DE675495C - Verfahren zur Verbesserung der Temperaturwechselbestaendigkeit von Zuendkerzensteinen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit von Zündkerzensteinen Beim Betrieb einer Zündkerze im Verbrennungsmotor schwankt die Temperatur, die der Kerzenstein annimmt, um mehrere hundert Grad Celsius und liegt im allgemeinen zwischen doo und goo ° C. Diese Temperaturunterschiede treten in dem am weitesten in den Verbrennungsraum hineinragenden Teil des Steins auf und äußern sich unter gewissen Arbeitsbedingungen des Motors innerhalb weniger Sekunden. Die Temperaturwechselbeständigkeit des Zündkerzensteins wird jedoch nicht nur durch die an einer jeweils bestimmten Stelle des Steins auftretende Temperaturänderung auf die Probe gestellt, sondern auch durch den Grad des Temperaturabfalls im Innern und längs der Oberfläche des Steins. Besonders an der Oberfläche des Steins, in der Nähe der auf höchster Temperatur befindlichen Stellen oder am Bund des Steins, an dem die Wärme von dem metallischen Kerzenkörper abgeleitet wird, treten hohe-Temperaturgefälle auf, die den Bestand des Steins gefährden; indem sie zur Bildung von Rissen und Sprüngen Anlaß geben. Man hat sich bisher bemüht, die Temperaturwechselbeständigkeit des Zündkerzensteins durch Verwendung keramischer Sondermassen zu dessen Herstellung zu verbessern oder durch konstruktive -Ausbildung der Kerze eine Verminderung der mit dem Gebrauch verbundenen thermischen Beanspruchungen herbeizuführen. Trotz des guten Erfolgs der in diesen Richtungen unternommenen Schritte wird immer noch unter ungünstigen Umständen das Auftreten von Rissen im Stein beobachtet, insbesondere bei Kerzen, die in stark wechselnd, oft aufs höchste beanspruchten Motoren betrieben werden.
• Man hat auch vorgeschlagen, keramische Isolatoren oder Isolatoren aus Glas oder glasierten Massen zwecks Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturschwankungen aufzurauhen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das Aufrauhen der Oberfläche die Temperaturwechselbeständigkeit von Zündkerzensteinen nicht erhöht, sondern daß die beispielsweise durch Sandstrahlen erzeugte rauhe Oberfläche lediglich die durch thermische Beanspruchung entstandenen Risse und Sprünge verdeckt bzw. schwerer sichtbar werden läßt. Auch das bekannte Ätzen der Steine mittels Säuren oder Laugen führt nicht zu einer Erhöhung der Tem. peraturwechselbeständigkeit, wenn die Steihg aus einer Masse bestehen, die vom Ätzmittel durchweg angegriffen wird, was beispielsweise, bei den Zündkerzensteinen auf der Grundlage des Sillimanits (A1203. Si02) und Steatitsteinen der Fall ist.
• Es wurde nun gefunden, daß solche aus einer gebrannten keramischen Masse bestehenden Kerzensteine, die sowohl Bestandteile, die vom Ätzmittel nicht oder nicht wesentlich angegriffen werden, als auch Bestandteile, die vom Ätzmittel gelöst werden, enthalten, bezüglich der Temperaturwechselbeständigkeit durch eine oberflächliche Ätzung wesentlich verbessert werden können. Derartige Steine sind beispielsweise solche, die als den im Ätzmittel nicht löslichen Stoff Korund, Spinelle (z. B. Mg 0 . Al, 0.) oder Siliciumcarbid enthalten und im übrigen aus einer im Ätzmittel löslichen keramischen Masse bestehen.
• Das Ätzmittel ist der jeweiligen Zusammensetzung des Steins entsprechend auszuwählen. Im allgemeinen ist Flußsäure geeignet, jedoch können auch Salze oder Laugen, z. B. Natriumcarbonat oder Ätzkali, in schmelzflüssigem Zustand als Ätzmittel verwendet werden.
• Eine bedeutende Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit erfahren insbesondere die mehr als 30°/o Korund enthaltenden Steine, die neben Korund noch eine gebrannte, als Bindemittel für den Korund dienende keramischeMasse enthalten, durch Ätzen mittels Flußsäure. Von den Bestandteilen eines solchen Steins ist der Korund in Flußsäure im wesentlichen unlöslich, während das Bindemittel löslich ist. Die Ätzung löst das keramische Bindemittel der Oberflächenschicht heraus und hinterläßt an der Oberfläche des Steins skelettartig miteinander verbundene Korundkristalle.
• Temperatur und Konzentration der Flußsäure sowie die Dauer der Ätzbehandlung sind den jeweiligen Umständen, insbesondere der Löslichkeit des in Flußsäure löslichen Bestandteils des Kerzensteins, anzupassen. Im allgemeinen kann kalte, bis zu ioo ° C erwärmte Flußsäure in einer Konzentration von 20 bis 40 °/o HJ, verwendet werden, und die Dauer der Behandlung kann wenige Minuten bis zu :z Stunden betragen. Beispielsweise wurde die Temperaturwechselbeständigkeit eines Steins, der etwa 7o0/, Korund, Rest keramisches Bindemittel enthielt, durch viertelstündiges Eintauchen in q.o°/oH,F2 enthaltende, auf qo°C erwärmte Flußsäure wesentlich verbessert. Die Tiefe der Ätzung kann bis zu etwa o,5 mm betragen.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung wird zweckmäßigerweise derart ausgeübt, daß nur die thermisch hoch beanspruchten Teile des Kerzensteins oberflächlich geätzt werden. An Hand der Abbildung sei beispielsweise erläutert, was unter dem thermisch hoch beanspruchten ";. eilen des Kerzensteins zu verstehen ist. In der bbildung ist eine Zündkerze teilweise im Schnitt a'argestellt, die aus dem Kerzenstein a, dem Kerzenkörper b und der Mittelelektrode c besteht. Der Kerzenstein wird vom Fuß x bis zum Bund y thermisch beansprucht. Am Fuß x treten die höchsten Temperaturen und größten Temperaturschwankungen auf, und am Bund y, wo die Wärme des Kerzensteins über den Dichtungsring d von dem Kerzenkörper b abgeleitet wird, besteht während des Betriebs der Kerze ein ständiges, starkes Temperaturgefälle. Durch Ätzbehandlung derjenigen Teile, an denen Risse aufzutreten pflegen, kann dieTemperaturwechselbeständigkeit verbessert und Rissebildung vermieden werden.
• Das Vorhandensein einer Glasur erschwert die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, da die Glasurschicht ganz weggelöst sein muß, bevor das Ätzmittel in der gewünschten Weise wirken kann. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, nur solche Kerzensteine zu verwenden, die an den zu ätzenden Stellen nicht glasiert sind.
• Im `allgemeinen wird es zweckmäßig sein, den Kerzensteinfuß bis herauf zur Mitte des Kerzensteinbundes (beim Kerzenstein der Abbildung den Fuß x bis herauf zur gestrichelten Linie) der Ätzbehandlung zu unterwerfen. Insbesondere Korund in einer größeren Menge als 30°/o enthaltende Kerzensteine haben sich als hervorragend temperaturwechselbeständig erwiesen, wenn der Kerzensteinfuß einschließlich des unteren Teils des Kerzensteinbundes mittels Flußsäure oberflächlich geätzt worden ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: _. Verfahren zur Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit von Zündkerzensteinen aus einer gebrannten keramischen Masse mit Bestandteilen, die in einem Ätzmittel lösbar sind, und solchen Bestandteilen, die vom Ätzmittel nicht oder nicht wesentlich angegriffen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerzensteine oberflächlich geätzt werden.
2. 2. @ Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Kerzensteine, die mehr als 3o Gewichtsprozent Korund enthalten, mittels Flußsäure geätzt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur die thermisch hoch beanspruchten Teile des Kerzensteins geätzt werden. . Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kerzensteine, die an den zu ätzenden Stellen nicht glasiert sind, verwendet werden. 5. -Nach Anspruch z bis q. behandelter Zündkerzenstein, der aus einer mehr als 3o Gewichtsprozent Korund enthaltenden gebrannten keramischen Masse besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß (x) des Kerzensteins einschließlich des unteren Teils des Bundes (y) des Steins mittels Flußsäure geätzt worden ist.