DE102017205520A1 - Spark plug electrode, spark plug, and method of making a spark plug electrode - Google Patents

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Tina Hirte
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Ney Moreira
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerzenelektrode (2, 3), die einen Elektrodenkern (8) und eine den Elektrodenkern (8) mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig umgebende, mindestens eine Lage (10) umfassende Oberflächenschicht (9), umfasst, wobei der Elektrodenkern (8) aus Nickel oder einer Nickelbasislegierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% besteht und wobei die Oberflächenschicht (9) mindestens ein Oxid, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Al2O3, SiO2 und Cr2O3 und/oder mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Al, Cr, Si, Co, Nb, Mn und Ta und/oder mindestens eine intermetallische Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 und Ti3Al und/oder mindestens eine feste Lösung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti und Al-Ti-Si und/oder mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Cu, Cr, Pd, Ru und Al enthält.

Figure DE102017205520A1_0000
The present invention relates to a spark plug electrode (2, 3) comprising an electrode core (8) and a surface layer (9) comprising the electrode core (8) at least partially, preferably completely surrounding, at least one layer (10), wherein the electrode core ( 8) consists of nickel or a nickel-based alloy with nickel as the main constituent in mass%, and wherein the surface layer (9) comprises at least one oxide selected from the group consisting of: Al 2 O 3 , SiO 2 and Cr 2 O 3 and / or at least one An element selected from the group consisting of: Al, Cr, Si, Co, Nb, Mn and Ta and / or at least one intermetallic compound selected from the group consisting of AlNi, Al 3 Ni, Al 3 Ni 2 , AlNi 3 and Ti 3 Al and / or at least one solid solution selected from the group consisting of: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti and Al-Ti-Si and / or at least one element selected from the group consisting of: Cu, Cr, Pd, Ru and Al.
Figure DE102017205520A1_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerzenelektrode sowie eine Zündkerze mit reduziertem korrosivem Verschleiß unter Einwirkung hoher Temperaturen und daher mit einer hohen Leistungsdichte und langer Laufzeit. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode mit den vorstehend genannten Eigenschaften.The present invention relates to a spark plug electrode and a spark plug with reduced corrosive wear under the action of high temperatures and therefore with a high power density and long life. Furthermore, the present invention relates to a method for producing a spark plug electrode having the above-mentioned properties.

Aufgrund ihrer guten Temperaturstabilität und der Verfügbarkeit zu moderaten Preisen, werden Zündkerzenelektroden von herkömmlichen Zündkerzen meist aus Nickel oder niedriglegierten Nickellegierungen gebildet. Nachteilig hieran ist, dass nickelbasierte Zündkerzenelektroden zu Metallstaubkorrosion (metal dusting corrosion) neigen, insbesondere in kohlenstoffübersättigter Atmosphäre bei geringen Sauerstoffpartialdrücken. Hierbei werden unter hohen Temperaturen CO oder Kohlenwasserstoffverbindungen zersetzt und freier Kohlenstoff gebildet, der an der nickelhaltigen Oberfläche adsorbiert wird und sodann in die Nickel-Kristallstruktur eindiffundiert. Anschließend wächst Graphit epitaxial zwischen den Ni-111-Kristallebenen auf, was zum Abplatzen von Nickelpartikeln von der Elektrodenoberfläche durch Aufkohlung führt. Um den korrosiven Verschleiß zu reduzieren, werden dem Nickel hohe Chromanteile zugesetzt. Hierdurch wird jedoch die thermische Leitfähigkeit der Zündkerzenelektrode reduziert und es kommt dennoch auch hier zu erhöhtem Elektrodenverschleiß.Due to their good temperature stability and the availability at moderate prices, spark plug electrodes of conventional spark plugs are usually formed of nickel or low alloy nickel alloys. A disadvantage of this is that nickel-based spark plug electrodes tend to metal dusting corrosion, especially in carbon-supersaturated atmosphere at low oxygen partial pressures. Here, under high temperatures, CO or hydrocarbon compounds are decomposed and free carbon is formed, which is adsorbed on the nickel-containing surface and then diffused into the nickel crystal structure. Subsequently, graphite grows epitaxially between the Ni-111 crystal planes, resulting in the spalling of nickel particles from the electrode surface. To reduce the corrosive wear, high chromium levels are added to the nickel. As a result, however, the thermal conductivity of the spark plug electrode is reduced and yet it also comes here to increased electrode wear.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode mit den Merkmalen des Anspruches 1 zeichnet sich demgegenüber durch eine hohe thermische Leitfähigkeit bei gleichzeitig sehr geringem korrosionsinduzierten Materialabtrag aus. Die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit bei hoher Leistungsdichte und langer Laufzeit aus.In contrast, the spark plug electrode according to the invention with the features of claim 1 is characterized by a high thermal conductivity at the same time very little corrosion-induced material removal. The spark plug electrode according to the invention has a high corrosion resistance at high power density and long term.

Erfindungswesentlich ist hierbei dass die Zündkerzenelektrode einen Elektrodenkern und eine den Elektrodenkern mindestens teilweise und vorzugsweise vollständig umgebende Oberflächenschicht umfasst. Insbesondere sind diejenigen Bereiche des Elektrodenkerns, die unter Betriebsbedingungen hohen Temperaturen von etwa 400 bis 900 °C ausgesetzt sind, mit einer Oberflächenschicht bedeckt. Um die Herstellung der Zündkerzenelektrode zu vereinfachen, ist vorteilhaft der gesamte Elektrodenkern, der beim Verbau in einer Zündkerze in einen Brennraum derselben ragt, mit der Oberflächenschicht bedeckt.In this case, it is essential to the invention that the spark plug electrode comprises an electrode core and a surface layer at least partially and preferably completely surrounding the electrode core. In particular, those regions of the electrode core that are exposed to high temperatures of approximately 400 to 900 ° C. under operating conditions are covered with a surface layer. In order to simplify the production of the spark plug electrode, the entire electrode core, which projects into a combustion chamber in a spark plug when installed in a spark plug, is advantageously covered with the surface layer.

Aufgrund der sehr guten thermischen Leitfähigkeit und guten Stabilität, ist der Elektrodenkern aus Nickel oder einer Nickelbasislegierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% gebildet. Im Inneren des Elektrodenkerns kann ferner ein Metallelement, insbesondere ein Kupferdraht, zur Verbesserung der thermischen Anbindung der Zündkerzenelektrode vorgesehen sein. Die Oberflächenschicht ist aus mindestens einer Lage gebildet, die auf den Elektrodenkern aufgebracht oder darauf ausgebildet ist. Die bedeutet, dass die Oberflächenschicht aus einer oder aus mehreren Lagen gleichen oder unterschiedlichen Materials gebildet sein kann.Due to the very good thermal conductivity and good stability, the electrode core is made of nickel or a nickel-based alloy with nickel as the main component in mass%. Furthermore, a metal element, in particular a copper wire, may be provided in the interior of the electrode core for improving the thermal connection of the spark plug electrode. The surface layer is formed of at least one layer applied to or formed on the electrode core. This means that the surface layer can be formed from one or more layers of the same or different material.

Ferner erfindungswesentlich ist, dass die Oberflächenschicht aus spezifischen Elementen oder Verbindungen gebildet ist.Furthermore, it is essential to the invention that the surface layer is formed from specific elements or compounds.

Die Oberflächenschicht enthält somit mindestens ein Oxid, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Al2O3, SiO2 und Cr2O3 und/oder mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Aluminium (Al), Chrom (Cr), Silizium (Si), Kobalt (Co), Niob (Nb), Mangan (Mn) und Tantal (Ta) und/oder mindestens eine intermetallische Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 und Ti3Al und/oder mindestens eine feste Lösung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti und Al-Ti-Si und/oder mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Kupfer (Cu), Chrom (Cr), Palladium (Pd), Ruthenium (Ru) und Aluminium (Al).The surface layer thus contains at least one oxide selected from the group consisting of: Al 2 O 3 , SiO 2 and Cr 2 O 3 and / or at least one element selected from the group consisting of: aluminum (Al), chromium (Cr) , Silicon (Si), cobalt (Co), niobium (Nb), manganese (Mn) and tantalum (Ta) and / or at least one intermetallic compound selected from the group consisting of: AlNi, Al 3 Ni, Al 3 Ni 2 , AlNi 3 and Ti 3 Al and / or at least one solid solution selected from the group consisting of: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti and Al-Ti-Si and / or at least one element selected from the group consisting of: copper (Cu), chromium (Cr), palladium (Pd), ruthenium (Ru), and aluminum (Al).

Den vorstehend genannten Elementen und Verbindungen ist gemein, dass sie einen Schutz gegen korrosive Angriffe bieten, ohne die thermische Leitfähigkeit der Zündkerzenelektrode zu beeinträchtigen, so dass die Laufzeit der erfindungsgemäßen Zündkerzenelektrode gegenüber herkömmlichen Zündkerzenelektroden verbessert ist. Die erfindungsgemäße Oberflächenschicht wirkt somit effektiv als Korrosionsschutzschicht, die die Lebensdauer der Zündkerzenelektrode selbst unter harschen Umgebungsbedingungen, wie z.B. Aufkohlungsbedingungen, deutlich erhöht.The above elements and compounds have in common that they provide protection against corrosive attacks, without affecting the thermal conductivity of the spark plug electrode, so that the transit time of the spark plug electrode according to the invention over conventional spark plug electrodes is improved. The surface layer according to the invention thus effectively acts as a corrosion protection layer which reduces the life of the spark plug electrode even under harsh environmental conditions, e.g. Carburization conditions, significantly increased.

Die Oxide Al2O3, SiO2 und Cr2O3 oder Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus: Aluminium (Al), Chrom (Cr), Silizium (Si), Kobalt (Co), Niob (Nb), Mangan (Mn) und Tantal (Ta) ausgewählt sind, die intermetallischen Verbindung, die aus der Gruppe bestehend aus: AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 und Ti3Al ausgewählt sind bzw. die festen Lösungen, die aus der Gruppe bestehend aus: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti und Al-Ti-Si ausgewählt sind, verhindern die Korrosion, indem sie Diffusionsbarrieren bzw. Umgebungsbarrieren schaffen. Die vorstehend genannten Elemente und Verbindungen reduzieren auf der einen Seite die katalytische Aktivität des Nickels, indem sie die aktiven Seiten des Nickels besetzen und begrenzen auf der anderen Seite die Eindiffusion von am nickelhaltigen Elektrodenkern adsorbiertem Kohlenstoff.The oxides Al 2 O 3 , SiO 2 and Cr 2 O 3 or elements consisting of the group consisting of: aluminum (Al), chromium (Cr), silicon (Si), cobalt (Co), niobium (Nb), manganese (Mn) and tantalum (Ta) are selected, the intermetallic compound, which are selected from the group consisting of: AlNi, Al 3 Ni, Al 3 Ni 2 , AlNi 3 and Ti 3 Al or the solid solutions resulting from the Group consisting of: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti and Al-Ti-Si are selected to prevent corrosion by creating diffusion barriers or environmental barriers. The above-mentioned elements and compounds on the one hand reduce the catalytic activity of the nickel by occupying the active sides of the nickel and on the other hand limit the diffusion of carbon adsorbed on the nickel-containing electrode core.

Auch die Elemente Cu, Cr, Pd, Ru und Al wirken einer Korrosion der Zündkerzenelektrode entgegen, indem sie als Strukturmodifikator wirken, die Legierungen, feste Lösungen und/oder intermetallische Phasen mit Nickel bilden. Hierdurch wird die Kristallstruktur der Zündkerzenelektrode in Oberflächennähe verändert, wodurch ein epitaxiales Aufwachsen von Ni-Graphit verhindert und somit eine Abspaltung von Nickelpartikeln unterdrückt wird.Also, the elements Cu, Cr, Pd, Ru, and Al counteract corrosion of the spark plug electrode by acting as a structural modifier that forms alloys, solid solutions, and / or intermetallic phases with nickel. As a result, the crystal structure of the spark plug electrode is changed near the surface, whereby an epitaxial growth of Ni-graphite prevented and thus a splitting off of nickel particles is suppressed.

Eine gewünschte Oberflächenschicht lässt sich durch eine kontrollierten, insbesondere durch einen sehr gut temperaturgesteuerten Prozess, erzielen, durch den eine diffusionsbasierte Beschichtung gefördert wird. Dies gilt insbesondere für NiAl-Oberflächenbeschichtungen und andere intermetallische Oberflächenschichten, wie z.B. TiAl und CuAl. Alternativ hierzu können die unterschiedlichen Elemente oder Verbindungen der Oberflächenschichten separat aufgebracht werden, wobei dann ggf. unter Betriebsbedingungen der Zündkerzenelektrode eine entsprechende Temperaturbehandlung erfolgt.A desired surface layer can be achieved by a controlled, in particular by a very good temperature-controlled process, by which a diffusion-based coating is promoted. This is especially true for NiAl surface coatings and other intermetallic surface layers, such as e.g. TiAl and CuAl. Alternatively, the different elements or compounds of the surface layers can be applied separately, in which case, if appropriate, a corresponding temperature treatment takes place under operating conditions of the spark plug electrode.

Alle vorstehend genannten Elemente und Verbindungen greifen somit direkt in den Korrosionsmechanismus ein, der durch die Bildung von freien Kohlenstoffatomen induziert wird. Ihre Anwesenheit in der Oberflächenschicht kann insbesondere anhand von metallografischen Querschnitten durch Elektronenspektroskopie/Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (SEM/EDX) oder alternativ mittels Glimmentladungsspektroskopie (GDOES) oder Röntgenphotoelektronenspektroskopie (ESCA-Spektroskopie) oder Flugzeitsekundärionenmassenspektrometrie (TOF-SIMS) nachgewiesen werden. Die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode weist damit eine sehr gute Materialbeständigkeit gegenüber Korrosion bei gleichzeitig sehr guter thermischer Leitfähigkeit auf und ist, aufgrund der moderaten Rohstoffpreise für das Metall Nickel und die Elemente und Verbindungen der Oberflächenschicht, ferner durch eine günstige Kostenstruktur gekennzeichnet.All the above elements and compounds thus directly intervene in the corrosion mechanism induced by the formation of free carbon atoms. Their presence in the surface layer can be detected in particular on the basis of metallographic cross sections by electron spectroscopy / energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM / EDX) or alternatively by glow discharge spectroscopy (GDOES) or X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA spectroscopy) or time-of-flight secondary mass spectrometry (TOF-SIMS). The spark plug electrode according to the invention thus has a very good material resistance to corrosion with at the same time very good thermal conductivity and, due to the moderate raw material prices for the metal nickel and the elements and compounds of the surface layer, further characterized by a favorable cost structure.

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

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht mindestens eine intermetallische Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 und Ti3Al und/oder mindestens eine feste Lösung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti und Al-Ti-Si und/oder mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Cu, Cr, Pd, Ru und Al, enthält. Diese Elemente und Verbindungen haben sich als besonders effizient in der Verhinderung der Korrosion unter Aufkohlungsbedingungen herausgestellt. Als besonders vorteilhaft haben sich Oberflächenschichten aus Cu und Al (CuAl) und anderen intermetallischen Verbindungen, sowie aus Cr herausgestellt.A preferred embodiment is characterized in that the surface layer comprises at least one intermetallic compound selected from the group consisting of: AlNi, Al 3 Ni, Al 3 Ni 2 , AlNi 3 and Ti 3 Al and / or at least one solid solution selected from among A group consisting of: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti, and Al-Ti-Si and / or at least one member selected from the group consisting of Cu, Cr, Pd, Ru and Al. These elements and compounds have been found to be particularly effective in preventing corrosion under carburizing conditions. Surface layers of Cu and Al (CuAl) and other intermetallic compounds, as well as of Cr, have proven to be particularly advantageous.

Hierbei beträgt eine Schichtdicke der Oberflächenschicht dieser Elemente und Verbindungen insbesondere 3 bis 250 µm und insbesondere 5 bis 200 µm. Unter der Schichtdicke wird im Sinne der Erfindung eine durchschnittliche Schichtdicke verstanden, die beispielsweise anhand von mikroskopischen Aufnahmen ermittelt werden kann und senkrecht zu einer Oberfläche des Elektrodenkerns ermittelt wird. Je nach zu verwendendem Element bzw. zu verwendender Verbindung kann eine entsprechende Schichtdicke ausgewählt werden.In this case, a layer thickness of the surface layer of these elements and compounds is in particular 3 to 250 μm and in particular 5 to 200 μm. For the purposes of the invention, the layer thickness means an average layer thickness which can be determined, for example, on the basis of microscopic images and is determined perpendicular to a surface of the electrode core. Depending on the element to be used or the compound to be used, a corresponding layer thickness can be selected.

Weiter vorteilhaft ist die Oberflächenschicht zweilagig oder dreilagig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass dieselben oder unterschiedliche Elemente und Verbindungen beliebig miteinander kombiniert werden können, um den bestmöglichen Effekt im Hinblick auf eine Verminderung der Korrosion der Zündkerzenelektrode zu erzielen, wobei das Aufbringen oder Anordnen von zwei oder drei Lagen eines Elements oder einer Verbindung noch durch einen relativ geringen verfahrenstechnischen Aufwand ausführbar ist.Further advantageously, the surface layer is formed of two layers or three layers. This has the advantage that the same or different elements and connections can be combined with each other as desired to obtain the best possible effect in terms of reducing the corrosion of the spark plug electrode, wherein the application or placement of two or three layers of an element or compound still can be carried out by a relatively low procedural effort.

Insbesondere vorteilhaft ist die Oberflächenschicht dreilagig ausgebildet und weist eine Lagenanordnung Al/Cu/Al auf. Alternativ dazu ist die Oberflächenschicht insbesondere zweilagig ausgebildet und durch eine Lagenanordnung Al/Ti gekennzeichnet. Hierbei ist es ferner von Vorteil, wenn die Al-Lage dem Elektrodenkern zugewandt ist. In diesen Ausführungsformen wird eine besonders geringe Korrosion in kohlenstoffreicher Atmosphäre erzielt.Particularly advantageously, the surface layer is formed in three layers and has a layer arrangement Al / Cu / Al. Alternatively, the surface layer is in particular formed in two layers and characterized by a layer arrangement Al / Ti. In this case, it is also advantageous if the Al layer faces the electrode core. In these embodiments, a particularly low corrosion in carbon-rich atmosphere is achieved.

Um hierbei noch zusätzlich die Kosten für die Zündkerzenelektrode zu minimieren, beträgt eine Lagendicke der Al-Lagen in der dreilagigen Oberflächenschicht vorteilhafterweise 0,4 bis 0,6 µm und insbesondere vorteilhaft 0,5 µm. Ferner vorteilhaft beträgt eine Lagendicke der Cu-Lage in der dreilagigen Oberflächenschicht im Lichte einer Reduktion der Materialkosten 2,0 µm bis 3 µm und insbesondere 2,5 µm. Die Lagendicke wird dabei, analog der Schichtdicke der Oberflächenschicht, senkrecht zu einer Oberfläche des Elektrodenkerns, ermittelt.In order to additionally minimize the costs for the spark plug electrode, a layer thickness of the Al layers in the three-layer surface layer is advantageously 0.4 to 0.6 μm and in particular advantageously 0.5 μm. Further advantageous is a layer thickness of the Cu layer in the three-layer surface layer in the light of a reduction in material costs 2.0 microns to 3 microns and especially 2.5 microns. The layer thickness is determined analogously to the layer thickness of the surface layer, perpendicular to a surface of the electrode core.

Aus vorstehend genanntem Grund ist ferner vorteilhaft vorgesehen, dass eine Lagendicke der Al-Lage in der zweilagigen Oberflächenschicht 0,5 bis 1,5 µm und insbesondere 1 µm, und eine Lagendicke der Ti-Lage in der zweilagigen Oberflächenschicht 2 bis 4 µm und insbesondere 3 µm, beträgt. Die Lagendicke wird wiederum senkrecht zu einer Oberfläche des Elektrodenkerns ermittelt.For the above-mentioned reason, it is further advantageously provided that a layer thickness of the Al layer in the two-layer surface layer is 0.5 to 1.5 μm and more preferably 1 μm, and a layer thickness of the Ti layer in the two-layer surface layer is 2 to 4 μm, and in particular 3 microns, is. The Layer thickness is again determined perpendicular to a surface of the electrode core.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Zündkerzenelektrode als Masseelektrode ausgebildet ist. Diese weist in der vorliegenden Ausführungsform eine Krümmung auf, die dazu vorgesehen ist, in einer Zündkerzenelektrode eine Spitze der Masseelektrode über eine Spitze der Mittelelektrode zu bringen, und damit einen optimale Anordnung zur Erzielung eines Zündfunkens zu erhalten. In dem Bereich der Krümmung, die der Mittelelektrode zugewandt ist, kommt es häufig zu Metallstaubkorrosion, so dass es von Vorteil ist, wenn mindestens im Bereich der Krümmung die Oberflächenschicht ausgebildet ist, da somit sehr effizient bei geringem Materialaufwand Korrosionen unter Aufkohlungsbedingungen an der Masseelektrode minimiert werden können.A further advantageous development is characterized in that the spark plug electrode is designed as a ground electrode. In the present embodiment, this has a curvature intended to bring in a spark plug electrode a tip of the ground electrode over a tip of the center electrode, and thus to obtain an optimum arrangement for obtaining a spark. Metal dust corrosion often occurs in the region of the curvature facing the center electrode, so that it is advantageous if the surface layer is formed at least in the region of the curvature, since corrosion under carburization conditions at the ground electrode thus very efficiently minimizes corrosion under low carburization conditions can be.

Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch eine Zündkerze beschrieben. Die erfindungsgemäße Zündkerze weist eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode auf, wobei mindestens eine der Elektroden und insbesondere beide Elektroden, in Form der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Zündkerzenelektrode ausgebildet sind. Die erfindungsgemäße Zündkerze zeichnet sich durch die Verwendung der spezifisch, im Sinne der Erfindung ausgebildeten, Zündkerzenelektrode(n) durch eine sehr gute Korrosionsstabilität, selbst unter harschen, aufkohlenden Bedingungen aus und weist dadurch eine lange Lebensdauer bei sehr guter und stabiler Zündfunkenbildung auf.Also according to the invention, a spark plug is described. The spark plug according to the invention has a center electrode and a ground electrode, wherein at least one of the electrodes and in particular both electrodes, in the form of the above-described spark plug electrode according to the invention are formed. The spark plug according to the invention is characterized by the use of specific, formed in the context of the invention, spark plug electrode (s) by a very good corrosion resistance, even under harsh, carburizing conditions and thus has a long life with very good and stable spark formation.

Ferner erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode beschrieben. Das Verfahren eignet sich insbesondere auch zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Zündkerzenelektrode und umfasst die Schritte i) Bereitstellen eines Elektrodenkerns aus Nickel oder einer Nickelbasislegierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% und ii) Aufbringen oder Ausbilden einer den Elektrodenkern mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig umgebenden, mindestens eine Lage umfassenden Oberflächenschicht. Die Oberflächenschicht enthält hierbei mindestens ein Oxid, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Al2O3, SiO2 und Cr2O3 und/oder mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Al, Cr, Si, Co, Nb, Mn und Ta und/oder mindestens eine intermetallische Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 und Ti3Al und/oder mindestens eine feste Lösung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti und Al-Ti-Si und/oder mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Cu, Cr, Pd, Ru und Al. Das Verfahren ist einfach, ohne hohen technischen Aufwand kostengünstig umsetzbar und ermöglicht die Herstellung einer korrosionsstabilen Zündkerzenelektrode mit langer Laufzeit und guten Zündfunkenbildungseigenschaften.Furthermore, according to the invention, a method for producing a spark plug electrode is also described. The method is also particularly suitable for the production of the spark plug electrode described above and comprises the steps i) providing an electrode core of nickel or a nickel-based alloy with nickel as the main constituent in mass% and ii) applying or forming at least partially, preferably completely surrounding, at least the electrode core a layer comprising surface layer. The surface layer in this case contains at least one oxide selected from the group consisting of: Al 2 O 3 , SiO 2 and Cr 2 O 3 and / or at least one element selected from the group consisting of: Al, Cr, Si, Co, Nb , Mn and Ta and / or at least one intermetallic compound selected from the group consisting of: AlNi, Al 3 Ni, Al 3 Ni 2 , AlNi 3 and Ti 3 Al and / or at least one solid solution selected from the group consisting of Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti, and Al-Ti-Si, and / or at least one member selected from the group consisting of Cu, Cr, Pd, Ru, and Al. The method is simple, inexpensive to implement without high technical complexity and allows the production of a corrosion-resistant spark plug electrode with long term and good sparking properties.

Sehr stabile Oberflächenschichten mit variabel einstellbarer Schichtdicke lassen sich insbesondere dadurch erhalten, dass die Oberflächenschicht mittels thermischem Sprühen, Plasmasprühen, Laserschweißen, physikalischer Abscheidung aus der Dampfphase, Elektronenstrahl PVD, chemischer Abscheidung aus der Dampfphase, Pack-Beschichten, Siebdruck, Sprühdrucken und/oder Tauchlackieren aufgebracht oder ausgebildet wird. Hieran kann sich eine thermische Behandlung anschließen.Very stable surface layers with variably adjustable layer thickness can be obtained, in particular, by the surface layer by means of thermal spraying, plasma spraying, laser welding, physical vapor deposition, electron beam PVD, chemical vapor deposition, pack coating, screen printing, spray printing and / or dip coating applied or trained. This can be followed by a thermal treatment.

Die für die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode beschriebenen Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen finden auch Anwendung auf die erfindungsgemäße Zündkerze und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode.The advantages, advantageous effects and developments described for the spark plug electrode according to the invention are also applicable to the spark plug according to the invention and to the method according to the invention for producing a spark plug electrode.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Zündkerze,
  • 2 eine vergrößerte schematische Schnittansicht einer Zündkerzenelektrode gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 3 eine vergrößerte schematische Schnittansicht einer Zündkerzenelektrode gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 4 eine vergrößerte schematische Schnittansicht einer Zündkerzenelektrode gemäß einer dritten Ausführungsform,
  • 5 eine schematisiert dargestellte Abbildung einer mikroskopischen Aufnahme einer Zündkerzenelektrode gemäß dem Stand der Technik nach Lagerung,
  • 6 eine schematisiert dargestellte Abbildung einer mikroskopischen Aufnahme einer Zündkerzenelektrode gemäß einer vierten Ausführungsform nach Lagerung und
  • 7 eine schematisiert dargestellte Abbildung einer mikroskopischen Aufnahme einer Zündkerzenelektrode gemäß einer fünften Ausführungsform nach Lagerung.
Hereinafter, embodiments 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 an enlarged schematic sectional view of a spark plug electrode according to a first embodiment,
  • 3 an enlarged schematic sectional view of a spark plug electrode according to a second embodiment,
  • 4 an enlarged schematic sectional view of a spark plug electrode according to a third embodiment,
  • 5 1 is a schematized illustration of a microscopic photograph of a spark plug electrode according to the prior art after storage,
  • 6 a schematized illustration of a micrograph of a spark plug electrode according to a fourth embodiment after storage and
  • 7 a schematized illustration of a micrograph of a spark plug electrode according to a fifth embodiment after storage.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den Figuren sind nur die hier interessierenden Elemente der erfindungsgemäßen Zündkerzenelektroden bzw. der erfindungsgemäßen Zündkerze dargestellt. Alle übrigen Elemente sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ferner stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile.In the figures, only the interest here elements of the spark plug electrodes of the invention or the spark plug according to the invention are shown. All other elements are the For clarity, omitted. Furthermore, the same reference numerals for the same components.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die erfindungsgemäße Zündkerze 1 eine Masseelektrode 2, eine Mittelelektrode 3 und einen Isolator 4. Ein Gehäuse 5 umgibt den Isolator 4 zumindest teilweise. Am Gehäuse 5 ist ein Gewinde 6 angeordnet, welches für eine Befestigung der Zündkerze 1 in einem Zylinderkopf 7 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 surrounds the insulator 4 at least partially. At the housing 5 is a thread 6 arranged, which is for a fastening of the spark plug 1 in a cylinder head 7 is designed.

Beispielsweise kann die Masseelektrode 2 oder die Mittelelektrode 3 oder auch beide Elektroden 2, 3 als Zündkerzenelektrode(n) mit einem Elektrodenkern und einer den Elektrodenkern mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig umgebenden, mindestens eine Lage umfassenden Oberflächenschicht ausgebildet sein.For example, the ground electrode 2 or the center electrode 3 or both electrodes 2 . 3 as a spark plug electrode (s) with an electrode core and the electrode core at least partially, preferably completely surrounding, at least one layer comprising surface layer to be formed.

2 ist eine vergrößerte schematische Darstellung einer Zündkerzenelektrode gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung im Schnitt. Die Zündkerzenelektrode ist hier beispielhaft als Mittelelektrode 3 dargestellt. Entsprechende Ausführungen finden aber auch Anwendung auf eine Masseelektrode. 2 is an enlarged schematic representation of a spark plug electrode according to a first advantageous embodiment in section. The spark plug electrode is exemplified here as a center electrode 3 shown. However, corresponding embodiments also find application to a ground electrode.

Die Zündkerzenelektrode umfasst einen Elektrodenkern 8 und eine Oberflächenschicht 9. Der Elektrodenkern ist im Einzelnen nicht beschränkt, ist jedoch entweder aus Nickel oder einer Nickelbasislegierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrodenkerns 8, ausgebildet.The spark plug electrode includes an electrode core 8th and a surface layer 9 , The electrode core is not limited in detail but is made of either nickel or a nickel-based alloy with nickel as a main component in mass% based on the total weight of the electrode core 8th , educated.

Die Oberflächenschicht 9 ist einlagig ausgebildet und bedeckt den Elektrodenkern teilweise. Somit bedeckt die Oberflächenschicht 9 denjenigen Oberflächenbereich des Elektrodenkerns 8, der in einer Zündkerze einer Masseelektrode zugewandt ist. Mit anderen Worten bedeckt die Oberflächenschicht 8 insbesondere den Teil des Elektrodenkerns 8, der für die Befunkung zwischen den Zündkerzenelektroden 2, 3 zur Verfügung steht. Der durch die Oberflächenschicht 9 bedeckte Bereich des Elektrodenkerns 8 unterliegt bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Mittelelektrode 3 hohen Temperaturen von über 400 °C, unter denen eine Korrosion unter Einbeziehung von Kohlenstoff voranschreiten kann.The surface layer 9 is single-layered and partially covers the electrode core. Thus, the surface layer covers 9 that surface area of the electrode core 8th which faces a ground electrode in a spark plug. In other words, the surface layer covers 8th in particular the part of the electrode core 8th which is responsible for the firing between the spark plug electrodes 2 . 3 is available. The through the surface layer 9 covered area of the electrode core 8th subject to the intended use of the center electrode 3 high temperatures of over 400 ° C, under which corrosion involving carbon can proceed.

Die Oberflächenschicht 9 enthält mindestens ein Oxid, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Al2O3, SiO2 und Cr2O3 und/oder mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Al, Cr, Si, Co, Nb, Mn und Ta und/oder mindestens eine intermetallische Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 und Ti3Al und/oder mindestens eine feste Lösung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti und Al-Ti-Si und/oder mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Cu, Cr, Pd, Ru und Al.The surface layer 9 contains at least one oxide selected from the group consisting of: Al 2 O 3 , SiO 2 and Cr 2 O 3 and / or at least one element selected from the group consisting of: Al, Cr, Si, Co, Nb, Mn and Ta and / or at least one intermetallic compound selected from the group consisting of: AlNi, Al 3 Ni, Al 3 Ni 2 , AlNi 3 and Ti 3 Al and / or at least one solid solution selected from the group consisting of: Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti and Al-Ti-Si and / or at least one element selected from the group consisting of: Cu, Cr, Pd, Ru and Al.

Durch die Oberflächenschicht 9 wird eine Korrosion der Zündkerzenelektrode, insbesondere unter Aufkohlungsbedingungen, also in Anwesenheit von kohlenstoffhaltigen Verbindungen, effektiv verhindert, da die Oberflächenschicht 9 ausgebildet ist, entweder die katalytische Aktivität des Nickels im Elektrodenkern 8 herabzusetzen und/oder eine Adsorption bzw. ein epitaxiales Aufwachsen von Graphit im Nickel-Kristallgitter effektiv zu verhindern. Ferner wird die thermische Leitfähigkeit der Mittelelektrode 3 im Wesentlichen nicht beeinträchtigt. Die Mittelelektrode 3 zeichnet sich damit, bei sehr guten antikorrosiven Eigenschaften, durch eine hohe Laufleistung bei guter Funkenerzeugung aus.Through the surface layer 9 a corrosion of the spark plug electrode, in particular under carburizing conditions, ie in the presence of carbonaceous compounds, effectively prevented since the surface layer 9 is formed, either the catalytic activity of the nickel in the electrode core 8th to reduce and / or effectively prevent adsorption or epitaxial growth of graphite in the nickel crystal lattice. Further, the thermal conductivity of the center electrode becomes 3 essentially not affected. The center electrode 3 is characterized, with very good anti-corrosive properties, by a high mileage with good spark generation.

Die Oberflächenschicht 9 ist insbesondere mittels thermischem Sprühen, Plasmasprühen, Laserschweißen, physikalischer Abscheidung aus der Dampfphase, Elektronenstrahl PVD, chemischer Abscheidung aus der Dampfphase, Pack-Beschichten, Siebdruck, Sprühdrucken und/oder Tauchlackieren aufgebracht oder ausgebildet. Hieran kann sich eine thermische Behandlung anschließen.The surface layer 9 is applied or formed in particular by means of thermal spraying, plasma spraying, laser welding, physical vapor deposition, electron beam PVD, chemical vapor deposition, pack coating, screen printing, spray printing and / or dip coating. This can be followed by a thermal treatment.

Die Zündkerzenelektrode gemäß 3, die wiederum beispielhaft als Mittelelektrode 3 ausgebildet ist, zeichnet sich im Gegensatz zu der Mittelelektrode 3 aus 2 dadurch aus, dass die Oberflächenschicht 9 zweilagig ausgebildet ist und eine erste Lage 10 und eine zweite Lage 11 umfasst, die auf dem Elektrodenkern 8 angeordnet sind. Hierbei ist die erste Lage 10 direkt auf dem Elektrodenkern 8 angeordnet und bedeckt diesen weitgehend vollständig. Die zweite Lage 11 ist auf der ersten Lage 10 angeordnet und bedeckt die erste Lage 10 vollständig. Die zweilagige Oberflächenschicht 9 wird beispielsweise durch Übereinanderapplizieren der ersten Lage 10 und der zweiten Lage 11 gebildet.The spark plug electrode according to 3 , which in turn exemplifies a center electrode 3 is formed, in contrast to the center electrode 3 out 2 characterized in that the surface layer 9 is formed two layers and a first layer 10 and a second location 11 includes, on the electrode core 8th are arranged. Here is the first layer 10 directly on the electrode core 8th arranged and covers this largely completely. The second location 11 is on the first location 10 arranged and covers the first layer 10 Completely. The two-ply surface layer 9 For example, by overlapping the first layer 10 and the second location 11 educated.

Die erste Lage 10 und die zweite Lage 11 können materialidentisch ausgebildet sein. Vorteilhafterweise weisen die erste Lage 10 und die zweite Lage 11 jedoch unterschiedliche Zusammensetzungen auf, wodurch die antikorrosiven Eigenschaften der Mittelelektrode 3 optimiert werden können.The first location 10 and the second location 11 can be formed material identical. Advantageously, the first layer 10 and the second location 11 However, different compositions, whereby the anti-corrosive properties of the center electrode 3 can be optimized.

Insbesondere enthalten die erste Lage 10 und die zweite Lage 11 mindestens eine intermetallische Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 und Ti3Al und/oder mindestens eine feste Lösung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti und Al-Ti-Si und/oder mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Cu, Cr, Pd, Ru und Al, wobei ferner eine Schichtdicke D der zweilagigen Oberflächenschicht 9 insbesondere 3 bis 250 µm beträgt. Die Schichtdicke D wird dabei senkrecht zu einer Oberfläche des Elektrodenkerns 8 ermittelt.In particular, contain the first layer 10 and the second location 11 at least one intermetallic compound selected from the group consisting of: AlNi, Al 3 Ni, Al 3 Ni 2 , AlNi 3 and Ti 3 Al and / or at least one solid solution selected from the group consisting of: Ni-Cr, Ni Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti and Al-Ti-Si and / or at least one element selected from the group consisting of: Cu, Cr, Pd, Ru and Al, further wherein a layer thickness D of the two-ply surface layer 9 in particular 3 to 250 microns. The layer thickness D is perpendicular to a surface of the electrode core 8th determined.

Besonders vorteilhaft ist die Oberflächenschicht 9 so ausgebildet, dass die erste Lage 10 aus Al und die zweite Lage 11 aus Ti besteht, wobei die Lagendicke LAl2 der Al-Lage insbesondere 0,5 bis 1,5 µm und die Lagendicke LTi der Ti-Lage 2 bis 4 µm beträgt. Die Lagendicke L wird dabei jeweils senkrecht zu einer Oberfläche des Elektrodenkerns 8 ermittelt.Particularly advantageous is the surface layer 9 designed so that the first layer 10 from Al and the second layer 11 consists of Ti, wherein the layer thickness L Al2 of the Al layer in particular 0.5 to 1.5 microns and the layer thickness L Ti of the Ti layer 2 to 4 μm. The layer thickness L is in each case perpendicular to a surface of the electrode core 8th determined.

Die Zündkerzenelektrode gemäß 4 ist in Form einer Masseelektrode 2 ausgebildet und zeichnet sich durch eine Krümmung 12 aus, durch die eine Spitze 13 der Masseelektrode 2 einer Mittelelektrode 3 zugewendet werden kann. Im Bereich der Krümmung 12, die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch einer Mittelelektrode zugewandt ist, entstehen hohe Temperaturen, die eine Korrosion des Elektrodenmaterials der Masseelektrode 2 begünstigen. Um dem vorzubeugen, ist in dem Bereich der Krümmung 12, der in Richtung einer Mittelelektrode ausgerichtet wird, eine Oberflächenschicht 9 aufgebracht, die wie die Oberflächenschicht aus 2 oder auch mehrlagig ausgebildet sein kann. Hierdurch werden die temperatursensiblen Bereiche der Masseelektrode 2 effektiv vor Korrosion geschützt, ohne die thermische Leitfähigkeit der Masseelektrode 2 zu beeinträchtigen.The spark plug electrode according to 4 is in the form of a ground electrode 2 formed and characterized by a curvature 12 out, through which a point 13 the earth electrode 2 a center electrode 3 can be turned. In the area of curvature 12 , which faces a center electrode when used as intended, generate high temperatures, which cause corrosion of the electrode material of the ground electrode 2 favor. To prevent this, is in the area of curvature 12 directed toward a center electrode, a surface layer 9 applied, which looks like the surface layer 2 or may be formed in multiple layers. As a result, the temperature-sensitive areas of the ground electrode 2 effectively protected against corrosion, without the thermal conductivity of the ground electrode 2 to impair.

5 zeigt eine schematisiert dargestellte Abbildung einer mikroskopischen Aufnahme einer Zündkerzenelektrode gemäß dem Stand der Technik nach Lagerung. Hierzu wurde die Zündkerzenelektrode, die aus einer Nickellegierung bestand, jedoch keine Oberflächenschicht besaß, für 400 Stunden in kohlenstoffreicher Atmosphäre bei einer Temperatur von 750 °C gelagert. Zur Anwendung kam ein Xerion Thermo-Zyklus Ofen, der insgesamt für 400 Stunden und davon jeweils für 30 Stunden auf 750 °C aufgeheizt und anschließend jeweils für 30 Stunden auf Raumtemperatur (25 °C) abgekühlt wurde. Folgende Gase wurden mit einer Flussrate vom 1 L/min durch den Ofen geleitet: SO2 (Konzentration: 60 ppm), CH4 (Konzentration: 5400 ppm), CO (Konzentration: 2040 ppm), CO2 (Konzentration: 13 Vol%), H2O (Konzentration: 30 Vol%) und N2 (zum Ausgleich auf 100 Vol%). 5 shows a schematic representation of a micrograph of a spark plug electrode according to the prior art after storage. For this purpose, the spark plug electrode, which was made of a nickel alloy but had no surface layer, was stored for 400 hours in a carbon-rich atmosphere at a temperature of 750 ° C. A Xerion thermal cycle oven was used which was heated to 750 ° C. for a total of 400 hours and 30 hours each and then cooled to room temperature (25 ° C.) for 30 hours. The following gases were passed through the furnace at a flow rate of 1 L / min: SO 2 (concentration: 60 ppm), CH 4 (concentration: 5400 ppm), CO (concentration: 2040 ppm), CO 2 (concentration: 13 vol% ), H 2 O (concentration: 30% by volume) and N 2 (to compensate for 100% by volume).

Unter denselben Bedingungen wurde eine Zündkerzenelektrode gemäß einer vierten und einer fünften Ausführungsform gelagert, deren schematisiert dargestellte mikroskopischen Aufnahmen in 6 (Zündkerze gemäße einer vierten Ausführungsform) und in 7 (Zündkerze gemäße einer fünften Ausführungsform) dargestellt sind.Under the same conditions, a spark plug electrode according to a fourth and a fifth embodiment was stored, the schematically illustrated micrographs in FIG 6 (Spark plug according to a fourth embodiment) and in 7 (Spark plug according to a fifth embodiment) are shown.

Die Zündkerzenelektrode gemäß der vierten Ausführungsform wies einen Elektrodenkern aus einer Nickelbasislegierung auf, wie er für die Zündkerzenelektrode aus 5 verwendet wurde, jedoch war der Elektrodenkern allseitig von einer Oberflächenschicht umgeben. Die Oberflächenschicht war dreilagig ausgebildet und hatte eine Lagenanordnung Al/Cu/Al, wobei die Al-Lagen eine Lagendicke LAl1 von je 0,5 µm und die Cu-Lage eine Lagendicke LCu von 2,5 µm aufwies.The spark plug electrode according to the fourth embodiment had a nickel-based alloy electrode core as for the spark plug electrode 5 was used, but the electrode core was surrounded on all sides by a surface layer. The surface layer was formed in three layers and had a layer arrangement Al / Cu / Al, wherein the Al layers had a layer thickness L Al1 of 0.5 .mu.m and the Cu layer had a layer thickness L Cu of 2.5 .mu.m.

Die Zündkerzenelektrode gemäß der fünften Ausführungsform wies einen Elektrodenkern aus einer Nickelbasislegierung auf, wie er für die Zündkerzenelektroden aus 5 und 6 verwendet wurde, jedoch war der Elektrodenkern allseitig von einer Oberflächenschicht umgeben. Die Oberflächenschicht war zweilagig ausgebildet und hatte eine Lagenanordnung Al/Ti, wobei die Al-Lage direkt auf den Elektrodenkern und die Ti-Lage auf der Al-Lage ausgebildet war. Die Lagendicke der Al-Lage LAl2 betrug 1 µm und die Lagendicke der Ti-Lage LTi betrugt 3 µm.The spark plug electrode according to the fifth embodiment had a nickel-based alloy electrode core as for the spark plug electrodes 5 and 6 was used, but the electrode core was surrounded on all sides by a surface layer. The surface layer was double-layered and had a layer arrangement Al / Ti, the Al layer being formed directly on the electrode core and the Ti layer on the Al layer. The layer thickness of the Al layer L Al2 was 1 μm and the layer thickness of the Ti layer L Ti was 3 μm.

Ein Vergleich der 5 mit den 6 und 7 zeigt, dass die erfindungsgemäßen Zündkerzenelektroden (6 und 7) deutlich weniger Rissbildungen 14 aufweisen, was auf eine reduzierte Adsorption und ein reduziertes Aufwachsen von Graphit im Nickel-Kristallgitter zurückzuführen ist. Damit zeichneten sich die Zündkerzenelektroden gemäß der vierten und fünften Ausführungsform aufgrund einer verringerten Korrosionsneigung durch eine erhöhte Lebensdauer aus.A comparison of 5 with the 6 and 7 shows that the spark plug electrodes according to the invention ( 6 and 7 ) significantly less cracking 14 due to reduced adsorption and reduced growth of graphite in the nickel crystal lattice. Thus, the spark plug electrodes according to the fourth and fifth embodiments were characterized by a reduced corrosion tendency by an increased life.

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

Claims (10)

Zündkerzenelektrode (2, 3) umfassend - einen Elektrodenkern (8) und - eine, den Elektrodenkern (8) mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig umgebende, mindestens eine Lage (10) umfassende Oberflächenschicht (9), wobei der Elektrodenkern (8) aus Nickel oder einer Nickelbasislegierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% besteht und wobei die Oberflächenschicht (9) a) mindestens ein Oxid, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Al2O3, SiO2 und Cr2O3 und/oder b) mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Al, Cr, Si, Co, Nb, Mn und Ta und/oder c) mindestens eine intermetallische Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 und Ti3Al und/oder d) mindestens eine feste Lösung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti und Al-Ti-Si und/oder e) mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Cu, Cr, Pd, Ru und Al enthält.Spark plug electrode (2, 3) comprising - an electrode core (8) and - a, the electrode core (8) at least partially, preferably completely surrounding, at least one layer (10) comprising surface, wherein the electrode core (8) made of nickel or a nickel-based alloy with nickel as the main constituent in mass%, and wherein the surface layer (9) a) at least one oxide selected from the group consisting of: Al 2 O 3 , SiO 2 and Cr 2 O 3 and / or b) at least one element selected from the group consisting of: Al, Cr, Si, Co, Nb, Mn and Ta and / or c) at least one intermetallic compound selected from the group consisting of: AlNi, Al 3 Ni, Al 3 Ni 2 , AlNi 3 and Ti 3 Al and / or d) at least one solid solution selected from the group consisting of: Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti and Al-Ti-Si and / or e) at least one element selected from the group consisting of: Cu, Cr, Pd, Ru and Al. Zündkerzenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (9) c) mindestens eine intermetallische Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 und Ti3Al und/oder d) mindestens eine feste Lösung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti und Al-Ti-Si und/oder e) mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Cu, Cr, Pd, Ru und Al enthält.Spark plug electrode after Claim 1 , characterized in that the surface layer (9) c) at least one intermetallic compound selected from the group consisting of: AlNi, Al 3 Ni, Al 3 Ni 2 , AlNi 3 and Ti 3 Al and / or d) at least one solid solution selected from the group consisting of: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti and Al-Ti-Si and / or e) at least one element selected from the group consisting of: Cu Contains Cr, Pd, Ru and Al. Zündkerzenelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schichtdicke (D) der Oberflächenschicht (9) 3 bis 250 µm, insbesondere 5 bis 200 µm beträgt.Spark plug electrode after Claim 2 , characterized in that a layer thickness (D) of the surface layer (9) 3 to 250 .mu.m, in particular 5 to 200 microns. Zündkerzenelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (9) zweilagig oder dreilagig ausgebildet ist.Spark plug electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the surface layer (9) is formed in two layers or three layers. Zündkerzenelektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (9) dreilagig mit einer Lagenanordnung Al/Cu/Al oder zweilagig mit einer Lagenanordnung Al/Ti ausgebildet ist.Spark plug electrode after Claim 4 , characterized in that the surface layer (9) is formed in three layers with a layer arrangement Al / Cu / Al or in two layers with a layer arrangement Al / Ti. Zündkerzenelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagendicke (LAl1) der Al-Lagen in der dreilagigen Oberflächenschicht (9) 0,4 bis 0,6 µm, insbesondere 0,5 µm, und eine Lagendicke (LCu) der Cu-Lage in der dreilagigen Oberflächenschicht 2,0 µm bis 3 µm, insbesondere 2,5 µm, beträgt oder dass eine Lagendicke (LAl2) der Al-Lage in der zweilagigen Oberflächenschicht (9) 0,5 bis 1,5 µm, insbesondere 1 µm, und eine Lagendicke (LTi) der Ti-Lage in der zweilagigen Oberflächenschicht (9) 2 bis 4 µm, insbesondere 3 µm, beträgt.Spark plug electrode after Claim 5 , characterized in that a layer thickness (L Al1 ) of the Al layers in the three-layer surface layer (9) 0.4 to 0.6 .mu.m, in particular 0.5 .mu.m, and a layer thickness (L Cu ) of the Cu layer in the three-layer surface layer is 2.0 microns to 3 microns, in particular 2.5 microns, or that a layer thickness (L Al2 ) of the Al layer in the two-layer surface layer (9) 0.5 to 1.5 .mu.m, in particular 1 .mu.m, and a layer thickness (L Ti ) of the Ti layer in the two-layer surface layer (9) is 2 to 4 μm, in particular 3 μm. Zündkerzenelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet als Masseelektrode (2), die eine Krümmung (12) aufweist, wobei die Oberflächenschicht (9) mindestens im Bereich der Krümmung (12) ausgebildet ist.Spark plug electrode according to one of the preceding claims, formed as a ground electrode (2) having a curvature (12), wherein the surface layer (9) is formed at least in the region of the curvature (12). Zündkerze mit einer Mittelelektrode (3) und einer Masseelektrode (2), wobei mindestens eine der Elektroden (2, 3), insbesondere beide Elektroden (2, 3), Zündkerzenelektroden nach einem der Ansprüche 1 bis 7 sind.Spark plug with a center electrode (3) and a ground electrode (2), wherein at least one of the electrodes (2, 3), in particular both electrodes (2, 3), spark plug electrodes according to one of Claims 1 to 7 are. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode (2, 3), umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines Elektrodenkerns (8) und - Aufbringen oder Ausbilden einer den Elektrodenkern (8) mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig umgebenden, mindestens eine Lage (10) umfassenden Oberflächenschicht (9), wobei der Elektrodenkern (8) aus Nickel oder einer Nickelbasislegierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% besteht und wobei die Oberflächenschicht (9), a) mindestens ein Oxid, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Al2O3, SiO2 und Cr2O3 und/oder b) mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Al, Cr, Si, Co, Nb, Mn und Ta und/oder c) mindestens eine intermetallische Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 und Ti3Al und/oder d) mindestens eine feste Lösung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti und Al-Ti-Si und/oder e) mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Cu, Cr, Pd, Ru und Al enthält.Method for producing a spark plug electrode (2, 3), comprising the steps: - providing an electrode core (8) and - applying or forming a surface layer (9) comprising the electrode core (8) at least partially, preferably completely surrounding, at least one layer (10) ), wherein the electrode core (8) consists of nickel or a nickel-based alloy with nickel as the main constituent in mass% and wherein the surface layer (9), a) at least one oxide selected from the group consisting of: Al 2 O 3 , SiO 2 and Cr 2 O 3 and / or b) at least one element selected from the group consisting of: Al, Cr, Si, Co, Nb, Mn and Ta and / or c) at least one intermetallic compound selected from the group consisting of: AlNi, Al 3 Ni, Al 3 Ni 2 , AlNi 3 and Ti 3 Al and / or d) at least one solid solution selected from the group consisting of: Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Pd, Ni-Ru, Al-Ti and Al-Ti-Si and / or e) at least one element selected from the group consisting of: Cu, Cr, Pd, Ru and Al. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (9) mittels thermischem Sprühen, Plasmasprühen, Laserschweißen, physikalischer Abscheidung aus der Dampfphase, Elektronenstrahl PVD, chemischer Abscheidung aus der Dampfphase, Pack-Beschichten, Siebdruck, Sprühdrucken und/oder Tauchlackieren aufgebracht oder ausgebildet wird.Method according to Claim 9 , characterized in that the surface layer (9) by means of thermal spraying, plasma spraying, laser welding, physical vapor deposition, electron beam PVD, chemical vapor deposition, packing coating, screen printing, spray printing and / or dip coating applied or formed.
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