DE2836735C3 - Verwendung einer Nickellegierung - Google Patents

Description

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nickellegierung

zur Verwendung für Heizelemente für Glühkerzen von Beispiel
Dieselmotoren vorzuschlagen, die die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht aufweist, einen großen po- 65 Es wurden Nickellegierungen mit den Zusarnmensetsitiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Wi- zungen 1 bis 5 der folgenden Tabelle I durch Vakuumderstands beibehält, wobei die Vergröberung der Kri- schmelzen in einem Vakuum von 1 mPa bei einer Temstallkörner bei hohen Temperaturen und der Abbau bei peratur von etwa 1600⁰C hergestellt. Jede Legierung

wurde zu einem runden Draht mit einem Durchmesser von 0,2 mm verarbeitet Der spezifische elektrische Widerstand bei 15 und 800° C dieser runden Drähte ist in Tabelle II wiedergegeben. Die Proben 1,2 und 4 wurden jeweils bei 1100⁰C 10 h lang in Luft erhitzt; es wurden Mikrofotografien der Querschnittsstrukturen dieser Proben bei einer Vergrößerung von 300 gemacht Die Mikrofotografien sind in den Fi g. 1, 2 und 3 wiedergegeben.

Aus den Ergebnissen der Tabelle II ergibt sich, daß der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands der Nickellegierung im Beispiel kaum beeinflußt wurde; nach den F i g. 1,2 und 3 war die Vergröberung der Kristallkörner merklich kleiner als bei reinem Nikkei. So wurden eine Verminderung des Bruchpunkts als is auch ein Abbau und eine Oxidation verhindert

TaDeIIe I

Metall Zusammensetzung

12 3 4

Zusatz Y: 0,4 Zr: 1,0 Cermischmetall reines Ni

zu 0,2
Nickel Rest Rest Rest

Tabelle II

Koeffizient des elektrischen Widerstands bei angegebener Temperatur

Probe 1

30

15⁰C
800⁰C

*) in

8,46*) 8,50 8,37 8,31 44,6 38,6 40,5 41,6

Durch Zugeben der angegebenen Mindestmenge bis 2,0 Gewichtsprozent eines metallischen Elements, das keine feste Lösung mit Nickel bilden kann, zu reinem Nickel, können also eine Vergröberung der Kristallkörner und ein Abbau bei hoher Temperatur verhindert werden, ohne daß der hohe positive Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands beeinflußt wird. Da die Nickellegierung eine höhere mechanische Festigkeit als reines Nickel besitzt, kann die Legierung zu einer Spirale mit gewünschtem Steigungsmaß verarbeitet werden; die Legierung ist daher für Heizelemente für Glühkerzen sehr geeignet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

55 60 65

Claims (1)

1 2

hohen Temperaturen verhindert werden können und Patentanspruch: wobei die Nickellegierung ausreichende mechanische

Festigkeit besitzt

Verwendung von Nickellegierungen aus 0,4 bis Diese Aufgabe wird erfindungEgemäß durch die Ver-

2,0% Yttrium, Rest Nickel oder 1,0 bis 2,0% Zirkoni- 5 wendung von Nickellegierungen aus 0,4 bis 2,0% Yttrium Rest Nickel oder 0,2 bis 2,0% Cermischmetail, um, Rest Nickel oder 1,0 bis 2,0% Zirkonium, Rest Nfk-Rest Nickel wobei das Mischmetall aus 40 bis 50% kel oder 0,2 bis 2,0% Cermischmetail, Rest Nickel, wo-Cer, 20 bis 40% Lanthan, Rest Neodym besteht, als bei das Mischmetall aus 40 bis 50% Cer, 20 bis 40% Werkstoff für Heizelemente von Glühkerzen für Lanthan, Rest Neodym besteht, als Werkstoff für Heiz-Dieselmotoren. 10 elemente von Glühkerzen für Dieselmotoren. Perartige

Nickellegierungen erfüllen beide Forderungen a) und b)

und sind an sich von M. Hansen und K. Anderko »Constitution of binary Alloys«, New York, Toronto, London 1958, Seiten 1034 und 1062/1063, und R. B. Elliott »Con-In den letzten Jahren ist die Zahl der Kraftfahrzeuge 15 stitution of binary Alloys, First Supplement« New York, mit Dieselmotoren angestiegen. Dieselmotoren weisen St Louis, San Francisco, Toronto, London, Sydney 1965, jedoch den Nachteil auf, daß bei kaltem Motor eine Seiten 677 bis 679, beschrieben. Es zeigt
längeje Zeit zum Starten erforderlich ist, die man abkür- Fig. 1 eine Mikrofotografie eines Querschnitts der zen möchte. Zu diesem Zweck muß eine Glühkerze zum Probe 1 des nachstehenden Beispiels,
raschen Aufheizen verwendet werden, deren Tempera- 20 Fig. 2 eine Mikrofotografie des Querschnitts der tür dadurch erhöht wird, daß man einen starken elektri- Probe 2 des nachstehenden Beispiels und
tchen Strom durch das Heizelement leitet Dafür ist Fig.3 eine Mikrofotografie des Querschnitts der folgendes erforderlich: Probe 4 des nachstehenden Beispiels.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht dar-

a) Eine derartige Glühkerze zum raschen Aufheizen 25 in, daß man eine geeignete Menge von Kristallkörnern muß einen großen positiven Koeffizienten der elek- eines metallischen Elements, das keine feste Lösung mit trischen Widerstandstemperatur besitzen, um die Nickel bildet, in den Zwischenräumen zwischen den Kri-Dauer des Temperaturanstiegs abzukürzen und ein stallkörne; n von reinem Nickel dispergiert; dadurch Zerspringen (physikalisch) durch Schmelzen infol- kann das Wachstum der Größe bzw. die Vergröberung ge der starken Wärme zu verhindern; 30 der Kristallkörner des reinen Nickels bei hohen Tempe-

b) diese Eigenschaften müssen lange beibehalten wer- raturen von z. B. etwa 1000⁰C verhindert werden, ohne den, wobei die Vergröberung der Kristallkörner daß der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerbei den hohen Temperaturen und ihr Hochtempe- stands von reinem Nickel wesentlich beeinträchtigt raturabbau durch Expansion und Schrumpfung in- wird; das führt zu einer Erhöhung der Festigkeit des folge Aufheizen und Abkühlen minimal sein müs- 35 reinen Nickels bei hohen Temperaturen, so daß es in sen. Für die Forderung a) muß das Heizelement der vorteilhafter Weise zu keinem physikalischen Bruch Glühkerze einen elektrischen Widerstandswert bei bzw. Zerspringen des Heizelements kommt.

800 bis 1000⁰C (d. h. im praktischen Temperaturbe- Wenn die Menge des zusätzlichen Metalls kleiner als reich der Heizelemente) besitzen, der mindestens die angegebene Mindestmenge ist, kann die Vergröbedreimal größer als bei etwa 20°C Ist Wenn ein 40 rung der Kristallkörner der Nickellegierung nicht verreines Metall, z. B. reines Nickel (dieses Nickel ent- hindert werden, wobei ein Zerspringen eintreten kann, hält im allgemeinen weniger als 0,5 Gewichtspro- Wenn andererseits die Menge des zusätzlichen Metalls zent Mangan, Silizium und Kobalt und weniger als mehr als 2,0 Gewichtsprozent beträgt, tritt eine inter-0,1 Gewichtsprozent Verunreinigungen), als Heiz- granuläre bzw. Zwischenkornausfällung bei hohen element verwendet wird, werden die Kristallkörner 45 Temperaturen von z. B. etwa 1000⁰C ein, wobei der Abdes Nickels bei hohen Temperaturen großer, so bau beschleunigt werden kann. Ferner wird die Nickeldaß ein Abbau des Nickels eintritt Ferner ist ein legierung zu hart, und die Metallegierung ist schwer zu derartiges reines Metall oxidationsanfällig und verarbeiten. Schließlich fällt der Temperaturkoeffizient nicht beständig. Auch wird die Festigkeit eines der- des elektrischen Widerstands der Nickellegierung klein artigen reinen Metalls bei hohen Temperaturen be- 50 aus; sie kann nicht als Werkstoff für Heizelemente von einträchtigt, wobei es zu einem Bruch kommen Glühkerzen für Dieselmotoren verwendet werden,
kann. Demgemäß kann ein derartiges Heizelement Da das zusätzliche Metall, das zwischen den Kristallnicht die vorstehend angegebene Forderung b) er- körnern des Nickels dispergiert ist, eine Zunahme der füllen. Wenn ein aktiver Zusatz, wie Chrom, mit Nickelkristallkorngröße verhindert können sich die reinem Nickel unter Bildung einer festen Lösung 55 Kristallkörner nicht wesentlich vergröbern, wobei eine gemischt wird, kann die Beständigkeit des Metalls Herabsetzung des Bruchpunktes bzw. der Fließgrenze beibehalten werden, jedoch liegt das Verhältnis des der Nickellegierung verhindert wird. Dadurch können elektrischen Widerstands bei hohen Temperaturen ein Abbau und eine Oxidation des Heizelements verhingegenübe·· dem Weit bei Raumtemperatur unter 3, dert werden,
so daß ein rasches Aufheizen nicht möglich ist. 60 Nachstehend wird die Erfindung durch ein Beispiel

näher erläutert.