AT412690B - Verfahren zur herstellung von elektroden für hochleistungs-zündkerzen - Google Patents

Description

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   Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen Elektroden-Werkstoff für Zündkerzen für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere für Industrie-Gasmotoren, deren Herstellung und Verwendung sowie die unter dessen Einsatz hergestellten Zündkerzen. Es besteht ein immer noch steigender Bedarf, die Lebensdauer der Elektroden durch Erhöhung von deren Resistenz gegen Abbrand, Heisskorrosion und Abschmelzung sowie deren Effektivität im Zündgeschehen selbst zu verbessern, wie z. B. den Verlauf des Funkenüberschlags. Zur Erreichung dieses Zieles wurden schon seit längerer Zeit Versuche unternommen, Edelmetallplättchen, insbesondere aus einem Platinmetall bzw. aus einer Platinmetall-Legierung, als Entladeelement der Zündkerzen für Verbrennungskraftmaschinen zu verwenden.

   In den letzten Jahren sind infolge neuer Entwicklungen auf dem Sektor der Verbrennungsmotoren und infolge der dadurch wesentlich angehobenen Motorleistungen und Motor-Wirkungsgrade die Anforderungen an die Zündelemente und die Notwendigkeit, die Lebensdauer und die Effizienz der Zündkerzen zu verbessern, rasch gestiegen. 



   Zur Erreichung dieser Ziele wurde vorgeschlagen, die Edelmetallplättchen der Zündelektroden aus dem Platinmetall Iridium herzustellen, das einen höheren Schmelzpunkt als Platin hat und somit einer ganz wesentlichen Voraussetzung für die Senkung des Abbrandes entgegenzukommen schien. Es wurde jedoch gefunden, dass Iridium, obwohl es wegen seines hohen Schmelzpunktes von etwa 2450 C geradezu ideal geeignet sein müsste, den nicht zu übersehenden Nachteil hat, dass es bei höheren Temperaturen die Tendenz zu einer gesteigerten Verdampfung aufweist und daher der Verbrauch an Iridium infolge Verdampfens bei Temperaturen von über 900 C stark beschleunigt wird. 



   Zur Unterdrückung Verminderung dieses unerwünschten Verdampfungseffektes wurde unter anderem vorgeschlagen, dem für die Zündelektroden vorgesehenen Iridium Aluminium oder Yttrium beizulegieren, womit die Bildung eines Oxydations-Schutzfilms auf der Oberfläche der IridiumZündelektrode erreicht wird, durch den die Verdampfung des Iridiums wesentlich vermindert werden soll. Der Nachteil dieser beiden Legierungselemente besteht nun darin, dass der OxydationsSchutzfilm aus den Oxyden von Aluminium oder Yttrium sich nur schwach an das Iridium bindet und es so zum Abplatzen bzw. zu einer Abblätterung desselben im Zündbetrieb kommt und somit die angestrebte Barriere gegen das Verdampfen des Iridiums zerstört wird. 



   Die weitere Entwicklung auf diesem Gebiet brachte die Erkenntnis, dass durch ein Zulegieren von Rhodium zum Iridium die Tendenz des Iridiums, schon bei Temperaturen ab etwa 900 C zu verdampfen, wesentlich verringert werden kann. So ist z. B. aus der DE 19623795 A1 bekannt, für die Mittel- und/oder die Erdungselektroden von Zündkerzen mit einem Edelmetallplättchen, das mit einer Entladestelle ihrer Stirnseite verbunden ist, ein derartiges, aus einer Iridium/RhodiumLegierung bestehendes Edelmetallplättchen mit einem Rhodium-Anteil von 1 bis 60 Masse-% und bevorzugterweise von 3 bis 30 Masse-% einzusetzen.

   Hiezu ist zu bemerken, dass der Einsatz von Rhodium enthaltenden Legierungen von Metallen aus der Gruppe der Platinmetalle für Zündelektroden an sich bekannt ist, dass aber ein tatsächlich signifikanter Effekt in Richtung auf eine Verringerung der Verdampfung bei den heute zum Einsatz kommenden Zündelektroden-Legierungen überhaupt erst ab einem Rhodiumgehalt von 3 % und darüber erzielt werden kann. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sieht die oben angeführte DE-A1 vor, zusätzlich ein Element der Gruppe 3A oder 4A des Periodensystems einzulegieren, und zwar insbesondere Yttrium oder Zirkonium, wobei hier offenbar wiederum der schon oben beschriebene Oxidfilm-Effekt genutzt werden soll. 



   Zum Stand der Technik ist weiters die EP 1 246 330 A2 zu nennen, bei welcher das Hauptaugenmerk auf Zündkerzen-Elektroden bestimmter Dimension gerichtet ist. Diese Schrift hat weiters das Edelmetall der Mittelelektrode und das Verfahren zur Herstellung derselben zum Gegenstand. 



   Das dort beschriebene Herstellungsverfahren besteht darin, dass die zur Verarbeitung vorgesehenen Edel- und Nichtedelmetalle in einer jeweils gewünschten Legierungszusammensetzung in Pulverform miteinander vermischt werden. Danach wird dieses Pulvergemisch in einem röhrenförmigen Behälter verdichtet, wonach der so erhaltene "Grünling" in einem Gasschmelzofen geschmolzen wird. Hierbei wird ein Legierungsbarren bzw. -rohling mit unterschiedlichen Legierungsanteilen erhalten. 



   Dieser Rohling wird durch Heissschmieden, -walzen, -schneiden und-drahtziehen zu einem Draht weiterverarbeitet, von welchem dann scheibchenförmige Chips heruntergeschnitten werden, welche schliesslich mittels Laser auf das Grundmetall aufgeschweisst werden. 

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   Gemäss dieser EP-A2 dient der Laser lediglich dazu, den Edelmetallchip auf die ZündkerzenMittelelektrode, welche gemäss den dortigen Angaben aus einer Nickellegierung, nämlich Inconel 600, besteht, aufzuschweissen. Es wird auf diese Weise ein Entladungsbereich mit einem Edelmetallchip mit beispielsweise 20 Gew-% Pt und einem durchgehend zwingenden Gehalt an Nickel mit bestimmten Dimensionen hergestellt. Die dort enthaltenen Angaben bezüglich Durchmesser und Höhe Mittelelektroden-Edelmetalls liegen innerhalb der Dimensionen des Entladungsbereiches üblicher KFZ-Zündkerzen. Es ist gemäss dem dortigen Anspruch 1 als Elektrodenmaterial eine Edelmetall-Legierung vorgesehen, welche überwiegend aus Iridium und zwingender Weise aus 0,5 bis 8 Gew-% Nickel besteht, wobei der Nickelgehalt, bevorzugt 1 bis 4 %, betragen soll.

   Gemäss den Ansprüchen der EP-A1 können ausser dem Iridium und Nickel zusätzlich ein oder mehrere Element(e) aus der Gruppe Pt, Pd, Rh, Ru und Re in der Elektrodenlegierung enthalten sein, wobei 0,5 bis 40 Gew-% Rhodiumgehalt angegeben ist, also gemäss den dortigen Angaben Rh auch in Anteilen von unter 3 Gew-%. 



   Gemäss dem Anspruch 8 der EP-A2, kann eine Ir/Ni-Legierung mit 0,5 bis 0,8 Gew-% Nickel und 1 bis 5 Gew-% Ru und Re zum Einsatz kommen und gemäss Anspruch 10 ist der Einsatz einer Iridium-Legierung als Chipwerkstoff vorgesehen, welche 0,5 bis 50 Gew-% Rh und ebenfalls zwingend 1 bis 4 Gew-% Nickel enthält. 



   In der JP 2001 118660 A1 ist eine Zündkerze für Verbrennungsmotoren mit einem "Gehäuse" aus einer Rhodium-Legierung mit weiteren zusätzlichen Metallkomponenten, welches einen Isolator umhüllt bzw. umschliesst, beschrieben. Dieses "Gehäuse" soll aus einer Rh-Legierung mit einem oder mehreren Legierungselement(en) mit Anteilen von 3 bis 38 Gew-% gebildet sein. 



   Als Vorteil dieser Ausführungsform ist dort angegeben, dass das Gehäuse aus einem oxidations- und hitzebeständigem Material gefertigt ist, welches Korrosion unterbindet, wodurch die Lebensdauer der Zündkerze gesteigert wird. 



   Gemäss dieser JP-A1 sollen das Mittel- und das Masseelektrodenedelmetall der Zündkerze überwiegend aus Rhodium als Hauptkomponente und mindestens einem Metall aus der Gruppe Re, Ru, Ir, W, Mo und Os in Anteilen von 3 bis 38 Gew-% bestehen. Der hohe Anteil an Rhodium erhöht jedoch die Kosten der dort geoffenbarten Zündkerzen entscheidend. 



   Zur Herstellung der Legierungen gemäss dieser JP-A1 ist zu erwähnen, dass zum Verschwei- #en des Edelmetallplättchens mit der Basiselektrode dort die Lasertechnik erwähnt ist, was jedoch längst Stand der Technik war. 



   Der Einsatz der Lasertechnik ist in der JP-A1 weiters für die Herstellung der dort geoffenbarten Rhodium-basierten Legierung beschrieben. Konkret ist dort beschrieben, dass bei der Herstellung die die späteren Legierungsbestandteile bildenden Metalle in einen feuerfesten Container eingebracht werden und dann wird der Inhalt desselben mittels Induktions-Erhitzung komplett geschmolzen. Nach dem Durchlaufen der Spule wird das Metallmaterial erstarren gelassen. Als alternative Heizenergiequellen für das Erschmelzen der Legierung sind dort Laser oder Plasma als weitere Möglichkeiten bloss erwähnt. 



   Gemäss dieser JP-A1 wird ganz gezielt durch echtes Schmelzen eine homogene Legierung in Form eines Barrens hergestellt. Es ist dort auch erwähnt, dass das Schmelzen mehrfach wiederholt werden kann, um einen homogenen Barren der Legierung zu erhalten. Mittels gezielt durchgeführten Erstarrungsprozesses bzw. Umformprozesses am Barren wird dann ein Folgeprodukt erzeugt, bei welchem die verschiedenen Metallelemente schichtweise orientiert bzw. angeordnet sind : Diese schichtweise Metallstruktur, welche gemäss den dortigen Angaben als, insbesondere für die Stabilität wesentliche, Komponente Rhodium enthält, bildet den Kernpunkt dieser JP-A1. 



   Es sei der Vollständigkeit halber erwähnt, dass gemäss dieser JP-A1 auch noch andere Verarbeitungsmethoden vorgesehen sind, welche entweder wieder von besagtem Barren oder von einer Stangenform ausgehen und es werden dort die Vor- und Nachteile unterschiedlicher Legierungsvariationen beschrieben. Dem dort beschriebenen Werkstoff liegt somit eine auf klassischem Wege schmelzmetallurgisch hergestellte Legierung mit einer schichtartigen Anordnung der Edelmetallkomponenten zu Grunde. 



   Auch die JP 2000 306654 A1 hat die Herstellung von Zündelektroden-Edelmetall-Legierungen und deren Weiterverarbeitung zum Gegenstand: Im Zusammenhang mit dem Verschweissen des Edelmetalls mit der Mittelelektrode ist auch dort die Lasertechnik erwähnt. Weiters sind dort Herstellungs- und Weiterbearbeitungs-Verfahren für den Erhalt eines sphärischen abgeflacht, 

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 sphärischen sowie ringförmigen Mittelelektrodenmetalls beschrieben. Weiters ist dort die Verbindungsstelle zwischen Elektroden-Edelmetall und zur Masseelektrode hin näher beschrieben. 



   Wenn auch die bekannten Elektroden bei üblichen Motoren an sich durchaus akzeptable Lebensdauerzeiten erreichen, hat es sich dennoch herausgestellt, dass die bekannten Zündelektroden-Materialien auf Basis von Iridium mit Rhodium-Anteil für Hochleistungs-Zündkerzen für stationäre Verbrennungskraftmaschinen den an sie im Dauer- und Lastwechselbetrieb gestellten Anforderungen nicht immer zu genügen imstande sind, und dass sie weiters den Nachteil haben, dass sie wegen des relativ hohen Rhodium-Gehaltes, der, wie oben schon angedeutet, vernünftigerweise mindestens 3 Masse-% betragen muss, relativ kostspielig sind, sodass die Einsparung jedes Zehntel-Prozents Rhodium zur Kostensenkung beiträgt. 



   Die Gründe für die Probleme bei stationären Hochleistungs-Anlagen dürften unter anderem darin liegen, dass das bekannte Elektrodenmaterial üblicherweise mit pulvermetallurgisch hergestellten Legierungen von Iridium, Rhodium und eventuell anderen Platin-Metallen gebildet ist. Es ist anzunehmen, dass das Abbrand- und Verdampfungs-Verhalten in Folge einer Art Spuren- bzw. 



  Rest-Porigkeit von auf pulvermetallurgischem Wege produzierten Legierungen nicht ganz optimal ist, und dass die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer der Zündelektroden für HochleistungsZündkerzen trotz deren besonders hoher Beanspruchung weiter verbessert werden können, wenn das im Elektrodenmaterial mit einer durch einen echten Schmelzprozess erhaltenen Legierung gebildet ist. Durch das Schmelzen lässt sich eine praktisch hundertprozentige Kompaktheit der Metallstruktur erreichen, was die Folge hat, dass dann auch bei Rhodium-Gehalten in Platinmetallen von unter 3 % Elektroden Zündkerzen erhalten werden können, deren Lebensdauer durch das auf diese Weise verbesserte Abbrand- und Verdampfungs-Verhalten besonders hoch ist. 



   Gegenstand der Erfindung ist somit ein neues Verfahren zur Herstellung von Zünd-Elektroden bzw. -Elektrodenplättchen für Hochleistungs-Zündkerzen, insbesondere für stationäre Verbrennungskraftmaschinen, vorzugsweise Gasmotoren, auf Basis einer Legierung aus mindestens zwei Metallen aus der Gruppe der Platinmetalle, von welchen mindestens eines Iridium und mindestens eines Rhodium ist, wobei in einem ersten Schritt zwei oder mehr Lagen, Schichten, Plättchen, Bleche, Bänder od.dgl. aus voneinander verschiedenen Metallen und/oder Legierungen von Metallen aus der Gruppe der Platinmetalle, durch Pressen und/oder Walzen unter hohem Druck und bei höherer Temperatur miteinander verbunden werden.

   Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, - dass diese Lagen od.dgl. bei Temperaturen von 400 bis 1500 C unter Ausbildung eines flächi- gen Mehrfach-Adhäsions- und/oder Latenz-Schweiss-Verbunds oder aber durch Widerstands-
Schweissen oder-Löten vollflächig spaltfrei aneinander gebunden werden, wobei mindestens eine der oben genannten Lagen, Schichten, Bleche od.dgl. aus einer Rhodium und zumindest ein weiteres Platinmetall enthaltenden Legierung gebildet ist, und - dass in einem zweiten Schritt, bevorzugt in einer Schutzgas-Atmosphäre und/oder im Vakuum mittels Laser- oder Elektronen-Strahlung unter Aufrechterhaltung einer jeweils vorgegebenen oder gewünschten geometrischen Form, insbesondere der Plättchen- oder Bandform, ein An- und Ineinander-Verschmelzen der im Verbund vorliegenden Lagen od.dgl.

   zu einem schmelz- kompakten Legierungskörper mit einem Gesamt-Gehalt an Rhodium von 2,2 bis 2,8 Masse-%, vorzugsweise von 2,35 bis 2,7 Masse-%, vorgenommen wird. 



   Es ist also erfindungsgemäss nicht vorgesehen, eine schon einen jeweils vorgesehenen Rhodium-Gehalt aufweisende Platinmetall-Rhodium-Legierung mit einem von vornherein schon vorhandenen, jeweils vorgesehenen Rhodium-Gehalt zuzukaufen und einzusetzen, was die Flexibilität in der Wahl der Zusammensetzung jedenfalls einschränken würde, oder aber gar eine derartige Legierung auf pulvermetallurgischem Wege selbst zu produzieren. 



   Vielmehr macht es die Erfindung möglich, von einem handelsüblichen "reinen", also von einem Rein-Platinmetall, welches etwa 99,95 % Reinheit aufweist, und von vorgegebenen Legierungen eines Platinmetalls mit z. B. 10 Masse-% Rhodium auszugehen und, je nach Wahl der Materialstärke bzw. Dicke der beiden an- und ineinander zu schmelzenden Schichten, Lagen, Plättchen od. dgl., letztlich zu einer Platinmetall/Rhodium-Legierung mit genau jenem Rhodium-Gehalt zu gelangen, der angestrebt wird. 



   An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, dass im Folgenden als "Platinmetalle" bzw. als "Platin(-Rein)metalle" die Mitglieder der Gruppe der sechs "Platinmetalle" des PeriodenSystems der Elemente bezeichnet werden. 

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   Wenn von "Platinmetall-Legierungen" die Rede ist, sind damit Legierungen von zwei oder mehr Metallen aus der Gruppe der sechs Platinmetalle des Perioden-Systems der Elemente gemeint. 



   Wenn nur das "Platinmetall" Platin selbst gemeint ist, so ist in der folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen nur von "Platin" die Rede. 



   Durch den erfindungsgemäss vorgesehenen Einsatz von Reinmetall und vorgegebener Legierung für den Erhalt eines Metallkörpers mit einem jeweils gewünschten Gehalt an Rhodium kann eine besonders hohe Flexibilität bezüglich der Einsatzstoffe und deren LegierungsZusammensetzung erreicht werden, und, da heute Laser-Schmelzverfahren und deren Einsatz durchaus Routine-Methoden sind, stellt auch das erfindungsgemäss vorgesehene An- und Ineinanderschmelzen der beiden Lagen von Platin(-Rein)metall bzw. Platinmetall/Rhodium-Legierung zu unterschiedlichen, jeweils gewünschten Zusammensetzungen kein Problem dar. 



   Durch die auf der und im Nahbereich um die Einwirkungsstelle der Laserstrahlung sehr rasche und intensive Schmelzerhitzung kommt es zu einer Art Mikro-Konvektions- und Rühreffekt und auf diese Weise zur Bildung eines tatsächlich kompakten Metallkörpers, bei welchem jeglicher Zutritt von Verbrennungsgasen und gegebenenfalls von darin enthaltenen Sauerstoffresten in den Metallkörper der Zündelektrode nicht mehr erfolgen kann. Auf diese Weise kommt es zu einer neuartigen Werkstoffpaarung, welche Vorteile hinsichtlich Kornwachstum und eines möglichen Abplatzens rekristallierter Edelmetallgefüges entlang der Korngrenzen bietet. Das ermöglicht es auch, dass trotz der erfindungsgemäss vorgesehenen Verminderung des Rhodium-Gehaltes auf 2,2 bis 2,8 Masse-%, bzw. insbesondere auf 2,35 bis 2,7 Masse-%, die Lebensdauer der neuen Zündelektroden wesentlich erhöht ist. 



   Bezüglich des Einbaus der nach dem neuen Verfahren hergestellten Zündelektroden-Plättchen bei der Fertigung von Hochleistungs-Zündkerzen ist nun kurz auszuführen, dass derselbe in an sich bekannter Weise beispielsweise durch Aufschweissen auf den jeweiligen Elektrodenträger unter Einsatz einer Nickel-Basislegierung erfolgen kann. 



   Im Rahmen der Erfindung ist es besonders bevorzugt, für die das Rhodium enthaltende und liefernde Schicht im Platinmetall-Platinlegierungs-Verbund als Platinmetall/Rhodium-Legierung eine solche mit einem Rhodium-Gehalt von zumindest 5 Masse-% einzusetzen, wie dem Anspruch 2 zu entnehmen. Auf diese Weise kann z. B. eine handelsübliche 10 Masse-% Rhodium enthaltende Platinmetall-Legierung, insbesondere eine Iridium/Rhodium-Legierung, besonders vorteilhaft sein. 



   Es hat sich gezeigt, dass sich insbesondere der Verbund aus Pt-Reinmetall und Ir/RhLegierung aufgrund des Platinanteiles sehr gut für ein Aufschweissen auf einen Elektrodenträger eignet und diese Schweissverbindung insbesondere in korrosionsmässig kritischen Gasen mit hohem Schwefel- oder Wasserstoffanteil wesentliche Vorteile gegenüber reinem IR- bzw. einer IR/Rh-Legierung ohne Platingehalt bietet. 



   Was die jeweilige Dicke bzw. Materialstärke von zwei oder gegebenenfalls mehr beim An- und Ineinanderschmelzen mittels Laser- oder Elektronen-Strahl einzusetzenden, z. B. im Walzverbund vorliegenden, spaltfrei flächig miteinander verbundenen Schichten von Platin-Reinmetall und Platinmetall/Rhodium-Legierung betrifft, ist es günstig, sich dabei an die dem Anspruch 3 zu entnehmenden, das Verhältnis der Materialstärken der im Verbund einzusetzenden Schichten bzw. 



  Lagen aus Platin(-Rein)metall und Platinmetall-Legierung zueinander und den Prozentsatz an Rhodium in der Platinmetall/Rhodium-Legierung miteinander verknüpfenden Gleichungen zu halten. 



    Bezüglich der Richtung (en), vonwelcher (welchen) aus die Laser- oder Elektronen-Strahlung   auf eine der im satten mechanischen oder Schweiss- bzw. Löt-Verbund vorliegenden Schichten bzw. Lagen von Platin(-Rein)metall/Rhodium-Legierung günstigerweise zuerst treffen soll, geben die A n s p r ü c h e 4 bis 6 näher Auskunft. 



   Hiezu ist zu bemerken, dass es sich gezeigt hat, dass beim Einsatz von Platin als Platin (-Rein)metall günstig ist, die jeweilige Strahlung von der Iridium/Rhodium-Legierungs-Seite her einwirken zu lassen. Auch bei Iridium als Platin(-Rein)metall lässt sich ein Elektrodenmaterial besonders hoher Qualität bei einer Einstrahlungsrichtung der jeweils eingesetzten Strahlung von der Seite der Schicht aus der Iridium/Rhodium-Legierung her erzielen. 



   Was im Rahmen der Erfindung bevorzugte Methoden der flächenüberstreichenden Führung der für das An- und Ineinanderschmelzen der im Verbund vorliegenden Lagen von Platin 

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Claims (12)

1. (-Rein)metall und Platinmetall-Legierung betrifft, so hat sich ein punktuelles, überlappend diskontinuierliches Abrastern oder ein überlappender diskontinuierlicher oder kontinuierlicher Vorschub eines Schmelzbandes bzw. einer Schmelzfront mit der jeweiligen Strahlung gemäss Anspruch h 7 als durchaus praktikabel erwiesen, denn, wie gefunden wurde, kann bei dieser punktraster-artigen sequenziellen Aufheizung und Aufschmelzung des Platin(-Rein)metall/Platinmetall-Legierungs-Verbunds ein für hohe Homogenität der Metallmasse durchaus ausreichend sorgender Rühreffekt und somit auch die erfindungsgemäss angestrebte Kompaktierung der Legierungsstruktur erreicht werden.

   Der praktische Vorgang ist so, dass die Edelmetall-Verbundplättchen unter einer Laser- oder Elektronen-Strahlungsquelle positioniert werden und die energiereiche Strahlungsquelle nach Inbetriebnahme im Strahlungsfeld das Material bis zur Unterseite des Verbundes hindurch aufschmilzt und so die beiden im vorgelagerten Arbeitsgangmechanisch miteinander verbundenen Plättchen zusammenschmilzt. In diesem an- und ineinander- bzw. aufgeschmolzenen und wieder erstarrten Bereich entsteht somit eine neue Werkstoffpaarung.

   Danach wird die Strahlungsquelle mit entsprechender Teilung auf den nächsten Punkt im Raster gesetzt, und der dortige Bereich des Verbunds wird in gleicher Weise wie der vorhergehend bestrahlte kleine Bereich umgeschmolzen. Durch eine entsprechende dichte Abrasterung der Oberfläche mit dem energiereichen Strahl ist schliesslich der gesamte Verbund-Bauteil in eine schmelz-kompakte Form übergeführt. Es entsteht auf diese Weise ein Bauteil mit einem neuen hochkompakten Legierungsgefüge und einer bisher nicht erreichten Art der intensiven Verteilung der Atome der verschiedenen Metalle der Platingruppe im Legierungs-Metallgitter.

   Eine andere bewährte Methode des An- und Ineinanderschmelzens im Rahmen der Erfindung besteht in der - dem Anspruch h 8 zu entnehmenden - Aufbringung einer kontinuierlich, über das Plättchen geführten Strahlungs-Schmelzfront, die beispielsweise über die gesamte Breite der Platin(-Rein)metall/Platinlegierungs-Verbundplättchen reicht, wobei der Vorschub dieser Schmelzfront beispielsweise in Längsrichtung des Plättchens erfolgt. Hierbei lässt sich - etwa dem Zonenschmelzen vergleichbar - eine besonders homogene Legierungsstruktur erzielen, welche eine hohe Abbrand- und Abdampf-Resistenz der neuen Zündelektroden und somit eine besonders hohe Lebensdauerzeiten der mit den auf diese Weise hergestellten Elektroden ausgestatteten Zündkerzen sicherstellt.

   Im Sinne der Nutzung der vollen Materialstärke des Verbunds der Plättchen ist eine Vorgangsweise gemäss dem Anspruch h 9 besonders günstig, bei welcher ein gezieltes zonales Durchschmelzen bis auf die der Strahlungs-Einwirkungsseite entgegengesetzte Seite des Platin (-Rein)metall/Platinmetall-Legierungs-Verbundes gesorgt wird, wobei dieses Durchschmelzen selbstverständlich so kurz zu halten ist, dass es zu keinem Ausfliessen von Flüssig-Metall aus der der Schmelzstrahlung ausgesetzten Zonen des Verbundes kommt.

   Bezüglich der für das neue Verfahren zur Herstellung von Zündelektroden im Rahmen der Erfindung am vorteilhaftesten einzusetzenden Art und Energieleistung der Strahlung gibt der Anspruch 10 näher Auskunft.

   Einen weiteren Gegenstand der Erfindung stellen die mit nach dem erfindungsgemässen Verfahren in dessen Basis-Variante gemäss Anspruch 1 und den verschiedenen oben und in den Ansprüchen 1 bis 10 beschriebenen, bevorzugten Ausführungs-Varianten hergestellten Zündelektroden ausgestatteten Hochleistungs-Zündkerzen gemäss Anspruch h 11 dar.

   Schliesslich bildet die Verwendung von nach dem erfindungsgemässen Verfahren in dessen Basis-Variante gemäss Anspruch 1 bzw. nach den verschiedenen, oben und in den Ansprüchen 1 bis 10 beschriebenen, bevorzugten Ausführungs-Varianten hergestellten Zündelektroden für die Be- stückung von Hochleistungs-Zündkerzen gemäss Anspruch h 12 einen weiteren wesentlichen Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

   PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von Zünd-Elektroden bzw. -Elektrodenplättchen für Hoch- leistungs-Zündkerzen, insbesondere für stationäre Verbrennungskraftmaschinen, vor- zugsweise Gasmotoren, auf Basis einer Legierung aus mindestens zwei Metallen aus der <Desc/Clms Page number 6> Gruppe der Platinmetalle, von welchen mindestens eines Iridium und mindestens eines Rhodium ist, wobei in einem ersten Schritt zwei oder mehr Lagen, Schichten, Plättchen, Bleche, Bänder od.dgl. aus voneinander verschiedenen Metallen und/oder Legierungen von Metallen aus der Gruppe der Platinmetalle, durch Pressen und/oder Walzen unter ho- hem Druck und bei höherer Temperatur miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, - dass diese Lagen od.dgl.

   bei Temperaturen von 400 bis 1500 C unter Ausbildung eines flächigen Mehrfach-Adhäsions- und/oder Latenz-Schweiss-Verbunds oder aber durch Widerstands-Schweissen oder-Löten vollflächig spaltfrei aneinander gebunden werden, wobei mindestens eine der oben genannten Lagen, Schichten, Bleche od.dgl. aus einer Rhodium und zumindest ein weiteres Platinmetall enthaltenden Legierung gebildet ist, und - dass in einem zweiten Schritt, bevorzugt in einer Schutzgas-Atmosphäre und/oder im Vakuum mittels Laser- oder Elektronen-Strahlung unter Aufrechterhaltung einer jeweils vorgegebenen oder gewünschten geometrischen Form, insbesondere der Plättchen- oder Bandform, ein An- und Ineinander-Verschmelzen der im Verbund vorliegenden Lagen od.dgl.

   zu einem schmelz-kompakten Legierungskörper mit einem Gesamt- Gehalt an Rhodium von 2,2 bis 2,8 Masse-%, vorzugsweise von 2,35 bis 2,7 Masse-%, vorgenommen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste der zumindest zwei Lagen, Schichten od.dgl. aus einem im Wesentlichen reinen Platinmetall aus der Gruppe Platin und Iridium zumindest mit einer zweiten Lage, Schicht od.dgl. aus einer Iri- dium/Rhodium-Legierung mit einem Rhodium-Gehalt von zumindest 5 Masse-%, bevor- zugt mit einem Rhodium-Gehalt von mindestens 10 Masse-%, mittels Laser- oder Elektro- nen-Strahlung an- und ineinander-verschmolzen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste der zumin- dest zwei Lagen, Schichten od.dgl. aus einem im Wesentlichen reinen Platinmetall aus der Gruppe Platin und Iridium mit einer zweiten Lage, Schicht od.dgl. aus einer Iridi- um/Rhodium-Legierung mit einem Rhodium-Gehalt von zumindest 5 Masse-% mittels La- ser- oder Elektronen-Strahlung an- und ineinander-verschmolzen wird, wobei das Verhält- nis der Materialstärke dm der Platin(-Rein)metall-Lage, -Schicht od.dgl. zur Materialstärke dl der Iridium/Rhodium-Legierungs-Lage, -Schicht od.dgl. bei einem Rhodium-Gehalt der- selben von x Masse-% für Platin zumindest der Gleichung dmPt = ((0,4x bis 0,365x)-1 ).dl und für Iridium zumindest der Gleichung dmIr = ((0,365x bis 0,34x)-1).dI entspricht.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das An- und Ineinander-Verschmelzen der Lagen, Schichten od.dgl. aus Platin(-Rein)metall und Platinmetall-Legierung die Laser- oder Elektronen-Strahlung von einer oder von beiden Seiten des Lagen- bzw. Schichten-Verbundes auf bzw. in denselben gerichtet wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim An- und Ineinander-Verschmelzen der Lagen, Schichten od.dgl. aus Platin(-Rein)metall und rhodium-hältiger Platinmetall-Legierung - im Fall des Einsatzes von Platin als Platin (-Rein)metall-Lage - die Laser- oder Elektronen-Strahlung von der Seite der Iridi- um/Rhodium-Legierung her auf bzw. in den Verbund von Platin(-Rein)metall und Iridi- um/Rhodium-Legierung gerichtet wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim An- und Ineinander-Verschmelzen der Lagen, Schichten od.dgl. aus Platin-Reinmetall und rho- dium-hältiger Platinmetall-Legierung - im Fall des Einsatzes von Iridium als Reinmetall- Lage - die Laser- oder Elektronen-Strahlung von der Seite der Iridium/Rhodium-Legierung her auf bzw. in den Verbund von Platin(-Rein)metall und Iridium/Rhodium-Legierung ge- richtet wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das An- <Desc/Clms Page number 7> und Ineinander-Verschmelzen der Lagen, Schichten od.dgl. von Platin(-Rein)metall und rhodium-hältiger Platinmetall-Legierung in Form von durch diskontinuierlich Laser- oder Elektronenstrahlung sequenziell generierten, einander, bevorzugt insgesamt zu 50 bis 75%, überlappenden, der jeweiligen Strahlen-Querschnittsfläche und-form entsprechen- den Quasi-Punkt-Schmelzzonen oder Band- bzw. Streifen-Schmelzzonen vorgenommen wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das An- und Ineinander-Verschmelzen der aneinander gebundenen Lagen, Schichten od.dgl. aus Platin(-Rein)metall und rhodium-haltiger Platinmetall-Legierung in Form einer in kontinuier- lichem Vorschub aufgebrachten, kontinuierlichen Laser- oder Elektronenstrahlung gene- rierten, über bzw. durch den Metall-Legierungs-Verbund geführten bandartigen An- oder Ineinander-Schmelzzonen-Front vorgenommen wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das An- und Ineinanderschmelzen der Lagen, Schichten od.dgl. von Platin(-Rein)metall und rhodi- um-haltiger Platinmetall-Legierung mittels zonalem Schmelzen unter Einschluss der im Wesentlichen gesamten der Laser- oder Elektronenstrahlungs-Quelle abgekehrten Lage, Schicht od.dgl. bis im Wesentlichen zu deren Strahl-Einwirkungsseite abgekehrten Aussen- Oberfläche hin vorgenommen wird.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Festkörper-Laser, bevorzugt mit einem gepulsten Nd :YAG-Laser, insbesondere mit einer Puls-Energie von zwischen 4 und 25 Joule, oder mit einem CO2-Laser, als Strahlungsquel- le für das An- und Ineinander-Verschmelzen der aneinander gebundenen Lagen von Pla- tin(-Rein)metall und rhodium-haltiger Platinmetall-Legierung gearbeitet wird.
11. 11. Hochleistungs-Zündkerze, insbesondere für stationäre Verbrennungsmotoren, vorzugs- weise (Industrie-) Gasmotoren mit Zündelektroden, insbesondere mit Mittelelektrode und mindestens einer, bevorzugt zumindest zwei, Masse-Elektrode(n) auf Basis einer Legie- rung aus mindestens zwei Metallen aus der Gruppe der Platinmetalle, von welchen min- destens eines Iridium und mindestens eines Rhodium ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündelektroden mit einer einen Rhodium-Gehalt von 2,2 bis 2,8 Masse-%, vor- zugsweise von 2,35 bis 2,7 Masse-%, aufweisenden, nach einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10 erhaltenen, Legierung mit mindestens einem Metall aus der Grup- pe der Platinmetalle des Perioden-Systems der Elemente, bevorzugt Platin und/oder Iridi- um, gebildet sind.
12. 12. Verwendung einer einem Rhodium-Gehalt von 2,2 bis 2,8 Masse-%, vorzugsweise von 2,35 - 2,7 Masse-%, aufweisenden Legierung mit mindestens einem Metall aus der Grup- pe der Platinmetalle des Perioden-Systems der Elemente, bevorzugt Platin und/oder Iridi- um, für Zündelektroden von Hochleistungs-Zündkerzen, insbesondere für stationäre Verbrennungsmotoren, vorzugsweise für (Industrie-)Gasmotoren, mit der Massgabe, dass die Zündelektroden nach einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10 erhalten sind.