DE3038649A1 - Zuendkerze und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Zuendkerze und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Zündkerze mit einer neuen Mittelelektrode,
die in einer Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor) verwendet wird, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Der Funkenabschnitt der Mittelelektrode einer Zündkerze (die beispielsweise
in einer Brennkraftmaschine bzw. einem Verbrennungsmotor verwendet wird) ist sehr strengen Bedingungen ausgesetzt; so ist beispielsweise
der Funkenabschnitt der maximalen Temperatur in einer Verbrennungskammer,
die in der Regel in der Nähe von 1000 C liegt, ausgesetzt. Der Funkenabschnitt
muß daher nicht nur beständig gegenüber derart hohen Temperaturen sein, sondern auch eine gute mechanische Haltbarkeit in Bezug auf
die Funkenentladung und eine gute chemische Haltbarkeit in Bezug auf die Verbrennungsgase aufweisen.
Es ist bereits bekannt, daß Platin, Gold und ähnliche Metalle ausgezeichnete
Eigenschaften als Mittelelektrodenmaterial aufweisen und in einigen speziellen Zündkerzen wird eine Edelmetall (z.B. Platin,
Palladium, Gold, Silber und dgl.)-Drahtelektrode verwendet. Diese . Metalle sind jedoch teuer und deshalb ist im allgemeinen die Verwendung
einer wärmebeständigen Legierung, die hauptsächlich aus Nickel besteht, gebräuchlicher. Wenn eine Zündkerze, die unter Verwendung
einer solchen Nickellegierung hergestellt worden ist, über einen langen Zeitraum hinweg verwendet wird, unterliegt der Funkenabschnitt der
Zündkerze dem Verschleiß und die Funkenstrecke zwischen den Elektroden wird verlängert. Dadurch entsteht das Problem, daß die Spannung, bei der
die Funkenentladung auftritt, auf höhere Werte ansteigt als sie von einer elektrischen Quelle erzeugt werden können, und dadurch tritt keine
Entladung auf.
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Um die obengenannten Nachteile zu beseitigen und die Haltbarkeit der
Zündkerze zu erhöhen, wurde bereits eine Zündkerze vorgeschlagen, in
der die Mittelelektrode in einem Isolator eingehüllt ist und der Spitzenfunkenabschnitt
elektrisch leitend gemacht wird, wie in der US-Patentschrift 2 265 352 und dgl. beschrieben. Dieser Typ einer Zündkerze
hat eine erhöhte Beständigkeit gegen Abnutzung durch Funkenentladung, gegen die Verbrennungswärme und gegen die Verbrennungsgase, da das
elektrisch leitend machende Element enthält oder besteht aus einem Aluminiumoxidmaterial und darin dispergiertem Platin. Sie hat jedoch
die folgenden Nachteile: *
Es ist im allgemeinen schwierig, einen dichten und einheitlichen Verbundkörper
aus einer Keramik mit hohem Schmelzpunkt und einem Metall mit
hohem Schmelzpunkt, wie Platin und dgl., herzustellen. Wenn ein Pulvergemisch
aus Aluminiumoxid und Platin gesintert wird, kann das dabei erhaltene Produkt, auch wenn es gesintert aussieht, ein bloßes Gemisch
von Aluminiumoxid mit darin dispergierten Platinteilchen sein, wie die
in Fig. 3 erläuterte photographische Mikroskop-Querschnittsaufnahme
eines solchen Produktes zeigt, d.h. es kann eine statistische Mischung sein, in der zwei diskrete Phasen willkürlich ineinander verteilt sind
und keine kontinuierliche Matrixphase gebildet wird, da Aluminiumoxid und Platin chemisch inert zueinander sind und ihre wechselseitige
Benetzbarkeit gering ist. Wenn ein solches Produkt (d.h. eine statistische
Mischung von Aluminiumoxid und Platin) als Funkenabschnitt der Zündkerzenelektrode verwendet und wiederholt der Funkenentladung ausgesetzt
wird, werden deshalb die zwischen den Aluminiumoxid- und Platinphasen
herrschenden mechanisch schwachen Bindungen leicht zerbrochen, was zu einem Verspritzen des Platins führt. Ein solches Produkt kann
daher nicht als Funkenabschnitt für eine Zündkerze mit langer Lebensdauer verwendet werden.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Zündkerze anzugeben,
bei der die vorstehend geschilderten Probleme nicht auftreten, insbesondere eine Zündkerze mit einer solchen Nikrostruktur anzugeben,
bei der eine elektrisch leitend machende Substanz, wie z.B. ein Edelmetall
wie Platin, gleichmäßig und kontinuierlich dispergiert ist in einer oder mehreren Titanverbindungen, die eine gute Wärmebeständigkeit
aufweist, dicht und fest gesintert werden kann, eine ausgezeichnete Haltbarkeit besitzt und mit deren Hilfe verhindert werden kann, daß der
Funkenabschnitt beschädigt wird, über längere Zeiträume hinweg.
Es wurde nun gefunden, daß eine Kombination aus mindestens einer Titanverbindung,
Platin und Palladium gute Effekte ergibt in Bezug auf die Sinterdichte, die Sinterstruktur, die Haftfestigkeit an einem Isolator
und die Haltbarkeit, insbesondere führt die Verwendung einer Titanverbindung als Keramikphase zu ausgeprägten Effekten in Bezug auf die
Verbesserung des Funkenabschnitts.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine Zündkerze mit einer Funkenelektrode
in einer Position, die einer äußeren Elektrode gegenüberliegt, wobei ■ die Funkenelektrode hergestellt worden ist durch Mischen mindestens
einer Titanverbindung, wie TiCL, TiC, TiN und dgl., als Matrixmaterial und einer elektrisch leitend machenden Substanz (wie
Pt und Pd oder einer Mischung aus Pt, Pd und einem Edelmetall, wie Au, Ru, Ag, Rh und dgl.) und anschließendes Sintern der daraus resultierenden
Mischung.
Gegenstand der Erfindung ist insbesondere eine Zündkerze mit einer
Funkenelektrode, die hergestellt worden ist durch Mischen mindestens eines . Matrixmaterials einer Titanverbindung (wie z.B. TiCL, TiC,
TiN und dgl.) mit einer elektrisch leitend machenden Substanz (wie z.B.
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Pt und Pd oder einer Mischung von Pt, Pd und einem Edelmetall, wie
Au, Ru, Ag, Rh und dgl.) und Sintern der daraus resultierenden Mischung.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Zündkerze;
Fig. 2 eine Längsschnittansicht einer anderen erfindungsgemäßen Zündkerze; '
Fig. 2 (a) eine vergrößerte Schnittansicht des Funkenabschnittes der
Zündkerze gemäß Fig. 2;
Fig. 3 eine Mikroskop-Photographie des Querschnitts eines Metall-Keramik-Verbundmaterials,
wie es in dem bekannten Elektroden-Funkenabschnitt aus Aluminiumoxid und Platin verwendet wird; und
Fig. 4 eine Mikroskop-Photographie eines Querschnitts eines Metall-Keramik-Verbundmaterials,
wie es in dem Elektrodenfunkenabschnitt einer geschlossenen erfindungsgemäßen Porzellanzündkerze
verwendet wird.
Die erfindungsgemäße Zündkerze ist dadurch charakterisiert, OaB die der
Funkenbildungsoberfläche der äußeren Elektrode des Porzellanisolators gegenüberliegende Funkenelektrode aus einer Keramik-Metall (Cermet)-Zusammensetzung
besteht, die hergestellt wird durch Mischen mindestens einer Titanverbindung und einer elektrisch leitend machenden Substanz
(wie Pt und Pd oder einer Mischung von Pt, Pd und einem Edelmetall,
wie Au, Ru, Ag, Rh und dgl.). Gewünschtenfalls können außerdem ein Basis-
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metall (Grundmetall), wie z.B. Eisen, Nickel, Chrom, Ti, Mo, Mn, eine Fe-Ni-Cr-Legierung und dgl., ein Oxid, wie A1„O_, Yr>0„, Zr(^,
SiCL, La„O_, LaCrO und dgl., ein Carbid, wie Mo~C, TaC, SiC, BjC,
Cr3C2, NbC und dgl., und ein Nitrid, wie z.B. AlN, BN, ZrN und dgl.,
und ein Silicid, wie MoSi^, CrSi und dgl., miteinander gemischt und die
resultierende Mischung dann gesintert werden.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Zündkerze unter Bezugnahme auf
die in den Fig. 1 und 2 dargestellten bevorzugten Ausfuhrungsformen
der Erfindung näher erläutert.
Die in Fig. 1 dargestellte Zündkerze umfaßt eine Metallhülle, die mit
einer äußeren oder geerdeten Elektrode 4 an einem Ende derselben versehen ist und die so mit einem Gewinde versehen ist, daß sie in eine
Brennkraftmaschine (einen Verbrennungsmotor) eingeschraubt werden kann,
einen Keramikisolator 2, der hauptsächlich (zu etwa 90 %) aus hochreinem
Aluminiumoxid besteht, der in die Metallhülle 1 eingesetzt und darin befestigt ist, und die in ihrem Zentrum mit einer Schaftbohrung
versehen ist, die einen zentralen Elektrodensdiaft darstellt, und eine
Funkenelektrode 5, die in einem Spitzenloch 3a des der äußeren Elektrode 4 gegenüberliegenden Isolators 2 gebildet wird.
Die Funkenelektrode 5 wird zuerst so geformt, daß sie eine bolzenförmige
Struktur hat, bestehend aus einem Schaftabschnitt und einem Kopfabschnitt
6 mit einem größeren Durchmesser als der Schaftabschnitt, und dann wird
sie gesintert. Danach wird die Funkenelektrode 5 in die Spitze der Bohrung in dem gesinterten Aluminiumoxidporzellanisolator 2 eingesetzt
und darin befestigt. Auf die Funkenelektrode 5 werden eine elektrisch leitende Manschette (Abdichtungselement) 7, ein Widerstand 8 und eine
weitere Manschette (Abdichtungselement) 7, die alle üblicherweise
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verwendete Einrichtungen darstellen, aufgesetzt und in der Schaftbohrung
3 mittels eines Anschlußschaftes 9 miteinander verbunden und erhitzt zur Herstellung der Zündkerze.
Bei der in den Fig. 2 und 2 (a) dargestellten Ausführungsform wird ein
Elektrodenmaterial in Form einer Paste in das Spitzenloch 3a eines grünen Aluminiumoxidporzellans eingeführt und zusammen mit dem Aluminiumoxidporzellan
gesintert unter Bildung einer Funkenelektrode in dem Spitzen loch und/oder in dem Spitzenloch, das sich in die Schaftbohrung
3 erstreckt. Danach werden nach dem gleichen'Verfahren, wie es in Bezug
auf die Fig. 1 erläutert worden ist, eine Manschette (Abdichtungselement)
7 und ein Widerstand 8 unter Verwendung eines Anschlußschaftes 9 miteinander
verbunden und erhitzt zur Herstellung eines Isolators.
In der Funkenelektrode wird (werden) die Titanverbindung(en) als Matrixmaterial
verwendet und in die Zwischenräume, die zwischen den die Matrixphase bildenden Titanverbindungsteilchen entstehen, wird
ein Edelmetall, wie z.B. Platin, Palladium, Gold, Silber und dgl., sowie ein gegebenenfalls vorhandenes Basismetall (Grundmetall), wie
z.B. Eisen, Nickel, Cr, Ti, Mo, Mn, eine Fe-Ni-Cr-Legierung und dgl.,
sowie Al0O0, ZrO0, Yo0_, Fe0O0, MoC, Mo0C, TaC oder SiC eingeführt.
In dem nachfolgend beschriebenen Beispiel wurde aus den Zusammensetzungen
(l ) und (2) eine Funkenelektrode hergestellt wie im Falle der Funkenelektrode einer bekannten Zündkerze durch Dispergieren von Platinteilchen
in Aluminiumoxidteilchen und Sintern der dabei erhaltenen Mischung.
Zur Erhöhung der Haltbarkeit, verglichen mit der in der Mikroskop-Photographie
des Querschnitts der Metall-Keramik-Zusammensetzung gemäß
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Fig. 3, wurde eine Matrixstruktur mit der in der Mikroskop-Photographie
des Metall-Keramik-Verbundmaterials gemäß Fig. 4 gezeigten Form
hergestellt.
Die Fig. 3 zeigt die Mikroskop-Photegraphie des Querschnitts der Pt-A1_OQ-Zusammensetzung
und der Abschnitt, in dem die Kante scharf ist, besteht aus Al0O0, und der Abschnitt, in dem eine geringe Rundung auftritt,
die A1„CL umgibt, besteht aus Pt ο In diesem Falle liegen keine
Zwischenräume vor, da Pt nicht in die Zwischenräume zwischen den Aluminiumoxidteiichen eintritt»
Die Fig. 4 zeigt die Mikroskop-Photcgrophie des Querschnitts der Pt-Pd-TiO0-TiC-Zusammensetzung
und die Haftung zwischen dem Matrixmaterial aus TiO0-TiC und Pt-Pd ist verbessert und darüber hinaus wird die
Benetzbarkeit zwischen ihnen verbessert durch dan Einfluß einer geringen
Menge Fe, Ni, Cr.
Zur Herstellung der Funkenelektrode der Zündkerze dieses Beispiels
werden als Matrixmaterial vorzugsweise 10 bis 30 Gev.~% Titanverbindungsteilchen
verwendet und als Matrixphase wird eine Mischung von 40 bis 60 Gew.-% Platinteilchen und 20 bis 30 Gev-.-% Palladiumteilchen
verwendet, wobei zwischen dem Matrixmaterial und der Matrixphase 0 bis 3 Gew.-% Eisen-, Nickel- und Chromteilchen und zusätzlich 0 bis
10 Gew.-% ZrO0, Υο0~? TaC, Mo0C, MoC und dgl. mit einem Sinterungsbe·=
schleunigungseffekt als umhüllende Matrixphase angeordnet sein können. Nachstehend bezieht sich der Komponentenbereich (in Gew.-%) der Mischung auf denjenigen vor der Sinterung. Die Mischung kann getrennt
gesintert werden oder sie kann gleichzeitig zusammen mit dem Isolator gesintert werden.
Wenn die Mischung getrennt gesintert wird, werden die Ausgangsmaterialien
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miteinander gemischt und dann unter einem Druck von 200 bar im Vakuum
bei einer Temperatur von 1500 bis 1600 C 15 Minuten lang warmgepreßt;
oder die Ausgangsmaterialien werden mit einem Bindemittel, wie z.B.
Paraffin, Firnis und dgl«, miteinander gemischt und die dabei erhaltenen
Mischungen werden unter Verwendung einer Form unter einem Druck von bar geformt und dann wird der Formkörper in einer Argonatmosphäre bei
einer Temperatur von ]500 bis 1600 C eine Stunde lang gesintert zur
Herstellung des Funkenabschnittes 5 der Fig. 1.
Wenn die Mischung gleichzeitig zusammen mit c}em Isolator gesintert wirdf
wird ein Pellet (Durchmesser 1 bis 2 mm) hergestellt durch Formen der
Mischung dsr Ausgangsmaterialien und eines Bindemittels, wie z.B. eines Firnis und dgl., und In das Spitzen loch 3 α des rohen Aluminiumoxidisolators
hineingedrückt und dann wird der rohe Aluminiumoxidisolator
unter Verwendung eines Tunnelofens bei einer Temperatur von 1550 bis 1650 C (Maximaltemperetur) bei Atmosphärendruck 30 Minuten lang gesintert.
Während des Sinterns wird das Basismetall (Grundmetall) (Eisen, Nickel
und Chrom) oxidiert ui*d es tritt eine chemische Reaktion mit der Keramikphase
ein und ein Teil des Basismetalls (Grundmetalls) wird mit dem
Edelmetall (d.h. dsra Platin und Palladium) legiert. Als Folge davon
kommt die Edelmetall;-'-^se in innigen Kontakt mit der Keramikphase und
es entsteht eine dichve und feste Matrixstruktur. Deshalb kann die
Funkenelektrode mit der in Fig. 4 dargestellten Struktur erhalten werden,
die deutlich dichter ist und eine höhere Haltbarkeit aufweist als die in Fig. 3 dargestellte bekannte Struktur.
Zur Herstellung der Funkenelektrode mit der in Fig. 4 dargestellten
Struktur werden als Ausgangsmaterialien die Mischung aus dem Keramikpul-
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ver und dem Metallpulver gut gemahlen, in Form einer Aufschlämmung
zwischen ein Paar Basismetallplatten (Grundmetallplatten), wie z.B. Platten aus rostfreiem Stahl, hineingepreßt, wobei erforderlichenfalls
Wasser in einem solchen Ausmaße zugegeben wird, daß ein sogenannter mechanochemischer Effekt auftritt. Die Oberfläche wird durch die vorstehend
beschriebene Chemikalienmischung aktiviert und es tritt leicht eine Sinterung auf, wodurch die Bindungsfestigkeit erhöht wird. Jedes
Komponentenpulver mit Ausnahme des Edelmetalls hat vorzugsweise eine Teilchengröße von weniger als 100 μπι. Insbesondere haben die Basismetallteilchen
(Grundmetallteilchen) (wie z.B. aus Eisen, Nickel, Chrom und dgl.) zweckmäßig eine Teilchengröße von weniger als 10 μηι. Die
Zugabe von Palladium, Gold oder einer Gold-Palladium-Legierung mit
einem niedrigeren Schmelzpunkt als Platin zu dem Platin führt zu einer Flüssigphasen-Sinterung und dient dazu, das Sinterprodukt dichter zu
machen. In der Keramikphase dient andererseits die Zugabe einer Mischung von mehreren Titanverbindungen (wie z.B. TiO0 und TiC, TiN und TiC und
dgl.) oder von Al0O0, Yo0 , ZrO0, MoC, Mo0C, TaC und dgl. dazu,
sie dicht zu machen.
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert, ohne
jedoch darauf beschränkt zu sein.
Als Zusammensetzung des (gesinterten) Metall-Keramik-Verbundmaterials,
aus dem die Funkenelektrode der Zündkerze besteht, wurden die folgenden Phasen angenommen:
Phase I: Edelmetall ... Pt, Pd, Ru, Rh, Au, Ag Phase II: Basismetall (Grundmetall) ... Fe, Ni, Cr, Ti, Mo, Mn, Fe-Ni-Cr
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Phase III: Nicht-Oxid-Keramik ... MoC7 Mo2C TaC, SiC, B4C,
Cr3C2, AlN, BN, ZrN
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Phase V: Titanverbindung ... TiO-, TiC, TiN
Durch gleichzeitiges Sintern unter Anwendung des nachfolgend beschriebenen
Verfahrens wurden erfindungsgemäße Zündkerzen hergestellt: Ein in Form einer Paste vorliegendes Elektrodenmaterial wurde in das
Spitzenloch 3a der Schaftbohrung 3 des Isolators aus hochreinem Aluminiumoxid, der formgepreßt, jedoch nicht calcjiniert worden war, eingefüllt
und an der Luft in einem Brennofen bei 1650 C (Maximaltemperatur) gebrannt zur Herstellung eines Produktes, in dem die Elektrode und der
Isolator miteinander verbunden waren. Danach wurden 0,3 g einer üblicherweise
verwendeten elektrisch leitenden Manschette (Abdichtungselements) (Borsilikatglas mit 60 % einer Cr-Komponente, wobei der Rest aus 65 %
SiO0, 30 % B0O0 und 5 % Al0O. bestand) auf die Funkenelektrode in der
Schaftbohrung des Isolators eingefüllt und dann wurde der Anschlußschaft
eingesetzt. Das Ganze wurde unter Anwendung eines Druckes von 15 bar auf 800 bis 1000 C erhitzt und dann abgekühlt, wobei man einen Isolator erhielt,
der eine Mittelelektrode (Zentralelektrode) enthielt. Durch Erzeugung eines Funkens zwischen einem Paar Funkenelektroden des Isolators,
die einander gegenüberliegend angeordnet waren, wurde ein Funkenentladungstest
durchgeführt. In diesem Falle wurde die Wärmebeständigkeit der Manschette (des Abdichtungselements) gesteuert (kontrolliert)
durch Erhöhung des Metallgehaltes oder durch Zugabe von Pulvern aus
AIpO^, SiC und dgl.
1 30017/0842
1.) Pt-Al2O (Phase I - Phase IV) oder Pd-Al2O3 (Phase I - Phase IV)
Die zugegebene Menge an Pt oder Pd wurde so eingestellt, daß sie 40 bis
90 Gew.-/S betrug. Als Pt-Pulver wurden solche mit einer Teilchengröße
innerhalb des Bereiches von 1 bis 100 μιη verwendet. Als Al0O0-PυIver
wurden ein 100 JS-Al0O0-P υ Iver, ein Alo0„-Pulver mit der gleichen Zusammensetzung
wie der Isolator (90 % Al2O3-IO % SiO2, MgO, CaO) und
zusätzlich solche Al0O0-Pulver, die durch Zugabe eines Pd-Pulvers,
von Au, Ag, Ru und Rh zu dem vorstehend beschriebenen Pulver hergestellt
worden waren, verwendet.
In dem obigen Falle wurden die Pt-Teilchen, wenn nur Pt verwendet wurde,
lediglich in dem Aluminiumoxid dispergiert. Andererseits wurde das Pd kugelförmig gemacht, wenn nur Pd mit einem Schmelzpunkt von 1554 C
verwendet wurde. Wenn in der Edelmetallphase Pt durch Pd, Au, Au-Pd oder
dgl. ersetzt wurde, änderte sich daher die Phase von derjenigen, in der Pt lediglich dispergiert war, in eine solche, in der die Pt-Legierung
in die Zwischenräume zwischen den Aluminiumoxidteilchen eintrat. In diesem Falle wurde Jedoch in der Oberfläche der Funkenelektrode innerhalb
eines verhältnismäßig kurzen Zeitraumes ein Entladungsloch festgestellt, wenn der Funkenentladungstest durchgeführt wurde.
2.) Pt-Fe-Al0O0 (Phase I - Phase II - Phase IV)
Wenn übermäßig viel Fe zugegeben wurde oder die Teilchengröße des Fe
groß war (l0 μχη oder mehr), wurde die Verbundelektrode unter dem Einfluß
des oxidierten Fe spröde. Es war daher erforderlich, Fe in einer geeigneten
Menge zuzugeben. Wenn Fe in einer solchen Menge zugegeben wurde, daß der Isolator in der Nähe des Grenzbereidszwischen der Funkenelektrode
130017/0842
und dem Isolator etwas braun gefärbt wurde (mehrere % oder weniger)
und die Teilchengröße des Fe 10 μιη oder weniger betrug, war die Haftung
zwischen dem Elektrodenmaterial und dem Isolator verbessert und darüber hinaus nahm die Festigkeit des Funkenelektrodenabschnittes zu.
Bei Durchführung des Funkenentladungstests wurden jedoch einige EntIadungslöcher
festgestellt.
Das gleiche Phänomen wie oben wurde im Falle von Cr, Co und dgl. beobachtete
Eine Fe-Ni-Cr-Legierunglitt weniger an dem Auftreten dieses Phänomens,
3.) Pt-TiO2 (Phase I - Phase V)
Wenn nur Al„0^ in der Keramikphase verwendet wurde, wurden bei Durchführung
des Funkenentladungstests einige Entladungslöcher in der Oberfläche der gesinterten Elektrode festgestellt. Wenn jedoch nur TiO_
verwendet wurde, wurde eine gewisse Verbesserung beobachtet. Obgleich noch nicht geklärt ist, warum TiO^ einen solchen Effekt ergibt, wird
angenommen, daß TiO» eine größere Stabilität hat als Al_0_ und daß seine
Kristallform den beobachteten Effekt ergibt.
4.) Pt-Fe-TiO (Phase I - Phase II - Phase V)
Wenn Fe dem Pt-TiO^-System zugesetzt wurde, wurde ein gesintertes Produkt
ähnlich demjenigen in Beispiel (3) erhalten. Durch die Zugabe von Fe
nahm die Haftung zwischen der gesinterten Elektrode und dem Isolator zu. Die Bindungsfestigkeit zwischen Pt und TiO,- nahm zu.
130017/0842
5.) Pt-Fe-SiC-TiO0 (Phase I - Phase II - Phase III - Phase V)
Wenn SiC dem Pt-Fe-TiO0 zugesetzt wurde, nahm die Sinterdichte, verglichen
mit dem Beispiel (4), zu.
6.) Pt-Fe-AlJL-TiO0 (Phase I - Phase II - Phase IV - Phase V)
Die Verwendung von Titanverbindungen (wie z.B. TiO0, TiC, TiN und dgl.)
als Keramik hatte den Effekt, daß die gesinterte Elektrode dichter war.
Besonders wirksame Verbindungen unter den obengenannten Verbindungen sind TiC und eine Mischung von TiO0 und TiC.
Der gesinterte Funkenabschnitt des Pt-Pd-Fe-Al0O0-TiO0-TiC v/ar deutlich
besser als derjenige von Pt-Pd-Fe-Al0O,,.
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische
bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist,
sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung
verlassen wird.
1300 17/0842
Claims (1)
- PATtEN PA^WALTE A. GRUNECKEROPl-.INGH. KfNKELDEYD6I-INCiW. STOCKMAIRDR-If-JG - AeE !CACTECH)3038649 κ· SCHUMANND«. RtH MAT DiPL PHYSP. H. JAKOBDiPU-INGG. BEZOLDDR RER MAT DiPt-CHEM.8 MUNCHEfsi 22MAXIMILIANSTRASSE 43P 15 5743. Oktober 1980SfGK SEABK PLUG CO., LTD.14-18, Satettsuj'i-cho, Eagoya-shiAi cM, JapanZündkerze und Verfahren zu ihrer HerstellungPatentansprücheΛ Zündkerze mit einer Funkenelektrode in einer solchen Position, daß sie einer äußeren Elektrode gegenüberliegt, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Funkenelektrode (5) hergestellt worden ist durch Mischen mindestens einer Titanverbindung und einer elektrisch leitend machenden Substanz, Formen der resultierenden Mischung zu einer Funkenelektrode (5) und anschließendes Sintern der Mischung.2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus der Titanverbindung und der elektrisch leitend machenden Substanz in ein Spitzenloch (3a) eines hohlen Porzellanisolators (2) eingebracht und zusammen mit dem hohlen Porzellanisolator (2) gesintert wird zur Herstellung der Funkenelektrode (5).130017/08 4 2TELEFON (Ο89) 328802 TELEX Ü5-2938O TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER3. Zündkerze nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Basismetall (Grundmetall), ausgewählt aus der Gruppe Fe, Ni, Cr, Ti, Mo, Mn und einer Fe-Ni-Cr-Legierung, und/oder ein Oxid, ausgewählt aus der Gruppe Al0O0, Y0O0, ZrO0, SiO0, La0O und LaCrO0,AoAo A AAo οein Carbid, ausgewählt aus der Gruppe Mb0C, TaC, SiC, B.C, Cr0C0 und NbC, ein Nitrid, ausgewählt aus der Gruppe AlN, BN und ZrN, und ein Silicid, ausgewählt aus der Gruppe MoSi0 und CrSi{ oder eine Mischung davon vor dem Sintern der Mischung aus der Titanverbindung und der elektrisch leitend machenden Substanz zugesetzt wird,4. Zündkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Titanverbindung um mindestens einen Vertreter aus der Gruppe TiO_, TiC und TiN handelt.5. Zündkerze nach mindestens einem der Ansprüche T bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Herstellung der Funkenelektrode (5) verwendete Mischung enthält oder besteht aus 10 bis 30 Gew.-jS Titanverbindungspulver, 40 bis 60 Gew.-% Platinpulver und 20 bis 30 Gew.-^ PalladiumpuIver.6. Zündkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Herstellung der Funkenelektrode (5) verwendete Mischung zusätzlich enthält ein Basismetall (Grundmetall), ausgewählt aus der Gruppe Fe, Ni, Cr, Ti, Mo, Mn und einer Fe-Ni-Cr-Legierung in einer Menge von bis zu 3 Gew.-/? und ein Oxid, ausgewählt aus der Gruppe Al0O0, YnO,., ZrO0, SiO0, Lao0_ und LaCrO0, ein Carbid,A ό /L O A. A- AO Oausgewählt aus der Gruppe Mo0C, TaC, SiC, B.C, Cr0C0 und NbC, ein Nitrid, ausgewählt aus der Gruppe AlN, BN und ZrN, und ein Silicid, ausgewählt aus der Gruppe MoSi0 und CrSiroder eine Mischung davon in einer Menge von bis zu 10 Gew.-%.130017/08427. Zündkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Edelmetallteilchen einen Durchmesser von weniger als TOO μπι haben.8. Zündkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen des Basismetalls (Grundmetalls) einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 10 μιη haben.9. Zündkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Titanverbindung ausgewählt wird aus der Gruppe TiO TiC und TiN.10. Zündkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitend machende Substanz ausgewählt wird aus Pt und Pd oder einer Mischung von Pt, Pd und einem Edelmetall, das ausgewählt wird aus der Gruppe Au, Ru, Ag und Rh.Π. Zündkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10f dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Titanverbindung um TiC handelt.12. Zündkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Titanverbindung um eine Mischung von TiO-5 und TiC handelt.13. Zündkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Titanverbindung um eine Mischung von TiN und TiC handelt.14. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze, insbesondere einer solchen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn-130017/0842zeichnet, daß mindestens eine Titanverbindung, ausgewählt aus der Gruppe TiO-, TiC und TiN,und eine elektrisch leitend machende Substanz, ausgewählt aus der Gruppe Pt und Pd;oder eine Mischung aus Pt, Pd und einem Edelmetall, ausgewählt aus der Gruppe Au, Ru, Ag und Rh, miteinander gemischt werden unter Bildung einer Aufschlämmung, daß die Aufschlämmung zwischen ein Paar Basismetallplatten (Grundmetallplatten) eingeführt und unter Zugabe von Wasser gemahlen wird, daß die gemahlene Aufschlämmung getrocknet wird unter Bildung einer Paste, daß die resultierende Paste mit einem Bindemittel zu einem Pellet geformt wird, daß das Pellet in das Spitzenloch eines hohlen Porzellanisolators eingefüllt wird, daß das Elektrodenmaterial gleichzeitig mit dem Sintern des hohlen Porzellanisolators gesintert wird unter Bildung eines Produktes, in dem die Elektrode und der hohle Porzellanisolator miteinander kombiniert sind, und OaB ein elektrisch leitendes Abdichtungselement, ein Widerstand und ein weiteres Abdichtungselement mittels eines Anschlußschafts in der Schaftbohrung miteinander kombiniert und erhitzt werden zur Herstellung der Zündkerze.15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung aus der Titanverbindung und der elektrisch leitend machenden Substanz vor dem Sintern ein Basismetall (Grundmetall), ausgewählt aus der Gruppe Fe, Ni, Cr , Ti, Mo, Mn und einer Fe-Ni-Cr-Legierung und/oder ein Oxid, ausgewählt aus der Gruppe Al^O,,, YJ^Z' ^·τ®ο' ^^2' ^°9®Ί unc* LaCrO-, ein Carbid, ausgewählt aus der Gruppe Mo^C, TaC, SiC, B.C, Cr^C« und NbC, ein Nitrid, ausgewählt aus der Gruppe AlN, BN und ZrN, und ein Silicid, ausgewählt aus der Gruppe MoSi- und CrSi( oder eine Mischung davon zugesetzt werden.16. Verfahren nach Anspruch 14 und/oder 15, dadurch gekennzeichnet, ooß als Titanverbindung mindestens ein Vertreter aus der Gruppe TiO-,130017/0842TiC und TiN verwendet wird.17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Herstellung der Fuηkenelektrode verwendete Mischung enthält oder besteht aus 10 bis 30 Gew.-$ Titanverbindungspulver, 40 bis 60 Gew.-% Platinpulver und 20 bis 30 Gew.-% Palladiumpulver.18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Herstellung der funkenelektrode verwendete Mischung zusätzlich enthält ein Basismetall (Grundmetall), ausgewählt aus der Gruppe Fe, Ni, Cr, Ti, Mo, Mn und einer Fe-Ni-Cr-Legierung, in einer Menge von bis zu 3 Gew.-% und ein Oxid, ausgewählt aus der Gruppe Al-Og, Cr^O«, Yo^o* SiO« und LoCrO_, ein Carbid, ausgewählt aus der Gruppe Mo_C, TaC, SiC, B. C, Cr„C und NbC, ein Nitrid, ausgewählt aus der Gruppe AlN, BN und Zr^und ein Silicid, ausgewählt aus der Gruppe MoSi_ und CrSi, oder,eine Mischung davon in einer Menge von bis zu 10 Gew.-?S.19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Edelmetallteilchen einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 100 \m haben.20. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen des Basismetalls (Grundmetalls) einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 10 μπι haben.21. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Titanverbindung TiC verwendet wird.130017/084222. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Titanverbindung eine Mischung von TiO„ und TiC verwendet wird.23. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, oaß als Titanverbindung eine Mischung von TiN und TiC verwendet wird.24. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern 30 Minuten long bei einer Temperatur von 1550 bis 1650 C bei Atmosphärendruck durchgeführt wird.25. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Firnis (Lack) verwendet wird.130017/0842
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