DE2425271C2 - Verwendung eines knetbaren Nickelwerkstoffs - Google Patents

Description

schließenden Lösungsglühung von 1 bis 3 Stunden bei 550 bis 650° C, für den Zweck nach Anspruch 1.

kelwerkstoffe gehören nämlich zu den ganz wenigen Legierungen, bei denen die Löslichkeit tür Sauerstoff mit abnehmender Temperatur merklich zunimmt.
35 Im folgenden werden die hervorragenden Eigenschaften des knetbaren Nickelwerkstoffs an Hand der Ergebnisse, die bei dessen Verwendung als Werkstoff

— — für Zündelektroden gefunden wurden, näher erläu·

tert.

40 Im Hinblick auf die Selbstreinigung von Zündkerzen, hat sich bei vorgegebenem Wärmewert der Zünd-

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines knet- kerze die sogenannte Steinfußlänge als besonders bebaren Nickelwerkstoffs, der aus einer Schmelze mit deutungsvoll herausgestellt. Je größer die Steinfuß-0,01 bis 0,15 % Sauerstoff, Rest Nickel, sowie durch länge ist, desto besser sind die Voraussetzungen für Warmumformung des Gußblocks zur Zerstörung des ₄₅ eine Selbstreinigung der Zündkerzen auch unter un-Nickel-Nickeloxid-Eutektikums und Feinverteilung günstigen Betriebsbedingungen. Die ausführbare des Nickeloxids im Gefüge hergestellt ist. Steinfußlänge wird jedoch durch die Warmeleitfähig-

Im Patent 2 404 256 ist dargelegt, daß und warum keit des für die Mittelelektrode benutzten Werkstoffs bei der Herstellung knetbarer Nickelwerkstoffe nach begrenzt. Zur Herstellung von Zündkerzen wird dadem Stand der Technik üblicherweise eine Ent- 50 her ein Material benötigt, das neben einer guten gasung unter Ausnutzung der beta.nnten Koch-Reak- Wärmeleitfähigkeit auch eine hohe Abbrandfestigkeit tion bei der Bildung von Kohlenmonoxid und an- unter Betriebsbedingungen aufweist Auf der anderen schließend eine Desoxidation der Schmelze mit sauer- Seite muß der zur Herstellung von Zündkerzenelekstoffaffinen Elementen vorgenommen wird. Es ist in troden vorgesehene Werkstoff selbstverständlich auch dem genannten Patent weiterhin dargelegt, daß bei ₅₅ wirtschaftlich sein, weshalb beispielsweise die Anwendieser Herstellungsweise notwendigerweise Desoxi- dung von Silber, Gold oder Platin nicht in Betracht dationsrückstände in den Nickelwerkstoffen verblei- kommt.

ben, die bei der Weiterverarbeitung und Verwendung Da der mit Sauerstoff legierte knetbare Nickel-

zuerheblichen Schwierigkeiten führen können, werkstoff gegenüber bisher üblichen Zündkerzen-

Gemäß Patent 2 404 256 wird daher vorgeschla- 60 werkstoffen, wie z. B. NiMn3Si oder NiCr5MnSi, eine gen, knetbare Nickelwerkstoffe in der Weise herzu- deutlich bessere Wärmeleitfähigkeit aufweist, läßt stellen, daß aus einer Schmelze mit 0,01 bis 0,15 °/o sich damit eine größere Steinfußlänge realisieren, Sauerstoff, Rest Nickel, ein Block gegossen und an- ohne daß auf einen preislich nicht tragbaren Werkschließend durch Warmumformung des Blockes eine stoff zurückgegriffen werden müßte. Zerstörung des Nickel-Nickeloxid-Eutektikums und 65 Die ausführbare Steinfußlänge und die Wärmeeiine Feinverteilung des Nickeloxids im Gefüge her- leitfähigkeit des Elektrodenwerkstoffs, stehen über beigeführt wird. eine e-Funktion miteinander in Zusammenhang. Im

Überraschenderweise hat sich nun herausgestellt, Bereich niedriger Wärmeleitfähigkeitswerte bringt

eine Verbesserung einen deutlichen Anstieg der ausführbaren Steinfußlänge, während im Bereich hoher Wärmeleitfähigkeitswerte eine Verbesserung nur noch einen vergleichsweise geringen Anstieg der ausführbaren Steinfußlänge mit sich bringt,

Die Zahlenangaben der folgenden Tabelle verdeutlichen diesen Zusammenhang, wobei die Werte in den Klammern jeweils die prozentuale Änderung gegenüber dem nächstniedrigeren Wert in der Zeile darüber bedeuten. Es ist deutlich zu erkennen, daß z. B. beim Übergang von einem gebräuchlichen Elektrodenwerksioff auf den erfindungsgemäßen Werkstoff, die Steigerung der Wärmeleitfähigkeit um 53% eine Verbesserung der Steinfußlänge um 13% ergibt, während eine Steigerung der Wärmeleitfähigkeit um rd. 400% (beim Übergang von Platin auf Gold), nur noch eine Verbesserung der Steinfußlänge um 21 % mit sich bringt.

Werkstoff	Wärmeleitfähigkeit	sec 0C	Steinfußlänge
	bei 500° C in		(mm)
	cal/cm	(46%)
NiCr5MnSi	0,065	(53·/.)	9,1
NiMn3Si	0,095		10,8(19%)
Nickel gemäß	0,145	(23 %)	12,2(13%)
der Erfindung		(402%)'
Platin	0,178	(36%)	12,4 (2%)
Gold	0,715	15,0(21%)
Silber	0,970	15,2 (1,5%)

30 Die Anwendung des erfindungsgemäßen Zündkerzenwerkstoffes bringt also eine deutiiche Verbesserung der Steinfußlänge bis in einen Bereich, der selbst von Platin nur geringfügig iibertroffen wird. Die mit dem erfindungsgemäßen Werkstoff erreichbaren Steinfußlängen reichen also bis an den Bereich heran, der nur mit den aus wirtschaftlichen Gründen indiskutablen Edelmetallen realisiert werden könnte.

Versuche haben auch gezeigt, daß sich der erfindungsgemäß zu verwendende knetbare Nickelwerkstoff hinsichtlich der Abbrandfesligkeit, den bisher verwendeten Werkstoffen weit überlegen zeigt, was mit dem Fehlen von »Desoxidationsrückständen« und überschüssigen Dcsoxidationsmitteln im Gefüge zu erklären ist. Wegen der besseren Selbstreinigung und der höheren Abbrandfestigkeit, weisen Zündkerzen, deren Elektroden erfindungsgemäß aus einem mit Sauerstoff und bestimmten anderen Elementen legierten knetbaren Nickelwerkstoff hergestellt sind, eine wesentlich höhere Standfestigkeit und Lebensdauer auf, die je nach der Zusammensetzung der Brennstoffe und der entstehenden Abgase um das 6- bis lOfache höher liegen, als bei den herkömmlichen Zündkerzenwerkstoffen.

Bei herkömmlichen Zündkerzen wird beispielsweise ein Auswechseln nach 10 000 km Fahrleistung empfohlen. Demgegenüber sind Kerzen mit dem erfindungsgemäßen Werkstoff inzwischen bereits über mehr als 50000 km im Einsatz, ohne daß ein meßbarer Verschleiß festzustellen wäre. Über längere Zeit einwandfrei funktionsfähige Zündkerzen ersparen nicht nur die Arbeit und die Kosten für das Auswechseln, sie senken auch den spezifischen Brennstoffverbrauch.

Claims (4)

Patentansprüche: daß ein auf diese Weise hergestellter knetbarer Nickelwerksloff sich vorzüglich als Werkstoff für Gegenstände eignet, die wie Zündkerzenelektroden hohen korrosiven, thermischen und mechanischen Beanspruchungen unterliegen. Für den gleichen Zweck und nach der gleichen Behandlung werden vorzugsweise knetbare Nickelwerkstoffe verwendet, mit einem Sauerstoffgehalt von 0,02 bis 0,12%), Rest Nickel. Desgleichen sind knetbare Nickelwerkstoffe nach der genannten Behandlung und für den genannten Zweck verwendbar, die neben einem Sauerstoffgehalt von 0,01 bis 0,15 °/o noch Elemente enthalten, deren Sauerstoffaffinität — ausgedrückt durch den negati-

1. Verwendung eines knetbaren Nickelwerkstoffs, hergestellt nach dem Verfahren, bei dem 5 aus einer Schmelze mit 0,01 bis 0,15°/o Sauerstoff, Rest Nickel, ein Block gegossen, anschließend durch Warmumformen des Blockes eine Zerstörung des Nickel-Nickeloxid-Eutektikums und eine Feinverteilung des Nickeloxids im Ge- io füge herbeigeführt wird, nach Patent 2404256, als Werkstoff für Gegenstände, die wie Zündkerzenelektroden hohen korrosiven, thermischen und mechanischen Beanspruchungen unterliegen.

2. Verwendung eines knetbaren Nickelwerk- 15 ven Zahlenwert der Bildungsenthalpie in kcal/Mol— Stoffs, hergestellt und zusammengesetzt nach An- nicht größer ist, als die von Mangan (92 kcal/Mol spruch 1, mit 0,02 bis 0,12 »/0 Sauerstoff für den MnO), und zwar in Gehalten, bis zu denen mit Nickel Zweck gemäß Anspruch 1. lückenlose Mischbarkeit gewährleistet ist.

3. Verwendung eines knetbaren Nickelwerk- Als besonders zweckmäßig hat sich herausgestellt, Stoffs, hergestellt und zusammengesetzt nach Ah- *o wenn die vorgenannten knetbaren Nickelwerkstoffe spruch 1, wobei von einer Schmelze ausgegangen nach Fertigstellung der Halbzeuge zur Zerstörung des worden ist, die außerdem noch Elemente enthält, Nickel-Nickeloxid-Eutektikums und zur Feinverteideren Sauerstoffaffinität — ausgedrückt durch den lung des Nickeloxids im Gefüge abschließend noch negativen Zahlenwert der Bildungsenthalpie in einer Lösungsglühung von 1 bis 3 Stunden bei 550 kcal/Mol — nicht größer ist als die von Mangan 35 bis 650° C unterworfen werden, bevor sie bestim-

. (92 kcal/Mol MnO), und zwar in Gehalten, bis mungsgemäß verwendet werden. Der bei diesen Temzu denen mit Nickel lückenlose Mischbarkeit ge- peraturen gelöste und bei den höheren Gebrauchswährleistet ist, für den Zweck gemäß Anspruch 1. temperaturen in feiner Form wieder ausgeschiedene

4. Verwendung eines knetbaren Nickelwerk- Sauerstoff verleiht den Nickelwerkstoffen eine besonstoffs, hergestellt und zusammengesetzt nach 3o ders hohe Resistenz, vor allem gegenüber heißen einem der Ansprüche 1 bis 3, nach einer ab- Motorgasen. Die erfindungsgemäßen knetbaren Nik-