DE10134671A1

DE10134671A1 - Applying precious metal tip to electrode used in production of a spark plug comprises welding tip to electrode, and fusing tip in first region and electrode in second region to form mixed alloy

Info

Publication number: DE10134671A1
Application number: DE2001134671
Authority: DE
Inventors: Oliver Tenschert; Heinz Ulm; Jochen Fischer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-07-20
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2003-02-06
Also published as: EP1413029A1; DE50210034D1; WO2003017443A1; EP1413029B1; JP2004538617A

Abstract

Applying a precious metal tip (1) to an electrode (5) comprises welding the tip to the electrode; and fusing the tip in a first region and the electrode in a second region to form a mixed alloy. The first region is selected so that it completely surrounds the material of the tip. Independent claims are also included for the following: (i) the electrode used in the process; and (ii) a spark plug comprising an electrode and a precious metal tip. Preferred Features: The welding step is a resistance welding step. Both regions are fused using a laser having a pulse of approximately 1 kW for approximately 10 ms. The electrode is made from nickel or a nickel alloy. The tip is made from gold, iridium or platinum.

Description

State of the art

Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Anbringung einer Edelmetallspitze auf einer Elektrode, von einer Elektrode und von einer Zündkerze nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. The invention relates to a method for attaching a Precious metal tip on an electrode, from an electrode and a spark plug of the independent type Claims from.

Aus der WO 91/02393 ist es bereits bekannt, eine Edelmetallspitze auf eine Elektrode zu schweißen. Bei der Elektrode kann es sich dabei um eine Masse- oder Mittelelektrode einer Zündkerze handeln. From WO 91/02393 it is already known a Weld the precious metal tip onto an electrode. In the This can be a ground or electrode Act center electrode of a spark plug.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anbringung einer Edelmetallspitze auf einer Elektrode, die erfindungsgemäße Elektrode und die erfindungsgemäße Zündkerze mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass die Edelmetallspitze in einem ersten Bereich und die Elektrode in einem zweiten Bereich, der dem ersten Bereich benachbart ist, aufgeschmolzen wird, um in diesen Bereichen eine Mischlegierung zu bilden, wobei der erste Bereich so gewählt wird, das er etwa ringförmig vollständig vom Material der Edelmetallspitze ummantelt ist. Durch die Mischlegierung wird die Verbindung zwischen der Edelmetallspitze und der Elektrode dauerhaltbar. Aufgrund der etwa ringförmigen vollständigen Ummantelung des ersten Bereichs vom Material der Edelmetallspitze bleibt die Edelmetallspitze und die Verbindung zwischen der Edelmetallspitze und der Elektrode verschleißfest und unanfällig gegenüber Korrosion und Erosion. The inventive method for attaching a Noble metal tip on an electrode, the inventive Electrode and the spark plug according to the invention with the In contrast, features of the independent claims have the Advantage that the precious metal tip in a first area and the electrode in a second region, the first Area is melted to in this area Areas to form a mixed alloy, the first Area is chosen so that it is approximately circular completely is covered by the material of the precious metal tip. Through the Mixed alloy is the connection between the Noble metal tip and the electrode durable. by virtue of the approximately annular complete sheathing of the first The range of the material of the precious metal tip remains Precious metal tip and the connection between the Precious metal tip and the electrode wear-resistant and insensitive to corrosion and erosion.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Verfahrens und der Elektrode gemäß den unabhängigen Ansprüchen möglich. By the measures listed in the subclaims advantageous further developments and improvements of Process and the electrode according to the independent Claims possible.

Besonders vorteilhaft ist es, dass die beiden Bereiche mittels Laserenergie aufgeschmolzen werden. Auf diese Weise lassen sich die beiden Bereiche für die Bildung der Mischlegierung definiert vorgeben und mit hoher örtlicher Präzision aufschmelzen, sodass ein Aufschmelzen der Edelmetallspitze oder der Elektrode außerhalb der beiden Bereiche verhindert werden kann. Außerdem läßt sich der Aufschmelzvorgang in den beiden Bereichen zur Bildung der Mischlegierung durch Verwendung der Laserenergie bei entsprechender Laserleistung besonders schnell realisieren. It is particularly advantageous that the two areas are melted using laser energy. In this way can the two areas for the formation of Mixed alloy defines defined and with high local Melting precision so that the Precious metal tip or the electrode outside of the two Areas can be prevented. In addition, the Melting process in the two areas to form the Mixed alloy by using laser energy implement the corresponding laser power particularly quickly.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Laserenergie von einem Laserelement mittels eines Laserpulses aufgebracht wird. Auf diese Weise läßt sich die zum Aufschmelzen der beiden Bereiche erforderliche Energie durch Wahl von Leistung und Zeit des Laserpulses präzise und in definierter und vorgegebener Weise zur Verfügung stellen. Another advantage is that the laser energy applied by a laser element by means of a laser pulse becomes. In this way you can melt the required energy by choosing Power and time of the laser pulse precise and in a defined and make it available in a predetermined manner.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen ersten Schritt, Fig. 2 einen zweiten Schritt, Fig. 3 einen dritten Schritt und Fig. 4 einen vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bildung einer erfindungsgemäßen Elektrode, beispielsweise für eine Zündkerze. An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 shows a first step, Fig. 2 a second step, Fig. 3 a third step, and Fig. 4 a fourth step of the inventive method for forming an electrode according to the invention, for example for a spark plug.

Description of the embodiment

Die Anforderungen an Zündkerzen hinsichtlich ihrer Dauerhaltbarkeit sind in den vergangenen Jahren stetig gestiegen. Derzeit werden bereits Wechselintervalle für die Zündkerzen von 60.000,00 km bis 100.000,00 km von verschiedenen Automobilherstellern vorgegeben. Der Trend geht somit zu sogenannten Lifetime-Zündkerzen, deren Haltbarkeitsdauer möglichst nahe an die Haltbarkeitsdauer des Fahrzeugs herankommen soll. The requirements for spark plugs in terms of their Durability has been steady in recent years gone up. Change intervals for the Spark plugs from 60,000.00 km to 100,000.00 km from given to different automobile manufacturers. The trend thus goes to so-called lifetime spark plugs, whose Shelf life as close as possible to the shelf life of the vehicle should come.

Derartige Lebensdauer sind zumindest für Zündkerzen mit einer als Dachelektrode ausgebildeten Masseelektrode nur durch den Einsatz von Edelmetalllegierungen an der Mittelelektrode und der gegenüberliegenden Masseelektrode erreichbar. Diese Edelemetalllegierungen können beispielsweise durch Fliesspressen, Plattieren, Widerstandsschweissen und Laserschweissen oder Laserlegieren auf den jeweiligen Elektroden der Zündkerze befestigt werden. Diese Elektroden bestehen beispielsweise aus Nickel- Legierungen. Such lifetimes are at least for spark plugs a ground electrode designed as a roof electrode only through the use of precious metal alloys on the Center electrode and the opposite ground electrode reachable. These precious metal alloys can for example by extrusion, plating, Resistance welding and laser welding or laser alloying attached to the respective electrodes of the spark plug become. These electrodes consist, for example, of nickel Alloys.

An die Verfahrenstechnik zur Herstellung der Verbindung zwischen der Edelmetalllegierung und einer solchen Elektrode werden hohe Anforderungen gestellt, weil sich die Eigenschaften der Edelmetalllegierungen im Vergleich zu Nickellegierungen hinsichtlich Schmelz- und Siedepunkt sowie Wärmeausdehnungskoeffizient stark unterscheiden. Ein kostengünstiges Verbindungsverfahren ist das Widerstandsschweissen. Wird die Edelmetalllegierung mit der Nickellegierung durch Wiederstandsschweissen verbunden, so kann es bei Erwärmung dieser Verbindung aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und der geringen Diffusionszonendicken im Grenzbereich zwischen der Edelmetalllegierung und der Nickellegierung, also der geringen gegenseitigen Durchmischung der Edelmetalllegierung und der Nickellegierung in dem Bereich ihres Aneinandergrenzens zum Aufreissen der Verbindung kommen. In dem so entstandenen Spalt tritt Korrosion auf, vor allem dann, wenn die Elektrode als Masse- oder Mittelelektrode in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingeführt ist und von den dortigen Gasgemischen umgeben ist. Somit wird die Lebensdauer derartiger Verbindungen begrenzt. To the process engineering for establishing the connection between the precious metal alloy and such an electrode high demands are made because the Properties of the precious metal alloys compared to Nickel alloys with regard to melting and boiling point as well Distinguish strongly between the coefficient of thermal expansion. On it is an inexpensive connection method Resistance welding. If the precious metal alloy with the Nickel alloy connected by resistance welding, see above it may be due to the heating of this connection different coefficients of thermal expansion and the low diffusion zone thicknesses in the border area between the Precious metal alloy and nickel alloy, so the low mutual mixing of the precious metal alloy and the nickel alloy in the area of their Come together to tear open the connection. In Corrosion occurs in the resulting gap, especially then when the electrode as a ground or center electrode in the combustion chamber of an internal combustion engine is introduced and is surrounded by the gas mixtures there. Thus the Lifetime of such connections limited.

Eine Methode, die zu einer stabileren Verbindung zwischen der Edelmetalllegierung und der Nickellegierung führt, besteht im Anbringen einer Schweißnaht zwischen der Edelmetalllegierung und der Nickellegierung unter Verwendung eines Laserschweissverfahrens. Das Anbringen solcher Schweißnähte ist jedoch vergleichsweise aufwendig und bedingt einen vergleichsweise hohen Materialaufwand für die Edelmetalllegierung. A method that leads to a more stable connection between the precious metal alloy and the nickel alloy, consists in making a weld between the Precious metal alloy and nickel alloy using a laser welding process. Attaching such However, welds are comparatively complex and requires a comparatively high cost of materials for the Precious metal alloy.

Eine demgegenüber einfachere Methode stellt das sogenannte Laserlegieren dar, bei dem die Edelmetalllegierung und die Nickellegierung in einander benachbarten Bereichen vollständig aufgeschmolzen und dabei vermischt, das heißt legiert werden. Die dabei entstehende Edelmetall-Nickel- Legierung ist jedoch hinsichtlich Erosion und Korrosion weniger resistent als reine Edelmetalllegierungen. The so-called method represents a simpler method Laser alloys in which the precious metal alloy and Nickel alloy in adjacent areas completely melted and mixed, that is be alloyed. The resulting precious metal nickel However, alloy is regarding erosion and corrosion less resistant than pure precious metal alloys.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sollen nun die genannten Nachteile, die sich bei der Verbindung der Edelmetalllegierung mit der Nickellegierung durch Widerstandsschweissen, Laserschweissen oder Laserlegieren ergeben, weitgehend vermieden werden. Dabei sollen dauerhaltbare, verschleißfeste Elektroden hergestellt werden, wobei die Verbindung zwischen einem Edelmetall oder einer Edelmetalllegierung mit der Elektrode mit geringem Aufwand realisierbar sein soll. With the method according to the invention, the aforementioned should now be Disadvantages that arise when connecting the Precious metal alloy with the nickel alloy through Resistance welding, laser welding or laser alloying result to be largely avoided. In doing so durable, wear-resistant electrodes be, the connection between a precious metal or a precious metal alloy with the electrode with low Effort should be realizable.

In Fig. 1 kennzeichnet 5 eine Elektrode, die beispielsweise die Mittelelektrode einer Zündkerze sein kann. Die Elektrode 5 umfaßt eine Spitze 20 die gemäß Fig. 1 eine Vertiefung bilden kann, aber nicht muß. Die Elektrode 5 ist metallisch ausgebildet und kann beispielsweise zumindest teilweise aus Nickel gebildet sein. Im folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass die Elektrode 5 aus einer Nickellegierung gebildet ist. In Fig. 1, 5 denotes an electrode, which can be, for example, the center electrode of a spark plug. The electrode 5 comprises a tip 20 which can form a depression as shown in FIG. 1, but does not have to. The electrode 5 is made of metal and can, for example, be at least partially made of nickel. In the following, it should be assumed as an example that the electrode 5 is formed from a nickel alloy.

In Fig. 1 ist weiterhin eine Edelmetallspitze 1 dargestellt, die aus einem reinen Edelmetall oder aus einer Edelmetalllegierung gebildet sein kann. Als reine Edelmetalle können dabei beispielsweise Gold, Platin oder Iridium Verwendung finden. Bei Verwendung von Edelmetalllegierungen kann dies ebenfalls unter Verwendung von Gold, Platin oder Iridium erfolgen. Unter Edelmetalllegierungen sind dabei Legierungen zu verstehen, die lediglich Edelmetalle enthalten. In diesem Beispiel soll die Edelmetallspitze 1 als Edelmetalllegierung ausgebildet sein und einen Anteil Platin enthalten. Gemäß Fig. 1 ist die Edelmetallspitze 1 an ihrer Unterseite 35 derart geformt, dass sie möglichst passgenau von der Spitze 20 der Elektrode 5 aufgenommen werden kann. Gemäß Fig. 1 weist die Edelmetallspitze 1 an ihrer Unterseite 35 eine Hervorhebung auf, die mit der Vertiefung an der Spitze 20 der Elektrode 5 korrespondiert. Der Durchmesser der Edelmetallspitze 1 ist dabei etwa genauso groß gewählt wie der Durchmesser der Elektrode 5 im Bereich ihrer Spitze 20. Er könnte aber auch größer oder kleiner gewählt werden. In Fig. 1, a noble metal tip 1 is also shown, which may be formed from a pure noble metal or a noble metal alloy. Gold, platinum or iridium, for example, can be used as pure noble metals. When using precious metal alloys, this can also be done using gold, platinum or iridium. Precious metal alloys are understood to mean alloys that only contain precious metals. In this example, the noble metal tip 1 should be designed as a noble metal alloy and contain a proportion of platinum. Referring to FIG. 1, the noble metal tip 1 is formed on its bottom 35 so that they can be received accurately as possible from the tip 20 of the electrode 5. Referring to FIG. 1, the noble metal tip 1 at its underside 35 a highlight on, corresponding to the indentation in the top 20 of the electrode 5. The diameter of the noble metal tip 1 is chosen to be approximately the same size as the diameter of the electrode 5 in the region of its tip 20 . But it could also be chosen larger or smaller.

Gemäß Fig. 1 wird nun in einem ersten Verfahrensschritt die Edelmetallspitze 1 passgenau auf die Spitze 20 der Elektrode 5 gesetzt, wie durch den Pfeil in Fig. 1 angedeutet ist. Referring to FIG. 1, the noble metal tip 1 is precisely placed on the tip 20 of the electrode 5 is now in a first process step, as indicated by the arrow in Fig. 1.

Anschließend wird in einem zweiten Verfahrensschritt gemäß Fig. 2 die Edelmetallspitze 1 mit der Elektrode 5 in dem Bereich, in dem die Edelmetallspitze 1 an die Elektrode 5 grenzt, miteinander verschweißt, beispielsweise durch ein Widerstandsschweißverfahren. Dieser Bereich ist in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 40 gekennzeichnet. Er wird im folgenden auch als Schweißbereich bezeichnet. The noble metal tip 1 with the electrode 5 in the region in which the noble metal tip 1 is adjacent to the electrode 5 is then in a second method step according to FIG. 2, welded together, for example by a resistance welding method. This area is identified in FIG. 2 by reference number 40 . It is also referred to below as the welding area.

Die Dicke der sich dabei ergebenden Diffusionszone im Schweißbereich 40 beträgt in der Regel wenige µm und ist damit anfällig hinsichtlich von Wärmespannungsrissen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Edelmetallspitze 1 und der nickelhaltigen Elektrode 5. The thickness of the resulting diffusion zone in the welding area 40 is generally a few μm and is therefore susceptible to thermal stress cracks due to the different thermal expansion coefficients of the noble metal tip 1 and the nickel-containing electrode 5 .

In einem dritten Verfahrensschritt wird die Edelmetallspitze 1 in einem ersten Bereich 10 und die Elektrode 5 in einem zweiten Bereich 15, der dem ersten Bereich 10 benachbart ist, aufgeschmolzen, um in diesen Bereichen 10, 15 eine Mischlegierung aus dem Material der Edelmetallspitze 1 und dem Material der Elektrode 5 zu bilden, also eine Mischlegierung aus der Edelmetalllegierung der Edelmetallspitze 1 und der Nickellegierung der Elektrode 5 gemäß dem hier gewählten Beispiel. Dabei wird der erste Bereich 10 so bestimmt, dass er etwa ringförmig vollständig vom Material der Edelmetallspitze 1 ummantelt ist, wie in Fig. 3 erkennbar ist. In sämtlichen Figuren kennzeichnen dabei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. Der Schweißbereich 40 ist im Bereich eines Grenzbereichs 25 des ersten Bereichs 10 zum zweiten Bereich 15 in Fig. 3 zur Veranschaulichung durch Schraffur hervorgehoben und durch das Bezugszeichen 45 gekennzeichnet. Er wird im folgenden auch als Grenzschweißbereich bezeichnet. Beim Aufschmelzen des ersten Bereichs 10 und des zweiten Bereichs 15 wird auch der Grenzschweißbereich 45 aufgeschmolzen, der nach dem zweiten Verfahrensschritt gemäß Fig. 2 als Teil des Schweißbereichs 40 die beschriebene Diffusionszone zwischen der Edelmetallspitze 1 und der Elektrode 5 ergab. Im ersten Bereich 10, im zweiten Bereich 15 und im Grenzschweißbereich 45 ergibt sich beim dritten Verfahrensschritt gemäß Fig. 3 eine möglichst vollständige Durchmischung des Materials der Edelmetallspitze 1 und des Materials der Elektrode 5. Es ergibt sich somit nach dem dritten Verfahrensschritt gemäß Fig. 3 im ersten Bereich 10, im zweiten Bereich 15 und im Grenzschweißbereich 45 eine annähernd homogene Edelmetall- Nickel-Legierung, die gemäß Fig. 3 im Bereich der Edelmetallspitze 1 etwa ringförmig vollständig vom Material der Edelmetallspitze 1, im Bereich der Elektrode 5 vollständig vom Material der Elektrode 5 und im Bereich des Schweißbereichs 40 vollständig von der Diffusionszone umgeben ist. Entscheidend ist dabei vor allem, dass der erste Bereich 10 etwa ringförmig vollständig vom Material der Edelmetallspitze 1 ummantelt ist. In a third method step, the precious metal tip 1 is melted in a first area 10 and the electrode 5 in a second area 15 , which is adjacent to the first area 10 , in order to create a mixed alloy of the material of the noble metal tip 1 and that in these areas 10 , 15 To form the material of the electrode 5 , ie a mixed alloy of the noble metal alloy of the noble metal tip 1 and the nickel alloy of the electrode 5 according to the example chosen here. The first region 10 is determined in such a way that it is completely encased in an approximately ring shape by the material of the noble metal tip 1 , as can be seen in FIG. 3. The same reference numerals designate the same elements in all the figures. The welding area 40 is highlighted by hatching in the area of a border area 25 of the first area 10 to the second area 15 in FIG. 3 and is identified by the reference symbol 45 . It is also referred to below as the limit welding area. When the first area 10 and the second area 15 are melted, the limit welding area 45 is also melted, which after the second method step according to FIG. 2 as part of the welding area 40 resulted in the described diffusion zone between the noble metal tip 1 and the electrode 5 . In the third method step according to FIG. 3, the material of the noble metal tip 1 and the material of the electrode 5 are mixed as completely as possible in the first region 10 , in the second region 15 and in the boundary welding region 45 . Thus, there is after the third method step according to Fig. 3 in the first region 10, an approximately homogeneous noble metal nickel alloy, which according to FIG. 3 in the region of the noble metal tip 1 is approximately annularly entirely of the second region 15 and the border weld area 45 of the material noble metal tip 1, is completely surrounded completely in the area of the electrode 5 from the material of the electrode 5 and in the area of the welding portion 40 of the diffusion zone. The decisive factor here is that the first region 10 is encased approximately completely in a ring shape by the material of the noble metal tip 1 .

Auf diese Weise ist die Mischlegierung im Bereich der Edelmetallspitze 1 bis auf ihre brennraumseitige Stirnfläche vollständig von der die Edelmetallspitze 1 umgebenden Atmosphäre getrennt und somit vor Umwelteinflüssen geschützt und nicht der Erosion und Korrosion besonders im Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgesetzt. Gemäß Fig. 3 ist die sich im ersten Bereich 10, im zweiten Bereich 15 und im Grenzschweißbereich 45 bildende Mischlegierung vollständig im Bereich der Elektrode 5 von der umgebenden Atmosphäre getrennt, da auch der zweite Bereich 15 mit Ausnahme seines Grenzbereichs 50 zum Grenzschweißbereich 45 bzw. zum ersten Bereich 10 vollständig vom Material der Elektrode 5 umgeben ist. In this way, the mixed alloy in the region of the noble metal tip 1 is down to its combustion chamber-side end face completely separated from the noble metal tip 1 surrounding atmosphere and is thus protected against environmental influences and is not particularly exposed to erosion and corrosion in the combustion chamber of an internal combustion engine. According to Fig. 3 the forming in the first region 10, second region 15 and in the boundary welding area 45 mixed alloy is completely separated from the surrounding atmosphere in the area of the electrode 5, since the second region 15 except for its marginal area 50 to the border weld region 45 or to the first area 10 is completely surrounded by the material of the electrode 5 .

Durch die Mischlegierung wird die Verbindung zwischen der Edelmetallspitze 1 und der Elektrode 5 besonders stabil und dauerhaft gemacht und unterliegt nicht mehr der Gefahr einer Rissbildung im Bereich der Diffusionszone zwischen Edelmetallspitze 1 und Elektrode 5. Durch die im Bereich der Edelmetallspitze 1 etwa ringförmige Abschirmung der sich ergebenden Mischlegierung aus Edelmetallanteilen und Nickelanteilen vor der umgebenden Atmosphäre wird besonders im Bereich der Verbindung zwischen der Edelmetallspitze 1 und der Elektrode 5 verhindert, dass die erosions- und korrosionsanfällige Mischlegierung schädlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt wird, sodass die Verbindung zwischen der Edelmetallspitze 1 und der Elektrode 5 besonders dauerhaltbar wird. The mixed alloy makes the connection between the noble metal tip 1 and the electrode 5 particularly stable and permanent and is no longer subject to the risk of cracking in the area of the diffusion zone between the noble metal tip 1 and the electrode 5 . Due to the approximately ring-shaped in the area of the noble metal tip 1 shielding the resulting mixed alloy of precious metal fractions and nickel contents from the ambient atmosphere of the connection between the noble metal tip 1 and the electrode 5 is prevented, especially in the range that the erosion and corrosion-prone mixed alloy harmful environmental influences is exposed so that the connection between the noble metal tip 1 and the electrode 5 is particularly durable.

Das Aufschmelzen des ersten Bereichs 10, des Grenzschweißbereichs 45 und des zweiten Bereichs 15 kann beispielsweise mittels Laserenergie realisiert werden. Dazu kann beispielsweise von einem Laserelement 30 wie in Fig. 3 dargestellt die Laserenergie aufgebracht werden. In Fig. 3 kennzeichnet das Bezugszeichen 55 einen Laserstrahl. Der Laserstrahl ist dabei auf den ersten Bereich 10, den Grenzschweißbereich 45 und den zweiten Bereich 15 fokussiert und sorgt für eine örtlich präzise Aufschmelzung dieser Bereiche und damit zur Bildung einer möglichst konstanten homogenen Mischlegierung in diesen Bereichen. Die Laserenergie kann dabei beispielsweise mittels eines Laserpulses auf eine, im Falle einer Zündkerze brennraumseitige, Stirnfläche der Edelmetallspitze 1 aufgebracht werden. Dabei wird die Laserenergie nicht auf die gesamte Stirnfläche der Edelmetallspitze 1 aufgebracht, sondern auf einen etwa kreisförmigen Bereich, der von einem etwa kreisringförmigen Bereich der Stirnfläche umgeben ist. Nur im kreisförmigen Bereich der Stirnfläche und darunter wird die Edelmetallspitze 1 somit aufgeschmolzen, um den ersten Bereich 10 zu ergeben, der etwa ringförmig vollständig vom Material der Edelmetallspitze 1 ummantelt ist. Die Verwendung eines Laserpulses ermöglicht eine gezielte und definierte Zurverfügungstellung der für das Aufschmelzen des ersten Bereiches 10, des zweiten Bereichs 15 und des Grenzschweißbereichs 45 erforderlichen Energie. Der Laserpuls kann beispielsweise eine Leistung von etwa 1 kW für eine Zeit von etwa 10 ms aufweisen. The melting of the first area 10 , the limit welding area 45 and the second area 15 can be realized for example by means of laser energy. For this purpose, the laser energy can be applied, for example, by a laser element 30 as shown in FIG. 3. In Fig. 3, reference numeral 55 denotes a laser beam. The laser beam is focused on the first area 10 , the boundary welding area 45 and the second area 15 and ensures a locally precise melting of these areas and thus the formation of a homogeneous mixed alloy that is as constant as possible in these areas. The laser energy can be applied, for example, by means of a laser pulse to an end face of the noble metal tip 1 on the combustion chamber side in the case of a spark plug. The laser energy is not applied to the entire end face of the noble metal tip 1 , but to an approximately circular area which is surrounded by an approximately circular area of the end face. The precious metal tip 1 is thus only melted in the circular area of the end face and below, in order to produce the first area 10 , which is encased approximately completely in a ring shape by the material of the precious metal tip 1 . The use of a laser pulse enables a targeted and defined provision of the energy required for melting the first region 10 , the second region 15 and the limit welding region 45 . The laser pulse can, for example, have a power of approximately 1 kW for a time of approximately 10 ms.

Somit ergibt sich gemäß Fig. 4 nach dem dritten Verfahrensschritt zwischen der Edelmetallspitze 1 und der Elektrode 5 die mit dem Bezugszeichen 60 gekennzeichnete Mischlegierung mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der zwischen dem der Edelmetalllegierung der Edelmetallspitze 1 und dem der Nickellegierung der Elektrode 5 liegt. Risse aufgrund von Wärmespannungen werden dadurch vor allem im Bereich der Mischlegierung 60 vermieden. Die Verbindung zwischen der Edelmetallspitze 1 und der Elektrode 5 ist somit dauerhaltbar. Dies um so mehr, je größer der Querschnitt der Mischlegierung 60 im Bereich des Schweißbereichs 40, also der Diffusionszone, ist. Lediglich eine brennraumseitige Stirnfläche 100 der Mischlegierung 60 ist nicht vom nicht aufgeschmolzenenen Material der Edelmetallspitze 1 umgeben und somit direkt dem Brennraum ausgesetzt. Da gemäß Fig. 3 der erste Bereich 10 etwa ringförmig vollständig von nicht aufgeschmolzenem Material der Edelmetallspitze 1 ummantelt ist, ist die Mischlegierung 60 gemäß Fig. 4 im Bereich der Edelmetallspitze 1 weitgehend von Umwelteinflüssen abgeschirmt. Somit liegen mit Ausnahme der brennraumseitigen Stirnfläche 100 der Mischlegierung 60 an der Oberfläche der Edelmetallspitze 1 vor allem in dem dem Brennraum zugewandten Teil des Schweißbereichs 40 die sehr guten Erosions- und Korrosionseigenschaften der verwendeten Edelmetalllegierung weiterhin vor. Somit wird vor allem im Schweißbereich 40 eine Korrosion und Erosion verhindert und die Dauerhaltbarkeit der Verbindung zwischen der Edelmetallspitze 1 und der Elektrode 5 erhöht. Thus, Fig. 4 mixed alloy 5 marked with the reference numeral 60 yields according to the third method step, between the noble metal tip 1 and the electrode having a thermal expansion coefficient between that of the noble metal alloy of the noble metal tip 1 and the nickel alloy of the electrode 5. Cracks due to thermal stresses are thereby avoided, particularly in the area of the mixed alloy 60 . The connection between the noble metal tip 1 and the electrode 5 is thus durable. The greater the cross section of the mixed alloy 60 in the area of the welding area 40 , that is to say the diffusion zone, the more so. Only one end face 100 of the mixed alloy 60 on the combustion chamber side is not surrounded by the non-melted material of the precious metal tip 1 and is thus directly exposed to the combustion chamber. Is approximately annularly completely encased as shown in FIG. 3, the first region 10 of non-molten material of the noble metal tip 1, the mixed alloy 4 of the noble metal tip 1 60 of FIG. Largely in the range shielded from environmental influences. With the exception of the end face 100 of the mixed alloy 60 on the combustion chamber side, the very good erosion and corrosion properties of the noble metal alloy used continue to be present on the surface of the noble metal tip 1 , especially in the part of the welding region 40 facing the combustion chamber. This prevents corrosion and erosion, especially in the welding area 40 , and increases the durability of the connection between the noble metal tip 1 and the electrode 5 .

Die gebildete Elektrode 5 mit der Edelmetallspitze 1 ist somit bei minimalem Edelmetalleinsatz unter Brennraumbedingungen dauerhaltbar sowie erosions- und korrosionsfest. Der zweite Verfahrensschritt der Schweißverbindung und der dritte Verfahrensschritt der Laserlegierung lassen sich in kurzer Taktzeit und gleichzeitig durchführen. Somit wird die Herstellungszeit im Vergleich zu einer reinen Schweißverbindung oder Laserlegierung nicht erhöht. The electrode 5 formed with the noble metal tip 1 is thus durable with minimal use of noble metal under combustion chamber conditions and is erosion and corrosion resistant. The second process step of the weld connection and the third process step of the laser alloy can be carried out in a short cycle time and simultaneously. Thus, the manufacturing time is not increased compared to a pure welded joint or laser alloy.

Die Elektrode 5 ist hier beispielhaft als Mittelelektrode einer Zündkerze ausgebildet. In entsprechender Weise kann eine Edelmetallspitze auch an einer Masseelektrode, beispielsweise einer Dachelektrode oder einer Seitenelektrode angebracht werden. Somit kann eine Zündkerze geschaffen werden, bei der sowohl die Mittelelektrode als auch eine oder mehrere Masseelektroden jeweils eine Edelmetallspitze aufweisen, wobei die Edelmetallspitze der Mittelelektrode der Edelmetallspitze einer Masseelektrode zur Ausbildung der Funkenstrecke gegenüberliegt, um den Elektrodenverschleiß zu minimieren und die Lebensdauer der Zündkerze zu verlängern. Die Zündkerze wird in sämtlichen Figuren durch das Bezugszeichen 65 referenziert und ist übersichtlichkeitshalber nur anhand eines Ausschnitts der Elektrode 5, die in diesem Beispiel als Mittelelektrode der Zündkerze 65 fungiert, dargestellt. The electrode 5 is designed here, for example, as a center electrode of a spark plug. In a corresponding manner, a noble metal tip can also be attached to a ground electrode, for example a roof electrode or a side electrode. Thus, a spark plug can be created in which both the center electrode and one or more ground electrodes each have a noble metal tip, the noble metal tip of the center electrode opposite the noble metal tip of a ground electrode to form the spark gap in order to minimize the electrode wear and to extend the life of the spark plug , The spark plug is referenced in all figures by the reference numeral 65 and is shown for the sake of clarity only with reference to a section of the electrode 5 , which in this example functions as the center electrode of the spark plug 65 .

In sämtlichen Figuren kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente und ist die Elektrode 5 und die Edelmetallspitze 1 in einem Längsschnitt dargestellt. In all figures, the same reference numerals designate the same elements and the electrode 5 and the noble metal tip 1 are shown in a longitudinal section.

Claims

1. A method for attaching a noble metal tip ( 1 ) to an electrode ( 5 ), in particular a spark plug electrode, the noble metal tip ( 1 ) being welded onto the electrode ( 5 ) in one step, characterized in that in a further step the noble metal tip ( 1 ) in a first area ( 10 ) and the electrode ( 5 ) in a second area ( 15 ), which is adjacent to the first area ( 10 ), are melted in these areas ( 10 , 15 ) a mixed alloy ( 60 ) to be formed, the first region ( 10 ) being selected such that it is encased approximately annularly completely by the material of the noble metal tip ( 1 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that as a welding process for the first step Resistance welding process is selected.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the two areas using laser energy be melted.

4. The method according to claim 3, characterized in that the laser energy from a laser element ( 30 ) by means of a laser pulse is applied to an end face of the noble metal tip ( 1 ).

5. The method according to claim 4, characterized in that the laser pulse has a power of about 1 kW for a time of about 10 ms.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a non-noble metal, preferably nickel or a nickel alloy, is selected as the material for the electrode ( 5 ).

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a noble metal alloy, in particular with a gold, iridium or platinum content, is selected as the material for the noble metal tip ( 1 ).

8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a pure noble metal, in particular gold, iridium or platinum, is selected as the material for the noble metal tip ( 1 ).

9. electrode ( 5 ), in particular for a spark plug ( 65 ), with a noble metal tip ( 1 ), the noble metal tip ( 1 ) being welded to the electrode ( 5 ), characterized in that the noble metal tip ( 1 ) is in a first region (10) and, forming the electrode (5) in a second region (15) which is adjacent the first region (10), a mixed alloy (60), wherein the first region (10) about a ring completely from the material of the noble metal tip (1 ) is covered.

10. Electrode ( 5 ) according to claim 9, characterized in that the electrode ( 5 ) is formed from a non-noble metal, preferably nickel or a nickel alloy.

11. Electrode ( 5 ) according to claim 9 or 10, characterized in that the noble metal tip ( 1 ) is formed from a noble metal alloy, in particular with a gold, iridium or platinum component.

12. Electrode ( 5 ) according to claim 9 or 10, characterized in that the noble metal tip ( 1 ) is formed from a pure noble metal, in particular gold, iridium or platinum.

13. Spark plug ( 65 ) with an electrode ( 5 ), in particular a central or ground electrode, the electrode ( 5 ) comprising a noble metal tip ( 1 ) and the noble metal tip ( 1 ) being welded to the electrode ( 5 ), characterized that the noble metal tip ( 1 ) in a first region ( 10 ) and the electrode ( 5 ) in a second region ( 15 ), which is adjacent to the first region ( 10 ), form a mixed alloy, the first region ( 10 ) approximately is completely encased in a ring from the material of the precious metal tip ( 1 ).