DE1273906B

DE1273906B - Elektrischer Halbleiter zur Verwendung als Elektrodentrennkoerper fuer Niederspannungs-Gleitfunkenkerzen

Info

Publication number: DE1273906B
Application number: DE1964B0077487
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich Esper
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1964-07-02
Filing date: 1964-07-02
Publication date: 1968-07-25

Description

Elektrischer Halbleiter zur Verwendung als Elektrodentrennkörper für Niederspannungs-Gleitfunkenkerzen Die Erfindung betrifft einen elektrischen Halbleiter zur Verwendung als Elektrodentrennkörper für Niederspannungs-Gleitfunkenkerzen, der aus einer pulverförmigen Mischung von Metalloxiden formgepreßt und durch anschließendes Sintern im Brennofen verfestigt ist.
Die bisher bekannten Halbleiter für Elektrodentrennkörper von Niederspannungs-Gleitfunkenkerzen sind zumeist auf der Basis von Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder Kupferoxid aufgebaut und enthalten eine größere Anzahl von weiteren Metalloxiden, mit denen man die Betriebseigenschaften der Halbleiterkörper zu verbessern sucht. Man ist bestrebt, eine möglichst niedrige Zündspannung und hierzu eine hohe Dielektrizitätskonstante sowie eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit des Halbleiters zu erhalten. Außerdem soll der Gleitfunke auch wenig Erosion hervorrufen, d. h., der Halbleiterkörper soll durch die Funkenenergie nicht zerstört werden. Diese Forderung ist wichtig, weil die Lebensdauer von Gleitfunkenkerzen bekanntlich gerade durch diese Erscheinung stark begrenzt ist. Hinzu kommt die für den Einbau des Halbleiterkörpers in einer Gleitfunkenkerze wesentliche Voraussetzung, daß dieser nicht reißt und auch infolge der thermischen Dehnungen während des Betriebs der Gleitfunkenkerze nicht zerstört wird.
Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß man das bei den bisher bekannten Gleitfunkenkerzen nur mit Siliziumoxid in Verbindung mit verschiedenen Metalloxiden in Anteilen von höchstens 22% verwendete Eisenoxid zum Hauptbestandteil des Halbleiterkörpers machen kann, wenn man ihm ohne Zugabe von Siliziumoxid noch ein geeignetes Begleitoxid beifügt.
Als halbleitende Werkstoffe für elektrische Widerstände sind Eisenoxide schon wegen ihrer niedrigen Gestehungskosten bereits verwendet worden. Widerstände aus Mischungen von dreiwertigem Eisenoxid mit Zusätzen zweiwertiger Metalle zwecks Bildung von Mischkristallen sind ebenfalls bekannt. Bei ihrer Herstellung wird das dreiwertige Eisenoxid mit mindestens einem der Metalloxide TiO2, Zr02 oder Sn02 gemischt und in Luft gesintert. Für die erforderlichen Widerstandswerte soll jedoch die Oxidmischung hauptsächlich, nämlich zu 99 Molprozent, aus dem dreiwertigen Eisenoxid bestehen und gegebenenfalls noch mit nichtleitenden Oxiden, wie Cr2O3, oder keramischen Stoffen, wie Betonit, gestreckt werden. Widerstände dieser Art wurden zur Beseitigung von Spannungsstößen, zum Ausgleich von Temperaturkoeffizienten von Metalldrahtwiderständen und zu Temperaturmessungen entwickelt, aber nicht als Halbleiter für Gleitfunkenkerzen, die eine größere Leitfähigkeit haben sollen.
Für diesen Zweck sind zwar schon TiO2 und bis zu 30% Zr02 bekannt, jedoch mit 'Siliziumoxid als Mischkomponente und ohne Eisenoxid. Auch ergibt das Ti02, das wegen seiner hohen Dielektrizitätskonstante erwünscht wäre, in Verbindung mit dreiwertigem Eisenoxid keine ausreichend haltbaren Halbleiter, ebensowenig die anderen zweiwertigen Metalloxide, wie Sn02. überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, daß Zr02 eine Sonderstellung einnimmt, nämlich nicht nur die Verwendung von dreiwertigem Eisenoxid als Hauptbestandteil für Gleitfunkenkerzen-Halbleiter erst ermöglicht, sondern sogar deren Haltbarkeit noch steigert, wenn man erheblich mehr als 1% Zr02 verwendet.
Ohne weitere Zusatzstoffe oder Bindemittel zu benötigen, erhält man aus einer Oxidmischung gesinterte Halbleiter hoher Erosionsfestigkeit bzw. Abbrandfestigkeit bei besonders guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften gemäß der Erfindung dadurch, daß die pulverförmige Mischung aus Eisenoxid Fe203 besteht, dem 10 bis 30()/o, vorzugsweise 20% Zirkonoxid beigemengt sind. Dabei erfüllt das Zirkonoxid gleichzeitig die Funktionen von zwei anderen, bisher als Werkstoff für Gleitfunkenzündkerzen bevorzugten Metalloxiden: Es ergibt nämlich bei einer aus Eisenoxid bestehenden Halbleitermasse höhere elektrische Leitfähigkeit und daher eine niedrige Zündspannung. Zum anderen erhöht es die mechanische Festigkeit des Eisenoxids nahezu in der gleichen Weise wie Aluminiumoxid, jedoch ohne die bei Verwendung von Aluminiumoxiden beobachteten Nachteile bezüglich der elektrischen Eigenschaften des Halbleiters zu haben. Der erfindungsgemäße Halbleiter erfüllt damit alle an einen Elektrodentrennkörper für Gleitfunkenkerzen gestellten Anforderungen und hat zudem den Vorteil, daß er nur aus einer Zweistoffmischung annähernd gleichartiger Korngröße besteht, die sich in einem Arbeitsgang aus dem angelieferten Rohmaterial gleichzeitig mahlen und auch innig vermischen läßt.
Bereits ein Zusatz von 1% Zirkonoxid verbessert die mechanische Festigkeit eines Eisenoxidhalbleiters, der zwar eine recht hohe Abbrandfestigkeit zeigt, jedoch ohne einen solchen Zusatz keine ausreichende mechanische Festigkeit aufweist und deshalb auch nicht zum Einbau in Gleitfunkenkerzen geeignet wäre, zumal diese während des Betriebes erheblichen Wärmedehnungsspannungen ausgesetzt sind. Die vorteilhafte Wirkung dieses Zirkonoxidzusatzes steigert sich bis zu Mischungsanteilen von etwa 30 % Zirkonoxid bei Mischungsanteilen von dementsprechend noch 70 % an Eisenoxid. Vorteilhaft ist es, wenn beide Mischungsanteile eine gleiche Korngröße zwischen 1 und 20 [,, vorzugsweise zwischen 2 und 10 tc haben. Am besten haben sich Mischungsverhältnisse des mittleren Bereiches von 10 bis 20 % Zr02 und 90 bis 80 % Fe203 bewährt.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrischer Halbleiter zur Verwendung als Elektrodentrennkörper für Niederspannungs-Gleitfunkenkerzen, der aus einer pulverförmigen Mischung von Metalloxiden formgepreßt und durch anschließendes Sintern im Brennofen verfestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Mischung aus Eisenoxid Fe203 besteht, dem 10 bis 30 %, vorzugsweise bis 20 % Zirkonoxid Zr02 beigemengt sind.
2. Elektrischer Halbleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Mischungsanteile je annähernd gleiche Pulverkorngröße zwischen 2 und 10 w haben. In Betracht gezogene Druckschriften; Deutsche Patentschrift Nr. 869 097; deutsche Auslegeschrift Nr. 1033 579; britische Patentschriften Nr. 724 016, 744 412; USA.-Patentschrift Nr. 2 684 665.