CN202513442U

CN202513442U - 一种电阻型火花塞

Info

Publication number: CN202513442U
Application number: CN2012200433451U
Authority: CN
Inventors: 李顺华; 李红卫
Original assignee: ZHUZHOU XIANGLU SPECIAL CERAMICS CO Ltd
Current assignee: ZHUZHOU XIANGLU SPECIAL CERAMICS CO Ltd
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2022-02-10

Abstract

一种电阻型火花塞，包括壳体组件和陶瓷组件；壳体组件包括金属壳体和侧电极；陶瓷组件包括瓷绝缘体、中心电极、电阻体、弹性件和接线螺杆；瓷绝缘体穿设于金属壳体内，且瓷绝缘体的两端均露出于金属壳体外，瓷绝缘体沿金属壳体的轴线方向具有通孔；中心电极位于通孔的一端，接线螺杆位于通孔的另一端；电阻体位于通孔内且位于中心电极与接线螺杆之间；电阻体包括中间电阻层和位于中间电阻层两端的导电层，弹性件位于通孔内且位于电阻体与接线螺杆之间；侧电极焊接于金属壳体上且前端部与所述中心电极之间形成预定的火花放电间隙。本实用新型结构简单，整体性能好，生产工艺简化，生产周期短，零部件要求较低，产品质量易于控制。

Description

一种电阻型火花塞

技术领域

本实用新型属于内燃机用火花塞领域，具体涉及一种电阻型火花塞。

背景技术

电阻型火花塞要求其中心电极与端子金属件之间具有一定电阻值，从而使之能有效地抑制火花塞在机动车点火系统中产生的高频振动和这些振动所产生的电磁干扰。因此目前的电阻型火花塞均在中心电极与端子金属件之间设置电阻体。现有技术中常用的电阻体一般由玻璃粉和例如炭黑粉末或金属粉末等导电材料混合制成，但其金属含量并不高，因此电阻体与两端的中心电极、端子金属件的结合力较弱。因此，通常采用如下结构来提高结合力：在端子金属件与电阻体之间设置导电玻璃密封层，在中心电极与电阻体之间也设置导电玻璃密封层。

具有导电玻璃密封层的电阻型火花塞的制备方法一般为：在火花塞的陶瓷绝缘体内放入中心电极后加入电阻粉进行压实，在填充导电玻璃粉末，最后装入接线螺杆，将其整体置于高温炉内加热至一定温度使电阻粉和导电玻璃粉末中的玻璃熔融，软化后进行压装形成该电阻型火花塞。这种结构的电阻型火花塞，整体进行高温烧结，因此要求陶瓷绝缘体有良好的机械强度和耐冷热急变性，要求中心电极和接线螺杆具有良好的导电性、耐烧蚀和抗氧化性，对设备和零部件的要求较高，且火花塞的生产周期延长，产品质量难于控制。

提高电阻体中导电层和电阻层等各层的强度、层与层之间的的结合力，则提高了电阻体的机械强度，可使电阻体于火花塞装配前独立加工完成，而不影响火花塞的使用性能。本领域技术人员曾进行研究，如US4433092中公开了一种由无铅玻璃、导电碳黑、硅树脂和磷酸铝烧结制备而成的电阻体，该电阻体的原料配比为69wt%无铅玻璃熔块、8wt%磷酸铝、3t%导电碳黑、20wt%硅树脂，将上述原料混合压制成型后经450-550oF保温30分钟预烧结，再在预烧结体两端涂覆银浆再烧结，形成所述电阻体。另外US4511524也公开了一种碳电阻体及其制备方法，其原料配比为5-15wt%磷酸铝、1/4-3wt%导电碳黑、15-30wt%硅树脂、65-80wt%铅硼硅玻璃，将上述原料混合压制成型后经450-550oF保温30分钟预烧结，再在预烧结体两端涂覆银浆再烧结，形成该碳电阻体。该电阻体均通过在预烧结体两端涂覆一层厚度为0.05mm的银浆，以形成导电层，但是由于银层很薄，采用该电阻体的火花塞在实际使用过程中银层容易脱落，影响火花塞的使用性能。

发明内容

本实用新型提供了一种电阻型火花塞，它解决了现有技术中存在的电阻体两端的银浆容易脱落影响火花塞的使用性能、电阻体制备过程中对瓷绝缘体、中心电极、接线螺杆等零部件和设备要求较高、火花塞的生产周期长的技术问题。

本实用新型的技术技术方案为:

一种电阻型火花塞，所述火花塞包括壳体组件和陶瓷组件；所述壳体组件包括金属壳体和侧电极；

所述陶瓷组件包括瓷绝缘体、中心电极、电阻体、弹性件和接线螺杆；

所述瓷绝缘体穿设于金属壳体内，且瓷绝缘体的两端均露出于金属壳体外，所述瓷绝缘体沿金属壳体的轴线方向具有通孔；

所述中心电极位于通孔的一端，所述接线螺杆位于通孔的另一端；电阻体位于所述通孔内，且位于中心电极与接线螺杆之间，所述电阻体包括中间电阻层和位于中间电阻层两端的导电层；所述弹性件位于所述通孔内，且位于电阻体与接线螺杆之间；

所述侧电极焊接于金属壳体上，且所述侧电极的前端部与所述中心电极之间形成预定的火花放电间隙。

作为对本实用新型的进一步改进，所述电阻体为圆柱体，所述圆柱体的直径为3.6-4.1 mm，长度为10-15mm。

作为对本实用新型的进一步改进，所述中间电阻层沿电阻体轴向的厚度为8-12mm ，两个导电层沿电阻体轴向的厚度各自独立地为0.8-2.5mm。

作为对本实用新型的进一步改进，所述弹性件为弹簧或波纹管。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的瓷绝缘体穿设于金属壳体内，且瓷绝缘体的两端均露出于金属壳体外，瓷绝缘体沿金属壳体的轴线方向具有通孔；中心电极位于通孔的一端，接线螺杆位于通孔的另一端；电阻体设置于所述通孔内，且由位于中心电极与接线螺杆之间的弹性件进行限位，侧电极焊接于金属壳体上。由于本实用新型采用已独立加工完成的电阻体装配而成，该电阻体具有三段式结构，具体包括中间电阻层和位于中间电阻层两端的导电层，中间电阻层与导电层通过一体烧结而成，使中间电阻层与导电层在烧结过程中形成互熔层，从而保证中间电阻层与导电层之间具有良好的结合力。制备本实用新型的过程中，无需在后续加工步骤中将电阻体与瓷绝缘体、中心电极、接线螺杆一起烧结，因此对瓷绝缘体、中心电极、接线螺杆的要求大大降低。也不再需要在电阻体两侧采用电阻玻璃密封，避免了各零部件在玻璃密封工艺过程中可能发生的氧化、变形、开裂、污染等缺陷的产生，简化了火花塞的生产工艺，大大缩短生产周期，且火花塞的产品质量易于控制，并具有结构简单，整体性能好的优点。

附图说明

图1是本实用新型提供的火花塞的剖视图。

图2是本实用新型提供的电阻体的结构示意图。图中，11——金属壳体，12——瓷绝缘体，120——通孔，13——中心电极，14——侧电极，15——电阻体，16——接线螺杆，17——弹性件；150——中间电阻层，151——第一导电层，152——第二导电层。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

具体地，本实用新型提供了一种电阻型火花塞，所述电阻型火花塞中安装有电阻体15，如图2所示，所述电阻体15包括中间电阻层150和位于中间电阻层150两端的导电层，分别记为第一导电层151和第二导电层152。

其中，所述中间电阻层150由含有锆溶胶的电阻粉压制烧结而成。所述导电层由含有金属粉末的导电粉压制烧结而成。本实用新型中，第一导电层151和第二导电层152完全相同；以下所述导电层均涉及第一导电层151和第二导电层152。

本实用新型提供的电阻体15，具有三段式结构，具体包括中间电阻层150和位于中间电阻层150两端的导电层（即第一导电层151和第二导电层152），中间电阻层150与两端的导电层通过一体烧结而成，使中间电阻层150与导电层在烧结过程中形成互熔层，从而保证中间电阻层150与导电层之间具有良好的结合力。

同时，本实用新型中制备中间电阻层150所采用的电阻粉中含有锆溶胶，在烧结过程中该锆溶胶原位生成纳米氧化锆结晶微粒，一方面能降低电阻层的气孔率，增加玻璃相的粘度，从而大大提高中间电阻层150的致密性，提高其机械强度；另一方面纳米微粒比表面积大，呈网络状分布于电阻体15中，产生第二相颗粒的增韧作用，提高电阻体15的热震稳定性。另外，本实用新型中制备导电层所采用的导电粉中含有金属粉末，具有良好的导电性、耐热性、耐腐蚀性和耐磨性，使电阻体15不仅具有优良的电阻特性，而且具有良好的机械电气性能。

具体地，以所述电阻粉的总质量为基准，所述电阻粉中含有以下组分：刚玉40-50wt%，二氧化锆15-25wt%，锂钙钡硼硅酸盐玻璃20-30wt，炭黑1-7wt%，锆溶胶5-15wt%。其中，所述刚玉为骨料，二氧化锆为细粉，锂钙钡硼硅酸盐玻璃为玻璃相，炭黑为导电相，锆溶胶为结合相。

所述刚玉的粒径优选为80-100目。二氧化锆的粒径为250目。电阻粉中，锂钙钡硼硅酸盐玻璃的粒径为100-150目。炭黑可直接采用商购产品，例如可采用牌号为N220的炭黑。

优选情况下，以所述电阻粉的总质量为基准，所述锆溶胶的含量为12wt%。

本实用新型中，所述锆溶胶可采用如下方法制备得到：以氧氯化锆为溶胶前驱体，加入作为水解催化剂的双氧水，得到粒径为100nm以下的锆溶胶。

本实用新型中，所述导电粉中含有无机粉体和有机结合剂。烧结完成后，有机结合剂挥发，而无机粉体则转化为所述导电层。以所述无机粉体的总质量为基准，所述无机粉体中含有50-60wt%的金属粉末和40-50wt%的锂钙钡硼硅酸盐玻璃。其中，金属粉末为导电相，锂钙钡硼硅酸盐玻璃为玻璃相。本实用新型中，所述金属粉末可采用本领域技术人员常用的各种金属粉末，例如可以采用铜粉和/或镍粉。所述金属粉末的粒径均为200目。导电粉中，所述锂钙钡硼硅酸盐玻璃的粒径为100-150目。

所述导电粉中，有机结合剂为聚乙烯醇（PVA）水溶液，用于使导电粉成为具有一定颗粒级别的造粒粉体。优选情况下，以100重量份的无机粉体为基准，聚乙烯醇水溶液的用量为1-10重量份。所述聚乙烯醇水溶液中，聚乙烯醇的含量为3-8wt%。

本实用新型中，所述锂钙钡硼硅酸盐玻璃的组成为：40-60wt%SiO₂、20-40wt%B₂O₃、5-15wt%Li₂O、15-25wt%BaO、0-5wt%CaO、0-2wt%Al₂O₃。本实用新型中，优选情况下，导电粉与电阻粉中均含有锂钙钡硼硅酸盐玻璃，即导电粉与电阻粉中采用同种玻璃粉。因此，导电粉与电阻粉在后续烧结过程中，锂钙钡硼硅酸盐玻璃软化熔融，形成的玻璃流体会互渗，从而在中间电阻层15与两端的第一导电层151、第二导电层152之间均形成熔融互渗层，即形成过渡层（附图中未示出），从而提高中间电阻层150与两端的导电层之间的结合力，使得采用本实用新型提供的电阻体15的火花塞在使用过程中不会发生导电层脱落的现象。

本实用新型提供的火花塞的电阻体15的具有稳定的电阻值，电阻值为3-12KΩ，且具有优良的温度特性、耐久性，在高电压负荷（25-35KV）下亦具有良好稳定性。利用该电阻体制备的电阻型火花塞，能有效抑制火花塞在机动车点火系统中产生的高频振动和这些振动所产生的电磁干扰。

本实用新型提供的电阻型火花塞，如图1所示，所述火花塞包括壳体组件和陶瓷组件。其中，所述壳体组件包括金属壳体11和侧电极14；所述陶瓷组件包括瓷绝缘体12、中心电极13、电阻体14、弹性件17和接线螺杆16。

所述瓷绝缘体12穿设于金属壳体11内，且瓷绝缘体12的两端均露出于金属壳体11外。所述瓷绝缘体12沿金属壳体11的轴线方向上具有通孔120，中心电极13位于通孔120的一端（即点火端部），接线螺杆16位于通孔120的另一端（即接线端部）。

所述电阻体15位于所述通孔120内，且位于中心电极13与接线螺杆16之间。所述弹性件17位于所述通孔120内，且位于电阻体15与接线螺杆16之间；

如图1所示，所述侧电极14焊接于金属壳体11上，且所述侧电极14的前端部与所述中心电极13之间形成预定的火花放电间隙。

本实用新型电阻型火花塞的制备方法，包括以下步骤：

A、将侧电极焊接于金属壳体上，形成壳体组件；

B、将中心电极插入瓷绝缘体的通孔的一端并固定，然后从通孔的另一端依次插入电阻体、弹性件和接线螺杆，得到陶瓷组件；

C、将陶瓷组件插入壳体组件的金属壳体内进行铆边紧固，并使侧电极的前端部与中心电极之间形成预定的火花放电间隙，得到所述火花塞。

采用本实用新型提供的火花塞，不再需要在电阻体15两侧采用电阻玻璃密封，也避免了各零部件在玻璃密封工艺过程中可能发生的氧化、变形、开裂、污染等缺陷的产生，简化了生产工艺，大大缩短生产周期，且火花塞的产品质量易于控制。

以下结合实施例对本实用新型作进一步说明。实施例中所采用原料均通过商购得到。

实施例1

（1）称取90目刚玉41重量份、250目二氧化锆22.5重量份、120目锂钙钡硼硅酸盐玻璃（49wt%SiO₂、25.6wt%B₂O₃、7wt%Li₂O、16wt%BaO、2.4wt%CaO）29.2重量份、碳黑N220 3.4重量份，将其加入到球磨坛内混合1h，然后将混合物移至搅拌机内，搅拌状态下加入锆溶胶（氧氯化钙中加入双氧水水解制得）12重量份，搅拌30min，然后采用红外干燥箱90℃下烘烤8h，过30目和100目双层筛，得到电阻粉。

（2）称取200目铜粉51重量份和200目镍粉7重量份、锂钙钡硼硅酸盐玻璃（49wt%SiO₂、25.6wt%B₂O₃、7wt%Li₂O、16wt%BaO、2.4wt%CaO）42重量份，将其加入球磨坛内混合30min，然后将混合物移至搅拌机内，搅拌状态下加入浓度为5wt%的PVA水溶液10重量份，搅拌15min，然后采用红外干燥箱80℃下烘烤8h，过30目和100目的双层筛，得到导电粉。

（3）压制成型模具的模腔直径为4.0mm，在模腔中加入0.25克步骤（2）的导电粉，用汽缸缸径为80mm、表压为0.4MPa的气动压力机上进行预压成型；再加入1.5克步骤（1）的电阻粉至模腔内，同样条件下进行预压成型；再加入0.25克步骤（2）的导电粉至模腔内，在63KN油压机上进行压制，表压为10.5MPa，保压6s，得到直径为4.0mm、长度为14.1mm的毛坯；然后将毛坯转入氮气炉内进行烧结，最高烧结温度为900℃，烧结时间为6h，保温15min后得到本实施例的电阻体，所述电阻体为圆柱体，所述圆柱体的直径为3.6-4.1 mm，长度为10-15mm。

（4）将侧电极焊接于金属壳体上，形成壳体组件；将中心电极插入瓷绝缘体的通孔的一端并固定，然后从通孔的另一端依次插入电阻体S1、弹簧和接线螺杆，得到陶瓷组件；然后将陶瓷组件整体插入壳体组件的金属壳体内，并铆边紧固，使侧电极的前端部与中心电极之间形成预定的火花放电间隙，得到本实施例的火花塞S10，具有图1所示结构。

将火花塞S10按照GB 7825-87的方法进行如下性能检测：

常温常湿下电阻值：4.6KΩ

150℃温度特性试验：电阻值为4.58 KΩ，电阻变化率为-0.4%

300℃温度特性试验：电阻值为4.45 KΩ，电阻变化率为-3.3%

250H电阻耐久性试验：电阻值为4.3KΩ，电阻变化率为-6.5%

耐振性试验：火花塞无异常，电阻值为4.5 KΩ，电阻变化率为-2.1%。

以上各项检测指标达到电阻型火花塞GB 7825-87标准的要求。

实施例2

（1）称取100目刚玉48.5重量份、250目二氧化锆24重量份、100目锂钙钡硼硅酸盐玻璃（46.7wt%SiO₂、22wt%B₂O₃、9.2wt%Li₂O、18.7wt%BaO、1.9wt%CaO、1.5wt%Al₂O₃）25.6重量份、碳黑N220 1.9重量份，将其加入到球磨坛内混合1h，然后将混合物移至搅拌机内，搅拌状态下加入锆溶胶（氧氯化钙中加入双氧水水解制得）16.5重量份，搅拌30min，然后采用红外干燥箱90℃下烘烤8h，过30目和100目双层筛，得到电阻粉。

（2）称取200目铜粉48.5重量份和200目镍粉6.5重量份、锂钙钡硼硅酸盐玻璃（46.7wt%SiO₂、22wt%B₂O₃、9.2wt%Li₂O、18.7wt%BaO、1.9wt%CaO、1.5wt%Al₂O₃）45重量份，将其加入球磨坛内混合30min，然后将混合物移至搅拌机内，搅拌状态下加入浓度为5wt%的PVA水溶液10重量份，搅拌15min，然后采用红外干燥箱80℃下烘烤8h，过30目和100目的双层筛，得到导电粉。

（3）压制成型模具的模腔直径为4.0mm，在模腔中加入0.3克步骤（2）的导电粉，用汽缸缸径为80mm、表压为0.4MPa的气动压力机上进行预压成型；再加入1.7克步骤（1）的电阻粉至模腔内，同样条件下进行预压成型；再加入0.3克步骤（2）的导电粉至模腔内，在63KN油压机上进行压制，表压为12MPa，保压6s，得到直径为4.0mm、长度为14.5mm的毛坯；然后将毛坯转入氮气炉内进行烧结，最高烧结温度为900℃，烧结时间为5.8h，保温18min后得到本实施例电阻体，所述电阻体为圆柱体，所述圆柱体的直径为3.6-4.1 mm，长度为10-15mm。具有图1所示结构。

（4）将电阻体S2取代实施例1中的电阻体S1，按照与实施例1步骤（4）相同的步骤制备本实施例的火花塞S20。

将火花塞S20按照GB 7825-87的方法进行如下性能检测：

常温常湿下电阻值：9.4KΩ

150℃温度特性试验：电阻值为9.9 KΩ，电阻变化率为5.2%

300℃温度特性试验：电阻值为10.51 KΩ，电阻变化率为11.8%

250H电阻耐久性试验：电阻值为11.15Ω，电阻变化率为18.6%

耐振性试验：火花塞无异常，电阻值为9.97 KΩ，电阻变化率为6.1%。

以上各项检测指标达到电阻型火花塞GB 7825-87标准的要求。

实施例3

（1）称取80目刚玉905克、250目二氧化锆417克、150目锂钙钡硼硅酸盐玻璃（49wt%SiO₂、25.6wt%B₂O₃、7wt%Li₂O、16wt%BaO、2.4wt%CaO）553克、碳黑N220 85克，将其加入到球磨坛内混合1h，然后将混合物移至搅拌机内，搅拌状态下加入锆溶胶（氧氯化钙中加入双氧水水解制得）81.7克，搅拌30min，然后采用红外干燥箱90℃下烘烤8h，过30目和100目双层筛，得到电阻粉。

（2）称取200目铜粉475克和200目镍粉65克、锂钙钡硼硅酸盐玻璃（49wt%SiO₂、25.6wt%B₂O₃、7wt%Li₂O、16wt%BaO、2.4wt%CaO）480克，将其加入球磨坛内混合30min，然后将混合物移至搅拌机内，搅拌状态下加入浓度为5wt%的PVA水溶液102克，搅拌15min，然后采用红外干燥箱80℃下烘烤8h，过30目和100目的双层筛，得到导电粉。

（3）压制成型模具的模腔直径为4.0mm，在模腔中加入0.2克步骤（2）的导电粉，用汽缸缸径为80mm、表压为0.4MPa的气动压力机上进行预压成型；再加入1.6克步骤（1）的电阻粉至模腔内，同样条件下进行预压成型；再加入0.2克步骤（2）的导电粉至模腔内，在63KN油压机上进行压制，表压为9MPa，保压6s，得到直径为4.0mm、长度为14.5mm的毛坯；然后将毛坯转入氮气炉内进行烧结，最高烧结温度为900℃，烧结时间为6h，保温15min后得到本实施例的电阻体，所述电阻体为圆柱体，所述圆柱体的直径为3.6-4.1 mm，长度为10-15mm。具有图1所示结构。

（4）将电阻体S3取代实施例1中的电阻体S1，按照与实施例1步骤（4）相同的步骤制备本实施例的火花塞S30。

将火花塞S30按照GB 7825-87的方法进行如下性能检测：

常温常湿下电阻值：3.85KΩ

150℃温度特性试验：电阻值为3.64 KΩ，电阻变化率为-5.5%

300℃温度特性试验：电阻值为4.0KΩ，电阻变化率为3.1%

250H电阻耐久性试验：电阻值为4.27KΩ，电阻变化率为10.9%

耐振性试验：火花塞无异常，电阻值为3.97KΩ，电阻变化率为3.2%。

以上各项检测指标达到电阻型火花塞GB 7825-87标准的要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电阻型火花塞，其特征在于，所述电阻型火花塞包括壳体组件和陶瓷组件；所述壳体组件包括金属壳体和侧电极；

所述中心电极位于通孔的一端，所述接线螺杆位于通孔的另一端；电阻体位于所述通孔内，且位于中心电极与接线螺杆之间；所述电阻体包括中间电阻层和位于中间电阻层两端的导电层，所述弹性件位于所述通孔内，且位于电阻体与接线螺杆之间；

2.根据权利要求1所述的电阻体型火花塞，其特征在于，所述电阻体为圆柱体，所述圆柱体的直径为3.6-4.1 mm，长度为10-15mm。

3.根据权利要求2所述的电阻型火花塞，其特征在于，所述中间电阻层沿电阻体轴向的厚度为8-12mm，两个导电层沿电阻体轴向的厚度各自独立地为0.8-2.5mm。

4.根据权利要求3所述的电阻型火花塞，其特征在于，所述弹性件为弹簧或波纹管。