Brevet FR2843244A1 — publié le 20040206

Domaine de l'invention L'invention concerne une bougie d'allumage dont les composants céramiques ont une surface au moins en partie revêtue d'une glaçure. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une telle bougie d'allumage. Etat de la technique Les glaçures sont très répandues pour protéger les surfaces en matière céramique ou tout simplement de surfaces céramiques. De telles glaçures sont utilisées entre autres également pour les isolateurs de i0 bougie d'allumage. La céramique de l'isolateur est alors protégée par une glaçure appropriée contre l'influence de l'environnement; sa surface est lissée et on lui donne un aspect optique agréable. Alors qu'anciennement on utilisait pour cela des glaçures au plomb, on évite l'utilisation de plomb dans les développements récents pour des raisons de pollution. De telles glaçures sans plomb sont par exemple connues selon le document EP 788 204 AI; ces glaçures sont réalisées à base de verre de borosilicate et elles ont également une faible teneur en plomb. En outre, elles contiennent un fluorure sous la forme d'un fluorure de sodium ou d'aluminium. Les critères importants pour avoir un bon traitement d'une glaçure sont entre autres son point de fusion et la stabilité du bain obtenue. On recherche des glaçures ayant un point de fusion suffisamment bas et une solidité relativement élevée par rapport aux opérations de cristallisation et de séparation des phases. Le document EP 1 168 546 Ai dé25 crit des glaçures qui ont une teneur en oxyde de zinc de 10 à 30 % molaires pour stabiliser la glaçure. La teneur en fluorure est limitée à un maximum de 1 % mol; toutefois l'addition de fluorure est à proprement parler non souhaitée. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une glaçure de bougie d'allumage ne contenant pas de plomb, présentant un point de fusion bas et une stabilité élevée à l'état fondu, et qui à l'état durci offre un bon accrochage pour la surface de glaçure et une tenue mécanique élevée et les composants de la glaçure de la bougie. Exposé de l'invention A cet effet l'invention concerne une bougie du type cidessus, caractérisé en ce que la glaçure contient entre 0,6 et 4 % en poids de fluorure et entre 6 et 11,2 % en poids d'oxyde de zinc. La bougie selon l'invention avec les teneurs en fluorure et en oxyde de zinc dans la glaçure, a un faible coefficient de dilatation thermique et une température de fusion, basse inférieure à 900'C; cette glaçure offre une stabilité particulièrement bonne à l'état fondu et forme avantageusement à l'état durci, une surface supérieure lisse. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une telle glaçure. Ce procédé est caractérisé en ce qu'on réalise la glaçure à partir d'une substance de départ céramique contenant du kaolin et/ou de la bentonite pour obtenir un coefficient de dilatation thermique de la glaçure cuite Le procédé selon l'invention permet d'adapter les coefficients de dilatation thermique de la glaçure à ceux de la surface à revêtir, d'une manière avantageuse de sorte qu'après refroidissement et durcissement, la glaçure est en tension ce qui permet d'obtenir une tenue mécani15 que élevée des composants munis de la glaçure de la bougie d'allumage. Cela apparaît en particulier dans l'utilisation de la glaçure pour des isolateurs de bougie d'allumage en leur donnant une résistance à la flexion de la tête, élevée pour l'isolateur muni de la glaçure. La glaçure de la bougie peut contenir en outre du baryum et 20 du strontium. Cela améliore considérablement les caractéristiques d'isolation et de résistance à l'eau de la glaçure. En outre on peut avoir des oxydes alcalins qui réduisent encore plus le point de fusion de la glaçure. Il est particulièrement avantageux que la teneur en oxyde de potassium soit au moins 1,5 fois supérieure à la teneur en oxyde de sodium. La glaçure convient notamment comme revêtement de surface pour l'isolateur de la bougie car elle est très résistante aux influences de l'environnement et présente de bonnes propriétés d'isolation. Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 30 détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'une bougie d'allumage représentée dans l'unique figure annexée qui est une vue en coupe de la bougie. Description de l'exemple de réalisation La bougie 10 selon la présente invention comprend un 35 corps métallique 13 tubulaire logeant un isolateur céramique 24. L'isolateur 24 entoure à son extrémité 27 située du côté de la chambre de combustion une électrode centrale 22 et isole celle-ci électriquement par rapport au corps 13. Le corps 13 comporte également une tige de contact qui transmet la tension à l'électrode centrale 22 et dont l'extrémité de branchement 28 comprend un écrou de connexion 11. L'écrou de connexion 11 assure la mise en contact électrique de l'électrode centrale 22 à une tension d'alimentation externe non représentée. Ce moyen de contact comprend principalement une tige de branchement 12 dont l'extrémité située du côté du branchement comporte un filetage avec un écrou de connexion 19. Entre la tige de branchement 11 et la tige de contact 20, on a une résistance 25 formée d'un verre électroconducteur qui assure à la fois l'accrochage mécanique des composants de la bougie dans l'isolateur 10 24 et une fermeture étanche au gaz par rapport à la pression de la combustion. Entre l'isolateur 24 et le corps 13 se trouve un siège étanche intérieur 17 qui assure l'étanchéité de l'intérieur de la bougie 10 par rapport à la chambre de combustion. Le corps 13 comporte une ou plusieurs électrodes de masse 15 21, soudées. L'étincelle d'allumage se forme entre ces électrodes de masse et l'électrode centrale 22. Le corps ou culot 13 comporte sur son côté extérieur, un six pans 14 permettant de visser la bougie dans le bloc moteur. Il est également prévu un siège d'étanchéité extérieur 16 pour séparer de manière 20 étanche l'atmosphère extérieure et la chambre de combustion. Le filetage 18 imprimé dans le culot 13 sert à l'accrochage de la bougie dans le bloc moteur. L'isolateur 24 comporte au moins sur son côté extérieur exposé à l'atmosphère ambiante, une vitrification 26 réalisée avec du verre de borosilicate sans plomb. Il est toutefois également possible de vitrifier l'isolateur sur d'autres surfaces partielles. Le vernis présente la composition suivante en pourcentages pondéraux: SiO2 37.0 - 46.0 de préférence 37.0 - 44.0 B203 12.0 - 28.0 de préférence 17.5 - 23.0 A1203 4.0 - 21.0 de préférence 8.5 16.0 ZnO 6.0- 11.4 de préférence 7.8- 11.4 F- 0.6 - 4 de préférence 0.6 3.0 Li20 1.5 - 4 de préférence 1.9 - 3.5 Na2O 0.1 - 2.5 de préférence 0. 1 - 2.0 K20 0.5 - 4.5 de préférence 3,0 - 4,5 CaO 1.8 - 6 de préférence 2. 1 - 4.2 SrO 0.1 - 3.6 de préférence 0.1 - 1.2 BaO 0.8 - 6.8 de préférence 4.5 - 6.5 Les propriétés des glaçures ou émaillages avec la composition de base évoquée ci-dessus ont été vérifiées pour les glaçures suivantes données à titre d'exemple. Toutes les indications chiffrées sont en pourcentages pondéraux. Les indications quantitatives des différents oxy5 des concernent la glaçure avec addition de quantités correspondantes de kaolin ou de bentonite. Pour deux glaçures de base 1 et 5 on a ajouté une quantité variable de kaolin pour obtenir les glaçures 2 à 4 et 6 à 9; la première glaçure 1 a une plus forte teneur en oxyde de zinccalciumstrontium; la seconde glaçure de base 5 a au contraire plus d'oxyde de sodium et de potassium que la glaçure de base 1. Essai 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kaolin O 10 20 30 O 10 15 20 30 Bentonite 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 SiO2 38.4 39.9 41.4 43.0 38.2 39.1 39.6 40.0 41.0 B203 24.6 22.4 20.2 17.9 25.2 22.7 21.5 20.2 17.7 A1203 5.1 8.5 12.1 15.7 5.1 8.5 10.2 11.9 15.3 ZnO 12.1 11.0 9.9 8.8 11.3 10.2 9.6 9.1 7.9 F 1.1 1. 0.9 0.8 0.9 0.8 0.8 0.7 0.6 Li2O 2.7 2.4 2.2 1.9 2.9 2.6 2.5 2.3 2.0 Na2O 0.4 0.4 0.4 0.3 2.1 1.9 1.8 1.7 1.5 K20 4.0 3.8 3.5 3.2 4.6 4.2 3.9 3.7 3.2 CaO 4.0 3.7 3.3 2.9 3.0 2.7 2.6 2.4 2.1 SrO 1.1 1.0 0.9 0.8 0.1 0.1 0.1 0. 1 0.1 BaO 6.5 6.0 5.4 4.8 6.6 5.9 5.6 5.3 4.6 WAK*1OE 61) 7.1 6.7 6.1 5.6 7.6 - 6.7 - KBF2) 1725 1818 1804 1817 918 1209 1850 1834 1838 TE3) 454 446 444 437 - - 1): Coefficient de dilatation thermique, donné en i/K; ce coefficient a été mesuré entre 200 et 4000C. 2) Résistance à la flexion de la tête donnée comme valeur moyenne en Newton mesurée selon la procédure DIN ISO 11565. Pour la mesure on 15 a fixé la bougie à contrôler avec le couple de serrage le plus grand fixé dans la norme correspondante des bougies d'allumage dans un bloc d'essai approprié. Perpendiculairement à l'axe de l'isolateur et dans une plage de 5 mm à l'extrémité du côté du branchement de la bougie on applique une force et on augmente cette force jusqu'à la rupture. L'amplitude de la force est une mesure de la tenue à la flexion de la tête. 3) Valeur TE comme température en OC, pour laquelle la résistance spécifique de la glaçure correspond à 1 Mohmcm. Partant des deux glaçures de base 1 et 5 on voit que le 25 coefficient de dilatation thermique diminue pour une teneur en kaolin supérieure à 10 % en poids avec en même temps une augmentation de la résistance à la flexion de la tête de la bougie correspondante. Des teneurs en kaolin supérieures à 30 % en poids n'apportent pas d'amélioration importante des propriétés des glaçures correspondantes par rapport à celles qui contiennent 30 % en poids en kaolin. Pour fabriquer la glaçure on mélange une fritte de glaçure comme poudre avec du kaolin ou de la bentonite également à l'état de poudre; la teneur en kaolin et le cas échéant de bentonite est choisie pour que la glaçure cuite présente un coefficient de dilatation thermique Les matières premières à l'état de poudre sont mélangées avec de l'eau ou un autre solvant avec addition d'un liant organique et on 15 les applique par pulvérisation, roulage ou immersion sur l'isolateur 24 à vitrifier. L'épaisseur de la couche de glaçure se situe de préférence entre 5 et 40 Uxm. Enfin on effectue un traitement thermique à des températures comprises entre 850 et 900'C; on cuit l'isolateur 24 pour obtenir la glaçure à partir des composants de départ. REVENDICATIONS ) Bougie d'allumage comportant un composant céramique dont la surface est revêtue au moins en partie d'une glaçure, caractérisée en ce que s la glaçure contient entre 0,6 et 4 % en poids de fluorure et entre 6 et 11,2 % en poids d'oxyde de zinc. ) Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la glaçure contient entre 0,8 et 6,8 % en poids de baryum et/ou de 0,1 à 3,6 % en poids de strontium. ) Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la glaçure contient entre 37 et 46 % en poids de dioxyde de silicium. ) Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la glaçure contient de l'oxyde de sodium et de potassium, et la teneur en oxyde de potassium en pourcentage pondéral est au moins supérieure d'au moins 1,5 fois celle de l'oxyde de sodium. ) Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la glaçure présente entre 0,5 et 4,5 % en poids d'oxyde de potassium. 6 ) Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la glaçure ne contient pas d'oxyde de fer et de zirconium. ) Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la température à laquelle la glaçure a une résistance spécifique de 1 MOhm*cm est comprise entre 400 et 520'C. ) Isolateur de bougie d'allumage, caractérisé en ce qu' il comporte une glaçure selon au moins l'une quelconque des revendications 1 à 7. ) Procédé de fabrication d'une bougie d'allumage notamment selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, selon lequel on munit des composants céramiques de la bougie d'allumage avec une glaçure, caractérisé en ce qu' on réalise la glaçure à partir d'une substance de départ céramique contenant du kaolin et/ou de la bentonite pour obtenir un coefficient de dilata10 tion thermique de la glaçure cuite ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu' on combine à la substance céramique de départ jusqu'à 5 % en poids de bentonite et/ou 10-30 % en poids de kaolin. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu' on fait fondre la substance de départ céramique après addition de bento20 nite et/ou de kaolin à une température inférieure à 900'C.