專利名稱：具有鉑基電極材料的火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞和其他點(diǎn)火裝置，且具體地涉及用于火花塞的電極材料。
背景技術(shù)：
火花塞可以用于在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中啟動(dòng)燃燒?；鸹ㄈǔＭㄟ^跨過在兩個(gè)或更多電極之間限定的火花隙產(chǎn)生火花而點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸或燃燒室中的氣體，例如空氣/燃料混合物。氣體通過火花點(diǎn)火引起發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的燃燒反應(yīng),其負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)的做功沖程。高溫、高電壓、燃燒反應(yīng)的快速重復(fù)、以及燃燒氣體中腐蝕性材料的存在可能形成火花塞必須工作的苛刻環(huán)境。該苛刻環(huán)境可能引起電極的腐蝕和侵蝕，隨著時(shí)間的經(jīng)過，這可能負(fù)面地影響火花塞的性能，從而可能導(dǎo)致不點(diǎn)火或者ー些其他不希望狀況。 為了減少火花塞電極的腐蝕和侵蝕，已經(jīng)使用各種類型的貴金屬及其合金，例如由鉬制成的合金。然而，這些材料可能是昂貴的。因而，通過僅在電極的點(diǎn)火端頭或火花部分處使用這種材料，火花塞制造商有時(shí)嘗試最小化電極使用的貴金屬的量，其中，火花跳過火花隙。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,提供一種火花塞,包括金屬外殼、絕緣體、中心電極和接地電極。所述中心電極、接地電極或兩者包括電極材料，所述電極材料具有大約50 — 99原子％的鉬(Pt)，具有大約5 — 20原子％的鋁(Al)，且具有不超過大約30原子％的耐火金屬，所述耐火金屬選自以下組鎳(Ni)、錸(Re)、釕(Ru)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)或其組合。根據(jù)另ー個(gè)實(shí)施例，提供ー種火花塞電極，包括電極材料，所述電極材料具有大約50 — 99原子％的鉬(Pt)，具有大約5 — 20原子％的鋁(Al)，且具有不超過大約30原子％的耐火金屬，所述耐火金屬選自以下組鎳(Ni)、錸(Re)、釕(Ru)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)或其組合。


本發(fā)明的優(yōu)選示例性實(shí)施例將在下文結(jié)合附圖描述，其中，相同的附圖標(biāo)記表示相同元件，且其中
圖I是可以使用下文所述的電極材料的示例性火花塞的截面 圖2是圖I的示例性火花塞的點(diǎn)火端部的放大圖，其中，中心電極具有多件式鉚釘形式的點(diǎn)火端頭，接地電極具有平墊形式的點(diǎn)火端頭；
圖3是可以使用下文所述的電極材料的另ー個(gè)示例性火花塞的點(diǎn)火端部的放大圖，其中，中心電極具有多件式鉚釘形式的點(diǎn)火端頭，接地電極具有圓柱形端頭形式的點(diǎn)火端頭;
圖4是可以使用下文所述的電極材料的另ー個(gè)示例性火花塞的點(diǎn)火端部的放大圖，其中，中心電極具有位于凹部?jī)?nèi)的圓柱形端頭形式的點(diǎn)火端頭，接地電極沒有點(diǎn)火端頭；
圖5是可以使用下文所述的電極材料的另一個(gè)示例性火花塞的點(diǎn)火端部的放大圖，其中，中心電極具有圓柱形端頭形式的點(diǎn)火端頭，接地電極具有從接地電極的軸向端部延伸的圓柱形端頭形式的點(diǎn)火端頭；
圖6是不使用下文所述的電極材料的示例性火花塞的電極處的所謂結(jié)球和橋接現(xiàn)象的不意 圖7是圖6的結(jié)球和橋接現(xiàn)象的放大示意圖；和 圖8是圖7的結(jié)球和橋接現(xiàn)象的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式本文所述的電極材料可以用于火花塞和其他點(diǎn)火裝置，包括工業(yè)塞、航空點(diǎn)火器、電熱塞或用于點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣/燃料混合物的任何其他裝置。這包括但當(dāng)然不限于圖1-5所示且在下文描述的示例性火花塞。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，電極材料可以用于附連到中心和/或接地電極的點(diǎn)火端頭，或者可以用于實(shí)際中心和/或接地電極本身，僅列出幾種可能。其他實(shí)施例和電極材料應(yīng)用也是可能的。參考圖I和2,示出了示例性火花塞10,火花塞10包括中心電極12、絕緣體14、金屬外殼16和接地電極18。中心電極或基本電極構(gòu)件12設(shè)置在絕緣體14的軸向孔內(nèi)且包括點(diǎn)火端頭20,點(diǎn)火端頭20延伸超出絕緣體14的自由端部22。點(diǎn)火端頭20是多件式鉚釘，包括由抗腐蝕和/或抗侵蝕材料(如下文所述的電極材料)制成的第一部件32和由媒介材料(如高鉻鎳合金)制成的第二部件34。在該具體實(shí)施例中，第一部件32具有圓柱形形狀，第二部件34具有階梯式形狀，包括直徑增大頭部和直徑減少莖部。第一和第二部件可以經(jīng)由激光焊接、電阻焊接或一些其他合適焊接或非焊接接頭彼此附連。絕緣體14設(shè)置在金屬外殼16的軸向孔內(nèi)且由足以將中心電極12與金屬外殼16電絕緣的材料(例如，陶瓷材料)制成。絕緣體14的自由端部22可突出超出金屬外殼16的自由端部24，如圖所示，或者其可以縮回在金屬外殼16內(nèi)。接地電極或基本電極構(gòu)件18可以根據(jù)附圖所示的常規(guī)L形配置或者根據(jù)一些其他設(shè)置構(gòu)造，且附連到金屬外殼16的自由端部24。根據(jù)該具體實(shí)施例，接地電極18包括與中心電極的點(diǎn)火端頭20相對(duì)的側(cè)表面26且具有附連到側(cè)表面26上的點(diǎn)火端頭30。點(diǎn)火端頭30是平墊的形式，且與中心電極點(diǎn)火端頭20限定火花隙G，使得它們提供發(fā)火花表面，用于排放和接收跨過火花隙的電子。在該具體實(shí)施例中，中心電極點(diǎn)火端頭20的第一部件32和/或接地電極點(diǎn)火端頭30可以由本文所述的電極材料制成；然而，這些不是電極材料的唯一應(yīng)用。例如，如圖3所示，示例性中心電極點(diǎn)火端頭40和/或接地電極點(diǎn)火端頭42也可以由所述電極材料制成。在該情況下，中心電極點(diǎn)火端頭40是單件式鉚釘，接地電極點(diǎn)火端頭42是遠(yuǎn)離接地電極的側(cè)表面26延伸顯著距離的圓柱形端頭。電極材料還可以用于形成圖4所示的示例性中心電極點(diǎn)火端頭50和/或接地電極18。在該示例中，中心電極點(diǎn)火端頭50是位于在中心電極12的軸向端部中形成的凹部或盲孔52內(nèi)的圓柱形部件?；鸹ㄏ禛在中心電極點(diǎn)火端頭50的發(fā)火花表面和接地電極18的側(cè)表面26 (也用作發(fā)火花表面)之間形成。圖5示出了電極材料的又一個(gè)可能應(yīng)用，其中，圓柱形點(diǎn)火端頭60附連到中心電極12的軸向端部且圓柱形點(diǎn)火端頭62附連到接地電極18的軸向端部。接地電極點(diǎn)火端頭62與中心電極點(diǎn)火端頭60的側(cè)表面形成火花隙G，且因而一定程度上不同于附圖所示的其他示例性火花塞的點(diǎn)火端部配置。同樣，應(yīng)當(dāng)理解的是，上述非限制性火花塞實(shí)施例僅僅是電極材料的可能用途中的一些的示例，因?yàn)槠淇梢栽谌魏吸c(diǎn)火端頭、電極、火花表面或在發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣/燃料混合物點(diǎn)火中使用的其他點(diǎn)火端部部件中使用或利用。例如，以下部件可以由電極材料形成中心和/或接地電極；中心和/或接地電極點(diǎn)火端頭，其為鉚釘、圓柱體、桿、柱、線、球、墩、錐體、平墊、盤、環(huán)、套筒等的形式；中心和/或接地電極點(diǎn)火端頭，其直接附連到電極或者經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)中間、居中或應(yīng)力釋放層間接附連到電極；中心和/或接地電極點(diǎn)火端頭，其位于電極的凹部?jī)?nèi)，嵌入電極的表面中，或者位于電極的外側(cè)，例如套筒或其他環(huán)狀部件；或具有多個(gè)接地電極、多個(gè)火花隙或半螺變(semi-creeping)型火花隙的火花塞。這些僅僅是電極材料的可能應(yīng)用中的若干示例，還存在其他。如本文使用的，措辭“電極”，不管是涉及中心電極、接地電極、火花塞電極等,可包括基本電極構(gòu)件本身、點(diǎn)火端頭本身、或者基本電極構(gòu)件和附連到其上的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)火端頭的組合，僅列舉多個(gè)可能。
·
如所討論的，貴金屬合金(如，鉬(Pt)基合金)已經(jīng)用于火花塞電極。鉬基合金展現(xiàn)一定程度的抗氧化、腐蝕和侵蝕，這在包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的使用的某些應(yīng)用中是希望的。但是不是所有Pt基合金都如希望那樣有效。參考圖6-8，例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Pt合金，如Pt4W合金，經(jīng)受所謂的結(jié)球和橋接現(xiàn)象，其中，材料的局部過多氧化和再次沉積在其表面處形成Pt球B。如果這發(fā)生，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫操作期間確實(shí)如此，隨著時(shí)間的經(jīng)過，Pt球B可能收集且形成跨過火花隙G的橋。在形成時(shí)，Pt球B造成火花塞電極的腐蝕和侵蝕且負(fù)面地影響火花塞的火花性能。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，下文所述的電極材料限制或完全防止該結(jié)球和橋接現(xiàn)象，同時(shí)保持合適性能，例如形成火花塞電極的不同形狀的延展性。電極材料可以由高溫性能合金構(gòu)成，例如本文所述的Pt基合金。在不同實(shí)施例中，電極材料或Pt基合金可以包括鋁(Al);選自某一組的一種或多種耐火金屬；以及鈦(Ti)、鉻(Cr)、或者Ti和Cr兩者的組
八
口 ο如其名稱所表明的，Pt基合金包括大致其余量的Pt。Pt的量影響合金的強(qiáng)度，包括其抗氧化、腐蝕和侵蝕性。在一個(gè)實(shí)施例中，合金包括量為至少大約50. O原子％或者量為大約50-99原子％的Pt。Pt的原子％通過將整個(gè)Pt基合金的Pt原子數(shù)每單位體積除以整個(gè)Pt基合金的整個(gè)Pt基合金原子數(shù)每單位體積來確定。在另一個(gè)實(shí)施例中，合金包括量為至少大約55. O原子％的Pt。在另一個(gè)實(shí)施例中，合金包括量為至少大約65. O原子％的Pt。在又一個(gè)實(shí)施例中，合金包括量為至少大約79. O原子％的Pt。在另一個(gè)實(shí)施例中，合金包括量量為大約50-大約95. O原子％的？1:。在另一個(gè)實(shí)施例中，合金包括量小于大約95. O原子％的Pt。在另一個(gè)實(shí)施例中，合金包括量小于大約94. O原子％的Pt。在另一個(gè)實(shí)施例中，合金包括量小于大約84. O原子％的Pt。Pt的存在和量可通過在電極材料的部段或表面上執(zhí)行化學(xué)分析或者通過用掃描電子顯微(S. E. M.)儀器產(chǎn)生和觀察電極材料的部段或表面的能散光譜(E. D. S.)來檢測(cè)。Pt基合金包括其量影響合金的抗氧化性的Al。例如，如下文所述，Al可引起在火花塞的電極上形成氧化鋁(Al2O3)層，其有助于屏蔽和保護(hù)下面的合金不受過多的和不想要的氧化。在某些量，Al還可以在抗腐蝕和侵蝕性方面增強(qiáng)合金。在一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量為大約5. O原子％ —大約20. O原子％的Al。Al的原子％通過將整個(gè)Pt基合金的Al原子數(shù)每單位體積除以整個(gè)Pt基合金的整個(gè)Pt基合金原子數(shù)每單位體積來確定。在另一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量為至少大約5. O原子％的Al。在另一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量為至少大約10. O原子％的Al。在又一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量為至少大約16. O原子％的Al。在另一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量小于大約20. O原子％的Al。在又一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量小于大約14. O原子％的Al。在另一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量小于大約10. O原子％的Al。在又一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量小于大約6. O原子％的Al。Pt基合金中Al的存在和量可通過化學(xué)分析或者通過觀察電極材料的E. D. S.來檢測(cè)。E.D. S.可以通過S.E.M.儀器產(chǎn)生。在高溫下，包括具有Al的Pt基合金的每個(gè)電極或點(diǎn)火端頭在其外表面處形成氧化鋁(Al2O3)層，包括例如點(diǎn)火端頭的發(fā)火花表面。Al2O3層通常在Pt基合金加熱至大于大約500或600°C的溫度時(shí)形成，例如在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞的使用期間。當(dāng)發(fā)火花方面包括平面表面，Al2O3層通常沿平面表面延伸。因而，電極或點(diǎn)火端頭可包括梯度材料成分，其中，發(fā)火花表面包括Al2O3層，且點(diǎn)火端頭的相鄰部分或主體包括另一成分，例如包括Al和Pt。在將Pt基合金暴露于高溫之前，Al2O3層不存在，點(diǎn)火端頭通常包括否則不包括氧化鋁(Al2O3)材料的一致材料成分。一旦Al2O3層在外表面或發(fā)火花表面處形成,其通常在所有 溫度下都保留在那里。這種Al2O3層是致密的，穩(wěn)定的，且具有低成形自由能。因而，Al2O3層可提供改進(jìn)抗氧化性，以在火花塞電極暴露于火花和燃燒室的極端條件時(shí)保護(hù)點(diǎn)火端頭不受腐蝕和侵蝕，且有助于限制或完全防止上述結(jié)球和橋接現(xiàn)象。Al的量可以通過部分地決定所形成的Al2O3層的存在和厚度而影響Pt基合金的氧化性能。例如，Pt基合金可具有至少大約5. O原子％的八1以形成Al2O3層；在其他示例中，Al2O3層可以用小于5. O原子％的Al形成。當(dāng)Al以大約5. O原子％—大約20. O原子％的量存在時(shí)，在發(fā)火花表面處形成的Al2O3層具有取決于準(zhǔn)確百分比的預(yù)定厚度，在一些情況下在火花塞在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中使用期間提供足夠的放電電壓和消融體積每火花。預(yù)定厚度可以根據(jù)Pt基合金的具體成分和燃燒室的狀況變化。在一個(gè)示例中，預(yù)定厚度是大約O. 10微米(μ m)至大約10. O微米(μ m)o在一個(gè)示例中，如果Pt基合金包括大于大約20. O原子％的Al，那么Al2O3層具有過大厚度，在火花塞在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中操作期間可導(dǎo)致增加的且在一些情況下不希望的放電電壓和消融體積每火花；在其他示例中，具有大于20. O原子％的Al是可能的，且不會(huì)以所述方式不希望地影響火花塞。Al2O3層的存在和厚度可通過在發(fā)火花表面上執(zhí)行化學(xué)分析或者通過用S. E. M.儀器產(chǎn)生和觀察發(fā)火花表面的E.D.S.來檢測(cè)。取決于電極材料的Al百分比和溫度，Pt基合金可包括在成分Pt和Al對(duì)比溫度的二元相位圖中所示的Pt3Al相及其相關(guān)Pt3Al沉淀物。例如，當(dāng)Pt基合金包括量小于合金的大約10. O原子％的Al時(shí)，微觀結(jié)構(gòu)可包括在所有溫度下的單相Pt固溶體且可能不包括Pt3Al相。但是在Pt基合金包括量大于10. O原子％的Al的另一個(gè)示例中，合金可包括具有Pt3Al相的多相或兩相微觀結(jié)構(gòu)。第一相是Pt固溶體相，第二相是具有相對(duì)較高強(qiáng)度晶體結(jié)構(gòu)的Pt3Al相。合金的Pt3Al相在高溫下(例如在燒結(jié)、電弧熔融。或用于形成合金的其他高溫冶金過程期間)溶解在合金的Pt基體中。但是在較低溫度下，例如在火花塞不使用時(shí)，Pt3Al相沉淀出合金的Pt基體且轉(zhuǎn)換為Pt3Al沉淀物。除了其他因素之外，Pt3Al相沉淀出的溫度可取決于合金的具體成分。Pt3Al沉淀物將在合金的溫度從其未使用溫度增加至較高溫度時(shí)(例如，在火花塞在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中在500或600°C的升高操作溫度下使用時(shí))將溶解回到合金中。Pt3Al沉淀物的存在和量可通過在電極材料的表面或部段上執(zhí)行化學(xué)分析或者通過用S. E. M.儀器產(chǎn)生和觀察電極材料的表面或部段的E.D.S.來檢測(cè)。Pt基合金還可以包括一種或多種耐火金屬或成分，選自特定組，其量影響合金的強(qiáng)度。例如，耐火金屬的相對(duì)高熔點(diǎn)可給Pt基合金提供對(duì)火花腐蝕或磨損的高抵抗性，但是不需要。耐火金屬還可以增加在電極材料中存在的范圍內(nèi)的Pt固溶體相的強(qiáng)度。耐火金屬的特定組包括以下中的一種或多種鎳(Ni)、釕(Ru)、錸(Re)、鉭(Ta)、鑰(Mo)、和鎢(W)。換句話說，Pt基合金可包括耐火金屬中的僅僅單種或者多于一種耐火金屬的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，耐火金屬，不管是單獨(dú)還是組合提供，以合金的小于大約30. O原子％的量存在；基，單種耐火金屬可合計(jì)達(dá)30. O原子％，或者15原子％的第一耐火金屬和15原子％的第二耐火金屬可以一起添加以獲得30. O原子％。耐火金屬的原子％通過將整個(gè)Pt基合金的耐火金屬原子數(shù)每單位體積除以整個(gè)Pt基合金的整個(gè)Pt基合金原子數(shù)每單位體積來確定。 在添加時(shí)，耐火金屬可以取代Pt或Al的一部分或更多，這減少Pt基合金的總成本。在一些實(shí)施例中，耐火金屬的總量可保持低于大約30. O原子％以便防止具體Pt基合金沉淀和轉(zhuǎn)換為易碎中間相，這對(duì)合金可能是有害的或者在其他方面可妨礙合金的性能；當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，這可能意義不大，且耐火金屬可以以大于30. O原子％的量提供。在另一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量小于大約20. O原子％的耐火金屬。在另一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量小于大約14. O原子％的耐火金屬。在又一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量小于大約10. O原子％的耐火金屬。在另一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量小于大約4. O原子％的耐火金屬。在另一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量至少大約O. 01原子％的耐火金屬。在又一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量至少大約O. I原子％的耐火金屬。在另一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量至少大約3. O原子％的耐火金屬。在又一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量至少大約10. O原子％的耐火金屬。耐火金屬的存在和量可通過在電極材料的部段或表面上執(zhí)行化學(xué)分析或者通過用S. E. M.儀器產(chǎn)生和觀察電極材料的部段或表面的E.D.S.來檢測(cè)。Pt基合金還可以包括鈦(Ti)、鉻(Cr)、或Ti和Cr兩者的組合，其量影響合金的抗氧化性和/或某些化學(xué)相(例如所述的Pt3Al相)的穩(wěn)定性。例如，在存在時(shí)，Ti和/或Cr成分增加Pt基合金的抗氧化性且可以提高Pt3Al相在高溫下的穩(wěn)定性，從而改進(jìn)Pt基合金的微觀結(jié)構(gòu)。合金中Ti和/或Cr的精確量可以由Al的量決定。例如，與僅存在5. O原子％的Al的合金相比，當(dāng)Al以大約20. O原子％的量存在時(shí)，包括更多量的Ti和/或Cr可能是有益的。Ti和/或Cr的原子％通過將整個(gè)Pt基合金的Ti和/或Cr原子數(shù)每單位體積除以整個(gè)Pt基合金的整個(gè)Pt基合金原子數(shù)每單位體積來確定。在一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量小于大約10. O原子％的Ti和/或Cr。在另一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量小于大約5. 5原子％的Ti和/或Cr。在又一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量小于大約2. O原子％的Ti和/或Cr。在另一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量至少大約O. 01原子％的Ti和/或Cr。在又一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量至少大約O. I原子％的Ti和/或Cr。在另一個(gè)實(shí)施例中，Pt基合金包括量至少大約I. 5原子％的Ti和/或Cr。Ti和/或Cr的存在和量可通過在電極材料的部段或表面上執(zhí)行化學(xué)分析或者通過用S. E. Μ.儀器產(chǎn)生和觀察電極材料的部段或表面的Ε. D. S.來檢測(cè)。合適的Pt基合金和電極材料成分的不例包括具有10原子％的招(Al)和4原子％的一種或多種耐火金屬的成分，所述耐火金屬選自以下組鎳(Ni)、錸(Re)、釕(Ru)、鉭(Ta)、鑰(Mo)和鎢(W)。這種成分可包括以下非限制性示例Pt-10Al-4Ru和Pt_10Al_4W ；其他示例當(dāng)然是可能的。電極材料可以使用已知粉末金屬過程制造，包括選擇金屬中的一種或多種的粉末尺寸；混合粉末以形成粉末混合物；在高等靜壓力和/或高溫下將粉末混合物壓縮至期望形狀；以及燒結(jié)已壓縮粉末以形成電極材料。該過程可以用于將材料形成為適合于其他火花塞電極和/或點(diǎn)火端頭制造過程的形狀(例如，桿、線、片等)。還可以使用其他已知技術(shù)，例如電弧熔融、燒結(jié)和/或混合每種成分的期望量。此外，使用感應(yīng)熱或其他形式的熱源熔融可以用于熔融一種或多種電極材料成分的其他固體形式的粉末。在一些情況下，電極材料可以使用常規(guī)切割、研磨和擠壓技術(shù)進(jìn)一步處理，其有時(shí)難以與其他已知抗腐蝕電極材料使用。要理解的是，前文是本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選示例性實(shí)施例的描述。本發(fā)明并不限于本文公開的具體實(shí)施例，而僅僅由所附權(quán)利要求限定。此外，前述說明中包含的陳述涉及具體實(shí)施例且不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明范圍或權(quán)利要求中使用的術(shù)語的限定，除非術(shù)語或用詞在上文明確定義。所公開實(shí)施例的各個(gè)其他實(shí)施例和各種變化或變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。所有這種其他實(shí)施例、變化和變型都旨在落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)。如該說明書和權(quán)利要求中使用的，用詞“例如”、“如”、“諸如”、“比如”和動(dòng)詞“包括”、“包含”及其其他動(dòng)詞形式，在與一個(gè)或多個(gè)部件或其他項(xiàng)的列表結(jié)合使用時(shí)，均應(yīng)當(dāng)理解為開放式的，意味著列表不應(yīng)理解為排除其他附加部件或項(xiàng)。其他項(xiàng)使用其最廣泛的合理涵義理解，除非它們?cè)谛枰煌忉尩纳舷挛闹惺褂谩?br> 權(quán)利要求
1.一種火花塞,包括 具有軸向孔的金屬外殼； 絕緣體，所述絕緣體具有軸向孔且至少部分設(shè)置在金屬外殼的軸向孔內(nèi)； 中心電極，所述中心電極至少部分設(shè)置在絕緣體的軸向孔內(nèi)；和 接地電極，所述接地電極附連到金屬外殼的自由端部； 其中，所述中心電極、接地電極或兩者包括電極材料，所述電極材料具有大約50 - 99原子％的鉬(Pt)，具有大約5 — 20原子％的鋁(Al)，且具有不超過大約30原子％的耐火金屬，所述耐火金屬選自以下組鎳(Ni)、錸(Re)、釕(Ru)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)或其組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火花塞，其中，所述電極材料在超過大約500°C的溫度下形成氧化鋁(Al2O3)層，所述氧化鋁層在中心電極、接地電極或兩者的外表面上形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火花塞，其中，所述氧化鋁層具有大約0.10至10. 0微米(V- m)的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火花塞，其中，所述電極材料具有大約5- 10原子％的鋁(Al)，所述電極材料是單相鉬(Pt)固溶體。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火花塞，其中，所述電極材料具有大約10- 20原子％的鋁(Al)，所述電極材料是具有Pt3Al沉淀物的多相鉬基合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的火花塞，其中，所述電極材料還具有不超過大約10原子％的鈦(Ti)、鉻(Cr)或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火花塞，其中，所述電極材料具有大約10原子％的鋁(Al)且具有大約4原子％的耐火金屬，所述耐火金屬選自以下組鎳(Ni)、錸(Re)、釕(Ru)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)或其組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火花塞，其中，所述電極材料具有大約10原子％的鋁(Al)且具有大約4原子％的耐火金屬釕(Ru)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火花塞，其中，所述電極材料具有大約10原子％的鋁(Al)且具有大約4原子％的耐火金屬鎢(W)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火花塞，其中，中心電極、接地電極或兩者包括至少部分由電極材料制成的附連點(diǎn)火端頭。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的火花塞，其中，所述點(diǎn)火端頭是多件式鉚釘，包括附連到中心電極或接地電極的第二部件、以及附連到第二部件且至少部分由電極材料制成的第一部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火花塞，其中，中心電極、接地電極或兩者至少部分由電極材料制成且不包括附連點(diǎn)火端頭。
13.—種火花塞電極,包括 電極材料，所述電極材料具有大約50 - 99原子％的鉬(Pt)，具有大約5 - 20原子％的鋁(Al )，且具有不超過大約30原子％的耐火金屬，所述耐火金屬選自以下組鎳(Ni )、錸(Re)、釕(Ru)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)或其組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的火花塞電極，其中，所述電極材料在超過大約500°C的溫度下形成氧化鋁(Al2O3)層，所述氧化鋁層在中心電極、接地電極或兩者的外表面上形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的火花塞電極，其中，所述電極材料具有大約5— 10原子％的鋁(Al)，所述電極材料是單相鉬(Pt)固溶體。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的火花塞電極，其中，所述電極材料具有大約10- 20原子％的鋁(Al)，所述電極材料是具有Pt3Al沉淀物的多相鉬基合金。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的火花塞電極，其中，所述電極材料還具有不超過大約10原子％的鈦(Ti)、鉻(Cr)或其組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的火花塞電極，其中，所述電極材料具有大約10原子％的鋁(Al)且具有大約4原子％的耐火金屬，所述耐火金屬選自以下組鎳(Ni)、錸(Re)、釕(Ru)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)或其組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的火花塞電極，其中，所述電極材料具有大約10原子％的鋁(Al)且具有大約4原子％的耐火金屬釕(Ru)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的火花塞電極，其中，所述電極材料具有大約10原子％的鋁(Al)且具有大約4原子％的耐火金屬鎢(W)。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞，具有一個(gè)或多個(gè)電極，所述電極具有鉑(Pt)基合金的電極材料。所述合金包括鋁(Al)和一種或多種耐火金屬，所述耐火金屬選自以下組鎳(Ni)、錸(Re)、釕(Ru)、鉭(Ta)、鉬(Mo)和鎢(W)。在所公開合金的至少一些中，鋁引起在電極材料的表面上形成氧化鋁(Al2O3)層。
文檔編號(hào)H01T13/39GK102668284SQ201080053211
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者馬書偉 申請(qǐng)人:美國(guó)輝門(菲德爾莫古)點(diǎn)火系統(tǒng)有限公司