DE10222262A1

DE10222262A1 - Legierung

Info

Publication number: DE10222262A1
Application number: DE10222262A
Authority: DE
Inventors: Klaus Hrastnik
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-18
Filing date: 2002-05-18
Publication date: 2003-11-27
Also published as: JP2003342655A; US7268474B2; US20030218411A1

Abstract

Es wird eine Legierung vorgeschlagen, insbesondere eine Nickellegierung, die 10 bis 20 Gew.-% Chrom sowie 1 bis 4 Gew.-% Aluminium und/oder 1 bis 4 Gew.-% Silicium enthält.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine Legierung, eine diese enthaltende Elektrode und Zündeinrichtung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Legierungen insbesondere für Anwendungen im Bereich Zündkerzenelektroden sind extremen Anforderungen hinsichtlich Korrosions- und Temperaturbeständigkeit unterworfen. Dabei kommen vor allem hochschmelzende und schwer oxidierbare Metalllegierungen zum Einsatz. Als Basislegierung für Mittel- und Masseelektroden von Zündkerzen werden daher unter anderem Nickellegierungen verwendet.

Aus der US 4,742,265 sind Zündkerzen bekannt, deren Mittelelektrode zumindest zum Teil aus einer Metallegierung gebildet ist, die hohe Anteile an Chrom und Aluminium aufweist. Hier besteht die Gefahr einer Zweiphasenbildung innerhalb des Legierungsgefüges und somit einer kurzen Lebensdauer derartiger Elektroden.

Aus der US 4,329,174 sind weiterhin Nickellegierungen bekannt, die geringe Anteile an Chrom, Silicium und Aluminium aufweisen. Diese weisen jedoch eine eingeschränkte Korrosionsbeständigkeit auf.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Metallegierungen bereitzustellen, die gut verarbeitet werden können und trotzdem hochschmelzend und korrosionsbeständig sind.

Vorteile der Erfindung

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird in vorteilhafter Weise durch Legierungen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Da die Legierungen einen hohen Chromanteil aufweisen, sind sie beständig gegenüber Blei- und Schwefelverbindungen im Kraftstoff. Der Aluminium- bzw. Siliciumanteil der Legierungen ist so gewählt, daß die Legierung einerseits kein Zwei- oder Mehrphasensystem bildet und andererseits ausreichend gegenüber Heißkorrosionsprozesse geschützt ist.

Mit den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Legierung möglich.

So kann die Legierung zusätzlich einen geringen Anteil an Yttrium enthalten, der die Korrosionsbeständigkeit der Legierung erhöht. Weiterhin können bis zu 10 Gew.% der Legierung durch Eisen gebildet werden.

Die Legierung eignet sich insbesondere als Material für Elektroden, wie sie in Zündkerzen Verwendung finden, da die Legierung es aufgrund ihrer hohen Beständigkeit ermöglicht, auf einen wärmeableitenden Kern im Zentrum der Elektrode zu verzichten.

Zeichnung

Eine Ausführung der Erfindung ist am Beispiel einer Zündkerze in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels dieser Zündkerze.

Ausführungsbeispiel

Die Zündkerze 10 gemäß vorliegender Erfindung umfaßt ein rohrförmiges metallisches Gehäuse 13, in dem ein keramischer Isolator 24 angeordnet ist. Der Isolator 24 umhüllt an seinem brennraumseitigen Ende 27 eine Mittelelektrode 22 und isoliert sie elektrisch gegenüber dem Gehäuse 13. Er enthält weiterhin einen Kontaktstift 20, der der Übertragung der Spannung auf die Mittelelektrode 22 dient, und an seinem anschlußseitigen Ende 28 ein Anschlußmittel 11. Das Anschlußmittel 11 gewährleistet die elektrische Kontaktierung der Mittelelektrode 22 an eine externe, nicht dargestellte Spannungsversorgung. Es umfaßt im wesentlichen einen Anschlußbolzen 12, der zusätzlich an seinem anschlußseitigen Ende mit einem Gewinde und einer Anschlußmutter 19 versehen ist. Zwischen dem Anschlußmittel 11 und dem Kontaktstift 20 befindet sich ein Abbrandwiderstand 25, der aus einem elektrisch leitenden Glas besteht und der sowohl eine mechanische Verankerung der im Isolator 24 angeordneten Zündkerzenkomponenten bewirkt als auch einen gasdichten Abschluß gegenüber dem Verbrennungsdruck darstellt. Zwischen dem Isolator 24 und dem Gehäuse 13 befindet sich ein innerer Dichtsitz 17, der das Innere der Zündkerze 10 gegenüber dem Verbrennungsraum abdichtet.

Am Gehäuse 13 sind eine oder mehrere Masseelektroden 21 angeschweißt. Zwischen ihnen und der Mittelelektrode 22 wird der Zündfunke erzeugt.

Das Gehäuse 13 weist an seiner Außenseite einen Sechskant 14 auf, der das Einschrauben der Zündkerze in einen Motorblock ermöglicht. Des weiteren ist ein äußerer Dichtsitz 16 vorgesehen, der die Umgebungsatmosphäre gegenüber dem Verbrennungsraum abdichtet. Das auf dem Gehäuse 13 aufgeprägte Einschraubgewinde 18 dient der Verankerung der Zündkerze im Motorblock.

Mindestens eine der Elektroden 21, 22 ist aus einer Mehrstofflegierung vorzugsweise auf Nickelbasis ausgeführt. Diese Legierung enthält insbesondere einen relativ hohen Anteil von 10 bis 20 Gew.%, vorzugsweise 10 bis 15 Gew.% an Chrom und einen geringen Anteil von 1 bis 3 Gew.%, insbesondere 1 bis 2 Gew.% an Silicium bzw. Aluminium. Zusätzlich ist vorzugsweise ein geringer Anteil von 0.01 bis 0.2 Gew.% an Yttrium zur Verbesserung der Deckschichtbeständigkeit vorgesehen. Dies gewährleistet eine gute Heißkorrosionsbeständigkeit und Abbrandfestigkeit der Elektroden 21, 22. Besonders vorteilhaft sind Legierungen, die sowohl 1 bis 3 Gew.% Aluminium als auch 1 bis 3 Gew.% Silicium enthalten.

Als weitere Legierungsbestahdteile können bis zu 10 Gew.% Eisen sowie kleinere Mengen an Molybdän, Cobalt, Niobium, Tantal und/oder Metalle der seltenen Erden vorgesehen sein. Eine besonders bevorzugte Legierung weist folgende Legierungsbestandteile auf:
13.5 Gew.% Chrom
1,5 bis 2 Gew.% Silicium
1,5 bis 2 Gew.% Aluminium
0.05 bis 0.1 Gew.% Yttrium
Rest: Nickel

Die der Erfindung zugrunde liegenden Legierungen weisen eine sehr gute Wärmeleitfähigekeit auf. Der übliche Aufbau von Zündkerzenelektroden als Verbundelektrode mit wärmeableitendem Kern, der in der Regel aus Kupfer gefertigt ist, und einem Mantel, der üblicherweise eine Nickellegierung umfaßt, kann zwar beibehalten werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Elektroden 21, 22 als Einstoffelektrode komplett aus der erfindungsgemäßen Legierung auszuführen. Die Elektroden können in beiden Fällen zusätzlich Edelmetallspitzen aufweisen, an denen der Zündfunke gebildet wird.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Legierungen ist nicht auf Zündkerzenelektroden beschränkt. Vielmehr können die Legierungen allgemein bei Heißgasanwendungen, beispielsweise als Elektroden bei entsprechenden Gassensoren Anwendung finden.

Claims

1. Legierung, insbesondere Nickellegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie 10 bis 20 Gew.% Chrom sowie 1 bis 4 Gew.% Aluminium und/oder 1 bis 4 Gew.% Silicium enthält.

2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 10 bis 15 Gew.% Chrom enthält.

3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie 1 bis 2 Gew.% Aluminium enthält.

4. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie 1 bis 2 Gew.% Silicium enthält.

5. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich 0.01 bis 0.2 Gew.% Yttrium enthält.

6. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich bis zu 10 Gew.% Eisen enthält.

7. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich Molybdän, Cobalt, Niobium, Tantal und/oder Metalle der seltenen Erden enthält.

8. Legierung nach Anspruch 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie 13.5 Gew.% Chrom, 1.5 bis 2.0 Gew.% Aluminium, 1.5 bis 2.0 Gew.% Silicium und 0.05 bis 0.1 Gew.% Yttrium enthält.

9. Elektrode, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.

10. Elektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Verbundelektrode mit einem wärmeableitenden Kern und einem Mantel ausgeführt ist, wobei der Mantel im wesentlichen aus der Legierung besteht.

11. Zündeinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuganwendungen, mit einer Mittel- und einer Masseelektrode, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden (21, 22) eine Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.

12. Zündeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel- oder Masseelektrode (21, 22) im wesentlichen aus der Legierung besteht.