DE10103046B4 - A method of bonding precious metal to an electrode of a spark plug and a spark plug - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Verbinden von Edelmetall (2) mit einer Elektrode (1) einer Zündkerze, wobei das Verbinden durch Wärmeeintrag erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeeintrag in einen Verbindungsbereich (3) von einer dem Edelmetall (2) abgewandten Seite der Elektrode (1) zumindest teilweise durch diese hindurch in Richtung des Edelmetalles (2), erfolgt, und dass der Wärmeeintrag mit Hilfe eines Laserstrahls (5) erfolgt, und dass das Aufschmelzen des Edelmetalls (2) über seine gesamte Auflagefläche erfolgt.Method for connecting noble metal (2) to an electrode (1) of a spark plug, wherein the joining is effected by heat input, characterized in that the heat input into a connecting region (3) from a side of the electrode (1) facing away from the noble metal (2) at least partially therethrough in the direction of the noble metal (2) takes place, and that the heat input by means of a laser beam (5), and that the melting of the noble metal (2) over its entire support surface takes place.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Verbinden von Edelmetall auf eine Elektrode einer Zündkerze gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.The invention is based on a method for connecting noble metal to an electrode of a spark plug according to the manner defined in detail in the preamble of claim 1.

Zündkerzen mit zumindest einer Elektrode, wie beispielsweise einer Mittel- oder Masseelektrode, die zumindest teilweise mit einem Edelmetall versehen ist, sind aus dem Stand der Technik seit längerer Zeit bekannt.Spark plugs having at least one electrode, such as a center or ground electrode, which is at least partially provided with a noble metal have been known in the prior art for some time.

So wird in der EP 0 575 163 B1 eine Zündkerze mit einer Masse- und einer Mittelelektrode beschrieben. Die Mittelelektrode weist ein vorderes Ende mit einer daran angeschweißten Zündspitze auf, wobei die Zündspitze mit der Masseelektrode eine Funkenstrecke bildet. Um den Umfang der äußeren Grenzfläche erstreckt sich zwischen dem vorderen Ende der Elektrode und der Zündspitze eine ringförmige Laserschweißnaht. Die Zündspitze kann dabei vorzugsweise aus einem Edelmetall bestehen und mittels Laserstrahlschweißen, Argonschweißen oder Elektronenstrahlschweißen auf die Elektrode aufgebracht werden.So will in the EP 0 575 163 B1 a spark plug with a ground and a center electrode described. The center electrode has a front end with a firing tip welded thereto, the firing tip forming a spark gap with the ground electrode. Around the periphery of the outer interface extends between the front end of the electrode and the firing tip an annular laser weld. The firing tip may preferably consist of a noble metal and be applied to the electrode by means of laser beam welding, argon welding or electron beam welding.

Aus der EP 0 587 446 B1 ist es bekannt, eine Zündkerzenelektrode herzustellen, indem ein Elektrodenrohling so bearbeitet wird, daß sich an einem Ende des Elektrodenrohlings ein Zündabschnitt befindet. Im Bereich des Zündabschnitts wird dann eine Ausnehmung geschaffen, in die Edelmetall eingesetzt wird, wobei das Volumen des Edelmetalls im wesentlichen dem der Ausnehmung entspricht. Danach werden Laserstrahlen auf das Edelmetall in der Ausnehmung gerichtet, um so 70 bis 100 Gew.-% des Edelmetalls zu schmelzen. Dadurch entsteht eine schmelzflüssige und eine diffundierte Legierungsschicht zwischen dem Material des Elektrodenrohlings und der schmelzflüssigen Edelmetallschicht. In die schmelzflüssige Legierungsschicht wird ein Teil des Materials des Elektrodenrohlings mittels Wärme eingeschmolzen, wobei dieser Teil 0,5 bis 80 Gew.-% der schmelzflüssigen Legierungsschicht entspricht.From the EP 0 587 446 B1 It is known to manufacture a spark plug electrode by machining an electrode blank so that an ignition portion is located at one end of the electrode blank. In the area of the ignition section, a recess is then created, into which noble metal is inserted, the volume of the noble metal essentially corresponding to that of the recess. Thereafter, laser beams are directed to the noble metal in the recess so as to melt 70 to 100% by weight of the noble metal. This results in a molten and a diffused alloy layer between the material of the electrode blank and the molten noble metal layer. In the molten alloy layer, a part of the material of the electrode blank is melted by heat, which part corresponds to 0.5 to 80 wt% of the molten alloy layer.

Auch in der europäischen Patentschrift EP 0 637 113 B1 wird es offenbart, zum Verbinden von Edelmetall mit einer Zündkerzenelektrode einen Laserstrahl auf eine Grenzfläche zwischen einem Edelmetall und einer Elektrode zu richten.Also in the European patent specification EP 0 637 113 B1 It is disclosed to direct a laser beam to an interface between a noble metal and an electrode for bonding noble metal with a spark plug electrode.

Bei all diesen aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen wird Edelmetall in Zündkerzenelektroden mittels Laserschweißen von der den Funken ausgesetzten Seite aus in die Elektrode einlegiert. Dabei vermischt sich das Edelmetall mit dem Elektrodengrundwerkstoff zu einer Legierung, die bezüglich der Korrosions- und Erosionsbeständigkeit schlechtere Eigenschaften aufweist als nicht aufgeschmolzenes und damit unlegiertes Edelmetall, aber immer noch deutlich bessere Eigenschaften als das Grundmaterial der Elektrode besitzt. Die Haltbarkeit dieser Verbindungen ist aufgrund der vollständigen Durchmischung von Edelmetall und Elektrodengrundmaterial im Schmelzbereich sehr gut.In all of these prior art solutions, noble metal in spark plug electrodes is laser alloyed into the electrode from the side exposed to the sparks by laser welding. In this case, the noble metal mixed with the electrode base material to form an alloy which has poorer properties in terms of corrosion and erosion resistance than unfused and thus unalloyed noble metal, but still has significantly better properties than the base material of the electrode. The durability of these compounds is very good due to the complete mixing of noble metal and electrode base material in the melting range.

Zwar muss bei einer Verbindung mittels Laserschweißen das Edelmetall nicht vollständig über seine gesamte Auflagefläche aufgeschmolzen werden, jedoch bleiben dennoch die Verbindungsbereiche, bei denen eine Durchmischung des Edelmetalls mit dem Elektrodenwerkstoff stattgefunden hat. Diese Bereiche stellen immer Bereiche geringerer Korrosions- und Erosionsbeständigkeit dar, die unerwünscht sind.Although the noble metal does not have to be completely melted over its entire support surface in the case of a connection by means of laser welding, the connection regions nevertheless remain in which thorough mixing of the noble metal with the electrode material has taken place. These areas always represent areas of lower corrosion and erosion resistance that are undesirable.

Darüber hinaus ist es aus der Praxis auch bekannt, bei Elektroden von Zündkerzen an den Verschleißbereichen Edelmetall mittels Widerstandsschweißen aufzubringen. Dabei findet kaum Durchmischung des Edelmetalls mit der Elektrode statt. Das Edelmetall besitzt eine sehr gute Korrosions- und Erosionsbeständigkeit, jedoch ist die Haltbarkeit derartiger Verbindungen aufgrund der geringen beim Widerstandsschweißen entstehenden Diffusionszone sehr begrenzt. Für die Standfestigkeit einer solchen Elektrode ist deshalb die Haltbarkeit der Verbindung der Elektrode mit dem Edelmetall der begrenzende Faktor.In addition, it is also known from practice to apply precious metal by means of resistance welding electrodes of spark plugs on the wear areas. There is hardly any mixing of the precious metal with the electrode. The precious metal has a very good corrosion and erosion resistance, but the durability of such compounds is very limited due to the low resulting in resistance welding diffusion zone. For the stability of such an electrode, therefore, the durability of the connection of the electrode with the noble metal is the limiting factor.

In der DE 196 41 856 A1 werden Mittel- und Masseelektroden einer Zündkerze beschrieben, die in vorbestimmten Bereichen an ihren Spitzen aufgeschmolzen werden, an denen Edelmetallplättchen mechanisch fixiert sind. Danach werden die Edelmetallplättchen derart in die aufgeschmolzenen Elektroden mittels Druckkraft eingesenkt, daß überstehende Abschnitte entlang einer äußeren Peripherie der Edelmetallplättchen ausgebildet werden. Dadurch werden die Edelmetallplättchen durch die überstehenden Abschnitte an der Elektrode befestigt.In the DE 196 41 856 A1 are described center and ground electrodes of a spark plug, which are melted in predetermined areas at their tips, where precious metal platelets are mechanically fixed. Thereafter, the noble metal chips are sunk into the molten electrodes by pressing force so that protruding portions are formed along an outer periphery of the noble metal chips. As a result, the noble metal platelets are attached to the electrode by the protruding portions.

Nachfolgend werden die Edelmetallplättchen durch die so ausgebildeten, überstehenden Abschnitte mit Energie verdichtetem Licht bestrahlt. Mit dieser Bestrahlung wird die Mittelelektrode mit einem Edelmetallplättchen verschweißt, während die Masseelektrode mit einem anderen Edelmetallplättchen verschweißt wird. Dabei kann der Laserstrahl auf den überstehenden Abschnitt der Elektrode gerichtet werden, so daß der Wärmeübergang in Richtung des Edelmetallplättchens geschieht und durch den Elektrodenabschnitt hindurchgeht.Subsequently, the noble metal chips are irradiated by the thus formed, projecting portions with energy compacted light. With this irradiation, the center electrode is welded to a noble metal chip, while the ground electrode is welded to another noble metal chip. In this case, the laser beam can be directed to the protruding portion of the electrode, so that the heat transfer takes place in the direction of the noble metal plate and passes through the electrode portion.

Solche an einer Elektrode befestigten Edelmetallplättchen haben sich jedoch als nicht besonders haltbar erwiesen und sind darüber hinaus in ihrer Herstellung auch sehr aufwendig und damit kostenintensiv.However, such attached to an electrode noble metal platelets have not proven to be particularly durable and are also in their preparation also very expensive and therefore costly.

Aus der DE 199 25 672 A1 und der DE 199 61 768 A1 sind Verbindungsverfahren eines Edelmetallstücks mit einer Elektrode bekannt, bei denen eine punktuelle Schweißverbindung zwischen Edelmetall und Elektrode mittels Laserschweißung von der Elektroden-Seite aus ausgebildet wird.From the DE 199 25 672 A1 and the DE 199 61 768 A1 For example, bonding methods of a noble metal chip with an electrode are known in which a spot weld between noble metal and electrode is formed by laser welding from the electrode side.

Aus der EP 1 049 222 A1 ist ein Verbindungsverfahren eines Edelmetallstücks mit einer Elektrode bekannt, bei dem der Wärmeeintrag für die Schweißverbindung zwischen dem Edelmetallstück und der Elektrode durch einen seitlich Einfall des Laserstrahls aus Richtung des Edelmetallstücks erfolgt.From the EP 1 049 222 A1 there is known a method of connecting a noble metal chip to an electrode, wherein the heat input for the welded joint between the noble metal chip and the electrode is made by laterally incident laser beam from the direction of the noble metal chip.

Aus der US 5 779 842 A ist ein Verbindungsverfahren eines Edelmetallstücks mit einer Elektrode bekannt, bei dem das Edelmetallstück mittels eines Klebers auf die Elektrode befestigt wird, wobei bei einem anschließenden Heizvorgang der Kleber sich verflüchtigt und das Edelmetallstück mit der Elektrode verschmilzt.From the US 5 779 842 A For example, a method of bonding a noble metal chip to an electrode is known in which the piece of noble metal is attached to the electrode by means of an adhesive, and in a subsequent heating process, the adhesive volatilizes and the precious metal chip melts with the electrode.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren zum Verbinden von Edelmetall mit einer Elektrode einer Zündkerze bereit zu stellen, bei dem die oben beschriebenen Nachteile vermindert bzw. vermieden werden.The invention is based on the object to provide a method for connecting noble metal with an electrode of a spark plug, in which the disadvantages described above are reduced or avoided.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das vorgeschlagene Verfahren zum Verbinden von Edelmetall mit einer Elektrode einer Zündkerze nach den Merkmalen gemäß des Patentanspruches 1, bei dem das Verbinden des Edelmetalles mit der Elektrode derart erfolgt, daß der Wärmeeintrag in einen Verbindungsbereich von der dem Edelmetall abgewandten Seite der Elektrode zumindest teilweise durch diese hindurch in Richtung des Edelmetalles hin erfolgt, und dass der Wärmeeintrag mit Hilfe eines Laserstrahls erfolgt, und dass das Aufschmelzen des Edelmetalls über seine gesamte Auflagefläche erfolgt, hat den Vorteil, daß das Edelmetall nicht zwangsläufig vollständig über seine gesamte Dicke und/oder gesamte Länge und Breite aufgeschmolzen werden muß.The proposed method for bonding noble metal to an electrode of a spark plug according to the features of claim 1, wherein the bonding of the noble metal to the electrode takes place such that the heat input into a connecting region of the side facing away from the noble metal of the electrode at least partially through this is carried out in the direction of the noble metal out, and that the heat input takes place with the aid of a laser beam, and that the melting of the noble metal over its entire support surface takes place, has the advantage that the precious metal is not necessarily completely over its entire thickness and / or entire length and Width must be melted.

Auf diese Weise kann auf der der Elektrode abgewandten Oberfläche des Edelmetalls zumindest teilweise ein unaufgeschmolzener und damit unlegierter Bereich des Edelmetalles bestehen bleiben. Gleichzeitig wird über den Wärmeeintrag dennoch eine gute Verbindung des Edelmetalls mit dem Grundmaterial, d. h. dem Elektrodenmaterial, erreicht.In this way, on the surface of the noble metal facing away from the electrode, at least partially an unfused and thus unalloyed region of the noble metal remain. At the same time on the heat input is still a good connection of the precious metal with the base material, d. H. the electrode material reached.

Dadurch, daß das Edelmetall an seiner der Elektrode abgewandten Oberfläche, d. h. der Oberseite bzw. Verschleißseite, zumindest teilweise nicht aufgeschmolzen wurde, ist eine Nachbearbeitung der Oberfläche nicht mehr notwendig. Dies liegt insbesondere daran, daß der Wärmeeintrag von der der Verschleißseite entgegengesetzten Seite erfolgt.The fact that the noble metal on its surface facing away from the electrode, d. H. the top or wear side, at least partially not melted, a reworking of the surface is no longer necessary. This is due in particular to the fact that the heat input takes place from the side opposite the wear side.

Im Gegensatz hierzu ist es bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen immer erforderlich, die Laserschweißnaht entweder glatt zu prägen oder die Stirnseite abzuscheren, da der Wärmeeintrag von der dem Verschleiß ausgesetzten Seite erfolgt.In contrast, in solutions known from the prior art, it is always necessary either to emboss the laser weld seam smoothly or to shear off the front face, since the heat input takes place from the side exposed to wear.

Weiterhin weist auch das Edelmetall, das nicht mit dem Elektrodenmetall legiert wurde, bezüglich der Korrosions- und Erosionsbeständigkeit viel bessere Eigenschaften auf, als mit dem Grundmaterial der Elektrode legierte Edelmetall.Furthermore, the noble metal that has not been alloyed with the electrode metal also has much better properties in corrosion and erosion resistance than noble metal alloyed with the base material of the electrode.

Grundsätzlich gilt, daß es sich bei dem Edelmetall nicht um eine reines Metall handeln muß, sondern ebenso auch eine geeignete Legierung verwendet werden kann.In principle, the precious metal does not have to be a pure metal, but it is equally possible to use a suitable alloy.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Wärmeeintrag zum Verbinden der Elektrode mit dem Edelmetall mit einem möglichst an 90° angenäherten Winkel zur Verbindungsfläche. Bei einer solchen Durchführung hat es sich gezeigt, daß der Weg durch die Elektrode zur Verbindungsfläche in der Regel der kürzestmögliche ist, so daß der notwendige Wärmeeintrag möglichst gering gehalten werden kann.According to a preferred embodiment of the invention, the heat input for connecting the electrode to the noble metal is carried out with an angle as possible to 90 ° to the connecting surface. In such an implementation, it has been shown that the path through the electrode to the connection surface is usually the shortest possible, so that the necessary heat input can be kept as low as possible.

Besonders bevorzugt erfolgt dabei das Aufschmelzen des Edelmetalls, das eine Art Ein- oder Auflage bildet, über seine gesamte Auflagefläche, jedoch nicht bis zu ihrer Oberseite bzw. Verschleißseite hindurch. Dies bedeutet, daß sich auf der den Funken ausgesetzten Elektrodenseite eine Verschleißfläche aus Edelmetall, die nicht legiert bzw. deren Gefüge nicht verändert wird, erreicht werden kann, wobei das Edelmetall gleichzeitig über eine Verschweißung z. B. entlang einer Linie mit dem Grundmaterial sehr gut und fest verbunden ist.Particular preference is given to the melting of the precious metal, which forms a kind of input or support, over its entire support surface, but not up to its top or wear side through. This means that on the electrode side exposed to the spark a wear surface made of precious metal, which is not alloyed or whose structure is not changed, can be achieved, wherein the noble metal at the same time via a weld z. B. along a line with the base material is very well and firmly connected.

Es kann aber auch vorgesehen sein, daß das Aufschmelzen der Edelmetalleinlage mit Punkten bzw. Strichen erfolgt. Diese können dabei gegebenenfalls auch bis zur Oberseite laufen, d. h. daß die Edelmetalleinlage in diesem Punkt vollständig aufgeschmolzen wird.But it can also be provided that the melting of the precious metal insert takes place with dots or lines. These can optionally also run to the top, d. H. that the precious metal insert is completely melted at this point.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject matter of the invention are the description, the drawings and the claims removed.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the method according to the invention are schematic in the drawing shown simplified and are explained in more detail in the following description.

Es zeigenShow it

1 die Anordnung eines Laserstrahls zum Wärmeeintrag und das lokale Aufschmelzen eines aufzubringenden Edelmetalls; 1 the arrangement of a laser beam for heat input and the local melting of a noble metal to be applied;

2a und 2b einen Vergleich zwischen einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode; 2a and 2 B a comparison between a method known from the prior art and a method according to the invention for producing a spark plug electrode;

3 eine beispielhafte Darstellung einer Verbindung eines Edelmetalls mit einer Mittelelektrode gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. 3 an exemplary representation of a compound of a noble metal with a center electrode according to another embodiment of the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Zur besseren Veranschaulichung der Erfindung werden in den Figuren im folgenden für sich entsprechende Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet.For better illustration of the invention, the same reference numerals are used in the figures in the following corresponding elements.

Das in der 1 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden von Edelmetall 2 mit einer Elektrode 1, die hier beispielhaft als Masseelektrode dargestellt ist, zeigt beispielhaft die Anordnung eines Laserstrahls 5 und das lokale Aufschmelzen des Edelmetalls 2 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung.That in the 1 illustrated embodiment of the method according to the invention for joining precious metal 2 with an electrode 1 , which is exemplified here as a ground electrode, shows by way of example the arrangement of a laser beam 5 and the local melting of the precious metal 2 according to a first preferred embodiment.

Es ist in dieser Darstellung auch die Anordnung und Größe des in dieser Ausführung eine Einlage bildenden Edelmetalls 2 in seinem Zustand vor dem Wärmeeintrag mit dem Bezugszeichen 6 angedeutet. Zur Verbindung mit der Elektrode 1 wird von der dem Edelmetall 2 gegenüberliegenden Seite der Elektrode 1 mittels des Laserstrahls 5 Wärme eingebracht und das Grundmetall der Elektrode 5 und teilweise auch das Edelmetall 2 aufgeschmolzen, wodurch diese beiden Komponenten miteinander verschweißt werden.It is in this illustration, the arrangement and size of the precious metal forming an insert in this embodiment 2 in its state before the heat input by the reference numeral 6 indicated. For connection to the electrode 1 becomes of the precious metal 2 opposite side of the electrode 1 by means of the laser beam 5 Heat introduced and the base metal of the electrode 5 and partly also the precious metal 2 melted, whereby these two components are welded together.

Das vollständige Aufschmelzen des Edelmetalls 2 wird vermieden, indem der Eintrag der Laserenergie derart eingestellt wird, daß die Oberseite, das heißt die der Elektrode 1 abgewandte Seite des Edelmetalles 2 unaufgeschmolzen bleibt. Es erfolgt in dem Schmelzbereich 4 eine Legierung zwischen dem Material der Elektrode 1 und des Edelmetalls 2 und dadurch eine Verbindung dieser Materialien.The complete melting of the precious metal 2 is avoided by the entry of the laser energy is adjusted such that the top, that is the electrode 1 opposite side of the precious metal 2 remains unfused. It takes place in the melting area 4 an alloy between the material of the electrode 1 and the precious metal 2 and thereby a compound of these materials.

Der Wärmeeintrag erfolgt hier, wie erwähnt, mittels eines Laserstrahls 5. Es kann sich dabei um einen Pol-Laser oder auch um einen sogenannten Dauer-Laser- oder auch Continuous Wave(CW)-Laser handeln. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Parameter des Lasers derart gewählt werden, daß die Leistung ca. 1 kW, die Zeit ca. 100 mm/s und die Vorschubgeschwindigkeit ca. 2 m/min betragen.The heat input takes place here, as mentioned, by means of a laser beam 5 , It may be a pole laser or a so-called continuous laser or continuous wave (CW) laser. It has proven to be advantageous if the parameters of the laser are chosen such that the power about 1 kW, the time about 100 mm / s and the feed rate about 2 m / min.

Die 2a und 2b zeigen ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren (2a) sowie das erfindungsgemäße Verfahren (2b) zur Herstellung einer Elektrode 1, welche hier wieder eine Masseelektrode darstellt, im Vergelich. Es ist dabei jeweils links die Anordnung der Zündkerze mit der Masseelektrode 1 sowie der Laserstrahl 5 ersichtlich. In der Mitte der Figuren ist die Masseelektrode 1 jeweils in einer Ansicht von oben dargestellt und rechts ist ein Schnitt entlang der Linie A-A der mittleren Darstellung gezeigt.The 2a and 2 B show a method known from the prior art ( 2a ) as well as the method according to the invention ( 2 B ) for producing an electrode 1 , which again represents a ground electrode here, in comparison. It is in each case the left of the arrangement of the spark plug with the ground electrode 1 as well as the laser beam 5 seen. In the middle of the figures is the ground electrode 1 each shown in a view from above and right is a section along the line AA of the middle representation shown.

Betrachtet man in 2a das bekannte Verfahren, so erfolgt das Verbinden des Edelmetalls 2 mit der Elektrode 1 mit Hilfe des von oben direkt auf das Edelmetall 2 gerichteten Laserstrahls 5. Wie dem rechten Bild von 2a zu entnehmen ist, wurde der gesamte Bereich, in dem das Edelmetall 2 eingefügt wurde, sowie auch der darumliegende Bereich der Elektrode 1 aufgeschmolzen, und es ist dadurch in dem Schmelzbereich 4 eine einheitliche Legierung aus dem Edelmetall 2 und dem Werkstoff der Elektrode 1, bei dem es sich vorzugsweise um Nickel handelt, gebildet worden.Looking at in 2a the known method, the joining of the noble metal takes place 2 with the electrode 1 with the help of the top of the precious metal 2 directed laser beam 5 , Like the right picture of 2a it can be seen, was the entire area in which the precious metal 2 was inserted, as well as the surrounding area of the electrode 1 melted, and it is thereby in the melting area 4 a uniform alloy of the precious metal 2 and the material of the electrode 1 , which is preferably nickel, has been formed.

Die 2b zeigt im Vergleich in einer der 2a entsprechende Darstellung, daß im Gegensatz zum im 2a dargestellten Verfahren erfindungsgemäß der Wärmeeintrag mit Hilfe des Laserstrahls 5 auf die Elektrode 1 zum Verbinden des Edelmetalls 2 mit dem Material der Elektrode 1 von der dem Edelmetall 2 gegenüberliegenden Seite der Elektrode 1 erfolgt. Wie dem rechten Bild von 2b zu entnehmen ist, reicht nun die Schmelzzone 4 nicht vollständig bis zur dem Wärmeeintrag entgegengesetzten Oberfläche der Elektrode 1. Das Edelmetall 2 wird nicht vollständig aufgeschmolzen, sondern nur teilweise an seiner Grenzfläche zur Elektrode 1.The 2 B shows in comparison in one of the 2a corresponding representation, that in contrast to the 2a illustrated method according to the invention, the heat input by means of the laser beam 5 on the electrode 1 for connecting the precious metal 2 with the material of the electrode 1 from the precious metal 2 opposite side of the electrode 1 he follows. Like the right picture of 2 B can be seen, now the melting zone is sufficient 4 not completely up to the heat input opposite surface of the electrode 1 , The precious metal 2 is not completely melted, but only partially at its interface with the electrode 1 ,

Die 3 zeigt nun ein weiteres Beispiel für ein Verfahren zum Aufbringen von Edelmetall 2 auf eine Elektrode 1 einer Zündkerze, wobei hier beispielhaft. eine Mittelelektrode 1 dargestellt ist, auf die das Edelmetall 2 aufgesetzt werden soll. Um eine Verbindung an der Grenzfläche beziehungsweise Verbindungsfläche 3 bereitstellen zu können, wird der Laserstrahl 5 hierbei seitlich und schräg auf die Elektrode 1 gerichtet. Grundsätzlich sollte der Winkel zur Grenzfläche 3, falls möglich, annähernd 90° betragen, wobei dies jedoch, wie 3 zeigt, nicht zwingend ist. Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist ein 90°-Eintrag des Laserstrahls 5 aufgrund der Länge der Elektrode 1 nicht möglich. Daher wird der Laserstrahl 5 von der Seite an die Elektrode 1 herangeführt. Bei dem Laser kann es sich hier wieder um einen Dauerstrich oder um einen gepulsten Laser handeln.The 3 now shows another example of a method for applying noble metal 2 on an electrode 1 a spark plug, wherein here by way of example. a center electrode 1 is shown on which the precious metal 2 to be set up. To connect at the interface or interface 3 To be able to provide, the laser beam 5 in this case laterally and obliquely on the electrode 1 directed. Basically, the angle should be the interface 3 , if possible, be approximately 90 °, but this, as 3 shows, is not mandatory. According to the embodiment shown is a 90 ° entry of the laser beam 5 due to the length of the electrode 1 not possible. Therefore, the laser beam becomes 5 from the side to the electrode 1 introduced. The laser may once again be a continuous wave or a pulsed laser.

Dadurch, daß der Eintrag der Laserenergie gemäß der in der 3 dargestellten Ausführungsform schräg erfolgt, wird eine Verbindung zwischen Edelmetall 2 und Elektrode 1 nur „im Innern” an den sich überdeckenden Auflageflächen erreicht. Die dem Verschleiß ausgesetzte Oberfläche des Edelmetalls 2 selbst wird nicht aufgeschmolzen. Dadurch bleibt das Edelmetall 2 zumindest im Bereich seiner der Elektrode 1 abgewandten Oberfläche in seiner erwünschten reinen Form erhalten und wird dort nicht mit dem Werkstoff der Elektrode 1 legiert. Somit weist das Edelmetall 2 auf seiner dem Verschleiß und sonstigen äußeren Angriffen ausgesetzten Seite die dem Edelmetall 2 innewohnenden Eigenschaften auf, so daß bezüglich der Korrosions- und Erosionsbeständigkeit keine negativen Veränderungen in dem Edelmetall 2 vorliegen.Characterized in that the entry of the laser energy according to the in the 3 Shown obliquely, a connection between noble metal 2 and electrode 1 reached only "inside" on the overlapping bearing surfaces. The surface of the precious metal exposed to wear 2 itself is not melted. This leaves the precious metal 2 at least in the area of its the electrode 1 receiving surface in its desired pure form and is not there with the material of the electrode 1 alloyed. Thus, the precious metal 2 on its side exposed to wear and other external attacks, the precious metal 2 inherent properties, so that in terms of corrosion and erosion resistance no negative changes in the precious metal 2 available.

Claims (8)

Verfahren zum Verbinden von Edelmetall (2) mit einer Elektrode (1) einer Zündkerze, wobei das Verbinden durch Wärmeeintrag erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeeintrag in einen Verbindungsbereich (3) von einer dem Edelmetall (2) abgewandten Seite der Elektrode (1) zumindest teilweise durch diese hindurch in Richtung des Edelmetalles (2), erfolgt, und dass der Wärmeeintrag mit Hilfe eines Laserstrahls (5) erfolgt, und dass das Aufschmelzen des Edelmetalls (2) über seine gesamte Auflagefläche erfolgt.Method for joining precious metal ( 2 ) with an electrode ( 1 ) of a spark plug, the joining being effected by heat input, characterized in that the heat input into a connecting region ( 3 ) of a precious metal ( 2 ) facing away from the electrode ( 1 ) at least partially therethrough in the direction of the noble metal ( 2 ), and that the heat input by means of a laser beam ( 5 ), and that the melting of the precious metal ( 2 ) over its entire contact surface. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeeintrag in einem Winkel von wenigstens annähernd 90° zur Verbindungsfläche (3) erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the heat input at an angle of at least approximately 90 ° to the connection surface ( 3 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Edelmetall (2) zumindest in einer Teilfläche nicht vollständig aufgeschmolzen wird.Process according to claim 1 or 2, characterized in that the precious metal ( 2 ) is not completely melted at least in a partial area. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden entlang eines Umfanges der Elektrode (1) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the connection along a circumference of the electrode ( 1 ) he follows. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeeintrag nicht bis zu einer der Elektrode (1) abgewandten Oberfläche des Edelmetalls (2) in aufschmelzender Stärke erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heat input not to one of the electrode ( 1 ) facing away from the surface of the precious metal ( 2 ) takes place in melting strength. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeeintrag entlang einer Linie erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heat input takes place along a line. Zündkerze für einen Verbrennungsmotor mit einer Elektrode (1), die mit Edelmetall (2) versehen ist, wobei das Edelmetall (2) mit der Elektrode (1) durch eine Schweißverbindung verbunden ist, wobei der Wärmeeintrag für die Schweißverbindung von der Edelmetall abgewandten Seite der Elektrode erfolgt ist, wobei der Wärmeeintrag mit Hilfe eines Laserstrahls (5) erfolgt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Edelmetall (2) im Bereich der Schweißverbindung, die sich über die gesamte Auflagefläche des Edelmetalls erstreckt, zumindest teilweise auf seiner der Elektrode (1) abgewandten Oberfläche unaufgeschmolzen ist.Spark plug for an internal combustion engine with an electrode ( 1 ) with precious metal ( 2 ), the precious metal ( 2 ) with the electrode ( 1 ) is connected by a welded joint, wherein the heat input for the welded connection is made from the side facing away from the noble metal of the electrode, wherein the heat input by means of a laser beam ( 5 ), characterized in that the precious metal ( 2 ) in the region of the welded joint, which extends over the entire bearing surface of the precious metal, at least partially on its the electrode ( 1 ) facing away from the surface is unmelted. Zündkerze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das die Schweißverbindung linienförmig verläuft.Spark plug according to claim 7, characterized in that the welded connection extends in a line.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10255187A1 (en) * 2002-11-27 2004-06-24 Robert Bosch Gmbh Joining electrode of spark plug to precious metal section comprises joining precious metal section with electrode using heat from laser beam
DE102004050164B4 (en) * 2004-10-14 2016-02-18 Robert Bosch Gmbh welding processes
JP6243476B2 (en) 2016-05-24 2017-12-06 日本特殊陶業株式会社 Spark plug and manufacturing method thereof

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0587446B1 (en) * 1992-09-10 1996-03-13 Ngk Spark Plug Co., Ltd A method of making spark plug electrode
EP0575163B1 (en) * 1992-06-17 1996-09-18 Ngk Spark Plug Co., Ltd A spark plug
EP0637113B1 (en) * 1993-07-26 1997-01-15 Ngk Spark Plug Co., Ltd A spark plug
DE19641856A1 (en) * 1995-10-11 1997-04-17 Denso Corp Spark plug for an internal combustion engine
US5779842A (en) * 1994-01-25 1998-07-14 Ford Global Technologies, Inc. Forming an erosion resistant coating on an electrode
DE19925672A1 (en) * 1998-06-05 1999-12-09 Denso Corp Sparking plug for an internal combustion engine, and method for its manufacture
DE19961768A1 (en) * 1998-12-21 2000-06-29 Denso Corp Spark plug, for an i.c. engine, has an earth electrode comprising a nickel or iron alloy base element joined to an iridium alloy element at a point outside the spark gap region
EP1049222A1 (en) * 1999-04-30 2000-11-02 Ngk Spark Plug Co., Ltd Method of manufacturing spark plug and spark plug

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0575163B1 (en) * 1992-06-17 1996-09-18 Ngk Spark Plug Co., Ltd A spark plug
EP0587446B1 (en) * 1992-09-10 1996-03-13 Ngk Spark Plug Co., Ltd A method of making spark plug electrode
EP0637113B1 (en) * 1993-07-26 1997-01-15 Ngk Spark Plug Co., Ltd A spark plug
US5779842A (en) * 1994-01-25 1998-07-14 Ford Global Technologies, Inc. Forming an erosion resistant coating on an electrode
DE19641856A1 (en) * 1995-10-11 1997-04-17 Denso Corp Spark plug for an internal combustion engine
DE19925672A1 (en) * 1998-06-05 1999-12-09 Denso Corp Sparking plug for an internal combustion engine, and method for its manufacture
DE19961768A1 (en) * 1998-12-21 2000-06-29 Denso Corp Spark plug, for an i.c. engine, has an earth electrode comprising a nickel or iron alloy base element joined to an iridium alloy element at a point outside the spark gap region
EP1049222A1 (en) * 1999-04-30 2000-11-02 Ngk Spark Plug Co., Ltd Method of manufacturing spark plug and spark plug

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