[发明专利]一种具有良好高温耐久烧蚀性能的铱镍合金火花塞中心电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种具有良好高温耐久烧蚀性能的铱镍合金中心电极材料的制备方法，属于火花塞电极材料技术领域。本发明所述方法是：首先，按质量百分比称取Ni和Ir，加入锆、铝、钨，混合均匀后置于真空环境下；然后，对混合物进行加热，获得合金液，并合金液浇入冶炼模具中进行铸造；最后所得合金铸锭进行均匀化处理，制备出中心电极材料。该材料可作为火花塞电极材料的中心电极；本发明不仅大量使用价格相对廉价的Ni作为原料，而且还有制备工艺简单以及对设备要求不高等优点，使其制备成本低适合于规模化生产；所制备的IrNi合金火花塞中心电极材料，不仅具有加工性能好和抗氧化性能强等特点，而且还有具有良好的高温耐久烧蚀性能。

技术领域

发明属于火花塞电极材料技术领域，具体涉及一种具有良好高温耐久烧蚀性能的铱镍合金中心电极材料及其制备方法。

背景技术

火花塞是汽油机点火系统的重要元件，它可将高压电引入燃烧室，并使其跳过电极间隙而产生火花，从而点燃气缸中的可燃混合气。图1为火花塞的电极示意图，它主要由中心电极(~1 mm)焊接到基座上组成，其中中心电极是火花塞的关键元件。良好的中心电极材料不仅要求材料具有良好的加工性能、抗氧化性能以及较低的制造成本，还要求材料具有良好的高温耐久烧蚀性能以满足中心电极苛刻的工作环境。

目前，中心电极材料都是以贵金属为主要成分。其中，铱具有高熔点、高强度、高导电性和抗腐蚀性强等优点，使用铱或者铱合金作为火花塞中心电极材料可提高发动机的点火性能、燃油经济性、延长发动机的使用寿命及降低有害物质的排放。因此，铱是火花塞电极的理想源材料。常见的铱或者铱合金火花塞中心电极材料主要有铱(Ir)、铱铑合金(IrRh₁₀)、铱铑钨锆(IrRhWZr， 其中Rh， 2.5 %wt；W，0.3 %wt；Zr，50-600 ppm)以及铱铑钌镍(IrRhRuNi，其中Rh，3 %wt；Ru， 6 %wt；Ni，1%wt)等。然而，这些中心电极材料需要使用大量的Ir，甚至还要使用一定量的Rh，Ir和Rh是希贵金属，它们的价格分别为43万元/千克和210-300万元/千克。这使得使用铱或者铱合金作为中心电极的火花塞的价格高居不下。因此，在保证铱合金中心电极性能衰减的同时增加廉价金属的含量，对降低火花塞的价格具有重要意义。

高Ni含量的IrNi合金(Ni含量20-80 %wt )具有加工性能、成本低以及抗氧化性能好等特点，但是它的高温耐久烧蚀性能差限制了它作为火花塞中心电极材料。由于中心电极在高温点火时，其工作环境是高温、高压的酸碱环境中，因而中心电极的高温耐久烧蚀性能主要体现在材料的两个性能上：(1)该材料应具有耐高温烧蚀性能以及(2)在高温下具有耐酸碱腐蚀性能。因此，提高高Ni含量的IrNi合金的高温耐久烧蚀性能对于降低中心电极材料成本具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，在高Ni含量的IrNi合金材料中加入一定量的Al、Zr、W，制备一种加工性能好、抗高温氧化、成本低以及具有良好的高温耐久烧蚀性能的铱合金中心电极材料及其制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种具有良好高温耐久烧蚀性能的铱镍(IrNi)合金中心电极材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1) 按质量百分比称取Ni、Ir、Zr、Al、W，混合均匀后置于坩埚内放入真空炉中，制得混合物；

(2) 对步骤(1)制得的混合物进行加热熔炼，获得合金液；

(3) 将步骤(2)中所得合金液浇入冶炼模具中进行铸造，制得合金铸锭；

(4) 对步骤(3)所得合金铸锭进行均匀化处理；

(5) 将步骤(4)中处理后的合金制作成火花塞的中心电极。

进一步地，步骤（1）中所述Ni、Ir、Zr、Al、W的质量百分比为39-74:25-60:0.2-0.4:0.3-0.6:0.1-0.2。