DE102013210456B4

DE102013210456B4 - Spark plug with forming nickel-rich protective layer

Info

Publication number: DE102013210456B4
Application number: DE102013210456.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Nufer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2033-06-06
Also published as: DE102013210456A1; WO2014195090A1

Abstract

Zündkerze aufweisend eine erste Zündkerzenelektrode (2, 3) und eine zweite Zündkerzenelektrode (3, 2), wobei- die erste Zündkerzenelektrode (2, 3) Rh enthält und im Zustand vor Befunkung im Wesentlichen nickelfrei ist und im Zustand vor der Befunkung alle Elemente gleichmäßig im Elektrodenmaterial verteilt sind. und wobei- die zweite Zündkerzenelektrode (3, 2) Ni enthält, wobei die zweite Zündkerzenelektrode (3, 2) im Wesentlichen frei ist von Rh, und wobei die erste Zündkerzenelektrode (2, 3)im Zustand nach Befunkung eine nickelreiche Oberflächensicht aufweist.A spark plug comprising a first spark plug electrode (2, 3) and a second spark plug electrode (3, 2), wherein the first spark plug electrode (2, 3) contains Rh and is substantially nickel free in the pre-firing state and all elements uniformly in the pre-firing state are distributed in the electrode material. and wherein - said second spark plug electrode (3, 2) contains Ni, said second spark plug electrode (3, 2) being substantially free of Rh, and said first spark plug electrode (2, 3) having a nickel rich surface view in the fired state.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze mit sich bildender nickelreicher Schicht mit reduziertem funkenerosiven Verschleiß, guter Korrosionsstabilität, hoher Leistungsdichte und langer Laufzeit.The present invention relates to a spark plug with forming nickel-rich layer with reduced spark erosive wear, good corrosion resistance, high power density and long life.

Aufgrund der steten Weiterentwicklung von Kraftfahrzeugmotoren und deren Komponenten zur Steigerung der Leistungsfähigkeit und Motorkraft, werden auch an die Materialien der Motorbauteile, und insbesondere an die Zündkerzen, die besonders hohen Belastungen ausgesetzt sind, und damit einem hohen Verschleiß unterliegen, hohe Anforderungen gestellt. Die Lebensdauer einer Zündkerze wird heutzutage überwiegend durch den Verschleiß ihrer Elektroden bedingt, der sich in einem Materialabtrag an den Zündkerzenelektroden, insbesondere in dem Bereich, in dem das Zündfunkenplasma erzeugt wird, äußert. Zur Erhöhung der Laufzeit einer Zündkerze werden Zündkerzenelektroden aus Edelmetallen, wie zum Beispiel Platin oder Legierungen auf Edelmetallbasis verwendet, die zwar eine höhere Resistenz gegenüber Funkenerosion aufweisen, jedoch im Hinblick auf die hohen Kosten der Edelmetalle, aus betriebswirtschaftlichen Gründen, kein geeignetes Zündkerzenelektrodenmaterialien für Standardmotoren darstellen und daher fast ausschließlich in Hochleistungsmotoren, eingesetzt werden.Due to the constant development of automotive engines and their components to increase performance and engine power, high demands are placed on the materials of the engine components, and in particular on the spark plugs, which are exposed to particularly high loads, and thus subject to high wear. The life of a spark plug today is mainly due to the wear of its electrodes, which manifests itself in a material removal at the spark plug electrodes, in particular in the area in which the spark plasma is generated. To increase the life of a spark plug, spark plug electrodes made of precious metals such as platinum or noble metal-based alloys are used, which are more resistant to spark erosion but are not suitable spark plug electrode materials for standard motors in view of the high cost of the noble metals for commercial reasons and therefore almost exclusively used in high performance engines.

Aus der US 2007 / 0 236 123 A1 und der JP 2004 - 152 682 A sind Zündkerzen mit Elektroden bekannt, bei denen mindestens eine Elektrode oder beide Elektrode eine Zündspitze mit Nickel und Rhodium aufweisen. Aus der DE 24 21 585 A1 , der EP 2 717 397 A2 und der EP 2 554 690 A1 sind Zündkerzen bekannt, die mindestens eine Elektrode mit einem Ni-haltigen Grundkörper und einer Rh-haltigen Zündspitze aufweisen. Die DE 10 2012 110 750 A1 offenbart eine Zündkerze mit einer Zündelektrode, die komplett aus einem Ni-haltigen oder einem Rh-haltigen Einkristall besteht. Die DE 602 24 008 T2 offenbart eine Zündkerzenelektrode, die komplett oder deren Spitze aus einer Pt-Rh-Legierung besteht.From the US 2007/0 236 123 A1 and the JP 2004 - 152 682 A spark plugs with electrodes are known in which at least one electrode or both electrodes have a firing tip with nickel and rhodium. From the DE 24 21 585 A1 , of the EP 2 717 397 A2 and the EP 2 554 690 A1 spark plugs are known which have at least one electrode with a Ni-containing body and a Rh-containing firing tip. The DE 10 2012 110 750 A1 discloses a spark plug having a firing electrode made entirely of a Ni-containing or Rh-containing single crystal. The DE 602 24 008 T2 discloses a spark plug electrode which is complete or whose tip is made of a Pt-Rh alloy.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Zündkerze mit den Merkmalen des Anspruches 1 zeichnet sich demgegenüber durch einen niedrigen funkenerosiven Verschleiß und einen besonders geringen funkeninduzierten Materialabtrag, eine gute Korrosionsbeständigkeit und reduzierte Materialkosten bei hoher Leistungsdichte und langer Laufzeit aus. Erfindungswesentlich ist hierbei dass die Zündkerze eine erste Zündkerzenelektrode und eine zweite Zündkerzenelektrode umfasst, wobei die erste Zündkerzenelektrode Rhodium (Rh) enthält und vor einer Befunkung im wesentlichen Ni-frei ist, und im Zustand vor der Befunkung alle Elemente gleichmäßig im Elektrodenmaterial verteilt sind, und die zweite Zündkerzenelektrode Nickel (Ni) enthält, wobei die zweite Zündelektrode im Wesentlichen frei ist von Rh, und wobei die erste Zündkerzenelektrode im Zustand nach Befunkung eine nickelreiche Oberflächensicht aufweist. Es wurde gefunden, dass aufgrund der Gesamtkonstruktion der erfindungsgemäßen Zündkerze bei der erfindungsgemäßen ersten Zündkerzenelektrode eine Anlagerung von von der zweiten Zündkerzenelektrode abgetragenem Nickel aus der Gasphase bzw. aus dem Funkenplasma auf die Elektrodenoberfläche der ersten Zündkerzenelektrode und damit eine Anreicherung von Nickel auf der Elektrodenoberfläche und Ausbildung einer nickelreichen Oberflächenschicht als Schutzschicht auf der ersten Zündkerzenelektrode, auftritt. Ohne an die Theorie gebunden zu sein wird angenommen, dass diese Anlagerung und Anreicherung von durch Befunkung der Elektrodenoberfläche bereits erodiertem Nickel, auf die Anwesenheit von Rhodium in der ersten Zündkerzenelektrode zurückzuführen ist, das mit dem Nickel Verbindungen, wie beispielsweise Rhodium-Nickel-Spinelle, wie NiRh₂O₄, formt. Hierdurch wird ein Kreislauf der Nickelabtragung und Nickelwiederanlagerung von und an die Elektrodenoberfläche der ersten Zündkerzenelektrode ausgebildet, was in Kombination mit der Anlagerung von Nickel von der zweiten Zündkerzenelektrode dort zu einer nickelreichen Elektrodenoberfläche und in Summe damit zu einem deutlich reduzierten Gesamtabtrag an Zündkerzenelektrodenmaterial der ersten Zündkerzenelektrode führt. Hierdurch wird auch die Korrosionsstabilität der Zündkerze gefördert. Die sich durch Nickelanreicherung an der Oberfläche der ersten Zündkerzenelektrode ausbildende Schutzschicht besteht vorzugsweise zu 100% aus Nickel. Diese Nickelschutzschicht wird somit durch erodiertes Nickel aus der zweiten Zündkerzenelektrode gebildet. Durch die relativ kostengünstigen Elemente Nickel und Rhodium, zeichnet sich die erfindungsgemäße Zündkerze ferner durch moderate Materialkosten aus.The spark plug according to the invention with the features of claim 1 is characterized by a low spark erosive wear and a particularly low spark-induced material removal, good corrosion resistance and reduced material costs at high power density and long term. Essential to the invention here is that the spark plug comprises a first spark plug electrode and a second spark plug electrode, wherein the first spark plug electrode contains rhodium (Rh) and is substantially Ni-free before Befrauchung, and in the state before Befunkung all elements are evenly distributed in the electrode material, and the second spark plug electrode includes nickel (Ni), the second spark electrode being substantially free of Rh, and the first spark plug electrode having a nickel-rich surface view in the as-fired condition. It has been found that due to the overall construction of the spark plug according to the invention in the first spark plug electrode according to the invention an accumulation of ablated from the second spark plug electrode nickel from the gas phase or from the spark plasma on the electrode surface of the first spark plug electrode and thus an accumulation of nickel on the electrode surface and training a nickel-rich surface layer as a protective layer on the first spark plug electrode occurs. Without being bound by theory, it is believed that this attachment and accumulation of nickel already eroded by fusing the electrode surface is due to the presence of rhodium in the first spark plug electrode associated with the nickel compounds such as rhodium-nickel spinels, as NiRh ₂ O ₄ , forms. This forms a cycle of nickel removal and nickel re-accumulation from and to the electrode surface of the first spark plug electrode, which, in combination with the addition of nickel from the second spark plug electrode there, results in a nickel-rich electrode surface and, in aggregate, significantly reduced overall spark plug electrode material removal of the first spark plug electrode , As a result, the corrosion stability of the spark plug is promoted. The protective layer formed by nickel accumulation on the surface of the first spark plug electrode is preferably 100% nickel. This nickel protective layer is thus formed by eroded nickel from the second spark plug electrode. Due to the relatively inexpensive elements nickel and rhodium, the spark plug according to the invention is further characterized by moderate material costs.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung beträgt der Anteil an Rh in der ersten Zündkerzenelektrode 0,5 bis 40 Gew.-% und vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der ersten Zündkerzenelektrode. Gehalte an Rh von mindestens 0,5 Gew.-% und vorzugsweise mindestens 5 Gew.-%, sind für die Stabilisierung des Elektrodenmaterials gegenüber funkenerosivem Verschleiß vorteilhaft, lassen sich homogen in das Zündkerzenelektrodenmaterial einlegieren und stehen zur Wiederanreicherung von Ni aus der Gasphase großflächig zur Verfügung. Sehr hohe Gehalte an Rh von mehr als 40 Gew.-% führen hingegen zu einer Verminderung der Stabilität der Zündkerzenelektrode und zudem zu deutlich erhöhten Kosten desselben. Durch Limitierung des Rh Gehalts auf maximal 40 Gew.-% und vorzugsweise maximal 30 Gew.-%, können somit die Kosten des Elektrodenmaterials gesenkt werden.According to an advantageous development, the content of Rh in the first spark plug electrode is 0.5 to 40% by weight and preferably 5 to 30% by weight, based on the total weight of the first spark plug electrode. Levels of Rh of at least 0.5% by weight and preferably at least 5% by weight are advantageous for the stabilization of the electrode material against spark erosion, can be homogeneously alloyed into the spark plug electrode material and are available for re-enrichment of Ni from the gas phase over a large area available. Very high levels of Rh of more than By contrast, 40% by weight lead to a reduction in the stability of the spark plug electrode and, moreover, to a significantly increased cost thereof. By limiting the Rh content to a maximum of 40% by weight and preferably not more than 30% by weight, the cost of the electrode material can thus be reduced.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Anteil an Nickel in der zweiten Zündkerzenelektrode größer ist als 10 Gew.-%, vorzugsweise größer als 50 Gew.-% und besonders bevorzugt größer als 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zweiten Zündkerzenelektrode. Dies wirkt sich positiv auf die Kostenstruktur der Zündkerze aus.An advantageous development provides that the proportion of nickel in the second spark plug electrode is greater than 10 wt .-%, preferably greater than 50 wt .-% and particularly preferably greater than 90 wt .-%, based on the total weight of the second spark plug electrode , This has a positive effect on the cost structure of the spark plug.

Weiter vorteilhaft enthält die erste Zündkerzenelektrode mindestens ein erstes Edelmetall. Durch das erste Edelmetall wird die Verschleißrate der ersten Zündkerzenelektrode bei gleichzeitiger Erhöhung deren Leistungsdichte, reduziert. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich nach einer gewissen Befunkungsdauer an der Oberfläche der ersten Zündkerzenelektrode eine Schutzschicht aus Nickel und erstem Edelmetall ausbildet, wobei sich das Nickel, wie bereits ausgeführt, durch seine hohe Affinität zu dem ferner enthaltenen Rhodium an der Elektrodenoberfläche anreichert. Damit erhöht sich auch die Laufleistung der erfindungsgemäßen Zündkerze.With further advantage, the first spark plug electrode contains at least one first noble metal. The first noble metal reduces the wear rate of the first spark plug electrode while increasing its power density. This is due to the fact that after a certain Befrauchungsdauer on the surface of the first spark plug electrode forms a protective layer of nickel and first noble metal, wherein the nickel, as already stated, enriches by its high affinity to the rhodium further contained at the electrode surface. This also increases the mileage of the spark plug according to the invention.

Vorzugsweise ist das erstes Edelmetall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Platin (Pt), Palladium (Pd), Iridium (Ir), Gold (Au), Silber (Ag), Osmium (Os), Rhenium (Re), und Ruthenium (Ru). Diese Edelmetalle zeichnen sich durch eine hohe Verfügbarkeit aus und maximieren die Leistungsdichte der erfindungsgemäßen Zündkerze.Preferably, the first noble metal selected from the group consisting of: platinum (Pt), palladium (Pd), iridium (Ir), gold (Au), silver (Ag), osmium (Os), rhenium (Re), and ruthenium (Ru). These precious metals are characterized by high availability and maximize the power density of the spark plug according to the invention.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, das das erste Edelmetall in Gew.-% den Hauptbestandteil der ersten Zündkerzenelektrode darstellt und/oder dass der Anteil erstem Edelmetall weniger als 95 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 90 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als 85 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der ersten Zündkerzenelektrode, beträgt. Stellt das erste Edelmetall den Hauptbestandteil der ersten Zündkerzenelektrode dar, so fördert dies die Stabilität des Elektrodenmaterials gegenüber Funkenerosion und erhöht somit auf Dauer die Leistungsdichte der Zündkerze. Ein Anteil an erstem Edelmetall von maximal 95 Gew.-% und vorzugsweise maximal 85 Gew.-% ist ausreichend um eine Grundstabilität des Elektrodenmaterials gegenüber funkenerosivem Verschleiß und damit eine Zündkerze mit hoher Leistungsdichte und Materialstabilität bereitzustellen. Durch einen geringeren Gehalt an erstem Edelmetall, können ferner die Materialkosten für die erfindungsgemäße Zündkerze gesenkt werden.A further advantageous development provides that the first noble metal in wt .-% is the main component of the first spark plug electrode and / or that the proportion of first noble metal less than 95 wt .-%, preferably less than 90 wt .-% and particularly preferably less is 85% by weight based on the total weight of the first spark plug electrode. If the first noble metal is the main constituent of the first spark plug electrode, this promotes the stability of the electrode material against spark erosion and thus increases the power density of the spark plug in the long term. A proportion of the first noble metal of not more than 95% by weight and preferably not more than 85% by weight is sufficient to provide a basic stability of the electrode material against spark erosive wear and thus a spark plug with high power density and material stability. By a lower content of first noble metal, also the material costs for the spark plug according to the invention can be reduced.

Weiter vorteilhaft enthält die erste Zündkerzenelektrode mindestens ein zweites Edelmetall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Platin (Pt), Iridium (Ir), Palladium (Pd), Gold (Au), Osmium (Os), Silber (Ag), Rhenium (Re) und Ruthenium (Ru), wobei der Gesamtanteil an zweitem Edelmetall weniger als 10 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 8 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der ersten Zündkerzenelektrode, beträgt. Das zweite Edelmetall ist nicht mit dem ersten Edelmetall identisch und dient der Verarbeitbarkeit des Zündkerzenelektrodenmaterials, der Erhöhung der Korrosionsstabilität und Steigerung der Leistungsfähigkeit der Zündkerze. Hierzu sind bereits geringe Gehalte von weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Zündkerzenelektrodenmaterials geeignet. Ab höheren Gehalten, also ab 8 Gew.-% und insbesondere ab 10 Gew.-% wird das Legierungsgefüge destabilisiert, was sich in einer verminderten Leistungsdichte, sowie einer erhöhten Verschleißrate äußert.Further advantageously, the first spark plug electrode contains at least one second noble metal selected from the group consisting of: platinum (Pt), iridium (Ir), palladium (Pd), gold (Au), osmium (Os), silver (Ag), rhenium ( Re) and ruthenium (Ru), wherein the total amount of second noble metal is less than 10 wt .-%, preferably less than 8 wt .-% and particularly preferably less than 5 wt .-%, based on the total weight of the first spark plug electrode , The second noble metal is not identical to the first noble metal and serves for processability of the spark plug electrode material, enhancement of corrosion resistance, and increase of performance of the spark plug. For this purpose, even low contents of less than 5 wt .-%, based on the total weight of the spark plug electrode material are suitable. From higher contents, ie from 8 wt .-% and especially from 10 wt .-%, the alloy structure is destabilized, which manifests itself in a reduced power density, and an increased wear rate.

Die Erfindung sieht vor, dass die zweite Zündkerzenelektrode im Wesentlichen, also bis auf technisch unvermeidbare Mengen, Rhodiumfrei ist (Rh-frei). Hierdurch wird eine Zündkerze mit reduziertem funkenerosivem Verschleiß bereitgestellt, die ferner eine minimierte Korrosionsrate aufweist.The invention provides that the second spark plug electrode is essentially rhodium-free, ie, except for technically unavoidable amounts (Rh-free). This provides a spark plug with reduced spark erosive wear that also has a minimized corrosion rate.

Weiter vorteilhaft liegt das Nickel der zweiten Zündkerzenelektrode in Form einer Beschichtung auf mindestens einem Teil der Oberfläche der zweiten Zündkerzenelektrode vor. Dies maximiert den Beitrag der zweiten Zündkerzenelektrode zur Reduktion des funkenerosiven Verschleißes der ersten Zündkerzenelektrode und stabilisiert im Wesentlichen die zweite Zündkerzenelektrode gegen korrosiven Materialabtrag.Further advantageously, the nickel of the second spark plug electrode is in the form of a coating on at least a part of the surface of the second spark plug electrode. This maximizes the contribution of the second spark plug electrode to reduce spark erosion wear of the first spark plug electrode and substantially stabilizes the second spark plug electrode against corrosive material removal.

Die erfindungsgemäße Zündkerze zeichnet sich damit durch eine sehr niedrige Verschleißrate, insbesondere durch einen minimierten funkenerosiven Verschleiß, eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit und damit eine hohe Laufleistung bei hoher Leistungsdichte aus. Durch den gegenüber herkömmlichen Edelmetallzündkerzen reduzierten Gehaltes an Edelmetall, ist die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode zudem kostengünstig.The spark plug according to the invention is characterized by a very low wear rate, in particular by a minimized spark erosive wear, a very high corrosion resistance and thus a high mileage at high power density. Due to the reduced compared to conventional noble metal spark plugs content of noble metal, the spark plug electrode according to the invention is also inexpensive.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Zündkerze
2 eine schematische vergrößerte Darstellung der Zündkerzenelektroden der Zündkerze aus 1 vor Befunkung und
3 eine schematische vergrößerte Darstellung der Zündkerzenelektroden der Zündkerze aus 1 nach Befunkung.

Hereinafter, an embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 a schematic representation of a spark plug according to the invention
2 a schematic enlarged view of the spark plug electrodes of the spark plug 1 before firing and
3 a schematic enlarged view of the spark plug electrodes of the spark plug 1 after firing.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die erfindungsgemäße Zündkerze 1 eine Masseelektrode 2, eine Mittelelektrode 3 und einen Isolator 4. Ein Gehäuse 5 umgibt zumindest teilweise einen Isolator 4. Am Gehäuse 5 ist ein Gewinde 6 angeordnet, welches für eine Befestigung der Zündkerze 1 in einem Zylinderkopf 10 ausgelegt ist.How out 1 it can be seen comprises the spark plug according to the invention 1 a ground electrode 2 , a center electrode 3 and an insulator 4 , A housing 5 at least partially surrounds an insulator 4 , At the housing 5 is a thread 6 arranged, which is for a fastening of the spark plug 1 in a cylinder head 10 is designed.

Beispielsweise kann die Masseelektrode 2 eine erste Zündkerzenelektrode im Sinne der Erfindung darstellen und bei einer nicht zur Erfindung gehörigen Ausführung Rhodium und Nickel enthalten. Die Mittelelektrode 3 stellt dann die zweite Zündkerzenelektrode dar, die Nickel enthält. Der umgekehrte Fall ist aber ebenfalls möglich.For example, the ground electrode 2 represent a first spark plug electrode in the context of the invention and in a not belonging to the invention, rhodium and nickel included. The center electrode 3 then represents the second spark plug electrode containing nickel. The reverse case is also possible.

2 ist eine schematische vergrößerte Darstellung der Zündkerzenelektroden 2, 3 der Zündkerze 1 aus 1 vor Befunkung. Im Detail gezeigt sind eine erste Zündkerzenelektrode 3, die in diesem Ausführungsbeispiel als quaderförmige Mittelelektrode dargestellt ist und eine zweite Zündkerzenelektrode 2, die als quaderförmige Masseelektrode dargestellt ist. Die geometrischen Formen der ersten Zündkerzenelektrode 3 und der zweiten Zündkerzenelektrode 2 sind jedoch im Einzelnen nicht beschränkt. 2 is a schematic enlarged view of the spark plug electrodes 2 . 3 the spark plug 1 out 1 before firing. Shown in detail are a first spark plug electrode 3 , which is shown in this embodiment as a rectangular center electrode and a second spark plug electrode 2 , which is shown as a rectangular ground electrode. The geometric shapes of the first spark plug electrode 3 and the second spark plug electrode 2 however, are not limited in detail.

Die erste Zündkerzenelektrode 3 enthält Rhodium 8, das im Zustand vor Befunkung gleichmäßig im Elektrodenmaterial und an der Elektrodenoberfläche verteilt ist. Das Zündkerzenelektrodenmaterial 11 der ersten Zündkerzenelektrode 3 ist somit homogen; alle Elemente sind gleichmäßig im Elektrodenmaterial 11 verteilt. Die erste Zündkerzenelektrode 3 kann neben Rhodium 8 auch mindestens ein erstes Edelmetall und vorzugsweise auch mindestens ein zweites Edelmetall enthalten ist aber im Zustand vor Befunkung im Wesentlichen, also bis auf technisch unvermeidbare Mengen, Nickelfrei.The first spark plug electrode 3 contains rhodium 8th , which is evenly distributed in the electrode material and on the electrode surface before Befunkung. The spark plug electrode material 11 the first spark plug electrode 3 is thus homogeneous; All elements are even in the electrode material 11 distributed. The first spark plug electrode 3 can rhodium in addition 8th However, at least one first precious metal and preferably also at least one second noble metal is contained in the state before Befrauchung substantially, that is, except for technically unavoidable amounts, nickel-free.

Die zweite Zündkerzenelektrode 2 enthält hohe Anteile an Nickel und somit insbesondere mehr als 90 Gew.-% Nickel, bezogen auf das Gesamtgewicht der zweiten Zündkerzenelektrode 2. Alternativ dazu kann die zweite Zündkerzenelektrode 2 an ihrer Oberfläche eine nickelreiche Oberflächenbeschichtung aufweisen.The second spark plug electrode 2 contains high levels of nickel and thus in particular more than 90 wt .-% nickel, based on the total weight of the second spark plug electrode 2 , Alternatively, the second spark plug electrode 2 have on their surface a nickel-rich surface coating.

3 zeigt den Zustand der Zündkerzenelektroden aus 2 nach einer gewissen Befunkungsdauer. An Teilen der Oberfläche der ersten Zündkerzenelektrode 3, also an der der zweiten Zündkerzenelektrode 2 zugewandten Stirnseite der ersten Zündkerzenelektrode 3, hat sich durch die Befunkung eine Oberflächenschicht 9 ausgebildet. Diese Oberflächenschicht 9 enthält hohe Anteile an Nickel 7. Die Oberflächenschicht 9 wird durch Wiederanlagerung und Anreicherung von bereits erodiertem Nickel 7 aus der Gasphase gebildet und dient der ersten Zündkerzenelektrode 3 als Schutzschicht. 3 indicates the condition of the spark plug electrodes 2 after a certain Befrauchungsdauer. At parts of the surface of the first spark plug electrode 3 , ie at the second spark plug electrode 2 facing end side of the first spark plug electrode 3 , has a surface layer through the Befrauchung 9 educated. This surface layer 9 contains high levels of nickel 7 , The surface layer 9 is by re-accumulation and enrichment of already eroded nickel 7 formed from the gas phase and serves the first spark plug electrode 3 as a protective layer.

Das Nickel 7 in der Oberflächenschicht 9 der ersten Zündkerzenelektrode 3 entstammt initial aus durch Zündfunken erodiertem Nickel der zweiten Zündkerzenelektrode 2. Das Nickel in der Oberflächenschicht 9 ist dabei an das in der ersten Zündkerzenelektrode 3 enthaltene Rhodium 8 gebunden, wodurch sich ein Kreislauf der Nickelabtragung und Nickelwiederanlagerung von und an die Oberfläche der ersten Zündkerzenelektrode 3 ausbildet, so dass die erste Zündkerzenelektrode 3 einem deutlich reduzierten Materialabtrag unterliegt, wobei die Oberflächenschicht 9 überwiegend Nickel 7 enthält.The nickel 7 in the surface layer 9 the first spark plug electrode 3 Initially, nickel originates from spark of eroded nickel of the second spark plug electrode 2 , The nickel in the surface layer 9 is in this case in the first spark plug electrode 3 contained rhodium 8th bonded, resulting in a cycle of nickel removal and nickel re-accumulation from and to the surface of the first spark plug electrode 3 forms, so that the first spark plug electrode 3 a significantly reduced material removal subject, wherein the surface layer 9 predominantly nickel 7 contains.

Sofern die erste Zündkerzenelektrode 3 mindestens ein erstes und/oder mindestens ein zweites Edelmetall enthält, kann auch dieses/können diese Teile der Oberflächenbeschichtung 9 sein. Dies ist für den Verschleiß der ersten Zündkerzenelektrode 3 ebenfalls unkritisch, da Edelmetalle aufgrund ihrer guten Stabilität wesentlich seltener durch Funkenerosion abgetragen werden.If the first spark plug electrode 3 At least one first and / or at least one second noble metal may also contain these parts of the surface coating 9 be. This is for the wear of the first spark plug electrode 3 Also not critical, because precious metals are removed much less frequently by spark erosion due to their good stability.

An Teilen der ersten Zündkerzenelektrode 3, die nicht der Befunkung unterliegen, und an denen auch kein Nickel angelagert wird, ist das Elektrodenmaterial 11 nach wie vor homogen ausgebildet.On parts of the first spark plug electrode 3 , which are not subject to the Befunkung, and where no nickel is deposited, is the electrode material 11 still homogeneous.

Die hier dargestellte Zündkerze zeichnet sich somit durch einen niedrigen funkenerosiven Verschleiß, eine geringe Korrosion und damit eine hohe Leistungsdichte und Laufleistung aus.The spark plug shown here is thus characterized by a low spark erosive wear, low corrosion and thus a high power density and mileage.

Claims

A spark plug comprising a first spark plug electrode (2, 3) and a second spark plug electrode (3, 2), wherein - The first spark plug electrode (2, 3) contains Rh and is in the state before Befunkung essentially nickel-free and in the state before Befunkung all elements are evenly distributed in the electrode material. and where the second spark plug electrode (3, 2) contains Ni, the second spark plug electrode (3, 2) being substantially free of Rh, and the first spark plug electrode (2, 3) having a nickel-rich surface view in the as-fired state.

Spark plug after Claim 1 characterized in that the content of Rh in the first spark plug electrode (2, 3) is 0.5 to 40% by weight based on the total weight of the first spark plug electrode (2, 3).

Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion of Ni in the second spark plug electrode (3, 2) is greater than 10 wt .-% based on the total weight of the second spark plug electrode (3, 2).

Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the first spark plug electrode (2, 3) contains at least one first noble metal.

Spark plug after Claim 4 , characterized in that the first noble metal is selected from the group consisting of: Pt, Pd, Ir, Au, Ag, Os, Re and Ru.

Spark plug after Claim 4 or 5 , Characterized in that the first noble metal in wt .-% of the main component of the first spark plug electrode (2, 3) represents and / or that the proportion of the first noble metal is less than 95 wt .-% based on the total weight of the first spark plug electrode (2, 3).

Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the first spark plug electrode (2, 3) at least one second noble metal selected from the group consisting of: Pt, Ir, Pd, Au, Os, Ag, Re and Ru, wherein the total content of the second noble metal is less than 10% by weight based on the total weight of the first spark plug electrode (2, 3).

Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the Ni of the second spark plug electrode (3, 2) is in the form of a coating on at least part of the surface of the second spark plug electrode (3, 2).