DE102018010339B3

DE102018010339B3 - Electrode assembly for a spark plug and spark plug with such

Info

Publication number: DE102018010339B3
Application number: DE102018010339.1A
Authority: DE
Inventors: Werner Niessner; Rene Trebbels; Andreas Zeh
Original assignee: Federal Mogul Ignition GmbH
Current assignee: Federal Mogul Ignition GmbH
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2038-01-25

Abstract

Elektrodenanordnung (30; 40) für eine Zündkerze (10), mit:einer inneren Elektrodenkomponente (32; 42);einer äußeren Elektrodenkomponente (34; 44), die die innere Elektrodenkomponente (32; 42) zumindest teilweise umgibt und eine metallspritzgegossene (MIM) Mikrostruktur aufweist; undeiner ungeschweißten Fügestelle (62), die an einer Schnittstelle der inneren Elektrodenkomponente (32; 42) und der äußeren Elektrodenkomponente (34; 44) angeordnet ist, wobei die ungeschweißte Fügestelle (62) sowohl eine mechanische Arretierung als auch eine metallurgische Bindung zwischen der inneren Elektrodenkomponente (32; 42) und der äußeren Elektrodenkomponente (34; 44) an der Schnittstelle erzeugt, derart, dass an der Schnittstelle keine Schweißverbindung verwendet ist, wobei die mechanische Arretierung sich aus einer Varianz im volumetrischen Schrumpfen zwischen der inneren Elektrodenkomponente (32; 42) und der äußeren Elektrodenkomponente (34; 44) ergibt, wobei ein Grad des volumetrischen Schrumpfens der äußeren Elektrodenkomponente (34; 44) größer ist als ein Grad des volumetrischen Schrumpfen der inneren Elektrodenkomponente (32; 42).An electrode assembly (30; 40) for a spark plug (10), comprising: an inner electrode component (32; 42); an outer electrode component (34; 44) at least partially surrounding the inner electrode component (32; 42) and having a metal injection molded (MIM ) microstructure; andan unwelded joint (62) located at an interface of the inner electrode component (32; 42) and the outer electrode component (34; 44), the unwelded joint (62) providing both a mechanical interlock and a metallurgical bond between the inner electrode component (32; 42) and the outer electrode component (34; 44) is created at the interface such that no weld joint is used at the interface, the mechanical locking resulting from a variance in volumetric shrinkage between the inner electrode component (32; 42 ) and the outer electrode component (34; 44), a degree of volumetric shrinkage of the outer electrode component (34; 44) being greater than a degree of volumetric shrinkage of the inner electrode component (32; 42).

Description

GEBIETAREA

Die Erfindung betrifft generell Elektrodenanordnungen für Zündkerzen und betrifft Zündkerzen.The invention relates generally to electrode assemblies for spark plugs and relates to spark plugs.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Elektrodenanordnungen von Zündkerzen können in Verbrennungskammern von Motoren harschen Bedingungen ausgesetzt sein, einschließlich von intensiven thermischen Wechselbelastungen. Der thermische Stress bzw. die thermische Belastung kann eine Trennung zwischen einer funkenbildenden Komponente und deren zugeordneter Masse- oder Mittelelektrode hervorrufen. Darüber hinaus können die oftmals kleine Größe der Elektrodenanordnungen und die manchmal komplexe Form der Elektrodenanordnungen zu Herausforderungen führen, wenn funkenbildende („sparking“) Komponenten an Elektroden angebracht werden. Wünschenswert ist die Herstellung einer hinreichend starken und dennoch ökonomischen Elektrodenanordnung.Spark plug electrode assemblies can be subjected to harsh conditions in engine combustion chambers, including intense thermal cycling. Thermal stress can cause a separation between a sparking component and its associated ground or center electrode. In addition, the often small size of the electrode assemblies and the sometimes complex shape of the electrode assemblies can create challenges when attaching sparking components to electrodes. It is desirable to produce a sufficiently strong yet economical electrode assembly.

Das Dokument DE 10 2015 115 746 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Zündelektrode für Zündkerzen für Verbrennungsmotoren, welche einen Abschnitt aus einem unedlen Metall oder aus einer unedlen Metalllegierung hat, welcher an einem Ende mit einem Edelmetall oder mit einer Edelmetalllegierung bestückt ist. Durch pulvermetallurgisches Herstellen eines das unedle Metall oder die unedle Metalllegierung enthaltenden Grünlings oder Braunlings, Beschichten eines Teils der Oberfläche des Grünlings oder Braunlings mit einer Mischung, welche das Edelmetall oder die Edelmetalllegierung als Pulver und ein Bindemittel enthält, Entfernen des Bindemittels aus der durch das Beschichten gebildeten Schicht, welche das Edelmetall oder die Edelmetalllegierung enthält, und durch Sintern des beschichteten Grünlings bzw. Braunlings wird ein Verbundteil hergestellt und dieses wird als Endstück auf das eine Ende des unedlen Abschnitts der Zündelektrode geschweißt. Weitere Zündkerzen und Herstellungsverfahren dafür sind bekannt aus DE 10 2011 053 530 A1 , DE 10 2015 121 862 A1 und DE 197 05 372 A1 .The document DE 10 2015 115 746 A1 relates to a method for manufacturing an ignition electrode for spark plugs for internal combustion engines, which has a portion made of a base metal or a base metal alloy, which is tipped with a noble metal or a noble metal alloy at one end. By powder metallurgy producing a green body or brown body containing the base metal or base metal alloy, coating part of the surface of the green body or brown body with a mixture containing the precious metal or precious metal alloy as a powder and a binder, removing the binder from the surface produced by the coating formed layer containing the noble metal or the noble metal alloy, and by sintering the coated green body or brown body, a composite part is prepared and this is welded as a tail on one end of the base portion of the ignition electrode. Other spark plugs and manufacturing processes for them are known from DE 10 2011 053 530 A1 , DE 10 2015 121 862 A1 and DE 197 05 372 A1 .

ÜBERBLICKOVERVIEW

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Elektrodenanordnung für eine Zündkerze gemäß Anspruch 1 bereitgestellt, mit einer inneren Elektrodenkomponente, einer äußeren Elektrodenkomponente, die die innere Elektrodenkomponente wenigstens teilweise umgibt und die eine metallspritzgegossene („metal injection molded“, MIM) Mikrostruktur aufweist, und mit einer ungeschweißten Fügestelle, die an einer Schnittstelle der inneren und der äußeren Elektrodenkomponente angeordnet ist, wobei die ungeschweißte Fügestelle sowohl eine mechanische Arretierung bzw. Verriegelung („mechanical lock“) als auch eine metallurgische Bindung zwischen der inneren und der äußeren Elektrodenkomponente an der Schnittstelle erzeugt, derart, dass an der Schnittstelle keine Schweißverbindung verwendet ist. Die mechanische Arretierung ergibt sich aus einer Varianz im volumetrischen Schrumpfen zwischen der inneren Elektrodenkomponente und der äußeren Elektrodenkomponente, wobei ein Grad des volumetrischen Schrumpfens der äußeren Elektrodenkomponente größer ist als ein Grad des volumetrischen Schrumpfen der inneren Elektrodenkomponente.According to one embodiment, an electrode assembly for a spark plug is provided according to claim 1, having an inner electrode component, an outer electrode component which at least partially surrounds the inner electrode component and which has a metal injection molded (MIM) microstructure and has an unwelded Joint located at an interface of the inner and outer electrode components, wherein the unwelded joint creates both a mechanical lock and a metallurgical bond between the inner and outer electrode components at the interface, such that no welded connection is used at the interface. The mechanical locking results from a variance in volumetric shrinkage between the inner electrode component and the outer electrode component, with a degree of volumetric shrinkage of the outer electrode component being greater than a degree of volumetric shrinkage of the inner electrode component.

Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert. Zündkerzen mit solchen Elektrodenanordnungen sind in den Ansprüchen 17 und 18 definiert.Preferred embodiments are defined in the dependent claims. Spark plugs with such electrode arrangements are defined in claims 17 and 18.

Ferner wird eine Elektrodenanordnung für eine Zündkerze offenbart, mit einer inneren Elektrodenkomponente, die aus einem Edelmetall-basierten Material hergestellt ist, und mit einer äußeren Elektrodenkomponente, die aus einem Nickel-basierten Material hergestellt ist und die die innere Elektrodenkomponente wenigstens teilweise umgibt. Die äußere Elektrodenkomponente weist eine metallspritzgegossene (MIM) Mikrostruktur mit einem Netzwerk mit kollabierten Poren („collapsed pore network“) auf, sowie eine Schnittstelle zwischen der inneren und der äußeren Elektrodenkomponente. An der Schnittstelle umgibt das Netzwerk mit kollabierten Poren der metallspritzgegossenen Mikrostruktur wenigstens einen gewissen Teil des Edelmetall-basierten Materials.Also disclosed is an electrode assembly for a spark plug having an inner electrode component made from a precious metal-based material and an outer electrode component made from a nickel-based material and at least partially surrounding the inner electrode component. The outer electrode component features a metal injection molded (MIM) microstructure with a collapsed pore network and an interface between the inner and outer electrode components. At the interface, the collapsed pore network of the metal injection molded microstructure surrounds at least some portion of the precious metal-based material.

Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrodenanordnung für eine Zündkerze offenbart, mit den Schritten: Metallspritzgießen einer grünen bzw. ungebrannten („green“) äußeren Elektrodenkomponente; Entbindern („debinding“) der grünen äußeren Elektrodenkomponente, um eine braune bzw. gebrannte äußere („brown“) Elektrodenkomponente zu bilden, wenigstens teilweises Einführungen einer inneren Elektrodenkomponente in die braune äußere Elektrodenkomponente; Sintern der inneren Elektrodenkomponente und der braunen äußeren Elektrodenkomponente miteinander, um die braune äußere Elektrodenkomponente wenigstens teilweise um die innere Elektrodenkomponente herum zu schrumpfen und eine gesinterte äußere Elektrodenkomponente zu bilden; und Erzeugen einer mechanischen Arretierung und einer metallurgischen Bindung an einer Schnittstelle zwischen der inneren Elektrodenkomponente und der gesinterten äußeren Elektrodenkomponente.Also disclosed is a method of manufacturing an electrode assembly for a spark plug, including the steps of: metal injection molding a green outer electrode component; debinding the green outer electrode component to form a brown outer electrode component, at least partially inserting an inner electrode component into the brown outer electrode component; sintering the inner electrode component and the brown outer electrode component together to at least partially shrink the brown outer electrode component around the inner electrode component and form a sintered outer electrode component; and creating a mechanical lock and a metallurgical bond at an interface between the inner electrode component and the sintered outer electrode component.

Figurenlistecharacter list

Bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1 eine Querschnittsansicht einer Zündkerze gemäß einer Ausführungsform ist;
2 eine Elektrodenanordnung der Zündkerze nach Anspruch 1 zeigt;
3A und 3B Querschnittsansichten sind, die generell einer Linie 3-3 in 2 entsprechen, wobei 3A ein nicht zur Erfindung gehöriges Beispiel einer metallurgischen Struktur für eine Elektrodenanordnung zeigt und wobei 3B eine schematische Darstellung einer zur Hälfte gebildeten („semi-formed“) metallurgischen Struktur für eine Elektrodenanordnung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsformen zeigt;
4 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 3-3 in 2 ist und eine gebildete Elektrodenanordnung zeigt;
5-7 Masseelektrodenanordnungen gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
8-12 Mittelelektrodenanordnungen gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen; und
13 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens ist, das dazu verwendet werden kann, um eine Elektrodenanordnung gemäß einer Ausführungsform herzustellen.

Preferred exemplary embodiments of the invention are described below in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference numerals denote like elements and in which:

1 Figure 12 is a cross-sectional view of a spark plug according to one embodiment;
2 shows an electrode arrangement of the spark plug according to claim 1;
3A and 3B are cross-sectional views taken generally on the line 3-3 in 2 match where 3A shows an example of a metallurgical structure for an electrode arrangement not belonging to the invention and wherein 3B shows a schematic representation of a semi-formed metallurgical structure for an electrode arrangement according to an embodiment of the invention;
4 a cross-sectional view taken along line 3-3 in 2 12 and showing a formed electrode assembly;
5-7 show ground electrode arrangements according to various embodiments;
8-12 show center electrode assemblies according to various embodiments; and
13 14 is a flow diagram of an example method that may be used to fabricate an electrode assembly according to an embodiment.

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Die vorliegend beschriebenen Elektrodenanordnungen beinhalten eine metallspritzgegossene bzw. metallpulverspritzgegossene („metal injection molded“) (MIM) Mikrostruktur, die besondere strukturelle und konfigurationsmäßige Vorteile liefert. Beispielsweise können die verschiedenen Elektrodenanordnungen eine effektive Haltefunktion für eine funkenbildende Komponente bereitstellen, kostenbewusste Verwendungen von Edelmetallen bereitstellen als auch Verbesserungen hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften, um einige Möglichkeiten zu nennen. Ferner können die Elektrodenanordnungen in einigen Ausführungsformen keine Schweißverbindung („weldment“) zwischen einer Edelmetall-basierten funkenbildenden Komponente und einer nicht-funkenbildenden Komponente benötigen. Demgemäß können Probleme vermieden werden, wie große wärmebeeinflusste Zonen in der Nähe von Schweißschmelzen („weld pools“), Anbringungsschwierigkeiten im Hinblick auf unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten, als auch andere Probleme. Zusätzlich hierzu sind mit der MIM-Mikrostruktur möglicherweise keine sekundären Schritte wie Schleifen notwendig.The electrode assemblies described herein incorporate a metal injection molded (MIM) microstructure that provides particular structural and configurational advantages. For example, the various electrode configurations can provide an effective support function for a sparking component, provide cost-conscious uses of precious metals, as well as improvements in mechanical properties, to name a few possibilities. Furthermore, in some embodiments, the electrode assemblies may not require a weldment between a precious metal-based sparking component and a non-sparking component. Accordingly, problems such as large heat-affected zones in the vicinity of weld pools, mounting difficulties due to different thermal expansion coefficients, as well as other problems can be avoided. In addition, with the MIM microstructure, secondary steps such as grinding may not be necessary.

Die hier beschriebenen Elektrodenanordnungen können in Zündkerzen und anderen Zündeinrichtungen verwendet werden, einschließlich von industriellen Zündkerzen, Zündvorrichtungen für die Luftfahrt, oder jegliche andere Einrichtung, die dazu verwendet wird, um in einem Motor ein Luft/Brennstoffgemisch zu zünden. Dies beinhaltet Zündkerzen, die in Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen verwendet werden, und insbesondere in Motoren, die mit einer Benzindirekteinspritzung (GDI) ausgestattet sind, Motoren, die mit Strategien einer mageren Verbrennung betrieben werden, Motoren, die mit Strategien gemäß einer Brennstoffeffizienz betrieben werden, Motoren, die mit Strategien betreffend eine reduzierte Emission betrieben werden, oder eine Kombination dieser Motoren. Die Begriffe axial, radial und umfänglich bzw. tangential beschreiben, so wie sie vorliegend verwendet werden, Richtungen hinsichtlich der generell zylindrischen Form der Zündkerze der 1 und beziehen sich generell auf eine Mittel- oder Längsachse A_L, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben. Ferner sind die beispielhaften Elektrodenanordnungen, die in den Figuren gezeigt sind, dem Grunde nach lediglich illustrativ und beispielhaft. Tatsächliche Elektrodenanordnungen können anders aussehen als die gezeigten.The electrode assemblies described herein may be used in spark plugs and other ignition devices, including industrial spark plugs, aviation igniters, or any other device used to ignite an air/fuel mixture in an engine. This includes spark plugs used in internal combustion engines of motor vehicles, and in particular in engines equipped with gasoline direct injection (GDI), engines operated with lean burn strategies, engines operated with fuel efficiency strategies, engines engines that are operated with strategies related to reduced emissions, or a combination of these engines. As used herein, the terms axial, radial, and circumferential or tangential describe directions with respect to the generally cylindrical shape of the spark plug of FIG 1 and generally refer to a central or longitudinal axis A _L unless otherwise noted. Furthermore, the exemplary electrode arrangements shown in the figures are merely illustrative and exemplary in nature. Actual electrode configurations may differ from those shown.

Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet eine Zündkerze 10 eine Mittelelektrodenbasis oder -körper 12, einen Isolator 14, eine Metallhülle 16 und eine Masseelektrodenbasis oder-körper 18. Andere Komponenten können einen Anschlussstutzen 20, einen Innenwiderstand 22, verschiedene Dichtungsanordnungen und innere Dichtungen beinhalten, die Fachleuten sämtlich bekannt sind. Der Isolator 14 ist generell innerhalb einer axialen Bohrung 24 der Metallhülle 16 angeordnet und weist einen Endnasenabschnitt 17 auf, der an dem Zündende der Zündkerze 10 außerhalb der Hülle frei liegt. Der Isolator 14 ist aus einem Material wie einem keramischen Material hergestellt, das den Mittelelektrodenkörper 12 gegenüber der Metallhülle 16 elektrisch isoliert. Die Metallhülle 16 stellt eine äußere Struktur der Zündkerze 10 dar, und weist Gewinde zur Installation in dem zugeordneten Motor auf.With reference to 1 A spark plug 10 includes a center electrode base or body 12, an insulator 14, a metal shell 16, and a ground electrode base or body 18. Other components may include a fitting 20, an internal resistor 22, various gasket assemblies, and inner seals, all of which are known to those skilled in the art. The insulator 14 is disposed generally within an axial bore 24 of the metal shell 16 and has an end nose portion 17 exposed at the firing end of the spark plug 10 outside the shell. The insulator 14 is made of a material such as a ceramic material that electrically insulates the center electrode body 12 from the metal shell 16 . The metal shell 16 represents an external structure of the spark plug 10 and is threaded for installation in the associated engine.

Der Mittelelektrodenkörper 12 ist generell innerhalb einer axialen Bohrung 26 des Isolators 14 angeordnet, und weist einen Endabschnitt auf, der an einem Zündende der Zündkerze 10 außerhalb des Isolators frei liegt. In einem Beispiel ist der Mittelelektrodenkörper 12 aus einem Nickel-basierten (Ni-basierten) Legierungsmaterial hergestellt, das als ein äußerer oder Umhüllungsabschnitt des Körpers dient, und weist ein Kupfermaterial (Cu-Material) oder ein Cu-Legierungsmaterial auf, das als ein innerer Kern 28 des Körpers dient; andere Materialien und Konfigurationen sind möglich, einschließlich eines Körpers aus einem einzelnen Material ohne Kern Wie es nachstehend in größerer Genauigkeit beschrieben werden wird, kann der Mittelelektrodenkörper 12 eine Mittelelektrodenanordnung 30 beinhalten, bei der es sich um eine separate Komponente handeln kann, die an den Mittelelektrodenkörper 12 geschweißt ist, oder die ein integraler Teil des Mittelelektrodenkörpers 12 sein kann, und zwar in Abhängigkeit von der gewünschten Implementierung. Die Mittelelektrodenanordnung 30 beinhaltet eine innere Mittelelektrodenkomponente 32, die als eine nicht-funkenbildende Komponente dient, und eine äußere Mittelelektrodenkomponente 34, die als eine funkenbildende Komponente dient. Wie es nachstehend im Detail ausgeführt ist, ist es gleichfalls möglich, dass die innere Elektrodenkomponente eine nicht-funkenbildende Komponente ist und dass die äußere Elektrodenkomponente eine funkenbildende Komponente ist.The center electrode body 12 is disposed generally within an axial bore 26 of the insulator 14, and has an end portion exposed at a firing end of the spark plug 10 outside of the insulator. In one example, the center electrode body 12 is made of a nickel-based (Ni-based) alloy material serving as an outer or cladding portion of the body, and includes a copper (Cu) material or a Cu alloy material serving as an inner rer core 28 of the body serves; other materials and configurations are possible, including a single material body without a core. As will be described in greater detail below, the center electrode body 12 may include a center electrode assembly 30, which may be a separate component attached to the center electrode body 12, or which may be an integral part of center electrode body 12, depending on the desired implementation. The center electrode assembly 30 includes an inner center electrode component 32 that serves as a non-sparking component and an outer center electrode component 34 that serves as a sparking component. As detailed below, it is equally possible for the inner electrode component to be a non-sparking component and for the outer electrode component to be a sparking component.

Der Masseelektrodenkörper 18 ist an einem freien Ende der Metallhülle 16 angebracht und kann, als ein fertig gestelltes Produkt, eine Ringform haben, wie gezeigt, oder eine beliebige andere Form. An einem Endabschnitt in der Nähe einer Funkenstrecke G ist der Masseelektrodenkörper 18 radial gegenüber dem Mittelelektrodenkörper 12 und gegenüber der Mittelelektrodenanordnung 30 (wenn eine derartige bereitgestellt ist) beabstandet. Wie auch der Mittelelektrodenkörper kann der Masseelektrodenkörper 18 aus einem Ni-Legierungsmaterial hergestellt sein, das als ein äußerer oder Umhüllungsabschnitt des Körpers dient, und kann ein Cu-Material oder ein Cu-Legierungsmaterial beinhalten, das als ein innerer Kern des Körpers dient; andere Beispiele sind möglich, einschließlich von Körpern aus einem einzelnen Material ohne Kern. Einige nicht-limitierende Beispiele von Ni-Legierungsmaterialien, die in Verbindung mit dem Mittelelektrodenkörper 12, dem Masseelektrodenkörper 18 oder beiden verwendet werden können, beinhalten Ni-Cr-Legierungen wie Inconel® 600 oder 601. Der Masseelektrodenkörper 18 beinhaltet bei dieser Ausführungsform eine Masseelektrodenanordnung 40, die eine innere Masseelektrodenkomponente 42 und eine äußere Masseelektrodenkomponente 44 aufweist. Der Mittelelektrodenkörper 12 und der Masseelektrodenkörper 18, als auch die Elektrodenanordnungen 30, 40 können in einer Anzahl von unterschiedlichen Formen und Konfigurationen bereitgestellt werden.The ground electrode body 18 is attached to a free end of the metal shell 16 and, as a finished product, may have a ring shape as shown or any other shape. At an end portion near a spark gap G, the ground electrode body 18 is spaced radially from the center electrode body 12 and from the center electrode assembly 30 (if such is provided). Like the center electrode body, the ground electrode body 18 may be made of a Ni alloy material serving as an outer or cladding portion of the body, and may include a Cu material or a Cu alloy material serving as an inner core of the body; other examples are possible, including single material bodies without a core. Some non-limiting examples of Ni alloy materials that can be used in conjunction with the center electrode body 12, the ground electrode body 18, or both include Ni-Cr alloys such as Inconel® 600 or 601. The ground electrode body 18 includes a ground electrode assembly 40 in this embodiment , having an inner ground electrode component 42 and an outer ground electrode component 44 . The center electrode body 12 and ground electrode body 18, as well as the electrode assemblies 30, 40, may be provided in a number of different shapes and configurations.

Die Elektrodenanordnung kann eine Mittelelektrodenanordnung 30 oder eine Masseelektrodenanordnung 40 sein, wobei entweder die innere oder die äußere Elektrodenkomponente der Haupt-Mittelelektrodenkörper 12 oder der Haupt-Masseelektrodenkörper 18 ist, und wobei die andere Komponente von innerer und äußerer Elektrodenkomponente die funkenbildende Komponente ist. Beispielsweise ist die Masseelektrodenanordnung 40, wie es in 1 gezeigt ist, eine Ausführungsform, bei der die äußere Masseelektrodenkomponente 44 der Haupt-Masseelektrodenkörper 18 ist und bei der die innere Elektrodenkomponente 42 die funkenbildende Komponente ist, und zwar benachbart zu der Funkenstrecke G. Alternativ hierzu kann die Elektrodenanordnung eine innere oder eine äußere Elektrodenkomponente aufweisen, die an den Haupt-Mittelelektrodenkörper 12 oder den Haupt-Masseelektrodenkörper 18 geschweißt ist. Beispielsweise ist, wie es in 1 gezeigt ist, die Mittelelektrodenanordnung 30 eine Ausführungsform, bei der die innere Elektrodenkomponente 32 an den Haupt-Mittelelektrodenkörper 12 geschweißt ist und bei der die äußere Elektrodenkomponente 34 die funkenbildende Komponente ist, und zwar benachbart zu der Funkenstrecke G. Andere Ausführungsformen sind natürlich möglich, wie solche, bei denen die äußere Elektrodenkomponente an einen Elektrodenkörper geschweißt ist, um ein Beispiel zu nennen. Ferner ist es möglich, dass eine Zündkerze lediglich eine Elektrodenanordnung beinhaltet. Die funkenbildende Komponente ist vorzugsweise ein Edelmetall-basiertes Material, wie Platin, Iridium, Rhodium, oder eine oder mehrere Legierungen hiervon. Die nicht-funkenbildende Komponente ist vorzugsweise ein Material, das auf einem Nicht-Edelmetall basiert, wie eine Nickellegierung (z.B. Inconel® 600 oder 601).The electrode assembly may be a center electrode assembly 30 or a ground electrode assembly 40, with either the inner or outer electrode component being the main center electrode body 12 or the main ground electrode body 18, and the other of the inner and outer electrode components being the sparking component. For example, the ground electrode assembly 40 as shown in FIG 1 1, an embodiment is shown in which the outer ground electrode component 44 is the main ground electrode body 18 and the inner electrode component 42 is the sparking component, adjacent to the spark gap G. Alternatively, the electrode assembly may have an inner or an outer electrode component , which is welded to the main center electrode body 12 or the main ground electrode body 18 . For example, as it is in 1 As shown, the center electrode assembly 30 is an embodiment where the inner electrode component 32 is welded to the main center electrode body 12 and where the outer electrode component 34 is the sparking component, adjacent to the spark gap G. Other embodiments are of course possible, such as those in which the outer electrode component is welded to an electrode body, for example. Furthermore, it is possible for a spark plug to contain only one electrode arrangement. The sparking component is preferably a precious metal based material such as platinum, iridium, rhodium, or one or more alloys thereof. The non-sparking component is preferably a base metal based material such as a nickel alloy (eg Inconel® 600 or 601).

2 zeigt eine Endansicht der Mittelelektrodenanordnung 30 und der Masseelektrodenanordnung 40 der 1. Wie oben beschrieben, bildet bei dieser Ausführungsform die äußere Masseelektrodenkomponente 44 den Haupt-Masseelektrodenkörper 18. Bei dieser besonderen Implementierung beinhaltet der Masseelektrodenkörper 18 und in entsprechender Weise die äußere Masseelektrodenkomponente 44 eine Anzahl von Durchgangslöchern 46, die generell Beine 48 definieren, die sich von einem Außenumfang 50 hin zu einem Innenumfang 52 dazwischen erstrecken. Die äußere Masseelektrodenkomponente 44 beinhaltet ferner einen schrägen Abschnitt bzw. Rampenabschnitt 54, der sich von einem freien Ende der Metallhülle 16 nach unten in Richtung hin zu einem ebenen Abschnitt 56 unter einem Winkel bzw. winklig erstreckt, wobei der ebene Abschnitt 56 generell ausgerichtet ist mit einer axialen Endfläche 58 der Mittelelektrodenanordnung 30. Der ebene Abschnitt 56 beinhaltet eine innere Seitenfläche 60, die an einer Schnittstelle 62 mit einer äußeren Seitenfläche 64 der inneren Masseelektrodenkomponente 42 zusammentrifft. Die innere Seitenfläche 60 weist bei dieser Ausführungsform eine zylindrische Wand auf, die dazu beitragen kann, mehr strukturelle Festigkeit bereitzustellen, da an der Schnittstelle 62 mehr Bindungsfläche der inneren Seitenfläche 60 als in anderen Implementierungen bereitsteht, bei denen die Beine 48 sich über die gesamte Strecke hin zu dem Innenumfang 52 erstrecken. Bei dieser Ausführungsform weist die äußere Masseelektrodenkomponente 44 auch eine äußere Seitenfläche 68 auf, wobei die innere Masseelektrodenkomponente 42 eine innere Seitenfläche 70 beinhaltet, bei der es sich um eine ringförmige funkenbildende Fläche handelt, die der Funkenstrecke G gegenüberliegt bzw. zu dieser hin weist. 2 12 shows an end view of the center electrode assembly 30 and the ground electrode assembly 40 of FIG 1 . As described above, in this embodiment, the outer ground electrode component 44 forms the main ground electrode body 18. In this particular implementation, the ground electrode body 18, and correspondingly the outer ground electrode component 44, includes a number of through holes 46 which generally define legs 48 extending from a Outer perimeter 50 extend toward an inner perimeter 52 therebetween. The outer ground electrode component 44 further includes a ramped portion 54 that extends downwardly from a free end of the metal shell 16 toward a flat portion 56 at an angle, the flat portion 56 being generally aligned with an axial end surface 58 of the center electrode assembly 30. The planar portion 56 includes an inner side surface 60 that meets an outer side surface 64 of the inner ground electrode component 42 at an interface 62 . The inner side surface 60 has a cylindrical wall in this embodiment, which can help provide more structural strength because there is more bonding surface area at the interface 62 inner side surface 60 than other implementations where legs 48 extend all the way toward inner perimeter 52. In this embodiment, the outer ground electrode component 44 also includes an outer side surface 68, with the inner ground electrode component 42 including an inner side surface 70, which is an annular sparking surface facing the spark gap G.

Bei der Ausführungsform, die in den 1 und 2 dargestellt ist, beinhalten die äu-ßere Masseelektrodenkomponente 44 und die innere Mittelelektrodenkomponente 32 jeweils eine MIM-Mikrostruktur, was nachstehend im Detail erläutert werden wird. Die MIM-Mikrostruktur kann den Elektrodenanordnungen 30, 40 strukturelle Vorteile erteilen und kann einige Probleme vermeiden, die in herkömmlichen Zündkerzen auftreten können, bei denen eine funkenbildende Komponente aus einem Edelmetall an eine typischerweise Nickel-basierte nicht-funkenbildende Komponente geschweißt ist. Häufig werden funkenbildende Komponenten aus Edelmetall von gezogenen oder extrudierten Drähten oder ähnlich verarbeitenden Strukturen abgeschnitten. In ähnlicher Weise können nicht-funkenbildende Komponenten, wie eine Standard-Masseelektrode für eine Zündkerze mit J-Funkenstrecke, von gezogenen oder extrudierten Drähten abgeschnitten werden. Bei gezogenen oder extrudierten Drähten sind die mechanischen Eigenschaften in der Richtung des Ziehens häufig ziemlich unterschiedlich gegenüber den gleichen Eigenschaften in einer Richtung quer hierzu. Andererseits können die mechanischen Eigenschaften bei der MIM-Mikrostruktur in allen Richtungen gleichförmiger sein. Demgemäß sind unter Bezugnahme auf 2 zwei Querachsen bzw. transversale Achsen gezeigt: eine erste Radialachse A_R1 und eine zweite Radialachse A_R2, die jeweils auch quer zu der Längsachse A_L ausgerichtet sind. Die mechanischen Eigenschaften entlang jedes Satzes von transversalen bzw. Querachsen können gleich sein (d.h. „gleich“ bedeutet innerhalb von Unterschieden von etwa ±5%). In einer Ausführungsform, bei der Inconel® 601 als die Elektrodenkomponente verwendet wird, die eine MIM-Mikrostruktur aufweist, kann die Bruchdehnung („breaking strain“) entlang jeder Achse größer oder gleich 30 % sein. Zusätzlich hierzu kann mit Inconel® 601 die Dichte der MIM-Mikrostruktur größer oder gleich etwa 7,6 g/cm³ sein, wobei die Fließgrenze („yield point“) größer oder gleich etwa 210 MPa (R_p0,2) entlang jeder Achse sein kann, wobei die Zugfestigkeit („tensile strength“) größer oder gleich etwa 620 MPa (R_m) entlang jeder Achse sein kann, und wobei die Härte in einem Bereich zwischen etwa 135-160HV10 liegen kann.In the embodiment shown in the 1 and 2 As shown, the outer ground electrode component 44 and the inner center electrode component 32 each include an MIM microstructure, which will be explained in detail below. The MIM microstructure can provide structural advantages to the electrode assemblies 30, 40 and can avoid some problems that can occur in conventional spark plugs in which a precious metal sparking component is welded to a typically nickel-based non-sparking component. Frequently, precious metal spark-generating components are cut from drawn or extruded wire or similar processing structures. Similarly, non-sparking components, such as a standard ground electrode for a J-gap spark plug, can be cut from drawn or extruded wires. With drawn or extruded wire, the mechanical properties in the direction of drawing are often quite different from the same properties in a direction transverse thereto. On the other hand, the mechanical properties in the MIM microstructure can be more uniform in all directions. Accordingly, with reference to 2 two transverse axes are shown: a first radial axis A _R1 and a second radial axis A _R2 , each of which is also aligned transverse to the longitudinal axis A _L . The mechanical properties along each set of transverse axes may be the same (ie, "same" means within about ±5% differences). In an embodiment using Inconel® 601 as the electrode component having a MIM microstructure, the breaking strain along each axis can be greater than or equal to 30%. In addition, with Inconel® 601, the density of the MIM microstructure can be greater than or equal to about 7.6 g/cm ³ with a yield point greater than or equal to about 210 MPa (R _p0.2 ) along each axis where the tensile strength can be greater than or equal to about 620 MPa (R _m ) along each axis, and where the hardness can range between about 135-160HV10.

Die 3A, 3B und 4 zeigen die MIM-Mikrostruktur der Masseelektrodenanordnung 40. Die 3A, 3B und 4 sind schematische Darstellungen und nicht maßstäblich. Die verschiedenen Merkmale, die in Bezug auf diese Figuren beschrieben sind, ergeben sich für einen Fachmann bei einer metallurgischen Inspektion. Obgleich diese Ausführungsformen mit einer MIM-Mikrostruktur unter Bezug auf die Masseelektrodenanordnung 40 diskutiert werden, versteht sich ferner, dass diese Erläuterungen auch auf die Mittelelektrodenanordnung 30 und auf andere Ausführungsformen anwendbar sind, bei denen entweder die nicht-funkenbildende Komponente, die funkenbildende Komponente oder sowohl die nicht-funkenbildende Komponente und die funkenbildende Komponente eine MIM-Mikrostruktur aufweist bzw. aufweisen. 3A und 3B stellen die Elektrodenanordnung bei einer mittleren Stufe der Herstellung dar, wohingegen 4 die fertig gestellte Elektrodenanordnung darstellt. Um eine MIM-Mikrostruktur zu erzeugen, wird, wie es nachstehend im Detail erläutert wird, ein Metallpulver mit einem Bindemittel gemischt, um ein Rohmaterial („feedstock“) zu bilden, das aufgeschmolzen und in eine Gussform eingespritzt wird, und zwar unter Bildung eines grünen bzw. ungebrannten bzw. ungesinterten Teils. Das Bindemittel wird entfernt, um ein braunes Teil zu bilden, welches dann gesintert wird, um die fertig gestellte Elektrodenanordnung zu bilden.The 3A , 3B and 4 show the MIM microstructure of the ground electrode assembly 40. FIGS 3A , 3B and 4 are schematic representations and not to scale. The various characteristics described with reference to these figures will be apparent to a person skilled in the art during a metallurgical inspection. Further, while these embodiments having a MIM microstructure are discussed with reference to the ground electrode assembly 40, it should be understood that these discussions apply to the center electrode assembly 30 and to other embodiments having either the non-sparking component, the sparking component, or both the non-sparking component and the sparking component have a MIM microstructure. 3A and 3B represent the electrode assembly at an intermediate stage of manufacture, whereas FIG 4 represents the completed electrode assembly. As discussed in detail below, to create a MIM microstructure, a metal powder is mixed with a binder to form a feedstock that is melted and injected into a mold to form a green or unfired or unsintered part. The binder is removed to form a brown part which is then sintered to form the finished electrode assembly.

Die 3A und 3B stellen unterschiedliche Ausführungsformen der Elektrodenanordnung 40 als ein braunes Teil dar, wobei das Bindemittel entfernt worden ist, um ein offenporiges Netzwerk 72 in der äußeren Elektrodenkomponente 44 zu bilden. Bei dem nicht zur Erfindung gehörenden Beispiel der 3A weist die äußere Elektrodenkomponente 44 eine MIM-Mikrostruktur auf, wohingegen die innere Elektrodenkomponente 42 keine MIM-Mikrostruktur beinhaltet. Die gesinterte fertig gestellte Version ist in 4 dargestellt, wobei das offenporige Netzwerk 72 zu einem Netzwerk 74 mit kollabierten Poren wird. Da das offenporige Netzwerk 72 aus einer Anzahl von Poren oder Taschen besteht, wobei Bindermaterial herausgetrieben worden ist, ist das Gesamtvolumen der äußeren Masseelektrodenkomponente größer als das Gesamtvolumen der fertig gestellten äußeren Masseelektrodenkomponente, die in 2 dargestellt ist. Die Volumendifferenz zwischen der braunen äußeren Masseelektrodenkomponente und der fertig gestellten äußeren Masseelektrodenkomponente korreliert mit der Menge an Bindemittel, das in dem Rohmaterial verwendet wird, und kann etwa 15-30 Vol.-% betragen, und beträgt vorzugsweise etwa 20 Vol.-%. Die MIM-Mikrostruktur der äußeren Elektrodenkomponente kann ein Nickel-basiertes Material in einem Bereich von etwa 80 bis 99,99 Gew.-% beinhalten, und ein Bindemittelmaterial in einem Bereich von etwa 20 Gew.-% bis 0,01 Gew.-%.The 3A and 3B 12 depict different embodiments of the electrode assembly 40 as a brown part where the binder has been removed to form an open pore network 72 in the outer electrode component 44. FIG. In the example not belonging to the invention 3A For example, outer electrode component 44 includes an MIM microstructure, whereas inner electrode component 42 does not include a MIM microstructure. The sintered finished version is in 4 shown wherein the open pore network 72 becomes a network 74 with collapsed pores. Since the open pore network 72 consists of a number of pores or pockets where binder material has been expelled, the total volume of the outer ground electrode component is greater than the total volume of the finished outer ground electrode component contained in 2 is shown. The difference in volume between the brown outer ground electrode component and the finished outer ground electrode component correlates to the amount of binder used in the raw material and can be about 15-30% by volume, and is preferably about 20% by volume. The MIM microstructure of the outer electrode component may include a nickel-based material in a range of about 80 to 99.99% by weight, and a binder medium material in a range from about 20% to 0.01% by weight.

Im Unterschied zu traditionellem pulvermetallurgischen Sintern kann der vorliegende Sinterprozess zum Erreichen der Struktur, die in 4 dargestellt ist, höhere Sintertemperaturen und/oder längere Sinterzeiten erfordern, da der Verdichtungsprozess, der zum Erzeugen des Netzwerkes 74 mit kollabierten Poren erforderlich ist, substantieller ist. Die Sinterprozessparameter werden in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Materials, dem Volumen des Teils, der Geometrie etc. abhängen. Das Netzwerk 74 mit kollabierten Poren kann etwa 2-5 Vol.-% von gleichmäßig verteilten Poren oder Leerstellen enthalten, und die resultierende MIM-Mikrostruktur wird etwa 95-98 % voll verdichtet sein. Demgemäß kann der Übergang von dem offenporigen Netzwerk 72 zu dem Netzwerk 74 mit kollabierten Poren bei einer Ausführungsform eine Volumenreduktion des Porenraums von etwa 15-18 % ergeben.Unlike traditional powder metallurgy sintering, the present sintering process can be used to achieve the structure 4 1, may require higher sintering temperatures and/or longer sintering times because the densification process required to create the collapsed pore network 74 is more substantial. The sintering process parameters will vary depending on the type of material used, volume of the part, geometry, etc. The collapsed pore network 74 may contain about 2-5% by volume of evenly distributed pores or voids, and the resulting MIM microstructure will be about 95-98% fully densified. Accordingly, in one embodiment, the transition from the open pore network 72 to the collapsed pore network 74 can result in a volume reduction in pore space of about 15-18%.

Die Elektrodenanordnungen 30, 40 der vorliegenden Offenbarung können zu einer verbesserten Bindung („bonding“) zwischen funkenbildenden und nicht-funkenbildenden Elektrodenkomponenten führen. Wie es in 4 gezeigt ist, kann beim Sintern der braunen Elektrodenanordnungen, die in einer der 3A oder 3B gezeigt sind, eine mechanische Arretierung („mechanical lock“) und eine metallurgische Bindung an der Schnittstelle 62 zwischen der äußeren Elektrodenkomponente 44 und der inneren Elektrodenkomponente 42 gebildet werden. Diese metallurgische Bindung und mechanische Arretierung bzw. Verriegelung kann an einer Zwischenmetallschicht 76 vorhanden sie, die an der Schnittstelle 62 angeordnet ist, wobei die Zwischenmetallschicht 76 Bestandteile sowohl von der inneren Elektrodenkomponente 42 als auch von der äußeren Elektrodenkomponente 44 beinhaltet. Bei einigen Ausführungsformen kann diese Schnittstelle 62 eine ungeschweißte Fügestelle („weldless joint“) bilden, wobei die Bindungsfestigkeit zwischen der inneren Elektrodenkomponente 42 und der äußeren Elektrodenkomponente 44 hinreichend ist, derart, dass an der Schnittstelle keine Schweißverbindung verwendet wird. Demzufolge können schweißspezifische Probleme, wie oben beschrieben, vermieden werden. Die metallurgische Bindung und die mechanische Arretierung an der schweißlosen bzw. ungeschweißten Fügestelle können zumindest teilweise dem volumenmäßigen Schrumpfen des offenporigen Netzwerkes 72 auf das Netzwerk 74 mit kollabierten Poren zugeschrieben werden, was hervorruft, dass die äußere Elektrodenkomponente 44 sich relativ zu der inneren Elektrodenkomponente 42 oder um diese herum schrumpft. Während dieses Prozesses übt die innere Seitenfläche 62 der äußeren Elektrodenkomponente 44 eine konstriktive, einwärts gerichtete Kraft auf die äußere Seitenfläche 64 der inneren Elektrodenkomponente 42 aus, was zu der mechanischen Arretierung beiträgt. Demgemäß kann an der Schnittstelle 42 eine Feststoffdiffusion erfolgen, was zu einer Diffusionsbindung bis hin zu einer metallurgischen Bindung der inneren Elektrodenkomponente 42 an die äußere Elektrodenkomponente 44 führt. Ferner ist es möglich, dass das Netzwerk 74 mit kollabierten Poren in der MIM-Mikrostruktur wenigstens einen Teil des Materials der inneren Elektrodenkomponente 42 einkapselt, das bei dieser Ausführungsform ein Edelmetall-basiertes Material ist, das als eine funkenbildende Komponente verwendet wird. Demzufolge kann an der Schnittstelle 62 und/oder an der Zwischenmetallschicht 76 das Netzwerk 74 mit kollabierten Poren vorhanden sein. Zusätzlich hierzu ist es möglich, dass Korngrenzen nicht auf die Schnittstelle beschränkt sind. Beispielsweise ist es bei der dargestellten Ausführungsform möglich, dass sich Korngrenzen von Edelmetallpartikeln über die Schnittstelle 62 hinaus in ein Nickel-basiertes Material hinein erstrecken, das für die nicht-funkenbildende Komponente verwendet wird. Alternativ hierzu können sich Korngrenzen von Nickelpartikeln über die Schnittstelle 62 hinaus in das Edelmetall-basierte Material hinein erstrecken, das für die funkenbildende Komponente verwendet wird.The electrode assemblies 30, 40 of the present disclosure may result in improved bonding between sparking and non-sparking electrode components. like it in 4 shown, sintering the brown electrode assemblies used in any of 3A or 3B 1, a mechanical lock and a metallurgical bond may be formed at the interface 62 between the outer electrode component 44 and the inner electrode component 42. FIG. This metallurgical bonding and mechanical locking may be at an intermediate metal layer 76 located at the interface 62 , the intermediate metal layer 76 including constituents from both the inner electrode 42 and outer electrode 44 components. In some embodiments, this interface 62 may form a weldless joint, where the bond strength between the inner electrode component 42 and the outer electrode component 44 is sufficient such that a weld joint is not used at the interface. Consequently, problems specific to welding as described above can be avoided. The metallurgical bonding and mechanical locking at the weldless or unwelded joint can be attributed, at least in part, to the volumetric shrinkage of the open pore network 72 onto the collapsed pore network 74, causing the outer electrode component 44 to move relative to the inner electrode component 42 or shrinks around them. During this process, the inner side surface 62 of the outer electrode component 44 exerts a constrictive, inward force on the outer side surface 64 of the inner electrode component 42, which contributes to the mechanical lock. Accordingly, solid-state diffusion can occur at interface 42 , resulting in diffusion bonding through to metallurgical bonding of inner electrode component 42 to outer electrode component 44 . Further, it is possible that the network 74 with collapsed pores in the MIM microstructure encapsulates at least part of the material of the inner electrode component 42, which in this embodiment is a noble metal-based material used as a spark-forming component. Accordingly, at the interface 62 and/or at the intermetallic layer 76, the collapsed pore network 74 may be present. In addition to this, it is possible that grain boundaries are not limited to the interface. For example, in the illustrated embodiment, it is possible for grain boundaries of noble metal particles to extend beyond interface 62 into a nickel-based material used for the non-sparking component. Alternatively, grain boundaries of nickel particles may extend beyond interface 62 into the noble metal-based material used for the sparking component.

3B stellt eine weitere Ausführungsform dar, bei der sowohl die innere Elektrodenkomponente 42 als auch die äußere Elektrodenkomponente 44 eine MIM-Mikrostruktur haben. Demgemäß wird sich in der fertig gestellten Elektrodenanordnung 40 das Netzwerk 74 mit den kollabierten Poren über die innere Elektrodenkomponente 42, die Zwischenmetallschicht 76 und die äußere Elektrodenkomponente 44 erstrecken. Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn das Maß bzw. der Grad des volumenmäßigen Schrumpfens für die äußere Elektrodenkomponente 44 größer ist als das Maß des volumenmäßigen Schrumpfens für die innere Elektrodenkomponente 42, derart, dass eine Varianz des volumenmäßigen Schrumpfens zwischen den Komponenten, die miteinander zu verbinden sind, eine mechanische Arretierung und eine metallurgische Bindung zwischen den Komponenten an der Schnittstelle ermöglicht. Die Varianz des volumenmäßigen Schrumpfens kann es ermöglichen, dass an der Schnittstelle eine ungeschweißte Fügestelle vorliegt, derart, dass an der Schnittstelle keine Schweißung verwendet wird, da die innere Seitenfläche 60 der äußeren Elektrodenkomponente 44 dazu in der Lage ist, eine konstriktive, nach innen gerichtete Kraft gegen die äußere Seitenfläche 64 der inneren Elektrodenkomponente 62 auszuüben. Die Varianz des volumenmäßigen Schrumpfens kann eingestellt werden, indem die Bindemittelmengen geändert werden, die in dem Rohmaterial vorhanden sind, das zur Bildung der inneren Elektrodenkomponente bzw. der äußeren Elektrodenkomponente verwendet wird. Um ein Beispiel zu nennen, kann die Varianz des volumenmäßigen Schrumpfens etwa 5-20 % betragen, derart, dass die Differenz in dem relativen Schrumpfen zwischen den Teilen hinreichend ist, um eine ungeschweißte Fügestelle zu erzeugen. In einem Beispiel kann dies erreicht werden, indem 5-20 Vol.-% oder mehr Bindemittel in der äußeren Elektrodenkomponente enthalten sind. Demzufolge kann das Erzeugen eines größeren offenporigen Netzwerkes 72 in der äußeren Elektrodenkomponente 44 als ein offenporiges Netzwerk 78 in der inneren Elektrodenkomponente 42 dazu beitragen, eine robustere metallurgische Bonding und mechanische Arretierung an der Schnittstelle 62 zu erzeugen, da die Verdichtung („densification“) in der äußeren Elektrodenkomponente 44 substantieller sein wird als in der inneren Elektrodenkomponente 42. 3B 12 illustrates another embodiment in which both the inner electrode component 42 and the outer electrode component 44 have an MIM microstructure. Accordingly, in the completed electrode assembly 40, the network 74 with the collapsed pores will extend across the inner electrode component 42, the intermetallic layer 76 and the outer electrode component 44. FIG. In this embodiment, it is preferred if the rate of volumetric shrinkage for the outer electrode component 44 is greater than the rate of volumetric shrinkage for the inner electrode component 42, such that a variance in volumetric shrinkage between the components interconnected are to be joined, allows for a mechanical interlock and a metallurgical bond between the components at the interface. The variance in volumetric shrinkage may allow for an unwelded joint to exist at the interface, such that no weld is used at the interface since the inner side surface 60 of the outer electrode component 44 is capable of a constrictive, inward to apply force against the outer side surface 64 of the inner electrode component 62 . The variance of the volumetric shrinkage can be adjusted by changing the amounts of binder present in the raw material used to form the inner electrode component and the outer electrode component, respectively is turned. As an example, the variance in volumetric shrinkage may be about 5-20%, such that the difference in relative shrinkage between the parts is sufficient to produce an unwelded joint. In one example, this can be achieved by including 5-20% by volume or more binder in the outer electrode component. Accordingly, creating a larger open pore network 72 in the outer electrode component 44 than an open pore network 78 in the inner electrode component 42 can help create a more robust metallurgical bonding and mechanical lock at the interface 62 since densification in of the outer electrode component 44 will be more substantial than in the inner electrode component 42.

Die 5-7 zeigen unterschiedliche Beispiele von Masseelektrodenanordnungen 40 gemäß verschiedener Ausführungsformen. 5 ist ähnlich zu der Ausführungsform der 1 und 2, und zwar dahingehend, dass sie beide ringförmige funkenbildende Komponenten besitzen, jedoch mit dem Unterschied, dass eine nicht-angrenzende innere Seitenfläche der äußeren Masseelektrodenanordnung 44 vorhanden ist, die demgemäß eine nicht-angrenzende Schnittstelle 62 zwischen der inneren Masseelektrodenkomponente 42 und der äußeren Masseelektrodenkomponente 44 bildet. Unter Berücksichtigung der komplexen Geometrie dieser Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, sowohl die innere Masseelektrodenkomponente 42 als auch die äußere Masseelektrodenkomponente 44 im Wege des Metallspritzgießens herzustellen. Bei der Ausführungsform der 5 ist, ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, die äußere Masseelektrodenkomponente 44 der Haupt-Masseelektrodenkörper 18. 6 zeigt eine Konfiguration mit einer Standard J-Funkenstrecke, wobei die innere Masseelektrodenkomponente 42 eine standardmäßige funkenbildende Komponente aus einem Edelmetall sein kann, die in der Form einer Säule oder eines ähnlich geformten Chips vorliegt, um ein Beispiel zu nennen. Die äußere Masseelektrodenkomponente 44 kann eine MIM-Mikrostruktur haben, und während der Herstellung kann die innere Masseelektrodenkomponente 42 in ein Sackloch oder dergleichen eingeführt und dann mit der äußeren Masseelektrodenkomponente 44 gesintert werden, um die Masseelektrodenanordnung 40 zu bilden. 7 zeigt ebenfalls eine Konfiguration mit einer standardmäßigen J-Funkenstrecke, anders als bei den weiteren dargestellten Ausführungsformen ist die Massenelektrodenanordnung 40 jedoch eine separate Zündspitzenanordnung, die an ein axiales Ende des Masseelektrodenkörpers 18 geschweißt ist, und zwar an einer Befestigungsfläche 80. Demgemäß beinhaltet die Schweißfügestelle Bestandteile sowohl von der äußeren Elektrodenkomponente und der entsprechenden Elektrode, beinhaltert jedoch keine Bestandteile von der inneren Elektrodenkomponente. Wie oben erwähnt, ist es möglich, dass die äußere Masseelektrodenkomponente 44 oder sowohl die äußere Masseelektrodenkomponente 44 als auch die innere Masseelektrodenkomponente 42 eine MIM-Mikrostruktur haben. In den 6 und 7 sind Bezugszeichen für die verschiedenen Seitenflächen weggelassen, und zwar aus Klarheitsgründen.The 5-7 12 show different examples of ground electrode assemblies 40 according to different embodiments. 5 is similar to the embodiment of FIG 1 and 2 , in that they both have annular sparking components, but with the difference that there is a non-contiguous inner side surface of the outer ground electrode assembly 44, which accordingly provides a non-contiguous interface 62 between the inner ground electrode component 42 and the outer ground electrode component 44 forms. Given the complex geometry of this embodiment, it may be advantageous to fabricate both inner ground electrode component 42 and outer ground electrode component 44 via metal injection molding. In the embodiment of 5 similar to the previously described embodiment, the outer ground electrode component 44 is the main ground electrode body 18. 6 12 shows a configuration with a standard J-spark gap, wherein the inner ground electrode component 42 may be a standard noble metal sparking component that is in the form of a pillar or similarly shaped chip, for example. The outer ground electrode component 44 may have an MIM microstructure and during manufacture the inner ground electrode component 42 may be inserted into a blind hole or the like and then sintered with the outer ground electrode component 44 to form the ground electrode assembly 40 . 7 14 also shows a configuration with a standard J-gap, but unlike the other illustrated embodiments, the ground electrode assembly 40 is a separate firing tip assembly welded to an axial end of the ground electrode body 18 at a mounting surface 80. Accordingly, the weld joint includes components from both the outer electrode component and the corresponding electrode, but does not include components from the inner electrode component. As mentioned above, it is possible for the outer ground electrode component 44 or both the outer ground electrode component 44 and the inner ground electrode component 42 to have a MIM microstructure. In the 6 and 7 reference numerals for the various side surfaces have been omitted for the sake of clarity.

Die 8-12 zeigen unterschiedliche Beispiele von Mittelelektrodenanordnungen 30 gemäß verschiedener Ausführungsformen. 8 ist ähnlich zu der Ausführungsform der 1 und 2, mit der Ausnahme, dass die innere Mittelelektrodenkomponente 32 der Haupt-Mittelelektrodenkörper 12 ist. Die funkenbildende Komponente ist bei dieser Ausführungsform hülsenförmig. Bei einer inneren Mittelelektrodenkomponente 32, die eine MIM-Mikrostruktur hat, ist es möglich, den Haupt-Mittelelektrodenkörper 12 um einen festen Kupferkern 28 herum metallspritzzugießen. Demgemäß kann eine MIM-gebildete mechanische Arretierung und metallurgische Bindung zwischen sowohl dem Mittelelektrodenkörper 12 und dem Kupferkern 28 als auch mit einer äußeren Mittelelektrodenkomponente 34 erzeugt werden, die ebenfalls eine MIM-Mikrostruktur hat. Ferner hat bei der Ausführungsform der 8 die axiale Endfläche 58 der Mittelelektrodenanordnung 30 eine generelle ebene Struktur, was im Gegensatz steht zu den axialen Endflächen 58 der 9 und 10. 9 zeigt eine Mittelelektrodenanordnung 30 mit einer inneren Mittelelektrodenkomponente 32, die ähnlich ist zu den Masseelektrodenkomponenten der 6 und 7, wobei die innere Mittelelektrodenkomponente 32 eine funkenbildende Komponente ist, die in ein Sackloch in einer Ausnehmung in der äußeren Mittelelektrodenkomponente 34 eingeführt ist, die eine MIM-Mikrostruktur hat. Beim Co-Sintern kann an einer Schnittstelle 62 zwischen einer inneren Seitenfläche 60 der äußeren Mittelelektrodenkomponente 34 und einer äußeren Seitenfläche 64 der inneren Mittelelektrodenkomponente 32 eine ungeschweißte Fügestelle gebildet werden. Die Ausführungsform der 10 ist ähnlich zu der Ausführungsform der 9, beinhaltet jedoch mehrfache innere Mittelelektrodenkomponenten 32 (was auch mit der Masseelektrodenkomponente 40 implementiert werden kann). Demgemäß weist diese Ausführungsform mehrfache ungeschweißte Fügestellen an jeder Schnittstelle 62 auf. Die Bezugszeichen für die verschiedenen Seitenflächen sind in 10 aus Klarheitsgründen weggelassen. Die Mittelelektrodenanordnungen 30 der 9 und 10 beinhalten beide eine Befestigungsfläche 80 zum Schweißen an den Haupt-Mittelelektrodenkörper 12.The 8-12 12 show different examples of center electrode assemblies 30 according to different embodiments. 8th is similar to the embodiment of FIG 1 and 2 , except that the inner center electrode component 32 is the main center electrode body 12 . In this embodiment, the spark-forming component is sleeve-shaped. With an inner center electrode component 32 having a MIM microstructure, it is possible to metal injection mold the main center electrode body 12 around a solid copper core 28 . Accordingly, a MIM-formed mechanical interlock and metallurgical bond can be created between both the center electrode body 12 and the copper core 28, as well as with an outer center electrode component 34 that also has a MIM microstructure. Furthermore, in the embodiment of 8th the axial end surface 58 of the center electrode assembly 30 has a generally planar structure, which is in contrast to the axial end surfaces 58 of FIG 9 and 10 . 9 FIG. 1 shows a center electrode assembly 30 having an inner center electrode component 32 that is similar to the ground electrode components of FIG 6 and 7 , wherein the inner center electrode component 32 is a sparking component that is inserted into a blind hole in a recess in the outer center electrode component 34 that has a MIM microstructure. During co-sintering, an unwelded joint may be formed at an interface 62 between an inner side surface 60 of the outer center electrode component 34 and an outer side surface 64 of the inner center electrode component 32 . The embodiment of 10 is similar to the embodiment of FIG 9 , but includes multiple inner center electrode components 32 (which can also be implemented with the ground electrode component 40). Accordingly, this embodiment has multiple unwelded joints at each interface 62 . The reference numbers for the different side faces are in 10 omitted for clarity. The center electrode assemblies 30 of FIG 9 and 10 both include an attachment surface 80 for welding to the main center electrode body 12.

11 stellt eine Ausführungsform einer Mittelelektrodenanordnung 30 dar, wobei die äußere Mittelelektrodenkomponente 34 die funkenbildende Komponente ist, und wobei die äußere Mittelelektrodenkomponente 34 um ein Befestigungsmerkmal 82 herum gesintert ist, das an der inneren Mittelelektrodenkomponente 32 angeordnet ist. Ein Flansch 84 des Befestigungsmerkmals 82 kann klein genug sein, um ein Einführen der inneren Mittelelektrodenkomponente 32 in die äußere Mittelelektrodenkomponente 34 hinein zu ermöglichen, wie auch ein darauffolgendes Schrumpfen der MIM-Mikrostruktur der äußeren Mittelelektrodenkomponente 34 um den Flansch 84 herum. Das Befestigungsmerkmal 82 und/oder der Flansch 84 können so konstruiert sein, dass sie dazu beitragen, ein Durchhängen der MIM-Mikrostruktur während des Sinterns zu verhindern. Zusätzlich hierzu ist bei der Ausführungsform der 11 die Schnittstelle 62 mit einer Schweißverbindung verstärkt, was bei einer Anzahl von Ausführungsformen möglich ist. 11 14 illustrates an embodiment of a center electrode assembly 30 wherein the outer center electrode component 34 is the spark-forming component and the outer center electrode component 34 is sintered about an attachment feature 82 disposed on the inner center electrode component 32. FIG. A flange 84 of attachment feature 82 may be small enough to allow insertion of inner center electrode component 32 into outer center electrode component 34 , as well as subsequent shrinking of the MIM microstructure of outer center electrode component 34 around flange 84 . The attachment feature 82 and/or the flange 84 may be designed to help prevent sagging of the MIM microstructure during sintering. In addition to this, in the embodiment of 11 the interface 62 is reinforced with a weld joint, which is possible in a number of embodiments.

12 zeigt eine Ausführungsform einer Mittelelektrodenanordnung 30, wobei die innere Mittelelektrodenkomponente 32 mit einem Befestigungsmerkmal 82 bereitgestellt ist, und wobei die innere Mittelektrodenkomponente 32 eine funkenbildende Fläche ist, anders als bei der Ausführungsform der 11, bei der die innere Elektrodenkomponente 32 eine nicht-funkenbildende Fläche ist. Bei den Ausführungsformen der 11 und 12 ist es möglich, die äußere Mittelelektrodenkomponente 34 mit einem Loch oder einer Ausnehmung im Wege des Metallspitzgießens herzustellen, um dazu beizutragen, die innere Mittelelektrodenkomponente 32 aufzunehmen, bevor diese zusammengesintert werden. Die Bezugszeichen für die verschiedenen Seitenflächen sind in den 11 und 12 aus Klarheitsgründen weggelassen. 12 12 shows an embodiment of a center electrode assembly 30 wherein the inner center electrode component 32 is provided with an attachment feature 82 and wherein the inner center electrode component 32 is a sparking surface, unlike the embodiment of FIG 11 , wherein the inner electrode component 32 is a non-sparking surface. In the embodiments of 11 and 12 For example, it is possible to metal injection mold the outer center electrode component 34 with a hole or recess to help receive the inner center electrode component 32 before they are sintered together. The reference numbers for the various side faces are in FIGS 11 and 12 omitted for clarity.

13 ist ein Flussdiagramm, das beispielhaft durch Schritte darstellt, die in einem Verfahren 100 zur Herstellung einer Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können. Das Verfahren 100 ist lediglich ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens, da die hier beschriebenen Elektrodenanordnungen gemäß verschiedenen Adaptionen hergestellt werden können, und zwar nach Notwendigkeit oder Wunsch. 13 FIG. 10 is a flow chart that exemplifies steps that may be used in a method 100 of manufacturing an electrode assembly according to the present disclosure. The method 100 is merely one example of a manufacturing method, as the electrode assemblies described herein can be manufactured according to various adaptations as needed or desired.

Ein Schritt 102 des Verfahrens beinhaltet ein Metallspritzgießen einer grünen äußeren Elektrodenkomponente 34, 44. Dieser Schritt beinhaltet das Mischen eines Metallpulvers mit einem Bindemittel (Wachs, thermoplastisches Polymer, etc.), welches die Metallpartikel während des Einspritzprozesses in Suspension halten kann. Die Mischung aus dem Metallpulver und dem Bindemittel kann als ein Rohmaterial bezeichnet werden, das in eine Spritzgussmaschine eingespeist, geschmolzen und in eine Gussform eingespritzt wird, deren Form von der Struktur her analog ist zu der gewünschten Form der äußeren Elektrodenkomponente 34, 44, und die entsprechend eingestellt ist, um der Volumendifferenz zwischen den fertig gestellten Teilen und den grünen/braunen Teilen Rechnung zu tragen. Mikro-Spritzgussmaschinen können notwendig sein, und zwar in Abhängigkeit von der Größe der Elektrodenanordnungen. Wenn die äußere Elektrodenkomponente eine funkenbildende Komponente sein soll, kann ein Edelmetall-Pulver verwendet werden, wie Platin, Iridium, Rhodium, Silber, Palladium, eine Legierung hiervon, oder eine Kombination von verschiedenen Edelmetall-basierten Pulvern. Wenn die äußere Elektrodenkomponente eine nicht-funkenbildende Komponente ist, kann ein Nicht-Edelmetall-Pulver verwendet werden, wie eine Nickel-basierte Legierung, einschließlich jedoch nicht beschränkt auf Inconel® 600 oder 601. Eine bevorzugte mittlere Partikelgröße des Metallpulvers liegt im Bereich von 2 bis 5 Mikrometern.A step 102 of the method involves metal injection molding a green outer electrode component 34, 44. This step involves mixing a metal powder with a binder (wax, thermoplastic polymer, etc.) that can hold the metal particles in suspension during the injection process. The mixture of the metal powder and the binder can be referred to as a raw material that is fed into an injection molding machine, melted, and injected into a mold whose shape is structurally analogous to the desired shape of the outer electrode component 34, 44, and the is set appropriately to account for the difference in volume between the finished parts and the green/brown parts. Micro injection molding machines may be necessary depending on the size of the electrode assemblies. If the outer electrode component is to be a sparking component, a noble metal powder can be used, such as platinum, iridium, rhodium, silver, palladium, an alloy thereof, or a combination of various noble metal-based powders. If the outer electrode component is a non-sparking component, a base metal powder can be used, such as a nickel-based alloy, including but not limited to Inconel® 600 or 601. A preferred mean particle size of the metal powder is in the range of 2 to 5 microns.

Ein Schritt 104 des Verfahrens beinhaltet ein Entbindern der grünen äußeren Elektrodenkomponente, um auf diese Weise eine braune äußere Elektrodenkomponente 34, 44 zu bilden. Dieser Schritt kann auf einem einer Mehrzahl von Wegen erreicht werden, einschließlich von katalytischen Mitteln, thermischen Mitteln oder Lösungsmittel-basierten Mitteln, und kann von dem Bindemittelsystem abhängen, das verwendet wird. Ein kleiner Rest an Bindemittel kann in der braunen äußeren Elektrodenkomponente 34, 44 belassen werden, das als eine Art Rückgrat dient, um das braune Teil zusammen zu halten.A step 104 of the method includes debinding the green outer electrode component so as to form a brown outer electrode component 34,44. This step can be accomplished in any of a number of ways, including catalytic means, thermal means, or solvent-based means, and may depend on the binder system that is used. A small residue of binder may be left in the brown outer electrode component 34, 44 to act as a sort of backbone to hold the brown part together.

Ein Schritt 106 beinhaltet ein wenigstens teilweises Einführen einer inneren Elektrodenkomponente 32, 42 in die braune äußere Elektrodenkomponente 34, 44. Wie oben beschrieben, kann die braune äußere Elektrodenkomponente 34, 44 ein geformtes Loch oder eine Ausnehmung aufweisen, die dazu beitragen kann, die innere Elektrodenkomponente 32, 42 aufzunehmen. Alternativ hierzu kann dieser Schritt durchgeführt werden, wenn sich die äußere Elektrodenkomponente in der grünen Stufe befindet, und zwar gefolgt von einem Entbindern der grünen äußeren Elektrodenkomponente, wenn die innere Elektrodenkomponente eingeführt ist.A step 106 includes at least partially inserting an inner electrode component 32, 42 into the brown outer electrode component 34, 44. As described above, the brown outer electrode component 34, 44 may have a shaped hole or recess that may help the inner Electrode component 32, 42 included. Alternatively, this step can be performed when the outer electrode component is in the green stage, followed by debinding the green outer electrode component when the inner electrode component is inserted.

Ein Schritt 108 beinhaltet ein Sintern der inneren Elektrodenkomponente 32, 42 und der braunen äußeren Elektrodenkomponente 34, 44 miteinander, um die braune äußere Elektrodenkomponente wenigstens teilweise um die innere Elektrodenkomponente herum zu schrumpfen. Dies kann, in einem Schritt 110, eine gesinterte äußere Elektrodenkomponente 34, 44 erzeugen, die an der Schnittstelle zwischen der inneren und der äußeren Elektrodenkomponente eine mechanische Arretierung und eine metallurgische Bindung hat. In Abhängigkeit von der Bindungsfestigkeit kann diese Schnittstelle eine ungeschweißte Fügestelle beinhalten, bei der keine Schweißverbindung verwendet wird, um die Verbindung zwischen der inneren und der äußeren Elektrodenkomponente zu verstärken. Wie oben erwähnt, kann der vorliegende Sinterprozess im Vergleich mit traditionellen pulvermetallurgischen Sinterverfahren höhere Sintertemperaturen und/oder längere Sinterzeiten erfordern, da der Verdichtungsprozess substantieller ist, der erforderlich ist, um das Netzwerk mit kollabierten Poren in der MIM-Mikrostruktur zu erzeugen. Die Sinterprozessparameter werden in Abhängigkeit von der Art der verwendeten Materialien, dem Volumen der Teile, der Geometrie etc. variieren. In einer Ausführungsform könnte die Sintertemperatur etwa 80 % der Schmelztemperatur des MIM-gebildeten Teils sein. Es ist jedoch möglich, dass eines der Legierungselemente während des Sinterprozesses schmilzt oder teilweise schmilzt. Das Sintern kann in einer kontrollierten Atmosphäre oder im Vakuum durchgeführt werden.A step 108 includes sintering the inner electrode component 32, 42 and the brown outer electrode component 34, 44 together to at least partially shrink the brown outer electrode component around the inner electrode component. This can, in a step 110, produce a sintered outer electrode component 34, 44 which provides a mechanical lock at the interface between the inner and outer electrode components tion and has a metallurgical bond. Depending on the bond strength, this interface may include an unwelded joint where no weld is used to reinforce the connection between the inner and outer electrode components. As mentioned above, the present sintering process may require higher sintering temperatures and/or longer sintering times compared to traditional powder metallurgy sintering methods because the densification process required to create the collapsed pore network in the MIM microstructure is more substantial. The sintering process parameters will vary depending on the type of materials used, volume of the parts, geometry, etc. In one embodiment, the sintering temperature could be about 80% of the melting temperature of the MIM formed part. However, it is possible for one of the alloying elements to melt or partially melt during the sintering process. Sintering can be performed in a controlled atmosphere or in a vacuum.

Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung nicht eine Definition der Erfindung ist, sondern eine Beschreibung von einer oder mehreren bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung ist nicht auf die besondere vorliegend offenbarte Ausführungsform bzw. Ausführungsformen beschränkt, sondern ist ausschließlich durch die nachstehenden Ansprüche definiert. Ferner beziehen sich die Angaben, die in der vorstehenden Beschreibung enthalten sind, auf besondere Ausführungsformen und sollen nicht als Beschränkungen des Schutzbereiches der Erfindung oder der Definition von Begriffen, die in den Ansprüchen verwendet werden, verstanden werden. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen der offenbarten Ausführungsform bzw. der offenbarten Ausführungsformen ergeben sich für Fachleute.It should be understood that the foregoing description is not a definition of the invention, but is a description of one or more preferred exemplary embodiments of the invention. The invention is not limited to the particular embodiment or embodiments disclosed herein, but is defined solely by the claims below. Furthermore, the statements contained in the foregoing description relate to particular embodiments and should not be construed as limitations on the scope of the invention or the definition of terms used in the claims. Various other embodiments and various changes and modifications to the disclosed embodiment or embodiments will become apparent to those skilled in the art.

Die Begriffe „zum Beispiel“, „z.B.“, „beispielsweise“, „sowie“ und „wie“ und die Verben „aufweisen“, „haben“, „enthalten“ und deren andere Verbformen, wenn sie in Verbindung mit der Auflistung von einer oder mehreren Komponenten oder anderen Gegenständen verwendet werden, sollen, so wie sie in der vorliegenden Spezifikation in den Ansprüchen verwendet werden, jeweils als offen endend verstanden werden, was bedeutet, dass die Liste nicht so betrachtet werden soll, dass andere zusätzliche Komponente oder Gegenstände ausgeschlossen werden sollen. Andere Begriffe sind unter Verwendung ihrer breitesten vernünftigen Bedeutung zu verstehen.The terms "for example", "e.g.", "for example", "as well" and "like" and the verbs "have", "have", "contain" and their other verb forms when used in connection with the listing of a or more components or other items, as used in the claims herein, each shall be understood as open-ended, meaning that the list should not be viewed as excluding other additional components or items should be. Other terms are to be construed using their broadest reasonable meaning.

Claims

Electrode arrangement (30; 40) for a spark plug (10), with: an inner electrode component (32; 42); an outer electrode component (34; 44) at least partially surrounding the inner electrode component (32; 42) and having a metal injection molded (MIM) microstructure; and an unwelded joint (62) located at an interface of the inner electrode component (32; 42) and the outer electrode component (34; 44), the unwelded joint (62) providing both a mechanical interlock and a metallurgical bond between the inner electrode component (32; 42) and the outer electrode component (34; 44) is created at the interface such that no weld joint is used at the interface, the mechanical locking resulting from a variance in volumetric shrinkage between the inner electrode component (32; 42 ) and the outer electrode component (34; 44), a degree of volumetric shrinkage of the outer electrode component (34; 44) being greater than a degree of volumetric shrinkage of the inner electrode component (32; 42).

Electrode arrangement according to claim 1 wherein the electrode assembly (30) is a center electrode assembly (30), wherein the inner electrode component (32) is a sparking component made of a noble metal-based material, and wherein the outer electrode component (34) is a non-sparking component , which is made of a nickel-based material that has the metal injection molded microstructure.

Electrode arrangement according to claim 2 , wherein the inner electrode component (32) is a columnar spark-forming component including an outer side surface and an axial end surface (58), a portion of the outer side surface being located at the interface and components, in particular structural components, for the unwelded joint (62 ) which contribute to the metallurgical bond and wherein the axial end surface (58) is a sparking surface facing a spark gap.

Electrode arrangement according to claim 2 or 3 wherein the center electrode assembly (30) comprises a plurality of inner electrode components (32), each of the inner electrode components (32) being a columnar sparking component made of a precious metal-based material at least partially separated from the outer electrode component (34) is surrounded and has an axial end surface (58) at which it is a sparking surface pointing towards a spark gap.

Electrode arrangement according to one of claims 2 until 4 wherein the outer electrode component (34) is a non-sparking component having a blind hole with an inner side surface (60), the inner side surface (60) being located at the interface and providing components for the unwelded joint (62), contributing to the metallurgical bond, and wherein the outer electrode component (34) is metallurgically shrunk about the inner electrode component (32) such that the inner side surface (60) exerts a constrictive inward force against the inner electrode component (32) exerts which force contributes to the mechanical detent.

Electrode arrangement according to claim 1 wherein the electrode assembly is a center electrode assembly (30), wherein the inner electrode component (32) is a non-sparking component made of a nickel-based material, and wherein the outer electrode component (34) is a sparking component made of a precious metal-based material having the metal injection molded microstructure.

Electrode arrangement according to claim 6 , wherein the outer electrode component (34) is a sleeve-shaped sparking component having an inner side surface (60) and an outer side surface (68), the inner side surface (60) being located at the interface and components for the unwelded joint (62 ) that contribute to the metallurgical bond, wherein the outer side surface (68) is a sparking surface facing a spark gap, and wherein the outer electrode component (34) is metallurgically shrunk around the inner electrode component (32), such that the inner side surface (60) exerts a constrictive inward force against the inner electrode component (32), which force contributes to the mechanical detent.

Electrode arrangement according to claim 1 , wherein the electrode assembly is a ground electrode assembly (40), wherein the inner electrode component (42) is a sparking component made of a precious metal-based material, and wherein the outer electrode component (44) is a non-sparking component made of a nickel-based material having the metal injection molded microstructure.

Electrode arrangement according to claim 8 , wherein the inner electrode component (42) is an annular sparking component having an outer side surface (64) and an inner side surface (70), the outer side surface (64) being disposed at the interface and components for the unwelded joint (62 ) which contribute to the metallurgical bond, and wherein the inner side surface (70) is an annular sparking surface facing a spark gap.

Electrode arrangement according to claim 8 or 9 wherein the outer electrode component (44) is a non-sparking component that includes an inner side surface (60), the inner side surface (60) being located at the interface and providing components for the unwelded joint (62) leading to the contribute to metallurgical bonding, and wherein the outer electrode component (34) is metallurgically shrunk about the inner electrode component (32) such that the inner side surface (60) exerts a constrictive inward force against the inner electrode component (32) which Force contributes to the mechanical locking.

Electrode arrangement according to one of Claims 1 until 10 wherein the electrode assembly is a multi-piece firing tip assembly attached to a center electrode (12) or to a ground electrode (18) by a weld joint (80), the weld joint (80) being located at an attachment surface of the outer electrode component (34; 44). and includes components of the outer electrode component (34; 44) and the center electrode (12) or the ground electrode (18), but does not include components of the inner electrode component (32).

Electrode arrangement according to one of Claims 1 until 11 wherein the unwelded joint (62) at the interface of the inner electrode component (32; 42) and the outer electrode component (34; 44) includes an intermetallic layer and an interlocking layer, the intermetallic layer comprising intermetallic compositions containing constituents of a noble metal -based material and a nickel-based material that contribute to the metallurgical bond, and wherein the locking layer has pores formed in the metal injection molded microstructure of the outer electrode component (34; 44), the pores being filled with material from the inner Electrode component (32; 34) are filled to contribute to the mechanical locking.

Electrode arrangement according to claim 12 wherein grain boundaries of noble metal particles extend beyond the interface into the nickel-based material, and wherein grain boundaries of nickel particles extend beyond the interface into the noble metal-based material.

Electrode arrangement according to one of Claims 1 until 5 and 8th until 13 , wherein the outer electrode component (34; 44) is made of a nickel-based material, wherein the inner electrode component (32; 42) is made of a noble metal-based material, and wherein a network with collapsed pores in the metal injection molded microstructure at least one Encapsulates or encapsulates part of the precious metal-based material.

Electrode arrangement according to one of Claims 1 until 14 wherein the outer electrode component (34; 44) or an inner electrode component (32; 42) comprises a metal injection molded microstructure which exhibits an elongation at break along a first axis and which exhibits the same elongation at break along a second axis, the first axis being the second axis are axes aligned transversely to one another.

Electrode arrangement according to one of Claims 1 until 5 and 8th until 13 , wherein the metal injection molded microstructure of the outer electrode component (34; 44) comprises a nickel-based material in a range from 80% to 99.99% by weight, and a binder material in a range from 20% to 0 .01% by weight.

A spark plug (10) comprising: a metal shell (16) having an axial bore; an insulator (14) having an axial bore and disposed at least partially within the axial bore of the metal shell (16); a ground electrode, the electrode arrangement according to any one of Claims 1 and 8th until 16 wherein the outer electrode component (44) or a ground electrode body (18) is attached to the metal shell (16); and a center electrode (12) having a sparking component and disposed at least partially within the axial bore of the insulator (14), the inner electrode component (42) forming a spark gap with the sparking component of the center electrode (12).

A spark plug (10) comprising: a metal shell (16) having an axial bore; an insulator (14) having an axial bore and disposed at least partially within the axial bore of the metal shell (16); a ground electrode having a sparking component and attached to the metal shell (16); and a center electrode (12) comprising the electrode arrangement according to any one of Claims 1 until 7 and 11 until 16 wherein the inner electrode component (32) forms a spark gap with the spark-forming component of the ground electrode (18).