IT8322468A1 - Lega utile per produrre elettrodi di candele - Google Patents

Description

"LEGA UTILE PER PRODURRE ELETTRODI SI CANDELE"

RIASSUNTO

Viene descritta una lega utile per produrre elettrodi centrali di candele massicci? La lega consiste essenzialmente da 0,9 a 1,5% di rutenio, da 0,9 a 1,5% di manganese e da 97 a 98,2% di nichel? Preferibilmente la lega contiene ulterioremnte 1% di silicio? La lega ottimale consiste essenzialmente sostanzialmente nell'1% di ogiuno fra Ru, Mn e Si, il resto essendo Ni?

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una lega di nichel contenente piccole quantit? di rutenio e manganese e, opzionalmente, una picoola quantit? di silicio?

Gli elettrodi ossia le puntine di candele sono soggetti in servizio sia a corrosione che a erosione? La prima ? causata da attacoo chimico mentre l?ultima ? il risultato di una scarica di scintille? Una prestarz?one della candela meno efficace ed un eventuale stato di fuoriuso della candela possono essere le conseguenze finali della corrosione .e della erosione?

Metalli preziosi sono stati usati in una variet? di modi per ridurre la corrosione e l'erosione del diametro d? puntine di candele massicce all'estremit? di accensione in prossimit? di un decimo di un pollice, e il diametro di elettrodi centrali d? candele in filo fine all'estremit? di accensione in prossimit? di pochi centesimi di un pollice. Tali metalli preziosi quali oro, osmio, iridio, rutenio, palladio, rodio, platino e simili sono stati utilizzati come inserti in elettrodi centrali massicci, in metalli base meno costosi? (Si vedano ad esempio i brevetti U.S.A. N.

3.146.370, 3.407.326 e 3.691.419)? Tali elettrodi sono costosi poich? si richiedono una quantit? relativamente grande di metalli preziosi allo scopo di raggiungere un aumento significativo nella durata in servizio? Inoltre tali elettrodi sono indebitamente sensibili a corrosione, in particolare all'interfaccia del metallo base e del metallo prezioso? Sono anche stati suggeriti elettrodi centrali in fili metallici fini aventi punti di accensione fatte interamente di metalli preziosi quali rutenio, platino e iridio? (Si vedano ad esempio i brevetti U.S.A. N? 3.315.113 e 3.548.239)? infine sono stati suggeriti elettrodi centrali massicci rivestiti con un metallo o una lega metallica resistente a ossidazione ed erosione? (Si vedano ad esempio i brevetti U.S.A.N. 3.958.144 e 3.984.717)?

E' stata descritta una lega (brevetto U.S.A. ?. 4.081.710) in cui predomina Co 0 Ni, ed ? alligata o mescolata con Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Ag o Au o loro combinazioni? La quantit? di metallo prezioso richiesta ? descritta come variante tra una traccia e il 20% in peso della lega? Il metallo prezioso preferito ? il platino in una quantit? dall' 1 al 20% in peso?

La presente invenzione ? basata sulla scoperta di una lega migliorata che ? particolarmente utile come puntina (elettrodo) centrale per candele massiccia poich? essa ? inaspettatamente resistente alla corrosione. La lega consiste essenzialmente in nichel, rutenio e manganese in certe proporzioni. La lega pu? anche includere una iccola quantit? di silicio?

Di conseguenza costituisce uno scopo della presente invenzione quello di realizzare una lega migliorata utile come elettrodo centrale di candela massiccio?

Altri scopi e vantaggi saranno evidenti dalla descrizione dettagliata che segue che ? intesa soltanto ad.illustrare e descrivere, ma in nessun modo a limitare l?invenzione come definita nelle allegate rivendicazioni?

I termini "percentuale" e "parti" sono usati nella presente e nelle allegate rivendicazioni per riferirsi a percentuali e parti in peso, a meno che non sia diversamente indicato?

Una lega migliorata della presente invenzioneutile quale puntina di candele, consiste essenzialmente dallo 0,9 all'1,5% di rutenio, dallo 0,9 all'1,5% di manganese e dal 97 al 98,2% di nichel. Legale preferite contengono ulteriormente sostanzialmente l?1% di silicio. Una lega ottimale consiste essenzialmente sostanzialmente in 1% di rutenio, 1% di manganese, 1% di silicio e 97% di nichel.

Una lega secondo la presente invenzione pu? essere prodotta mediante tecniche metallurgiche relative a polveri convenzionali da polveri di nichel, rutenio,manganese e silicio in proporzioni adatte. Preferibilmente tuttavia la lega, ? prodotta mediante un processo a fusione, in cui ad esempio rutenio, mangenese e silicio in polvere sono compressi in una bilc letta ? aggiunta a nichel fuso. Puntine di candele fabbricate da leghe secondo la presente invenzione che sono prodotte mediante un processo a fusione sono state trovate come in una certa misura pi? resistenti a corrosione di elettrodi fabbricati da leghe della stessa composizione, ma prodotte mediante metallurgia di polveri. E' stato osservato che la struttura oristallina della leg secondo la presente invenzione prodotta mediante tecniche metallurgiche relative a polveri ? certe volte inizialmente eterogenea? Tuttavia, quando si fabbrica una puntina di candela da una tale lega eterogenea e una candela che incorpora la puntina ? fatta funzionare per circa 3 minuti in un motore a combustione interna, la microscopia elettronica a scansione indica che la lega ? diventata omogenea? Sar? compreso pertanto che una puntina di candela pu? essere fabbricata da una lega secondo l'invenzione che sia eterogenea che omogenea? Elettrodi di candele prodotti dalla lega ottimale precedentemente identificata secondo l'invenzione, consistente essenzialmente sostanzialmente nell' 1% di rutenio, l' 1% di man ganese, l' 1% di silicio e il 97% di nichel, ? stata trovata come avente una eccellente resistenza alla corrosione?

ESEMPIO I

Venne prodotta una lega di nichel mediante un procedimento a fusione largamente convenzionale da 227 8 di polvere di rutenio metallico, 227 g di polvere di manganese metallico, 227 8 di polvere di silicio metallico e 22,02 kg di nichel metallico sostanzialmente puro? Venne formata una billetta sostanzialmente cilindrica circolare diritta avente un diametro di 12,7 mm ed una lunghezza di 12,7 cm comprimendo isostaticamente le polve ri di rutenio, manganese e silioio, 207 N/cm ? Il nichel fu fuso all'aria ad w temperatura di circa 1500?C in un forno ad induzione, dopo di che la billetta di rutanio/mangaese/silicio fu caricata nel nichel fuso? La fusione fu miscelata per circa 5 minuti per assicurare l'uniformit?; quindi vennero colati lingotti dalla fusione? Venne quindi prodotto un tondino cilindrico del diametro sostanzialmente di 6, 4 nan mediante laminazione a caldo di una delle billette dopo di che il tondino fu trafilato a freddo in tua filo metallico avente un diametro nominale di 1 ,8 mm? Segnanti corti del filo furono quindi formati con una testa e saldati a parti metalliche di base complementari per produrre elettrodi centrali?

Vennero fabbricate sei candele da elettrodi centrali prodotti come descritto sopra, con la lega di nichel secondo l 'invenzione in u -na regolazione distanziata a spazio esplosivo rispetto ad un elettrodo di terra di lega di nichel convenzionale. Le candele furono sottoposte a prova in un motore di automobile a sei cilindri oonvenzionale, che fu fatto funzionare in un ciclo di prova per un totale di 150 ore. Il dolo di prova implicava il funzionamento del motore per 5 minuti in folle (600 r.p.m. , assenza di carico) seguiti da 55 minuti con valvola a farfalla ampiamente aperta (3200 r.p.m. , sotto oarioo)? L'avanzamento della scintilla fu regolato cosicch? le candele della termocoppia, che avevano un intervallo termico simile a quello delle candele in prova, funzionassero ad una temperatura media della punta degli elettrodi di 845?C? Si usarono un combustibile di prova di automobile standar (contenente 2 ml per gallone di tetraetilpiombo) e oavi di accensione in filo metallico solido; le candele furono fatte ruotare da oilindro a cilindro ogni 10 ore? Dopo la prova, la lega secondo l'invenzione fu esaminata mediante microscopio

ESEMPIO I

Vennero prodotte leghe addizionali mediante il procedimento sopra descritto eccetto per il fatto che le proporzioni dei costituenti della lega furono variate? Le composizioni della lega sono riportate qui di seguito:

Vennero prodotte sei candele da elettrodi centrali fabbricati da ognuna delle leghe sopra identificate; a parte le composizioni delle leghe le candele erano identiche a quelle dell?Esempio I. Queste candele furono provate su motore usando sostanzialmente l'attrezzatura e il procedimento precedentemente descritti, con l'eeccezione del fatto che le composizioni dell'Esempio II e il procedimento A furono provate su motore per 140 ore. Le leghe identificate sopra furono esaminate mediente microscopio? La lega dell'Esempio I fu trovata come rilevante la minor quantit? di corrosione? Le leghe dei procedimenti A e C erano malamente corrose? La corrosione delle leghe dell'Esempio II e del procedimento B era intermedia, l'ultima essendo sostanzialmente pi? corrosa della prima. Ls corrosione delle leghe dei procedimenti A, B e C indica che esse sono materiali di elettrodi indesiderabili, mentre la corrosione limitata delle leghe degli Esempi I e II indica che queste sono eccellenti materiali di elettrodi?

ESEMPIO III

Furono prodotte diverse billette di lega di nichel da una miscela uniforme di 10 parti di polvere di rutenio metallico, 10 parti di polvere di manganese metallico, 10 parti di polvere di silicio metallico, 970 parti di polvere di nichel metallico e 1 parte di paraffina quale legante temporaneo? Vennero pressate delle preforme cilindriche circolari diritte isosteticamente, a circa 207 N/cm , dalla miscela di polvere. Le preforme avevano circa un diametro di 12,7 mm ed una lunghezza di 12,7 cm Le preforme furono sinterizzate in un'atmosfera di ammoniaca piroscissa per circa 90 minuti a temperature tra circa 1090 e circa 1320?C. Le preforme sinterizzate furono quindi ridotte mediante lavorazione a caldo ad un diametro di circa 11 ,1 mm ad una temperatura massima di circa 590?C? Le preforme lavorate a caldo furono quindi trattate nuovamente a fuoco per circa 90 minuti a circa 1090?C in un'atmosfera di ammoniaca piroscissa, dopo di che si producevano dei tondini cilindrici aventi diametri sostanzialmente di 6,4 mm da esse mediante lavorazione a caldo a circa 590?C. Si producevano fili metallici mediante trafilatura a freddo dei tondini a diametri nominali di 1 ,8 mm? Dei segnenti corti dei fili metallici erano quindi provvisti con testate e saldati a parti metalliche basi complementari per produrre elettrodi centrali?

Vennero fabbricate sei candele da elettrodi centrali prodotti come sopra descritto, con la lega dell'Esempio III in relazione distanziata a spazio esplosivo rispetto ad un elettrodo di terra di lega di nichel convenzionale ? Le candele erano provate su motore usando sostanzialmente l ' equipaggiamento e il procedimento descritti nell'Esempio I. Il procedimento differiva per due aspetti: 1) l' avanzamento della scintilla era regalato cosicch? le candele di termocoppia che avevano una gamma termica simile alle candele in prova operassero ad una temperatura della punta dell'elettrodo media di 790?C e 2) le candele erano provate per 150 ore. Le candele furono quindi prelevate dal motore e la lega dell'Esempio III fu esaminata mediante microscopio?

ESEMPIO 17

Furono prodotte legale addizionali mediante il procedimento descritto nell'Esempio III con l'eccezione del fatto che si variavano le proporzioni dei costituenti della lega? Le composizioni di lega sono riportate qui di seguito:

Si producevano sei candele da elettrodi centrali fabbricati da ognuna delle leghe identificate sopra; a parte le composizioni delle leghe, le candele erano identiche a quelle dell'Esempio III? Queste candele erano assoggettate alla prova su motori descritta nell'Esempio III, eccetto per il fatto che esse erano provate su motore per 200 ore? Le leghe furono quindi esaminate mediante microscopio

La lega dell'Esempio III fu trovata rivelare una corrosione leggermente inferiore a quella dell?Esempio IV?

Fra le leghe che non contenevano manganese , quella del procedimento D fu trovata rivelare la minor quantit? di corrosione? Le leghe dei procedimenti E e F erano malamente corrose, l'ultima pi? della prima? La corrosione rivelata dalle leghe dei procedimenti da D a F indica che esse sono materiali per elettrodi indesiderabili?

La lega dell'Esempio IV fu trovata rivelare una corrosione molto inferiore a quella della lega del procedimento G? Mediante comparazione con la lega dell'Esempio III, la lega dell 'Esempio IV fu inferiore in termini di resistenza alla corrosione; entrambe le leghe tuttavia sono eccellenti materiali di elettrodi . La corrosione della lega del procedimento G indica che essa ? indesiderabile quale materiale per elettrodi?

Un confronto delle microfotografie delle leghe degli esempi I e III indica che la prima ? pi? resistente alla corrosione? Poich? le proporzioni dei costituenti delle leghe furono identiche negli Esempi I e III, la resistenza a corrosione aumentata della prima ? stata attribuita al procedimento a fusione preferito dell'Esempio I?

In vista delle osservazioni e conclusioni di sopra, ? evidente che il nichel, manganese e rutenio sono elementi essenziali della lega resistente alla corrosione della presente invenzione? Inoltre, i dati di prova indicano che il rutenio e manganese aumentano significativamente la resistenza alla corrosione di una lega di nichel, soltanto quando essi sono presenti in quantit? che almeno si avvicinano all? 1%, cio? 0,9% e pi?.

Claims (3)

R I V E N D I C A Z I O N I

1. Lega consistente essenzialmente in 0,9-1,5% di rutenio, 0,9-1,3% di manganese e 97-98,2% di nichel.

2. Lega secondo la rivendicazione 1 che contiene ulteriormente sostanzialmente l'1% di silicio.

3. Lega secondo la rivendicazione 1 consistente essenzialmente sostanzialmente nell'1% di rutenio, 1% di manganese, 1% di silicio e 97% di nichel.