專利名稱：：火花塞的制作方法火花塞相關(guān)申請的交叉引用本申請主張美國臨時專利申請No.60/814，369的優(yōu)先權(quán)，申請日為2006年6月16日，其通過引用合并入此處。
背景技術(shù)：
：本發(fā)明涉及一種用于火花點火型內(nèi)燃機的火花塞，更具體地，是一種具有使用無鉛密封材料組成的繞底部中央電極的氣密密封的火花塞?；鸹ㄈ且环N延伸入內(nèi)燃機燃燒室內(nèi)并產(chǎn)生火花以引燃?xì)怏w和燃油混合物的設(shè)備。在運行中，通過火花塞中央電極施加高達(dá)40，000伏特的電勢，由此使火花跳越過中央電極和相對的接地電極之間的間隙。內(nèi)部電阻/抑制器火花塞設(shè)計廣為認(rèn)知，并且多年來被證明是行之有效的。該行之有效的火花塞設(shè)計的一個關(guān)鍵之處是在中央電極和火花塞絕緣體元件的內(nèi)孔之間氣密密封。在引擎運行過程中，絕緣體的末梢以及中央電極將會暴露在內(nèi)燃機內(nèi)產(chǎn)生的高壓下，以及暴露于由該燃燒處理所產(chǎn)生的高溫。氣密密封在火花塞壽命期間能夠經(jīng)受燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的溫度和氣體壓力，是至關(guān)重要的。該密封必須防止熱的、被增壓的氣體從燃燒室侵入火花塞的上部部分內(nèi)，因為該氣體會破壞分離的電阻/電感等元件并導(dǎo)致火花塞失效。在極端情況下，也可能會發(fā)生對火花塞(接線端柱)以及引擎(火花塞線，等)其它相關(guān)部分的破壞。如圖1所示的一種示例性的火花塞，其具有在絕緣體和中央電極組件的氣密玻璃密封。使用此種玻璃密封在行業(yè)內(nèi)是熟知的，因為該玻璃密封提供氣密密封以防止各種氣體從燃燒室泄漏。直到最近，用于在絕緣體和中央電極組件之間的玻璃包括大部分的鉛或氧化鉛，例如授予Schurecht的美國專利No.2,898，395所教導(dǎo)。在一些火花塞內(nèi)，氧化鉛占該玻璃密封材料重量比的50%或更多。使用如此大量的鉛是技術(shù)上必須的，因為該鉛化玻璃提升了玻璃密封材料和火花塞的工作性能及耐用性。在制造過程中，具有多種含鉛玻璃的玻璃密封材料具有的益處包括提升了玻璃在低密封處理溫度下對周圍陶瓷材料和金屬線的熔合，以及對陶瓷材料的耐用及可靠的接合。另外，鉛化玻璃與金屬接合良好。含鉛玻璃的另一個益處是，當(dāng)玻璃粉末加熱時，在該處理溫度范圍內(nèi)的玻璃黏度的最低變化容許了在制造過程中的變化，同時并不會不利地影響獲得的火花塞。鉛化玻璃的所有上述優(yōu)點適于容易地制造可靠的火花塞。由于最近在汽車及玻璃產(chǎn)業(yè)內(nèi)環(huán)境及安全的限制和立法，在火花塞組成中使用鉛化材料盡管具有上述優(yōu)點但不再可取。環(huán)境及安全限制方面的變化還導(dǎo)致了使用鉛化玻璃材料成本的增加。因此，大部分火花塞制造商正試圖逐步淘汰或限制在絕緣體和中央電極之間的氣密玻璃密封內(nèi)所使用的鉛的量。因此，需要這樣的無鉛玻璃，其(1)，可在類似于鉛化玻璃的溫度下進(jìn)行處理，(2)相對于處理而言是堅固耐用的，(3)與在密封組成中使用的金屬和絕緣體接合良好，以及(4)使用與現(xiàn)有處理類似的處理方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及用于火花塞的無鉛玻璃密封材料。該玻璃密封材料由具有不同玻璃化溫度和軟化點的兩種無鉛玻璃粉末的混合物形成。通過混合這兩種無鉛玻璃，所得到的玻璃基質(zhì)可具有類似于鉛化玻璃的期望性質(zhì)。該火花塞大致上包括具有兩種玻璃配方的不導(dǎo)電的玻璃密封，其中各個所述玻璃配方大體上是無鉛的。該玻璃材料進(jìn)一步大體上不含導(dǎo)電顆粒，并在所述絕緣體和所述聯(lián)接線(free-throughwire)之間形成氣密密封。該火花塞還包括絕緣體、聯(lián)接線、以及由第一玻璃粉末和第二玻璃粉末形成的玻璃密封，其中所述第一和第二玻璃粉末具有不同的成分，并且其中該第一和第二玻璃粉末大體上是無鉛的。該聯(lián)接線穿過該玻璃密封延伸，使得該玻璃密封在該絕緣體和該聯(lián)接線之間形成氣密密封。該火花塞還可包括由第一玻璃材料和第二玻璃材料形成的玻璃密封，所述第一玻璃材料具有第一玻璃化溫度，并且所述第二玻璃材料具有第二玻璃化溫度。通過以下詳細(xì)的說明、權(quán)利要求和附圖，本發(fā)明的進(jìn)一步應(yīng)用范圍是顯而易見的。但是，應(yīng)當(dāng)理解，盡管該具體描述和示例表明了本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，但它們僅為說明性的目的給出，因為在本發(fā)明主旨和范圍內(nèi)的多種變化和改變對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。結(jié)合下面的詳細(xì)描述、以及所附的權(quán)利要求、和附圖，本發(fā)明將會被更充分地理解，其中圖1是火花塞的截面示意圖。具體實施例方式圖1顯示了火花塞10的一個實施例的截面示意圖。本發(fā)明可用于在絕緣體和中央電極之間具有的氣密玻璃密封的任何結(jié)構(gòu)的火花塞，因此圖1中顯示的火花塞的實施例僅用于說明性目的?；鸹ㄈ?0包括外殼20，其具有固定到絕緣體30的接地電極22。絕緣體30具有中央孔，其中容設(shè)有接線端40、電阻42、以及彈簧44。導(dǎo)電材料46和玻璃密封材料48在中央電極50和絕緣體30之間提供密封。更具體地，中央電極50包括面向接地電極22的端頭56、中央部分54、以及穿過玻璃材料48延伸并進(jìn)入導(dǎo)電材料46的聯(lián)接線52。聯(lián)接線52典型地由低膨脹金屬材料構(gòu)成，其熱膨脹小于或大約等于陶瓷絕緣體30。例如低膨脹材料是由Fe-Ni29Col7形成的材料。玻璃材料48和導(dǎo)電材料46形成密封以氣密封該中央孔，以及更具體地，通過聯(lián)接線52在中央電極50和接線端40之間提供密封。玻璃材料48是非導(dǎo)電材料，從而該玻璃密封不是作為可承載從該接線端到點火端頭56的電流的電極結(jié)構(gòu)的一部分。更具體地，玻璃材料用作氣密密封，并且電流由聯(lián)接線52承載。因此，該玻璃材料不是電路的一部分，并且電流流經(jīng)聯(lián)接線52。玻璃材料48由第一玻璃材料和第二玻璃材料組成。玻璃材料48內(nèi)還包括有填充物，并且還可包括粘合劑(例如膠體礦物)，以用作粘合劑并在點火過程中促進(jìn)膨脹。該火花塞內(nèi)的最終產(chǎn)物是該第一玻璃材料和第二玻璃材料的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合以填充劑作為集料。為近似于鉛化玻璃的性質(zhì)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)單一無鉛玻璃材料的效果不如鉛化玻璃那么好，但是，已發(fā)現(xiàn)具有兩種玻璃化溫度和軟化點的無鉛金屬材料可模擬于鉛化玻璃的正面屬性并可最小化不利的方面。因此，第一玻璃材料具有與第二玻璃材料不同的玻璃化溫度和軟化點。該第一金屬材料的成分以及成分的含量不同于第二金屬材料玻璃化溫度。該第一金屬材料的示例參見表1，并且其目標(biāo)重量百分比是示例性的，因為該第一玻璃材料可包括表l內(nèi)列出的任何特定成分的百分比范圍，因此并不局限于列出的特定重量百分比。表1-第一玻璃材料成分成分目標(biāo)(wt%)Si0221.9B20338.3A120321.6Na200.7K200.25Li205.4CaO0.3SrO11.8BaO0.3盡管上述表1給出了目標(biāo)重量百分比，但這些成分可在特定的范圍內(nèi)使用。該第一玻璃材料包括19%至24.5%重量比的二氧化硅，優(yōu)選地19.9%至23.9%的二氧化硅，以及更優(yōu)選地21.4%至22.4%重量比的二氧化硅。該第一玻璃材料還可包括35%至41%重量比的三氧化二硼，優(yōu)選地36.3%至40.3%重量比的三氧化二硼，以及更優(yōu)選地38%至38.5%重量比的三氧化二硼。該第一玻璃材料還可包括以大約重量比為19%至24%存在的A1203，優(yōu)選地重量比為20%至23.5%，以及更優(yōu)選地重量比為21%至22%。該第一玻璃材料還可包括小于2%的Na20，優(yōu)選地小于大約1.5%，以及更優(yōu)選地小于0.8%。該第一玻璃材料典型地包括至少0.1%的Na20，以及更具體地0.5%重量比的Na20。該第一玻璃的示例性玻璃化學(xué)成分進(jìn)一步包括小于0.8%重量比的量的K20，更具體地小于大約0.3%，以及更具體地約為0.1%至0.3%。在該第一玻璃材料10中還包括重量比大約為4%至7%的量的Li20，具體地重量比為3.4%至6.4%，以及更具體地4.5%至6%重量比的Li20。該玻璃材料還包括重量比小于大約0.8呢的量的CaO，具體地重量比小于大約0.5%，以及更具體地重量比為0.1%至0.5%。該第一玻璃材料包括重量比小于大約0.8y。的BaO，具體地重量比小于0.5。/。的BaO，以及更具體地重量比大約為O.1%至0.596的BaO。該第一玻璃材料可包括重量比為大約7%至19%的BrO，具體地10%至15%，以及更具體地重量比大約為10.8%至12.8%。所有上述成分和成分的范圍以相對于第一玻璃材料總重量的各自成分的重量百分比列出。當(dāng)然，在該第一玻璃材料內(nèi)可能以微量存在其它成分，例如ZnO、及ZrOs、Ti02、和鐵或FeA。大致上，上述微量的成分可以大約為小于0.1%的重量比存在，并且非有意引入。該玻璃大體上不含諸如Pb、Hg、Cr、和Cd等成分，并且這些成分非有意引入至該第一玻璃材料。但是，盡管并非有意引入，上述成分可因制造污染而存在，但該第一玻璃材料具有的小于100ppm的Pb、Hg、Cr、和Cd，將被考慮成大體上不含有任何這些成分。在上述表l中給出的用于形成該第一玻璃材料的原料僅僅是示例性的且該給定的目標(biāo)和重量百分比大約是在某一范圍內(nèi)并且可以變化。該玻璃的實際成分也可能變化。例如，具有相似玻璃化溫度和軟化溫度的玻璃可包括上述范圍的最大、最小、或不同于上述范圍的目標(biāo)重量，或具有更少或額外的成分。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)與以下表2所列出的第二玻璃材料相結(jié)合時，具有上述成分并且大約在上述重量范圍內(nèi)最小值和最大值之間的玻璃材料提供了期望的玻璃化溫度和軟化點。具有上述表1中原材料和重量百分比的玻璃材料大致上具有大約520°C±30°C(利用差動掃描熱量計進(jìn)行測量)的玻璃化溫度和軟化點。表l中的玻璃材料在大約25至26(TC的溫度范圍內(nèi)，還具有大約6.2ppm/'C的熱膨脹系數(shù)(利用膨脹計測量)。上述形成的玻璃材料被處理成具有這樣的顆粒尺寸，即大約95y。質(zhì)量比的該玻璃材料可在符合ASTMC-92的篩(Sieve)測試中通過200mesh(美國標(biāo)準(zhǔn)篩，U.S.StandardSieve)。為考慮在第一和第二玻璃材料在融合之前更好地混合玻璃顆粒，本發(fā)明典型地具有通過200mesh美國標(biāo)準(zhǔn)篩大約為98%的通過率。該第二玻璃材料類似于第一玻璃材料制備，但具有稍微不同的性質(zhì)和材料。表2所示是形成第二玻璃材料的成分的示例，并且目標(biāo)重量百分比是示例性的，因為該第二玻璃材料可包括表2中列出的任何特定成分的某一范圍，而并不局限于列出的特定重量百分比。表2-第二玻璃材料屬性<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>該第二玻璃材料包括上述示例性的目標(biāo)重量，并且典型地形成該第二玻璃材料的成分在以下范圍內(nèi)與第一玻璃材料相結(jié)合時可提供優(yōu)越的玻璃密封屬性。但是，以下范圍是示例性的，并可能在該范圍之外提供期望的屬性；發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)如下示例性的范圍使玻璃材料具有充分的期望屬性。該第二玻璃材料包括大約40%至55%的量的Bi203，具體地42%至50%，更具體地43%至48%的81203。第二玻璃材料最小化存在的二氧化硅(Si02)的量，但可包括多至10%的二氧化硅，具體地小于大約8%，更具體地重量比小于大約5%的二氧化硅。第一玻璃材料可基本上不含二氧化硅，但是，在由發(fā)明人形成的該示例性組成中，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)與上述第一玻璃材料相結(jié)合時，帶有至少0.5%、具體地1%、以及更具體地至少2%二氧化硅的第二玻璃材料提供了具有作為玻璃密封的大體上期望性質(zhì)的玻璃材料。該第二玻璃材料還包括重量比為大約20%至35%的B203，具體地重量比為21%至29%的B203，更具體地重量比為21%至27%的B203，以及更具體地重量比為21%至24%的BA。第二玻璃材料還包括重量比小于1%的A1203，具體地重量比小于0.3%的八1203,以及更具體地重量比小于0.1%的A1203。該第二玻璃材料還包括重量比為大約23%至33%的ZnO，具體地25%至30%的ZnO，更具體地重量比為26%至29%的ZnO，以及更具體地重量比為27%至28%的ZnO。上述范圍以各種成分占該第二玻璃材料總重量的重量百分比給出。當(dāng)然，在該第二玻璃材料內(nèi)可能以微量存在有其它成分，例如Zr02、Ti02、和鐵或Fe203。大致上，為應(yīng)用目的，上述微量的成分可以大約為小于0.1%的重量比存在，并且非有意引入。該玻璃大體上不含諸如Pb、Hg、Cr、和Cd等成分，并且這些成分非有意引入至該第二玻璃材料。但是，盡管并非有意引入，該玻璃大體上不含的上述成分可因制造污染而存在，但該第二玻璃材料具有的小于100ppm的這些成分(Pb、Hg、Cr、和Cd)，將被考慮成大體上不含有任何這些成分。如第一玻璃材料那樣，該第二玻璃材料還可在重量百分比和所包括的成分上變化。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，具有表2內(nèi)上述給定范圍內(nèi)的成分的示例性第二玻璃材料，當(dāng)與示例性的第一玻璃材料結(jié)合使用時，提供了期望的第二玻璃化溫度和軟化點。該示例性的第二玻璃材料大致上具有大約49(TC士3(rC(利用差動掃描熱量計進(jìn)行測量)的玻璃化溫度和軟化點。該示例性的第二玻璃材料具有低于該第一玻璃化溫度的玻璃化溫度。該第一玻璃化溫度和軟化點的范圍以及該第二玻璃化溫度和軟化點的范圍在給出的示例性材料中會接近鄰接或稍稍重疊。然而，該鄰接并非必要，但玻璃化溫度不應(yīng)相差多于大約7(TC。第二玻璃材料的顆粒尺寸大體上類似于第一玻璃材料的顆粒尺寸。在火花塞的制造中，第一玻璃材料、第二玻璃材料、以及填充劑的粉末可設(shè)置于絕緣體上的孔內(nèi)。然后點燃該火花塞，使玻璃材料融合成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。在由發(fā)明人利用示例的第一和第二玻璃材料所制成的示例性的玻璃密封中，該玻璃密封的交聯(lián)結(jié)構(gòu)所具有的玻璃組成的大約成分和重量百分比可在如下表3中找出。13表3-燃燒后結(jié)合的玻璃材料的近似交聯(lián)結(jié)構(gòu)化學(xué)成分<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>當(dāng)然，表3中的量可根據(jù)使用的第一玻璃材料和第二玻璃材料各自的量充分變化。表3中提供的目標(biāo)組成僅用于示例性玻璃密封混合物中的第一和第二玻璃材料的結(jié)合，并不包括任何可能添加到玻璃密封的填充劑。也可在玻璃密封中使用填充劑。該填充劑應(yīng)當(dāng)具有小于玻璃材料和陶瓷絕緣體的熱膨脹系數(shù)。該填充劑大致上為結(jié)晶氧化物材料，因此不具有玻璃化溫度。因此，已發(fā)現(xiàn)該填充劑當(dāng)融合時作為單個顆?；旌先朐摬ＡЫ宦?lián)結(jié)構(gòu)，并且在大多數(shù)情況下在該玻璃交聯(lián)結(jié)構(gòu)內(nèi)形成清楚可見的塊狀物。該優(yōu)選的填充劑大致上大約具有表4中的重量百分比。該填充劑的顆粒尺寸類似于玻璃材料的顆粒尺寸。當(dāng)然，填充劑可以變化，并且可使用其它具有類似屬性的填充劑。表4-填充劑屬性<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>該填充劑典型地占玻璃密封重量的10-40%,以及更具體地20-30%，以及更具體地24-26%。該填充劑包含的二氧化硅(Si02)以占填充劑重量的50%至60%的量存在，以及更具體地占填充劑重量的53%至57%。該填充劑還可包括以30%至35%的量存在的A1203，以及更具體地重量比為31%至33%。典型地包括在該填充劑內(nèi)的另一種成份化合物為MgO，其典型地以10%至15%的量存在，以及更具體地為填充劑重量的11%至14%。該填充劑還可包括大約多至4%的量的BaO。該玻璃密封形成氣密密封，聯(lián)接線穿過該氣密密封。更具體地，該玻璃密封在絕緣體和聯(lián)接線之間形成氣密密封，并且由非導(dǎo)電的材料形成，并且特別的，不包括導(dǎo)電密封中所熟知的導(dǎo)電顆粒。另外，該玻璃密封形成為單層，盡管它包括兩種玻璃材料。該第一玻璃材料形成該玻璃密封重量的大約40%至55%，以及更具體地重量比為46%至48%。表5說明了所使用的不同玻璃材料的重量百分比，包括玻璃密封填充劑的重量百分比。表5還說明了該密封是否適于在絕緣體和聯(lián)接線之間形成氣密密封。表5-示例性玻璃密封<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>需要重點注意的是，發(fā)明人已生產(chǎn)出可在低于70(TC下形成氣密密封的玻璃密封。如本領(lǐng)域所熟知的那樣，位于玻璃密封48上方的銅塞46在70(TC溫度以上會氧化。并且，由典型地用于聯(lián)接線的材料(例如Kovar)形成的聯(lián)接線在被點燃至70(TC以上的溫度下也會氧化。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知曉的那樣，期望火花塞的低溫點火，以防止該氧化，并且發(fā)明人并未了解到任何大體上無鉛的玻璃密封或任何不是有意將鉛加入該玻璃密封的任何玻璃密封，其在75(TC的溫度下以及更優(yōu)選地70(TC或更低的溫度下被點燃，于聯(lián)接線和絕緣體之間形成氣密密封。如表5所示，對于特定玻璃成分該密封可在650'C制成，并且有時甚至在60(TC制成。具有較低的點燃溫度防止了氧化，并還有助于提供更好的氣密密封。如表5中所使用，點火過程中，利用垂直推桿式膨脹計測量，玻璃密封材料在T溫度下將會自發(fā)地膨脹。當(dāng)添加填充劑時該膨脹趨于增加，而當(dāng)添加較低玻璃化溫度玻璃材料時趨于減小。膨脹在點火處理過程中是必要的，以完全地填充絕緣體孔。它由玻璃軟化并變?yōu)榱黧w允許由被束縛的粘土(crays)等釋放氣體所導(dǎo)致，并在該流體玻璃材料內(nèi)產(chǎn)生壓力。這可使在最終的產(chǎn)物中形成必要的多孔結(jié)構(gòu)。可替換的方案是塌陷的，通過減小高度/增加直徑來表現(xiàn)。這意味著該密封在處理溫度下將不會完全填充空隙，并且該玻璃足夠軟，以擾亂該多孔結(jié)構(gòu)的組成。表5中，點燃CTE(熱膨脹系數(shù))ppm/C(或百萬分率每。C)利用在小球(pellet)上的垂直推桿式膨脹計進(jìn)行測量，該小球首先被點燃至密封溫度，然后冷卻以固化該材料，然后重新加熱以測量該點燃材料的膨脹。該CET在第二次點火的加熱過程中從50至30(TC的溫度范圍測量。在表5中，膨脹Q650C指顆粒狀材料的圓柱狀小球利用人工液壓進(jìn)行壓制，并在多種溫度下的熔爐內(nèi)在650C下加熱10分鐘。如果該小球的高度比直徑增加較多，則該小球被判斷為在該650C測試溫度下是膨脹的，該溫度近似于生產(chǎn)環(huán)境下的密封溫度。在表5中，密封@625-650指點火測試后，試驗室熔爐內(nèi)的火花塞在625和/或650C下持續(xù)25分鐘，該部分經(jīng)受靜態(tài)的800psig氣壓10秒鐘。如果經(jīng)附加的壓力計或差動壓力計記錄沒有氣體通過該密封泄漏，則判斷該部分已被成功地密封。該結(jié)果表明了上述那些玻璃是期望/優(yōu)選的。該火花塞通過通常熟知的方法制造。外殼、接地電極22、絕緣體30、接線端40、電阻42、彈簧44、和中央電極50通常由本領(lǐng)域內(nèi)熟知的技術(shù)形成。玻璃材料48包括該第一玻璃材料、該第二玻璃材料、和該填充劑。各第一玻璃材料、第二玻璃材料、和填充劑通常經(jīng)處理以獲得占支配量的期望尺寸的顆粒。然后，該第一玻璃材料、第二玻璃材料、和填充劑相結(jié)合，并濕磨處理(wetground),以形成漿料。然后該漿料被噴霧干燥，以?；擃w粒。該漿料形成帶有水的微滴(droplet),然后其在加熱的噴霧干燥器中氣干(flashOff),從而剩留下由該第一和第二玻璃材料以及該填充劑的小顆粒所組成的球形粒狀顆粒。這些顆粒較易于處理，具有減少的粉化現(xiàn)象，并且在陶瓷絕緣體上的孔內(nèi)更易于設(shè)置。當(dāng)中央電極在絕緣體上置位后，第一和第二玻璃材料以及填充劑的顆粒添加到特定的深度，并圍繞該金屬聯(lián)接線受壓。然后導(dǎo)電材料添加到玻璃材料48的頂部并受壓。然后，包括中央電極、玻璃材料48、和導(dǎo)電材料46的絕緣體被點燃，從而玻璃材料48圍繞填充劑部分將第一和第二玻璃材料融合在一起。經(jīng)融合的玻璃材料48連結(jié)到中央電極50以及絕緣體30。經(jīng)連結(jié)的玻璃材料48與絕緣體30和中央電極50形成氣密密封。更具體地，由第一玻璃材料、第二玻璃材料、和填充劑形成的玻璃材料典型地作為上述期望的噴霧干燥粉末而被提供。該由較大顆粒組成的粉末由該較小顆粒的配料形成，將該粉末設(shè)置于火花塞中然后加熱以形成密封。在加熱至合適溫度的過程中，玻璃粉末、斑脫土和碳酸鋰，形成與表3中所列的示例性組成相近似的連續(xù)交聯(lián)結(jié)構(gòu)。填充劑是結(jié)晶形式的耐熱材料，因此在加熱處理過程中不熔化。因此它基本上保留了表4中所列出的化學(xué)組成和屬性。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，通過應(yīng)用具有以上所列屬性的兩種玻璃材料以及示例性的填充劑，加熱后該混合物的熱膨脹率是適中的，在絕緣體的熱膨脹率和聯(lián)接材料的熱膨脹率之間。這容許了在冷卻期間絕緣體玻璃和玻璃聯(lián)接界面受壓迫設(shè)置，并最小化了在該界面上不期望的張拉應(yīng)力。通過最小化該熱應(yīng)力，可產(chǎn)生更加耐用的密封。本發(fā)明的另一個益處是玻璃材料48在密封處理過程中能夠形成多孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)起始粉末(碳酸鋰或斑脫土)態(tài)的材料在各玻璃粉末(第一玻璃材料和第二玻璃材料)的玻璃化溫度/軟化點的溫度下，或者稍稍高于該溫度下產(chǎn)生氣體，從而可實現(xiàn)該多孔結(jié)構(gòu)。由于鉛化材料的氣孔在密封點對溫度的敏感度最低，對鉛化材料而言該多孔結(jié)構(gòu)容易實現(xiàn)，但對于無鉛玻璃通常并非如此，因其對溫度更加敏感。通過本發(fā)明所述的將具有不同的過渡溫度/軟化點的第一玻璃材料與第二玻璃材料相混合，，結(jié)合后的玻璃材料的表現(xiàn)近似于鉛化玻璃，其允許該熔融材料限制氣體，從而膨脹并填充該空隙以產(chǎn)生更好的密封。由此，該多孔結(jié)構(gòu)提升了混合玻璃材料形成氣密密封的能力。點火后，第一玻璃材料和第二玻璃材料形成堅固的填充材料，且周圍帶有填充材料的離散顆粒。也就是說，該堅固的玻璃材料形成第一和第二玻璃材料的連續(xù)玻璃狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，并且填充劑的各個顆粒環(huán)繞該玻璃狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)。該玻璃材料還可包括其體積以大約10%至30%存在的小孔隙。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該空隙通常不相互連通而是在該玻璃狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)內(nèi)彼此隔離開。因為具有不同玻璃化溫度和軟化點的兩種不同玻璃材料對于形成類似鉛化玻璃的玻璃材料是至關(guān)重要的，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)玻璃化溫度點/軟化點應(yīng)當(dāng)相差10至5(TC。另外，發(fā)明人己發(fā)現(xiàn)，由于占最終組成的重量百分比，使用較少的具有較低的過渡溫度/軟化點的玻璃材料是有利的()。更具體地，在本發(fā)明中，具有較低玻璃化溫度/軟化點的玻璃材料通常將會比具有較高玻璃化溫度/軟化點的玻璃材料具有較小的重量比。盡管給出了第一玻璃材料和第二玻璃材料以及填充劑的特定原料和范圍，但預(yù)期可使用寬泛范圍的填充劑和玻璃材料，只要利用上述范圍可產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)化點，并且使用的具有較低玻璃化溫度/軟化點的玻璃材料其數(shù)量小于具有較高玻璃化溫度/軟化點的玻璃。該填充劑主要在點火后修正了玻璃材料48熱膨脹。填充劑還用于在點火后韌化該玻璃交聯(lián)結(jié)構(gòu)，并且還在點火過程中控制膨脹。其它商業(yè)上可獲得的填充劑也可用于代替所建議的填充劑。該填充劑大致上應(yīng)當(dāng)具有小于或等于陶瓷絕緣體和玻璃交聯(lián)結(jié)構(gòu)的熱膨脹。可替代的氧化物填充劑的期望屬性應(yīng)當(dāng)包括(1)不導(dǎo)電，(2)熱膨脹小于絕緣體主體和在玻璃密封材料中使用的玻璃，(3)尺寸小于200mesh，(4)能夠與玻璃交聯(lián)結(jié)構(gòu)相接合，以防止分離和玻璃泄漏，(5)稠密并且大致上無孔，以防止在處理過程中氣體巻吸以及在點火過程中的過度排氣。潛在的材料包括但不限于氧化物玻璃、鋰輝石(spodumene)、e-鋰霞石(beta-eucriptyte)、高鋁紅柱石(mullite)、堇青石(cordierite)以及本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的類似材料。以上討論披露和描述了本發(fā)明示例性的實施方式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，通過上述討論，以及通過附圖和后附的權(quán)利要求，在不偏離由以下權(quán)利要求限定的本發(fā)明的適當(dāng)范圍和主旨的前提下，可對其進(jìn)行多種改變、修正和變型。權(quán)利要求1.一種火花塞，其具有非導(dǎo)電的玻璃密封，該火花塞包括兩種玻璃配方的混合物，其中各所述玻璃配方大體上是無鉛的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其中該玻璃密封大體上不含導(dǎo)電顆粒。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，進(jìn)一步包括絕緣體和聯(lián)接線，以及其中所述玻璃密封在所述絕緣體和所述聯(lián)接線之間形成氣密密封。4.一種火花塞，其包括絕緣體；聯(lián)接線；以及由第一玻璃粉末和第二玻璃粉末形成的玻璃密封，其中所述第一和第二玻璃粉末具有不同的成分，以及所述第一和第二玻璃粉末大體上是無鉛的，以及其中所述聯(lián)接線穿過所述玻璃密封延伸，并且所述玻璃密封在所述絕緣體和所述聯(lián)接線之間形成氣密密封。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述玻璃密封是所述第一玻璃粉末和所述第二玻璃粉末的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末具有第一玻璃化溫度以及所述第二玻璃粉末具有第二玻璃化溫度，所述第一和第二玻璃化溫度為不同的溫度。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末與所述第二玻璃粉末相融合或燒結(jié)。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末具有大約505-535攝氏度的玻璃化溫度。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末具有大約每攝氏度6.2ppm的熱膨脹系數(shù)，該系數(shù)為在約25-260攝氏度的溫度范圍內(nèi)測量所得。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一和第二玻璃粉末中的每一種具有的尺寸小于200Mesh(美國標(biāo)準(zhǔn)篩)的顆粒，且所述顆粒對于相應(yīng)的所述第一和第二玻璃粉末中每一種的重量比大約為95%。11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末包括重量比為大約19%至24.5%的Si02。12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末包括重量比為大約35%至41%的8203。13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末包括重量比為大約19%至24%的A1203。14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末包括重量比小于大約2%的Na20。15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末包括重量比小于大約0.8%的眼16.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末包括重量比為大約4%至7%的Li20。17.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末包括重量比小于大約0.8%的CaO。18.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末包括重量比小于大約0.8%的BaO。19.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末包括0.1%至1.396的Ti02。20.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中該玻璃密封進(jìn)一步包括無機粘土黏結(jié)劑。21.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一和第二玻璃粉末各包括分別地小于100ppm的鉛、汞、鉻，以及小于70ppm的鎘。22.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中當(dāng)將所述玻璃粉末加熱至小于750攝氏度的溫度時，產(chǎn)生所述交聯(lián)結(jié)構(gòu)。23.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述玻璃密封進(jìn)一步包括重量比多達(dá)5%的斑脫土。24.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃粉末包括重量比大約為5%至17%的SrO。25.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第二玻璃粉末包括重量比為大約40%至55%的Bi203。26.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第二玻璃粉末包括重量比小于大約雇的Si02。27.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第二玻璃粉末包括重量比為大約20%至35%的B203。28.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第二玻璃粉末包括重量比小于1%的A1203。29.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第二玻璃粉末包括重量比為大約23%至33%的Zn0。30.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃材料具有與所述第二玻璃材料的玻璃化溫度相差50攝氏度之內(nèi)的轉(zhuǎn)化溫度。31.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第一玻璃材料具有大于所述第二玻璃材料的玻璃化溫度至少10攝氏度的轉(zhuǎn)化溫度。32.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第二玻璃粉末具有大約475攝氏度至大約505攝氏度的轉(zhuǎn)化溫度。33.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其中所述第二玻璃粉末具有大約每攝氏度6.4ppm的熱膨脹系數(shù)，該系數(shù)為在約25至260攝氏度的溫度范圍內(nèi)測量所得。34.—種火花塞，其包括由第一玻璃材料和第二玻璃材料形成的玻璃密封，其中所述第一和第二玻璃材料具有不同的成分，以及其中所述第一和第二玻璃材料大體上是無鉛的，并且其中所述玻璃密封在小于700攝氏度的溫度下形成所述第一和第二玻璃材料的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的火花塞，其中所述玻璃密封包括重量比大約為15%至18%的Si02以及重量比大約為29%至33%的B203。36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的火花塞，其中所述玻璃密封包括重量比大約為13%至16%的A1203以及重量比大約為13%至17%的Bi203。37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的火花塞，其中所述玻璃密封包括重量比大約為6%至9%的Sr0，重量比大約為8%至13%的Zn0，以及重量比大約為3%至4%的"20。38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的火花塞，其中所述玻璃密封包括各小于大約1%的歸、K20、Ca0、Mg0、和BaO。39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的火花塞，其中所述玻璃密封包括小于1%的雜質(zhì)。40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的火花塞，其中所述玻璃密封進(jìn)一步包括填充劑，其具有重量比大約為50%至60%的Si02、重量比大約為10%至15%的Mg0、以及重量比小于大約5%的Ba0。41.根據(jù)權(quán)利要求34所述的火花塞，其中所述填充劑包括各大約小于100ppm的鉛、汞、鉻、和鎘。42.根據(jù)權(quán)利要求34所述的火花塞，其中所述玻璃密封進(jìn)一步包括不具有玻璃化溫度的晶體填充劑。43.根據(jù)權(quán)利要求34所述的火花塞，進(jìn)一步包括絕緣體，并且其中所述玻璃密封具有大約等于或小于該絕緣體熱膨脹率的熱膨脹率。44.根據(jù)權(quán)利要求34所述的火花塞，進(jìn)一步包括聯(lián)接線，并且其中所述玻璃密封具有大約等于或大于該聯(lián)接線熱膨脹率的熱膨脹率。45.—種火花塞，其包括由第一玻璃材料和第二玻璃材料形成的玻璃密封，所述第一玻璃材料具有第一玻璃化溫度，并且所述第二玻璃材料具有第二玻璃化溫度。46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的火花塞，其中所述第一玻璃化溫度大約比所述第二玻璃化溫度高至少10攝氏度。47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的火花塞，其中所述第一玻璃化溫度大約不高于所述第二玻璃化溫度50攝氏度。48.根據(jù)權(quán)利要求45所述的火花塞，其中所述第一玻璃化溫度大約比該第二玻璃化溫度高10-50攝氏度。49.根據(jù)權(quán)利要求45所述的火花塞，其中所述玻璃密封所包括的所述第一玻璃材料重量上大于所述第二玻璃材料。50.根據(jù)權(quán)利要求45所述的火花塞，其中所述玻璃密封所包括的所述第一玻璃材料重量上至少比所述第二玻璃材料多10%。51.根據(jù)權(quán)利要求45所述的火花塞，其中所述第一玻璃材料重量比大約為35%至65%，并且所述第二玻璃材料重量比大約為10%至35%。52.根據(jù)權(quán)利要求52所述的火花塞，其中所述玻璃密封進(jìn)一步包括填充劑，所述填充劑重量比大約為15%至26153.根據(jù)權(quán)利要求52所述的火花塞，其中所述填充劑重量比大約為20%至23%。54.根據(jù)權(quán)利要求45所述的火花塞，其中所述第一玻璃材料重量比大約為45%至55%。55.根據(jù)權(quán)利要求45所述的火花塞，其中所述第二玻璃材料重量比大約為22%至30%。56.根據(jù)權(quán)利要求45所述的火花塞，其中所述第一玻璃材料重量比大約為48%至50%，并且所述第二玻璃材料重量比大約為26%至28%。57.根據(jù)權(quán)利要求45所述的火花塞，其中所述玻璃密封進(jìn)一步包括碳酸鋰。58.根據(jù)權(quán)利要求45所述的火花塞，其中所述填充劑為無機填充劑，其熱膨脹率大約小于或等于該第一玻璃材料或該第二玻璃材料的熱膨脹率。全文摘要一種火花塞(10)，其具有由第一玻璃材料和第二玻璃材料形成的玻璃密封(48)。該第一玻璃材料具有大于該第二玻璃材料的玻璃化溫度/軟化點的玻璃化溫度/軟化點。該第一玻璃材料和第二玻璃材料形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，并與填充劑相結(jié)合后，具有近似于鉛化玻璃的熱膨脹率和屬性。文檔編號H01T13/20GK101507066SQ200780030659公開日2009年8月12日申請日期2007年6月18日優(yōu)先權(quán)日2006年6月16日發(fā)明者約翰·W·霍夫曼申請人:費德羅-莫格爾公司