DE10308559B4

DE10308559B4 - Zündkerze

Info

Publication number: DE10308559B4
Application number: DE10308559A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Kumagai; Makoto Yamaguchi; Hiroaki Kuki
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: US20030178925A1; US6759795B2; DE10308559A1

Abstract

Zündkerze, die eine rohrförmige, metallische Hülle (1), einen Isolator (2), der in die metallische Hülle (1) eingepasst ist, eine Mittelelektrode (3), die im Isolator (2) bereitgestellt ist, und eine Masseelektrode (4) aufweist, wobei ein Ende der Masseelektrode (4) mit der metallischen Hülle (1) durch Schweißen verbunden ist, und eine Funkenentladungsstrecke (g) zwischen dem anderen Endabschnitt der Masseelektrode (4) und der Mittelelektrode (3) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (4) ein Grundmetall der Elektrode (4a), ein Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung (4c), das in das Grundmetall der Elektrode (4a) eingebettet und hauptsächlich aus Cu gebildet ist, und ein Edelmetallplättchen (32), das an das Grundmetall der Elektrode (4a) an einer Stelle geschweißt ist, die zur Funkenentladungsstrecke (g) weist, umfasst; und das Grundmetall der Elektrode (4a) eine Ni-Legierung ist, die Cr in einem Anteil von 14 bis 17 Masseprozent, Mo in einem Anteil von 0,8 bis 3,5 Masseprozent und Ni in einem Anteil von 68 bis 85,2 Masseprozent enthält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze, die dazu verwendet wird, für die Zündung in einem Innenverbrennungsmotor zu sorgen.
In den letzten Jahren wurde in Motoren mit dem Ziel, die Leistung eines Innenverbrennungsmotors, wie z. B. eines Automotors, zu verbessern, oder den strengeren Abgasemissionsbestimmungen gerecht zu werden oder die Verbrennungseffizienz zu steigern, die Magergemischtechnik eingesetzt, die dazu neigt, die Elektrodentemperatur einer Zündkerze, die zur Bereitstellung der Zündung des Motors verwendet wird, zu erhöhen. Insbesondere weist eine Masseelektrode einen stärkeren Temperaturanstieg auf als eine Mittelelektrode, da die Masseelektrode in einer Verbrennungskammer tiefer angeordnet ist. Insbesondere im Fall einer Zündkerze für den Einsatz in Direkteinspritzungsmotoren oder dergleichen ist es wahrscheinlicher, dass die Masseelektrode einen markanten Temperaturanstieg aufweist. Unter den oben genannten erschwerten Bedingungen tendiert der Funkenabbrand einer Elektrode dazu, sich zu beschleunigen. Um die Ausdehnungsrate einer Funkenentladungsstrecke zu hemmen, wurde weithin eine Zündkerze eingesetzt, die mit einem Edelmetallplättchen versehen ist, das an die Masseelektrode an einem Abschnitt geschweißt ist, der zu der Funkenentladungsstrecke weist.
Ein Temperaturanstieg einer Masseelektrode wirft das Problem einer Hochtemperaturoxidation eines Elektrodengrundmetalls auf, an das ein Edelmetallplättchen geschweißt ist. Herkömmlicherweise wurde, um eine Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit zu erreichen, als Grundmetall der Masseelektrode häufig eine wärmebeständige Legierung auf Ni-Basis, wie z. B. INCONEL 600 (INCONEL ist die Handelsbezeichnung eines Produktes der INCO Corp., Großbritannien) verwendet. Die Wärmeleitfähigkeit einer wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis ist aber im Allgemeinen nicht sehr hoch; deshalb weist die wärmebeständige Legierung auf Ni-Basis eine schlechte Wärmeabgabe auf und führt zu dem Problem, dass die Elektrode zu einem starken Temperaturanstieg tendiert, insbesondere im Hochgeschwindigkeitsbetrieb oder dergleichen. Ein Anstieg der Elektrodentemperatur auf Grund einer schlechten Wärmeabgabe führt zu einem Temperaturanstieg eines Metallplättchens, das mit dem Grundmetall der Elektrode verbunden ist, und verkürzt folglich die Lebensdauer des Metallplättchens durch einen anomalen Abbrand. Um die Wärmeabgabe zu beschleunigen, wurde ein Verfahren zur Hemmung eines Temperaturanstiegs der Elektrode mittels Anordnung eines Kerns, der aus Metall auf Cu-Basis (einem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung) gebildet ist, in einem Elektrodengrundmetall vorgeschlagen (z. B. offengelegte Japanische Patent-Auslegeschrift (kokai) Nr. H05-159857 und Japanische Patentschrift (kokoku) Nr. H06-48629 ).
Die JP 07-268522 A offenbart eine Legierung auf Nickelbasis zur Verwendung in einer Zündkerze, die eine höhere Temperaturbeständigkeit als das bekannte Material NCF600 aufweist. Diese Legierung weist ≤ 0.10 Gew.-% C, ≤ 1.0 Gew.-% Si, ≤ 2.0 Gew.-% Mn, ≤ 20 Gew.-% Fe, 12 bis 30 Gew.-% Cr, und 4 bis 12 Gew.-% Mo und/oder W in einem bestimmten Verhältnis auf. Die JP 11-012670 A offenbart eine Ni-Cr-Fe basierte Legierung zur Verwendung in einer Zündkerze, die ≥ 72 Gew.-% Ni, 14 bis 17 Gew.-% Cr, 6 bis 10 Gew.-% Fe, 0.1 bis 0.5 Gew.-% Mo und/oder W und/oder Nb, und ≤ 1 Gew.-% C, Si, Mn, Al oder Ti aufweist. Ferner ist auch aus der JP 05-159857 A eine Zündkerze bekannt, die als Masseelektrode eine Legierung auf Nickelbasis aufweist.
Eine weitere Erhöhung der Verbrennungstemperatur und eine weitere Annäherung des Funkenabschnitts an die Mitte der Verbrennungskammer, wie im Fall des oben genannten Motors vom Direkteinspritzungstyp, führen aber zu einem noch bedeutenderen Temperaturanstieg einer Masseelektrode. Folglich ist INCONEL 600 oder eine ähnliche Legierung, die als Grundmetall der Elektrode eingesetzt wird, nicht in der Lage, der Hochtemperaturoxidation ausreichend Stand zu halten. In diesem Fall kann das Grundmetall der Elektrode durch ein Metall ersetzt werden, das eine höhere Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit besitzt. Es wurde zum Beispiel ein Austausch des herkömmlich verwendeten INCONEL 600 durch INCONEL 601 vorgeschlagen. INCONEL 601 hat einen höheren Cr- und Fe-Gehalt und weist deshalb eine bessere Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit auf. Ein solcher Materialaustausch führt aber zu einem bedeutenden Problem, wenn eine Einbettung eines Elements auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung vorgenommen werden muss.
Insbesondere wird eine Elektrode, die mit einem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung ausgestattet ist, wie folgt aufgebaut: ein Cu-Material, das als Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung dienen soll, wird in ein Material aus einer Ni-Legierung eingebettet, das als Grundmetall der Elektrode dient, wodurch eine Einheit bereitgestellt wird; und die Einheit wird einer Kaltumformung, wie Ziehen, Schmieden oder Walzen, unterzogen, so dass ein verkleidetes Drahtmaterial entsteht. Eine wärmebeständige Legierung auf Nickelbasis mit erhöhtem Cr-Gehalt, wie INCONEL 601, weist jedoch eine höhere Verformungsbeständigkeit und eine geringere Leitfähigkeit als INCONEL 600 oder dergleichen auf, wie üblicherweise bei einem Metallmaterial zu beobachten ist, dessen Stärke durch die Erhöhung des Gehaltes des Legierungselements verbessert wird. Deshalb kann das oben genannte Verfahren zur Herstellung eines verkleideten Drahtmaterials mit dem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung eine Rissbildung oder ein ähnliches Problem verursachen, was zu einem Problem eines großen Ertragsrückganges führt. Wenn eine Zündkerze, in welcher ein Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung in das Grundmetall der Elektrode eingebettet ist, das vornehmlich aus Ni hergestellt ist, in einem Motor eingesetzt wird, bildet sich eine Diffusionsschicht, so dass die Metallbestandteile zwischen dem Grundmetall der Elektrode und dem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung diffundiert werden. Auf Grund der wiederholten Belastungen, die sich aus der unterschiedlichen Wärmeausdehnung des Grundmetalls der Elektrode und des Elements auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung ergeben, kann eine Abtrennung in der Diffusionsschicht auftreten. Folglich könnte Wärme unzureichend vom Grundmetall der Elektrode zu dem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung geleitet werden. Wenn das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung entfernt wird, kann die Hochtemperaturoxidation des Grundmetalls der Elektrode unterbunden werden, nicht aber der Temperaturanstieg eines Edelmetallplättchens. Folglich kann ein Problem eines anormalen Abbrandes des Plättchens nicht gelöst werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Zündkerze, in welcher eine ausreichende Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit einem Grundmetall einer Masseelektrode mit einer Struktur verliehen wird, die ein eingebettetes Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung umfasst, das eine bessere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Grundmetall der Elektrode und dazu ausgebildet ist, einen Temperaturanstieg der Elektrode zu unterbinden, wobei die Struktur durch Kaltumformung geformt werden kann, ohne ein Problem zu verursachen, und bei der der anormale Abbrand eines Edelmetallplättchens, das mit dem Grundmetall der Elektrode verbunden ist, verhindert werden kann.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Zündkerze bereit, die eine metallische, rohrförmige Hülle, einen Isolator, der in die metallische Hülle eingepasst ist, eine Mittelelektrode, die im Isolator bereitgestellt ist, und eine Masseelektrode aufweist, wobei ein Ende der Masseelektrode mit der metallischen Hülle durch Schweißen verbunden ist, und zwischen dem anderen Endabschnitt der Masseelektrode und der Mittelelektrode eine Funkenentladungsstrecke gebildet ist. Die Zündkerze ist dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode ein Grundmetall der Elektrode, ein Element zur Beschleunigung der Wärmeübertragung, das in das Grundmetall der Elektrode eingebettet und vornehmlich zum Beispiel aus Cu hergestellt ist und eine bessere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Grundmetall der Elektrode, und ein Edelmetallplättchen, das an das Grundmetall der Elektrode an einer Stelle geschweift ist, die zur Funkenentladungsstrecke weist, umfasst, und dadurch, dass das Grundmetall der Elektrode eine Ni-Legierung ist, die Cr in einem Anteil von 14 bis 17 Masseprozent, Mo in einem Anteil von 0,8 bis 3,5 Masseprozent und Ni in einem Anteil von 68 bis 85,2 Masseprozent enthält. Hier bedeutet der Ausdruck ”vorwiegend” oder ”auf vorwiegende Weise” im Zusammenhang mit dem Gehalt, dass ein gewisser Bestandteil den höchsten Massegehalt besitzt.
In der oben beschriebenen Zündkerze der vorliegenden Erfindung ist das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung in das Grundmetall der Elektrode der Masseelektrode eingebettet, um die Wärmeabgabe zu beschleunigen und dadurch den Temperaturanstieg zu unterbinden und folglich die Lebensdauer der Masseelektrode zu verlängern. Da der Temperaturanstieg des an das Grundmetall der Elektrode geschweißten Edelmetallplättchens unterbunden ist, wird der anomale Abbrand des Edelmetallplättchens verhindert und damit seine Haltbarkeit gesichert. In der vorliegenden Erfindung wird eine Ni-Legierung mit der oben genannten Zusammensetzung als Grundmetall der Elektrode verwendet, wodurch der unten beschriebene Vorteil erreicht wird, im Gegensatz zur Verwendung von INCONEL 601 oder dergleichen, das üblicherweise eingesetzt wird und gelegentlich zu Problemen führt. Wenn eine C-haltige Ni-Legierung eingesetzt werden muss, wie im Fall der vorliegenden Erfindung, verbessert die Zugabe einer bestimmten Menge Mo zusammen mit Cr deutlich die Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit der Legierung. Folglich kann durch Verwendung der Zusammensetzung in Verbindung mit der Verwendung des Elements auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung, selbst wenn die Zündkerze unter erschwerten Bedingungen verwendet wird, die Masseelektrode eine ausreichende Haltbarkeit aufrechterhalten und somit eine verlängerte Lebensdauer aufweisen.
In diesem Fall, und insbesondere im Fall einer C-haltigen Ni-Legierung, bewirkt die Zugabe von Mo eine Verbesserung der Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit. Der Kohlenstoff kann als Verunreinigung enthalten sein oder aber absichtlich zugegeben werden, um die Ausfällung in Form von Karbid zu verbessern (eine sogenannte schwach ausfallende Legierung). Der C-Gehalt wird auf einen Wert von nicht mehr als 0,3 Masseprozent eingestellt. Insbesondere im zuletzt genannten Fall ist der C-Gehalt zum Beispiel auf 0,03 bis 0,3 Masseprozent eingestellt. Wenn der C-Gehalt zu hoch ist, wird eine große Menge Karbid gebildet, was folglich die Kaltbearbeitungsfähigkeit beeinträchtigt. Folglich ist der C-Gehalt vorzugsweise nicht höher als 0,10 Masseprozent. Auf jeden Fall bildet C, wenn Mo nicht zugegeben wird, ein Karbid hauptsächlich mit Cr. Wenn so ein Cr-Karbid in großer Menge gebildet wird, verringert sich die Menge des Cr, das ein Element ist, das Oxidationsbeständigkeit verleiht, infolge der Ausfällung des Cr in Form von Cr-Karbid. Folglich wird ein Passivierungsoxidfilm nicht ausreichend gebildet, wodurch die Oxidationsbeständigkeit beeinträchtigt wird. Insbesondere, wenn ein Cr-Karbid an einer Korngrenze gebildet wird, bildet sich eine Cr-Mangelschicht in der Nähe der Korngrenze, und diese Bildung tendiert zu einer interkristallinen Korrosion, während der Lokalelementeffekt die Entwicklung der Tendenz verstärkt, so dass die Haltbarkeit des Grundmetalls der Elektrode noch stärker negativ beeinflusst wird.
Wenn aber Mo in der angemessenen Menge zugegeben wird, bildet sich vor einem Cr-Karbid ein Mo-Karbid, so dass die Ausfällung eines Cr-Karbids unterbunden und die Menge des Cr erhöht wird, das an der Bildung eines Passivierungsoxidfilms beteiligt ist. Folglich kann sogar bei unverändertem Cr-Gehalt ein stärkerer Passivierungsoxidfilm gebildet werden, der somit zu einer Verbesserung der Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit beiträgt. Da es aber auch im Allgemeinen unwahrscheinlich ist, dass ein Mo-Karbid an der Korngrenze ausfällt, ist es unwahrscheinlich, dass sich eine Cr-Mangelschicht bildet. Folglich besitzt ein Mo-Karbid eine vorteilhafte Wirkung hinsichtlich der Unterbindung der interkristallinen Korrosion.
Selbst wenn der Cr-Gehalt auf ein relativ niedriges Niveau von 14 bis 17 Masseprozent eingestellt wird, führt die oben genannte Wirkung der Zugabe von Mo zu einer Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit, die gleich oder höher als jene von INCONEL 601 oder einer ähnlichen Legierung ist, die eine höhere Menge Cr enthält. Da die Kaltbearbeitungsfähigkeit auf ein Niveau verbessert wird, das einer Verringerung des Cr-Gehaltes entspricht, kann folglich ein verkleidetes Material, in dem ein Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung eingebettet und aus dem das Grundmetall der Elektrode gebildet ist, ohne irgendwelche Probleme hergestellt werden.
Selbst bei stundenlangen Einsätzen in einem Motor kann die Zugabe von Mo eine Zunahme in der Dicke einer Diffusionsschicht unterbinden, die an der Grenze zwischen dem Grundmetall der Elektrode und dem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung gebildet wird, so dass eine Abtrennung in der Diffusionsschicht verhindert wird. Es ist vorstellbar, dass die geringe Verformbarkeit einer Ni- und Cu-Legierung, die vorherrschend in der Diffusionsschicht enthalten ist, mit dem Auftreten der Abtrennung im Zusammenhang steht.
Wenn der Cr-Gehalt einer Ni-Legierung, die als Grundmetall der Elektrode dient, weniger als 14 Masseprozent beträgt, wird die Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit des Grundmetalls der Elektrode unzureichend, wodurch die Lebensdauer der Elektrode verkürzt wird. Wenn der Cr-Gehalt mehr als 17 Masseprozent beträgt, wird die Bearbeitungsfähigkeit beeinträchtigt, was zu einer Tendenz zum Auftreten einer Rissbildung oder dergleichen während dem Herstellungsprozess eines verkleideten Materials, in dem das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung eingebettet ist und aus dem eine Masseelektrode geformt wird, führt.
Wenn der Mo-Gehalt weniger als 0,8 Masseprozent beträgt, bewirkt die Zugabe des Mo kaum eine Verbesserung in der Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit und in der Unterbindung der Abtrennung in der Diffusionsschicht bei stundenlangen Einsätzen. Wenn der Mo-Gehalt mehr als 3,5 Masseprozent beträgt, nimmt die Härte einer resultierenden Legierung zu, so dass die Verformungsbeständigkeit zunimmt und folglich die Bearbeitungsfähigkeit beeinträchtigt wird. Wenn der Ni-Gehalt weniger als 68 Masseprozent beträgt, wird der Gehalt des Nebenbestandteils zu hoch, was zu einer Tendenz zu einer beeinträchtigen Bearbeitungsfähigkeit oder dergleichen führt. Wenn der Ni-Gehalt mehr als 85,2 Masseprozent beträgt, kann der benötigte Cr- und Mo-Gehalt nicht erreicht werden, was zu einer Beeinträchtigung der Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit führt.
Angesichts der Gewährleistung der Schweißfähigkeit oder Schweißnahtfestigkeit beim Anschweißen einer Masseelektrode an eine metallische Hülle, hat eine Ni-Legierung, die als Grundmetall der Elektrode dient, vorzugsweise einen Al-Gehalt von weniger als 1 Masseprozent. Wenn der Al-Gehalt nicht weniger als 1 Masseprozent beträgt, wird übermäßig Aluminiumoxid gebildet, was eventuell die Schweißfähigkeit oder Schweißnahtfestigkeit beeinträchtigt. Mit dem Ziel, die Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit zu verbessern, kann Al absichtlich im oben angegebenen Bereich zugegeben werden.
Einer Ni-Legierung, die als Grundmetall der Elektrode dient, kann Fe zugegeben werden. Das Fe bildet eine feste Lösung mit Fe- und Ni-Gehalt, um die Stärke der Legierung zu erhöhen und somit ihre Hochtemperaturfestigkeit zu verbessern. Der Fe-Gehalt wird vorzugsweise auf 6 bis 10 Masseprozent eingestellt. Wenn der Fe-Gehalt weniger als 6 Masseprozent beträgt, ist das enthaltene Fe nicht in der Lage eine ausreichende Wirkung der Verbesserung der Hochtemperaturfestigkeit zu erzielen. Wenn der Fe-Gehalt mehr als 10 Masseprozent beträgt, wird eventuell eine nicht ausreichende Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit erreicht.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
[1] Vertikale Schnittansicht, die eine Zündkerze gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[2] Vergrößerte Schnittansicht, die die grundlegenden Abschnitte der Zündkerze von 1 zeigt.
[3] Schnittansicht, die die grundlegenden Abschnitte einer veränderten Ausführungsform der Zündkerze von 1 zeigt.
[4] Erläuternde Ansichten, die die Schritte zur Herstellung einer Masseelektrode der Zündkerze von 1 zeigen.
[5] Erläuternde Ansichten, die die Schritte zur Herstellung einer Masseelektrode der Zündkerze von 3 zeigen.
[Ausführungsformen der Erfindung]
In der Folge werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Vertikalschnittansicht, die eine Zündkerze 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Zündkerze 100 umfasst eine rohrförmige, metallische Hülle 1, einen Isolator 2, der in die metallische Hülle 1 so eingepasst ist, dass ein distaler Endabschnitt 21 aus der metallischen Hülle 1 ragt, eine Mittelelektrode 3, die im Isolator 2 bereitgestellt ist, und eine Masseelektrode 4, bei der ein Ende mit der metallischen Hülle 1 durch Schweißen oder ein ähnliches Verfahren verbunden ist, und deren anderer Endabschnitt mit der Mittelelektrode 3 eine Funkentladungsstrecke g bildet. Die Zündkerze 100 der vorliegenden Ausführungsform ist vom sogenannten Parallelelektroden-Typ, d. h. ein distaler Endabschnitt der Masseelektrode 4 ist seitlich so gebogen, dass die Funkentladungsstrecke g zwischen der seitlichen Fläche des distalen Endabschnitts und der distalen Endfläche der metallischen Hülle 1 gebildet wird. Edelmetallplättchen 31 und 32, gebildet aus einer Pt-Legierung oder einer Ir-Legierung, sind an die Mittelelektrode 3 bzw. die Masseelektrode 4 an den Stellen geschweißt, die zur Funkentladungsstrecke g weisen.
Der Isolator 2 ist aus einem gesinterten Keramikkörper, wie z. B. Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, gebildet. In dem Isolator 2 ist in Richtung seiner Achse 0 ein Lochabschnitt 6 gebildet und angepasst, um die Mittelelektrode 3 und ein metallisches Endglied 8 aufzunehmen. Die metallische Hülle 1 ist in Rohrform aus einem Metall, wie z. B. niedriggekohltem Stahl, gebildet, und dient als Gehäuse für die Zündkerze 100. Ein Abschnitt 7 mit Außengewinde ist an der äußeren Umfangsfläche der metallischen Hülle 1 gebildet, und ist angepasst, um die Zündkerze 100 in einen nicht dargestellten Motorblock einzubauen.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die Masseelektrode 4 ein Grundmetall der Elektrode 4a, das verwendet wird, um seinen äußeren Flächenabschnitt zu bilden, und ein Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c, das in das Grundmetall der Elektrode 4a eingebettet ist. Das Grundmetall der Elektrode 4a ist eine Ni-Legierung, die Cr in einem Anteil von 14 bis 17 Masseprozent, Mo in einem Anteil von 0,8 bis 3,5 Masseprozent und Ni in einem Anteil von 68 bis 85,2 Masseprozent enthält. Das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c ist aus reinem Cu oder einer Cu-Legierung gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c in der Masseelektrode 4 entlang der Längsrichtung der Masseelektrode 4 angeordnet. Das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c verjüngt sich zu seinem distalen Ende hin. Das distale Ende ist aus dem unten angeführten Grund an einer von der Funkenentladungsstrecke g entfernten Stelle angeordnet. Ein distaler Endabschnitt der Masseelektrode 4, der dazu dient, die Funkenentladungsstrecke g zu bilden, weist einen starken Temperaturanstieg auf. Wenn das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c sich bis zum distalen Endabschnitt der Masseelektrode 4 erstreckt, kann die Differenz des linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c und dem Grundmetall der Elektrode 4a ein Problem des Anschwellens der Masseelektrode 4 oder einer Schichtabtrennung verursachen.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Mittelelektrode 3 auch ein Grundmetall der Elektrode 3a und ein Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 3c, das in das Grundmetall der Elektrode 3a eingebettet ist. Das Grundmetall der Elektrode 3a kann aus der gleichen Ni-Legierung sein, wie die für die Masseelektrode 4 verwendete. Da aber die Temperatur der Mittelelektrode 3 weniger wahrscheinlich ansteigt als jene der Masseelektrode 4, kann das Grundmetall der Elektrode 3a so sein, dass der Mo-Gehalt geringer ist, als im Grundmetall der Elektrode 4a der Masseelektrode 4 (oder gar kein Mo-Gehalt vorliegt), und der Cr-Gehalt gleich oder geringer ist als der des Grundmetalls der Elektrode 4a.
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren für die Herstellung der Masseelektrode 4. Insbesondere wird, wie in 4(a) gezeigt, eine Vorform auf Ni-Basis 104a mit einem darin gebildeten Hohlraum 104h aus einer Ni-Legierung – die ein Material für das Grundmetall der Elektrode 4a ist – durch Ausschneiden oder Kunststoffbearbeitung, wie Tiefziehen, gebildet. Eine Vorform auf Cu-Basis 104c, deren Form jener des Hohlraums 104a entspricht, wird aus reinem Cu (d. h. sauerstofffreiem Kupfer) oder einer Cu-Legierung, die ein Material für das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4 ist, gebildet. Die Vorform auf Cu-Basis 104c wird in den Hohlraum 104h der Vorform auf Ni-Basis eingepasst, so dass eine Einheit 104 nach 4(b) entsteht.
Danach wird, wie in 4(c) gezeigt, die Einheit 104 einem Ringzieh-, Schmiede- oder Walzverfahren bei Raumtemperatur unterzogen, mit dem Ziel, ihre Querschnittsfläche zu verringern oder sie zu verlängern, wobei ein verkleidetes Drahtmaterial 4' gebildet wird. Folglich wird die Vorform auf Cu-Basis 104c zu dem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c, und die Vorform auf Ni-Basis 104a wird zum Grundmetall der Elektrode 4a. Ein Ende des verkleideten Drahtmaterials 4', an dem das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c frei liegt, wird an die metallische Hülle 1 (2) geschweißt. Dann wird das angeschweißte verkleidete Drahtmaterial 4' gebogen, womit die Masseelektrode 4 vollendet ist.
Da der Cr-Gehalt, wie oben erwähnt, verringert ist, weist die Ni-Legierung, die zum Formen der Vorform auf Ni-Basis 104a verwendet wird, eine gute Bearbeitungsfähigkeit auf und kann folglich in das verkleidete Drahtmaterial 4' mittels Kaltumformung bei Raumtemperatur oder Warmumformung bei einer Temperatur von nicht mehr als 900° geformt werden, ohne dass irgendwelche Probleme wie eine Rissbildung auftreten. Außerdem ist, als Ausgleich für die Verringerung des Cr-Gehalts, Mo in einer Menge innerhalb des oben genannten Bereichs enthalten. Folglich ist die Ni-Legierung, was die Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit betrifft, günstiger im Vergleich zu einer wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis mit hohem Cr-Gehalt, wie z. B. INCONEL 601, wodurch die Lebensdauer der Masseelektrode deutlich verlängert wird. Da ferner das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c ohne weiteres eingefügt werden kann, und da, selbst bei langen Einsätzen in einem Motor, keine Abtrennung in der Diffusionsschicht auftritt, wird ein Temperaturanstieg des Edelmetallplättchens 32 unterbunden, wodurch ein anomaler Abbrand des Edelmetallplättchens 32 unterbunden und somit die Haltbarkeit gewährleistet wird.
Wenn die Masseelektrode 4 mittels Kaltumformung hergestellt wird, wie in 4(d) gezeigt, weist das Grundmetall der Elektrode 4a eine Mikrostruktur auf, in der Kristallkörner in Längsrichtung der Elektrode verlängert sind. Insbesondere, wenn das verkleidete Drahtmaterial 4' im kalt umgeformten Zustand ausgeglüht wird, diffundieren metallische Bestandteile zwischen dem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c und dem Grundmetall der Elektrode 4a, gebildet aus einer Ni-Legierung, wodurch eine Verbindungskraft zwischen ihnen verstärkt wird. Dieses Ausglühen kann vor oder nach der Kaltumformung erfolgen. Wenn das Ausglühen bei hohen Temperaturen nach der Kaltumformung erfolgt, kann sich die in 4(d) dargestellte Mikrostruktur, in der die Kristallkörner verlängert sind, in eine Mikrostruktur verändern, in der Kristallkörner gewachsen sind.
Wie in 3 gezeigt, kann eine Ausdehnungsanpassungsschicht auf Ni-Basis 4d, geformt aus reinem Ni oder einer Ni-Legierung, im Inneren des Elements auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c angeordnet werden. Da der Koeffizient der linearen Ausdehnung zwischen dem Grundmetall der Elektrode 4a aus einer Ni-Legierung und dem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c stark unterschiedlich ist, können insbesondere belastende Temperaturzyklen ein Anschwellen der Elektrode, eine Schichtabtrennung oder dergleichen herbeiführen. Die Bildung der oben genannten Ausdehnungsanpassungsschicht auf Ni-Basis 4d verringert allerdings die Dicke des Elements auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c, und schafft die Bedingungen für das Einschieben des Elements auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c zwischen die Metalle auf Ni-Basis, wodurch das Auftreten der oben genannten Probleme unterbunden wird.
[Beispiele]
Um die Wirkung der vorliegenden Erfindung zu bestätigen, wurden die unten beschriebenen Experimente durchgeführt.
Verschiedene Proben der in 1 gezeigten Zündkerze 100 wurden hergestellt. Die Masseelektroden 4 wurden nach dem Verfahren von 4 hergestellt. Insbesondere wurden Ni-Legierungen mit verschiedenen Zusammensetzungen, wie in Tabelle 1 gezeigt, hergestellt, um Grundmetalle der Elektroden zu bilden. Die Vorformen auf Ni-Basis 104a, die in die entsprechenden Grundmetalle der Elektroden 4a umgeformt werden sollten, wurden jeweils so hergestellt, dass sie einen Außendurchmesser von 4,5 mm und eine Länge von 5,4 mm aufwiesen. Die Vorformen auf Cu-Basis 104c, die in die entsprechenden Elemente auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c umgeformt werden sollten, wurden jeweils aus sauerstofffreiem Kupfer so hergestellt, dass sie einen Durchmesser am frei liegenden Ende von 2,9 mm und eine Länge von 5 mm aufwiesen. Die Vorformen auf Cu-Basis 104c wurden in die entsprechenden Hohlräume 104h eingepasst, die in den Vorformen auf Ni-Basis 104a geformt waren, so dass die Einheiten 104 erhalten wurden. Die Einheiten 104 wurden einem Kaltfließpress-Verfahren unterzogen, so dass die Verringerungsrate der Querschnittfläche pro Durchgang 55 betrug, wodurch Drahtmaterialien erhalten wurden, die jeweils einen rechteckigen Querschnitt mit den Abmessungen 1,5 mm × 2,8 mm und eine Länge von 19 mm besaßen. Für den Vergleich wurde eine Masseelektrode mit der Zusammensetzung Nr. 1 so hergestellt, dass das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c entfernt wurde (Nr. 12).
Die so hergestellten Masseelektroden wurden auf ihre Bearbeitungsfähigkeit gemäß den nachstehenden Kriterien beurteilt:
Gut (0): Die Kaltumformung wurde ohne Auftreten irgendeines Problems durchgeführt, d. h. es wurde keine Rissbildung oder Abtrennung in einem Grenzbereich zwischen dem Grundmetall der Elektrode 4a und dem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c beobachtet.
Akzeptabel (Δ): Es wurde eine Rissbildung oder eine Abtrennung in einem Grenzbereich zwischen dem Grundmetall der Elektrode 4a und dem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c beobachtet. Das Problem konnte aber behoben werden, indem die Kaltumformung durchgeführt wurde, nachdem die Anordnung bei 930°C eine Stunde lang ausgeglüht worden war.
Inakzeptabel (x): Das Problem konnte nicht einmal durch das einstündiges Ausglühen der Anordnung bei 930°C behoben werden (eine problemlose Masseelektrode konnte mittels Heißprotrusion bei 730°C erreicht werden).
Die erhaltenen Masseelektroden wurden einem Ermüdungstest bei Hochtemperatur unter den unten beschriebenen Bedingungen unterzogen. Der Test wurde mit Hilfe einer Axiallast-Ermüdungstestvorrichtung unter den nachstehenden Bedingungen ausgeführt:
Temperatur: 600°C; Belastungsamplitude: ±900 N
Spannung/Kompression; und Wiederholungszyklus: 10 Hz. Die Zeitfestigkeit wurde mit Hilfe der in JIS Z2273 angegebenen Methode ermittelt, wobei die Anzahl der Testteile auf 2 und die Ermüdungsgrenze auf 10⁶ Zyklen festgelegt und dann gemäß den nachstehenden Kriterien beurteilt wurde (Bestätigung der Hochtemperatur-Bruchbeständigkeit):
Gut (0): Die Zeitfestigkeit beträgt nicht weniger als 220 MPa.
Akzeptabel (Δ): Die Zeitfestigkeit beträgt nicht weniger als 200 MPa und weniger als 220 MPa.
Inakzeptabel (x): Die Zeitfestigkeit beträgt weniger als 200 MPa.
Die Mittelelektroden 3 wurden mittels einer Kaltprotrusion, ähnlich dem für die Masseelektroden 4 angewandten Verfahren, so hergestellt, dass das Grundmetall der Elektrode 3a INCONEL 600 war und das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 3c aus sauerstofffreiem Kupfer so gebildet wurde, dass es eine Länge von 24 mm und einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser von 2,5 mm aufwies.
Das Edelmetallplättchen 32 wurde an jede Masseelektrode 4 mit Widerstandsschweißung geschweißt. Das Edelmetallplättchen 32 wurde aus einer Pt – 10 Masseprozent Ni-Legierung geformt und hatte eine plattenähnliche Form mit einem Durchmesser von 0,9 mm und einer Dicke von 0,4 mm. Das Edelmetallplättchen 31 wurde an jede der Mittelelektroden 3 mit Widerstandsschweißung geschweißt. Das Edelmetallplättchen 32 wurde aus einer Pt – 13 Masseprozent Ir-Legierung geformt und hatte eine plattenähnliche Form mit einem Durchmesser von 0,8 mm und einer Dicke von 0,6 mm. Jede der Mittelelektroden 3 wurde am entsprechenden Isolator 2 aus Aluminiumoxid angebracht. An den Isolatoren 2 wurden die entsprechenden metallischen Hüllen 1 mit daran angeschweißter Masseelektrode 4 angebracht. Die Masseelektroden 4 wurden so gebogen, dass sie eine Funkenentladungsstrecke g von 0,9 mm zwischen den Edelmetallplättchen 31 und 32 bildeten.
Die Zündkerzenproben, die mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt worden waren, wurden wie unten beschrieben getestet. Besonders die Masseelektroden, die durch den Einsatz eines Motors, wie unten beschrieben, getestet werden sollten, wurden eine Stunde lang bei 930°C ausgeglüht, um eine Diffusionsschicht mit einer Stärke von 10 bis 20 μm zwischen dem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c und dem Grundmetall der Elektrode 4a zu bilden. Die Dicke der durch das Ausglühen zwischen dem Grundmetall der Elektrode und dem Element zur Beschleunigung der Wärmeübertragung zu bildenden Diffusionsschicht beträgt vorzugsweise 5 bis 30 μm.
Die Zündkerzen wurden in einen Vierzylinder-Benzinmotor (Hubraum 2.000 cc) eingebaut und bei einer Motordrehzahl von 6.000 U/min bei maximalem Einlasszustand der Drosselklappe einem Dauerbetrieb über 250 Stunden unterzogen (geschätzte Temperatur des Edelmetallplättchens 32 der Masseelektrode: ungefähr 1.000°C). Nach dem Test wurde der Querschnitt jeder Masseelektrode 4 unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops untersucht, wobei die Dicke einer sich gebildeten Oxid-Zunderschicht gemessen und entsprechend der nachstehenden Kriterien beurteilt wurde (Bestimmung der Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit der Masseelektrode):
Gut (0): Dicke der Oxid-Zunderschicht weniger als 0,05 mm
Akzeptabel (Δ): Dicke der Oxid-Zunderschicht nicht weniger als 0,05 mm und weniger als 0,15 mm.
Inakzeptabel (x): Dicke der Oxid-Zunderschicht nicht weniger als 0,15 mm.
Nach dem Test wurde die abgebrannte Dicke des Edelmetallplättchens jeder Masseelektrode in die Funkstreckenrichtung gemessen und entsprechend der nachstehenden Kriterien beurteilt (Bestätigung der Haltbarkeit des Edelmetallplättchens):
Gut (0): Abgebrannte Dicke weniger als 0,3 mm.
Akzeptabel (Δ): Abgebrannte Dicke nicht weniger als 0,3 mm und weniger als 0,35 mm.
Inakzeptabel (x): Abgebrannte Dicke nicht weniger als 0,35 mm.
Die Schweißnahtfestigkeit zwischen der Masseelektrode 4 und der metallischen Hülle 1 wurde mit Hilfe eines Zugtests und eines Biegetests getestet. Insbesondere der Zugtest wurde wie folgt vorgenommen: Die metallische Hülle 1 und ein distaler Endabschnitt (an einer Position 5 mm vom distalen Ende entfernt) der Masseelektrode 4 wurden (vor dem Biegen) festgeklammert und jeweils in axialer Richtung der Masseelektrode 4 auseinander gezogen. Der Biegetest wurde wie folgt vorgenommen: Während die metallische Hülle 1 festgeklammert war, wurde wiederholt eine vorgegebene Biegelast auf die Masseelektrode 4 an einer Position ausgeübt, die 5 mm von der Endfläche der metallischen Hülle 1 entfernt, rechtwinklig zur axialen Richtung der Masseelektrode 4 lag, bis die Masseelektrode 4 brach. Die Testergebnisse wurden gemäß den nachstehenden Kriterien beurteilt (Bestätigung der Schweißfähigkeit):
Gut (0): Der Schweißabschnitt ist weder während dem Zug- noch dem Biegetest gebrochen.
Akzeptabel (Δ): Der Schweißabschnitt ist nur während dem Zugtest nicht gebrochen.
Inakzeptabel (x): Der Schweißabschnitt ist sowohl während dem Zug- als auch dem Biegetest gebrochen.
Nach dem Test wurden die Masseelektroden 4 mit Hilfe von Röntgenstrahlen untersucht und der Querschnitt jeder Masseelektrode 4 wurde mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops untersucht, wobei die Diffusionsschicht auf Auftreten einer Abtrennung geprüft und die Dicke der Diffusionsschicht gemessen wurde. Die Ergebnisse wurden gemäß den nachstehenden Kriterien beurteilt (Bestätigung der Abtrennungsbeständigkeit des Elements zur Beschleunigung der Wärmeübertragung der Masseelektrode):
Gut (0): Das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c und das Grundmetall der Elektrode 4a trennen sich nicht voneinander, und die Dicke der Diffusionsschicht ist nicht größer als 50 μm.
Akzeptabel (Δ): Das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c und das Grundmetall der Elektrode 4a trennen sich nicht voneinander, aber die Dicke der Diffusionsschicht ist nicht weniger als 50 μm.
Inakzeptabel (x): Das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung 4c und das Grundmetall der Elektrode 4a haben sich voneinander getrennt.
Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. [Tabelle 1]
Die mit * gekennzeichneten Muster fallen außerhalb des Bereichs der Erfindung. Bei Muster Nr. 12 ist das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung nicht bereitgestellt.
Die Beispiele Nr. 3, 4, 5, 8, 9 und 10 sind die Zündkerzen der vorliegenden Erfindung, bei welchen das Grundmetall der Elektrode eine Ni-Legierung ist, die Cr in einem Anteil von 14 bis 17 Masseprozent, Mo in einem Anteil von 0,8 bis 3,5 Masseprozent und Ni in einem Anteil von 68 bis 85,2 Masseprozent enthält. Bei den Zündkerzen der vorliegenden Erfindung wird als Ausgleich für die Verringerung des Cr-Gehalts Mo in einer Menge innerhalb des oben genannten Bereichs zugegeben. Deshalb sind die Beispiele der vorliegenden Erfindung, selbst wenn im Grundmetall der Elektrode dieser Beispiele der vorliegenden Erfindung C enthalten ist, hinsichtlich der Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit besser als das Vergleichsbeispiel Nr. 1 mit hohem Cr-Gehalt. Auf Grund des relativ geringen Cr-Gehalts weisen die Beispiele eine bessere Elektrodenbearbeitungsfähigkeit auf als das Vergleichsbeispiel Nr. 1, so dass das Einbetten des Elements auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung ohne Auftreten irgendeines Problems möglich wird. Da das Einbetten des Elements auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung die Wärmeabgabe verbessert, weist das Edelmetallplättchen eine gute Haltbarkeit auf. Da die Zugabe von Mo die Hochtemperaturfestigkeit deutlich verbessert, ist eine gute Hochtemperatur-Bruchbeständigkeit zu beobachten. Ferner kann selbst bei stundenlangen Einsätzen in einem Motor eine Zunahme der Dicke der Diffusionsschicht unterbunden werden, und in der Diffusionsschicht tritt auch keine Abtrennung auf. Im Gegensatz weist das Vergleichsbeispiel Nr. 1, bei dem kein Mo zugegeben wurde, eine schlechte Kaltbearbeitungsfähigkeit auf; folglich ist zum Einbetten des Elements auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung eine schwierige Warmumformung erforderlich. Auch die Hochtemperatur-Bruchbeständigkeit ist eher schlecht, und in der Diffusionsschicht ist eine Abtrennung aufgetreten. Im Fall des Vergleichsbeispiels Nr. 12, bei dem das Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung entfernt wurde, ist die Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit und die Haltbarkeit des Edelmetallplättchens deutlich beeinträchtigt.
Bezugszeichenliste

1: metallische Hülle
2: Isolator
21: distaler Endabschnitt
3: Mittelelektrode
32: Edelmetallplättchen
4: Masseelektrode
4a: Grundmetall der Elektrode
4c: Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung
100: Zündkerze

Claims

Zündkerze, die eine rohrförmige, metallische Hülle (1), einen Isolator (2), der in die metallische Hülle (1) eingepasst ist, eine Mittelelektrode (3), die im Isolator (2) bereitgestellt ist, und eine Masseelektrode (4) aufweist, wobei ein Ende der Masseelektrode (4) mit der metallischen Hülle (1) durch Schweißen verbunden ist, und eine Funkenentladungsstrecke (g) zwischen dem anderen Endabschnitt der Masseelektrode (4) und der Mittelelektrode (3) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (4) ein Grundmetall der Elektrode (4a), ein Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung (4c), das in das Grundmetall der Elektrode (4a) eingebettet und hauptsächlich aus Cu gebildet ist, und ein Edelmetallplättchen (32), das an das Grundmetall der Elektrode (4a) an einer Stelle geschweißt ist, die zur Funkenentladungsstrecke (g) weist, umfasst; und das Grundmetall der Elektrode (4a) eine Ni-Legierung ist, die Cr in einem Anteil von 14 bis 17 Masseprozent, Mo in einem Anteil von 0,8 bis 3,5 Masseprozent und Ni in einem Anteil von 68 bis 85,2 Masseprozent enthält.
Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ni-Legierung C enthält, und der Anteil an C nicht mehr als 0,3 Masseprozent beträgt.
Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ni-Legierung Al enthält, und der Al-Gehalt weniger als 1 Masseprozent beträgt.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ni-Legierung, die als Grundmetall der Elektrode dient, einen Fe-Gehalt von 6 bis 10 Masseprozent hat.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein distales Ende des Elements auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung (4c) außerhalb einer Position, die der Funkenentladungsstrecke (g) entspricht, angeordnet ist.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Ausdehnungsanpassungsschicht auf Ni-Basis (4d), die aus reinem Ni oder einer Ni-Legierung gebildet ist, innerhalb des Elements auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung (4c) angeordnet ist.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Edelmetallplättchen (32) aus einer Pt-Ni-Legierung geformt ist.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Diffusionsschicht mit einer Dicke von 5 bis 30 μm zwischen dem Grundmetall der Elektrode (4a) und dem Element auf Cu-Basis zur Beschleunigung der Wärmeübertragung (4c) vorhanden ist.