DE112013002619B4

DE112013002619B4 - Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenmaterials

Info

Publication number: DE112013002619B4
Application number: DE112013002619.8T
Authority: DE
Inventors: Shuwei Ma
Original assignee: Federal Mogul Ignition Co
Current assignee: Federal Mogul Ignition LLC
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2033-05-21
Also published as: US8890399B2; WO2013177031A1; US20130313961A1; DE112013002619T5

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenmaterial, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:(a) Formen (210) eines Ruthenium-basierten Materials in einen Stab, der eine Länge und einen ersten Durchmesser aufweist, wobei das Ruthenium-basierte Material Ruthenium (Ru) als den größten einzelnen Bestandteil auf einer Basis von Gewichtsprozent (Gew.-%) enthält;(b) Warmverformen (220) des Stabes aus dem Ruthenium-basierten Material in einen länglichen Draht, der einen zweiten Durchmesser und eine fibröse Kornstruktur (80) aufweist, wobei der zweite Durchmesser kleiner ist als der erste Durchmesser; und(c) absatzweises Glühen (230) des Ruthenium-basierten Materials während des Schrittes (b), um die fibröse Kornstruktur aufrechtzuerhalten, wenn das Ruthenium-basierte Material eine Durchmesserreduktion von dem ersten Durchmesser des Stabes zu dem zweiten Durchmesser des länglichen Drahtes erfährt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft generell Zündkerzen und andere Zündvorrichtungen für Verbrennungsmotoren, und betrifft insbesondere Verfahren zum Herstellen von Elektrodenmaterialien für Zündkerzen.
HINTERGRUND
Zündkerzen können dazu verwendet werden, um in Verbrennungsmotoren bzw. - Maschinen eine Verbrennung einzuleiten. Zündkerzen zünden typischerweise in Gas, wie ein Luft/Brennstoff-Gemisch, in einem Motorzylinder oder einer Verbrennungskammer, indem ein Funken quer über einer Funkenstrecke erzeugt wird, die zwischen zwei oder mehr Elektroden definiert ist. Das Zünden des Gases mittels des Funkens ruft eine Verbrennungsreaktion in dem Motorzylinder hervor, die für den Leistungshub des Motors verantwortlich ist. Die hohen Temperaturen, die hohen elektrischen Spannungen, die schnelle Wiederholung von Verbrennungsreaktionen und das Vorhandensein von korrosiven Materialien in den Verbrennungsgasen, können eine raue Umgebung erzeugen, innerhalb der die Zündkerze funktionieren muss. Diese raue Umgebung kann zu einer Erosion und Korrosion der Elektroden beitragen, was die Leistungsfähigkeit der Zündkerze über der Zeit negativ beeinträchtigen kann, was potentiell zu Fehlzündungen oder anderen unerwünschten Zuständen führen kann.
Um die Erosion und Korrosion von Elektroden von Zündkerzen zu reduzieren, sind verschiedene Arten von Edelmetallen und deren Legierungen - wie jene, die aus Platin und Iridium hergestellt sind - verwendet worden. Diese Materialien können jedoch teuer sein. Demzufolge versuchen die Hersteller von Zündkerzen von Zeit zu Zeit, die Menge der mit einer Elektrode verwendeten Edelmetalle zu minimieren, indem solche Materialien nur an einer Zündspitze oder einem Funkenabschnitt der Elektroden verwendet werden, also dort, wo ein Funken über eine Funkenstrecke springt.
Das Dokument DE 17 52 717 A offenbart ein Verfahren zum Warmziehen von Ruthenium, wobei das Material auf 1000 bis 1300°C vorgewärmt wird und unter Zuhilfenahme eines Schmiermittels durch einen Ziehstein mit einer Temperatur von 900 bis 1050°C gezogen wird.
Ferner ist es aus dem Dokument DE 10 2005 010 048 A1 bekannt, eine Zündkerze bereitzustellen, die einen zylindrischen Edelmetallchip verwendet, der an einer Mittenelektrode oder einer Masseelektrode angebracht ist, wobei der Edelmetallchip aus Iridium oder einer Legierung gefertigt ist, die Iridium in einer Menge von 70 Gew.-% oder mehr enthält, wobei den Edelmetallchip bildende Kristallkörner entlang einer axialen Richtung des Edelmetallchips länger sind als entlang einer zu der axialen Richtung senkrechten Richtung.
Es ist vor diesem Hintergrund eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenmaterials anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenmaterials gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenmaterials gemäß Anspruch 8.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Formen eines Ruthenium-basierten Materials in einen Stab („bar“), der eine Länge und einen ersten Durchmesser aufweist. Der Stab wird dann in einen länglichen bzw. gelängten Draht warmverformt, der einen zweiten Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der erste Durchmesser, und eine fibröse Kornstruktur aufweist. Während des Warmverformens des Stabes in den länglichen („elongated“) Draht wird das Ruthenium-basierte Material absatzweise bzw. intermittierend bzw. mit Unterbrechungen geglüht, um dessen fibröse („fibrous“) Kornstruktur beizubehalten, wenn das Ruthenium-basierte Material eine Durchmesserreduktion von dem ersten Durchmesser des Stabes auf den zweiten Durchmesser des länglichen Drahtes erfährt.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ein Warmziehen eines Ruthenium-basierten Materials durch eine Öffnung hindurch, die in einer erwärmten Ziehplatte bzw. einem erwärmten Ziehstein definiert ist, und zwar entlang einer Längungsachse, um das Ruthenium-basierte Material mit länglichen Körnern bereitzustellen, die generell parallel zu der Längungsachse („elongation axis“) ausgerichtet sind. Das Verfahren verlangt ferner ein Glühen des Ruthenium-basierten Materials bei einer Temperatur, die die länglichen Körner beibehält bzw. aufrechterhält, wobei das Glühen nach Notwendigkeit durchgeführt wird. Die Schritte des Warmziehens und des Glühens werden wiederholt, um einen länglichen Draht aus dem Ruthenium-basierten Material zu formen.
Ferner ist offenbart eine Zündkerze, die eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode aufweist, und zwar in einer beliebigen Konfiguration einer Anzahl von geeigneten Konfigurationen. Die Mittelelektrode, die Masseelektrode oder sowohl die Mittelelektrode als auch die Masseelektrode können ein Elektrodenmaterial aufweisen. Das Elektrodenmaterial kann insbesondere ein Ruthenium-basiertes Material sein, das eine fibröse Kornstruktur besitzt.
Figurenliste
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 beispielhaften Zündkerze ist, die das nachstehend beschriebene Elektrodenmaterial verwenden kann;
2 eine vergrößerte Ansicht des Zündendes der beispielhaften Zündkerze der 1 ist, wobei eine Mittelelektrode eine Zündspitze in der Form eines mehrteiligen Niets („multi-piece rivet“) aufweist und wobei die Masseelektrode eine Zündspitze in der Form eines flachen Plättchens („pad“) aufweist;
3 eine vergrößerte Ansicht eines Zündendes einer weiteren beispielhaften Zündkerze ist, die das nachstehend beschriebene Elektrodenmaterial verwenden kann, wobei die Mittelelektrode eine Zündspitze in der Form eines einteiligen Niets aufweist und wobei die Masseelektrode eine Zündspitze in der Form einer zylindrischen Spitze aufweist;
4 eine vergrößerte Ansicht eines Zündendes einer weiteren beispielhaften Zündkerze ist, die das nachstehend beschriebene Elektrodenmaterial verwenden kann, wobei die Mittelelektrode eine Zündspitze in der Form einer zylindrischen Spitze aufweist, die in einer Ausnehmung angeordnet ist, wobei die Masseelektrode keine Zündspitze aufweist;
5 eine vergrößerte Ansicht eines Zündendes einer weiteren beispielhaften Zündkerze ist, die das nachstehend beschriebene Elektrodenmaterial verwenden kann, wobei die Mittelelektrode eine Zündspitze in der Form einer zylindrischen Spitze aufweist und wobei die Masseelektrode eine Zündspitze in der Form einer zylindrischen Spitze aufweist, die sich von einem axialen Ende der Masseelektrode erstreckt;
6 eine schematische Darstellung eines Elektrodenmaterials mit einer Kornstruktur ist, die sich von der nachstehend beschriebenen „fibrösen“ Kornstruktur unterscheidet;
7 eine schematische Darstellung ist, die einen Erosionsmechanismus für das Elektrodenmaterial der 6 zeigt, wobei ein Korn gespalten bzw. abgespalten wird und an einer Oberfläche des Elektrodenmaterials verloren geht;
8 eine verallgemeinerte Darstellung eines Elektrodenmaterials ist, das eine „fibröse“ Kornstruktur aufweist, die längliche Körner beinhaltet;
9 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Formen eines Ruthenium-basierten Elektrodenmaterials zeigt, das die in 8 dargestellte „fibröse“ Kornstruktur hat; und
10 eine Grafik ist, die eine Extrusionsachsen-inverse Polfigur für ein Ruthenium-basiertes Elektrodenmaterial zeigt, das die in 8 dargestellte „fibröse“ Kornstruktur enthält.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das vorliegend beschriebene Elektrodenmaterial kann in Zündkerzen und anderen Zündvorrichtungen verwendet werden, einschließlich von industriellen Kerzen bzw. Steckern, Zündvorrichtungen für die Luft- und Raumfahrt, Glühzündkerzen und anderen beliebigen Vorrichtungen, die dazu verwendet werden, um in einem Motor ein Luft/Brennstoff-Gemisch zu zünden. Dies beinhaltet, ist jedoch definitiv nicht hierauf beschränkt, die beispielhaften Zündkerzen, die in der Zeichnung gezeigt sind und die nachstehend beschrieben sind. Ferner versteht sich, dass das Elektrodenmaterial in einer Zündspitze verwendet werden kann, die an einer Mittelelektrode und/oder einer Masseelektrode angebracht ist, oder als die tatsächliche Mittel- und/oder Masseelektrode selbst verwendet werden kann, um einige Möglichkeiten zu nennen. Weitere Ausführungsformen und Anwendungen des Elektrodenmaterials sind ebenfalls möglich. Sämtliche Prozentsätze, die hier angegeben sind, beziehen sich auf Angaben in Gewichtsprozent (Gew.-%).
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beinhaltet eine dort gezeigte beispielhafte Zündkerze 10 eine Mittelelektrode 12, einen Isolator 14, eine Metallhülle 16 und eine Masseelektrode 18. Die Mittelelektrode oder das Basiselektrodenelement 12 ist innerhalb einer Axialbohrung des Isolators 14 angeordnet und weist eine Zündspitze 20 auf, die gegenüber einem freien Ende 22 des Isolators 14 vorsteht. Die Zündspitze 20 ist ein mehrstückiger bzw. mehrteiliger Niet, der eine erste Komponente 32 aufweist, die aus einem Erosions- und/oder Korrosions-resistenten Elektrodenmaterial hergestellt ist, und eine zweite Komponente 34 aufweist, die aus einem Zwischenmaterial bzw. intermediären Material hergestellt ist, wie eine Nickellegierung mit hohem Chromanteil („high-chromium nickel alloy“). Bei dieser besonderen Ausführungsform weist die erste Komponente 32 eine zylindrische Form auf, und die zweite Komponente 34 weist eine gestufte Form auf, die einen im Durchmesser vergrößerten Kopfabschnitt und einen im Durchmesser verringerten Schaftabschnitt beinhaltet. Die erste und die zweite Komponente 32, 34 können aneinander mittels einer Laserschweißverbindung, mittels einer Widerstandsschweißverbindung oder mittels einer beliebigen anderen geeigneten geschweißten oder nicht geschweißten Fügeverbindung angebracht sein. Der Insulator 14 ist innerhalb einer Axialbohrung der Metallhülle 16 angeordnet und ist aus einem Material, wie einem keramischen Material, aufgebaut, das hinreichend ist, um die Mittelelektrode 12 gegenüber der Metallhülle 16 elektrisch zu isolieren. Das freie Ende 22 des Isolators 14 kann gegenüber einem freien Ende 24 der Metallhülle 16 vorstehen, wie gezeigt, oder kann innerhalb der Metallhülle 16 zurückgezogen sein. Die Masseelektrode oder das Basiselektrodenelement 18 kann gemäß der herkömmlichen L-förmigen Konfiguration aufgebaut sein, die in der Zeichnung dargestellt ist, oder gemäß einer beliebigen anderen Anordnung, und ist an dem freien Ende 24 der Metallhülle 16 angebracht. Gemäß dieser besonderen Ausführungsform weist die Masseelektrode 18 eine Seitenfläche 26 auf, die der Zündspitze 20 der Mittelelektrode 12 gegenüberliegt und an der eine Zündspitze 30 angebracht ist. Die Zündspitze 30 ist in der Form eines flachen Plättchens und definiert eine Funkenstrecke G mit der Mittelelektroden-Zündspitze 20, derart, dass diese Funkenbildungsflächen bereitstellen, und zwar für die Emission und Rezeption von Elektronen quer über die Funkenstrecke.
Bei dieser besonderen Ausführungsform können die erste Komponente 32 der Mittelelektroden-Zündspitze 20 und/oder der Masseelektroden-Zündspitze 30 aus dem hier beschriebenen Elektrodenmaterial hergestellt sein; dies sind jedoch nicht die einzigen Anwendungen für das Elektrodenmaterial. Beispielsweise, wie in 3 gezeigt, können auch die beispielhafte Mittelelektroden-Zündspitze 40 und/oder die Masseelektroden-Zündspitze 42 aus dem Elektrodenmaterial hergestellt sein. In diesem Fall ist die Mittelelektroden-Zündspitze 40 ein einstückiger Niet und die Masseelektroden-Zündspitze 42 ist eine zylindrische Spitze, die sich von einer Seitenfläche 26 der Masseelektrode um eine beträchtliche Distanz weg erstreckt. Das Elektrodenmaterial kann auch dazu verwendet werden, um die beispielhafte Mittelelektroden-Zündspitze 50 und/oder die Masseelektrode 18 zu bilden, die in 4 gezeigt ist. Bei diesem Beispiel ist die Mittelelektroden-Zündspitze 50 eine zylindrische Komponente, die in einer Ausnehmung oder einem Blindloch 52 angeordnet ist, das in dem axialen Ende der Mittelelektrode 12 gebildet ist. Die Funkenstrecke G ist zwischen einer Funkenbildungsfläche der Mittelelektroden-Zündspitze 50 und einer Seitenfläche 26 der Masseelektrode 18 gebildet, die ebenfalls als eine Funkenbildungsfläche wirkt. 5 zeigt noch eine weitere mögliche Anwendung für das Elektrodenmaterial, wobei eine zylindrische Zündspitze 60 an einem axialen Ende der Mittelelektrode 12 angebracht ist, und wobei eine zylindrische Zündspitze 62 an einem axialen Ende der Masseelektrode 18 angebracht ist. Die Masseelektroden-Zündspitze 62 bildet eine Funkenstrecke G mit einer Seitenfläche der Mittelelektroden-Zündspitze 60, die jeweils aus dem Elektrodenmaterial hergestellt sein können, und stellt folglich gegenüber den anderen beispielhaften Zündkerzen, die in der Zeichnung dargestellt sind, eine etwas andere Zündendkonfiguration dar.
Es ist nochmals anzumerken, dass die oben beschriebenen, nicht einschränkenden Ausführungsformen von Zündkerzen lediglich Beispiele für einige der potentiellen Verwendungen für das Elektrodenmaterial darstellen, da dieses in jeder beliebigen Zündspitze, Elektrode, Funkenbildungsfläche oder anderen Zündend-Komponente verwendet oder gebraucht werden kann, die bei der Zündung eines Luft/BrennstoffGemisches in einem Motor verwendet wird. Beispielsweise können die folgenden Komponenten aus dem Elektrodenmaterial gebildet sein: Mittelelektroden und/oder Masseelektroden; Mittelelektroden-Zündspitzen und/oder Masseelektroden-Zündspitzen, wobei diese in der Form von Nieten, Zylindern, Stäben bzw. Stangen, Säulen, Drähten, Kugeln, Hügeln, Kegeln, flachen Plättchen, Scheiben, Ringen, Hülsen etc. vorliegt bzw. vorliegen; Mittelelektroden-Zündspitzen und/oder Masseelektroden-Zündspitzen, die direkt an einer Elektrode angebracht sind oder die indirekt an einer Elektrode angebracht sind, und zwar über eine oder mehrere dazwischen liegende, dazwischen wirkende oder spannungslösende Schichten; Mittelelektroden-Zündspitzen und/oder Masseelektroden-Zündspitzen, die innerhalb einer Ausnehmung einer Elektrode angeordnet sind, eingebettet in eine Oberfläche einer Elektrode, oder die an einer Außenseite einer Elektrode angeordnet sind, wie eine Hülse oder eine andere ringförmige Komponente; oder Zündkerzen, die mehrfache Masseelektroden, mehrfache Funkenstrecken oder Funkenstrecken vom halbkriechenden Typ („semi-creeping type“) aufweisen. Dies sind lediglich einige Beispiele der möglichen Anwendungen des Elektrodenmaterials. Vorliegend kann der Begriff „Elektrode“ - unabhängig davon, ob er sich auf eine Mittelelektrode, eine Masseelektrode, eine Zündkerzenelektrode, etc. bezieht - ein Basiselektrodenelement als solches beinhalten, eine Zündspitze als solche, oder eine Kombination eines Basiselektrodenelementes und von einer oder mehreren Zündspitzen, die daran angebracht sind, um einige Möglichkeiten zu nennen.
Das Elektrodenmaterial ist ein Ruthenium-basiertes Material, das eine „fibröse“ Kornstruktur aufweist (die manchmal auch als eine „längliche bzw. gelängte Kornstruktur“) bezeichnet wird. Der Begriff „Ruthenium-basiertes Material“, so, wie er vorliegend verwendet wird, beinhaltet im weitesten Sinne jegliches Material, bei dem Ruthenium (Ru) der größte einzelne Bestandteil auf einer Basis von Gewichtsprozent (%) ist. Dies kann Materialien beinhalten, die mehr als 50% Ruthenium aufweisen, als auch solche, die weniger als 50% Ruthenium aufweisen, solange Ruthenium der größte einzelne Bestandteil ist. In dem Ruthenium-basierten Material können auch neben dem Ruthenium eines oder mehrere Edelmetalle enthalten sein. Einige Beispiele von geeigneten Edelmetallen sind Rhodium (Rh), Platin (Pt), Iridium (Ir), Palladium (Pd) sowie Kombinationen hiervon. Es ist ferner möglich, dass das Ruthenium-basierte Material eines oder mehrere Seltenerdmetalle oder aktive Elemente wie Yttrium (Y), Hafnium (Hf), Scandium (Sc), Zirconium (Zr), Lanthan (La), Cerium (Ce) und/oder andere Bestandteile beinhaltet. Fachleute erkennen, dass Ruthenium eine ziemlich hohe Schmelztemperatur (2334°C) verglichen mit einigen Edelmetallen aufweist, was ein Anzeichen für ein besseres relatives Widerstandsverhalten gegenüber Erosion sein kann. Ruthenium kann jedoch gegenüber Oxidation und Korrosion empfindlicher sein als einige Edelmetalle. Zusätzlich dazu, dass das Ruthenium-basierte Material die nachstehend beschriebene „fibröse“ Kornstruktur aufweist, kann es wenigstens ein Material von Rhenium (Re) und Wolfram (W) beinhalten. Die folgenden Ausführungsformen sind Beispiele von unterschiedlichen Ruthenium-basierten Materialien, die verwendet werden können, wobei es sich hierum jedoch nicht um eine abschließende Liste all jener Ausführungsformen handeln soll, da auch anderen gewiss möglich sind. Es versteht sich, dass jede beliebige Anzahl von weiteren Komponenten bzw. Bestandteilen zu den folgenden Ausführungsformen hinzugegeben werden kann. Ein Periodensystem, das von der International Union of Pure und Applied Chemistry (IUPAC) veröffentlicht ist, ist als Addendum A beigefügt (nachstehend das „beigefügte Periodensystem“) und ist in Verbindung mit der vorliegenden Anmeldung zu verwenden.
Das Ruthenium-basierte Material kann ein Edelmetall zusätzlich zu Ruthenium aufweisen, wie z.B. wenigstens ein Edelmetall von Rhodium, Iridium, Platin, Palladium, Gold, oder eine Kombination hiervon. Jedes beliebige der nachstehenden Legierungssysteme kann geeignet sein: Ru-Rh, Ru-Ir, Ru-Pt, Ru-Pd, Ru-Au, Ru-Rh-Ir, Ru-Rh-Pt, Ru-Rh-Pd, Ru-Rh-Au, Ru-Ir-Pt, Ru-Ir-Pd sowie Ru-Ir-Au. Einige spezielle nicht einschränkende Beispiele von potentiellen Zusammensetzungen für das Ruthenium-basierte Material beinhalten (die nachstehenden Zusammensetzungen sind in Gewichtsprozent angegeben, und Ru bildet den Rest („balance“)): Ru-(1-45)Rh; Ru-(1-45)Ir; Ru-(1-45)Pt; Ru-(1-45)Pd; Ru-(1-45)Au; Ru-(1-30)Rh; Ru(1-20)Rh; Ru-(1-15)Rh; Ru-(1-10)Rh; Ru(1-8)Rh; Ru-(1-5)Rh; Ru-(1-2)Rh; Ru-45Rh; Ru-40Rh; Ru-30Rh; Ru-25Rh; Ru-20Rh; Ru-15Rh; Ru-10Rh; Rh-8Rh; Ru-5Rh; Ru-2Rh; Ru-1Rh; Ru-45Ir; Ru-40Ir; Ru-35Ir; Ru-30Ir; Ru-25Ir; Ru-20Ir; Ru-15Ir; Ru-10Ir; Ru-5Ir; Ru-2Ir; Ru-1Ir; Ru-45Pt; Ru-40Pt; Ru-35Pt; Ru-30Pt; Ru-25Pt; Ru-20Pt; Ru-15Pt; Ru-10Pt; Ru-5Pt; Ru-2Pt; Ru-1Pt; Ru-35Rh-20Ir; Ru-35Rh-20Pt; Ru-35Ir-20Rh; Ru-35Ir-20Pt; Ru-35Pt-20Rh; Ru-35Pt-20Ir; Ru-25Rh-20Ir; Ru-25Rh-20Pt; Ru-25Ir-20Rh; Ru-25Ir-20Pt; Ru-25Pt-20Rh; Ru-25Pt-20Ir; Ru-20Rh-20Ir; Ru-20Rh-20Pt; Ru-20Ir-20Pt; Ru-15Rh-15Ir; Ru-15Rh-15Pt; Ru-15Ir-15Pt; Ru-10Rh-10Ir; Ru-10Rh-10Pt; Ru-10Ir-10Pt; Ru-(1-20)Rh-(1-20)Ir; Ru-(1-10)Rh-(1-10)Ir; Ru-(1-8)Rh-(1-8)Ir; Ru-(1-5)Rh-(1-5)Ir; Ru-(1-5)Rh-(1-2)Ir; Ru-(1-20)Rh-(1-20)Pt; Ru-(1-20)Rh-(1-20)Pd; Ru-(1-20)Rh-(1-20)Au; Ru-(1-20)Ir-(1-20)Pt; Ru-(1-20)Ir-(1-20)Pd; Ru-(1-20)Ir-(1-20)Au; Ru-(1-20)Pt-(1-20)Pd; Ru-(1-20)Pt-(1-20)Au und Ru-(1-20)Pd-(1-20)Au.
Das Ruthenium-basierte Material beinhaltet vorzugsweise Rhenium (Re), Wolfram (W) oder sowohl Rhenium (Re) als auch Wolfram (W). Rhenium (Re) und Wolfram (W) haben ziemlich hohe Schmelzpunkte; folglich kann ihre Hinzugabe zu dem Ruthenium-basierten Material die Gesamtschmelztemperatur des Materials erhöhen. Der Schmelzpunkt von Rhenium (Re) liegt bei etwa 3180°C, und jener von Wolfram (W) liegt bei etwa 3410°C. Fachleute erkennen, dass Ruthenium-basierte Materialien mit hohen Schmelztemperaturen generell resistenter gegenüber elektrischer Erosion in Zündkerzen, Zündeinrichtungen und anderen Anwendungen sind, die Umgebungen mit ähnlich hohen Temperaturen ausgesetzt sind.
Die Aufnahme von Rhenium (Re) und Wolfram (W) kann auch die Wirkungen der „fibrösen“ Kornstruktur ergänzen und das Ruthenium-basierte Material mit gewissen wünschenswerten Attributen ausstatten - wie erhöhte Duktilität, höherer Funkenerosionswiderstandswert aufgrund höherer Schmelztemperaturen, und größere bzw. bessere Steuerung des Kornwachstums, und zwar aufgrund von erhöhten Rekristallisierungstemperaturen. Genauer gesagt ist es möglich, dass das Rhenium (Re) und/oder das Wolfram (W) die Duktilität des Ruthenium-basierten Materials verbessern, indem die Löslichkeit („solubility“) oder die Auflösbarkeit („dissolvability“) von einigen Zwischengitterkomponenten (N, C, O, S, P, etc.) in Bezug auf die Ruthenium-(Ru)-Phasen-Matrix erhöht wird. Das Beeinflussen der Löslichkeit der Zwischengitteratome bzw. -komponenten auf diese Art und Weise kann dazu beitragen, die Zwischengitteratome davon abzuhalten, sich an Korngrenzen anzusammeln, was wiederum das Ruthenium-basierte Material duktiler und bearbeitbarer machen kann, insbesondere bei Hochtemperaturprozessen, und weniger empfindlich gegenüber Erosion aufgrund von Kornspaltung („grain cleavage“) bei hohen Temperaturen machen kann. Obgleich Ruthenium-basierte Materialien hergestellt werden könnten, die nur Rhenium (Re) oder Wolfram (W) jedoch nicht beide beinhalten, hat sich gezeigt, dass die gleichzeitige Hinzugabe von Re und W einen synergistischen Effekt hat, der die Duktilität und die Formbarkeit verbessert.
Die hohen Schmelzpunkte der hinzugegebenen Materialien Rhenium (Re) und Wolfram (W) können die Rekristallisierungstemperatur des Ruthenium-basierten Materials um 50°C-100°C erhöhen, und folglich können Rhenium (Re) und/oder Wolfram (W) auch dazu brauchbar sein, ein Kornwachstum während gewisser Hochtemperaturprozesse zu steuern, wie Sintern, Glühen, Warmgesenkformen, Warmextrudieren, Warmziehen, oder sogar während eines Gebrauchs oder einer Anwendung bei hohen Temperaturen. Die Rekristallisierungstemperatur des Materials kann dann, wenn wenigstens ein Material von Rhenium (Re) oder Wolfram (W) hinzugegeben ist, oberhalb von 1400°C liegen; demzufolge würden Warmverformungsprozesse unterhalb dieser Temperatur kein nicht normales Kornwachstum einführen bzw. mit sich bringen. Die Fähigkeit, das Ruthenium-basierte Material nach Bedarf warmzuverformen - bspw. in einen Draht, aus dem sich eine beliebige der in den 1-5 gezeigten Zündspitzen ableiten lässt - ohne ein abnormales Kornwachstum zu erfahren, ist aus wenigstens zwei Gründen hilfreich. Zunächst kann die „fibröse“ Kornstruktur, die nachstehend beschrieben ist, leichter aufrechterhalten werden. Zum zweiten können Brüche und Fehler des Elektrodenmaterials verringert bzw. gelindert werden. Der Begriff „Kornwachstum,“ so, wie der vorliegend verwendet wird, bezieht sich auf ein Wachstum der Größe des Korns (z.B. des Volumens des Korns) während einer gewissen Art von Hochtemperaturprozess. Die Körner können bspw. während eines Warmziehprozesses des Ruthenium-basierten Materials mit geeigneten Mengen an Rhenium (Re) und Wolfram (W) länglicher werden, so dass einige der Abmessungen der Körner zunehmen, die durchschnittliche Gesamtgröße der Körner jedoch so gesteuert werden kann, dass sie relativ konstant bleibt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Ruthenium-basierte Material Ruthenium (Ru) in einem Bereich von etwa 50 Gew.-% bis etwa 99 Gew.-%, Rhenium (Re) in einem Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, und/oder Wolfram (W) in einem Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%. Einige nicht einschränkende Beispiele von potentiellen Zusammensetzungen für derartige Legierungen beinhalten (in den folgenden Zusammensetzungen bildet Ru jeweils den Rest): Ru-10Re; Ru-5Re; Ru-2Re; Ru-1Re; Ru-0,5Re; Ru-0,1Re; Ru-10W; Ru-5W; Ru-2W; Ru-1W; Ru-0,5W; Ru-0,1W; Ru-10Re-10W, Ru-5Re-5W, Ru-2Re-2W, Ru-1Re-1W, Ru-0,5Re-0,5W und Ru-0,1Re-0,1W. Eine beispielhafte ternäre Legierungszusammensetzung, die für Zündkerzenanwendungen besonders brauchbar sein kann, ist Ru-(0,5-5)Re-(0,5-5)W, wie Ru-1Re-1W, andere Zusammensetzungen sind natürlich jedoch möglich. In einer Anzahl von beispielhaften Ruthenium-basierten Materialien, die gerade oben erwähnt worden sind, als auch jene, die nachstehend beschrieben werden, ist das bevorzugte Verhältnis von Rhenium zu Wolfram 1:1. Dieses Verhältnis ist jedoch nicht erforderlich. Andere Verhältnisse können tatsächlich genauso verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Ruthenium-basierte Material Ruthenium (Ru) in einem Bereich von etwa 50 Gew.-% bis etwa 99 Gew.-%, wenigstens ein Material von Rhenium (Re) in einem Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% oder Wolfram (W) in einem Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, und ein Edelmetall - abgesehen von dem gerade erwähnten Ru - in einem Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-%. Einige Beispiele von geeigneten Elektrodenmaterialien, die nur ein Edelmetall aufweisen, das zu dem Ruthenium-basierten Material hinzugegeben ist, beinhalten: Legierungen aus Ru-Rh-Re, Ru-Rh-W, Ru-Ir-Re, Ru-Ir-W, Ru-Pt-Re, Ru-Pt-W, Ru-Rh-Re-W, Ru-Ir-Re-W, Ru-Pt-Re-W, Ru-Pd-Re-W und Ru-Au-Re-W, wobei das Ruthenium (Ru) nach wie vor der größte einzelne Bestandteil ist. Einige nicht einschränkende Beispiele von potentiellen Zusammensetzungen für derartige Legierungen beinhalten (in den nachstehenden Zusammensetzungen liegen die Gehalte von Re und W zwischen etwa 0,1 Gew.-% und etwa 10 Gew.-%, und Ru bildet den Rest): Ru-(1-40)Rh-Re, Ru-(1-30)Rh-Re; Ru-(1-20)Rh-Re; Ru-(1-15)Rh-Re; Ru-(1-10)Rh-Re; Ru-(1-8)Rh-Re; Ru-(1-5)Rh-Re; Ru-(1-2)Rh-Re; Ru-(1-40)Rh-W, Ru-(1-30)Rh-W; Ru-(1-20)Rh-W; Ru-(1-15)Rh-W; Ru-(1-10)Rh-W; Ru-(1-8)Rh-W; Ru-(1-5)Rh-W; Ru-(1-2)-Rh-W; Ru-40Rh-Re-W, Ru-30Rh-Re-W, Ru-20Rh-Re-W, Ru-15Rh-Re-W, Ru-10Rh-Re-W, Ru-8Rh-Re-W; Ru-5Rh-Re-W, Ru-2Rh-Re-W, Ru-1Rh-Re-W, Ru-40Ir-Re-W, Ru-30Ir-Re-W, Ru-20Ir-Re-W, Ru-15Ir-Re-W, Ru-10Ir-Re-W, Ru-5Ir-Re-W, Ru-2Ir-Re-W, Ru-1Ir-Re-W, Ru-40Pt-Re-W, Ru-30Pt-Re-W, Ru-20Pt-Re-W, Ru-15Pt-Re-W, Ru-10Pt-Re-W, Ru-5Pt-Re-W, Ru-2Pt-Re-W, Ru-1Pt-Re-W, Ru-40Pd-Re-W, Ru-30Pd-Re-W, Ru-20Pd-Re-W, Ru-15Pd-Re-W, Ru-10Pd-Re-W, Ru-5Pd-Re-W, Ru-2Pd-Re-W, Ru-1Pd-Re-W, Ru-40Au-Re-W, Ru-30Au-Re-W, Ru-20Au-Re-W, Ru-15Au-Re-W, Ru-10Au-Re-W, Ru-5Au-Re-W, Ru-2Au-Re-W und Ru-1Au-Re-W. Eine beispielhafte quaternäre Legierungszusammensetzung, die für Zündkerzenanwendungen besonders brauchbar sein kann, ist Ru-(1-10)Rh-(0,5-5)Re-(0,5-5)W, und insbesondere Ru-(1-8)Rh-(0,5-2)Re-(0,5-2)W. Ein spezifisches Beispiel einer solchen Legierung ist Ru-5Rh-1Re-1W, wobei die Menge des Edelmetalls größer ist als jene von wenigstens einem der Materialien von Rhenium (Re) oder Wolfram (W).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Ruthenium-basierte Material Ruthenium (Ru) in einem Bereich von etwa 50 Gew.-% bis etwa 99 Gew.-%, Rhenium (Re) in einem Bereich von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, Wolfram (W) in einem Bereich von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, ein erstes Edelmetall in einem Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-%, und ein zweites Edelmetall in einem Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-%, wobei das erste und das zweite Edelmetall andere Materialien sind als Ruthenium (Ru). Einige Beispiele von geeigneten Ruthenium-basierten Materialien, die zwei zusätzliche Edelmetalle aufweisen, beinhalten: Legierungen von Ru-Rh-Pt-Re-W, Ru-Rh-Ir-Re-W, Ru-Rh-Pd-Re-W, Ru-Rh-Au-Re-W, Ru-Pt-Ir-Re-W, Ru-Pt-Pd-Re-W, Ru-Pt-Au-Re-W, Ru-Ir-Pd-Re-W, Ru-Ir-Au-Re-W und Ru-Au-Pd-Re-W, wobei Ruthenium (Ru) nach wie vor der größte einzelne Bestandteil in den jeweiligen Legierungen ist. Einige nicht einschränkende Beispiele von potentiellen Zusammensetzungen für derartige Legierungen beinhalten (in den nachstehenden Zusammensetzungen liegt der Gehalt von Re und W in einem Bereich zwischen etwa 0,1 Gew.-% und etwa 10 Gew.-%, und Ru bildet den Rest): Ru-30Rh-30Pt-Re-W, Ru-20Rh-20Pt-Re-W, Ru-10Rh-10Pt-Re-W, Ru-5Rh-5Pt-Re-W, Ru-2Rh-2Pt-Re-W, Ru-30Rh-30Ir-Re-W, Ru-20Rh-20Ir-Re-W, Ru-10Rh-10Ir-Re-W, Ru-5Rh-5Ir-Re-W und Ru-2Rh-2Ir-Re-W, um einige Möglichkeiten zu nennen. Es ist auch möglich, dass das Ruthenium-basierte Material drei oder mehr Edelmetalle beinhaltet, wie Ru-Rh-Pt-Ir-Re-W, Ru-Rh-Pt-Pd(-Re-W) oder Ru-Rh-Pt-Au-Re-W. Eine beispielhafte Zusammensetzung, die besonders für Zündkerzenanwendungen brauchbar sein kann, ist Ru-(1-10)Rh-(1-10)Pt-(0,05-5)Re-(0,05-5)W und insbesondere Ru-(1-8)Rh-(1-10)Ir-(0,05-2)Re-(0,05-2)W. Einige spezifische Beispiele derartiger Legierungen sind Ru-5Rh-5Pt-1Re-1W, Ru-5Rh-1Ir-1Re, und Ru-5Rh-1Ir-1W, andere Legierungszusammensetzungen sind jedoch auch möglich.
In Abhängigkeit von den besonderen Eigenschaften, die gewünscht sind, kann die Menge an Ruthenium (Ru) in dem Ruthenium-basierten Material sein: größer oder gleich 50 Gew.-%, 65 Gew.-% oder 80 Gew.-%; kleiner oder gleich 99 %, 95 Gew.-%, 90 Gew.-% oder 85 Gew.-%; oder zwischen 50 und 99 %, zwischen 65 und 99 Gew.-% oder zwischen 80 und 99 Gew.-%, um einige Beispiele zu nennen. Gleichermaßen können die individuellen Mengen an Rhenium (Re) und Wolfram (W) in dem Ruthenium-basierten Material sein: größer oder gleich 0,1 Gew.-% oder 1 Gew.-%; kleiner oder gleich 10 Gew.-%, 5 Gew.-% oder 2 Gew.-%; oder zwischen 0,1 und 10 Gew.-%, zwischen 0,5 und 5 Gew.-%, oder zwischen 0,5 und 2 Gew.-%. Die Gesamtmenge an Rhenium (Re) und Wolfram (W) in dem Ruthenium-basierten Material kann sein: größer oder gleich 0,5 Gew.-%, 1 Gew.-%, 1,5 Gew.-% oder 2 Gew.-%; kleiner oder gleich 20 Gew.-%, 10 Gew.-% oder 2 Gew.-%; oder zwischen 0,2 und 20 Gew.-%, zwischen 1 und 10 Gew.-% oder zwischen 1 und 3 Gew.-%. Die vorstehenden Mengen, Prozentsätze, Grenzen, Bereiche etc. sind lediglich als Beispiele für einige der unterschiedlichen Materialzusammensetzungen vorgesehen, die möglich sind, und sollen den Schutzbereich des Ruthenium-basierten Materials nicht einschränken.
Den oben beschriebenen verschiedenen Ruthenium-basierten Materialien können eines oder mehrere Seltenerdmetalle hinzugegeben werden wie Yttrium (Y), Hafnium (Hf), Scandium (Sc), Zirconium (Zr), Lanthan (La) oder Cerium (Ce). Fachleute erkennen, dass derartige Metalle nicht nur gewisse Unreinheiten einfangen können, sondern auch Rhenium-reiche feine Ausfällungen bzw. Präzipitate bilden. Ein Verringern der Verunreinigungen in der Matrix des Ruthenium-basierten Materials kann die Duktilität des Materials erhöhen. Die feinen Ausfällungen bzw. Ausscheidungen können eine Rolle bei der Haftvermittlung bzw. Haftung („pinning“) der Korngrenzen spielen und können während gewisser Prozesse und Anwendungen ein Kornwachstum verhindern oder steuern. Der Gehalt dieser Seltenerdmetalle in dem Ruthenium-basierten Material liegt vorzugsweise in einem Bereich von einigen ppm bis etwa 0,3 Gew.-%.
Ruthenium-basierte Materialien besitzen generell wünschenswerte Widerstandsverhalten gegenüber Oxidation, Korrosion und Erosion, die in gewissen Anwendungen wünschenswert sind, einschließlich einer Anwendung in Verbrennungsmotoren, wie zuvor erläutert. Die Materialien haben jedoch auch eine Tendenz, eine Duktilität bei Raumtemperatur zu zeigen, die weniger als wünschenswert ist, - was beeinflusst, wie leicht derartige Materialien in ein brauchbares Teil hergestellt werden können - und können Probleme hinsichtlich der Hochtemperatur-Haltbarkeit zeigen, wie Materialerosion aufgrund von Sprödheit und/oder Verunreinigungskonzentrationen an Oberflächen-benachbarten Korngrenzen. Wie es illustrativ in 6 dargestellt ist, kann bspw. ein Ruthenium-basiertes Material mit einer Kornstruktur 70, die equiaxiale bzw. gleichgerichtete („equiaxed“) Körner 72 beinhaltet, empfindlich gegenüber einer Bruchausbreitung in sämtlichen Richtungen entlang von Korngrenzen 74 sein. Zwischengitterkomponenten - wie Stickstoff (N), Kohlenstoff (C), Sauerstoff (O), Schwefel (S), Phosphor (P) etc. - die sich an den Korngrenzen 74 ansammeln können, können die Körner 72 ebenfalls voneinander trennen und eine Kornspaltung („grain cleavage“) provozieren, wie es in der oberen rechten Ecke in 7 dargestellt ist, und zwar wenn die Korngrenzen 74 nahe einer freiliegenden äußeren Oberfläche 76 des Materials erwärmt werden und/oder Spannungen ausgesetzt werden. Diese Empfindlichkeit gegenüber multidirektionaler Bruchausbreitung und Oberflächen-Kornspaltung wird zumindest teilweise den Duktilitäts- und Dauerhaltbarkeitsüberlegungen bzw. -Problemen zugeschrieben, die mit der Verwendung von einem Ruthenium-basierten Material als ein Elektrodenmaterial einhergehen.
Die „fibröse“ Kornstruktur (oder längliche bzw. gestreckte Kornstruktur) des Ruthenium-basierten Materials kann dazu beitragen, diese Probleme zu lindern. Ein Beispiel der „fibrösen“ Kornstruktur ist generell und schematisch in 8 gezeigt und durch das Bezugszeichen 80 angegeben. Die „fibröse“ Kornstruktur beinhaltet längliche Körner 82, die durch Korngrenzen 84 definiert sind. Jedes dieser Körner 82 hat eine axiale Abmessung 82A und eine radiale Abmessung 82R. Die axiale Abmessung 82A der Körner 82 ist generell größer als die radiale Abmessung 82R, und zwar um ein Mehrfaches von zwei oder mehr, und typischerweise um ein Mehrfaches von sechs oder mehr (z.B. 82A ≥ 6×82R). Die Körner 82 sind ferner generell parallel zueinander orientiert; d.h., die axialen Abmessungen 82A der Körner 82 sind generell - jedoch nicht notwendigerweise exakt -parallel ausgerichtet. Eine strenge Parallelität ist nicht erforderlich, um die Körner 82 als generell parallel anzusehen, da es schwierig oder nicht praktisch realisierbar sein kann, sämtliche der Körner 82 mit konsistenten Größen sowohl in axialer Abmessung 82A als auch radialer Abmessung 82R zu bilden, mit perfekt ausgerichteten Anstößen von Enden und mit perfekt glatten Schnittstellen von Seite an Seite, und weitere. Eine gewisse Bewegungsfreiheit bzw. ein gewisser Spielraum wird toleriert, solange die Körner 82 als eine Gruppe sich mit ihren axialen Abmessungen 82A in dieselbe generelle Richtung erstrecken. Die Begriffe „axiale Abmessung“ und „radiale Abmessung“, so, wie sie vorliegend verwendet werden, bezeichnen im weitesten Sinne die Hauptabmessungen der Körner 82; sie sollen nicht mit sich bringen, dass die Körner 82 notwendigerweise auf eine zylindrische Form beschränkt sind. Darüber hinaus können, wie es in 10 gezeigt ist, die länglichen Körner 82 auch eine Kristallorientierung (manchmal auch als eine „Textur“ bezeichnet) besitzen, bei der die [0001]-Hexagonalachse der Kristalle der dominanten Körner generell senkrecht ist zu axialen Abmessungen 82A der Körner 82. Eine derartige Kristallorientierung kann dazu beitragen, die Duktilität des Elektrodenmaterials in der Richtung parallel zu der Axialabmessung 82A der länglichen Körner 82 zu verbessern, was für Ruthenium-basierte Materialien bemerkenswert sein kann, die eine hexagonale eng gepackte („hexagonal close packed“) (hcp) Kristallstruktur besitzen und von der Natur her eine relativ schlechte Duktilität haben.
Es wird erwartet, dass die „fibröse“ Kornstruktur 80 die Duktilität bei Raumtemperatur und die Hochtemperatur-Haltbarkeit des Ruthenium-basierten Materials verbessern, und zwar verglichen mit anderen Kornstrukturen. Die verbesserte Durabilität führt dazu, dass das Ruthenium-basierte Material bearbeitbarer und folglich leichter in ein brauchbares Teil herzustellen ist, wohingegen die verbesserte Duktilität dazu beiträgt, eine Erosion zu lindern, wenn das Material Hochtemperaturumgebungen für eine längere Zeitspanne ausgesetzt ist. Die „fibröse“ Kornstruktur 80 ist verbessert angenommenermaßen die Duktilität und verringert einen intergranularen Kornverlust („inter-granular grain loss“), indem eine Bruchausbreitung durch das Ruthenium-basierte Material hindurch in einer Richtung quer zu den axialen Abmessungen 82A der Körner 82 gehemmt wird. Dieses sog. „Bruchabstumpfungs“-Phänomen („crack blunting“ phenomenon) ist in 8 dargestellt. Hier lässt sich erkennen, dass ein Oberflächen-initiierter Bruch 86 sich lediglich über eine kleine Distanz in das Material hinein ausbreiten kann, bevor er an einer zusammenhängenden Schnittstellenregion 88 des benachbarten inneren Korns 82 abgestumpft bzw. abgefangen wird. Derartige ausgeprägte Bruchabstumpfungsfähigkeiten sind mit anderen Kornstrukturen nicht erreichbar, wie jene, die in den 6-7 dargestellt sind, bei denen die Körner weniger länglich und mehr equiaxial sind. Die „fibröse“ Kornstruktur 80 verbessert angenommenermaßen die Hochtemperatur-Haltbarkeit, da sie gegenüber einer Bruchausbreitung weniger empfänglich ist - und zwar aus den gerade genannten Gründen. Diese strukturellen Charakteristika machen es schwieriger, die Körner 82 von dem Ruthenium-basierten Material zu trennen und zu spalten, wie es in den 6 und 7 dargestellt ist. Die Aufnahme von gewissen Bestandteilen in das Ruthenium-basierte Material, wie oben beschrieben, können Zugewinne hinsichtlich der Duktilität und der Hochtemperatur-Haltbarkeit unterstützen, und zwar zusätzlich zu jenen, die der „fibrösen“ Kornstruktur 80 zuzuschreiben sind.
Das Ruthenium-basierte Material wird vorzugsweise in einer Zündvorrichtung eingesetzt - wie eine der in den 1 bis 5 gezeigten Zündkerzen -, so dass eine Oberfläche 90 des Materials, die senkrecht zu den axialen Abmessungen 82A der Körner 82 ist (nachstehend aus Gründen der Kürze als „Lotfläche 90“ bezeichnet), die Funkenbildungsfläche bildet. Eine solche Orientierung des Ruthenium-basierten Materials innerhalb der Zündkerze 10 kann dazu führen, dass die axialen Abmessungen 82A der Körner 82 parallel zu einer Längsachse L_C der Mittelelektrode 12 (2) ausgerichtet sind, wenn das Material an der Mittelelektrode 12 oder der Masseelektrode 18 angebracht wird. Wenn das Ruthenium-basierte Material bspw. als die Zündspitze 32 für die in den 1 bis 2 gezeigte Konstruktion mit mehrschichtigem Niet („multi-layer rivet“, (MLR)) verwendet wird, liegt die Lotfläche 90 vorzugsweise der Zündspitze 30 gegenüber, die an der Masseelektrode 18 angebracht ist. Hierdurch liegen die axialen Abmessungen 82A der Körner 80 parallel zu der Längsachse L_C der Mittelelektrode 12 und senkrecht zu der Funkenbildungsfläche der Zündspitze 32. Das Ruthenium-basierte Material wird vorzugsweise auch auf die gleiche Weise für die anderen Zündspitzen-Komponenten 40, 50 verwendet, wie sie in den 3 bis 4 gezeigt sind. Wenn das Ruthenium-basierte Material als eine Zündspitze 30, 42 verwendet wird, die bei den in den 1 bis 3 gezeigten Konstruktionen an der Masseelektrode 18 angebracht ist, ist die Lotfläche 90 in ähnlicher Weise als ein weiteres Beispiel vorzugsweise der Zündspitze 32, 40 gegenüberliegend angeordnet, die an der Mittelelektrode 12 angebracht ist. Bei diesen Ausführungsformen liegen die axialen Abmessungen 82A der Körner 80 parallel zu der Längsachse L_C der Mittelelektrode 12, wie zuvor, und senkrecht zu der Funkenbildungsfläche der Zündspitze 32. Die Verwendung einer anderen Oberfläche des Ruthenium-basierten Materials - neben der Lotfläche 90 - als die Funkenbildungsfläche kann, obgleich dies nicht bevorzugt ist, dennoch praktiziert werden. Wenn bspw. das Ruthenium-basierte Material als die Zündspitze 60 für die in 5 gezeigte Konstruktion verwendet wird, kann es sein, dass die Lotfläche 90 des Materials der Zündspitze 62 nicht gegenüberliegt, die an der Masseelektrode 18 angebracht ist; stattdessen kann eine Seitenfläche 92 der Zündspitze 62 gegenüberliegen und als die Funkenbildungsfläche wirken.
Nunmehr wird Bezug genommen auf 9, wobei das Elektrodenmaterial unter Verwendung einer Vielzahl von Herstellungsprozessen hergestellt und in eine geeignete Form geformt bzw. umgeformt werden kann. Beispielsweise kann ein Prozess 200 verwendet werden, der die Schritte aufweist: Formen eines Stabes bzw. einer Stange aus dem Ruthenium-basierten Material, wobei der Stab eine Länge und einen ersten Durchmesser hat, Schritt 210; Warmverformen („hot-forming“) des Stabes aus Ruthenium-basierten Material in einen länglichen („elongated“) Draht, der einen zweiten Durchmesser hat, der kleiner ist als der erste Durchmesser, und der die „fibröse“ Kornstruktur 80 hat, Schritt 220; und absatzweises bzw. abschnittsweises Glühen („annealing“) des Ruthenium-basierten Materials während der Warmverformung, um die „fibröse“ Kornstruktur 80 beizubehalten, wenn das Ruthenium-basierte Material eine Durchmesserreduktion von dem ersten Durchmesser des Stabes auf den zweiten Durchmesser des länglichen Drahtes erfährt, Schritt 230. Der Umformschritt 210 wird vorzugsweise mittels eines pulvermetallurgischen Prozesses durchgeführt, wie es nachstehend beschrieben wird. Der Warmverformungsschritt 220 beinhaltet vorzugsweise ein Warmgesenkformen und ein Warmziehen des Ruthenium-basierten Materials. Wie bei dem Umformprozess 210 erkennen Fachleute jedoch, dass andere Prozesse zusätzlich zu oder anstelle des Warmgesenkformens und des Warmziehens durchgeführt werden können, wie eine Warmextrusion, wobei nach wie vor die gleichen Ziele erreicht werden. Der Prozess 200 kann einen oder mehrere optionale Schritte beinhalten, die eine Umhüllung oder Ummantelung um das Ruthenium-basierte Material herum bereitstellen, wenn dies gewünscht ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform des Schrittes 210 kann ein pulvermetallurgischer Prozess beinhalten: Bereitstellen der Legierungsbestandteile in Pulverform, Schritt 212; Zusammenmischen der Pulver, um eine Pulvermischung zu bilden, Schritt 214; und Sintern der Pulvermischung, um einen Stab aus dem Ruthenium-basierten Material zu formen, der eine Länge und den ersten Durchmesser besitzt, Schritt 216. Die unterschiedlichen Bestandteile des Ruthenium-basierten Materials können in Pulverform bereitgestellt werden (Schritt 212), wobei die Bestandteile jeweils auf eine beliebige bekannte Art und Weise eine gewisse Pulver- oder Partikelgröße haben können. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform werden Ruthenium (Ru), eines oder mehrere Edelmetalle (z.B. Rhodium (Rh), Platin (Pt), etc.), Rhenium (Re) und Wolfram (W) individuell in einer Pulverform bereitgestellt, wobei jeder der Bestandteile eine Partikelgröße in einem Bereich von etwa 0,1 µm bis 100 µm aufweist, jeweils einschließlich. Bei einer weiteren Ausführungsform sind das Ruthenium (Ru) und einer oder mehrere der Bestandteile vorlegiert („pre-alloyed“) und zunächst in ein Basislegierungs-Pulver geformt, bevor sie mit den anderen Pulverbestandteilen vermischt werden. Die Ausführungsform ohne Vor-Legierung kann auf einfachere Systeme (z.B. Ru-Re-W) anwendbar sein, wohingegen die Ausführungsform mit Vor-Legierung für komplexere Systeme besser geeignet ist (z.B. Ru-Rh-Re-W, Ru-Rh-Pt-Re-W und Ru-Rh-Ir-Re-W). Das Vor-Legieren des Rutheniums und anderer Legierungsbestandteile - ausschließlich von Rhenium und Wolfram - in ein Basislegierungs-Pulver, und das anschließende Mischen des Basislegierungs-Pulvers mit Rhenium und Wolfram kann auch eine Anreicherung der Korngrenzen 84 mit den später hinzugemischten Übergangsmetallelementen oder dem Übergangsmetallelement unterstützen.
Als nächstes können die Pulver im Schritt 212 zusammengemischt werden, so dass eine Pulvermischung gebildet wird. In einer Ausführungsform beinhaltet die Pulvermischung Ruthenium (Ru) in einem Bereich von etwa 50 Gew.-% bis etwa 99 Gew.-%, Rhodium (Rh) in einem Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-%, Rhenium (Re) in einem Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% sowie Wolfram (W) in einem Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, und zwar unabhängig davon, ob ein vor-legiertes Basislegierungs-Pulver gebildet wurde oder nicht. Der Mischschritt kann mit Hinzugabe von Wärme erfolgen oder ohne Hinzugabe von Wärme.
Der Sinterschritt 216 transformiert die Pulvermischung in den Stab aus dem Ruthenium-basierten Material, und zwar mittels der Anwendung von Wärme. Der resultierende Stab hat eine Länge und einen ersten Durchmesser, wie zuvor erwähnt, wobei die Länge eine Längsabmessung des Stabes darstellt und wobei der erste Durchmesser eine Querschnittsabmessung darstellt, die quer zu der Länge ausgerichtet ist und kleiner ist als die Länge, wie es sich für Fachleute generell versteht. Der Sinterschritt 216 kann gemäß einer Anzahl von unterschiedlichen metallurgischen Ausführungsformen durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Pulvermischung in einem Vakuum, in einer Reduktionsatmosphäre wie in einer wasserstoffenthaltenden Umgebung, oder in einer gewissen Art von geschützter Umgebung gesintert werden, und zwar bis zu einigen Stunden bei einer geeigneten Sintertemperatur. Häufig liegt eine geeignete Sintertemperatur irgendwo in dem Bereich von etwa 1350°C bis etwa 1650°C, und zwar für die Ruthenium-basierte Pulvermischung. Es ist bei dem Sinterschritt 216 auch möglich, einen Druck auszuüben, um eine gewisse Art von Porositätssteuerung an dem Ruthenium-basierten Material einzuführen. Die Menge bzw. die Höhe des aufgebrachten Druckes kann von der genauen Zusammensetzung der Pulvermischung und den gewünschten Attributen des Ruthenium-basierten Materials abhängen. Der Sinterschritt 216 wird vorzugsweise auf eine solche Art und Weise praktiziert, dass er zu einer zylindrischen Stange bzw. einem zylindrischen Stab führt. Eine zylindrische Stange aus dem Ruthenium-basierten Material, bei der der erste Durchmesser in einem Bereich von etwa 10 mm bis etwa 30 mm liegt, bspw. etwa 20 mm, und bei der die Länge der Stange in einem Bereich von etwa 2,0 m bis etwa 0,5 m liegt, bspw. etwa 1 m, ist generell akzeptabel. Derartige bevorzugte geometrische Abmessungen sind jedoch in keiner Weise ausschließlich.
Als nächstes wird die Stange aus dem Ruthenium-basierten Material in einen länglichen Draht mit einem zweiten Durchmesser, der kleiner ist als der erste Durchmesser, und mit der „fibrösen“ Kornstruktur 80 warmverformt. Der zweite Durchmesser des Drahtes aus Ruthenium-basierten Material kann wenigstens 60%, wenigstens 80% oder wenigstens 95% kleiner sein als der erste Durchmesser. Der Warmverformungsschritt 220 beinhaltet vorzugsweise ein Warmgesenkformen („hot-swaging“), Schritt 222, gefolgt von einem Warmziehen, Schritt 224. Das Warmgesenkformen kann ein radiales Hämmern oder Schmieden der Stange aus dem Ruthenium-basierten Material bei einer Temperatur oberhalb der Zäh-Spröd-Übergangstemperatur („ductile-brittle transition temperature“) beinhalten, um den Durchmesser des Materials zu reduzieren und folglich eine Härtung bzw. Verfestigung („work-hardening“) zu bewirken. Eine typische Temperatur für das Durchführen des Warmgesenkformens liegt für das Ruthenium-basierte Material gewöhnlich in dem Bereich von etwa 900°C bis etwa 1400°C. Der Schritt 222 des Warmgesenkformen kann den Durchmesser der Stange aus dem Ruthenium-basierten Material von dem ersten Durchmesser um bis zu etwa 50% reduzieren. Die bevorzugte zylindrische Stange, die durch den pulvermetallurgischen Prozess gebildet worden ist, kann bspw. nach einer 50%igen Durchmesserreduktion durch Warmgesenkformen einen Durchmesser haben, der in einem Bereich von etwa 5 mm bis etwa 15 mm liegt, bspw. etwa 10 mm, und deren Länge in einem Bereich von etwa 16 m bis etwa 1,8 m liegt, bspw. etwa 4 m. Die Stange aus dem Ruthenium-basierten Material hat jedoch noch nicht die „fibröse“ Kornstruktur 80, und zwar wegen des Warmgesenkformungsprozesses 222.
Der Warmziehschritt 224 kann ein Ziehen der Stange aus dem Ruthenium-basierten Material - oder einen Abschnitt der Stange - durch eine Öffnung beinhalten, die in einer erwärmten Ziehplatte bzw. einem erwärmten Ziehstein definiert ist, um die warmgesenkverformte zylindrische Stange in einen länglichen Draht der gewünschten Größe zu transformieren. Die Öffnung in der Ziehplatte ist von der Größe her geeignet ausgelegt, um den Durchmesser der Stange aus dem Ruthenium-basierten Material zu reduzieren. Die Temperatur der Ziehplatte kann auf einer Temperatur aufrechterhalten werden, die das Ruthenium-basierte Material über dessen Zäh-Spröd-Übergangstemperatur hinaus erwärmt. Eine typische Temperatur des Ruthenium-basierten Materials für das Durchführen des Warmziehens kann irgendwo in dem Bereich von etwa 900°C bis etwa 1300°C liegen, und zwar für das Ruthenium-basierte Material. Das Warmziehen kann den Durchmesser der Stange aus dem Ruthenium-basierten Material gegenüber jenem, der durch Warmgesenkformen erreicht worden ist, weiter reduzieren, und zwar um wenigstens 85%, bspw. in dem Bereich von etwa 90% bis etwa 98%, um den zweiten Durchmesser des Ruthenium-basierten Materials zu erzielen, und zwar in Abhängigkeit von der gewünschten Endkonfiguration. Das bevorzugte zylindrische Stangenelektrodenmaterial, das gebildet wurde durch den pulvermetallurgischen Prozess und das warmgesenkverformt wurde auf eine 50%ige Durchmesserreduktion, kann nach einer 93%igen Durchmesserreduktion durch Warmziehen einen Durchmesser aufweisen, der in einem Bereich von etwa 0,35 mm bis etwa 1,05 mm liegt, bspw. etwa 0,7 mm, und der eine Länge hat, die bspw. in einem Bereich von etwa 3265 m bis etwa 363 m liegt, bspw. etwa 816 m, und zwar unter der Annahme, dass die gesamte Stange aus dem Ruthenium-basierten Material in einen einzelnen länglichen Draht umgeformt wird. Um während des Warmziehens die gewünschte Durchmesserreduktion zu erzielen, kann die Stange aus dem Ruthenium-basierten Material durch einige, sukzessive kleinere Umformplattenöffnungen bzw. Matrizenplattenöffnungen gezogen werden, da Versuche, den Durchmesser der Stange aus dem Ruthenium-basierten Material in einem einzelnen Durchgang zu stark zu reduzieren, einen unerwünschten strukturellen Schaden nach sich ziehen können. Jeder Durchgang durch eine Matrizenplattenöffnung kann unter solchen Umständen eine Reduktion des Durchmessers von etwa 10% bis etwa 30% erzielen.
Der Schritt 224 des Warmziehens erzeugt die „fibröse“ Kornstruktur 80 entlang einer Längungsachse des Ruthenium-basierten Materials, und zwar wenn das Material durch die erwärmte Matrizenplattenöffnung bzw. -öffnungen gezogen wird. Der Schritt erzeugt auch die Kristallorientierung, bei der die dominanten Körner ihre [0001]-Hexagonalachse der Kristalle senkrecht zu der Längungsachse des Drahtes und somit zu den Axialabmessungen 82A der länglichen Körner 82 haben. Die während des Warmziehens angestrebten extensiven Durchmesserreduktionen erfordern jedoch typischerweise ein absatzweises bzw. intermittierendes Glühen, um Spannungen abzubauen („relieve stresses“), die dem Ruthenium-basierten Material erteilt werden. Ein solches Glühen, das generell das Erwärmen des Ruthenium-basierten Materials für wenigstens einige Minuten beinhaltet, hat jedoch eine Tendenz, das Kornwachstum zu erleichtern bzw. zu unterstützen, und schließlich die „fibröse“ Kornstruktur 80 zu entfernen, wenn man zulässt, dass eine extensive Rekristallisierung auftritt.
Aus diesen Grund wird das Ruthenium-basierte Material während des Warmverformens - insbesondere während des Warmziehens - absatzweise auf eine Art und Weise geglüht (Schritt 230), bei der die „fibröse“ Kornstruktur 80 beibehalten wird, wenn der erste Durchmesser der Stange aus dem Ruthenium-basierten Material auf den zweiten Durchmesser des Drahtes aus dem Ruthenium-basierten Material verringert wird. Dies kann das Glühen des Ruthenium-basierten Materials bei einer Temperatur unterhalb von dessen Rekristallisierungstemperatur beinhalten, und zwar wenigstens einmal für jede 50%ige Durchmesserreduktion. Das Glühen kann natürlich nach kleineren Durchmesserreduktionen durchgeführt werden, bspw. bei jeder 35%igen Reduktion oder sogar nach jeder 20%igen Durchmesserreduktion, wenn dies gewünscht ist. In anderen Worten kann das Ruthenium-basierte Material warmgezogen werden, dann geglüht werden, um innere Spannungen abzubauen, dann erneut warmgezogen werden, dann erneut geglüht werden, usw., wobei das Glühen wenigstens einmal für jede 50% Durchmesserreduktion des Ruthenium-basierten Materials während der Transformation des durch Warmgesenkformens hergestellten Stabes bzw. Stange in den länglichen Draht durchgeführt wird. Eine Glühtemperatur zwischen etwa 1000°C bis etwa 1500°C ist generell hinreichend, um einen Verlust der „fibrösen“ Kornstruktur 80 zu verhindern. Der Einschluss von einem Element bzw. von Elementen, das bzw. die die Rekristallisierungstemperatur des Ruthenium-basierten Materials erhöhen (bspw. Re und W), ermöglicht es auch, die „fibröse“ Kornstruktur 80 so viel leichter zu erhalten, und zwar trotz der Tatsache, dass die Stange bzw. der Draht aus dem Ruthenium-basierten Material einigen absatzweisen bzw. intermittierenden Glühschritten 230 ausgesetzt werden muss. Jedes Glühen, das nach dem Schritt 222 des Warmgesenkformens jedoch vor dem Schritt 224 des Warmziehens erforderlich sein kann, kann durchgeführt werden, wobei den Wirkungen der Rekristallisierung weniger Aufmerksamkeit geschenkt werden muss, da die „fibröse“ Kornstruktur 80, die man erhalten möchte, zu dieser Zeit vermutlich noch nicht vorhanden ist.
Nach dem Schritt 224 des Warmziehens weist der längliche Draht aus dem Ruthenium-basierten Material vorzugsweise einen Durchmesser in einem Bereich von etwa 0,3 mm bis etwa 1,5 mm auf. Der Draht aus dem Ruthenium-basierten Material kann durch Abscheren oder eine Diamantsäge in einzelne Stücke einer gewünschten Länge geschnitten werden, wie es im Schritt 240 der 9 gezeigt ist, wobei diese Stücke dann als Zündspitzen-Komponenten verwendet werden können, die an einer Mittelelektrode, einer Masseelektrode, einer Zwischenkomponente, etc. angebracht werden. In einem Beispiel können die einzelnen abgeschnittenen Teile bzw. Stücke als eine Zündspitzen-Komponente 32 verwendet werden, die an der Zwischenkomponente 34 angebracht wird, wie es in den 1 bis 2 gezeigt ist. Der oben beschriebene Prozess 200 kann auch dazu verwendet werden, um das Ruthenium-basierte Material in verschiedene Formen zu formen, die geeignet sind für weitere Herstellungsprozesse von Zündkerzenelektroden und/oder -Zündspitzen. Weitere bekannte Techniken wie ein Schmelzen und Vermischen der gewünschten Mengen von jedem Bestandteil können zusätzlich oder anstelle der oben erwähnten Schritte verwendet werden. Das Ruthenium-basierte Material kann unter Verwendung herkömmlicher Schneid- und Schleiftechniken weiterverarbeitet werden, die manchmal in Verbindung mit anderen bekannten Erosions-resistenten Elektrodenmaterialien schwierig zu verwenden sind.
Es versteht sich, dass das Vorstehende eine Beschreibung von einer oder mehreren bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ist. Die Erfindung ist nicht auf die hier offenbarte bestimmte Ausführungsform bzw. die hier offenbarten bestimmten Ausführungsformen beschränkt, sondern ausschließlich durch die nachstehenden Ansprüche definiert. Ferner beziehen sich die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Aussagen auf bestimmte Ausführungsformen und sollen nicht als Beschränkungen des Schutzbereiches der Erfindung oder hinsichtlich der Definition von in den Ansprüchen verwendeten Begriffen verstanden werden.
In der vorliegenden Spezifikation und in den Ansprüchen sind die Begriffe „zum Beispiel“, „z.B.“, „beispielsweise“, „wie“, und „wie beispielsweise“, sowie die Verben „aufweisen“, „haben“, „enthalten“ und deren andere Verbformen, wenn in Verbindung mit einer Auflistung von einem oder mehreren Bestandteilen oder anderen Einzelheiten verwendet, jeweils als nicht endend bzw. offen zu verstehen, was bedeutet, dass die Auflistung nicht so zu verstehen ist, dass andere, zusätzliche Bestandteile oder Einzelteile auszuschließen wären. Andere Begriffe sind unter Verwendung ihrer breitesten vernünftigen Bedeutung zu verstehen, es sei denn, sie werden in einem Kontext verwendet, der eine unterschiedliche Interpretation erfordert.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenmaterial, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (a) Formen (210) eines Ruthenium-basierten Materials in einen Stab, der eine Länge und einen ersten Durchmesser aufweist, wobei das Ruthenium-basierte Material Ruthenium (Ru) als den größten einzelnen Bestandteil auf einer Basis von Gewichtsprozent (Gew.-%) enthält; (b) Warmverformen (220) des Stabes aus dem Ruthenium-basierten Material in einen länglichen Draht, der einen zweiten Durchmesser und eine fibröse Kornstruktur (80) aufweist, wobei der zweite Durchmesser kleiner ist als der erste Durchmesser; und (c) absatzweises Glühen (230) des Ruthenium-basierten Materials während des Schrittes (b), um die fibröse Kornstruktur aufrechtzuerhalten, wenn das Ruthenium-basierte Material eine Durchmesserreduktion von dem ersten Durchmesser des Stabes zu dem zweiten Durchmesser des länglichen Drahtes erfährt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (b) aufweist: Warmziehen (224) des Stabes aus dem Ruthenium-basierten Material durch eine erwärmte Ziehplatte hindurch, und zwar wenigstens einmal, um den länglichen Draht zu bilden, und wobei der zweite Durchmesser des länglichen Drahtes wenigstens 80% kleiner ist als der erste Durchmesser des Stabes.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des absatzweisen Glühens wenigstens einmal für jede 50%ige Durchmesserreduktion durch das Warmziehen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit: Warmgesenkformen (222) des Stabes aus dem Ruthenium-basierten Material vor dem Warmziehen (224).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das absatzweise Glühen (230) unterhalb der Rekristallisierungstemperatur des Ruthenium-basierten Materials durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ruthenium-basiertes Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ru-(0,5-5)Re-(0,5-5)W, Ru-(1-10)Rh-(0,5-5)Re-(0,5-5)W und Ru-(1-10)Rh-(1-10)Pt-(0,05-5)Re-(0,05-5)W besteht, wobei die numerischen Bereiche in Gew.-% angegeben sind.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit: Schneiden (240) eines Segmentes (32) aus dem Ruthenium-basierten Material von dem länglichen Draht, wobei das Segment einen Durchmesser in einem Bereich zwischen etwa 0,3 mm und etwa 1,5 mm aufweist; und Anbringen des Segmentes aus dem Ruthenium-basierten Elektrodenmaterial an einer Mittelelektrode (12) einer Zündkerze (10), und zwar mittels einer Zündspitzen-Zwischenkomponente (34), wobei die fibröse Kornstruktur (80) des Segmentes aus dem Ruthenium-basierten Material längliche Körner (82) beinhaltet, die axiale Abmessungen (82A) aufweisen, die parallel zu einer Längsachse (L_C) der Mittelelektrode (12) ausgerichtet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenmaterial, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (a) Bereitstellen eines Ruthenium-basierten Materials, das Ruthenium (Ru) als den größten einzelnen Bestandteil auf einer Basis von Gewichtsprozent (Gew.-%) aufweist; (b) Warmgesenkformen des Ruthenium-basierten Materials bei einer Temperatur oberhalb der Zäh-Spröd-Temperatur des Ruthenium-basierten Materials, um einen Durchmesser des Ruthenium-basierten Materials um bis zu 50 % zu reduzieren, (c) Warmziehen (224) des Ruthenium-basierten Materials durch eine Öffnung hindurch, die in einer erwärmten Ziehplatte definiert ist, und zwar entlang einer Längungsachse, um das Ruthenium-basierte Material mit länglichen Körnern (82) bereitzustellen, die parallel zu der Längungsachse ausgerichtet sind; (d) Glühen (230) des Ruthenium-basierten Materials bei einer Temperatur, bei der die länglichen Körner (82) beibehalten werden; und (e) Wiederholen der Schritte (c) und (d), um einen länglichen Draht aus dem Ruthenium-basierten Material zu formen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Ruthenium-basierte Material ferner ein weiteres Edelmetall aufweist, und zwar zusätzlich zu dem Ruthenium, und ferner Wolfram, Rhenium oder eine Kombination von Wolfram und Rhenium aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt (d) ausgeführt wird, um den Durchmesser des Ruthenium-basierten Materials um wenigstens zusätzliche 85% zu reduzieren, und zwar nach dem Warmgesenkformen, und wobei der Schritt des Glühens wenigstens einmal für jede 50%ige Durchmesserreduktion des Ruthenium-basierten Materials während des Warmziehens durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner mit: Schneiden eines Segmentes (30, 32) aus dem Ruthenium-basierten Material von dem länglichen Draht, wobei das Segment längliche Körner (82) aufweist, die axiale Abmessungen (82A) besitzen; und Anbringen des Segmentes (30, 32) des Ruthenium-basierten Elektrodenmaterial an einer Mittelelektrode (12) oder an einer Masseelektrode (18), derart, dass eine Oberfläche (90) des Segmentes, die senkrecht zu den axialen Abmessungen der länglichen Körner (82) ausgerichtet ist, eine Funkenbildungsfläche bildet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Segment (32) aus dem Ruthenium-basierten Material an der Mittelelektrode (12) angebracht wird, und zwar mittels einer Zündspitzen-Zwischenkomponente (34).