專利名稱：一種鎳釔合金火花塞電極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎳釔合金火花塞電極材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
火花塞是發(fā)動機(jī)的點火裝置，其工作穩(wěn)定性和使用壽命與火花塞電極材料密切相關(guān)。由于火花塞通常處在高溫、高壓環(huán)境中工作，火花塞電極材料在這種極為惡劣的工作環(huán)境中易發(fā)生燒蝕和腐蝕。如果產(chǎn)生侵蝕，將導(dǎo)致電極間隙變大，從而使電極間跳火所必須的放電電壓上升，隨著火花塞運行時間增加，所需的放電電壓不斷上升，并越來越接近點火線圈所提供的極限電壓，于是點火越來越困難，并最終發(fā)生斷火。普通火花塞一般采用鎳錳合 金作為電極材料，使用壽命較短，當(dāng)發(fā)動機(jī)在極高轉(zhuǎn)速的高溫、高壓下，普通火花塞使用時可能發(fā)出不穩(wěn)定、不準(zhǔn)時的火花，從而造成工作性能不穩(wěn)定、故障率增加。為保證高性能發(fā)動機(jī)長時間、高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，火花塞電極材料的耐高溫性能、抗高溫氧化性以及耐高溫腐蝕性能必須進(jìn)一步提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一種鎳釔合金火花塞電極材料及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種鎳釔合金火花塞電極材料，其特征在于該鎳釔合金火花塞電極材料由 95. Owt. % 97. 3wt. % 的 Ni,0. 2wt. %-0. 6wt. % 的 Y、0. 8wt. %_2. Owt. % 的 S1、0. 2wt. %-l. 3wt. %的八1、0. 2wt. %-2. Owt. %的打和余量雜質(zhì)元素組成，并且上述各成分的含量之和為IOOwt. %。所述的鎳釔合金火花塞電極材料，其特征在于所述的雜質(zhì)元素中對C、S、Cu和Fe的含量要求為 c〈0. 05wt. %、S〈0. 005wt. %、Cu〈0.1 Owt. %、Fe〈0. 30wt. %。所述的鎳釔合金火花塞電極材料的制備方法，其制備步驟如下①以純鎳塊、電解鋁、純結(jié)晶硅、海綿鈦和純釔為原料，用常規(guī)的方法在50kg中頻感應(yīng)電爐中熔煉得到液態(tài)鎳釔合金，該液態(tài)鎳釔合金的成分為95. Owt. 9T97. 3wt. %的N1、
0.2wt. %-0. 6wt. % 的 Y、0. 8wt. %-2. Owt. % 的 S1、0. 2wt. %_1. 3wt. % 的 A1、0. 2wt. %-2. Owt. %的Ti和余量雜質(zhì)；其中雜質(zhì)元素中對C、S、Cu和Fe的含量要求為C〈0. 05wt. %、S〈0. 005wt. %、Cu〈0.1 Owt. %、Fe〈0. 30wt. % ；②將步驟①熔煉得到的液態(tài)鎳釔合金澆注到金屬鑄型中，凝固得到鑄件，澆注溫度為 1450-1500°C ；③將步驟②的鑄件冷卻后進(jìn)行車光，然后進(jìn)行鍛造、熱軋和盤條；④采用粗拔、中拔和細(xì)拔多道拔絲工藝將步驟③得到的盤條拉拔成表面光滑的￠1. 7mm的細(xì)絲，并700°C退火2小時，以此鎳釔合金材料制作火花塞中心電極和側(cè)電極；
⑤從步驟④所述的退火細(xì)絲上截取試樣，測試該鎳釔合金火花塞電極材料的機(jī)械性能室溫拉伸強度為506-578MPa、延伸率為33%_38%、表面硬度為126_135HV1(I ；⑥進(jìn)行900°C環(huán)境下、50小時的高溫氧化試驗，采用步驟④所述的鎳釔合金電極材料制成的火花塞中心極和側(cè)電極的氧化層增重僅為19. 0801g/nT20. 4932g/m2。本發(fā)明與現(xiàn)有的普通的NiCrMnSi合金火花塞中心極和側(cè)電極相比，具有以下的有益效果本發(fā)明獲得的鎳釔合金火花塞電極材料在室溫時拉伸強度為506_578MPa，延伸率為33%-38%，表面硬度為126-135HV1(I，經(jīng)過900°C、50小時高溫氧化，氧化增重為19. 0801 20. 4932g/m2。現(xiàn)有的普通NiCrMnSi火花塞電極材料(成分為彡95. Owt. %的N1、1.4wt. % 1. 8wt. % 的 Cr、1. 3wt. %_1. 8wt. % 的 Mn、0. 4wt. %-0. 65wt. % 的 Si 和余量雜質(zhì))在室溫時拉伸強度為487. 5MPa，延伸率為28. 5%，表面硬度為147. 6HV10,經(jīng)過900°C、50小時高溫氧化，氧化增重為32. 6776g/m2采用本發(fā)明的鎳釔合金材料制作火花塞中心極和側(cè)電極，相對現(xiàn)有的普通的NiCrMnSi合金火花塞中心極和側(cè)電極，具有明顯更優(yōu)越的抗拉強度、延伸率和抗高溫氧化性能，其拉伸強度提高3. 8% 18. 6%、延伸率提高15. 89T33. 3%，抗氧化能力是普通NiCrMnSi的1. 6^1. 7倍，采用本發(fā)明的鎳釔合金材料制作火花塞中心電極和側(cè)電極可以大大提高火花塞的使用壽命。
具體實施例方式實施例1:一種制備鎳釔合金火花塞電極材料的方法，其制備方法步驟如下①以純鎳塊、電解鋁、純結(jié)晶硅、海綿鈦和純釔為原料，用常規(guī)的方法在50kg中頻感應(yīng)電爐中熔煉得到液態(tài)鎳釔合金，該液態(tài)鎳釔合金的成分為95. Owt. %N1、0. 6wt. %Y、0. 2wt. %A1、2. Owt. %T1、2. Owt. %Si和余量雜質(zhì)；其中雜質(zhì)元素中對C、S、Cu和Fe的含量要求為 C 為 0. 028wt. %、S〈0. 002wt. %、Cu〈0. 05wt. %、Fe〈0. 14wt. % ；②將步驟①熔煉得到的液態(tài)鎳釔合金澆注到金屬鑄型中，凝固得到鑄件，澆注溫度為 1450-1500°C ；③將步驟②的鑄件冷卻后進(jìn)行車光，然后進(jìn)行鍛造、熱軋和盤條；④采用粗拔、中拔和細(xì)拔多道拔絲工藝將步驟③得到的盤條拉拔成表面光滑的0>1. 7mm的細(xì)絲，并700°C退火2小時，以此鎳釔合金材料制作火花塞中心電極和側(cè)電極；⑤從步驟④所述的退火細(xì)絲上截取試樣，測試該鎳釔合金火花塞電極材料的機(jī)械性能室溫拉伸強度為506-507MPa、延伸率為33%_34%、表面硬度為132_135HV1(I ；⑥進(jìn)行900°C環(huán)境下、50小時的高溫氧化對比試驗，采用步驟④所述的鎳釔合金電極材料制成的火花塞中心極和側(cè)電極的氧化層增重僅為19. 0801g/m2，而成分為^ 95. Owt. % 的 N1、1. 4wt. % 1. 8wt. % 的 Cr、1. 3wt. % -1. 8wt. % 的 Mn、0. 4wt. %-0. 65wt. % 的Si和余量雜質(zhì)元素的NiCrMnSi合金火花塞中心極和側(cè)電極的氧化層增重為32. 6776g/m2。實施例2 :—種制備鎳釔合金火花塞電極材料的方法，其制備方法步驟如下①以純鎳塊、電解鋁、純結(jié)晶硅、海綿鈦和純釔為原料，用常規(guī)的方法在50kg中頻感應(yīng)電爐中熔煉得到液態(tài)鎳釔合金，該液態(tài) 鎳釔合金的成分為96. 2wt. %N1、0. 4wt. %Y
0.8wt. %A1、1. Owt. %T1、l. 4wt. %Si和余量雜質(zhì)；其中雜質(zhì)元素中對C、S、Cu和Fe的含量要求為 C 為 0. 02 lwt. %、S〈0. 002wt. %、Cu〈0. 04wt. %、Fe〈0. 16wt. % ；②將步驟①熔煉得到的液態(tài)鎳釔合金澆注到金屬鑄型中，凝固得到鑄件，澆注溫度為 1450-1500°C ；③將步驟②的鑄件冷卻后進(jìn)行車光，然后進(jìn)行鍛造、熱軋和盤條；④采用粗拔、中拔和細(xì)拔多道拔絲工藝將步驟③得到的盤條拉拔成表面光滑的0>1. 7mm的細(xì)絲，并700°C退火2小時，以此鎳釔合金材料制作火花塞中心電極和側(cè)電極；⑤從步驟④所述的退火細(xì)絲上截取試樣，測試該鎳釔合金火花塞電極材料的機(jī)械性能室溫拉伸強度為559-561MPa、延伸率為37%_38%、表面硬度為133_134HV1(I ；
·
⑥進(jìn)行900°C環(huán)境下、50小時的高溫氧化對比試驗，采用步驟④所述的鎳釔合金電極材料制成的火花塞中心極和側(cè)電極的氧化層增重僅為20. 5678g/m2，而成分為^ 95. Owt. % 的 N1、1. 4wt. % 1. 8wt. % 的 Cr、1. 3wt. %_1. 8wt. % 的 Mn、0. 4wt. %-0. 65wt. %的Si和余量雜質(zhì)元素的NiCrMnSi合金火花塞中心極和側(cè)電極的氧化層增重為32. 6776g/
m2o實施例3 :—種制備鎳釔合金火花塞電極材料的方法，其制備方法步驟如下①以純鎳塊、電解鋁、純結(jié)晶硅、海綿鈦和純釔為原料，用常規(guī)的方法在50kg中頻感應(yīng)電爐中熔煉得到液態(tài)鎳釔合金，該液態(tài)鎳釔合金的成分為97. 3wt. %N1、0. 2wt. %Y1.3wt. %A1、0. 2wt. %T1、0. 8wt. %Si和余量雜質(zhì)；其中雜質(zhì)元素中對C、S、Cu和Fe的含量要求為 C 為 0. 023wt. %、S〈0. 002wt. %、Cu〈0. 03wt. %、Fe〈0. 17wt. % ；②將步驟①熔煉得到的液態(tài)鎳釔合金澆注到金屬鑄型中，凝固得到鑄件，澆注溫度為 1450-1500°C ；③將步驟②的鑄件冷卻后進(jìn)行車光，然后進(jìn)行鍛造、熱軋和盤條；④采用粗拔、中拔和細(xì)拔多道拔絲工藝將步驟③得到的盤條拉拔成表面光滑的0>1. 7mm的細(xì)絲，并700°C退火2小時，以此鎳釔合金材料制作火花塞中心電極和側(cè)電極；⑤從步驟④所述的退火細(xì)絲上截取試樣，測試該鎳釔合金火花塞電極材料的機(jī)械性能室溫拉伸強度為576-578MPa、延伸率為33%_34%、表面硬度為126_129HV1(I ；⑥進(jìn)行900°C環(huán)境下、50小時的高溫氧化對比試驗，采用步驟④所述的鎳釔合金電極材料制成的火花塞中心極和側(cè)電極的氧化層增重僅為20. 4932g/m2，而成分為^ 95. Owt. % 的 N1、1. 4wt. % 1. 8wt. % 的 Cr、1. 3wt. %_1. 8wt. % 的 Mn、0. 4wt. %-0. 65wt. %的Si和余量雜質(zhì)元素的NiCrMnSi合金火花塞中心極和側(cè)電極的氧化層增重為32. 6776g/
m2o
權(quán)利要求
1.一種鎳釔合金火花塞電極材料，其特征在于該鎳釔合金火花塞電極材料由 95. Owt. % 97. 3wt. % 的 Ni,O. 2wt. %-0. 6wt. % 的 Y,O. 8wt. %-2. Owt. % 的 S1、 0. 2wt. %-l. 3wt. %的八1、0. 2wt. %-2. Owt. %的Ti和余量雜質(zhì)元素組成，并且上述各成分的含量之和為IOOwt. %。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳釔合金火花塞電極材料，其特征在于所述的雜質(zhì)元素中對 C、S、Cu 和 Fe 的含量要求為 C〈0. 05wt. %、S〈0. 005wt. %、Cu〈0.1 Owt. %、Fe〈0. 30wt. %。
3.一種制備權(quán)利要求1所述的鎳釔合金火花塞電極材料的方法，其特征在于制備方法步驟如下①以純鎳塊、電解鋁、純結(jié)晶硅、海綿鈦和純釔為原料，用常規(guī)的方法在50kg中頻感應(yīng)電爐中熔煉得到液態(tài)鎳釔合金，該液態(tài)鎳釔合金的成分為95. Owt. 9Γ97. 3wt. %的N1、 O. 2wt. %-0. 6wt. % 的 Υ、0· 8wt. %-2. Owt. % 的 S1、0. 2wt. %_1· 3wt. % 的 Α1、0· 2wt. %-2. Owt. % 的Ti和余量雜質(zhì)；其中雜質(zhì)元素中對C、S、Cu和Fe的含量要求為C〈0. 05wt. %、 S〈0. 005wt. %、Cu〈0.1 Owt. %、Fe〈0. 30wt. % ；②將步驟①熔煉得到的液態(tài)鎳釔合金澆注到金屬鑄型中，凝固得到鑄件，澆注溫度為 1450-1500°C ；③將步驟②的鑄件冷卻后進(jìn)行車光，然后進(jìn)行鍛造、熱軋和盤條；④采用粗拔、中拔和細(xì)拔多道拔絲工藝將步驟③得到的盤條拉拔成表面光滑的 Φ1. 7mm的細(xì)絲，并700°C退火2小時，以此鎳釔合金材料制作火花塞中心電極和側(cè)電極；⑤從步驟④所述的退火細(xì)絲上截取試樣，測試該鎳釔合金火花塞電極材料的機(jī)械性能室溫拉伸強度為506-578MPa、延伸率為33%_38%、表面硬度為·126_135HV1(I ；⑥進(jìn)行900°C環(huán)境下、50小時的高溫氧化試驗，采用步驟④所述的鎳釔合金電極材料制成的火花塞中心極和側(cè)電極的氧化層增重僅為19. 0801g/nT20. ·4932g/m2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎳釔合金火花塞電極材料，該鎳釔合金火花塞電極材料由95.0wt.%~97.3wt.%的Ni、0.2wt.%-0.6wt.%的Y、0.8wt.%-2.0wt.%的Si、0.2wt.%-1.3wt.%的Al、0.2wt.%-2.0wt.%的Ti和余量雜質(zhì)元素組成，并且上述各成分的含量之和為100wt.%；所述的雜質(zhì)元素對C、S、Cu和Fe的含量要求為。該合金電極材料的室溫拉伸強度為506-578MPa，延伸率為33%-38%，表面硬度為126-135HV10。采用該鎳釔合金材料制作火花塞中心極和側(cè)電極，相對普通的NiCrMnSi合金火花塞中心極和側(cè)電極，具有更優(yōu)越的抗拉強度、延伸率和抗高溫氧化性能。因此采用本發(fā)明材料制作火花塞中心極和側(cè)電極可以大大提高火花塞使用壽命。
文檔編號C22C19/03GK102994807SQ20121055129
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者徐海斌, 王小葉 申請人:南京達(dá)邁科技實業(yè)有限公司