DE3905315A1 - Elektrisch leitende glaszusammensetzung - Google Patents

Elektrisch leitende glaszusammensetzung

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DE3905315A1 DE19893905315 DE3905315A DE3905315A1 DE 3905315 A1 DE3905315 A1 DE 3905315A1 DE 19893905315 DE19893905315 DE 19893905315 DE 3905315 A DE3905315 A DE 3905315A DE 3905315 A1 DE3905315 A1 DE 3905315A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch leitende Glaszusammensetzung insbesondere zur Bildung von leitfähigen Gläsern und Glasuren, die beispielsweise als Abbrand- und Entstörwiderstände in Zündkerzen und Zündelektroden, als Hochspannungswiderstände, die in isolierende Hohlkörper eingegossen sind, oder als leitfähige Glasuren Verwendung finden, die auf die Oberflächen von isolierenden Trägerkör­ pern aufgetragen sind.
Es sind eine Reihe von elektrisch leitenden Glaszusam­ mensetzungen zur Bildung von elektrisch leitenden Glas­ schmelzpfropfen beispielsweise für Zündkerzen bekannt.
Borsaures Glas mit elektrisch leitenden Stoffen wie Graphit und Kupfer, Glas mit Metall- und Graphitfüllung, Borsilikatglas mit Titanoxid oder Borkarbid oder mit Kupfer, Zink oder Mangan, Glas mit kohlenstoffhaltigem verkokbarem Stoff und Metallen mit einer Kontaktzwischenschicht aus Zink, Antimon und Tellur, Widerstandsglas, das Karbonat mit einem Metallpulver Zink, Antimon und/oder Tellur sowie möglicher­ weise Halbleiterwerkstoffzusätze, Kohlenruß anorganische Bindemittel, kohlenstoffhaltige verkokbare Stoffe bei Bariumboridglas enthält sowie Borsilikatglas mit Karbiden oder Nitriden und zusätzlichem Zink- oder Zinngehalt sind beispielsweise aus der DE-PS 6 82 783, der DE-PS 12 06 209, der DE-OS 15 76 663, der DE-PS 16 46 541, der DE-PS 18 14 548, der DE-PS 18 15 697 sowie der DE-OS 22 45 403 bekannt.
Bei vielen Anwendungsformen derartiger Widerstandsgläser müssen zusätzlich gut leitfähige Metalle und Kohlenstoff enthaltende Kontaktgläser zu den Anschlußteilen vorgesehen werden, um zu vermeiden, daß die Widerstandsgläser unter der Zündspannung ausbrennen oder hochohmig werden. Diesbezüglich wird auf die DE-PS 24 34 142, die DE-AS 25 20 387 und die DE- OS 24 46 365 verwiesen, in denen derartige Kontaktgläser beispielsweise leitende Metallglasdichtungen zwischen dem Glaswiderstand und den Anschlußteilen insbesondere aus Borsilikatglas und einem halbleitenden Material wie Metall­ oxid oder Metallkarbid beschrieben sind.
Die aus den bekannten Glaszusammensetzungen gebildeten Glaswiderstände sind bei Verwendung als Abbrand- und Entstör­ widerstände in Zündkerzen und Zündelektroden jedoch für Dauerlaufmotoren und Dauerprüfungen über mehrere 1000 Stunden nicht geeignet, da sie sich beispielsweise durch Ausbrennen verändern. Ihr Ersatz durch Drahtwiderstände wäre allerdings mit zu hohen Kosten verbunden.
Bei herkömmlichen Zündkerzen mit Glaswiderstand ist die Entstörung bei energiereichen Zündungen oft nicht aus­ reichend. Bei metallhaltigen Glaswiderständen ist das Ergebnis insbesondere um so schlechter, je höher der Metallanteil ist.
Bei Zündelektroden ist es weiterhin üblich, Drahtstifte durchzustecken, deren Befestigung im Isolierkörper zum Teil aufwendig ist. Geeigneter wäre ein Aufbau einer Zündelektrode analog einer Zündkerze mit einem eingeschmolzenen Glas­ widerstand, wodurch die Kosten herabgesetzt werden könnten. Vorraussetzung dafür ist jedoch ein stabiles Glaswiderstands­ material, das gegenüber den energiereichen Zündimpulsen auf Dauer widerstandsfähig ist.
Weiterhin ist es mit den bisher bekannten Glaszusammen­ setzungen schwierig Oberflächenglasuren zu bilden, die hochspannungsfest (sprühentladungsfest) sind.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine elektrisch leitende Glaszusammensetzung zu schaffen, die langzeittemperatur- und -spannungsstabil ist.
Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung gelöst, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben ist.
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 5.
Mit der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung lassen sich Glaseinschmelzwiderstände bilden, die über eine zehnmal längere Zeit temperatur- und spannungsstabil sind, als es bisher bei Glaseinschmelzwiderständen für Zündkerzen üblich ist. Vor allem bei Dauerprüfeinrichtungen für Zündsysteme sollten die Zündkerzen möglichst wenig gewechselt werden und sollten über möglichst viele Prüfzyklen hinweg konstante Verhältnisse vorherrschen. Auch bei Stationärmotoren und Dauerlaufmotoren müssen die Zündkerzen wesentlich höhere Standzeiten als zum Beispiel bei der Verwendung bei Kraft­ fahrzeugmotoren haben. Derartige Widerstände verringern den Elektrodenabbrand, wenn sie die erforderliche lange Lebens­ dauer haben.
Mit der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung lassen sich weiterhin mit geringen Kosten verbundene Entstör­ widerstände herstellen, die im Bereich von 30 kHz bis 1000 MHz wirksam zur Funkentstörung vor allem bei Zündkerzen für energiereiche Zündanlagen beitragen. Die bisher verwandten üblichen drahtgewickelten Widerstände in Steckern können bei weniger kritischen Anwendungsformen durch Glaswiderstände in Zündkerzen oder Zündsteckern ersetzt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung kann bei Zündelektroden für Öl- und Gasbrenner in kostengünstiger Weise eine Verbindung zwischen den Metallteilen auf der Zündseite und der Anschlußseite je nach Anwendung möglichst niederohmig oder bei Entstörproblemen mit geringem Wider­ standswert zum Beispiel bis 10 kOhm hergestellt werden.
Die Widerstandswerte der Glaszusammensetzung lassen sich einfach beispielsweise durch eine Variation des Titan­ diboridanteils sowie der Nachheizverhältnisse einstellen.
Die erfindungsgemäße Glaszusammensetzung hat darüber­ hinaus den Vorteil, daß man ohne zusätzliche weitere Kontaktgläser zu den Anschlußteilen auskommt, die Einschmel­ zung im Isolierkörper druckdicht ist und die metallischen Kontaktteile mechanisch durch die Glaseinschmelzung fest verankert sind.
Es wird weiterhin vermieden, daß die Anschlußteile durch Gase ausgetrieben werden, die bei chemischen Reaktionen in Glaszusammensetzungen mit Kohlenstoffanteilen entstehen können. Es ist zwar erwünscht, daß bei diesen Reaktionen geringe Gasmengen entstehen, welche die Kontaktelemente aus Metall teilweise als Schutzgas (CO2) umgeben und den Luftsauerstoff verdrängen, sodaß es damit möglich ist, auch weniger oxidationsbeständige Metallteile trotz hoher Einschmelztemperaturen an Luft zu verwenden, es läßt sich jedoch besonders bei niedrigen Widerstandswerten einer Glas­ zusammensetzung mit hohem Kohlenstoffanteil eine starke Gasentwicklung nicht vermeiden, sodaß die Metallanschlußteile herausgeschleudert werden können.
Bei der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung sind Einschmelzungen bei Temperaturen um 1000°C möglich, um zu Keramikisolatoren passende Glasuren für die Isolatorober­ fläche gleich mitausschmelzen zu können. Für bestimmte Zündanlagen mit Vorfunkenstrecke ist es nämlich sinnvoll, Zündkerzen mit definiertem Nebenwiderstand zu verwenden, wobei diese Widerstände beispielsweise als leitfähige Glasuren auf die Zündkerzenisolatoren aufgetragen werden können.
Schließlich wird durch die erfindungsgemäße Glaszusam­ mensetzung das bei Glaszusammensetzungen mit kohlenstoffhal­ tigen Stoffen als Leiter auftretende Problem der kritischen Temperaturzeitführung beim Einschmelzen beseitigt, das darin besteht, daß die Fertigungsstreuungen des Widerstandswertes schwierig innerhalb eines geringen Streubereiches gehalten werden können. Mit der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung lassen sich Glaswiderstände mit definiertem Widerstandswert bei kleinen Fertigungstoleranzen, geringem Temperaturgang des Widerstandswertes, Spannungsstabilität bei Langzeitan­ wendungen, einem Ausdehnungskoeffizienten, der zur Zündker­ zenkeramik paßt, einem in weiten Grenzen variablen Wider­ standswert und unter Verwendung inerter nicht problematischer Stoffe herstellen.
Diese Widerstände können als elektrisch leitfähige Glasuren auf Isolatoren bzw. komplett mit Anschlußteilen versehene Widerstände für den Bereich der Elektrotechnik mit isolierendem Trägerkörper und aufgetragener Glasurschicht oder als elektrisch leitfähige Vollkörper ohne Poren als Widerstand komplett mit Anschlußteilen auf dem Gebiet der Elektrotechnik hergestellt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines leitfähigen Glases mit der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung gemäß Anspruch 6, dessen bevorzugte Ausbildung und Weiterbildung Gegenstand der Ansprüche 7 und 8 ist.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer Zündelektrode nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 9, das durch die Maßnahmen gekennzeichnet ist, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 9 angegeben sind.
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens zum Herstellen einer Zündelektrode sind Gegenstand der Ansprüche 10 und 11.
Eine besonders bevorzugte Verwendungsform eines elektrisch leitenden Glases mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist Gegenstand der Ansprüche 12 und 13.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugt Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine Zündelektrode für ein Prüfgerät mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Glaswiderstandes,
Fig. 2 in einem Diagramm die Entstörkurven von Ausfüh­ rungsbeispiel des erfindungsgemäßen Glaswiderstandes im Vergleich zu marktüblichen Widerständen,
Fig. 3 eine Zündkerze mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Glaswiderstand,
Fig. 4 eine Zündkerze für Modellmotoren mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Widerstandes,
Fig. 5 einen Leistungswiderstand in einer Keramikhülse und
Fig. 6 eine Gleitfunkenzündkerze mit einer üblichen niederohmigen Glaseinschmelzung jedoch mit einer leitfähigen Glasur als Nebenwiderstand.
Bevor im einzelnen auf die Darstellung in der Zeichnung Bezug genommen wird, wird zunächst die Herstellung eines Glaswiderstandes als Glasvollkörper in einer Zündelektrode beschrieben, die einen Isolierhohlkörper, eine darin an­ geordnete Mittelelektrode und einen Zündstift umfaßt, wobei zwischen der Mittelelektrode und dem Zündstift der Glas­ widerstand angeordnet ist.
Eine Glaszusammensetzung aus einem niedrigschmelzenden Glasgranulat oder -pulver mit niedrigem Dielektrizitätsfaktor beispielsweise aus Lithium oder Borsilikatglas, einem hoch­ schmelzenden Glas- oder Keramikfüllstoff in Form eines Granulates oder Pulver mit niedrigem Dielektrizitätsfaktor beispielsweise aus SiO2 und einer leitfähige Komponente in Form eines Titandiboridpulvers anstelle der üblichen Metall-, Metalloxid-, Karbid- und Kohlenstoffkomponenten in einem gegenseitigen Verhältnis von 10:10 bis 30:10 bis 25 vorzugsweise 100:25:15 Gewichtsteilen wird gemischt und in den Zündkerzenisolierkörper eingefüllt, der die Mittel­ elektrode lose enthält.
Die Glasfüllung wird stufenweise jeweils angepreßt. Der Zündstift wird mit dem Einschmelzende d.h. mit dem glas­ widerstandsseitigen Ende in trockenes Titandiboridpulver getaucht und dann an die Glasfüllung angelegt. Die Glasfül­ lung wird 10 Minuten lang bei 1050°C aufgeschmolzen, woraufhin der Zündstift in die dadurch gebildete Glasmasse gedrückt wird.
Der in dieser Weise gebildete Glaswiderstand hat einen Widerstandswert von ca. 75 kOhm. Ein verlängertes Heizen vor dem Einpressen des Zündstiftes bringt keine wesentliche Widerstandsabsenkung.
Der in dieser Weise gebildete Glaswiderstand kann 25 bis 50 Minuten lang bei 1000 bis 1150°C, insb. 35 Minuten lang bei 1100°C nachgeheizt werden. Dabei verringert sich sein Widerstandswert um einen Faktor 50 auf 1,5 kOhm und zwar am Anfang der Nachheizzeit stärker und später stabilisierend bei ca. 35 Minuten auf einen konstanten und widerholbaren Wert mit geringen Streuungen. Dabei tritt keine merkliche Gasbildung auf, sodaß der Zündstift nicht herausgedrückt oder sogar herausgeschleudert wird. Die Widerstandsabsenkung tritt ersichtlich erst nach einem innigen Kontakt der Reaktions­ partner, d.h. der Glaszusammensetzungskomponenten beispiels­ weise durch eine Reaktion des SiO2 mit dem Titandiborid ein.
Entstörmessungen zeigen erheblich bessere Ergebnisse als es bisher erzielbar war. Die Optimierung wurde durch die Ausbildung des Glaswiderstandes auf größtmögliche Länge im vorgegebenen Isolator erzielt.
Das am Zündstift anhaftende Titandiboridpulver ver­ hindert beim Aufschmelzen der Glasfüllung zuverlässig, daß der Zündstift im Glasbereich oxidiert. Außerhalb des Glasbereiches ergibt sich eine merkliche Oxidation. Der Kontakt zum Zündstift ist fehlerfrei und beständig, ohne daß die sonst üblichen leitfähigen Kontaktgläser vorgesehen sind.
Dauerläufe mit Hochspannungszündungen über mehrere 100 Stunden ergaben bei Prüfungen Änderungen des Widerstandes im Bereich von nur wenigen Prozent. Durch die Beigabe von Siliziumkarbonat zur Glaszusammensetzung kann der Widerstand noch weiter stabilisiert werden.
Der Widerstandswert des Glaswiderstand kann durch Änderungen in der Nachheiztemperatur bei gleicher Glaszusam­ mensetzung in weiten Grenzen variiert werden. Beispielsweise ergibt sich bei einer Nachheiztemperatur von 1150°C ein Widerstandswert von 300 Ohm, bei einer Nachheiztemperatur von 1110°C ein Widerstandswert von 1,5 kOhm, bei einer Nachheiz­ temperatur von 1050°C ein Widerstandswert von 5 kOhm und bei einer Nachheiztemperatur von 1000°C ein Widerstandswert von 20 kOhm. Die Widerstandswerte können auch durch eine Variation des Titandiboridanteils beispielsweise von 15 auf 20 Gewichtsteile um den Faktor 10 bei sonst gleicher Nachheiztemperatur und gleicher Glaszusammensetzung er­ niedrigt werden. Dabei ergibt sich jedoch eine etwa um 5 dB verschlechterte Entstörwirkung.
Der Temperaturkoeffizient des Glaswiderstandes liegt bei ca. -200 x 10-6/°K und ist für solche Widerstände außer­ gewöhnlich niedrig.
Es können kohlenstoffhaltige verkokbare Stoffe in Kleinstmengen von z.B. 1,5% der Glaszusammensetzung zugesetzt werden, die den Widerstandswert nicht verändern, sondern bewirken, daß bei Aufschmelzen ein Schutzgas CO2 erzeugt wird, damit auch weniger oxidationsbeständige Anschlußteile verwendet werden können. Von diesen Stoffen wird so wenig hinzugesetzt, daß der Zündstift nicht durch Gasbildung ausgetrieben werden kann.
Bei der Einschmelzung in einen Zündkerzenisolator ist eine Druckdichtheit von über 50 bar gegeben.
Schließlich läßt sich unter Umständen auch durch eine Veränderung des hochschmelzenden Glasfüllstoffanteils der Widerstandswert einstellen.
Zur Ausbildung einer leitfähigen Glasur wird eine Glaszusammensetzung aus einem niedrigschmelzenden Glas mit geringem Dielektrizitätsfaktor, einem hochschmelzenden Glasfüllstoff mit niedrigem Dielektrizitätsfaktor, Titan­ diborid sowie einem Siliziumkarbidzusatz ohne Kohlenstoff­ beigabe verwendet, um einen glatten Zündkerzenisolatorhals ohne Rillen zu beschichten. Dazu wird die Mischung fein pulverisiert, in Wasser aufgeschlemmt und nach verschiedenen Verfahren, beispielsweise durch Spritzen, Tauchen, Walzen, Aufpinseln aufgetragen, sowie 10 Minuten lang bei etwa 1000°C gebrannt. Es ergeben sich dann Widerstandswerte im Megaohm­ bereich.
Prüfungen ergaben, daß bei Anlegen von Zündhochspan­ nungen erhebliche Sprühentladungen bedingt durch den ungleichmäßigen Auftrag und ungleichmäßige Kontaktierung der leitfähigen Komponenten untereinander auftraten. Durch Nachheizen derartiger Widerstandsglasuren über 35 Minuten bei 1100°C ergaben sich wiederum Widerstandswerte, die um den Faktor 50 niedriger waren und beispielsweise bei ca. 50 kOhm lagen. Bei Anlegen einer Hochspannung treten dann keine Sprühentladungen mehr auf, und war die Kontaktierung innerhalb der Schicht wesentlich gleichmäßiger. Versuche mit weiteren beschichteten Isolatoren bei verschiedenen Nachheiz­ temperaturen und mit variierendem Anteil an Titandiborid ergaben Widerstandswerte von 10 kOhm bis 1 MOhm. Wenn Keramikträger aus AL2O3 mit anderen Durchmessern oder anderer Länge mit hoch- oder niederviskosem Glasuransatz beschichtet werden, ergeben sich analoge Widerstandswerte.
In Fig. 1 ist eine Zündelektrode für Prüfgerätedarge­ stellt, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Glaswiderstandes 4 enthält. Die Zündelektrode besteht aus einem Isolator 1, einer Mittelelektrode 2, einem Zündstift 3 und dem dazwischen liegenden Glaswiderstand 4 in der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung. Der Isolator 1 ist von einem metallischen Einschraubkörper 5 umschlossen und demgegenüber mit Dichtringen 6, 7 abgedichtet.
Die Mittelelektrode 3 ist mit ihrem Kopfende 8 in trockenes Titandiboridpulver 9 getaucht, das daran haftet und bei Aufheizen auf eine Temperatur von 1000°C oder mehr zuverlässig vor einer Oxidation schützt. In gleicher Weise ist der Zündstift 3 an seinem Einschmelzende 10 mit Titan­ diboridpulver 9 a behandelt.
Fig. 2 zeigt in einer graphischen Darstellung die Entstörkurven von Glaswiderständen mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung im Vergleich zu bisher marktüblichen Widerständen. Dabei zeigt Fig. 2a die Entstörkurven A bis C gemessen bei einer Zündhochspannung mit einer Frequenz von 0,15 bis 30 MHz, wobei die Kurve A an einer nicht entstörten Zündkerze aufgenommen ist und die Kurven B und C zu ver­ gleichbaren herkömmlichen Zündkerzen oder Zündelektroden gehören.
Fig. 2b zeigt die analogen Kurven für den Frequenzbe­ reich von 25 bis 1000 MHz, wobei die Kurve A zu einer Elektrode ohne Metallkörper gehört, die Kurve B zu einer Elektrode mit Metallkörper gehört und die Kurve C zu einer weiteren vergleichbaren Elektrode ohne Metallkörper gehört.
Fig. 2c zeigt die Einfügungsdämpfung nach VDE OS 79 T1. Die Kurve A zeigt die Einfügungsdämpfung bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung, Fig. B und D die bei bekannten herkömmlichen Widerstände, während die Kurve C zusätzlich die Schirmwirkung des Zündkerzenkörpers bei dem Ausführungsbei­ spiel des erfindungsgemäßen Widerstandes berücksichtigt.
Fig. 3 zeigt eine Zündkerze mit einem Ausführungsbei­ spiel des erfindungsgemäßen Widerstandes, wobei diese Zündkerze analog zu der in Fig. 1 dargestellten Zündkerze hergestellt wurde. Wie in Fig. 1 sind auch in Fig. 3 ein Isolator 31, eine Mittelelektrode 32, ein Zündstift 33, ein Einschraubkörper 35, Dichtungen 36, 37, das Kopfende 38 der Mittelelektrode 32, TiB-Pulver 39, 39 a, sowie der einschmel­ zende Zündstift 40 dargestellt.
Fig. 4 zeigt eine Zündkerze für Modellmotoren mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Widerstandes 44, der die geforderte Entstörwirkung bringt.
Fig. 5 zeigt einen Leistungswiderstand 54 in einer Keramikhülse 51 gemäß der Erfindung, beispielsweise mit Schraubanschlüssen 52, 53. Es sind auch andere Anschlüsse, beispielsweise Steckkontakte möglich.
Fig. 6 zeigt eine Gleitfunkenzündkerze mit einer üblichen niederohmigen Glaseinschmelzung 64 jedoch einer leitfähigen Glasur 71 als Nebenwiderstand und Kontaktierungen 72, 73. Derartige Zündkerzen werden für den Betrieb mit Vorfunkensteckern benötigt, bei denen der Teilbereich aus Mittelelektrode, Zündstift und niederohmigem Glaswiderstand 62, 63, 64 vorübergehend nicht auf definiertem Potential liegt, wenn die Hochspannung anliegt. Bewährt haben sich hier Nebenwiderstände in der Größenordnung von 50 kOhm bis 1 MOhm. Die Glaszusammensetzung der Glasur gemäß eines Aus­ führungsbeispiels der Erfindung wird feingemahlen, auf­ geschlämmt und mit üblichem Verfahren aufgetragen, ange­ trocknet und gebrannt. Durch eine Nachheizung über 35 Minuten bei einer Temperatur von etwa 1100°C stellt sich der gewünschte Widerstandswert ein. In Fig. 6 sind weiterhin ein Einschraubkörper 65 und Dichtungen 66, 67 dargestellt.
Fig. 7 zeigt einen Schichtwiderstand, bei dem die leitfähige Glasur 76 auf einem Keramikisolator 75 in der gleichen Weise wie bei der in Fig. 6 dargestellten Zündkerze hergestellt ist. Es sind Kontaktierungen 79 und 79 a mit aufgedrückten Kontaktkappen 77, 78 vorgesehen.
Fig. 8 zeigt einen temperaturbeständigen Keramikkonden­ sator mit einem Keramikdielektrikum 82 und einer leitfähigen Glasurbeschichtung 82 a, die bei dieser Anwendungsform möglichst niederohmig ausgebildet ist. Keramik 82 und Glasurbeschichtung 82 a sind auf einer Keramikscheibe 81 ausgebildet.
Bei der Herstellung von Glaswiderständen mit der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung ergibt sich eine geringe Exemplarstreuung der Widerstandswerte bei der Fertigung, ein geringer Temperaturgang der Widerstandswerte und eine minimale Gasbildung, so daß bei der Ausbildung des Glaswiderstandes in einer Zündkerze der Zündstift nicht aus­ getrieben wird. Dabei gibt es mehrere Möglichkeiten zur Einstellung des Widerstandswertes und werden nicht gefähr­ liche Stoffe verwandt.
Bei der Verwendung bei Zündeinrichtungen ergibt sich eine besonders gute Impulsbelastbarkeit und eine lange Lebensdauer unter einer Zündhochspannung auch bei ener­ giereichen Zündungen und bei einer Temperatur von bis zu 200°C. Der Einsatz für Prüfzwecke ist daher besonders günstig. Weiterhin ergibt sich eine verbesserte Funkentstö­ rung und eine geringe Längskapazität.
Bei der Ausbildung von leitfähigen Glasuren können Ladungen gegen Masse über die Glasuren abgeleitet werden, wobei keine Sprühentladungen bei energiereicher Hochspannung auf/in den leitfähigen Glasurschichten auftreten.

Claims (13)

1. Elektrisch leitende Glaszusammensetzung, ge­ kennzeichnet durch
  • - einen Anteil eines niedrigschmelzenden Glases mit niedrigem Dielektrizitätsfaktor,
  • - einen Anteil eines hochschmelzenden Glas- oder Keramikfüll­ stoffes mit niedrigem Dielektrizitätsfaktor und
  • - einen Anteil an Titandiborid.
2. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das niedrigschmelzende Glas Lithium- oder Borsilikatglas ist.
3. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hochschmelzende Glasfüllstoff Siliziumdioxid ist.
4. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des niedrigschmelzenden Glases, der Anteil des hochschmelzenden Glas- oder Keramikfüllstoffes und der Anteil an Titandiborid in einem Verhältnis von 100:10 bis 30:10 bis 25 Gewichts­ anteilen zueinander stehen.
5. Glaszusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Zusatz an Siliziumkarbid.
6. Verfahren zum Herstellen eines elektrisch leitenden Glases mit einer Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anteile der Glaszu­ sammensetzung in Pulver- oder Granulatform gemischt, aufgeschmolzen und erstarren gelassen werden und das dadurch gebildete Glas anschließend nachgeheizt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Nachheizen über etwa 25 bis 50 Minuten bei einer Temperatur im Bereich von 1000 bis 1150°C erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Nachheizen über etwa 35 Minuten bei einer Temperatur von 1100°C erfolgt.
9. Verfahren zum Herstellen einer Zündelektrode aus einem Isolierhohlkörper, einer darin angeordneten Mittelelek­ trode, einem Zündstift und einem zwischen der Mittelelektrode und dem Zündstift angeordneten Glaswiderstand aus einem elektrisch leitenden Glas mit einer Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anteile der Glaszusammensetzung gemischt und in den mit der Mittelelektrode versehenen Isolierhohlkörper eingefüllt werden und die Füllung stufenweise angepreßt wird, der Zündstift mit dem glaswiderstandsseitigen Ende in trockenes Titandioxidpulver getaucht und an die Glasfüllung angelegt wird und die Glasfüllung bei 1050°C über 10 Minuten aufgeschmolzen wird, woraufhin der Zündstift in den dadurch gebildeten Glaskörper gedrückt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Glaskörper 35 Minuten lang bei einer Temperatur von 1100°C nachgeheizt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Glasfüllung vor dem Aufschmelzen kohlenstoffhaltige verkokbare Stoffe in kleinen Mengen zugesetzt werden.
12. Verwendung eines Glases mit einer Glaszusammen­ setzung nach Anspruch 1 zur Bildung einer leitfähigen Glasur, dadurch gekennzeichnet, daß der Glaszusam­ mensetzung Siliziumkarbid zugesetzt wird.
13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Glasur auf einem AL2O3-Keramik­ träger ausgebildet wird.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992021630A1 (fr) * 1991-06-06 1992-12-10 Cerex S.A. Materiau composite
WO1998026481A1 (de) * 1996-12-11 1998-06-18 Robert Bosch Gmbh Zündkerze
EP1648062A1 (de) * 2004-10-12 2006-04-19 Ngk Spark Plug Co., Ltd Zündkerze
DE102014112225A1 (de) 2014-08-26 2016-03-03 Federal-Mogul Ignition Gmbh Zündkerze mit Entstörelement
CN111559913A (zh) * 2020-06-05 2020-08-21 西安交通大学 一种碳陶瓷线性电阻及其侧面复合绝缘层的制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE682783C (de) * 1935-12-09 1939-10-21 Gen Motors Corp Leitende Dichtmasse zum Einsetzen und leitenden Verbinden von zweistueckigen Leiterninnerhalb eines Isolators, insbesondere bei Zuendkerzen
DE1576663A1 (de) * 1966-08-17 1970-12-10 Ford Werke Ag Zuendkerze fuer Brennkraftmaschinen
DE1815697C (de) * 1967-12-21 1973-08-23 General Motors Corp , Detroit, Mich (V St A ) Widerstand fur Zündkerzen
DE1646541C3 (de) * 1966-06-16 1974-01-03 General Motors Corp., Detroit, Mich. (V.St.A.) Zündkerze
DE2245403A1 (de) * 1972-09-15 1974-03-21 Bosch Gmbh Robert Elektrisch leitende dichtungsmasse, insbesondere fuer zuendkerzen, sowie verfahren zur herstellung derselben
DE1814548C3 (de) * 1967-12-21 1974-08-22 General Motors Corp., Detroit, Mich. (V.St.A.) Widerstand für Zündkerzen für Brennkraftmaschinen
DE2446365A1 (de) * 1973-09-28 1975-04-17 Ngk Spark Plug Co Entstoerte zuendkerze
DE2434142C3 (de) * 1973-07-16 1981-07-02 Ngk Spark Plug Co., Ltd., Nagoya, Aichi Widerstandsmaterial für eine glasvergossene Zündkerze

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE682783C (de) * 1935-12-09 1939-10-21 Gen Motors Corp Leitende Dichtmasse zum Einsetzen und leitenden Verbinden von zweistueckigen Leiterninnerhalb eines Isolators, insbesondere bei Zuendkerzen
DE1646541C3 (de) * 1966-06-16 1974-01-03 General Motors Corp., Detroit, Mich. (V.St.A.) Zündkerze
DE1576663A1 (de) * 1966-08-17 1970-12-10 Ford Werke Ag Zuendkerze fuer Brennkraftmaschinen
DE1815697C (de) * 1967-12-21 1973-08-23 General Motors Corp , Detroit, Mich (V St A ) Widerstand fur Zündkerzen
DE1814548C3 (de) * 1967-12-21 1974-08-22 General Motors Corp., Detroit, Mich. (V.St.A.) Widerstand für Zündkerzen für Brennkraftmaschinen
DE2245403A1 (de) * 1972-09-15 1974-03-21 Bosch Gmbh Robert Elektrisch leitende dichtungsmasse, insbesondere fuer zuendkerzen, sowie verfahren zur herstellung derselben
DE2434142C3 (de) * 1973-07-16 1981-07-02 Ngk Spark Plug Co., Ltd., Nagoya, Aichi Widerstandsmaterial für eine glasvergossene Zündkerze
DE2446365A1 (de) * 1973-09-28 1975-04-17 Ngk Spark Plug Co Entstoerte zuendkerze

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US-B.: Kirk-Othmer, Encyclopedia of chem. Techn., 3rd. Ed., 1983, Vol.23, S.133 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992021630A1 (fr) * 1991-06-06 1992-12-10 Cerex S.A. Materiau composite
FR2686079A1 (fr) * 1991-06-06 1993-07-16 Cerex Materiau composite a base de verre et procede pour sa fabrication.
WO1998026481A1 (de) * 1996-12-11 1998-06-18 Robert Bosch Gmbh Zündkerze
US6455988B1 (en) 1996-12-11 2002-09-24 Robert Bosch Gmbh Spark plug having a particular resistor
EP1648062A1 (de) * 2004-10-12 2006-04-19 Ngk Spark Plug Co., Ltd Zündkerze
US7388323B2 (en) 2004-10-12 2008-06-17 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug
DE102014112225A1 (de) 2014-08-26 2016-03-03 Federal-Mogul Ignition Gmbh Zündkerze mit Entstörelement
DE102014112225B4 (de) * 2014-08-26 2016-07-07 Federal-Mogul Ignition Gmbh Zündkerze mit Entstörelement
US9780536B2 (en) 2014-08-26 2017-10-03 Federal-Mogul Ignition Gmbh Spark plug with interference-suppression element
CN111559913A (zh) * 2020-06-05 2020-08-21 西安交通大学 一种碳陶瓷线性电阻及其侧面复合绝缘层的制备方法
CN111559913B (zh) * 2020-06-05 2021-07-09 西安交通大学 一种碳陶瓷线性电阻及其侧面复合绝缘层的制备方法

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