專利名稱：火花塞的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機的火花塞和其他點火裝置，特別是，涉及具有高 性能中心電極和附于中心電極上的高性能點火端的點火裝置。
背景技術：
火花塞作為工業(yè)中眾所周知的元件，長期用于內(nèi)燃機中以啟動燃燒。一 般地，火花塞是延伸進內(nèi)燃機燃燒室的裝置，能夠產(chǎn)生火花來點燃燃燒室中 易燃的空氣和燃料混合物。典型地，火花塞包括柱狀金屬外殼和鉤狀接地電 極，其中，金屬外殼具有可旋入部分內(nèi)燃機的外螺紋，接地電極則于火花塞 的點火端附于該火花塞上。柱狀絕緣件部分設于金屬殼體中，并朝點火端以 及末端軸向延伸，超出該金屬外殼。導電端子設于柱狀絕緣件中，相對點火 端，位于火花塞的末端。中心電極設于絕緣件中，位于點火端，并朝向接地 電極，從絕緣件軸向突伸出，從而在中心電極和接地電極之間形成火花塞間 隙。
火花塞實現(xiàn)最基礎的功能，即點燃內(nèi)燃機氣缸中的氣體，該氣體的燃燒 產(chǎn)生動力行程。由于內(nèi)燃機本身的特性，火花塞暴露于內(nèi)燃機氣缸中產(chǎn)生的 很多極端環(huán)境下，包括高溫和各種侵蝕性燃氣，因此，傳統(tǒng)地會縮短火花塞 的使用壽命。電火花腐蝕也會縮短火花塞的使用壽命，運行過程中，由于火 花塞運行期間電弧的高電弧溫度導致局部汽化，電極特別是點火端或與點火 端鄰接或接近的電極或材料會受到腐蝕。傳統(tǒng)上，火花塞具有易受電火花腐 蝕的鎳或鎳合金制成的電極?；鸹c燃燃燒室或氣缸中的氣體和燃料混合物產(chǎn)生高溫燃燒從而為內(nèi)燃 機提供動力。不幸的是，燃燒室內(nèi)的高壓高溫環(huán)境會使火花塞的部件老化。 由于火花塞產(chǎn)生老化，火花會產(chǎn)生改變，從而降低火花和最終燃燒的質(zhì)量。
傳統(tǒng)上鎳和鎳合金己經(jīng)非常耐侵蝕，許多比鎳或鎳合金更耐火花腐蝕的 替代金屬或金屬合金也容易受到侵蝕。最常用來替代鎳或鎳合金的材料已經(jīng) 有鉑、銥或者其合金。由于鉑和銥通常都很昂貴，所以需要減少用于提供火 花部的材料的量。因此，鉑或銥或其合金制成的火花部典型地被附于鎳或鎳 合金中心電極上，將尺寸最小化。
鉑和鉑合金在降低火花腐蝕方面非常有優(yōu)勢的同時，也非常容易受侵蝕。 而且，當用作火花部時，鉑和鉑金屬可在火花部產(chǎn)生生長形貌。隨著時間的 過去，這些生長形貌最終會干擾火花，或者改變火花間隙或火花構造，從而 降低火花塞的性能。此外，部分燃燒氣體會導致鉑火花部的侵蝕，這種侵蝕 會導致火花塞間隙改變，從而降低火花塞的性能?；鸹ㄈ男阅芟陆禃е?內(nèi)燃機無法發(fā)動，降低燃料經(jīng)濟性，并降低內(nèi)燃機性能。
為提高燃料經(jīng)濟性而采用高壓縮比發(fā)動機，需要增加通過火花塞的能量， 來強迫火花在高壓環(huán)境下跳過中心電極和接地電極之間的間隙。增加的能量 增加了易受火花腐蝕的材料中火花腐蝕的比率，因此，較多的火花塞制造商 尋找高耐火花腐蝕的材料例如鉑、銥或其合金，而不再采用常用的鎳或鎳合
金。運行過程中，可達40,000伏的脈沖穿過火花塞到達中心電極，導致火花 跳過中心電極和接地電極之間的間隙?；鸹ㄈぷ麟妷旱娜魏卧黾佣紩黾?產(chǎn)生火花腐蝕的可能性，從而減少火花塞的使用壽命。
鉬、銥或其他貴金屬及其金屬合金較少受火花腐蝕影響的同時，如果貴 金屬點火端太小，無論是長度、寬度或尺寸太小，火花就會在貴金屬點火端 和中心電極的基料與接地電極之間的弧周圍跳動。典型的基料為鎳合金，其 易產(chǎn)生火花腐蝕直到貴金屬點火端脫落。火花塞的任何老化都會影響火花的 質(zhì)量，任何非源于火花部上火花表面而是源于中心電極并經(jīng)過貴金屬點火端 周圍的火花會降低火花的質(zhì)量?；鸹ǖ馁|(zhì)量影響空氣和燃料混合物的點火(例 如，燃燒效率，燃燒溫度，和燃燒產(chǎn)物)，因此，功率輸出、燃料效率、內(nèi)燃 機性能、以及空氣和燃料混合物燃燒產(chǎn)生的排放物均會受到有害影響。由于更加強調(diào)機動車的排放控制、燃料價格的增加以及現(xiàn)代化性能的要求，需要 保持高質(zhì)量火花，來保證穩(wěn)定的內(nèi)燃機性能和排放質(zhì)量。
火花塞的使用壽命以及火花塞的耐火花腐蝕性對制造商也是重要的。制
造商需要不斷延長火花塞的使用壽命，例如100,000英里，150,000英里，和 175,000英里使用壽命。由于火花腐蝕和侵蝕的影響，許多傳統(tǒng)鎳火花塞的使 用壽命僅為20,000至40,000英里。一種防止火花腐蝕的方法是大大增加構成 點火端火花部的貴金屬例如銥、鉑或者其合金的含量或者點火端的尺寸。然 而，銥、鉑及其合金非常昂貴，而制造商則需要不斷地降低成本，因此減少 火花塞中銥、鉑或其合金的量變得很重要。故，典型地將鉑或銥或其合金制 成的火花部附于鎳或鎳合金中心電極，并在尺寸上最小化。
為提高火花塞性能，防止火花塞火花部的各種材料的增長，近來很多火 花塞制造商已轉而采用銥作為放電或火花部。由于銥具有很高的熔點，因此 其抗火花腐蝕性能很好，同時也有很好的抗氧化或其他侵蝕性能。然而，因 為車輛制造商通過增加發(fā)動機的壓縮和工作溫度來提高燃料經(jīng)濟性，己發(fā)現(xiàn) 銥在高溫時具有非常不穩(wěn)定的氧化狀態(tài)，例如火花塞工作范圍的上端。具有 較高壓縮發(fā)動機要求在火花塞上施加更多的能量，穿過火花塞，以使火花跳 過中心電極和接地電極之間的間隙，因此火花塞的工作溫度不斷增加。在高 溫下，火花塞的銥火花部要遭受更嚴重的侵蝕。
在存在鈣和/或磷時，也認為銥會遭受侵蝕，在高溫時，這種情況會加強。 由于發(fā)動機制造商通過允許將更多的油滲入燃燒室，努力減少摩擦，來提高 燃料經(jīng)濟性，因此在燃燒材料中增加鈣和磷近來得到相對更多的發(fā)展。鈣和 磷主要存在于機油中，特別是，油添加劑中。認為在發(fā)動機氣缸內(nèi)的燃燒過 程中，氧存在的狀況下，鈣和磷與銥反應形成不穩(wěn)定的化合物，該化合物蒸 發(fā)，并導致火花部銥的損耗。特別是，認為燃燒和排放過程中氣態(tài)鈣凝結在 火花塞的銥火花部，特別是火花部的側面。眾所周知，熔化的鈣溶解銥，在 存在磷的狀況下，銥容易氧化。因此，磷和氧與溶解的鈣銥混合物反應之后 形成的化合物非常不穩(wěn)定，易蒸發(fā)，從而導致銥火花部產(chǎn)生損耗。部分火花 部產(chǎn)生損耗的火花塞如圖l所示。同時，應該注意到，在沒有鈣和磷時，銥 也會在約800-110(TC的溫度范圍內(nèi)發(fā)生部分氧化；在存在鈣和磷時，上述侵
ii蝕過程會在60(TC也就是火花塞的典型工作范圍內(nèi)發(fā)生。當然，隨著發(fā)送機 壓縮性的增加，火花塞的溫度工作范圍將增加，銥的氧化，甚至在鈣和磷不 存在時，都將逐漸成為問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種火花塞，該火花塞具有由耐磨損、耐侵 蝕、耐腐蝕且使用壽命長的點火端形成的放電部或點火端。
所述火花塞包括具有放電端和焊接端的點火端。所述焊接端連接至中心 電極特別是中心電極上的基礎電極。
所述點火端的合金一般形成有鉑、鈀、銠、銥、釕和錸構成的組中的至 少一種元素和從鈷、絡、釩、鉭和鋯構成的組中的至少一種元素。在一些實 施例中，該合金點火端還可包含鎳和/或鎢。更特別的是，點火端由主要含量 為鉑、鈀、銠、銥、釕和錸構成的組中的至少一種元素，更優(yōu)選地，其主要 含量為銥。
為更清楚地了解本發(fā)明的應用范圍，以下結合詳細描述、權利要求和附 圖對本發(fā)明進一步說明。然而，應當理解，所述詳細描述和具體實例，也就 是本發(fā)明的具體實施例，僅用于對本發(fā)明進行舉例說明，顯然，本領域普通 技術人員可以對本發(fā)明做各種改變和修改，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。


為便于更充分地理解本發(fā)明，以下結合具體實施例、所附權利要求以及
附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其中
圖1舉例說明己腐蝕的銥電極； 圖2是火花塞的部分剖視圖； 圖3是具有合金點火端的電極的正視圖； 圖4是具有合金點火端的電極的正視圖； 圖5是可選的具有合金點火端的電極的正視圖； 圖6是具有合金點火端的電極的第二可選視圖；以及 圖7是具有設于中心電極和接地電極上的合金點火端的可選火花塞的部 分剖視圖。
具體實施例方式
如圖所示的本發(fā)明火花塞10 (圖1和圖2)具有接地電極12和中心電極 20。該中心電極20和/或接地電極12具有粘合、焊接或采用其他方式附于中 心電極20上的點火端30。該點火端30包括放電表面40，火花產(chǎn)生于放電表 面40并在該放電表面40和接地電極12之間。如圖7所示，接地電極還可包 括點火端14。
點火端30禾口/或14主要由從銥(Ir)、鉬(Pt)、鈀(Pb)、銠(Rh)、釕 (Ru)和錸(Re)構成的組中選擇的至少一種元素。特別是，點火端30主 要由銥制成，可包括鉑、鈀、銠、釕和錸中的至少一種元素。由于鉑、鈀、 銠、釕和錸是具有高耐火花腐蝕性能的元素或合金，因此，點火端可由這些 元素制成。形成點火端的合金包括從鈷(Co)、鉻(Cr)、釩(V)、鉭(Ta) 和鋯(Zr)構成的組中選擇的至少一種其他元素。合金還可包括鎳(Ni)和 鉤(W)中的至少一種。在該較佳實施例中，銥構成點火端主要部分，然而， 任何選自從鉑、鈀、銠、釕和錸構成的組的元素均可被取代。點火端30中銥 或鉑優(yōu)選銥的重量百分比為約50%-98%，特別是約95%，且其平衡材料包括 從鈷、鉻、釩、鉭和鋯構成的組中選擇的至少一種元素時，具有該點火端30 的火花塞具有良好的耐磨性，使用壽命長，且耐腐蝕和侵蝕性能好。當本發(fā) 明欲采用銥、鉬、銥合金或鉑合金作為合金點火端30的基料時，本發(fā)明并不 限于僅采用銥、鉑或其合金作為基料。如果銥是主要材料，為了增強侵蝕保 護，可包括從鉑、鈷、鉻、釩、鉭和鋯構成的組中選擇的至少一種元素。該 合金還可包括鎳和媽中的至少一種。然而，如果點火端30主要由鉑構成，那 么點火端包括從銥、鈷、鉻、釩、鉭和鋯構成的組中選擇的至少一種元素。 也可加入鎳和鎢。所加入(加入主要由從銥、鉑、鈀、銠、釕和錸構成的組 中選擇的至少一種元素制成的點火端)的至少一種元素加入的量通常多達約 40%，優(yōu)選多達20%。這些元素可單獨加入也可以各種組合方式加入。
選擇加入從銥、鉬、鈀、銠、釕和錸構成的組中選擇的元素或者這些元 素的組合的材料必須具有良好的工作性能。特別是，所要加入的元素必須構 成便于在點火端30和接地電極12之間點火的合金。這一點確保了點火集中 來自點火端30，而不會在點火端30周圍跳躍，從而在中心電極的鎳部到接
13地電極之間點火。因此，除了要具有良好的工作性能，所要加入的元素還需 具有良好的燃燒室耐侵蝕性能。具有上述特性的元素包括，但不限于，鈷、 鉻、釩、鉭、鋯、鎢、銷、銥和鎳。雖然發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述元素能夠提供上述 特性，但這決不是一個毫無遺漏的名單，其他具有這些特性的元素也可加入
形成點火端30的合金，以提高火花塞的性能。
已經(jīng)知道將下列元素加入銥或鉑中時，這些元素能夠提供足夠的防侵蝕
保護、足夠的耐用性和足夠的工作性能。這些元素或合金包括(1)鉬，如 果點火端的主要材料是銥；(2)銥，如果點火端的主要材料是鉑；(3)鈷；
(4)鉭；(5)鉻；(6)鎳和鈷；(7)鎳和鉻；(8)鎳和鉑，如果點火端的主 要材料是銥；(9)鎳和銥，點火端的主要材料是鉑；(10)鎳和鉭；(11)鎳、 鈷和鉻；(12)鎳、鈷和銥；(13)鎳、鈷和鉑；(14)鎳、鈷、鉭；(15)鎳、 鉻和銥；(16)鎳、鉻和鉑；(17)鎳、鉻和鉭；(18)鎳、鉑和鉭；(19)鎳、 銥和鉭；(20)鎳、鉻、鉑和鈷；(21)鎳、鉻、鉑和鉭；(22)鎳、鉻、銥和 鈷；(23)鎳、鉻、銥和鉭；(24)鎳、鉻、鈷和鉭；(25)鎳、鉬、鈷和鉭；
(26)鎳、銥、鈷和鉭；(27)鉻、鉑和鈷；(28)鉻、鉑和鉭；(29)鉻、銥
和鉭；(30)鉻、銥和鉭；(31)鉻、鈷和鉭；(32)鉻、銷、鈷和鉭；(33) 鉻、銥、鈷和鉭；(34)鉑、鈷和鉭；(35)鎳和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、
鴨、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(36)格和鉑；(37) 鉻和銥；(38)鉻和鈷；(39)鉻和鉭；(40)鉑和鈷；(41)鉑和鉭；(42)銥 和鈷；(43)銥和鉭；(44)鈷和鉭；(45)鎳、鉻和從鈀、銠、釕、錸、釩、 鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(46)鎳、鈷和從
鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種
元素；(47)鎳、銥和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成
的組中選擇的至少一種元素；(48)鎳、鉑和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、 金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(49)鎳、鉭和從鈀、銠、 釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(50) 鉻和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至 少一種元素；(51)鉑和至從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁 構成的組中選擇的至少一種元素；(52)銥和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(53)鈷和從鈀、銠、釕、 錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(54)鉭 和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少 一種元素；(55)鎳、鉻、銥和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵 和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(56)鎳、鉻、鉑和從鈀、銠、釕、錸、 釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(57)鎳、鉻、 鉑和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至 少一種元素；(58)鎳、鉻、鉭和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、 鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(59)鎳、銷、鈷和從鈀、銠、釕、 錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(60)鎳、 鉑、鉭和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇 的至少一種元素；(61)鎳、銥、鈷和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、 鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(62)鎳、鈷、鉭和從鈀、銠、 釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(63) 鈷、鉑和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇 的至少一種元素；(64)鉻、銥和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、 鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(65)鉻、鈷和從鈀、銠、釕、錸、 釩、鋯、鴇、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(66)鉻、鉭 和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少 一種元素；(67)鉑、鈷和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁 構成的組中選擇的至少一種元素；(68)銥、鈷和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、 鴿、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(69)鉬、鈷和從鈀、 銠、釕、錸、釩、鋯、鴇、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；
(70)鉻、鉑、鉭和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成 的組中選擇的至少一種元素；(71)鉻、銥、鉭和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、 鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(72)鉻、鈷、鉭和從 鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種 元素；(73)鉑、鈷、鉭和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁 構成的組中選擇的至少一種元素；(74)銥、鈷、鉭和從鈀、銠、釕、錸、釩、
15鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(75)鎳、鉻、鉬、 鈷和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至 少一種元素；(76)鎳、鉻、鉬、鉭和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、 鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(77)鎳、鉻、鑰、鈷、鉭和從 鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種 元素；(78)鎳、鉻、銥、鈷和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵 和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；(79)鎳、鉻、銥、鉭和從鈀、銠、釕、 錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素；以及(80) 鎳、鉻、銥、鈷、鉭和從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構 成的組中選擇的至少一種元素。當將以上所列元素或合金加入主要包含銥或 鉑的點火端時，可替代其他非銥或鉑的合金點火端。例如，包括可達40%的 銠并具有銥或鉑的點火端可采用以上所列各元素或合金。同時，可預期加入 點火端的所列元素或合金典型地形成點火端總重量百分比小于20%。還可預 期所列元素或合金一般形成點火端重量百分比10%。特別是，點火端的 0.5%-5%由所列上述合金或元素形成。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將上述元素或合金作 為點火端進行測試，在占點火端重量百分比含量為1%-5%特別是約3%時， 其能夠提供特殊的耐侵蝕性和耐火花腐蝕性。點火端30 —般還包含重量百分 比為至少40%，特別是至少50%的銥、鉑或其結合。而且，點火端30包含 少于99%特別是少于約98%，并典型地超過80%特別是超過90%，更特別地 為約95%的銥、鉑或其結合。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)銥、鉑或其結合所占重量百分 比約93%-98%的點火端能夠提供具有所需特性的點火端。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種特別適合抗火花腐蝕和侵蝕的點火端。該點火端典型 地包含約90%-99%特別是約95%的銥,1%-3°/。特別是約2%的銠，0.2%-0.4% 特別是約0.3。/。的鎢，0.01%-0.03%特別是約0.02%的鋯，以及0.5%-10%特別 是0.5%-7%、更特別是約1%-5%，更特別是約3%的上列元素或合金之一 (從 鉑、鉻、鈷、鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素形成的)。
按照以上所述，如果點火端主要由銥制成，則點火端包含從鈷、鉻、鉑 構成的組中選擇的至少一種元素；如果點火端主要由鉑、釩、鉭或鋯制成， 則點火端包含銥；特別是，對于主要由銥構成的點火端，則該點火端還包含從鈷、鉻、鉑和鉭構成的組中選擇的至少一種元素。也可加入鎳和鎢。這些 元素可以單獨加入也可以結合后加入，至少對于銥、鎢或者其結合而言是這 樣的；與單獨由鎳或銥制成的點火端相比，這些元素的加入為點火端提供了 具有非常滿意的特性的合金，例如加強的侵蝕保護、增強的耐火花腐蝕性能 以及改進的打火功能。
按照以上所述，點火端30可包含鎳。在發(fā)現(xiàn)鎳對火花腐蝕的敏感性超過 其有助于抗侵蝕的性能之前，己經(jīng)發(fā)現(xiàn)加入可達重量百分比50%的鎳可增加 所需的性能。發(fā)現(xiàn)將鎳添加進點火端30以形成含重量百分比為至少50%的 銥、0.5%-50%的鎳并加入從鈷、鉻、鉑、釩、鋯、鉭和鎢構成的組中選擇的 一種元素的合金，可以提供極好的耐磨性，長的使用壽命并極好的耐腐蝕和 侵蝕性能。還發(fā)現(xiàn)，加入銥的鎳的重量百分比為0.05-40%，特別是1%-20%， 更特別的是10/。-5%時能夠提供極好的耐腐蝕和侵蝕性能，延長點火端的使用 壽命和耐磨損性。
當將占點火端重量百分比為0.5-40%的鎳加入包含鉻、釩、鋯、鉭、鈷、 鉑和鎢構成的組中選擇的至少一種元素的銥時，形成點火端30的該合金延長 了使用壽命，增加了耐磨性以及耐腐蝕和侵蝕性。特別是，發(fā)現(xiàn)具有至少50% 的銥、重量百分比可達20%的鎳、其余實質(zhì)部分為鈷、鎢、鉻、釩、鉭和鉑 的點火端能夠很好的平衡各種所需特性。上述所有合金中，該合金包含至少 0.5%特別是至少1%的鈷、鉻、鉬、鎳、鉭中任一或其結合。當然，還可通 過添加鈀、銠、釕、錸、釩、鋯和鎢或其結合來進一步延長其使用壽命，提 高其耐磨性，防止將純銥或純鎳的點火端用于火花塞時所產(chǎn)生的腐蝕和侵蝕。
可采用任何已知的方法制造火花塞。眾所周知，火花塞的制造典型地包 括在中心電極和/或接地電極上增設點火端。在本發(fā)明中，該點火端可通過粘 合、阻焊、激光焊或采用任何其他已知的方法附于中心電極和/或接地電極上。
火花塞IO—般包括金屬外殼、絕緣件和從金屬外殼突伸出的端部。中心 電極20設于所述絕緣件中，以使點火端30從點火端20向與金屬外殼電連接 的接地電極12突伸。
絕緣件典型地由氧化鋁制成，具有一供中心電極20穿過的通道。金屬外 殼由金屬制成，呈柱狀， 一般包括可旋入發(fā)動機機體的帶螺紋部。所述通道 中可在端子件和中心電極20之間設置電阻器。點火端30由與本說明書和權利要求中所述合金一致的合金制成。在形成 點火端30的合金時，可采用任何己知的形成具有與文中所述金屬特性充分一 致的金屬特性的合金的方法。該合金一般可形成金屬板、盤、線、或棒。一 種形成所述合金的方法是采用所需量的各金屬粉末并將其混合。然后，通過 熔煉方法例如電弧熔煉，電子束熔煉、激光熔煉、高頻感應熔煉、等離子束 熔煉或任何其他已知的方法將所得混合物熔化形成所述合金，而后再冷卻。 當將所形成的合金形成所需形狀時，典型地，必須執(zhí)行棒形成過程，例如熱 成型、熱軋或者熱拉絲。接著，將拉長的合金切為預定長度，并準備將各塊 附于中心電極20上。當然，如果形成盤而非線或棒，則將合金各成分混合， 熔化，再輾成片狀，將所形成的片板壓成或沖成各個點火端30。當然，在將 形成點火端的棒切成預定長度之前，首先將其插入鎳中心電極并與其結合。
一旦點火端30形成，即可采用任何已知方法設置該點火端。 一種這樣的 方法是采用合金棒并形成圍繞該合金棒外表面的凹陷，從而產(chǎn)生機械閉鎖機 構。然后將合金棒切成預定長度，并在中心電極上鉆出與該合金棒相同直徑 的孔。合金棒的端部可具有與在中心電極上鉆孔的鉆頭的角度相似的角度， 進一步將其穩(wěn)固設置于適合位置。將合金棒插入中心電極的孔中之后，采用 激光器加熱中心電極，使得該中心電極的金屬熔化于合金棒的周圍，形成成 形于合金棒外表面的凹陷。
另一種設置該合金點火端的方法是形成直徑約.7mm、厚度約.5mm的小 盤。然后，將該金屬盤阻焊至直徑約相同的柱體上，例如約80°/。的鎳和約20% 的鉻形成的柱體?？赏ㄟ^阻焊將盤形成于中心電極，而后通過激光焊接將其 附于中心電極上。那么附有所述合金點火端的中心電極具有與呈鉚釘形狀(圖 未示)的點火端相對的頭部，而后將該中心電極插入火花塞，并阻焊至穿過 該火花塞的中心導電絲。
上述討論揭露并描述了本發(fā)明的一個示范性實施例。很明顯，本領域普 通技術人員可根據(jù)上述討論、附圖和權利要求對本發(fā)明進行各種改變、修改 和變化，并不脫離由下列權利要求所確定的本發(fā)明的真正精神和合理范圍。
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權利要求
1、一種具有中心電極和接地電極的火花塞，其中所述中心電極和所述接地電極中至少之一具有合金形成的點火端，所述合金包含銥；以及從鉑、鉻、鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素，該至少一種元素形成所述點火端的重量百分比約0.5％-40％。
2、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述至少一種元素形成 所述點火端的重量百分比約1-20%。
3、 根據(jù)權利要求2所述的火花塞，其特征在于，所述至少一種元素形成 所述點火端的重量百分比約1-10%。
4、 根據(jù)權利要求3所述的火花塞，其特征在于，所述至少一種元素形成 所述點火端的重量百分比約1-7%。
5、 根據(jù)權利要求4所述的火花塞，其特征在于，所述至少一種元素形成 所述點火端的重量百分比約1-5%。
6、 根據(jù)權利要求5所述的火花塞，其特征在于，所述至少一種元素形成 所述點火端的重量百分比約3%。
7、 根據(jù)權利要求5所述的火花塞，其特征在于，所述點火端包含從鎳、 鉭、鉻、鈷和鉑構成的組中選擇的第二元素。
8、 根據(jù)權利要求7所述的火花塞，其特征在于，所述點火端包含鎳。
9、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述至少一種元素是鉬。
10、 根據(jù)權利要求9所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含從鉻、鈷、鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素。
11、 根據(jù)權利要求9所述的火花塞，其特征在于，所述點火端包含鈷。
12、 根據(jù)權利要求9所述的火花塞，其特征在于，所述點火端包含鉭。
13、 根據(jù)權利要求9所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含從鈷、鉭、鎳和鉻構成的組中選擇的一元素。
14、 根據(jù)權利要求13所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含從鈷、鉭、鎳和鉻構成的組中選擇的另一元素。
15、 根據(jù)權利要求14所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一歩包 含從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的一元素。
16、 根據(jù)權利要求14所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包含從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、鎢、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的一元素。
17、 根據(jù)權利要求14所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯和鎢構成的組中選擇的一元素。
18、 根據(jù)權利要求14所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含從鈦、錳、銅、鈮、鉬和釔構成的組中選擇的一元素。
19、 根據(jù)權利要求14所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含從銠、鎢和鋯構成的組中選擇的一元素。
20、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含從銠、鎢和鋯構成的組中選擇的一元素。
21、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含銠、轉和鋯。
22、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含從鎳、鐵、錳和銅所構成的組中選擇的一元素。
23、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含從鎳、錳、鎂、鈮、鉬和鈦構成的組中選擇的至少兩種元素。
24、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含從鈀、銠、釕、錸、釩、鋯、媽、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的一元 素。
25、 根據(jù)權利要求24所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含鎳。
26、 根據(jù)權利要求24所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含鉻。
27、 根據(jù)權利要求24所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含鈷。
28、 根據(jù)權利要求24所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含鉭。
29、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述至少一種元素是 鉑，所述點火端進一步包含銠和從鎳、鉻、鈷和鉭構成的組中選擇的至少一 種元素。
30、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含從鎳、鈷、鉻、鉑和鉭構成的組中選擇的至少兩種元素，該至少兩種元素 不同于所述至少一種元素。
31、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述至少一種元素是 鈷，所述點火端進一步包含鎳和從鉻、鉑和鉭構成的組中選擇的至少一種元
32、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述至少一種元素是 鉭，所述點火端進一步包含鎳和從鉻、鉑和鈷構成的組中選擇的至少一種元 素。
33、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一歩包 含銠。
34、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述至少一種元素選 自鉭、鉑和鈷構成的組，該至少一種元素形成所述點火端的重量百分比約 0.5%隱10%。
35、 根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述至少一種元素選 自鉭和鈷構成的組。
36、 一種具有中心電極和接地電極的火花塞，其中所述中心電極和所述 接地電極中至少之一具有合金形成的點火端，所述合金包含從銥和鉬構成的組中選擇的至少一種元素；以及從銠、鉻、鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素，該至少一種元素形 成所述點火端的重量百分比約0.5%-40%。
37、 根據(jù)權利要求36所述的火花塞，其特征在于，所述從銥和鉑構成的 組中選擇的至少一種元素是銥，所述從銠、鉻、鈷和鉭構成的組中選擇的至 少一種元素是銠；所述點火端進一步包含從鎳、鉻、鉑、鈷和鉭構成的組中 選擇的至少一種元素。
38、 根據(jù)權利要求37所述的火花塞，其特征在于，所述從鎳、鉻、鉑、鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素是鎳。
39、 根據(jù)權利要求37所述的火花塞，其特征在于，所述從鎳、鉻、鉬、 鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素是鈷。
40、 根據(jù)權利要求37所述的火花塞，其特征在于，所述從鎳、鉻、鈾、 鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素是鉭。
41、 根據(jù)權利要求37所述的火花塞，其特征在于，所述從鎳、鉻、鉬、 鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素是鉻。
42、 根據(jù)權利要求37所述的火花塞，其特征在于，進一步包含從鈀、釕、 錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少一種元素。
43、 根據(jù)權利要求36所述的火花塞，其特征在于，所述從銥和鉑構成的 組中選擇的至少一種元素是銥，所述從銠、鉻、鈷和鉭構成的組中選擇的至 少一種元素是銠；所述點火端進一步包含從鎳、鉻、鉑、鈷和鉭構成的組中 選擇的至少兩種元素。
44、 根據(jù)權利要求36所述的火花塞，其特征在于，進一步包含從鎳、鉻、 鈷、鉭、鈀、釕、錸、釩、鋯、鎢、金、鋨、鐵和鋁構成的組中選擇的至少 兩禾中元素。
45、 根據(jù)權利要求36所述的火花塞，其特征在于，所述從銥和鉑構成的 組中選擇的至少一種元素是銥，所述從銠、鉻、鈷和鉭構成的組中選擇的至 少一種元素是銠，該銠形成所述點火端的重量百分比可達40%，所述點火端 進一步包含從鎳、鉬、鉻、鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素，該至少 一種元素形成所述點火端的重量百分比約0.5-20%，銥形成所述點火端重量 百分比的其余部分。
46、 根據(jù)權利要求45所述的火花塞，其特征在于，所述從鎳、鉑、鉻、 鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素形成所述點火端的重量百分比約 0.5%隱20%。
47、 根據(jù)權利要求46所述的火花塞，其特征在于，所述從鎳、鉑、鉻、 鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素形成所述點火端的重量百分比約 0.5%-10%。
48、 根據(jù)權利要求47所述的火花塞，其特征在于，所述從鎳、鈾、鉻、鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素形成所述點火端的重量百分比約0.5%-5%。
49、 根據(jù)權利要求48所述的火花塞，其特征在于，所述從鎳、鉬、鉻、 鈷和鉭構成的組中選擇的至少--種元素形成所述點火端的重量百分比約 0.5%-3%。
50、 根據(jù)權利要求48所述的火花塞，其特征在于，所述從鎳、鉬、鉻、 鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素形成所述點火端的重量百分比約 1%-5%。
51、 根據(jù)權利要求50所述的火花塞，其特征在于，所述從鎳、柏、鉻、 鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素形成所述點火端的重量百分比約3%。
52、 根據(jù)權利要求36所述的火花塞，其特征在于，所述從銥和鉑構成的 組中選擇的至少一種元素是銥，該銥形成所述點火端的重量百分比至少50°/。。
53、 根據(jù)權利要求52所述的火花塞，其特征在于，所述銥形成所述點火 端的重量百分比至少90%。
54、 根據(jù)權利要求53所述的火花塞，其特征在于，所述銥形成所述點火 端的重量百分比約93%-99%。
55、 根據(jù)權利要求37所述的火花塞，其特征在于，所述從鎳、鉻、鉬、 鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素是鉑。
56、 一種具有中心電極和接地電極的火花塞，其中所述中心電極和所述 接地電極中至少之一具有合金形成的點火端，所述合金包含銥，在所述點火端中的重量百分比為50%-99%;銠，在所述點火端中的重量百分比為0.5%-5%;鎢，在所述點火端中的重量百分比為0.1%-0.5%;鋯，在所述點火端中的重量百分比小于約0.1%;以及從鉑、鉻、鈷、鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素。
57、 根據(jù)權利要求56所述的火花塞，其特征在于，所述點火端進一步包 含從鉑、鉻、鈷、鎳和鉭構成的組中選擇的另一種元素。
58、 一種具有中心電極和接地電極的火花塞，其中所述中心電極和所述 接地電極中至少之一具有合金形成的點火端，所述合金包含銥；從銠、鎢和鋯構成的組中選擇的至少兩種元素；以及 從鉑、鉻、鈷、鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素。
59、 根據(jù)權利要求58所述的火花塞，其特征在于，所述從鉑、鉻、鈷、 鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素形成所述點火端的重量百分比約 0.5%-40%。
60、 根據(jù)權利要求59所述的火花塞，其特征在于，所述從鉬、鉻、鈷、 鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素形成所述點火端的重量百分比約 0.5%-20%。
61、 根據(jù)權利要求60所述的火花塞，其特征在于，所述從鉑、鉻、鈷、 鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素形成所述點火端的重量百分比約 0.5%-10%。
62、 根據(jù)權利要求61所述的火花塞，其特征在于，所述從鉑、鉻、鈷、 鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素形成所述點火端的重量百分比約 1%-5%。
63、 根據(jù)權利要求62所述的火花塞，其特征在于，所述從鉑、鉻、鈷、 鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素形成所述點火端的重量百分比約3%。
64、 根據(jù)權利要求58所述的火花塞，其特征在于，所述從鉑、鉻、鈷、 鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素是鉑。
65、 根據(jù)權利要求64所述的火花塞，其特征在于，進一步包含從鉻、鈷、 鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素。
66、 根據(jù)權利要求65所述的火花塞，其特征在于，進一步包含從鉻、鈷、 鎳和鉭構成的組中選擇的第二種元素。
67、 根據(jù)權利要求58所述的火花塞，其特征在于，所述從鉬、鉻、鈷、 鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素是鎳。
68、 根據(jù)權利要求67所述的火花塞，其特征在于，進一步包含從鉑、鉻、 鈷和鉭構成的組中選擇的至少一種元素。
69、 根據(jù)權利要求68所述的火花塞，其特征在于，所述從鉑、鉻、鈷、 鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素是鈷。
70、 根據(jù)權利要求68所述的火花塞，其特征在于，所述從鉑、鉻、鈷、 鎳和鉭構成的組中選擇的至少一種元素是鉭。
71、 根據(jù)權利要求58所述的火花塞，其特征在于，進一歩包含從鉬、鉻、 鈷和鎳構成的組中選擇的至少一種元素。
72、 根據(jù)權利要求58所述的火花塞，其特征在于，銠形成所述點火端的 重量百分比約1-40%。
73、 根據(jù)權利要求72所述的火花塞，其特征在于，銠形成所述火花塞的 重量百分比約1-3%。
74、 根據(jù)權利要求58所述的火花塞，其特征在于，鎢形成所述點火端的 重量百分比約0.1%-1%。
75、 根據(jù)權利要求58所述的火花塞，其特征在于，銥形成所述點火端的
全文摘要
一帶有由金屬合金片形成的放電部分的火花塞。該金屬合金由于燃燒過程中的銥同鈣或磷相互作用而選擇性的抗磨損。
文檔編號H01T13/39GK101454955SQ200780018563
公開日2009年6月10日 申請日期2007年3月26日 優(yōu)先權日2006年3月24日
發(fā)明者保羅·廷韋爾, 艾里納·勒維納, 詹姆斯·D·呂科瓦基 申請人:費德羅-莫格爾公司