[發明專利]一種銥鎳合金、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201711344210.2
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108018455A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 王振生;陳光云;吳克軍
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: C22C5/04
• 分類號: C22C5/04;C22C19/03;C22C1/02;H01T13/39
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

本發明提供了一種銥鎳合金、制備方法及其應用，銥鎳合金，由以下質量百分比的組分組成：銥40~70%，鎳30~60%。其制備方法，包括如下步驟：1）按質量百分比稱取鎳和銥，并置于真空環境下；2）對鎳和銥混合物加熱，獲得合金液；3）將步驟2）所得合金液澆入冶煉模具中進行鑄造；4）對步驟3）所得銥鎳合金鑄錠均勻化處理。本發明為中間層焊接材料，既可以實現銥、銥銠10、銥銠25、銥銠40、Inconel 600等金屬與銥鎳合金的良好焊接，最終解決了與銥、銥銠10、銥銠25、銥銠40及Inconel 600合金的焊接難題；本發明用于火花塞電極制備，能夠節約貴金屬30~60%。

技術領域

本發明屬于火花塞銥金電極制備技術領域，具體的說是涉及一種銥鎳合金、制備方法及其應用。

背景技術

凡是汽油發動機上都有火花塞，一缸一個，個別的高速汽油發動機每缸還裝有2個火花塞。火花塞雖小，但它卻影響著發動機的起動能力、油耗量和廢氣排放水平。如果說發動機是汽車的心臟，那么火花塞便是“心臟”的“起搏器”。

火花塞的作用是把點火線圈產生的高壓電（1萬V以上）引入發動機氣缸，在火花塞電極的間隙之間產生火花點燃空氣-燃油混合氣。其中，作為放電部件的火花塞電極工作環境極為惡劣。以一臺普通四沖程汽油機的火花塞為例，在進氣沖程時溫度為60~90℃，壓力約98 Kpa；而在點火燃燒時，溫度會瞬間上升至2000~3000℃，壓力達到3920~6860 Kpa。這種溫度急冷急熱，壓力急高急低的交替每分鐘可達數百次至數千次。此外，汽油蒸汽和燃燒氣體以及汽油和潤滑油的腐蝕性殘渣對火花塞電極的表面都具有化學腐蝕性。因此，為了保證發動機的正常工作，火花塞電極材料必須具有較好的機械性能、熱性能、電性能和耐腐蝕性能。目前，國內外火花塞電極用材料有鎳基高溫合金，也有用貴金屬制作火花塞的，比如用銀、鉑金、銥金等。其中，鉑金、銥金火花塞具有二大優點而成為高品質火花塞電極的材料。

1、點火可靠性高

一般火花塞的中心電極直徑為2.5 mm，而貴金屬鉑、銥火花塞的中心電極發火端直徑最小可為0.60mm。這樣加熱中心電極所耗熱量少，消焰作用（火花生成的焰核的熱量被溫度較低的電極所吸收，焰核向周圍擴散的作用）變小，火焰核易于擴散。因此，在同樣的低點火電流強度的條件下，氣缸內的可燃混合氣能夠得到更多一些的點火能量，混合氣燃燒得更加充分，降低廢氣排放。另外，根據尖端放電的原理，電極尖更容易積聚較多的電能，電火花更容易跳過兩極之間的間隙。這使得在冷機至正常工作轉速運轉時，有著良好的點火性能。

2、優良的耐久性

火花塞壽命往往用電極的消耗來衡量。火花塞的壽命定義為“直到電極不能跳正常的火花為止”，可見電極的消耗對火花塞壽命的影響之大。電極的消耗是由燒蝕（由電點火引起的燒損）和腐蝕（化學、熱學作用）而引起的。實際測試表明，溫度到580℃以上電極就開始腐蝕。而且隨溫度上升腐蝕相應地增加。到890~1000℃附近就開始氧化。如果產生侵（燒）蝕，電極的棱角就變成弧狀，電極間隙變大，這樣就會提高電極間跳火所必須的放電電壓。一般隨著發動機的運行或汽車行駛距離的增加，電極間隙所必須的放電電壓也在不斷地上升，會越來越接近點火線圈所提供的電壓極限，于是點火越來越困難，最終發生斷火。火花塞的使用壽命也就終結于此。鉑金、銥金的熔點高（鉑金熔化溫度為1769℃，鉑金熔化溫度可達到2447℃），鉑金、銥金電極耐氧化性及耐燒蝕性良好，能較好的承受燃氣和殘渣的化學腐蝕，并能長時間保持原始的火花間隙，從而延長了火花塞的使用壽命。

相比鉑金，銥金具有更高的硬度和熔點，且電阻更低等特點，經過添加銠元素合金化可以更高的抗氧化性。高硬度和熔點意味著可以將電極做的非常細，產生更集中，能量更強，路線更穩定的火花，提高混合氣燃燒效率和燃燒速度。另外，銥金的價格低于鉑金價格，有利于降低火花塞的價格，提高產品的競爭力。

綜上所述，銥以及銥銠合金具有良好的機械性能、熱性能、電性能和耐腐蝕性能，是制備火花塞電極的首選材料。