DE2042200B2 - Zündkerzenelektrode aus einer Nickel-Legierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündkerzenelektrode aus einer Nickel-Legierung mit einer bei Zündkerzen üblichen Grundzusammensetzung und bezieht sich auf das Problem, die Korrosion, welche von im Kraftstoff enthaltenen Bleiverbindungen, z. B. Bleitetraäthyl, her rührt, zu vermindern.

Der »Bleiangriff« bewirkt, daß das metallische Material der Zündkerzenelektroden von außen her angelöst bzw. aufgelöst wird und sich mit den im Motorbetrieb anfallenden Bleiverbindungen zu meist krustigen oder schwammigen Korrosionsprodukten umsetzt, die teils als Belag auf den Elektroden haftenbleiben und zu Brückenbildungen führen können, teils aber auch abplatzen oder abfallen, so daß insbesondere an den Flachen der Funkenstrecke ein erhöhter Stoffverlust entsteht, der den Ausfall der Kerze durch zu groß gewordenen Elektrodenabstand beschleunigt. Die Bleiverbindungen verstärken gewöhnlich auch die interkristalline Korrosion an den äußeren Zonen der Zündkcr/enelektr&Jen.

Um dem Bleiangriff entgegenzuwirken, hat man den Kraftstoffen und den Motorölen Antibleiwirkstoffe beigemischt und die frühere Nickel-Mangan-Legierung mit 4 bis 5% Mn durch Verminderung des Mangangehalts und durch Zulegieren von etwa 1,5 bis 4% Si und/oder etwa 1,5 bis 5% Cr und/oder 0.1 bis 0,3% Zr, Nb, Ti, Al verbessert. Die Mehrzahl dieser neueren Legierungen hat einen Mangananteil von etwa 0,5 bis 2%; ihr Nickelanteil liegt meistens ziemlich hoch, nämlich zwischen etwa 94 bis 97%, so daß die Wärmeleitfähigkeit durch die zulegierten Elemente nicht allzusehr verschlechtert wird. Es ist auch bekannt, diese Legierungen mit etwa 0,05 bis 0,1% Mg zu desoxydieren.

Die oben angeführten Maßnahmen brachten zwar erhebliche Verbesserungen, trotzdem sind auch die Elektroden aus diesen Werkstoffen, insbesondere infolge der länger gewordenen Inspektionsintervalle noch erheblich durch Bleiangriff gefährdet, und metallographische Untersuchungen zeigen deutlich, daß die Elektroden an den bleibefallenen Stellen Stoffverluste erleiden, wobei die korrodierte Zone gewöhnlich noch mit nicht umgesetzten metallischen Überresten durchsetzt ist.

Die Bemühungen, den Bleiangriff zu verringern, liefen im übrigen darauf hinaus, durch konstruktive Maßnahmen zu erreichen, daß die Elektroden während des Ansaug- und Verdichtungshubs mit möglichst wenig Kraftstoffmolekülen in Berührung kommen.

Um dem Bleiangriff auch bei vorgezogenen und vom Frischgasstrom umspülten Elektroden zu begegnen, werden in neuerer Zeit Versuche mit Elektroden aus NiCrI5Fe (Werkstoff-Nr. 2.4640) gemacht, die infolge des hohen Cr-Gehalts von 14 bis 17% und Zusätzen seltener Erden zwar hitzebeständiger sind, jedoch den Nachteil schlechterer Wärmeleitfähigkeit haben, so daß die Mittelelektroden eingekittet werden müssen, um auf den geforderten Wärmewert zu kommen. Das Einkitten der Mittelelektrode ist jedoch problematisch und

ίο birgt die Gefahren in sich, daß der keramische Isolatorfuß der Zündkerze gesprengt oder die Kerze bei schlechter Kittung überhitzt wird und Glühzündungen verursacht. Außerdem ist diese Legierung schlecht schweißbar, was dazu führen kann, daß die Masseelektrode der Zündkerze im Motorbetrieb in den Zylinder fällt.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, insbesondere die oben angeführten schwachlegierten Nikkei-Legierungen gegen Bleiangriff zu verbessern, ohne daß ihre Wärmeleitfähigkeit dadurch nennenswert beeinträchtigt wird.

Obwohl es, wie bereits angedeutet, seit langem üblich ist, zur Desoxydation dieser Zündkerzenlegierungen neben Silizium auch Magnesium einzusetzen, wurde bisher nicht erkannt, daß durch Vergrößerung des Magnesiumgehalts der Bleiangriff wesentlich verringert werden kann. Dieser Effekt ist offenbar darauf zurückzuführen, daß sich bei den Betriebstemperaturen der Zündkerzen Magnesiumoxid bildet, das einer der wenigen Stoffe ist, die selbst gegen flüssiges Bleioxid resistent sind. Bei dem bisher zur Desoxydation üblichen geringen Anteil von nur 0,05 bis 0,1% ist dieser Effekt jedoch zu wenig aufgefallen, um erkannt zu werden.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, den Magnesiumanteil der Zündkerzenlegierungen auf über 0.15%. vorzugsweise auf 0.25 bis 0,35%, zu erhöhen.

Im Vergleich zu anderen Legierungselementen, wie Chrom oder Aluminium, die z. B. bei Heizleitern zur Erzeugung festhaftender oxydischer Schutzschichten benutzt werden, ist der im vorigen angegebene Magnesiumanteil sehr klein. Vergleichsversuche mit Ni-Mn-Si-Legierungen haben aber überraschenderweise ergeben, daß bei einem Zusatz von 0,25% Mg an den Elektroden selbst durch stark gebleite Vergaserkraftstoffe nur unbedeutende Niederschläge auftreten, während bei der gleichen Legierung aber nur 0,05 bis 0,1% Mg krustige Beläge und größere Stoffverluste entstehen.

Durch das Magnesium wird die Verarbeitbarkeit der I egierung verschlechtert. Bei dem bevorzugten Gehalt von 0.25 bis 0.35% Mg handelt es sich jedoch um einen günstigen Kompromiß, bei den" sich die Legierung noch gut verarbeiten läßt und die Wirkung des Magnesiums gegen Bleiangriff kräftig ist.

Wegen seiner außerordentlichen Flüchtigkeit in metallischen Schmelzen empfiehlt es sich, das Magnesium in Form bekannter Vorlegierungen, z. B. als NiMg oder SiMg der Zündkerzenlegierung vor dem Vergießen zuzufügen, gegebenenfalls auch in Verbindung mit eingetauchten Desoxydationsmitteln CaMgSi oder CaMnSi, wenn besondere Ansprüche an die Reinheit der Legierung gestellt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Zündkerzenelektrode aus einer Nickel-Legierung mit einer bei Zündkerzenelektroden üblichen Grundzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung einen Magnesiumzusatz von mindestens 0,15%, vorzugsweise von 0.25 bis 0,35%, enthält.