复合火花零件及火花塞的制作方法-k8凯发

1.本公开一般涉及用于各种类型发动机的火花塞和其他点火装置，特别是涉及具有连接到中心电极、接地电极或两者的复合火花零件的火花塞。


背景技术：

2.火花塞可用于在包括内燃机的各种类型的发动机中启动燃烧。火花塞通常通过在两个或更多个电极之间的火花间隙产生火花来点燃发动机气缸或燃烧室中的气体，如空气/燃料混合物。火花对气体的点燃导致燃烧室中的燃烧反应，这就是发动机的动力行程。高温、高电压、燃烧反应的快速重复以及燃烧气体中存在的腐蚀性物质会造成火花塞必须在恶劣的环境中工作。这种恶劣的环境会导致电极的侵蚀和腐蚀，随着时间的推移，会对火花塞的性能产生负面影响，有可能导致失火或其他一些不理想的情况。
3.为了减少火花塞电极的侵蚀和腐蚀，各种类型的贵金属及其合金——例如由铂和铱制成的合金——已经被使用。然而，这些材料可能是昂贵的。因此，火花塞制造商有时试图将电极上的贵金属数量降到最低，只在电极的点火头或火花零件上使用这些材料，因为在这些地方火花会跳过火花间隙。然而，制造这样的点火头或火花零件可能具有挑战性，因为某些贵金属材料，如由铱或钌制成的材料，往往非常坚硬、易碎和/或难以加工并形成所需形状。


技术实现要素：

4.根据一个示例，提供了一种复合火花零件，包括：基础层；以及连接到基础层的贵金属层，其中贵金属层包括多个槽。
5.根据不同的实施例，火花塞可以单独或以任何技术上可行的组合具有下列任何一个或多个特征：
6.基础层和贵金属层粘合在一起成为具有双金属结位于二者之间的叠层结构，该双金属结以冶金和物理的方式将基础层和贵金属层结合在一起，而无需焊接；
7.基础层和贵金属层粘合在一起成为具有粉末沉积结位于二者之间的增材制造结构，粉末沉积结以冶金和物理的方式将基础层和贵金属层结合在一起，而无需焊接；
8.复合火花零件是圆柱形的套筒或圆形的环，并在第一轴向端和第二轴向端之间延伸；
9.基础层位于复合火花零件的径向内侧，配置为连接到火花塞的中心电极，并且贵金属层位于复合火花零件的径向外侧，配置为面向火花间隙并作用为火花表面；
10.基础层位于复合火花零件的径向外侧，配置为连接到火花塞的接地电极或接地电极支架，并且贵金属层位于复合火花零件的径向内侧，配置为面向火花间隙并作用为火花表面；
11.基础层由镍基材料制成，贵金属层由以下材料中的至少一种制成：铂基材料、铱基材料、钌基材料或金基材料；
12.基础层和贵金属层在径向方向上的厚度都大于等于0.1毫米且小于等于0.5毫米；
13.该多个槽在复合电火花零件的第一轴向端和第二轴向端之间沿轴向方向延伸，该多个槽中的每一个都包括槽底，槽底沿周向位于一对贵金属脊之间；
14.该多个槽中的每一个都具有槽深z，槽深延伸一直穿过贵金属层的厚度，使得槽底在下方的基础层中；
15.该多个槽中的每一个都具有槽深z，槽深延伸部分地穿过贵金属层的厚度，使得槽底位于贵金属层中；
16.该多个槽中的每一个都具有槽宽x，槽宽x大于等于0.03毫米且小于等于0.6毫米；
17.该对贵金属脊中的每一个都具有脊宽y，脊宽y大于等于0.3毫米且小于等于0.8毫米；
18.该多个槽中的每一个都具有槽宽x，该对贵金属脊中的每一个都具有脊宽y，并且x：y的比值大于等于0.1且小于等于0.5；
19.该多个槽中的每一个都具有槽角θ，槽角θ大于等于5°
且小于等于50
°
；
20.槽底是平的，该对贵金属脊中的每一个是方形或长方形的；
21.槽底是成角度的，该对贵金属脊的每一个都是梯形的；以及
22.一种火花塞，包括：具有轴向孔的外壳；至少部分位于外壳轴向孔中并具有轴向孔的绝缘体；至少部分位于绝缘体轴向孔中的中心电极；连接到外壳的接地电极；以及前述的复合火花零件，其中基础层连接到中心电极或接地电极中的一个，贵金属层隔着火花间隙面向中心电极或接地电极中的另一个。
23.根据另一个示例，提供了一种复合火花零件制造方法，包括以下步骤：创建开槽的复合板，该开槽复合板具有基础层和带有多个槽的贵金属层；将开槽的复合板弯曲或形成为未连接的复合火花零件；以及将未连接的复合火花零件固定在中心电极、接地电极或二者上。
24.根据不同的实施例，火花塞可以单独或以任何技术上可行的组合具有下列任何一个或多个特征：
25.创建步骤还包括提供复合板，该复合板的基础层和贵金属层粘合在一起成为具有双金属结位于二者之间的叠层结构，以及在贵金属层中形成多个槽，以创建开槽复合板；以及
26.创建步骤还包括提供基础层，以及使用增材制造工艺在基础层上建造贵金属层，成为具有粉末沉积结位于二者之间的增材制造结构，以及在建造贵金属层的同时形成该多个槽，以创建开槽复合板。
附图说明
27.下文将结合所附附图对优选的实施例进行描述，其中，类似的名称表示类似的元素，并且其中：
28.图1是火花塞的剖视图，该火花塞的复合火花零件连接到中心电极；
29.图2是图1中的复合电火花零件的俯视图；
30.图3是图2中复合电火花零件的剖视图；
31.图4是图2中复合电火花零件的截面放大俯视图；
32.图5是复合电火花零件的另一示例的截面放大俯视图；
33.图6是一种复合电火花零件制造方法的流程图；
34.图7说明了图6的方法的一些不同步骤或阶段；
35.图8是另一种复合电火花零件制造方法的流程图，据此，该方法使用增材制造步骤来创建贵金属层；
36.图9说明了图8的方法的一些不同步骤或阶段；
37.图10是大板或面板形式的开槽复合板的立体图；
38.图11是细长条形开槽复合板的立体图，其中贵金属脊和槽覆盖了大部分或全部的长条；
39.图12是细长条形开槽复合板的立体图，其中在火花区提供贵金属脊和槽；
40.图13-14是其他火花塞的视图，这些火花塞的复合火花零件连接到中心电极；以及
41.图15-19是其他火花塞的视图，这些火花塞的复合火花零件连接到接地电极。
具体实施方式
42.本文所述的复合电火花零件包括薄贵金属层，该薄贵金属层连接到底层的基础层。贵金属层具有一系列的小凹槽或通道，使得贵金属层以及整个复合火花零件可以更容易地弯曲或形成所需的形状，同时最大限度地减少所需的昂贵的贵金属的数量，并沿着槽的边缘提供增强的火花点。槽使贵金属层(通常由坚硬或易碎的贵金属材料制成)更容易弯曲或形成套筒、管子、圆柱、环或其他环形形状。根据一个示例，复合火花零件是带有基础层和贵金属层的套筒状的零件，该贵金属层在外侧具有一系列的槽。套筒状的复合火花零件可以滑到并连接到中心电极的自由端上，使其跨越火花间隙面向一个或多个接地电极，并用作火花表面。在另一个示例中，复合火花零件是环形零件，它连接到接地电极支架，并具有基础层和贵金属层，该贵金属层在内侧具有一系列的槽，使得它能跨越火花间隙面向中心电极并提供改进的火花表面。
43.复合火花零件可用于各种火花塞和其他点火装置，包括汽车插头、工业插头、航空点火器、辉光插头和/或用于点燃发动机、发电机或其他机械中的空气/燃料混合物的任何其他装置(例如，涉及汽油、柴油、天然气、氢气、丙烷和/或一些其他燃料的混合物)。这包括但当然不限于附图中所示的和下文描述的示例性火花塞。此外，应该理解的是，复合火花零件可以连接到中心电极、接地电极或两者；复合火花零件可以以套筒、管子、圆柱体、环形、弧形、圆形、圆盘和/或其他合适的形状提供；复合火花零件可以由两层或多层不同类型的材料组成，以举出几种可能性。复合电火花零件的其他实施例和应用也是可能的。
44.参照图1，显示了示例性火花塞10，它一般包括中心电极12、绝缘体14、金属外壳16、接地电极18、复合火花零件20、终止端22和点火端24。应该理解的是，这个非限制性示例只是为了说明本技术的复合火花零件的一种可能的实现方式，它可以用于任何数量的其他点火装置，特别是那些具有圆柱形、圆形或其他类型的环形火花表面的中心电极和/或接地电极。在图1的示例中，中心电极12和接地电极18都具有圆柱形的火花表面，然而，只有中心电极上显示了与之相连的复合火花零件20。应该理解的是，本技术的复合火花零件也可以连接到接地电极18(例如，除了连接到中心电极12的零件20之外，或者代替它)。本技术的复合电火花零件的其他实施例和实现方式当然也是可能的，并由本公开设想。除非另有说明，
本文所使用的术语"轴向"、"径向"、"直径"和"圆周"一般是指图中所示的中心或纵轴a。
45.中心电极12设置在绝缘体14的轴向孔内，根据一个实施例，中心电极12由镍基材料(例如inconel 600、601)等高温合金制成，并且一般是圆柱形的。中心电极12可以具有由铜基材料制成的导热芯等导热芯，以帮助管理点火端24附近的热能，但这并不是必须的。在中心电极12的上端是头部部分30，其直径扩大，从而能够与绝缘体轴向孔的相应内肩接合并被其支撑，而在中心电极的另一个下端是点火部分32。点火部分32位于火花塞的点火端24，根据一个实施例，被加工或拉下来，使其直径略微缩小，从而使套筒状复合火花零件20可以滑到中心电极12上并与之相连。在这个实施例中，中心电极12的点火部分32是圆柱形的，复合火花零件20是套筒或管状的，复合火花零件20连接到点火部分32的外表面，并在圆周上围绕着点火部分32的外表面，从而使这两块是彼此同轴和同心的。
46.绝缘体14设置在金属外壳16的轴向孔内，由足以将中心电极12与金属外壳16电绝缘或隔离的陶瓷材料等材料构成。绝缘体包括位于火花塞终止端22附近的终止部分40和位于火花塞点火端24附近的鼻部部分42。在图1的示例中，鼻部部分42被缩进外壳16的轴向孔中，但这不是必须的，因为鼻部部分可以延伸到与外壳相同的程度，或者它可以延伸到外壳之外。
47.外壳16承载着绝缘体14和火花塞的其他零件，通常由钢等高强度金属制成。外壳16包括锁紧部分50、螺纹部分52以及末端部分54。正如本领域技术人员所理解的那样，锁紧部分50可以包括位于上端的凸缘，该凸缘可以向下和向内弯曲，从而紧紧地与绝缘体14的外肩接合。这种接合以及热锁部分等其他潜在的特征使锁紧部分50能够安全地将绝缘体14固定在外壳16的轴向孔中。锁紧部分50还可以包括六角型或其他特征，使得可以用扳手或其他工具将火花塞从气缸盖上安装或拆除。螺纹部分52可以比锁紧部分50更靠近点火端24，如其名称所示，它包括外表面的螺纹，用于安装在气缸盖的螺纹孔中。螺纹部分52的外径大小可以不同，这取决于它所要使用的特定发动机，但通常在8毫米(m8)和14毫米(m14)之间，端值包括在内。外壳的末端部分54可以比螺纹部分52更靠近点火端24，并提供可以连接接地电极18的表面。根据图1所示的示例，接地电极18连接到末端部分54的内部或内侧(例如，在末端部分54的内侧形成的口袋或槽中)，然而，接地电极也可以连接到末端部分54的轴向或远端表面。
48.接地电极18与中心电极12隔着火花间隙g相互作用，可由镍基材料(如inconel 600、601)等高温合金制成。接地电极18可以具有由铜基材料制成的导热芯等导热芯，以帮助管理火花塞点火端24附近的热能，但这并不是必须的。在图1所示的示例中，接地电极18是环形接地电极，圆周地围绕着中心电极12和复合火花零件20，然而，许多其他类型的接地电极配置也是可能的。如图所示，接地电极18包括连接部分60和点火部分62，接地电极在连接部分60处连接到外壳16，点火部分62与复合火花零件20隔着火花间隙g相对。根据这个特定的实施例，接地电极18从连接部分60沿一定的径向向内方向延伸，然后再沿一定的轴向方向向下弯曲到点火部分62。点火部分62的内侧64可以具有圆柱形的表面，圆周地围绕着复合火花零件20的外表面，它也可以是圆柱形的。这就在中心电极12和接地电极18之间(尤其是在复合火花零件20和接地电极18之间)形成环形火花间隙g。对于天然气应用，初始火花间隙g可以在0.2毫米和0.4毫米之间(端值包括在内)；对于氢气应用，初始火花间隙g可以在0.1毫米和0.3毫米之间(端值包括在内)；而对于汽车应用，初始火花间隙g可以在0.6毫米和0.8毫米之间(端值包括在内)。当然，前面的尺寸范围只是非限制性的示例。如上所述，接地电极18可以在内侧64上连接复合火花零件，使其面对火花间隙并作为火花表面(这可以是复合火花零件20的补充或替代)。
49.复合火花零件20是多层元件，可以连接到中心电极12、接地电极18或两者，以提高抗腐蚀和/或侵蚀的能力，从而提高火花塞10的耐久性。根据图1至图4所示的实施例，复合火花零件20是大体上呈圆柱形的零件，它包括底层的基础层70、带有一系列槽或通道74的贵金属层72、第一轴向端76以及第二轴向端78。正如将详细讨论的那样，贵金属层72可以粘合或包覆在底层的基础层70上，从而使这些层一起形成层状或复合结构。此外，在贵金属层72中形成一系列的槽74，使得它可以更容易地弯曲成套筒状、管状、圆柱状、环状、圆形和/或环形以及其他合适的形状。当贵金属层72由铱或钌基材料等硬或脆的材料制成时，槽74会特别有帮助，因为这些材料不容易弯曲。
50.基础层70也被称为载体或基底层，承载着贵金属层72，优选是由可弯曲或以其他方式加工成所需形式的延展性材料制成。基础层70可以由比相应的贵金属层72更软和/或更有延展性的金属制成，但这并不是必须的。在一个示例中，基础层70由镍基材料(如inconel 600、601)或其他一些具有良好抗氧化性和导热性的高温材料制成，基础层的厚度(即图2和图3中的径向厚度)可在0.1毫米和0.5毫米之间(端值包括在内)，或优选在0.2毫米和0.5毫米之间(端值包括在内)，或甚至更优选在0.2毫米和0.4毫米之间(端值包括在内)。从图3中可以看出，基础层70可以延伸到复合电火花零件20的整个轴向长度，从第一轴向端76到第二轴向端78，并且位于贵金属层72的径向内侧。如果复合电火花零件20最初是由扁平的双金属或层压板制成，然后被弯曲成圆柱形或其他形状，那么复合电火花零件20可以具有连接或焊接的缝隙80，如图2所示。另一方面，如果复合电火花零件20是用不同的金属拉制或挤压成不同的层，那么该零件在圆周方向上可以是连续的，这样它就没有这样的缝隙。尽管本文所示的复合电火花零件实施例一般是空心的(即基础层70呈空心套筒、管、环等形状，使得它可以在点火部分32的上面滑动)，但复合电火花零件也可以具有实心的形式(即基础层70可以呈实心圆柱体的形状，贵金属层72位于其径向的外部)。基础层70不是中心电极12，相反，基础层是单独的部件，它配置为连接到中心电极(例如，基础层70可以被焊接到点火部分32)或与连接到中心电极的中间零件连接。
51.贵金属层72也被称为贵重金属层，由基础层70支撑，并为复合火花零件20提供了火花表面，该表面隔着火花间隙g面对接地电极18。尽管贵金属层72可以包括任何数量的合适材料，但根据一些非限制性的示例，贵金属层是由铂基材料(例如pt-ir10，pt-rh10)、铱基材料(例如ir-rh2.5，ir-rh10，ir-rh(1.7-2.8wt％)-w(0.0-0.5wt％)-zr(35-300ppm))、钌基材料或金基材料制成。贵金属层72可以包括一系列的槽或通道74，这些槽或通道不仅有助于贵金属层的弯曲或形成，而且还提供尖锐的槽边缘82，可以促进火花的产生，并构成沿零件的火花点。根据一个实施例，贵金属层72的厚度(即图2和图3中的径向厚度)在0.1毫米和0.5毫米之间(端值包括在内)，或优选在0.2毫米和0.4毫米之间(端值包括在内)，但这并不是必须的。
52.每个槽74可以沿轴向方向在贵金属层72的整个轴向长度上延伸，而贵金属层72又可以在复合火花零件20的整个轴向长度上延伸，从第一轴向端76到第二轴向端78。每个槽74都可以具有槽深z，穿透并一直延伸到贵金属层72的厚度，这样底层的基础层70中的槽底
84就会暴露出来(如图4中所示)。或者，每个槽74可以具有较浅的槽深z，仅部分地延伸到贵金属层72中，这样槽底86就形成在贵金属层72中，而不是在底层的基础层70中(用断线显示)。在另一个实施例中，贵金属层72可以包括具有不同槽深的槽，其中一些槽一直延伸到贵金属层中，暴露出基础层70中的槽底84，而其他槽只部分地延伸到贵金属层中，在贵金属层72中形成槽底86。槽深z可以在0.1毫米和0.5毫米之间(端值包括在内)，或者更优选在0.15毫米和0.35毫米之间(端值包括在内)。每个槽74可以具有共同的槽宽x，在0.03毫米和0.6毫米之间(端值包括在内)，或者更优选在0.03毫米和0.3毫米之间(端值包括在内)，或者更优选在0.03毫米和0.15毫米之间(端值包括在内)，或者各槽可以具有不同的槽宽。贵金属脊92是贵金属的脊状部分，根据所示的示例，在带有平坦槽底84、86的相邻槽74之间沿轴向方向延伸，形状为方形或矩形。每个槽底84、86圆周地位于一对贵金属脊92之间。贵金属脊92可以具有共同的脊宽y，在0.3毫米和0.8毫米之间(端值包括在内)，或者脊宽可以变化，这取决于具体的应用。根据一个示例，至少一些槽74具有槽宽x，至少一些脊92具有脊宽y，使得比率x：y是从0.1到0.5(端值包括在内)，或更优选从0.1到0.3(端值包括在内)。
53.参照图5，显示了贵金属层72'的另一个潜在示例，其中槽74'是有角度的或锥形的槽，而不是像图4中所示的那样是直的或更方的通道。槽深z可以一直延伸到贵金属层72'，使得有角度的槽底84'位于底层的基础层70中，如图所示，或者槽74'的角度可以使其减少槽深z，导致有角度的槽底86'位于贵金属层72'中，如断线所示。槽宽x由于槽74'的角度或锥形性质而变化，然而，槽宽x可以在0.03毫米和0.6毫米之间(端值包括在内)，或更优选在0.06毫米和0.4毫米之间(端值包括在内)，或甚至更优选在0.06毫米和0.2毫米之间(端值包括在内)。槽角θ(即从槽的一侧到槽的另一侧的整体角度)可以在5°‑
50
°
之间(端值包括在内)，或者更优选在10°‑
40
°
之间(端值包括在内)。由于槽74'的角度或锥形性质，贵金属脊92'可以是梯形的一般形状，并且可以具有脊宽y，在0.3毫米和0.8毫米之间(端值包括在内)。与图4的实施例一样，槽74'的大小、形状、间距等可以是统一的(例如，槽可以具有共同的槽宽x、共同的槽深z、共同的槽角θ等)，它们可以在不同的槽之间变化(例如，根据图案)，或者它们可以根据一些其他配置排列。用于基础层和贵金属层的材料、槽的深度z、槽的宽度x、贵金属脊的宽度y以及其他一些因素都可能影响复合火花零件20的性能和/或磨损特性。如果槽是锥形的或有角度的，以至于相应的槽宽x在槽内发生变化(无论是由于复合电火花零件20被弯曲成环形使槽张开而产生的轻微的槽宽变化，如图4槽宽，或者是由于槽被特意形成锥度而导致的更大的槽宽变化，如图5)，槽宽x应该在复合电火花零件20连接到电极后在槽的外径向端或开口处测量。脊宽y也是如此。
54.现在参考图6-7，显示了用于制造上述复合电火花零件的方法100的第一示例。应该理解的是，这仅是可用于制造本技术的复合电火花零件的方法或工艺的示例，当然也可以用其他方法代替。
55.从步骤110开始，提供带有基础层和贵金属层的复合板。根据一个实施例，步骤110提供平坦的复合板150，它包括基础层170和贵金属层172，其中这两个层已经被粘合、包覆、粘附和/或以其他方式连接到彼此，以形成复合结构或层压结构。创建复合板150的潜在技术包括，但不限于：辊压粘合(例如冷辊压粘合、温辊压粘合、累积辊压粘合等)，其中金属层170、172使用平辊和巨大的压力辊压在一起，使各层相互粘合；粘合剂粘合，其中金属层170、172使用薄的热塑性塑料或热固性薄膜层相互粘合，当被激活、固化、交联等时，将这两
个层粘合在一起；包覆，其中不同的金属层170、172在高压下被挤压、压制和/或辊压在一起，形成复合板150；以及激光包覆，这是一种增材制造或3d打印工艺，利用激光将一种材料(通常以粉末或金属丝的形式)沉积在另一种材料板上。在图7所示的一个示例中，根据上述技术之一或类似技术提供复合板150，从而在基础层170和贵金属层172之间形成双金属结176；双金属结176不包括传统的焊接和相应的热影响区。换句话说，双金属结点176以冶金和/或物理方式将层170和172连接在一起，而不是简单地以传统焊缝和热影响区的形式通过熔化和固化材料将两层焊接在一起。当然，其他工艺当然也是可能的，因为本方法不限于上述示例。
56.转到步骤120，在复合板的贵金属层172中形成一系列的槽174，以形成开槽复合板160。可以使用一些不同的技术之一来形成槽174，包括但不限于：切割或物理加工槽174，如用薄刀片或其他工具；将槽174压入或嵌入贵金属层172(尽管这种技术可能不适合，在贵金属材料太硬的情况下)；使用激光蚀刻、烧蚀和/或以其他方式形成槽174；以及使用快速重复放电或火花加工(electrical discharge machining，edm)来形成槽174。当然，也可以使用其他技术来形成槽174，这种槽可以一直延伸到贵金属层172，使底层的基础层170暴露出来(例如，见槽底84、84')，也可以只部分地延伸穿过贵金属层，使贵金属仍然暴露出来(例如，见槽底86、86')。
57.在步骤130中，开槽复合板被切割、冲裁、弯曲、辊压和/或以其他方式形成未连接的复合火花零件168。对于一个实施例，如图1至图4所示，其中复合火花零件20配置为连接到中心电极12，使得它能隔着火花间隙g面对相应的接地电极18，开槽复合板160可以被弯曲或卷成套筒形、管形和/或圆柱形零件168，贵金属层172在基础层170的径向外侧。这使得槽174在径向向外的方向开放。对于复合火花零件要用在接地电极18上的实施例，例如，使其隔着火花间隙g面对相应的中心电极12，开槽复合板160可以以这样的方式辊压，使贵金属层172在基础层170的径向内侧，从而使槽174沿径向向内的方向开放。其他复合电火花零件的配置可以代替形成。
58.步骤140将未连接的复合电火花零件168固定在中心电极、接地电极或两者上。根据一个非限制性的示例，零件168可以被焊接到中心电极12的点火端32上，这样这几块就会牢牢地连接在一起。如果基础层170和点火端32都是由镍基材料等容易相互焊接的材料制成，那么可以使用电阻焊或激光焊。另一方面，如果基础层170和/或点火端32是由贵金属或类似材料等熔点较高的材料制成，那么激光焊接工艺可能更适合。可能希望以这样的方式执行步骤140，即所产生的焊接件不沿着复合火花零件20的火花表面定位，而是转弯或以其他方式位于不碍事的位置，从而不干扰火花塞的性能。对于那些未连接的火花零件168已被弯曲成圆柱形、套筒形、圆形、环状和/或其他环形的实施例，可能需要轴向延伸的焊缝180，以将零件的两边连接在一起。焊缝180可以在步骤130中当零件168被弯曲或形成形状时产生，或者可以在步骤140中当零件168被固定到电极上时形成。也可以用其他连接技术来代替。
59.参照图8至图9，显示了复合电火花零件制造方法200的第二示例。与前一示例不同的是，在这个示例中，首先将基础层170和贵金属层172彼此粘合或包覆(步骤110)，然后通过移除贵金属材料在其中形成槽174(步骤120)，在这个示例中，通过使用增材制造，也称为3d打印，在形成槽的同时，将贵金属层272施加或添加到基础层270。这个工艺能够将浪费的
贵金属数量降到最低，因为贵金属只被应用到需要的地方。
60.从步骤210开始，提供基础层270。基础层270可以以平坦或平面的片状或条状形式提供，可以以卷状形式提供，也可以以不同的合适形式提供。就基础层的组成、厚度和/或其他特征而言，上述有关基础层70、170的描述在此也适用。
61.接下来，使用增材制造技术将贵金属层272添加到基础层270上，从而形成开槽复合板260，步骤220。应该理解的是，任何数量的不同的增材制造工艺都可以用来在基础层270上创建或建造开槽贵金属层272，包括不同的粉末沉积方法。在一个示例中，贵金属粉末被保持在粉末储存器中，涂层机构从储存器中取出贵金属粉末，并以粉末层280的形式在基础层270上铺开或涂抹，其厚度通常在20微米和100微米之间。一旦粉末层到位，激光或能量束b就会指向粉末层280，并遵循与正在建造的物体相对应的图案；在这种情况下，光束b遵循的图案与正在基础层270上建造的贵金属脊292的形状相对应。在激光或能量束b熔化(或烧结)贵金属粉末280后，它凝固并在基础层270上形成薄片或沉积层；然后重复这一工艺，使贵金属层272逐层建立起来，直到达到所需高度。
62.在一个实施例中，增材制造工艺为每个贵金属脊292建立了非常薄的第一沉积层(这在图9的中间面板中描述)。基础层270和第一沉积层之间形成的界面或边界可以包括粉末沉积结点276，该结点以冶金和/或物理方式将层270和272连接在一起，而不是将两层焊接在一起，是增材制造工艺的结果。一旦为每个贵金属脊292建立了第一沉积层，增材制造工艺就会重复上述步骤，以建立第二、第三、第四沉积层等，每次在彼此之上建立一层，直到达到所需的贵金属层272的厚度(贵金属层厚度可以与槽深z相同，但不一定)。这样，贵金属层272是在所有的贵金属脊292上一次建立一个薄的沉积层，而不是每个贵金属脊都单独建立并完成，然后再转到另一个贵金属脊。所得的贵金属层272包括一系列的贵金属脊292和相互平行的槽274，与前面的示例类似。可以使用的一些增材制造或3d打印技术包括但不限于选择性激光熔化(selective laser melting，slm)、选择性激光烧结(selective laser sintering，sls)、激光固化、直接金属激光烧结(direct metal laser sintering，dmls)和电子束熔化(direct metal laser sintering，ebm)，在此仅举几例。步骤220可以在基础层270是平板时进行，或在它被卷成圆柱形或其他形式后进行。
63.在步骤230和240中，开槽复合板260被切割、冲裁、弯曲、辊压和/或以其他方式形成未连接的复合电火花零件268，然后将未连接的复合电火花零件分别固定在电极上。一旦复合电火花零件被固定在电极上，槽274和夹脊292可以沿复合电火花零件的轴向方向延伸，尽管这不是必须的。步骤230和240可大体上与前述实施例中的步骤130和140分别相同，因此，在此不再重复。与步骤130和140有关的所有教导也可适用于步骤230和240。
64.如上所述，方法200能够减少贵金属的浪费，因为它只在需要的地方应用或沉积贵金属，而不必去除贵金属以形成槽。方法200也可以是优选的，因为它允许根据不同的高度、宽度、形状、尺寸和图案建造不同的贵金属脊292(例如，增材制造方法200可用于创建图4和图5所示的复合火花零件，以及通过遵循不同的激光沉积图案创建许多其他配置)。应该理解的是，上面显示和描述的方法是如何制造复合火花零件的非限制性示例，本技术的方法不限于此。例如，步骤120和/或220可用于创建大板或面板294形式的开槽复合板，如图10所示，随后在进行下一步之前，可将其切割或冲裁成较小的条状或段状。另外，步骤120和/或220可以创建长条形296形式的开槽复合板，如图11所示，这样贵金属脊和槽覆盖了大部分
或全部的长条。在这个实施例中，细长条296可能已经达到了一定的尺寸，因此不需要切割或冲裁，或者在进入下一个步骤之前可以进一步修剪到必要的尺寸。在图12所示的另一个实施例中，步骤120和/或220可用于创建面板或条298形式的开槽复合板，其中包括一个或多个火花区300和一个或多个非火花区302。如上所述，火花区300包括底层的基础层和带有脊和槽的贵金属层，它们被选择性地定位在长条298上，使得一旦复合火花零件连接到电极，它们将面对火花间隙g并作为火花点。另一方面，非火花区302仅具有基础层，用于远离火花间隙g的区域，在那里不产生火花。图12中的实施例可以特别适合于这样的应用，即只有一部分复合火花零件隔着火花间隙与电极相对，并作为火花点，如一些j形间隙和其他非环形火花间隙。这个实施例可以节省成本，因为它可以大大减少所需的贵金属数量。
65.图13至图19显示了各种不同的实施例，其中复合电火花零件被添加到中心电极、接地电极或两者中。这些实施例只是为了说明本技术的复合电火花零件可以采用的许多方式中的一部分，绝不是为了限制其范围。复合电火花零件的其他实施例和应用当然也是可能的。
66.从图13和图14开始，显示了连接到中心电极的复合火花零件的两个不同的实施例。在图13的实施例中，复合火花零件320连接到中心电极312的点火部分332。复合电火花零件320包括基础层370和带有槽374的贵金属层372。为了尽量减少贵金属的用量，复合火花零件320可以仅在火花间隙g的面对接地电极318的远端的区域中具有贵金属层372(图12中的长条或面板298可以很好地适用于这个实施例，这样贵金属层372就与火花区域300相对应)。在图14的实施例中，复合火花零件420连接到中心电极412的远端或轴向端面，而不是沿圆周围绕着点火部分。复合火花零件420包括基础层470，它是实心的和圆柱形的，以及贵金属层472，它是空心的并具有槽474。贵金属层472位于基础层470的外部，可以完全圆周地包围基础层，也可以部分圆周地包围基础层，这样贵金属只存在于接地电极418的区域中。
67.参照图15至图17，显示了火花塞510的另一个实施例，它一般包括中心电极512、绝缘体514、金属外壳516、接地电极518以及复合火花零件520。这个非限制性的示例只是为了说明本技术的复合火花零件的另一种可能的实现方式，上面所阐述的教导也适用于这个实施例。
68.复合火花零件520是大体上呈圆形的零件，它包括基础层570、带有一系列槽或通道574的贵金属层572、第一轴向端576以及第二轴向端578。与之前的一些实施例不同，在这些实施例中，复合电火花零件呈套筒、管状或圆柱体的形状，复合电火花零件520更多的是呈环状或圆形。此外，复合电火花零件520的排列方式是，基础层570在零件的径向外侧，贵金属层572在零件的径向内侧。
69.基础层570设计为连接到接地电极518(在此情况下，接地电极518可以构成接地电极本身和/或接地电极支架)，并且可以由上述与基础层70有关的材料组成。正如在图17中最好地看到的那样，在复合电火花零件520具有比以前的实施例更平坦的环状或圆形的情况下，基础层570可以延伸到复合电火花零件520的整个轴向长度，从第一轴向端576到第二轴向端578，并且位于贵金属层572的径向外侧。值得指出的是，基础层570不是接地电极518，相反，基础层是单独的部件，配置为连接到接地电极或与连接到接地电极的中间零件(例如，基础层570可以被焊接到接地电极支架上，该支架连接到接地电极518)相连。根据一
个实施例，基础层570在径向上的厚度在1.0毫米和2.5毫米之间(端值包括在内)，但这并不是必须的。
70.贵金属层572由基础层570支撑，并为复合火花零件520提供火花表面，该火花表面隔着火花间隙g面对中心电极512(中心电极可以具有也可以不具有自己的贵金属尖端或套筒)。贵金属层572可由上述与贵金属层72有关的任何材料制成。此外，贵金属层572可以包括一系列的槽或通道574，如上述许多示例中所述。为了适应图15至图17的配置，即贵金属层572位于基础层570的径向内侧，可能需要槽574具有锥形或有角度的槽壁，而不是直的平行壁，使得贵金属层572可以更容易弯曲或形成所需的配置。根据一个实施例，贵金属层572在径向方向的厚度可以在0.2毫米和0.4毫米之间(端值包括在内)，但这不是必须的。
71.图18和图19显示了另外的实施例，其中复合火花零件连接到接地电极上。在图18的实施例中，火花塞610包括中心电极612、绝缘体614、外壳616、接地电极或接地电极支架618以及连接在接地电极618的径向内侧的复合火花零件620，使得它圆周地环绕并隔着火花间隙g与中心电极612相对。复合火花零件620包括基础层670和位于基础层径向内侧的贵金属层672，其中贵金属层672可包括一系列的槽674和贵金属脊，如前所述。在这个示例中，火花塞610包括连接到外壳616下端的预腔壁690，这样就形成了预腔692。本领域技术人员会明白，火花塞610是预腔式火花塞。
72.在图19的实施例中，火花塞710具有连接到接地电极或接地电极支架718上的复合火花零件720，从而使其圆周地环绕中心电极712。像以前的一些实施例一样，复合火花零件720包括基础层770和贵金属层772，该贵金属层连接在基础层的径向内侧，并包括形成在其中的一系列的槽和贵金属脊。复合火花零件720可以是环状或环形(或部分环形)，如前所述，槽774和相应的脊可以沿轴向方向对齐。在这个示例中，外壳裙边或延伸部分794从外壳716延伸出来，在火花间隙g周围形成漩涡室。同样，这些实施例只是为了说明如何使用具有基础层和贵金属层的复合火花零件的其他示例。其他的示例当然是可能的，也是本技术所设想的。
73.应当理解的是，上述内容是对本技术的一个或多个优选实施例的描述，而图是不一定按比例的示例。本技术并不限于本文所公开的特定实施例，而是仅由所附权利要求书来定义。此外，上述描述中的陈述与特定的实施例有关，不能理解为对本技术的范围或对权利要求中所用术语的定义的限制，除非某个术语或短语在上面有明确的定义。对于本领域的技术人员来说，各种其他的实施例以及对所公开的实施例的各种改变和修改将是显而易见的。所有这些其他的实施例、变化和修改都是为了在所附权利要求的范围内。
74.在本说明书和权利要求书中，术语"例如(for example)"、"例如(e.g.)"、"例如(for instance)"、"诸如(such as)"和"类似(like)"，以及动词"包括(comprising)"、"具有(having)"、"包括(including)"及其他动词形式，当与一个或多个元件或其他项目的清单一起使用时，都应被理解为是开放式的，即该清单不应视为排除其他额外元件或项目。其他术语应使用其最广泛的合理含义进行解释，除非它们在使用时需要不同的解释。此外，术语"和/或"应被理解为包含性的或。因此，例如，短语"a、b和/或c"应被解释为涵盖以下所有内容："a"；"b"；"c"；"a和b"；"a和c"；"b和c"；以及"a、b和c"。