[发明专利]用于火花塞电极的电极材料

说明书

技术领域

本发明涉及用以制备内燃机的火花塞电极的电极材料。

背景技术

由于最近防止全球变暖加剧和化石燃料消耗增加的趋势，用于机动车的内燃机排放出的废气中含有的化学品、颗粒物或生物材料污染控制标准法和法规逐年趋于严格。为了实现这一目标，由于机动车等的内燃机的燃烧温度更倾向于增加，所以火花塞更需要具有优良的耐用性和长的可持续使用时间。

由于抗氧化性、耐火花磨损(spark wear)性、升温下的高强度等，各种类型的镍基合金(Ni base alloy)广泛用作将用于制备火花塞电极的电极材料。最近，除了仅具有镍基合金电极的上述火花塞外，已经生产和使用各类火花塞，以更好地防御高温环境。例如，最近的火花塞具有由底部和顶部组成的双层结构的电极。所述底部由镍基合金制成。为了提高其使用寿命，产生火花的所述顶部由贵金属制成。另一个最近的火花塞具有由镍基合金和例如Ag和Cu的高导电金属作为电极的核芯材料制成的电极。

例如，有人提出，为了获得易加工性、高抗氧化性和高温强度，这种镍基合金作为火花塞(比如暴露于内燃机燃烧室内部的火花塞)的电极材料含有大约3质量％的Cr。

有人也提出使用含有添加剂元素的镍基合金以进一步提高抗氧化性。具体来说，下列常规专利文献1至5公开了火花塞的各种电极，其中将一种或多种元素如Si、Mn和Al或者Y和稀土元素加入镍基合金中。为了获得抗氧化性，所述镍基合金中加入低浓度的Cr。

专利文献1：公开号为S63-18033的日本专利；

专利文献2：公开号为H02-34734的日本专利；

专利文献3：公开号为H02-34735的日本专利；

专利文献4：公开号为H04-45239的日本专利；

以及

专利文献5：公开号为H09-235637的日本专利。

由于可加工性，由含有相对低浓度Cr的镍基合金制成的电极材料是极好的材料。然而，由于作为所述电极材料的合金需要添加剂元素如Si、Mn和Al(具有优良的抗氧化性)而不是减量的Cr(具有有效的抗氧化性)，并且由于镍基合金中含有的元素总量因此增加，所以镍基合金的电极材料倾于降低热导率及其熔点。也就是说，为了提高抗氧化能力，所述添加剂元素的量增加得越多，由于其低的热导率越难以降低所述火花塞电极的温度，并且越易于降低用于形成火花塞电极的所述电极材料的熔点以及在所述火花塞工作时引起所述火花塞电极的火花磨损。

根据最近内燃机的提高性能、燃烧效率以及工作负荷的趋势，所述火花塞的使用环境变得更加严格。对于由含有低浓度Cr和添加剂元素的镍基合金制成的常规电极材料，难以显示足够的特性。

因此，该专利的发明人采用了专利文献6(公开号为2006-316344的日本专利)中公开的另一项常规技术。专利文献6中公开的所述常规技术提供了含有添加剂如少量的Si、减量的Mn和Al以及小量的一种或多种稀土元素或Y的火花塞，以具有高热导率、高熔点、好的抗氧化性和高耐火花磨损性。

然而，对于将用于制备常规专利文献6中公开的火花塞电极的所述电极材料的抗氧化性、可加工性和生产成本，仍有改善的需要或空间。

发明内容

因此，提供用于制备火花塞电极的新型电极材料是令人期望的，所述新型电极材料具有各种优良性能例如好的耐火花磨损性、好的抗氧化性、易加工性和低生产成本。

为了达到上述目的，本发明的示例性实施方案公开了用于制备火花塞电极的电极材料。所述电极材料基本上由下列成分组成：0.3至3.0质量％的Si、0.01至0.3质量％的选自Y和稀土元素的一种或多种元素、不超过0.5质量％的Ti、不超过1.2质量％的Fe、以及选自不超过0.20质量％的Ca和不超过0.08质量％的Mg中的一种或两种。所述电极材料还含有C、Mn、Cr、Al、N和S。在所述电极材料的C、Mn、Cr、Al、N和S中，C不超过0.1质量％，Mn少于0.5质量％，Cr少于0.5质量％，Al不超过0.3质量％，N不超过0.05质量％，并且S不超过0.03质量％。所述电极材料还含有作为剩余物主要组分的Ni，和附带的不可避免的杂质。

附图说明

参考附图通过举例描述本发明的优选非限制性实施方案，其中：

图1显示具有中心电极和由根据本发明第一个示例性实施方案的电极材料制成的接地电极的火花塞整个结构的局部横截面的视图；

图2显示图1所示的具有由所述电极材料制成的所述接地电极和所述中心电极的所述火花塞前部横截面的放大视图；