一種鎳釔合金火花塞電極材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種鎳釔合金火花塞電極材料及其制備方法。該材料由按重量百分比計的如下元素構成：Cr 27.0000～31.0000%、Fe 8.0000～10.0000%、Ti≤1.0000%、C≤0.0300%、Mn≤0.3500%、Si≤0.3000%、Cu≤0.2000%、Y≤0.0120%、Ni余量。其制備方法包括精煉、澆注、剝皮、鍛造、軋制、熱處理、冷拉、表面處理、包裝、質檢和入庫等工序。本發明所得材料性能優良，在室溫時的抗拉強度達到690-710MPa，在750℃的高溫條件下仍可達340-360MPa，屈服強度為330-370MPa，延伸率達到43-46%。
【專利說明】一種鎳釔合金火花塞電極材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發動機的火花塞電極材料，具體的說，本發明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】
[0002]火花塞是發動機的點火裝置，其工作穩定性和使用壽命與火花塞電極材料密切相關。由于火花塞長期處在高溫、高壓的大環境中工作，火花塞電極材料在這種惡劣的工作環境中易發生燒蝕和腐蝕。
[0003]多年來，我國火花塞行業普遍采用的電極材料有S2P、S3P、IN-2、IN-8、INC0NEL600，電極材料高溫強度不夠，火花塞電極易斷裂。隨著發動機小型化、蝸輪增壓、缸內直噴等新技術的應用及燃氣發動機的快速發展，發動機的熱負荷越來越高，對火花塞電極材料的高溫抗氧化性能、高溫強度、耐電燒蝕性提出了更高的要求，在滿足這些性能要求的前提下，材料還需具備良好的冷機械加工等性能。
[0004]目前國內火花塞電極材料普遍采用的德國進口鎳基合金材料，具有優良的耐高溫性能與導熱性能，但實踐表明將其用于鉑銥金長壽命(10萬公里以上)火花塞上，仍然存在冷擠壓加工過程中因合金的韌性與合金材料的流動性問題經常出現裂紋、漏銅、蹦角與批量制造模具、工裝損耗量過大等技術質量問題，造成產品的嚴重質量問題甚至批量報廢，經濟損失嚴重。
【發明內容】
[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供一種高溫抗氧化性能好、強度大、延伸率高、耐電燒蝕性強的鎳釔合金火花塞電極材料及其制備方法。
[0006]本發明的技術方案為:
一種鎳釔合金火花塞電極材料，由按重量百分比計的如下元素構成:Cr 27.0000?31.0000%、Fe 8.0000 ?10.0000%、Ti 彡 1.0000%、C 彡 0.0300%、Mn 彡 0.3500%、Si 彡 0.3000%、Cu 彡 0.2000%、Y 彡 0.0120%、Ni 余量。
[0007]上述的鎳釔合金火花塞電極材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)以鉻、鎳、硅、鈦、釔、銅、鐵、錳為原料，在真空條件下精煉得到液態鎳釔合金，該液態鎳釔合金的成分為:Cr 27.0000 ?31.0000%、Fe 8.0000 ?10.0000%、Ti ( 1.0000%、C 彡 0.0300%、Mn 彡 0.3500%、Si 彡 0.3000%、Cu 彡 0.2000%、Y 彡 0.0120%、Ni 余量；
(2)將步驟(I)所得到的液態鎳釔合金澆注到金屬鑄型中，凝固得到鑄件，澆注溫度為1460-1560°C ；
(3)將步驟(2)所得鑄件進行剝皮、鍛造、乳制和熱處理；
(4)冷拉成細絲，并進行表面處理；
(5)包裝和質檢后入庫。
[0008]本發明的鎳釔合金火花塞電極材料中加入的鎳具有細化組織、提高電極材料的強度、耐磨性和韌性的作用；加入的鉻能增強電極材料的強度和耐腐蝕性；加入的錳能提高電極材料的強度；加入的銅可增強電極材料的韌性；加入的鈦使得電極材料具有良好的抗腐蝕能力和耐熱性，具有良好的耐高溫、耐低溫的性能，并具有高強度的特性；加入的釔能增強電極材料的抗氧化性和延展性。
[0009]本發明的有益效果在于:
(I)本發明所得材料具有高溫抗氧化性能好、強度大、延伸率高、耐電燒蝕性強等優點，在室溫時的抗拉強度達到690-710MPa，在750°C的高溫條件下仍可達340_360MPa，屈服強度為 330-370MPa，延伸率達到 43-46%,電阻率為 1.13-1.16 μ Ω.m，900 °C 抗氧化(10h)(0.3mg/cm2，晶粒度高于7級，純凈度優于I級。
[0010](2)本發明按上述配比制備鎳釔合金火花塞電極材料，各組分能協同發揮作用，所得材料即使是發動機在極高轉速的高溫、高壓下，依然能提供準時、強勁的火花。
【具體實施方式】
[0011]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明并不限于此。
[0012]實施例1
一種镲紀合金火花塞電極材料，包括按重量百分比計的如下元素:Cr 27%、Fe10.0000%、Ti 1.0000%、C 0.0300%、Mn 0.3500%、Si 0.3000%、Cu 0.2000%、Y 0.0120%、Ni余量。
[0013]上述的鎳釔合金火花塞電極材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)以鉻、鎳、硅、鈦、釔、銅、鐵、錳為原料，在真空條件下精煉得到液態鎳釔合金，該液態鎳釔合金的成分為:Cr 27%、Fe 10.0000%、Ti 1.0000%、C 0.0300%、Mn 0.3500%、Si0.3000%、Cu 0.2000%、Y 0.0120%、Ni 余量；
(2)將步驟(I)所得到的液態鎳釔合金澆注到金屬鑄型中，凝固得到鑄件，澆注溫度為1460 0C ；
(3)將步驟(2)所得鑄件進行剝皮、鍛造、乳制和熱處理；
(4)冷拉成細絲，并進行表面處理；
(5)包裝和質檢后入庫。
[0014]經檢測，本實施例所得的材料各項指標達到美國材料與試驗協會標準Inconel690有關技術參數。
[0015]具體性能指標如下:
①抗拉強度室溫達到690MPa，750°C達到340MPa
②屈服強度360MPa
③延伸率44%
④電阻率1.14μΩ.πι
⑤900 °C 抗氧化(100h) ^ 0.3mg/cm2
⑥晶粒度高于7級
⑦純凈度優于I級實施例2
一種镲紀合金火花塞電極材料，包括按重量百分比計的如下元素:Cr 31%、Fe8.0000%, Ti 0.8000%、C 0.0200%、Mn 0.3000%, Si 0.1000%、Cu 0.1000%、Y 0.0100%、Ni 余量。
[0016]上述的镲紀合金火花塞電極材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)以鉻、鎳、硅、鈦、釔、銅、鐵、錳為原料，在真空條件下精煉得到液態鎳釔合金，該液態鎳釔合金的成分為:Cr 31%、Fe 8.0000%、Ti 0.8000%、C 0.0200%、Mn 0.3000%、Si0.1000%、Cu 0.1000%、Y 0.0100%、Ni 余量；
(2)將步驟(I)所得到的液態鎳釔合金澆注到金屬鑄型中，凝固得到鑄件，澆注溫度為1560 0C ；
(3)將步驟(2)所得鑄件進行剝皮、鍛造、乳制和熱處理；
(4)冷拉成細絲，并進行表面處理；
(5)包裝和質檢后入庫。
[0017]經檢測，本實施例所得的材料各項指標達到美國材料與試驗協會標準Inconel690有關技術參數。
[0018]具體性能指標如下:
①抗拉強度室溫達到710MPa，750°C達到360MPa
②屈服強度340MPa
③延伸率46%
④電阻率1.16 μ Ω.Π1
⑤900 °C 抗氧化(100h) ^ 0.3mg/cm2
⑥晶粒度高于7級
⑦純凈度優于I級實施例3
一種镲紀合金火花塞電極材料，包括按重量百分比計的如下元素:Cr 30%、Fe9.0000%,Ti 0.7000%、C 0.0200%、Mn 0.2800%,Si 0.2000%、Cu 0.1500%、Y 0.0110%、Ni 余量。
[0019]上述的鎳釔合金火花塞電極材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)以鉻、鎳、硅、鈦、釔、銅、鐵、錳為原料，在真空條件下精煉得到液態鎳釔合金，該液態鎳釔合金的成分為:Cr 30%、Fe 9.0000%、Ti 0.7000%、C 0.0200%、Mn 0.2800%、Si0.2000%、Cu 0.1500%、Y 0.0110%、Ni 余量；
(2)將步驟(I)所得到的液態鎳釔合金澆注到金屬鑄型中，凝固得到鑄件，澆注溫度為1500 0C ；
(3)將步驟(2)所得鑄件進行剝皮、鍛造、乳制和熱處理；
(4)冷拉成細絲，并進行表面處理；
(5)包裝和質檢后入庫。
[0020]經檢測，本實施例所得的材料各項指標達到美國材料與試驗協會標準Inconel690有關技術參數。
[0021]具體性能指標如下:
①抗拉強度室溫達到700MPa，750°C達到350MPa
②屈服強度350MPa ③延伸率45%
④電阻率1.15μΩ.πι
⑤900°C抗氧化(10h) ^ 0.3mg/cm2
⑥晶粒度高于7級
⑦純凈度優于I級
本發明在火花塞中心電極材料制造鎳包銅的鎳杯成型的過程中，通過增加釔等微量元素，達到材料組織細化及成分互補，適當提高熱處理溫度，最大值保證線材延伸率；該合金材料鉻含量高、強度高、加工困難，通過調整熱處理溫度與設備等工藝條件，使鎳杯成型過程中冷擠壓成型加工性能良好。
[0022]用本發明所得鎳釔合金火花塞電極材料制成的火花塞產品，通過高性能發動機動力臺架實驗、發動機強化試驗、整車路試等各項試驗，并經國內有關用戶檢測與試驗，具有高溫抗氧化性能好、強度大、延伸率高、耐電燒蝕性強等優點，即使是發動機在極高轉速的高溫、高壓下，依然能提供準時、強勁的火花，達到高檔車輛有關性能要求。
【權利要求】
1.一種鎳釔合金火花塞電極材料，其特征在于由按重量百分比計的如下元素構成:Cr27.0OOO ?31.0000%,Fe 8.0000 ?10.0000%,Ti 彡 1.0000%,C 彡 0.0300%,Mn 彡 0.3500%、Si 彡 0.3000%、Cu 彡 0.2000%、Y 彡 0.0120%、Ni 余量。
2.一種權利要求1所述的鎳釔合金火花塞電極材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)以鉻、鎳、硅、鈦、釔、銅、鐵、錳為原料，在真空條件下精煉得到液態鎳釔合金，該液態鎳釔合金的成分為:Cr 27.0000 ?31.0000%、Fe 8.0000 ?10.0000%、Ti ( 1.0000%、C 彡 0.0300%、Mn 彡 0.3500%、Si 彡 0.3000%、Cu 彡 0.2000%、Y 彡 0.0120%、Ni 余量； (2)將步驟(I)所得到的液態鎳釔合金澆注到金屬鑄型中，凝固得到鑄件，澆注溫度為1460-1560°C ； (3)將步驟(2)所得鑄件進行剝皮、鍛造、乳制和熱處理； (4)冷拉成細絲，并進行表面處理； (5)包裝和質檢后入庫。
【文檔編號】H01T13/39GK104451267SQ201410672498
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月22日 優先權日:2014年11月22日
【發明者】趙建, 江國固, 湯金玉 申請人:湘潭高耐合金制造有限公司