一种镍钇合金火花塞电极材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种镍钇合金火花塞电极材料及其制备方法。该材料由按重量百分比计的如下元素构成：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。其制备方法包括精炼、浇注、剥皮、锻造、轧制、热处理、冷拉、表面处理、包装、质检和入库等工序。本发明所得材料性能优良，在室温时的抗拉强度达到690-710MPa，在750℃的高温条件下仍可达340-360MPa，屈服强度为330-370MPa，延伸率达到43-46%。
【专利说明】一种镍钇合金火花塞电极材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机的火花塞电极材料，具体的说，本发明涉及一种镍钇合金火花塞电极材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]火花塞是发动机的点火装置，其工作稳定性和使用寿命与火花塞电极材料密切相关。由于火花塞长期处在高温、高压的大环境中工作，火花塞电极材料在这种恶劣的工作环境中易发生烧蚀和腐蚀。
[0003]多年来，我国火花塞行业普遍采用的电极材料有S2P、S3P、IN-2、IN-8、INC0NEL600，电极材料高温强度不够，火花塞电极易断裂。随着发动机小型化、蜗轮增压、缸内直喷等新技术的应用及燃气发动机的快速发展，发动机的热负荷越来越高，对火花塞电极材料的高温抗氧化性能、高温强度、耐电烧蚀性提出了更高的要求，在满足这些性能要求的前提下，材料还需具备良好的冷机械加工等性能。
[0004]目前国内火花塞电极材料普遍采用的德国进口镍基合金材料，具有优良的耐高温性能与导热性能，但实践表明将其用于铂铱金长寿命(10万公里以上)火花塞上，仍然存在冷挤压加工过程中因合金的韧性与合金材料的流动性问题经常出现裂纹、漏铜、蹦角与批量制造模具、工装损耗量过大等技术质量问题，造成产品的严重质量问题甚至批量报废，经济损失严重。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供一种高温抗氧化性能好、强度大、延伸率高、耐电烧蚀性强的镍钇合金火花塞电极材料及其制备方法。
[0006]本发明的技术方案为:
一种镍钇合金火花塞电极材料，由按重量百分比计的如下元素构成: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]上述的镍钇合金火花塞电极材料的制备方法，包括如下步骤:
(1)以铬、镍、硅、钛、钇、铜、铁、锰为原料，在真空条件下精炼得到液态镍钇合金，该液态镍钇合金的成分为: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)将步骤(I)所得到的液态镍钇合金浇注到金属铸型中，凝固得到铸件，浇注温度为1460-1560°C ；
(3)将步骤(2)所得铸件进行剥皮、锻造、乳制和热处理；
(4)冷拉成细丝，并进行表面处理；
(5)包装和质检后入库。
[0008]本发明的镍钇合金火花塞电极材料中加入的镍具有细化组织、提高电极材料的强度、耐磨性和韧性的作用；加入的铬能增强电极材料的强度和耐腐蚀性；加入的锰能提高电极材料的强度；加入的铜可增强电极材料的韧性；加入的钛使得电极材料具有良好的抗腐蚀能力和耐热性，具有良好的耐高温、耐低温的性能，并具有高强度的特性；加入的钇能增强电极材料的抗氧化性和延展性。
[0009]本发明的有益效果在于:
(I)本发明所得材料具有高温抗氧化性能好、强度大、延伸率高、耐电烧蚀性强等优点，在室温时的抗拉强度达到690-710MPa，在750°C的高温条件下仍可达340_360MPa，屈服强度为 330-370MPa，延伸率达到 43-46%,电阻率为 1.13-1.16 μ Ω.m，900 °C 抗氧化(10h)(0.3mg/cm2，晶粒度高于7级，纯净度优于I级。
[0010](2)本发明按上述配比制备镍钇合金火花塞电极材料，各组分能协同发挥作用，所得材料即使是发动机在极高转速的高温、高压下，依然能提供准时、强劲的火花。
【具体实施方式】
[0011]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于此。
[0012]实施例1
一种镲纪合金火花塞电极材料，包括按重量百分比计的如下元素: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]上述的镍钇合金火花塞电极材料的制备方法，包括如下步骤:
(1)以铬、镍、硅、钛、钇、铜、铁、锰为原料，在真空条件下精炼得到液态镍钇合金，该液态镍钇合金的成分为: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)将步骤(I)所得到的液态镍钇合金浇注到金属铸型中，凝固得到铸件，浇注温度为1460 0C ；
(3)将步骤(2)所得铸件进行剥皮、锻造、乳制和热处理；
(4)冷拉成细丝，并进行表面处理；
(5)包装和质检后入库。
[0014]经检测，本实施例所得的材料各项指标达到美国材料与试验协会标准Inconel690有关技术参数。
[0015]具体性能指标如下:
①抗拉强度室温达到690MPa，750°C达到340MPa
②屈服强度360MPa
③延伸率44%
④电阻率1.14μΩ.πι
⑤900 °C 抗氧化(100h) ^ 0.3mg/cm2
⑥晶粒度高于7级
⑦纯净度优于I级实施例2
一种镲纪合金火花塞电极材料，包括按重量百分比计的如下元素: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]上述的镲纪合金火花塞电极材料的制备方法，包括如下步骤:
(1)以铬、镍、硅、钛、钇、铜、铁、锰为原料，在真空条件下精炼得到液态镍钇合金，该液态镍钇合金的成分为: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)将步骤(I)所得到的液态镍钇合金浇注到金属铸型中，凝固得到铸件，浇注温度为1560 0C ；
(3)将步骤(2)所得铸件进行剥皮、锻造、乳制和热处理；
(4)冷拉成细丝，并进行表面处理；
(5)包装和质检后入库。
[0017]经检测，本实施例所得的材料各项指标达到美国材料与试验协会标准Inconel690有关技术参数。
[0018]具体性能指标如下:
①抗拉强度室温达到710MPa，750°C达到360MPa
②屈服强度340MPa
③延伸率46%
④电阻率1.16 μ Ω.Π1
⑤900 °C 抗氧化(100h) ^ 0.3mg/cm2
⑥晶粒度高于7级
⑦纯净度优于I级实施例3
一种镲纪合金火花塞电极材料，包括按重量百分比计的如下元素: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]上述的镍钇合金火花塞电极材料的制备方法，包括如下步骤:
(1)以铬、镍、硅、钛、钇、铜、铁、锰为原料，在真空条件下精炼得到液态镍钇合金，该液态镍钇合金的成分为: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)将步骤(I)所得到的液态镍钇合金浇注到金属铸型中，凝固得到铸件，浇注温度为1500 0C ；
(3)将步骤(2)所得铸件进行剥皮、锻造、乳制和热处理；
(4)冷拉成细丝，并进行表面处理；
(5)包装和质检后入库。
[0020]经检测，本实施例所得的材料各项指标达到美国材料与试验协会标准Inconel690有关技术参数。
[0021]具体性能指标如下:
①抗拉强度室温达到700MPa，750°C达到350MPa
②屈服强度350MPa ③延伸率45%
④电阻率1.15μΩ.πι
⑤900°C抗氧化(10h) ^ 0.3mg/cm2
⑥晶粒度高于7级
⑦纯净度优于I级
本发明在火花塞中心电极材料制造镍包铜的镍杯成型的过程中，通过增加钇等微量元素，达到材料组织细化及成分互补，适当提高热处理温度，最大值保证线材延伸率；该合金材料铬含量高、强度高、加工困难，通过调整热处理温度与设备等工艺条件，使镍杯成型过程中冷挤压成型加工性能良好。
[0022]用本发明所得镍钇合金火花塞电极材料制成的火花塞产品，通过高性能发动机动力台架实验、发动机强化试验、整车路试等各项试验，并经国内有关用户检测与试验，具有高温抗氧化性能好、强度大、延伸率高、耐电烧蚀性强等优点，即使是发动机在极高转速的高温、高压下，依然能提供准时、强劲的火花，达到高档车辆有关性能要求。
【权利要求】
1.一种镍钇合金火花塞电极材料，其特征在于由按重量百分比计的如下元素构成: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。
2.一种权利要求1所述的镍钇合金火花塞电极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤: (1)以铬、镍、硅、钛、钇、铜、铁、锰为原料，在真空条件下精炼得到液态镍钇合金，该液态镍钇合金的成分为: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)将步骤(I)所得到的液态镍钇合金浇注到金属铸型中，凝固得到铸件，浇注温度为1460-1560°C ； (3)将步骤(2)所得铸件进行剥皮、锻造、乳制和热处理； (4)冷拉成细丝，并进行表面处理； (5)包装和质检后入库。
【文档编号】H01T13/39GK104451267SQ201410672498
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月22日 优先权日:2014年11月22日
【发明者】赵建, 江国固, 汤金玉 申请人:湘潭高耐合金制造有限公司