专利名称：用于内燃机火花塞的电极和其制造方法
现有技术本发明涉及一个具有电极基体的火花塞电极，电极基体由金属制成，还涉及一个制造该电极的方法。由DE 3612135 A1已公开了一种电极特别是用于点燃可燃混合物的中央电极和/或接地电极，其中，作为火花过度表面用的表面具有一个电传导的，特别抗烧蚀的和良好粘附的第一涂层和一个第二涂层，它使第一涂层获得一个较小的电子-逸出功。该涂层在等离子喷涂工艺中完成。
流行的火花塞一般具有一个中央电极和一个接地电极，其中、两个电极的尖端如此相互安置，即一个火花间隙是(在符合放电要求下)被自由的。通过持续的两个电极之间的火花产生，该尖端则承受一个明显的磨损。这个问题表明了对该电极尖端的耐温性，抗腐蚀性和热膨胀特性有高的要求。火花腐蚀和氧化现象同样导致巨大的负荷。
由DE-4039778公开了一个用抗腐蚀的材料对电极尖端涂层的方法。按照这个文件，电极基体或只有电极尖端设有一个金属间的相变阶段。这个金属间相变阶段的制作则会导致生产成本高。另外，该金属间的相变阶段还表明一个很脆弱的特性。在这种金属间相变阶段的合金化情况下，抗腐蚀性和抗氧化性能都明显下降了。
本发明优点按照本发明的电极具有的优点是，该抗磨防护层借助激光粉末涂层方式被覆置，它在生产中的应用是明显简单的，并允许具有较小的相互混合作用的不同化学成分材料的结合。该激光粉末涂层(也有时称为激光喷涂)可实现在一个单一的工作步骤中覆置一层的抗磨防护层。用这个方法，可实现在所有电极材料上的现在所有电极材料上的很好的粘附性，该电极一般说由一种复合材料(铜芯体并具有在一种镍合金基础上的包覆外壳)构成。该激光--涂层方法具有优点是，依此可以覆置严格限界的和地点精确的涂层。
通过在从属权利要求中限定的措施可以使在独立权利要求中确定的火花塞电极实现有利的变型结构和改进方案。特别有利的是，不同的材料都可以作为用于电极尖端的防腐蚀层被覆置。同时，应用如金属，金属合金，金属陶瓷或氧化物等都是可想到的。
同时，电极的部分区域也可被涂层，如电极尖端，电极外壳区域，或具有切口或锥形凹槽的电极表面。
附图本发明实施例描绘在附图中并在下面的说明书中作详细解释。
图1表明了示意的生产流程图，其用于制造一种具有抗腐蚀涂层的火花塞电极；图2和3是用于被涂层的电极体的两个实施例实施例的说明本发明应用了一个现代的涂层方法以用于制造抗磨防护层例如用于火花塞电极。作为现代表面工艺的热力喷涂为此提供了多种应用可能。因此，由差别最大的基础材料在本发明情况下由金属制造的构件也可以设有由高熔点金属，氧化物和金属陶瓷构成的涂层以用于抗磨损和防腐蚀。几乎所有的涂层材料，只要是可以制成粉末形状的，都可以被加工使用。该喷涂添加料被输入一个能量足够的热源中并被熔化。这些涂层材料的熔液化的颗粒则被朝一个基体的方向上加速并以最高的速度撞触，以便构成一个层物。在这个工艺期间，该基体一般承受一个仅仅较小的热力负荷。该喷涂射流在所有的过程中是在空间上被强烈限定的，即使这样，也存在着明显的喷射损失。但是，激光喷涂却构成一个例外，其中，涂层材料借助一种运载气体被慢慢地吹到一个激光射流的焦点区域内。同时，通过这种激光射流，基体也被熔化，因此，在熔化时，就在基体和涂层材料之间产生一个连接。这种激光喷涂的特点是，涉及一个真正的单级工艺。迄今为止的是，一个工件表面首先被涂层，然后在一个第二工作过程中借助一个激光射流被补充加工。在这个方法中，两个步骤被组合一起。该激光喷射首先使用纯功率为几千瓦的CO2--激光。热力喷涂的层料之特点是层厚在100μm至几个mm的区域内，其中，该结合机理既基于机械的夹紧作用，粘附作用，扩散作用，化学的结合作用或又基于静电的力作用。借助这种激光粉末涂层，就可以使由不同的基料制成的电极设置上由高溶点金属，合金，金属陶瓷和其他化合物(硅，氧化物，铝化物，硼化物，镍化物，铬化物)构成的抗火花烧蚀磨损和腐蚀磨损的抗磨损保护层。因此，特别是以往只有在艰难条件下方可涂层的铜、借助激光粉末涂层技术就可以很好的涂层了，而铜作为良好的热导体可构成一个由复合材料制成的电极的芯体。已经证明，合金NiCr31Al11Y0.5和RuAl11特别适合用于涂层和特别有抗磨性。这些材料，根据热力冲击试验和运行时间检验，与现今所应用的耐磨防护层相比具有一个明显的改善的稳定性。
图1以简图表明了由一种复合线材加工火花塞电极的生产流程。在工位S1中，这种镍料外壳的铜线材，即用于电极的原始材料，被一个滚轮拉出和校准直径。工位S2制做尺寸精确的线材段1，它在工位S3中镦粗，以制做电极座8。在工位S4中，用一个激光器覆置抗磨的层结构，此前，此电极基体要被修剪。在最后的工位S5中，这些此时已完成涂层的电极被补充处理，这些毛刺，例如通过磨削去掉。该电极，在其完工以后被堵隔在陶瓷体中。
图2表明一个中央电极1，它已按照图1的本发明方法被涂层。人们看出，用这个方法可以覆置很精密的而且薄的层结构。同时，工件的几何形状也不起作用。这种涂层工序发生在将电极装入到陶瓷体以前。在壳体涂层4和电极体1之间的过度位置5处，置有良好分开的位于电极体和涂层之间的相，其例如具有一个0.5mm的厚度。该电极基体必须在用于涂层的涂层范围内被结构造型。在图2的实施例中，该镍料外壳的铜线材以切屑加工或非切屑加工地方式被置于一个减小的直径上。同时必须想到，该铜芯体不是裸露安置时，因为不然的话要导致腐蚀现象。如果，如图2示，端表面不应该被涂层时，就必须应用一种具有强烈的射线束的热力工艺，也就是说，激光束喷射方法或电离子射线喷涂方法。一种等离子体射线则给出一个过宽的热力范围。
如图3可看出的，这个安装在火花塞壳体2中的对置电极3也可以设置一个涂层，其在本实施例中被覆置在一个锥形的深凹7中。此处，该涂层可以在电极被堵陷在壳体中以后再实施，此时，人们使用一个激光喷涂工艺。
这种涂层方法除了用于中央电极以外，也可以使另外的电极置以抗磨损保护层。此处，该涂层(工艺)几乎能用于任何的几何形状。它可用于挤压的中央电极的端面--或外壳表面涂层，用于接地电极的成型线材的涂层，或者电极圆盘(Ronde)的涂层或铂电极的涂层。
权利要求
1.用于内燃机火花塞的电极具有一种在电极上覆置的抗磨防护层，其特征在于为了电极的涂层，设置一个激光装置作为热力源；该抗磨防护层是在应用粉末形状的涂层材料条件下可借助激光粉末涂层工艺在一个工作步骤中覆置的。
2.按权利要求1所述的电极，其特征在于该抗磨防护层是由金属或由金属合金，最好由镍合金或稀有金属化合物构成。
3.按权利要求1所述的电极，其特征在于该抗磨防护层由金属陶瓷构成。
4.按权利要求1所述的电极，其特征在于该抗磨防护层由金属化合物构成。
5.按权利要求1所述的电极，其特征在于在一中央电极之尖端上的端面和/或外周面设置一个抗磨防护层。
6.按权利要求1所述的电极，其特征在于在一个接地电极(Massen)的尖端之被切角的表面上和/或端面上设置一个抗磨保护层。
7.按权利要求1所述的电极，其特征在于在接地电极之尖端上的锥形深凹的表面上设置一个抗磨防护层。
8.用于制做一个内燃机火花塞用的电极的方法，用下面的方法步骤完成一个在电极上覆置的抗磨防护层a)对用作电极原始材料的基础线材作直径校准；b)剪切成尺寸精确的段材；c)使电极尖端镦粗和修整要涂层的表面；d)用激光粉末涂层工艺覆置该抗磨防护层；e)补充处理。
全文摘要
建议一个内燃机火花塞,其中,至少火花塞的一个电极通过一个借助激光粉末涂层工艺覆置的抗磨防护层就特别抗磨地得以保护。
文档编号H01T13/39GK1198848SQ97191027
公开日1998年11月11日 申请日期1997年8月2日 优先权日1996年8月8日
发明者安德烈亚什·涅戈尔 申请人:罗伯特·博施有限公司