwszymi zakończeniami pierwszego i drugiego przewodu wyprowadzającego, oraz materiał typu ceramicznego, w którym osadzony jest korpus grzejny, przy tym drugie części pierwszego i drugiego przewodu wyprowadzającego są odsłonięte przy powierzchni materiału typu ceramicznego, przy czym pierwsze zakończenia pierwszego i drugiego zewnętrznego przewodu łączącego są przylutowane, przy pomocy lutu bazującego na srebrze do drugich zakończeń, odpowiednio, pierwszego i drugiego przewodu wyprowadzającego, a drugie części końcowe pierwszych i drugich zewnętrznych przewodów łączących stanowiące elektryczne przyłącze do metalowej osłony i końcówki elektrody, przy czym pierwsza część końcowa pierwszego zewnętrznego przewodu łączącego jest przylutowana przy pomocy lutu, na bazie srebra, do odsłoniętej powierzchni drugiej części końcowej pierwszego przewodu wyprowadzającego, a druga część końcowa pierwszego zewnętrznego przewodu łączącego jest elektrycznie połączona z końcówką elektrody, przy czym druga końcowa część drugiego zewnętrznego przewodu łączącego jest przylutowana przy pomocy drugiego lutu o innym składzie, na bazie srebra, do głównej metalowej osłony, znamienna tym, że trzecia część końcowa (523) pierwszego zewnętrznego przewodu łączącego (52) jest przylutowana drugim lutem na bazie srebra do drugiej części końcowej (342) pierwszego przewodu wyprowadzającego (34), ponadto trzecia część końcowa (513) drugiego zewnętrznego przewodu łączącego (51) jest przylutowana drugim lutem na bazie srebra do drugiej części końcowej (332) drugiego przewodu wyprowadzającego (33), a czwarta część końcowa (524) pierwszego zewnętrznego przewodu łączącego (52) jest połączona z końcówką elektrody (4), przy czym czwarta część końcowa (514) drugiego zewnętrznego przewodu łączącego (51) jest przylutowana pierwszym lutem na bazie srebra do głównej metalowej osłony (2).

2. Świeca według zastrz. 1, znamienna tym, że druga część końcowa (342) pierwszego przewodu wyprowadzającego (34) jest odsłonięta w tylnej części ceramicznego materiału bazowego (31), a druga końcowa część (332) drugiego przewodu wyprowadzającego (33) jest odsłonięta na części pośredniej ceramicznego materiału bazowego (31), przy czym metalowa osłona (1), w którą wpasowany jest ceramiczny element grzejny (3) nie zakrywa odsłoniętych powierzchni drugich części końcowych (342, 332) pierwszego i drugiego przewodu wyprowadzającego (34, 33).

3. Świeca według zastrz. 1, znamienna tym, że zawartość srebra w drugim lucie na bazie srebra, jest większa niż w pierwszym lucie na bazie srebra.

4. Świeca według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej jeden z pierwszego i drugiego zewnętrznych przewodów łączących (52, 51) stanowi drut z czystego niklu, drut ze stopu niklu albo drut pokryty niklem.