Technisches
Gebiettechnical
area
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Glühkerze, die in kalten Zeiten
als Starthilfe für
einen Dieselmotor verwendet wird und insbesondere auf eine Glühkerze,
die einen keramischen Heizer als ein Heizelement einschließt und ein
Verfahren zur Herstellung derselben.The
The invention relates to a glow plug in cold times
as a jump start for
a diesel engine is used and in particular a glow plug,
which includes a ceramic heater as a heating element and a
Process for producing the same.
Beschreibung des Standes
der TechnikDescription of the state
of the technique
Technischer HintergrundTechnical background
Um
den Regulierungsanforderungen für
Abgase Rechnung zu tragen, verschiebt sich das Verbrennungsschema
eines Dieselmotors von einem Typ, der Unterverbrennungskammern verwendet,
hin zu einem so genannten Direkteinspritzungstyp und ebenso in Richtung
einer Vervielfachung der Ventile. Eine Glühkerze, die in einem Dieselmotor
eines Direkteinspritzungstyps verwendet wird, wird gegenüberliegend
zu einer Hauptverbrennungskammer durch die Wand eines dazwischen
liegenden Zylinderkopfes hindurch angeordnet und benötigt daher eine
verlängerte
Gesamtlänge
und einen verminderten Durchmesser verglichen mit einer solchen,
die dazu verwendet wurde, Unterverbrennungskammern vorzuheizen.Around
the regulatory requirements for
To take exhaust gases into account, the combustion scheme shifts
a diesel engine of a type that uses sub-combustion chambers,
towards a so-called direct injection type and also in direction
a multiplication of the valves. A glow plug in a diesel engine
a direct injection type is used, is opposite
to a main combustion chamber through the wall of one in between
arranged cylinder head through and therefore requires a
extended
overall length
and a reduced diameter compared to such
which was used to preheat subcombustion chambers.
Die
Dicke des Zylinderkopfes muss vergrößert werden, um seine Festigkeit
sicherzustellen und dies resultiert in einer Öffnung eines kleineren Durchmessers
und einer größeren darin
eingeformten Länge,
um die Glühkerze
aufzunehmen, die daher in einer länglichen Konfiguration in einer
korrespondierenden Weise geformt sein muss.The
Thickness of the cylinder head must be increased to its strength
ensure and this results in an opening of a smaller diameter
and a bigger one in it
molded length,
around the glow plug
Therefore, in an elongated configuration in one
corresponding manner must be formed.
4 zeigt
schematisch ein Beispiel einer herkömmlichen Glühkerze für einen Dieselmotor, die dazu
gestaltet ist, die Anforderungen einer größeren Länge und eines reduzierten Durchmessers
zu erfüllen.
Eine herkömmliche
Glühkerze
für einen
Dieselmotor, die einen keramischen Heizer als Heizelement einschließt, wird
unten unter Bezugnahme auf 4 beschrieben
werden. 4 schematically shows an example of a conventional glow plug for a diesel engine, which is designed to meet the requirements of a larger length and a reduced diameter. A conventional glow plug for a diesel engine including a ceramic heater as a heating element will be described below with reference to FIG 4 to be discribed.
Ein
keramisches Heizelement 6 ist beispielsweise durch Hartlöten innerhalb
einer metallischen äußeren Hülse 8 einzementiert
und hat ein Elektrodenpassstück 14,
das integral verbunden ist, etwa durch Schweißen, Löten oder Verstemmen, mit einem
Ende eines externen Verbindungsanschlusses 10, wobei der äußere Umfang
dessen integral ausgeformt ist mit einem Isolationsteil einer Muffe 12,
die aus einem Kunstharz geformt sein kann. Das integrierte Bauteil
umfassend das keramische Heizelement 6, die metallische äußere Hülse 8,
den externen Verbindungsanschluss 10 und die Isolationsmuffe 12 wird
in eine innere Bohrung 4 eines Gehäuses 2 durch eine
derer Öffnungen
eingesetzt, die ein oberes Ende dessen ist, wie in 4 gezeigt,
das später dazu
verwendet wird, den externen Verbindungsanschluss zu befestigen
und die metallische äußere Hülse 8 ist
gesichert, beispielsweise durch Hartlöten, an dem anderen Ende oder
tieferen Ende, wie in 4 des Gehäuses 2 zu sehen. Entsprechend
ist das Ende des Gehäuses 2 an
einem Ort in Richtung der Isolationsmuffe 12 verstemmt,
wodurch der externe Verbindungsanschluss 10 und die Isolationsmuffe 12 mit
dem Gehäuse 2 verbunden
wird.A ceramic heating element 6 is for example by brazing within a metallic outer sleeve 8th cemented and has an electrode fitting 14 which is integrally connected, such as by welding, soldering or caulking, to one end of an external connection terminal 10 wherein the outer periphery thereof is integrally formed with an insulating part of a sleeve 12 which can be molded from a synthetic resin. The integrated component comprising the ceramic heating element 6 , the metallic outer sleeve 8th , the external connection port 10 and the insulation sleeve 12 gets into an inner hole 4 a housing 2 inserted through one of these openings, which is an upper end thereof, as in FIG 4 which is later used to secure the external connection terminal and the metallic outer sleeve 8th is secured, for example by brazing, at the other end or lower end, as in 4 of the housing 2 to see. Accordingly, the end of the housing 2 in one place in the direction of the insulation sleeve 12 caulked, reducing the external connection port 10 and the insulation sleeve 12 with the housing 2 is connected.
In
der herkömmlichen
Keramikheizerglühkerze
ist ein Ende oder ein oberes Ende, wie in 4 zu sehen,
eines spulenförmigen
Heizdrahtes, der nicht gezeigt ist, der innerhalb des keramischen
Heizelementes 6 angeordnet ist, herausgeführt, um elektrisch
mit dem Elektrodenpassstück 14 verbunden
zu werden. Die metallische äußere Hülse 8 ist verbunden
um und zementiert mit dem äußeren Umfang
des keramischen Heizelementes 6 in der Mitte seiner Länge. Entsprechend
wird eine vergrößerte Festigkeit
des keramischen Heizelements 6 und des Elektrodenpassstücks erforderlich.
Die verlängerte Länge des
keramischen Heizelements resultiert in ansteigenden Kosten. Um darauf
Rücksicht
zu nehmen ist nun ein keramischer Heizer verfügbar, der so strukturiert ist,
dass der Heizer 6 und die Hülse 8 unter der Bedingung
zusammen zementiert sind, dass der Heizdraht des Elements 6 mit
dem Elektrodenpassstück 14 innerhalb
des Elements 6 verbunden ist und das Ende des Elements 6,
das mit dem Elektrodenpassstück 14 verbunden
ist, innerhalb der Hülse 8 aufgenommen
ist.In the conventional ceramic heater glow plug is an end or an upper end, as in 4 to see a coil-shaped heating wire, which is not shown, that within the ceramic heating element 6 is arranged, led out to electrically with the electrode fitting 14 to be connected. The metallic outer sleeve 8th is connected to and cemented to the outer periphery of the ceramic heating element 6 in the middle of its length. Accordingly, an increased strength of the ceramic heater 6 and the electrode fitting required. The extended length of the ceramic heater results in increasing costs. To take this into account, a ceramic heater is now available that is structured to hold the heater 6 and the sleeve 8th Cemented together under the condition that the heating wire of the element 6 with the electrode fitting 14 within the element 6 connected and the end of the element 6 that with the electrode fitting 14 is connected inside the sleeve 8th is included.
In
dem keramischen Heizer, der auf diese Weise strukturiert ist, findet
die Verbindung zwischen dem internen Heizdraht des Heizelements 6 und
dem Elektrodenpassstück 14 sowie
auch die Zementierung zwischen dem Heizelement 6 und der
Hülse 8 im
Wesentlichen durch Löten
statt. Schritte, die unternommen werden, um diese Teile 6, 8 und 14 zu verlöten, werden
nun beschrieben werden unter Bezugnahme auf 2(a),
(b) und (c). Eingangs werden das keramische Heizelement 6 und
die metallische äußere Hülse 8 auf
einer Lötaufspannvorrichtung 20 angebracht,
um ihre relativen Positionen auszurichten. Ein Ende des Elektrodenpassstücks 14 wird
durch eine Anlagenöffnung 6b,
die in einem oberen Ende 6a des Heizelements 6 eingeformt
ist, hindurch geführt.
Eine vorgegebene Quantität
eines Silberlötfüllmetalls 22 in
der Form eines spulenförmigen Drahtes
wird an der Stirnseite des oberen Endes 6a des keramischen
Heizelements 6 (siehe 2(a)) angeordnet
und wird dann auf 900°C
in einer Wasserstoffatmosphäre
erhitzt.In the ceramic heater, structured in this way, the connection between the internal heating wire of the heating element takes place 6 and the electrode fitting 14 as well as the cementation between the heating element 6 and the sleeve 8th essentially by soldering. Steps to be taken to get these parts 6 . 8th and 14 to be soldered, will now be described with reference to 2 (a) , (b) and (c). The ceramic heating element is input 6 and the metallic outer sleeve 8th on a soldering fixture 20 appropriate to align their relative positions. One end of the electrode fitting 14 is through a plant opening 6b in an upper end 6a of the heating element 6 molded, passed through. A given quantity of a silver solder filler metal 22 in the form of a coil-shaped wire is at the front end of the upper end 6a of the ceramic heating element 6 (please refer 2 (a) ) and is then heated to 900 ° C in a hydrogen atmosphere.
Wenn
es auf 900°C
erhitzt wird, wird das Silberlötfüllmetall 22 an
der oberen Stirnseite 6a des keramischen Heizelements 6 schmelzen
(siehe 2(b)), um in die Zwischenräume zwischen dem Element 6 und
der Hülse 8 und
zwischen die Öffnung 6b in
dem Element 6 und das Elektrodenpassstück 14 zu fließen, wodurch
diese zusammenzementiert werden (siehe 2(c)).
Wenn das Silberlöten
sorgfältig
stattfindet, um eine Zementierung zu erreichen, bleibt kein Silberlötfüllmetall 22 auf
der oberen Stirnfläche 6a des
Elements 6 übrig,
sondern es fließt
in seiner Gesamtheit in die Zwischenräume.When heated to 900 ° C, the silver brazing filler metal becomes 22 at the upper end 6a of the ke Raman heating element 6 melt (see 2 B) ) to get into the spaces between the element 6 and the sleeve 8th and between the opening 6b in the element 6 and the electrode fitting 14 to flow, cementing them together (see 2 (c) ). If silver soldering takes place carefully to achieve cementation, there will be no silver solder filler metal 22 on the upper face 6a of the element 6 but it flows in its entirety into the interstices.
Wenn
jedoch das Silberlöten
nicht sorgfältig stattfindet,
fließt,
wenn das spulenförmige
Silberlötfüllmetall 22,
das auf der oberen Stirnfläche 6a (siehe 3a)
platziert ist, schmilzt (siehe 3b), es
nicht in die Zwischenräume
zwischen dem Element 6 und der Hülse 8 und zwischen
die Öffnung 6b und
das Elektrodenpassstück 14,
sondern bleibt auf der oberen Stirnfläche 6a (siehe 3c)
zurück.
Wenn das Silberlötfüllmetall 22 auf
dem Heizelement 6 auf diese Weise zurück bleibt, besteht eine Wahrscheinlichkeit
des Erzeugens eines elektrischen Kurzschlusses zwischen dem Elektrodenpassstück 14 und
der metallischen äußeren Hülse 8.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um solch eine Wahrscheinlichkeit
zu vermeiden.However, if the silver brazing is not done carefully, when the coil-shaped silver brazing filler metal is flowing 22 on the upper face 6a (please refer 3a ), melts (see 3b ), do not put it in the spaces between the element 6 and the sleeve 8th and between the opening 6b and the electrode fitting 14 but stays on the upper face 6a (please refer 3c ) back. If the silver solder filler metal 22 on the heating element 6 In this way, there is a likelihood of generating an electrical short between the electrode fitting 14 and the metallic outer sleeve 8th , The present invention has been made to avoid such a probability.
EP 0 869 698 offenbart eine
Glühkerze
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. EP 0 869 698 discloses a glow plug according to the preamble of claim 1.
Offenbarung
der Erfindungepiphany
the invention
Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Keramikheizerglühkerze anzugeben,
die frei von der Wahrscheinlichkeit des Erzeugens eines elektrischen Kurzschlusses
zwischen einem Elektrodenpassstück und
einer metallischen äußeren Hülse ist,
durch das Auswählen
optimaler Bedingungen, die sicherstellen, dass während eines Silberlötvorganges
geschmolzenes Silberlötfüllmaterial
in Zwischenräume
zwischen dem keramischen Heizer und der metallischen äußeren Hülse und
zwischen eine Anlagenöffnung
in dem keramischen Heizer und dem Elektrodenpassstück fließt.It
An object of the invention is to provide a ceramic heater glow plug,
free from the likelihood of generating an electrical short circuit
between an electrode fitting and
a metallic outer sleeve,
by selecting
optimal conditions to ensure that during a silver soldering process
molten silver soldering material
in interspaces
between the ceramic heater and the metallic outer sleeve and
between a plant opening
flows in the ceramic heater and the electrode fitting.
Es
ist ebenso eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung
der Keramikheizerglühkerze,
die oben genannt ist, anzugeben.It
It is also an object of the invention to provide a process for the preparation
the ceramic heater glow plug,
which is mentioned above.
Eine
Keramikheizerglühkerze
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die Merkmale des Anspruchs 1.A
Keramikheizerglühkerze
according to the present
Invention comprises the features of claim 1.
Ein
Verfahren zur Herstellung einer Keramikheizerglühkerze gemäß der Erfindung ist in Anspruch 10
oder 11 definiert.One
A method for producing a ceramic heater glow plug according to the invention is in claim 10
or 11 defined.
Kurze Beschreibung
der ZeichnungenShort description
the drawings
1 ist
ein Längsschnitt
einer Keramikheizerglühkerze
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung; 1 Fig. 15 is a longitudinal sectional view of a ceramic heater glow plug according to an embodiment of the invention;
2a, 2b und 2c illustrieren Schritte
des Zusammenbauens eines Keramikheizers einer Keramikheizerglühkerze durch
Lötvorgänge, unter
Beschreibung eines normalerweise stattfindenden Lötvorganges; 2a . 2 B and 2c illustrate steps of assembling a ceramic heater of a ceramic heater glow plug by soldering operations, describing a normally occurring soldering operation;
3a, 3b und 3c zeigen
die Schritte des Zusammenbauens eines keramischen Heizers einer
Keramikheizerglühkerze,
die einen nicht erfolgreichen Lötvorgang
zeigen; 3a . 3b and 3c show the steps of assembling a ceramic heater of a ceramic heater glow plug which show an unsuccessful soldering operation;
4 ist
ein Längsschnitt
eines Beispiels einer herkömmlichen
Keramikheizerglühkerze; 4 Fig. 15 is a longitudinal section of an example of a conventional ceramic heater glow plug;
5 ist
ein Diagramm, das Resultate eines ersten Bestätigungstests zeigt; 5 is a diagram showing results of a first confirmatory test;
6 zeigt
grafisch die Resultate des ersten Bestätigungstests; 6 graphically shows the results of the first confirmatory test;
7 ist
ein Diagramm, das die Resultate eines zweiten Bestätigungstests
zeigt; 7 is a diagram showing the results of a second confirmatory test;
8 ist
ein Diagramm, das die Resultate eines dritten Bestätigungstests
zeigt; 8th is a diagram showing the results of a third confirmatory test;
9 ist
ein Diagramm, das die Resultate eines vierten Bestätigungstests
zeigt; und 9 is a diagram showing the results of a fourth confirmatory test; and
10 ist
ein Diagramm, das die Resultate eines fünften Bestätigungstests zeigt. 10 is a diagram showing the results of a fifth confirmatory test.
Bevorzugte Weise, die
Erfindung auszuführenPreferred way, the
To carry out invention
Bezug
nehmend auf die Zeichnungen wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben. 1 zeigt eine Glühkerze für einen
Dieselmotor, der einen keramischen Heizer gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst. Die Glühkerze
umfasst ein zylindrisches Gehäuse 2,
das eine Innenbohrung 4 aufweist, die eine stufenweise
axiale Öffnung
ist, umfassend einen Bereich 4a eines mittleren Durchmessers,
der links angeordnet ist, wie in 1 zu sehen
und einen Bereich repräsentiert,
in dem ein keramisches Heizelement befestigt wird, einen Bereich 4c eines
größeren Durchmessers,
der rechts, wenn er in 1 gesehen ist, angeordnet ist und
einen Bereich repräsentiert,
in dem später
ein externer Verbindungsanschluss befestigt wird und einen Bereich 4b eines
geringeren Durchmessers, der zwischen dem Bereich 4a des
mittleren Durchmessers und dem Bereich 4c des größeren Durchmessers
angeordnet ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Bereich 4c des
größeren Durchmessers
in einem inneren Bereich 4ca und einem äußeren Bereich 4cb unterschiedliche
Durchmesser.Referring to the drawings, an embodiment of the invention will now be described. 1 shows a glow plug for a diesel engine comprising a ceramic heater according to an embodiment of the invention. The glow plug comprises a cylindrical housing 2 that is an internal bore 4 which is a stepwise axial opening comprising a portion 4a a mean diameter, which is located on the left, as in 1 and represents an area where a ceramic heater is mounted, an area 4c a larger diameter, the right when he is in 1 is arranged, and represents an area in which an external connection terminal is later attached and an area 4b a smaller diameter between the area 4a the mean diameter and the area 4c of the larger diameter is arranged. In the present embodiment, the area 4c of larger diameter in an inner area 4 ca and an outer area 4cb different diameters.
Ein
keramisches Heizelement 6 ist innerhalb einer metallischen äußeren Hülse 8 aufgenommen, wobei
beide zusammen silbergelötet
sind, um einen keramischen Heizer 9 zu definieren, der
in einen Bereich 4a eines mittleren Durchmessers in dem
Gehäuse 2 eingesetzt
wird. Ein Teil der äußeren Umfangsoberfläche einer
metallischen äußeren Hülse 8 ist
mit dem Gehäuse 2 durch
Presssitz oder durch Löten
verbunden. Die metallische äußere Hülse 8 hat eine
innere Stirnseite 8a, die durch Anlage gegen die Stufe 4d,
die zwischen dem Bereich 4a des mittleren Durchmessers
und dem Bereich 4b des kleineren Durchmessers der Innenbohrung 4 definiert
ist, die eine schrittförmige
Axialöffnung
ist.A ceramic heating element 6 is inside a metallic outer sleeve 8th taken, where both are silver-soldered together, to a ceramic heater 9 to define that in an area 4a a mean diameter in the housing 2 is used. A part of the outer peripheral surface of a metallic outer sleeve 8th is with the case 2 connected by press fit or by soldering. The metallic outer sleeve 8th has an inner front 8a by conditioning against the step 4d that is between the area 4a the mean diameter and the area 4b the smaller diameter of the inner bore 4 is defined, which is a step-shaped axial opening.
Ein
externer Verbindungsanschluss 10 hat ein Isolationsteil
oder eine Muffe 12, die integral mit dem äußeren Umfang
des Anschlusses 10 geformt ist und das Isolationsteil 12 ist
in den Bereich 4c eines größeren Durchmessers der internen
Bohrung 4 eingesetzt oder genauer, in den äußeren Bereich 4cb,
und wird darin durch Verstemmen eines Endes 2a des Gehäuses gesichert.
Der äußere Umfang
des externen Verbindungsanschlusses 10 ist gerändelt und
ein Isolationskunstharz ist integral um diesen herum geformt, um
die Isolationsmuffe 12 zu formen. Der externe Verbindungsanschluss 10 ist
mit einer axialen Durchgangsöffnung 10a in
Ausrichtung mit dessen Achse eingeformt und ein Elektrodenpassstück 14 des
keramischen Heizelementes 6 wird durch die Durchgangsöffnung hindurch
geführt
und hat ein distales Ende 14a, das elektrisch mit einer äußeren Stirnseite 10b des
externen Verbindungsanschlusses, der an dem rechten Ende angeordnet
ist, wie in 1 zu sehen, entweder durch Löten oder durch
Verstemmen verbunden ist.An external connection port 10 has an insulating part or a sleeve 12 that is integral with the outer circumference of the connector 10 is shaped and the isolation part 12 is in the area 4c a larger diameter of the internal bore 4 used or more precisely, in the outer area 4cb , and becomes therein by caulking an end 2a secured the housing. The outer circumference of the external connection terminal 10 is knurled and an insulating resin is integrally molded around the insulation sleeve 12 to shape. The external connection port 10 is with an axial passage opening 10a formed in alignment with its axis and an electrode fitting 14 of the ceramic heating element 6 is passed through the through hole and has a distal end 14a electrically connected to an outer face 10b the external connection terminal disposed at the right end, as in FIG 1 to see, either by soldering or by caulking is connected.
Zusammenbauschritte
für die
Glühkerze,
die den keramischen Heizer für
einen Dieselmotor umfasst werden nun unter Bezugnahme auf die 1, 2a, 2b und 2c beschrieben
werden. In das keramische Heizelement 6 ist ein spulenförmiger Heizdraht 16 eingebettet,
der in der Mitte der Länge des
Heizelements 6 an seinem Ende 16a nach außen hin
freigelegt ist, um elektrisch mit der inneren Oberfläche der
metallischen äußeren Hülse 8 elektrisch verbunden
zu werden. Das andere Ende 16b des Heizdrahtes 16 ist
innerhalb einer Elektrodenpassstückanbringungsöffnung 6b,
die in einer Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelements 6 angeordnet ist, freigelegt,
die eine rechtsseitige Stirnfläche
ist, wie in 1 gezeigt, oder eine obere Stirnfläche ist,
die in den 2a–2c gezeigt,
um elektrisch mit einem Ende 14b des Elektrodenpassstückes 14 verbunden zu
werden.Assembly steps for the glow plug comprising the ceramic heater for a diesel engine will now be described with reference to FIGS 1 . 2a . 2 B and 2c to be discribed. In the ceramic heating element 6 is a coil-shaped heating wire 16 embedded in the middle of the length of the heating element 6 at its end 16a is exposed to the outside to electrically with the inner surface of the metallic outer sleeve 8th to be electrically connected. The other end 16b of the heating wire 16 is within an electrode fitting attachment hole 6b in an end face 6a of the ceramic heating element 6 is located exposed, which is a right-sided end face, as in 1 shown, or an upper end face is in the 2a - 2c shown to be electrically with one end 14b of the electrode fitting 14 to be connected.
Wenn
das keramische Heizelement 6, die metallische äußere Hülse 8 und
das Elektrodenpassstück 14 miteinander
zementiert werden, um den keramischen Heizer 9 zusammenzubauen,
wird das keramische Heizelement 6 anfänglich in die metallische äußere Hülse 8 eingesetzt
und sie werden in einer Löthalterung 20 angebracht,
um ihre relativen Positionen auszurichten. Wenn das keramische Heizelement 6 und
die metallische äußere Hülse 8 zueinander
ausgerichtet sind, erstreckt sich ein Erwärmungsbereich 6c,
der an dem inneren Ende des keramischen Heizelements 6 angeordnet
ist, außerhalb
der metallischen äußeren Hülse, während das
gegenüberliegende
Ende 6a oder obere Ende, an dem es mit dem Elektrodenpassstück 14 verbunden
ist, innerhalb der metallischen äußeren Hülse 8 angeordnet ist.If the ceramic heating element 6 , the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 cemented together to the ceramic heater 9 assemble, becomes the ceramic heating element 6 initially in the metallic outer sleeve 8th used and they are in a solder holder 20 appropriate to align their relative positions. If the ceramic heating element 6 and the metallic outer sleeve 8th aligned with each other, a heating area extends 6c attached to the inner end of the ceramic heating element 6 is disposed outside the metallic outer sleeve, while the opposite end 6a or upper end where it is with the electrode fitting 14 is connected inside the metallic outer sleeve 8th is arranged.
Ein
Ende 14b des Elektrodenpassstücks 14 ist in eine
Anlageöffnung 6b eingesetzt,
die in dem oberen Ende 6a des keramischen Heizelements 6 eingeformt
ist und an dem das Ende 16b des spulenförmigen Heizdrahtes freigelegt
ist. Nachfolgend wird ein drahtförmiges
Silberlötfüllmetall 23 aufgespult, um
einen äußeren Durchmesser
im Wesentlichen vergleichbar mit dem inneren Durchmesser der metallischen äußeren Hülse vergleichbar
ist, auszubilden und wird in die Hülse 8 eingesetzt,
um an der oberen Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelements 6 (siehe 2a) angeordnet
zu werden. Während
es in einer Wasserstoffatmosphäre
auf 900°C aufgeheizt
wird, schmilzt das Silberlötfüllmetall 22 (siehe 2b),
um in Zwischenräume
zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des
keramischen Heizelements 6 und der inneren Umfangsoberfläche der metallischen äußeren Hülse 8 zu
fließen
und zwischen die Anlageöffnung 6b an
der oberen Stirnseite 6a des keramischen Heizelements 6 und
die äußeren Oberfläche des
Elektrodenpassstücks 14,
wodurch ein Lötvorgang
erreicht wird (siehe 2c).An end 14b of the electrode fitting 14 is in an investment opening 6b inserted in the upper end 6a of the ceramic heating element 6 is formed and at the end 16b of the coil-shaped heating wire is exposed. The following is a wire-shaped silver brazing filler metal 23 coiled to form an outer diameter substantially comparable to the inner diameter of the metallic outer sleeve, and form into the sleeve 8th used to attach to the upper face 6a of the ceramic heating element 6 (please refer 2a ) to be arranged. While being heated to 900 ° C in a hydrogen atmosphere, the silver brazing filler metal melts 22 (please refer 2 B ) to spaces between the outer peripheral surface of the ceramic heating element 6 and the inner peripheral surface of the metallic outer sleeve 8th to flow and between the investment opening 6b at the upper end 6a of the ceramic heating element 6 and the outer surface of the electrode fitting 14 , whereby a soldering process is achieved (see 2c ).
Da
die Affinität
oder Benetzbarkeit zwischen dem Silberlötfüllmetall 22 und dem
keramischen Material sehr gering ist, bleibt kein Silberlötfüllmetall 22 an
der oberen Stirnseite 6a des keramischen Heizelements 6 übrig. Es
ist zu beachten, dass in den Bereichen, in denen ein Silberlötfüllmetall
zwischen dem keramischen Heizelement 6 und der metallischen äußeren Hülse 8 angeordnet
wird und zwischen dem keramischen Heizelement 6 und dem Elektrodenpassstück 14,
die Oberflächen
dieser Teile behandelt werden, um die Affinität mit dem Silberlötfüllmetall 22 zu
erhöhen,
um ein Verteilen des Silberlötfüllmetalls 22 besonders
zu vereinfachen. Zu diesem Zweck wird eine Oberflächenbehandlung
an der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem Elektrodenpassstück 14 beispielsweise
durch Ni-Beschichtung angewendet, und eine Oberflächenbehandlung,
die eine Ni-Metallisierung bereitstellt, wird zum Beispiel an der
Oberfläche
des keramischen Heizelements 6 angewendet, die gelötet werden
soll. Entsprechend ist die obere Stirnfläche 6a des keramischen
Heizelements 6, die nicht einem Lötvorgang ausgesetzt ist, nicht
mit einer Oberflächenbehandlung
versehen und hat daher ein sehr geringes Niveau der Benetzbarkeit bezüglich des
Silberlötfüllmetalls 22.Because the affinity or wettability between the silver brazing filler metal 22 and the ceramic material is very low, no Silberlötfüllmetall remains 22 at the upper end 6a of the ceramic heating element 6 left. It should be noted that in areas where a silver brazing filler metal between the ceramic heating element 6 and the metallic outer sleeve 8th is arranged and between the ceramic heating element 6 and the electrode fitting 14 The surfaces of these parts are treated to have the affinity with the silver brazing filler metal 22 increase to distribute the silver solder filler metal 22 especially to simplify. For this purpose, a surface treatment on the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 for example, by Ni coating, and a surface treatment providing Ni metallization becomes, for example, on the surface of the ceramic heater 6 applied, which is to be soldered. Accordingly, the upper end face 6a of the ceramic heating element 6 , which is not subjected to a soldering process, not provided with a surface treatment and therefore has a very low level of wettability with respect to the silver brazing filler metal 22 ,
Wie
vorhergehend erwähnt,
wird das keramische Heizelement 6 in die metallische äußere Hülse 8 eingesetzt
und nachdem das keramische Heizelement, die metallische äußere Hülse 8 und
das Elektrodenpassstück 14 durch
Verlöten
miteinander gesichert wurden, wird das distale Ende 14a des
Elektrodenpassstücks 14,
das nun mit dem keramischen Heizelement 6 verbunden ist,
durch die Axialbohrung 4 in dem Gehäuse 2 durch dessen Öffnung hindurch geführt, die
später
dazu verwendet wird, das keramische Heizelement zu befestigen oder
die linke Öffnung,
wie in 1 zu sehen, während
ein Ende der metallischen äußeren Hülse in den
Bereich 4a eines mittleren Durchmessers des Gehäuses 2 eingesetzt wird
und durch Löten
oder durch Presssitz darin gesichert wird. Zu dieser Zeit ist die
innere Stirnfläche 8a der
metallischen äußeren Hülse 8 in
Anlage gegen die Stufe 4d, die zwischen dem Bereich 4a eines mittleren
Durchmessers und dem Bereich 4b eines kleineren Durchmessers
der internen Bohrung 4 definiert ist, positioniert. Unter
der Bedingung, dass die metallische äußere Hülse 8 gesichert wird,
erstreckt sich das distale Ende 14a des Elektrodenpassstücks 14 auf
die Außenseite
des Bereichs 4c eines größeren Durchmessers des Gehäuses 2.As previously mentioned, the ceramic heating element becomes 6 into the metallic outer sleeve 8th inserted and after the ceramic heating element, the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 secured together by soldering, becomes the distal end 14a of the electrode fitting 14 that now with the ceramic heating element 6 is connected, through the axial bore 4 in the case 2 passed through the opening, which is later used to fix the ceramic heating element or the left opening, as in 1 see while one end of the metallic outer sleeve in the area 4a a mean diameter of the housing 2 is inserted and secured by soldering or by press fit therein. At this time is the inner face 8a the metallic outer sleeve 8th in plant against the stage 4d that is between the area 4a a mean diameter and the range 4b a smaller diameter of the internal bore 4 is defined, positioned. On the condition that the metallic outer sleeve 8th is secured, the distal end extends 14a of the electrode fitting 14 on the outside of the area 4c a larger diameter of the housing 2 ,
Die
Isolationsmuffe 12 und der externe Verbindungsanschluss 10 werden
in den Bereich 4c des Gehäuses 2 eingesetzt,
während
es dem distalen Ende 14a des Elektrodenpassstücks 14 erlaubt
wird, durch die axiale Durchgangsöffnung 10a, die in
dem externen Verbindungsanschluss eingeformt ist, der integral mit
der Isolationsmuffe 12 ist, hindurchzugehen. Anschließens wird
das Ende 2a des Gehäuses 2 verstemmt,
um den externen Verbindungsanschluss am Ort zu halten. Das Elektrodenpassstück 14 wird
elektrisch mit dem externen Verbindungsanschluss 10 verbunden
an einem äußeren Ende 10b des
externen Verbindungsanschlusses, wie durch Löten oder durch Verstemmen verbunden.
Die Keramikheizerglühkerze
für einen
Dieselmotor, die in 1 gezeigt ist, wird auf diese
Weise zusammengebaut.The insulation sleeve 12 and the external connection port 10 be in the area 4c of the housing 2 used while it's the distal end 14a of the electrode fitting 14 is allowed, through the axial passage opening 10a formed in the external connection terminal integral with the insulation sleeve 12 is to go through. After that, the end will be 2a of the housing 2 caulked to hold the external connection terminal in place. The electrode fitting 14 becomes electrically connected to the external connection terminal 10 connected at an outer end 10b of the external connection terminal as connected by soldering or caulking. The ceramic heater glow plug for a diesel engine used in 1 is shown is assembled in this way.
Wenn
das keramische Heizelement 6 und die metallische äußere Hülse 8 durch
einen Lötvorgang
zusammenzementiert werden, wie auch das keramische Heizelement 6 und
das Elektrodenpassstück 14,
fließt,
wenn der Lötvorgang
normal stattfindet, das geschmolzene Silberlötfüllmetall 22 vollständig in
die Zwischenräume
zwischen der inneren Umfangsoberfläche der metallischen äußeren Hülse 8 und
der äußeren Umfangsoberfläche des
keramischen Heizelementes 6 und zwischen die innere Oberfläche der
Anlageöffnung 6b,
die in einer Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelements 6 eingeformt ist, und die äußere Oberfläche des
Elektrodenpassstücks 14 und
daher bleibt kein Silberlötfüllmetall 22 an
der oberen Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelements 6 übrig. Entsprechend kann ein
elektrischer Kurzschluss zwischen der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem Elektrodenpassstück 14 nicht stattfinden.If the ceramic heating element 6 and the metallic outer sleeve 8th cemented together by a soldering process, as well as the ceramic heating element 6 and the electrode fitting 14 When the soldering operation is normal, the molten silver solder filler metal flows 22 completely in the spaces between the inner peripheral surface of the metallic outer sleeve 8th and the outer peripheral surface of the ceramic heater 6 and between the inner surface of the abutment opening 6b in an end face 6a of the ceramic heating element 6 is formed, and the outer surface of the electrode fitting 14 and therefore no silver solder filler metal remains 22 at the upper end face 6a of the ceramic heating element 6 left. Accordingly, an electrical short circuit between the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 not take place.
Ein
Mechanismus, der es dem Silberlötfüllmetall 22 erlaubt,
in die Zwischenräume
zwischen dem keramischen Heizelement 6 auf der einen Seite und
der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem Elektrodenpassstück 14 auf
der anderen Seite während des
Lötvorganges
zu fließen,
wird nun kurz erläutert. Die
Affinität
zwischen der Flüssigkeit
und der festen Oberfläche
wird üblicherweise
als Benetzbarkeit bezeichnet. Wenn die Benetzbarkeit oder die Affinität hoch ist,
tendiert die Flüssigkeit
dazu, sich stark entlang der festen Oberfläche zu verteilen, während, wenn
die Benetzbarkeit oder die Affinität niedrig ist, die Flüssigkeit
dazu tendiert, sich an einer einzelnen Stelle auf der festen Oberfläche zu sammeln,
um eine halbkugelförmige
Konfiguration anzunehmen. Das geschmolzene Silberlötfüllmetall 22 hat
eine sehr geringe Benetzbarkeit bezüglich der Keramiken und hat
eine hohe Benetzbarkeit bezüglich
einer Oberfläche
von Ni (Nickel), Ti beinhaltend Ni, Cu, Ag Legierungen oder Glas.A mechanism that gives it the silver brazing filler metal 22 allowed into the spaces between the ceramic heating element 6 on one side and the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 to flow on the other side during the soldering process will now be briefly explained. The affinity between the liquid and the solid surface is commonly referred to as wettability. When the wettability or the affinity is high, the liquid tends to be distributed strongly along the solid surface, while if the wettability or the affinity is low, the liquid tends to collect at a single location on the solid surface to assume a hemispherical configuration. The molten silver solder filler metal 22 has a very low wettability with respect to the ceramics and has a high wettability with respect to a surface of Ni (nickel), Ti including Ni, Cu, Ag alloys or glass.
Entsprechend
wird, wenn das geschmolzene Silberlötfüllmetall 22 an der
oberen Stirnfläche 6a des keramischen
Heizelementes 6 in einem ringförmigen Raum zwischen dem inneren
Umfang der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem äußeren Umfang des
Elektrodenpassstückes 14 angeordnet
ist, der Kapillareffekt des Zwischenraums, der zwischen der inneren
Umfangsoberfläche
der metallischen äußeren Hülse 8 und
der äußeren Umfangsoberfläche des keramischen
Heizelementes 6 vorgesehen ist, kombiniert mit einer Absorptionskraft,
die durch die Benetzbarkeit zwischen dem Silberlötfüllmetall 22 und dem
Ni, das durch die Oberflächenbehandlung
der äußeren Umfangsoberfläche des
keramischen Heizelementes 6 und der inneren Umfangsoberfläche der metallischen äußeren Hülse 8 aufgebracht
ist, um einen Einfluss auf das Silberlötfüllmetall 22 auszuüben, um
es in den Hohlraum zu ziehen. Andererseits da die Benetzbarkeit
des Silberlötfüllmetalls 22 mit der
gesamten Oberfläche,
die durch das Silberlötfüllmetall 22 kontaktiert
ist, inklusive der inneren Umfangsoberfläche der metallischen äußeren Hülse 8, die
oberhalb der oberen Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelements 6 angeordnet und durch das geschmolzene
Silberlötfüllmetall 22 kontaktiert
ist, produziert die äußere Umfangsoberfläche des
Elektrodenpassstücks 14 und
die obere Stirnfläche 6a des keramischen
Heizelementes 6 eine Kraft, die dazu tendiert, das geschmolzene
Silberlötfüllmetall 22 an dem
keramischen Heizelement 6 zu halten. Wenn die Summe der
Kraft des Kapillareffekts kombiniert mit der Absorptionskraft größer ist,
als die Kraft, die durch die Benetzbarkeit produziert wird, die
dazu tendiert, das geschmolzene Silberlötfüllmetall an dem keramischen
Heizelement zu halten, kann das Silberlötfüllmetall 22 in den
Zwischenraum hereingezogen werden.Accordingly, when the molten silver solder fill metal becomes 22 at the upper end face 6a of the ceramic heating element 6 in an annular space between the inner periphery of the metallic outer sleeve 8th and the outer periphery of the electrode fitting 14 is arranged, the capillary effect of the gap between the inner peripheral surface of the metallic outer sleeve 8th and the outer peripheral surface of the ceramic heater 6 is combined, combined with an absorption force, by the wettability between the Silberlötfüllmetall 22 and the Ni obtained by the surface treatment of the outer peripheral surface of the ceramic heater 6 and the inner peripheral surface of the metallic outer sleeve 8th is applied to affect the silver solder filler metal 22 exercise to pull it into the cavity. On the other hand, because the wettability of the silver solder filler metal 22 with the entire surface passing through the silver solder filler metal 22 is contacted, including the inner peripheral surface of the metallic outer sleeve 8th that is above the upper end face 6a of the ceramic heating element 6 and through the molten silver solder fill metal 22 is contacted, produces the outer peripheral surface of the electrode fitting 14 and the upper end face 6a of the ceramic heating element 6 a force tending to melt the molten silver solder metal 22 on the ceramic heating element 6 to keep. If the sum of the force of the capillary effect combined with the absorption force is greater than the force, the is produced by the wettability, which tends to hold the molten silver solder fill metal to the ceramic heater, the silver solder fill metal may be produced 22 be pulled into the gap.
Es
wird zu sehen sein, dass das Silberlötfüllmetall 22 in seinem
geschmolzenen Zustand, das an der oberen Stirnfläche 6a des keramischen
Heizelements 6 angeordnet ist, einen Teil umfasst, der
in Kontakt mit der Keramik ist, die eine niedrige Benetzbarkeit
aufweist und einen anderen Teil, der in Kontakt mit der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem Elektrodenpassstück 14 ist,
die Ni beschichtet sind und eine hohe Benetzbarkeit hat. Je höher der
Anteil eines Kontaktbereichs mit der Keramik, die eine niedrige
Benetzbarkeit hat, ist, desto niedriger ist die gesamte resultierende
Benetzbarkeit. In diesem Fall wird das geschmolzene Silberlötfüllmetall 22 in
den Hohlraum zwischen dem keramischen Heizelement 6 und
der metallischen äußeren Hülse 8 hereingezogen
und es bleibt kein Silberlötfüllmetall 22 an
der Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelements 6 übrig. Wenn jedoch das Verhältnis des
Kontaktbereichs mit dem Keramik reduziert wird, steigt die Gesamtbenetzbarkeit
an und entsprechend wird das geschmolzene Silberlötfüllmetall 22 nicht
in den Zwischenraum hereingezogen, sondern bleibt an der Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelements übrig.It will be seen that the silver solder filler metal 22 in its molten state, that at the upper end face 6a of the ceramic heating element 6 is arranged, comprises a part which is in contact with the ceramic, which has a low wettability and another part, which is in contact with the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 Ni coated and has a high wettability. The higher the proportion of contact area with the ceramic which has low wettability, the lower the overall resulting wettability. In this case, the molten silver solder filler metal becomes 22 in the cavity between the ceramic heating element 6 and the metallic outer sleeve 8th pulled in and there is no silver solder filler metal 22 at the frontal area 6a of the ceramic heating element 6 left. However, when the ratio of the contact area with the ceramic is reduced, the total wettability increases, and accordingly, the molten silver solder filler metal becomes 22 not pulled into the space, but remains at the end face 6a of the ceramic heating element left.
Wie
oben erwähnt,
wenn der Lötvorgang
normal stattfindet, bleibt kein Silberlötfüllmetall 22 an der oberen
Stirnfläche 6 des
keramischen Heizelements 6 zwischen der metallischen äußeren Hülse 8 und dem
Elektrodenpassstück 14 übrig und
daher kann dort ein elektrischer Kurzschluss zwischen der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem Elektrodenpassstück 14 nicht
stattfinden. Es gibt jedoch den Fall, dass das Silberlötfüllmetall 22,
das auf der oberen Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelementes 6 angeordnet ist, wie in den 3a–3c gezeigt,
nicht in den Zwischenraum hineinfließen kann, nachdem es geschmolzen
ist, wie in 3b gezeigt und daher auf der
Stirnfläche 6a verbleibt
(siehe 3c). Wenn das Silberlötfüllmetall 22 auf
dem keramischen Heizelement 6, das zwischen dem Elektrodenpassstück 14 und
der metallischen äußeren Hülse 8 angeordnet ist,
verbleibt, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass ein elektrischer
Kurzschluss zwischen dem Elektrodenpassstück 14 und der metallischen äußeren Hülse 8 auftritt.As mentioned above, when the soldering operation is normal, no silver solder filler metal remains 22 at the upper end face 6 of the ceramic heating element 6 between the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 left over and therefore there can be an electrical short circuit between the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 not take place. However, there is the case that the silver solder filler metal 22 on the upper face 6a of the ceramic heating element 6 is arranged as in the 3a - 3c shown, can not flow into the gap after it has melted, as in 3b shown and therefore on the face 6a remains (see 3c ). If the silver solder filler metal 22 on the ceramic heating element 6 between the electrode fitting 14 and the metallic outer sleeve 8th is left, there is a likelihood that an electrical short circuit between the Elektrodenpassstück 14 and the metallic outer sleeve 8th occurs.
Unter
Berücksichtigung
des Mechanismus, durch den das geschmolzene Silberlötfüllmetall 22 auf
der Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelements 6 in den Zwischenraum zwischen
dem keramischen Heizelement 6 und der metallischen äußeren Hülse 8 hereingezogen
wird, haben die vorliegenden Erfinder Tests durchgeführt, um
die Grenzbedingungen zwischen einem normalen Lötvorgang, in dem kein Silberlötfüllmaterial 22 auf
der Stirnfläche 6a des keramischen
Heizelementes 6 verbleibt und einem nicht erfolgreichen
Lötvorgang
ermittelt.Taking into account the mechanism by which the molten silver solder filler metal 22 on the face 6a of the ceramic heating element 6 in the space between the ceramic heating element 6 and the metallic outer sleeve 8th The present inventors have conducted tests to determine the boundary conditions between a normal soldering process in which no silver soldering material is used 22 on the face 6a of the ceramic heating element 6 remains and an unsuccessful soldering determined.
Um
die Parameter, die während
dieser Tests verwendet wurden, auszuwählen, wurden beide Faktoren,
die sich auf die Affinität
oder Benetzbarkeit und auf den Kapillareffekt und Faktoren, die
sich auf den Lötvorgang
beziehen, berücksichtigt.Around
the parameters that during
these tests were used to select both factors,
focusing on the affinity
or wettability and on the capillary effect and factors that
on the soldering process
take into account.
Faktoren,
die sich auf die Benetzbarkeit und den Kapillareffekt beziehen,
sind nachfolgend aufgeführt.factors
relating to wettability and capillary effect,
are listed below.
1. Oberflächenbehandlung,
die in einem Bereich angewendet wird, der verlötet werden soll:1. surface treatment,
used in an area to be soldered:
Die
Oberfläche
des Teiles in dem Bereich, in dem er silbergelötet werden soll, wird behandelt,
um die Benetzbarkeit oder Affinität mit dem Silberlötfüllmetall 22 zu
erhöhen.
Zum Beispiel kann sie aus Ni oder Ni-Legierungen geformt sein. Die
Oberfläche
ist Ni-beschichtet, die Oberfläche
ist metallisiert durch Ni, Ti umfassend Ni, Cu oder Ag Legierungen
oder die Oberfläche
ist mit einem Glasfilm ausgeformt, um die Benetzbarkeit oder Affinität mit dem
Silberlötfüllmetall 22 zu
erhöhen.The surface of the part in the area in which it is to be silver-soldered is treated for wettability or affinity with the silver solder filler metal 22 to increase. For example, it may be formed of Ni or Ni alloys. The surface is Ni-coated, the surface is metallized by Ni, Ti comprising Ni, Cu or Ag alloys, or the surface is formed with a glass film for wettability or affinity with the silver brazing filler metal 22 to increase.
2. Zwischenraum zwischen
der äußeren Umfangsoberfläche des
keramischen Heizelements 6 und der inneren Umfangsoberfläche der
metallischen äußeren Hülse 8:2. Space between the outer peripheral surface of the ceramic heater 6 and the inner peripheral surface of the metallic outer sleeve 8th :
Die
Kraft, die durch den Kapillareffekt erzeugt wird, steigt an, wenn
der Zwischenraum reduziert wird.The
Force generated by the capillary effect increases when
the gap is reduced.
3. Fläche der Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelementes 6 oder der Fläche zwischen dem inneren Durchmesser
der metallischen äußeren Hülse 8 und dem äußeren Durchmesser
des Elektrodenpassstücks 14:3. Surface of the face 6a of the ceramic heating element 6 or the area between the inner diameter of the metallic outer sleeve 8th and the outer diameter of the electrode fitting 14 :
Da
die Abmessung der Kontaktfläche
mit der Keramik, die eine reduzierte Benetzbarkeit mit dem Silberlötfüllmetall 22 hat,
ansteigt, wird die Gesamtbenetzbarkeit reduziert. Andererseits,
wenn das Verhältnis
der Kontaktfläche
reduziert wird, nimmt die Gesamtbenetzbarkeit zu.Since the dimension of the contact surface with the ceramic, which has a reduced wettability with the Silberlötfüllmetall 22 has, the total wettability is reduced. On the other hand, when the ratio of the contact area is reduced, the total wettability increases.
4. Material des Silberlötfüllmetalls 22:4. Material of silver solder filler metal 22 :
Für den keramischen
Heizer 9, der innerhalb der Glühkerze verwendet wird, kann
das Silberlötfüllmaterial
schmelzen während
der Zeit, in der die Glühkerze
Hitze produziert, wenn die Löttemperatur gleich
oder unter 900°C
liegt.For the ceramic heater 9 , which is used inside the glow plug, may melt the silver solder fill material during the time that the glow plug is producing heat when the brazing temperature is equal to or lower than 900 ° C.
Entsprechend
ist es notwendig, dass die Löttemperatur
zumindest gleich 900°C
oder höher
ist. Aus diesem Grund ist das Silberlötfüllmetall 22 beschränkt auf
eines, das einen Silberbestandteil aufweist, der gleich ist oder
größer als
70% ist, so wie BAg-8, das einen Silberanteil von 71 bis 73% aufweist.Accordingly, it is necessary that the soldering temperature is at least 900 ° C or higher. For this reason, the silver brazing filler metal is 22 limited to one having a silver component equal to or greater than 70%, such as BAg-8 having a silver content of 71 to 73%.
Faktoren,
die sich auf den Lötvorgang
beziehen, sind nachfolgend aufgelistet.factors
focusing on the soldering process
are listed below.
1. Quantität des Silberlötfüllmetalls 22:1. Quantity of silver solder filler metal 22 :
Eine
minimale Quantität
des Silberlötfüllmetalls 22 wird
bestimmt aus der Notwendigkeit, einen erfolgreichen Lötvorgang
in einem Bereich, der gelötet
werden soll, durchzuführen.
Es ist jedoch notwendig, einen Einfluss zu bestätigen, der daraus resultieren
könnte,
wenn eine Quantität
verwendet würde
zusätzlich
zu der verwendeten minimalen Quantität.A minimum quantity of silver solder filler metal 22 is determined by the need to perform a successful soldering operation in an area to be soldered. However, it is necessary to confirm an influence that might result if a quantity were used in addition to the minimum quantity used.
2. Durchgänge des
Lötvorgangs:2nd passes of the
soldering:
Es
ist notwendig zu bestätigen,
welche Unterschiede auftreten zwischen einem Lötvorgang in einem einzigen
Durchlauf, nämlich,
in dem das Löten zwischen
dem keramischen Heizelement 6 und der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem Löten
zwischen dem keramischen Heizelement 6 und dem Elektrodenpassstück 14 in
einem Schritt stattfindet, und einem Lötvorgang in zwei Durchgängen, nämlich, in
dem das Elektrodenpassstück 14 zunächst mit dem
keramischen Heizelement 6 verlötet wird und dann das keramische
Heizelement 6 in die metallische äußere Hülse eingesetzt wird, um mit
dieser verlötet
zu werden.It is necessary to confirm what differences occur between a soldering operation in a single pass, namely, in which the soldering between the ceramic heating element 6 and the metallic outer sleeve 8th and soldering between the ceramic heating element 6 and the electrode fitting 14 takes place in one step, and a soldering operation in two passes, namely, in which the electrode fitting 14 first with the ceramic heating element 6 is soldered and then the ceramic heating element 6 is inserted into the metallic outer sleeve to be soldered with this.
Eine
Anzahl von Bestätigungstests
wurden durchgeführt
um die unterschiedlichen Faktoren, die oben genannt wurden, zu berücksichtigen.
In einem ersten Bestätigungstest
wurde der Einfluss der Fläche
der oberen Stirnseite 6a des keramischen Heizelementes 6 berücksichtigt.A number of confirmatory tests were conducted to account for the different factors mentioned above. In a first confirmatory test, the influence of the area of the upper end face was 6a of the ceramic heating element 6 considered.
Testmuster
umfassen die metallische äußere Hülse 8,
die aus einem rostfreien Stahl SUS430 geformt ist, wobei ihre Oberfläche mit
einer Dicke im Bereich von 10 μ Ni-beschichtet
ist, das Elektrodenpassstück 14,
das aus einem weichen Stahldrahtmaterial geformt ist, wobei seine
Oberfläche
Ni-beschichtet ist
bis zu einer Dicke im Bereich von 10 μ und das keramische Heizelement 6,
das aus Silikonnitridkeramik geformt ist mit einer Oberflächenbehandlung,
die auf einer innere Oberfläche
der Elektrodenpassstückanlageöffnung 6b und
einem Oberflächenbereich,
der mit der inneren Oberfläche
der metallischen äußeren Hülse 8 verlötet werden
soll, angewendet ist. Die Oberflächenbehandlung
umfasst das Anwenden einer Ni-Paste
auf den Oberflächenbereich,
der verlötet
werden soll, gefolgt von einer Metallisierung oder eines Aufbackens
bei einer Temperatur von 950°C,
um die metallische Komponente (Ni) in der Paste zu metallisieren.
Das Silberlötfüllmetall 22 umfasst
BAg-8 in der Form eines Drahtgewichts von 0,3 g. Die Quantität des Silberlötfüllmetalls 22 wird
bestimmt auf eine solche Weise, dass, wenn die Lötlänge zwischen dem keramischen
Heizelement 6 und der metallischen äußeren Hülse 8 30 mm ist, die
Quantität,
die dazu benötigt
wird, den daraus sich ergebenden Abstand aufzufüllen, um 10% erhöht wird.Test patterns include the metallic outer sleeve 8th which is formed of a SUS430 stainless steel with its surface Ni-plated to a thickness in the range of 10 μ, the electrode fitting 14 formed of a soft steel wire material having its surface Ni-plated to a thickness in the range of 10 μ and the ceramic heating element 6 formed of silicon nitride ceramic having a surface treatment formed on an inner surface of the electrode fitting abutment 6b and a surface area that matches the inner surface of the metallic outer sleeve 8th is to be soldered, is applied. The surface treatment involves applying a Ni paste to the surface area to be soldered, followed by metallization or baking at a temperature of 950 ° C to metallize the metallic component (Ni) in the paste. The silver solder filler metal 22 includes BAg-8 in the form of a wire weight of 0.3 g. The quantity of silver solder filler metal 22 is determined in such a way that when the soldering length between the ceramic heating element 6 and the metallic outer sleeve 8th 30 mm, the quantity needed to fill the resulting gap is increased by 10%.
Größen für die Testmuster
sind so, dass für die
metallische äußere Hülse 8,
15 Werte für
den inneren Durchmesser gewählt
wurden in einem Bereich von ⌀ 2,0
bis 4,8 mm in Inkrementen von 0,2 mm und zehn Werte gewählt wurden
für den
Außendurchmesser
des Elektrodenpassstücks 14 in
einem Bereich von Durchmesser ⌀ 0,4
bis 2,5 mm, nämlich, ⌀ 0,4 mm,
0,5 mm, 0,6 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,5 mm, 1,8 mm, 2,0 mm und
2,5 mm. Der Abstand zwischen dem inneren Durchmesser der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem Außendurchmesser des
keramischen Heizelementes 6 beträgt auf einer Seite 75 μ. Die Lötlänge zwischen
der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem keramischen Heizelement 6 ist gleich 30 mm.Sizes for the test patterns are such that for the metallic outer sleeve 8th , 15 values for the inner diameter were selected in a range of ⌀ 2.0 to 4.8 mm in increments of 0.2 mm, and ten values were selected for the outer diameter of the electrode fitting 14 in a range of diameter ⌀ 0,4 to 2,5 mm, namely, ⌀ 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1, 5 mm, 1.8 mm, 2.0 mm and 2.5 mm. The distance between the inner diameter of the metallic outer sleeve 8th and the outer diameter of the ceramic heating element 6 is on one side 75 μ. The soldering length between the metallic outer sleeve 8th and the ceramic heating element 6 is equal to 30 mm.
Die
oben genannten Muster wurden sequentiell miteinander kombiniert,
um die Fläche
der oberen Stirnseite des keramischen Heizelementes 6,
die zur Durchführung
eines Lötvorgangs
durch das Silberlötfüllmetall 22 kontaktiert
wird, zu verändern
und eine Bestätigung
wurde durchgeführt
um zu sehen, ob ein elektrischer Kurzschluss zwischen der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem Elektrodenpassstück 14 auftrat.The above patterns were sequentially combined with each other around the surface of the upper face of the ceramic heater 6 for performing a soldering operation through the silver solder filler metal 22 contacted, change and a confirmation was made to see if an electrical short between the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 occurred.
Der
Testvorgang umfasst das Auswählen
einer Kombination der Muster, nämlich
des keramischen Heizelementes 6, der metallischen äußeren Hülse 8 und
des Elektrodenpassstücks 14,
deren Anordnung auf der Löthalterung 20 auf
eine Weise, die in 2 gezeigt ist,
Anordnen des Silberlötfüllmetalls 22,
Aufheizen der Anordnung auf 900°C
und Halten in einer Wasserstoffatmosphäre für 30 Minuten, um einen Lötvorgang
durchzuführen.
Auf diese Weise findet der Lötvorgang
in einem einzigen Schritt statt. Nachfolgend wird das Auftreten
eines elektrischen Kurzschlusses zwischen der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem Elektrodenpassstück 14 untersucht.The testing procedure involves selecting a combination of the patterns, namely the ceramic heating element 6 , the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 whose arrangement on the solder holder 20 in a way that in 2 is shown arranging the silver brazing filler metal 22 , Heating the assembly to 900 ° C and holding in a hydrogen atmosphere for 30 minutes to perform a soldering operation. In this way, the soldering process takes place in a single step. The following is the occurrence of an electrical short circuit between the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 examined.
Testresultate
sind in 5 und 6 gezeigt. 5 ist
ein Diagramm, das das Auftreten eines elektrischen Kurzschlusses
zwischen der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem Elektrodenpassstück 14 nach
dem Lötvorgang
zeigt und jeglichen Rückstand
des Silberlötfüllmetalls 22 auf
der oberen Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelementes nach dem Lötvorgang für unterschiedliche Kombinationen der
metallischen äußeren Hülse 8 und
des Elektrodenpassstücks 14. 6 ist
eine grafische Darstellung der Testresultate. In diesen Figuren
bezeichnet ein Kreis die Abwesenheit eines Kurzschlusses und kein Übrigbleiben
des Silberlötfüllmetalls 22,
während
X das Auftreten eines Kurzschlusses und eines Überrestes des Silberlötfüllmetalls 22 andeutet.Test results are in 5 and 6 shown. 5 is a diagram showing the occurrence of an electrical short between the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 after soldering shows and any residue of the Silberlötfüllmetalls 22 on the upper face 6a the ceramic heating element after the soldering process for different combinations of the metallic outer sleeve 8th and the electric denpassstücks 14 , 6 is a graphical representation of the test results. In these figures, a circle indicates the absence of a short circuit and no remaining of the silver brazing filler metal 22 while X is the occurrence of a short circuit and a remnant of the silver brazing filler metal 22 suggests.
Die
Resultate, die in 5 und 6 gezeigt
sind, können
wie folgt zusammengefasst werden.The results in 5 and 6 can be summarized as follows.
Für einen
Innendurchmesser (X) der metallischen äußeren Hülse, die in den Bereich von ⌀ 2,0 mm
bis ⌀ 4,8
mm liegt und dem Außendurchmesser (Y)
des Elektrodenpassstücks 14 in
dem Bereich von ⌀ 0,5
mm bis ⌀ 2,5
mm, wird bestätigt,
dass, wenn der Unterschied zwischen dem Innendurchmesser der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem Außendurchmesser
des Elektrodenpassstücks 14 (X – Y) einen Wert
hat, der gleich ist oder größer als
1,5 mm, nach dem Lötvorgang
kein Silberlötfüllmetall 22 auf
der oberen Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelementes 6 verbleibt und kein Kurzschluss
zwischen dem Elektrodenpassstück 14 und
der metallischen äußeren Hülse 8 auftritt.
Umgekehrt tritt, für
einen Unterschied (X – Y),
der weniger als 1,5 mm ist, ein Verbleiben des Silberlötfüllmetalls 22 auf
der oberen Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelementes 6 auf und das Elektrodenpassstück 14 hat
einen Kurzschluss mit der metallischen äußeren Hülse 8.For an inner diameter (X) of the metallic outer sleeve which is in the range of ⌀ 2.0 mm to ⌀ 4.8 mm and the outer diameter (Y) of the electrode fitting 14 in the range of ⌀ 0.5 mm to ⌀ 2.5 mm, it is confirmed that if the difference between the inner diameter of the metallic outer sleeve 8th and the outer diameter of the electrode fitting 14 (X - Y) has a value equal to or greater than 1.5 mm, no solder silver filler metal after soldering 22 on the upper face 6a of the ceramic heating element 6 remains and no short circuit between the electrode fitting 14 and the metallic outer sleeve 8th occurs. Conversely, for a difference (X - Y) that is less than 1.5 mm, the silver brazing filler metal remains 22 on the upper face 6a of the ceramic heating element 6 on and the electrode fitting 14 has a short circuit with the metallic outer sleeve 8th ,
Die
Testresultate analysierend wird berücksichtigt, dass für eine Differenz
(X – Y)
zwischen dem Innendurchmesser der metallischen äußeren Hülse 8 und dem Außendurchmesser
des Elektrodenpassstücks 14,
der weniger als 1,5 mm ist, das Verhältnis der Kontaktfläche mit
der Keramik eine sehr niedrige Affinität oder Benetzbarkeit aufweist,
reduziert wird über
die gesamte Kontaktfläche
des geschmolzenen Silberlötfüllmetalls 22,
das an der oberen Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelementes 6 mit dem keramischen Heizelement 6,
dem keramischen Heizelement 6, der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem Elektrodenpassstück 14 angeordnet
ist, wobei die Gesamtbenetzbarkeit ansteigt. Als Konsequenz erzeugt
die hohe Benetzbarkeit Kräfte,
die dazu tendieren, das Silberlötfüllmetall 22 in
Position zu halten, unter Überwindung
des Effekts des Kapillareffekts oder der Absorptionskraft, die durch
die Benetzbarkeit produziert wird, die dazu tendiert, das Silberlötfüllmetall
in den Zwischenraum zwischen dem keramischen Heizelement 6 und
der metallischen äußeren Hülse 8 hereinzuziehen,
wodurch das geschmolzene Silberlötfüllmittel 22 davor
bewahrt wird, in den Zwischenraum hereingezogen zu werden und daher auf
der oberen Stirnfläche 6a verbleiben
kann.Analyzing the test results takes into account that for a difference (X - Y) between the inner diameter of the metallic outer sleeve 8th and the outer diameter of the electrode fitting 14 which is less than 1.5 mm, the ratio of the contact area with the ceramic has a very low affinity or wettability is reduced over the entire contact area of the molten silver solder filler metal 22 at the top of the face 6a of the ceramic heating element 6 with the ceramic heating element 6 , the ceramic heating element 6 , the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 is arranged, wherein the total wettability increases. As a consequence, the high wettability produces forces that tend to be the silver brazing filler metal 22 overcoming the effect of the capillary effect or the absorption force produced by wettability, which tends to cause the silver brazing filler metal in the space between the ceramic heating element 6 and the metallic outer sleeve 8th drawing in, causing the molten silver solder filler 22 is prevented from being drawn into the space and therefore on the upper face 6a can remain.
Wenn
die Differenz (X – Y)
zwischen dem Innendurchmesser der metallischen äußeren Hülse 8 und dem Außendurchmesser
des Elektrodenpassstücks 14 gleich
ist oder größer als
1,5 mm, belegt die Kontaktfläche
des keramischen Heizelementes 6 mit dem Silberlötfüllmetall 22 ein
größeres Verhältnis der
Gesamtkontaktfläche
und reduziert daher die Gesamtbenetzbarkeit. Als Konsequenz überwindet
die Absorptionskraft, die dazu tendiert, dass Silberlötfüllmetall
in den Zwischenraum hereinzuziehen, den Effekt der Benetzbarkeit,
wobei das geschmolzene Silberlötfüllmetall 22 in
den Zwischenraum hereingezogen wird und es davor bewahrt, auf der
oberen Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelementes 6 zu verbleiben.If the difference (X - Y) between the inner diameter of the metallic outer sleeve 8th and the outer diameter of the electrode fitting 14 is equal to or greater than 1.5 mm, occupies the contact surface of the ceramic heating element 6 with the silver solder filler metal 22 a larger ratio of the total contact area and therefore reduces the total wettability. As a consequence, the absorption force, which tends to entrap the silver solder fill metal into the gap, overcomes the effect of wettability, with the molten silver solder fill metal 22 is pulled into the gap and keeps it from being on the upper face 6a of the ceramic heating element 6 to remain.
Ein
zweiter Bestätigungstest
wurde gemacht, um den Einfluss der Oberflächenbehandlung, die der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem keramischen Heizelement 6 angewendet wurden, zu sehen.A second confirmatory test was done to determine the influence of the surface treatment of the metallic outer sleeve 8th and the ceramic heating element 6 have been applied to see.
Testmuster
für den
zweiten Bestätigungstest umfassen
die metallische äußere Hülse 8 umfassend Proben,
die der gleichen Oberflächenbehandlung durch
Ni-Beschichtung, wie oben im Zusammenhang mit dem ersten Bestätigungstest
genannt unterworfen waren und Proben (aus rostfreiem Stahl SUS430) ohne
die Oberflächenbehandlung
und keramische Heizelemente 6 umfassend Proben, die metallisiert wurden
mit der gleichen Ni-Paste, wie in dem ersten Bestätigungstest
und Proben, die mit Glasfilmen ausgebildet wurden. Es ist zu beachten,
dass wenn ein Glasfilm bereitgestellt wird, keine Oberflächenbehandlung
auf eine Fläche
der oberen Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelementes 6, die nicht einem Lötvorgang
ausgesetzt ist, angewendet wird. Kein Film wird in der Fläche ausgeformt,
die den Stromfluss hindurchleitet.Test patterns for the second confirmatory test include the metallic outer sleeve 8th comprising samples subjected to the same surface treatment by Ni coating as mentioned above in connection with the first confirmatory test and samples (SUS430 stainless steel) without the surface treatment and ceramic heating elements 6 comprising samples metallized with the same Ni paste as in the first confirmatory test and samples formed with glass films. It should be noted that when a glass film is provided, there is no surface treatment on an area of the upper end surface 6a of the ceramic heating element 6 which is not subjected to a soldering process is applied. No film is formed in the area that guides the flow of current.
Maße für die Testmuster
sind ein Innendurchmesser ⌀ 2,6
mm für
die metallische äußere Hülse und
vier Außenmesser
von ⌀ 0,8
mm, 1,0 mm, 1,2 mm und 1,5 mm für
das Elektrodenpassstück 14. Diese
Testmuster werden auf die gleiche Art getestet wie in dem ersten
Bestätigungstest.Dimensions for the test samples are an inner diameter ⌀ 2.6 mm for the metallic outer sleeve and four outer diameter of ⌀ 0.8 mm, 1.0 mm, 1.2 mm and 1.5 mm for the electrode fitting 14 , These test patterns are tested in the same way as in the first confirmatory test.
Resultate
des zweiten Bestätigungstest
sind in 7 gezeigt. Wie angedeutet, wird
kein Unterschied bezüglich
der Resultate des ersten Bestätigungstests
erkannt, abhängig
von der Anwesenheit oder Abwesenheit oder der Variation der Oberflächenbehandlung,
die auf die Testmuster angewendet wurde. Es kann gesehen werden,
dass eine Veränderung
der Oberflächenbehandlung
gemäß dem zweiten
Bestätigungstest
keinen Einfluss auf die in dem ersten Bestätigungstest ermittelten Resultate
hat und wenn die Differenz (X – Y)
zwischen dem Innendurchmesser der metallischen äußeren Hülse 8 und dem Elektrodenpassstück 14 gleich
oder größer als 1,5
mm sind, bleibt kein Silberlötfüllmetall 22 auf
der oberen Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelementes 6 nach dem Lötvorgang übrig und entsprechend ohne
dass irgendein Kurzschluss zwischen dem Elektrodenpassstück 14 und
der metallischen äußeren Hülse 8 auftritt.Results of the second confirmatory test are in 7 shown. As indicated, no difference in the results of the first confirmatory test is recognized, depending on the presence or absence or variation of the surface treatment applied to the test patterns. It can be seen that a change in the surface treatment according to the second confirmation test has no influence on the results obtained in the first confirmation test and if the difference (X-Y) between the inner diameter of the metallic outer sleeve 8th and the electrode fitting 14 are equal to or greater than 1.5 mm, no silver solder filler metal remains 22 on the upper face 6a of the ceramic heating element 6 left after the soldering process and accordingly without any short circuit between the electrode fitting 14 and the metallic outer sleeve 8th occurs.
Wenn
keine Oberflächenbehandlung
auf die metallische äußere Hülse 8 angewendet
wird, wird seine Benetzbarkeit mit dem Silberlötfüllmetall 22 reduziert,
aber eine Verminderung in der Benetzbarkeit, die durch die Abwesenheit
der Oberflächenbehandlung
stattfindet, hat keinen manifesten Einfluss. Bezüglich der Oberflächenbehandlung
des keramischen Heizelementes 6 resultiert das Vorsehen
eines Glasfilmes darauf in keinem Unterschied im Vergleich mit der
Metallisierung einer Ni-Paste. Offensichtlich ist, wenn keine Oberflächenbehandlung
an einer Fläche
des keramischen Heizelementes 6, das silbergelötet werden
soll, angewendet ist, ist die Benetzbarkeit stark reduziert. Entsprechend
wurde kein Test durchgeführt,
sofern kein Fluss des Silberlötfüllmetalls 22 in
den Zwischenraum zwischen der metallischen äußeren Hülse 8 und dem keramischen
Heizelement 6 unter solchen Umständen stattfinden kann.If no surface treatment on the metallic outer sleeve 8th is applied, its wettability with the silver solder filler metal 22 but a reduction in wettability due to the absence of surface treatment has no manifest influence. Regarding the surface treatment of the ceramic heating element 6 The provision of a glass film thereon results in no difference as compared with the metallization of a Ni paste. Obviously, if no surface treatment on a surface of the ceramic heating element 6 When it is silver-soldered, the wettability is greatly reduced. Accordingly, no test was conducted unless there was a flow of the silver brazing filler metal 22 in the space between the metallic outer sleeve 8th and the ceramic heating element 6 take place under such circumstances.
Ein
dritter Bestätigungstest
wurde durchgeführt,
um den Einfluss des Materials und der Quantität des Silberlötfüllmetalls 22 zu
sehen. Die Testmuster für
den dritten Bestätigungstest
umfassen dieselben, wie die Muster, die in dem ersten Bestätigungstest
verwendet wurden. Um unterschiedliche Testmuster bereitzustellen,
werden BAg-8 und Silberlötfüllmetalle,
die einen Silbergehalt von 95 bis 97% aufweisen, als das Silberlötfüllmetall 22 verwendet.
Die Quantität
des Silberlötfüllmetalls 22 liegt
in zwei Variationen von 0,5 g und 0,8 g vor, wobei beide größer sind
als die Quantität,
die im ersten Bestätigungstest verwendet
wurde.A third confirmatory test was performed to determine the influence of the material and quantity of the silver brazing filler metal 22 to see. The test patterns for the third confirmatory test include the same as the patterns used in the first confirmatory test. In order to provide different test patterns, BAg-8 and silver brazing filler metals having a silver content of 95 to 97% are considered to be the silver brazing filler metal 22 used. The quantity of silver solder filler metal 22 is present in two variations of 0.5 g and 0.8 g, both being greater than the quantity used in the first confirmatory test.
Der
Testvorgang bleibt der gleiche wie der des ersten Bestätigungstests.
Wenn das Silberlötfüllmetall 22,
das einen Silbergehalt von 95 bis 97% enthält, verwendet wird, wird eine
Löttemperatur
von 950°C
gewählt.The test procedure remains the same as that of the first confirmation test. If the silver solder filler metal 22 having a silver content of 95 to 97% is used, a brazing temperature of 950 ° C is selected.
Testresultate
des dritten Bestätigungstestes sind
in 8 gezeigt. Wie angezeigt, wird kein Unterschied
bezüglich
der Resultate, die im ersten Bestätigungstest erhalten wurden,
gefunden, abhängig
von dem Material und der Quantität
des Silberlötfüllmetalls 22 und
daher indizieren die Testresultate, dass es keinen Einfluss auf
die erhaltenen Resultate in dem ersten Bestätigungstest gibt. Unter Berücksichtigung
der Resultate des dritten Bestätigungstestes wird
bedacht, dass, wenn die Quantität
des Silberlötfüllmetalls 22 gewählt wird
im Überschuss
zu der, die benötigt
wird, um die Zwischenräume
zwischen dem keramischen Heizelement 6 und der metallischen äußeren Hülse 8 auszufüllen, fließt, wenn
das geschmolzene Silberlötfüllmetall 22 beginnt
in den Zwischenraum zu fließen,
ein überschüssiger Betrag
des Silberlötfüllmetalls 22 aus
der unteren Öffnung
des Zwischenraumes heraus. Daher hat ein Anheben der Quantität des verwendeten
Silberlötfüllmetalls 22 keinen
Einfluss auf die Resultate. Es ist klar, dass der Bruchteil des
Silberlötfüllmetalls 22,
der abwärts
des Zwischenraums geflossen ist durch den Zwischenraum zwischen
der äußeren Umfangsoberfläche der metallischen äußeren Hülse und
der Löthalterung 20 durch
einen Kapillareffekt ansteigt, um an der äußeren Umfangsoberfläche der
metallischen äußeren Hülse 8 anzuhaften.
Da das keramische Heizelement 6 und die Löthalterung 20 eine
niedrige Benetzbarkeit mit dem Silberlötfüllmetall 22 aufweisen,
haftet das Silberlötfüllmetall 22 an
der äußeren Umfangsoberfläche der
metallischen äußeren Hülse 8 an.Test results of the third confirmation test are in 8th shown. As indicated, no difference in the results obtained in the first confirmatory test is found, depending on the material and quantity of the silver brazing filler metal 22 and therefore, the test results indicate that there is no effect on the results obtained in the first confirmatory test. Taking into account the results of the third confirmatory test, it is considered that when the quantity of silver solder filler metal 22 is chosen in excess of that needed to clear the gaps between the ceramic heating element 6 and the metallic outer sleeve 8th flows out when the molten silver solder fill metal flows 22 begins to flow into the gap, an excess amount of the silver solder filler metal 22 out of the lower opening of the gap. Therefore, raising the quantity of the silver brazing filler metal used has 22 no influence on the results. It is clear that the fraction of silver solder filler metal 22 which has flowed downwardly of the clearance through the clearance between the outer peripheral surface of the metallic outer sleeve and the soldering mount 20 by a capillary effect increases to on the outer peripheral surface of the metallic outer sleeve 8th to stick. As the ceramic heating element 6 and the solder holder 20 low wettability with the silver brazing filler metal 22 have, the Silberlötfüllmetall liable 22 on the outer peripheral surface of the metallic outer sleeve 8th at.
Ein
vierter Bestätigungstest
wurde gemacht, um einen Einfluss der Größe des Zwischenraums zwischen
dem keramischen Heizelement 6 und der metallischen äußeren Hülse 8 zu
sehen. Die Testmodelle für
den vierten Bestätigungstest
umfassen die gleichen Modelle, die in dem ersten Bestätigungstest verwendet
wurden. Um unterschiedliche Modelle bereitzustellen, wurde der Innendurchmesser
der metallischen äußeren Hülse 8 gewählt, einen
Durchmesser von 2,6 mm zu haben und der Abstand (einer Seite) zwischen
der Innenoberfläche
der metallischen äußeren Hülse 8 und
der äußeren Oberfläche des
keramischen Heizelementes 6 ist so gewählt, dass er 50 μ und 100 μ ist, die
einen Abstand repräsentieren,
der kleiner und größer ist
als der Abstand, der in dem ersten Bestätigungstest verwendet wurde (75 μ). Der Testvorgang
bleibt der gleiche wie der im ersten Bestätigungstest.A fourth confirmatory test was made to influence the size of the gap between the ceramic heater 6 and the metallic outer sleeve 8th to see. The test models for the fourth confirmatory test include the same models used in the first confirmatory test. In order to provide different models, the inner diameter of the metallic outer sleeve became 8th chosen to have a diameter of 2.6 mm and the distance (one side) between the inner surface of the metallic outer sleeve 8th and the outer surface of the ceramic heating element 6 is chosen to be 50 μ and 100 μ representing a distance that is smaller and larger than the distance used in the first confirmatory test (75 μ). The test procedure remains the same as that in the first confirmation test.
Resultate
des vierten Bestätigungstests
sind in 9 gezeigt. Wie gezeigt, wird
kein Unterschied bezüglich
der Resultate, die in dem ersten Bestätigungstest erhalten wurden,
gefunden, wenn die Größe des Zwischenraums
zwischen der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem keramischen Heizelement 6 verändert wird und daher zeigen
die Testresultate an, dass es keinen Einfluss auf die Resultate,
die in dem ersten Bestätigungstest
erhalten wurden, gibt. Es wird davon ausgegangen, dass dies auf
die Tatsache zurückführbar ist,
dass der Zwischenraum in einem Bereich (50 μ bis 100 μ), der in dem vierten Bestätigungstest
verwendet wurde, keine signifikante Änderung in der Kraft, die durch
den Kapillareffekt produziert wird, auftritt und entsprechend keinen
Einfluss auf die Resultate des ersten Bestätigungstests hat.Results of the fourth confirmatory test are in 9 shown. As shown, no difference in the results obtained in the first confirmatory test is found when the size of the gap between the metallic outer sleeve 8th and the ceramic heating element 6 is changed and therefore the test results indicate that there is no effect on the results obtained in the first confirmatory test. It is considered that this is attributable to the fact that the gap in a range (50 μ to 100 μ) used in the fourth confirmatory test does not show a significant change in the force produced by the capillary effect and has no influence on the results of the first confirmation test.
Abschließend wurde
ein fünfter
Bestätigungstest
durchgeführt
um den Einfluss der Durchführung
des Lötvorgangs
in einem Durchlauf oder in zwei Durchläufen zu sehen. Testmodelle
für den
fünften
Bestätigungstest
umfassen die gleichen Modelle, die in dem ersten Bestätigungstest
verwendet wurden. Die metallische äußere Hülse 8 hat einen Innendurchmesser
von 2,6 mm. Der Testvorgang umfasst den gleichen Vorgang wie der,
der während
des ersten Bestätigungstest
verwendet wurde, wenn der Lötvorgang
in einem Durchgang stattfindet, und wenn der Lötvorgang in zwei Durchgängen stattfindet,
wird das distale Ende des Elektrodenpassstücks 14 anfänglich in
die Elektrodenpassstückanlageöffnung 6b,
die in der Stirnfläche
des keramischen Heizelementes 6 eingeformt ist, eingeführt, um
einen Lötvorgang
durchzuführen
und dann werden die metallische äußere Hülse 8 und
das keramische Heizelement 6 auf die Löthalterung 20 geführt, um
einen Lötvorgang
auf die gleiche Weise durchzuführen,
wie er in dem ersten Bestätigungstest
durchgeführt
wurde.Finally, a fifth confirmatory test was carried out to see the influence of performing the soldering process in one pass or in two passes. Test models for the fifth confirmatory test include the same models used in the first confirmatory test. The metallic outer sleeve 8th has an interior diameter of 2.6 mm. The testing process includes the same process as that used during the first confirming test when the soldering operation takes place in one pass, and when the soldering operation takes place in two passes, the distal end of the electrode fitting becomes 14 initially into the electrode fitting abutment opening 6b placed in the face of the ceramic heating element 6 is formed, introduced to perform a soldering operation and then the metallic outer sleeve 8th and the ceramic heating element 6 on the solder holder 20 to perform a soldering operation in the same manner as performed in the first confirmatory test.
Die
Resultate des fünften
Bestätigungstestes
sind in 10 gezeigt. Wie angegeben, kann kein
Unterschied zwischen dem einen Durchgangs- und dem zwei Durchgangslötvorgang
festgestellt werden und daher zeigen die Restresultate, dass dies
keinen Einfluss auf die erhaltenen Resultate während des ersten Bestätigungstestes
hat.The results of the fifth confirmatory test are in 10 shown. As indicated, no difference can be detected between the one pass and two pass soldering operations and therefore the residual results show that this has no effect on the results obtained during the first confirmatory test.
Während des
zwei Durchgangslötvorgangs repräsentiert,
wenn das Elektrodenpassstück 14 anfänglich mit
dem keramischen Heizelement 16 verlötet wird, der Betrag des Silberlötfüllmetalls 22,
das dazu benötigt
wird, das Elektrodenpassstück 14 zu verlöten, ein
reduziertes Verhältnis
bezüglich
der gesamten Quantität
des Silberlötfüllmetalls 22,
das benötigt
wird, und es wird angenommen, dass dies erklärt, warum kein Einfluss durch
den zwei Durchgangslötvorgang
auftritt.During the two through-soldering process, if the electrode fitting is represented 14 initially with the ceramic heating element 16 is soldered, the amount of Silberlötfüllmetalls 22 that is needed, the electrode fitting 14 to solder, a reduced ratio with respect to the total quantity of the silver solder filler metal 22 which is needed, and it is believed that this explains why there is no impact from the two through-soldering process.
Um
die Resultate der fünf
Bestätigungstests zusammenzufassen,
wird gefolgert, dass, wenn die metallische äußere Hülse einen Innendurchmesser (X)
in einem Bereich von ⌀ 2,0
mm bis ⌀ 4,8
mm hat, das Elektrodenpassstück 14 einen
Außendurchmesser
(Y) in einem Bereich von ⌀ 0,4
mm bis ⌀ 2,5
mm hat und der Unterschied (X – Y)
zwischen dem Innendurchmesser (X) der metallischen äußeren Hülse 8 und
dem Außendurchmesser
(Y) des Elektrodenpassstücks 14 gleich
ist oder größer als
1,5 mm, nach der Beendigung des Lötvorganges kein Silberlötfüllmetall
auf der oberen Stirnfläche 6a des
keramischen Heizelements 6 verbleibt und zwischen dem Elektrodenpassstück 14 und
der metallischen äußeren Hülse kein
elektrischer Kurzschluss auftritt.To summarize the results of the five confirmatory tests, it is concluded that when the metallic outer sleeve has an inner diameter (X) in a range of ⌀ 2.0 mm to ⌀ 4.8 mm, the electrode fitting 14 has an outer diameter (Y) in a range of ⌀ 0.4 mm to ⌀ 2.5 mm and the difference (X - Y) between the inner diameter (X) of the metallic outer sleeve 8th and the outer diameter (Y) of the electrode fitting 14 is equal to or greater than 1.5 mm, after completion of the soldering process no Silberlötfüllmetall on the upper face 6a of the ceramic heating element 6 remains and between the electrode fitting 14 and the metallic outer sleeve no electrical short circuit occurs.
Wenn
die metallische äußere Hülse 8 rostfreien
Stahl SUS430 mit einer Ni-Beschichtung oder rostfreien Stahl SUS430
ohne Oberflächenbehandlung
umfasst und die Oberflächenbehandlung
des keramischen Heizelementes 6 so ist, dass sie mit einer
Ni-Paste aufgebracht ist, die nachfolgend metallisiert wird oder
mit einem Glasfilm versehen ist, wird geschlussfolgert, dass das
Vorliegen oder die Abwesenheit der Oberflächenbehandlung oder eine Veränderung
in der Oberflächenbehandlung
das erhaltene Restresultat nicht beeinflusst, wenn der Abstand (X – Y) zwischen
dem Innendurchmesser (X) der metallischen äußeren Hülse und dem Außendurchmesser (Y)
des Elektrodenpassstücks 14 gleich
ist oder größer als
1,5 mm. Da kein Einfluss auf die Testresultate da ist, wird, wenn
die metallische äußere Hülse 8 ohne
eine Oberflächenbehandlung
bleibt, gesehen, dass dies ausreichend ist für den Zweck der vorliegenden
Erfindung, da eine Benetzbarkeit oder Affinität vergleichbar mit der des
rostfreien Stahls sichergestellt werden kann. Das gleiche gilt,
wenn das Silberlötfüllmetall 22 einen
Silbergehalt gleich oder größer als
70% aufweist und wenn der Abstand zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des
keramischen Heizelementes 6 und der inneren Umfangsoberfläche der
metallischen äußeren Hülse 8 in
einem Bereich von 50 bis 100 μ gewählt wird.When the metallic outer sleeve 8th SUS430 stainless steel with a Ni coating or SUS430 stainless steel without surface treatment covers and the surface treatment of the ceramic heating element 6 such that it is applied with a Ni paste which is subsequently metallized or provided with a glass film, it is concluded that the presence or absence of the surface treatment or a change in the surface treatment does not affect the obtained residual result when the distance (X - Y) between the inner diameter (X) of the metallic outer sleeve and the outer diameter (Y) of the electrode fitting 14 is equal to or greater than 1.5 mm. Since there is no effect on the test results, when the metallic outer sleeve 8th without a surface treatment, it is considered sufficient for the purpose of the present invention, since wettability or affinity comparable to that of the stainless steel can be ensured. The same applies if the silver solder filler metal 22 has a silver content equal to or greater than 70% and when the distance between the outer peripheral surface of the ceramic heating element 6 and the inner peripheral surface of the metallic outer sleeve 8th is selected in a range of 50 to 100 μ.
Wie
oben diskutiert, umfasst eine Keramikheizerglühkerze gemäß der vorliegenden Erfindung einen
keramischen Heizer umfassend ein keramisches Heizelement, dessen
eines Ende mit einem Elektrodenpassstück silbergelötet ist
und das ebenso silbergelötet
ist an einer metallischen äußeren Hülse unter
einer Bedingung, dass das Ende des keramischen Heizelementes, das
mit dem Elektrodenpassstück
verlötet
ist, das in der Hülse
aufgenommen ist, mit einem Innendurchmesser X der metallischen äußeren Hülse und
einem Außendurchmesser
Y des Elektrodenpassstückes,
die so gewählt
sind, das sie die Beziehung X – Y ≥ 1,5 mm erfüllen. Auf
diese Weise wird jedes Übrigbleiben
von Silberlötfüllmetall an
der Stirnfläche
des keramischen Heizelementes zwischen der metallischen äußeren Hülse und
dem Elektrodenpassstück
nach dem Silberlötvorgang
vermieden und das Auftreten eines elektrischen Kurzschlusses zwischen
der metallischen äußeren Hülse und
dem Elektrodenpassstück
kann ebenso vermieden werden.As
As discussed above, a ceramic heater glow plug according to the present invention comprises a
ceramic heater comprising a ceramic heating element whose
one end is silver soldered to an electrode fitting
and that also silver soldered
is under a metallic outer sleeve
a condition that the end of the ceramic heating element, the
with the electrode fitting
soldered
is that in the sleeve
is received, with an inner diameter X of the metallic outer sleeve and
an outer diameter
Y of the electrode fitting,
which was chosen
are that they meet the relation X - Y ≥ 1,5 mm. On
this way will be left behind
from Silberlötfüllmetall on
the face
of the ceramic heating element between the metallic outer sleeve and
the electrode fitting
after the silver soldering process
avoided and the occurrence of an electrical short between
the metallic outer sleeve and
the electrode fitting
can also be avoided.
Ein
Verfahren zur Herstellung einer Keramikheizerglühkerze gemäß Anspruch 10 verwendet einen
einfachen Durchgang des Lötvorganges,
um das keramische Heizelement und das Elektrodenpassstück zusammen
zu zementieren und um das keramische Heizelement und die metallische äußere Hülse zusammen
zu zementieren und daher einen Lötvorgang
bereitzustellen, der eine hohe Qualität aufweist, der in einem einzigen
Schritt ausgeführt
wird, um eine wesentliche Kostenreduktion zu erhalten.One
A method for producing a ceramic heater glow plug according to claim 10 employs a
easy passage of the soldering process,
around the ceramic heating element and the electrode fitting together
to cement and around the ceramic heating element and the metallic outer sleeve together
to cement and therefore a soldering process
To provide a high quality, which in a single
Step performed
to get a substantial cost reduction.