Brevet FR2295592A1 — publié le 19760716

La présente invention concerne des bougies d'allumage, notamment des bougies d'allumage de moteurs à combustion interne. Les bougies d'allumage comportent,soit une seule électrode, et alors la contre-électrode est constituée par un conducteur électrique séparé,ou bien deux electrodes ou plus, ce qui est généralement le cas pour presque toutes les bougies d'allumage de moteur ; dans le dernier cas, on a habituellement affaire, d'une part à une électrode centrale et d'autre part à une ou plusieurs électrodes de masse,ou bien une partie du corps de la bougie constitue llélectrode de masse. On impose généralement, en fonction de llapplica- tion envisagée à ces électrodes de bougie d'allumage, des conditions techniques plus ou moins sévères et différentes, à savoir par exem- ple une conductibilité thermique, une résistance à la corrosion par les gaz chauds (résistance à l'oxydation, résistance au brayage, résistance au plomb et au soufre, soudabilité, possibilité d'usinage mécanique, conductivité électrique, dilatation thermique et tension de claquage). On sait que le choix de matériaux appropries pour former ces électrodes de bougie d'allumage est rendu plus difficile du fait que certaines conditions imposées aux électrodes ont des effets antagonistes.Cela est le cas par exemple de la conductibilité thermique d'une part et la résistance à la corrosion par les gaz chauds d'autre part. Du nickel pur présentant une bonne cnnductibilité thermique n'est pas satisfaisant en oe qui concerne la résistance à la corrosion par les gaz chauds, et en particulier il ne résiste pas à une attaque par les composants soufrés des gaz d'échappement de moteurs. On sait depuis longtemps utiliser, pour former les électrodes de bougie,des alliages de nickel ayant une teneur en nickel de 90 à 95 % en poids. L'amélioration de la résistance à la corrosion par les gaz chauds à l'aide d'éléments d'alliage, tels que manganèse, silicium, chrome et aluminium par exemple dans des teneurs comprises au total entre 5 et 10 ffi en poids, a cependant donné lieu à une réduction important de la conductibilité thermique de la matière d'électrode par rapport au nickel pur. L'invention a en conséquence pour but de fournir une bougie d'alumage qui, tout en ayant un prix compatible avec une production en série, présente une meilleure conductibilité -thermjLqu et également une bonne résistance à la corrosion par les gaz chauds, notamment également par rapport à une atmosphère contenant du soufre et se trouvant dans une chambre de combustion et permet en outre d'obtenir de bons résultats en ce qui concerne les autres conditions précitées. t'invention concerne à cet effets une bougie du type ci-dessus caractérisée en ce que sa matière pour former les électrodes est l'alliage suivant - plus de 96 % en poids de nickel, - de 0,2 à 3,r.% en poids d'aluminium, - de 0,1 à 1,0 % en poids de silicium, - de 0,01 à 1, 0 % en poids de cérium ou de yttrium, auquel cas au moins une partie de cérium ou de yttrium se présente sous la forme de l'oxyde correspondant. Cependant, il est avantageux d'utiliser pour la matière destinée à former les électrodes des bougies d'allumage l'alliage selon l'invention dont la composition est indiquée ci-dessous: - 98 % à 99 % en poids de nickel, - 0,5 à 1,0 % en poids d'aluminium, - 0,2 à 0,4 % en poids de silicium, - 0,1 à 0,3 % en poids de cérium, ou - 0,07 à 0,2 % en poids d'yttrium, - auquel cas au moins une partie du cérium ou de l'yttrium se pressente sous la forme de l'oxyde correspondant. Pour réduire encore le prix de la matière d'électrode, on peut remplacer les éléments d'alliage constitués par le cérium ou l'yttrium ou par une terre rare à base decrium.ou d'yttrium. Il est à noter que , lors de la fabrication de la matière d'électrode selon l'invention, on part avantageusement d'une pièce frittée qu'on forme ensuite aux dimensions désirées. Lors de la fabrication de la pièce frittée, on peut doser avec précision les constituants dtalliage et assurer leur brassage intime, ce qui permet en outre de réaliser une économie en cérium ou en yttrium qui sont des matériaux croûteux. Lorsque la matière d'e'lec- trode est constituée de cérium ou de métal mixte à base de cérium on part d'une pièce frittée du fait que cette matière se rompt ou se désagrège lors d'un forgeage (à une température de 1100 c). La matière d'électrode selon l'invention a une conductibilité thermique qui, dans la plage interessante de tempé- ratures comprises entre + 400 C et + 800 C, n'est que peu inférieure celle du nickel pur. Ce comportement favorable en ce qui concerne la conductibilité thermique, qui est imputable à la teneur relativement élevée en nickel de la matière d'électrode, est associé simultanément à une grande résistance à l'oxydation . La haute résistance au soufre de la matière d'électrode est basée sur le fait que le cérium ou l'yttrium existant sous la forme d'oxydes fixe finalement le soufre dissous dans le nickel, avec existence simultanée d'aluminium et ou de silicium, en formant des sulfures stables non oxydables (par exemple de l'oxysulfure de cérium). On empêche ainsi, comme cela se produit fréquemment par exemple pour des matériaux contenant du chrome sans addition de terres rares, que du soufre déjà fixé sous la firme de sulfure de chrome soit à nouveau dégagé en cas de modification de l'atmosphère existant dans la chambre de combustion du moteur et d'augmentation de la quantité d'oxygène à fixer sur le matériau contenant du nickel, conformément à la relation 2 Cr S + 3/2 02 # Cr2 03 + 2 S. Dans des essais de longue durée, il s'est avéré que la matière d'électrode selon l'invention donnait lieu à des zones de réaction-, mettant en évidence larésistance à la corrosion par des gaz chauds, plus petites que d'autres matières d'électrodes qui sont utilisées pour la production en série d'électrodes de bougies d'allumage de prix peu élevé. La matière d'électrode selon l'invention peut être utilisée dans des bougies d'allumage,aussi bien pour former des électrodes centrales que des électrodes de masse. On a repré- senté un exemple correspondant sur le dessin ci-oint. La bougie d'allumage représentée sur le dessin se compose essentiellement d'une partie électrique de connexion 10, d'une électrode centrale Il reliée électriquement à la partie de connexion 10, d'un isolateur 12 entourant la partie de connexion 10 et l'électrode centrale Il et d'un corps de bougie 13 > qui comporte à son extrémité située du coté de formation des étincelles une électrode de masse 14 et un filetage 15 destiné à assurer la fixation de la bougie dans un cylindre de moteur, non représente. L'électrode centrale 11 et ltélectrode de masse 14 sont formées de la matière d'électrode selon l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représentéEà â partir duquel on pourra prevoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVEND I C AT IONS 10/ Bougie d'allumage , caractérisée en ce que sa matière d'électrode est formée d'un alliage contenant ! - plus de 96 % en poids de nickel, - de 0,2 à 3 % en poids d'aluminium - de 0,1 à 1,0 en poids de silicium, - de 0,01 à 1,0 en poids de cérium ou d'yttrium, au moins une partie de cérium ou de l'yttrium se présentant sous la forme d'un oxyde. 20/ Bougie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu 'elle est formée avantageusement d'un alliage présentant la gamme de compositions suivantes - 98 à 99 % en poids de nickel, - - 0,5 à 1,0 % en poids d'aluminium, - 0,2 à 0,4 % en poids de silicium, - 0,1 à 0,3 en poids de cérium ou, - 0,07 à 0,2 % en poids d'yttrium, au moins une partie du cérium et de yttrium se présentant sous la forme d'un oxyde. 30/ Bougie selon l'une des revendications I ou 2, caractérisée en ce qu'on utilise, à la place du cérium ou de l'yttrium une terre rare à base de cérium ou bien une terre rare à base d'yttrium.