WO2015188970A1 - Electrode material, spark plug electrode and spark plug - Google Patents

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WO2015188970A1
WO2015188970A1 PCT/EP2015/058951 EP2015058951W WO2015188970A1 WO 2015188970 A1 WO2015188970 A1 WO 2015188970A1 EP 2015058951 W EP2015058951 W EP 2015058951W WO 2015188970 A1 WO2015188970 A1 WO 2015188970A1
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WO
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electrode material
spark plug
electrode
proportion
rhodium
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Application number
PCT/EP2015/058951
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Inventor
Benedikt REINSCH
Stefan Nufer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/39—Selection of materials for electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper

Definitions

  • the present invention relates to an electrode material, a
  • Spark plug electrode and a spark plug containing this electrode material are provided.
  • the life of a spark plug is determined mainly by the corrosion and erosion resistance of the electrode material. Due to the removal of electrode material in the spark plasma and oxidation phenomena, the electrode gap is widened, which ultimately leads to failure of the spark plug.
  • noble metal electrode materials are used, e.g. based on platinum or gold. These precious metals are characterized by a good
  • the electrode material according to the invention in particular as
  • spark plug electrode material has high oxidation stability coupled with good corrosion stability and, moreover, has a high melting point, which leads to a very low wear rate even under harsh conditions, such as those prevailing in a combustion chamber of a motor vehicle.
  • This is achieved by a noble metal alloy containing as essential elements rhenium (Re), ruthenium (Ru) and rhodium (Rh) and is thus at least ternary alloyed. Higher alloyed systems are also possible.
  • a proportion of rhodium in the ternary noble metal alloy leads to selective rhodium oxidation at the surface of the electrode material due to selective oxidation
  • Enriched electrode material and inhibits the oxidation tendency of the material due to its intrinsic properties. For this purpose, it is necessary that the rhodium is initially homogeneously dissolved in the electrode material.
  • the Lösigeslimit of rhodium can preferably be increased and thus a proportion of rhodium in preferred amounts are alloyed. Even high proportions of rhodium can be alloyed in very well and stably, which significantly reduces the wear rate of the electrode material.
  • An advantageous development of the electrode material according to the invention is characterized in that a proportion of rhenium greater than 40 wt .-% and in particular greater than 50 wt .-%, based on the total weight of
  • Electrode material is. As a result, the basic corrosion stability of the
  • the oxidation characteristic of the electrode material can be improved and an oxidation tendency can be reduced.
  • a content of rhodium which is preferably from 1% by weight to 49.9% by weight based on the total weight of the electrode material
  • Proportion of rhodium from 5 wt .-% to 30 wt .-%, also based on the total weight of the electrode material, particularly advantageous.
  • Alloy components has been found to nickel, in particular in a proportion of at most 8 wt .-% and in particular of at most 5 wt .-%, based on the total weight of the electrode material, the cost structure of the electrode material without significant negative effect on the
  • Oxidation stability or the melting point lowers.
  • the precious metal is for this purpose in particular selected from the group consisting of: Pt, Au, Pd, Ir and Ag, and is further advantageous in a proportion of not more than 5 wt .-% and
  • spark plug electrode comprising an electrode material as disclosed above is also described.
  • Spark plug electrode is not limited in shape and dimension and may further be formed both as a ground electrode and as a center electrode of a spark plug.
  • the spark plug electrode is characterized by a low, spark-induced wear rate due to the high melting point and the very good oxidation stability of the electrode material.
  • a spark plug which comprises at least one spark plug electrode comprising the inventive
  • the spark plug electrode may be shaped as above. Particularly advantageous in the light of a large change interval for the spark plug, containing both a ground electrode and a
  • Electrode material As a result, a mileage of the spark plug of over 100,000 km can be achieved.
  • the advantages, advantageous effects and developments described for the electrode material according to the invention also find application to the spark plug electrode according to the invention and the spark plug according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a spark plug electrode according to an advantageous development of the invention when new
  • FIG. 2 is a schematic representation of a spark plug electrode according to an advantageous embodiment of the invention after Befunkung
  • FIG. 3 shows a micrograph of the electrode material of the spark plug electrode from FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a ternary phase diagram of the material system ReRuRh and
  • Figure 5 is a schematic representation of an inventive
  • Figure 1 is a schematic representation of a spark plug electrode 1 in the new state, which is exemplified as a center electrode 3. However, the training as a ground electrode is also possible.
  • the spark plug electrode 1 is connected by a connection zone 2 to the center electrode 3.
  • Connection zone 2 separates the center electrode 3 from the
  • the electrode material of the spark plug electrode 1 comprises a ternary or higher alloyed noble metal alloy containing at least the elements Rh, Ru and Re, where Re is a main constituent in wt .-%, based on the other alloy constituents of the electrode material according to the invention, ie also their respective proportions in wt .-%, represents.
  • Spark plug electrode 1 regularly and evenly formed and consist of the spark plug electrode material.
  • FIG. 2 is a schematic representation of the spark plug electrode 1 after Befunkung. Through the Befunkung, in particular by selective oxidation, a rhodium-rich layer 4 has formed on the entire surface.
  • FIG. 3 is a photomicrograph of a scanning electron micrograph of a region of the spark plug electrode 1 from FIG. 2. The micrograph was created after firing. For this purpose, investigations were carried out on a laboratory test bench. The effects achieved are transferable to the use of the spark plug electrode in an engine compartment of an internal combustion engine.
  • the test stand was designed so that several spark plugs, each comprising a spark plug electrode formed as a center electrode of Figure 1, were focussed in parallel under the same conditions.
  • the following spark plugs each comprising a spark plug electrode formed as a center electrode of Figure 1, were focussed in parallel under the same conditions.
  • FIG. 3 shows the micrograph of one of the samples. Evident is a homogeneous inside the electrode material
  • Alloy structure 5 which has surface regions 6 with rhodium oxide. Furthermore, a rhodium-rich layer 4 can be seen as a cover layer comprising high Rh enrichments.
  • Oxidation stability the oxidation behavior is henceforth determined by the rhodium-rich layer 4 and a spark erosive wear of the electrode material is reduced.
  • a noble metal volume fraction remains essentially constant over the duration of the firing, which is indicated by a substantially constant electrode spacing in the spark plugs.
  • FIG. 4 shows a phase diagram for the ternary alloy system ReRuRh for temperatures below 2000K. Particularly good wear properties are obtained for ternary alloys which lie in the region between the solid and the dashed line.
  • a proportion of rhenium is thus advantageously more than 40% by weight and in particular more than 50% by weight, based on the total weight of the electrode material.
  • a proportion of rhodium is furthermore advantageously from 1% by weight to 49.9% by weight, preferably from 5% by weight to 30% by weight.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a spark plug 10.
  • the spark plug 10 comprises a ground electrode 9, a center electrode 3, to which a
  • Spark plug electrode 1 is connected by means of a connection zone 2, and an insulator 11.
  • a housing 7 at least partially surrounds the insulator 11.
  • a thread 12 is arranged, which is designed for attachment of the spark plug 10 in a cylinder head 8.
  • the center electrode contained in the spark plug 10 corresponds to the spark plug electrode 1 of FIG. 1 and thus contains the electrode material according to the invention.
  • the ground electrode 9 also comprises the electrode material according to the invention.
  • the spark plug 10 has a very low tendency to oxidation and is characterized due to low wear and a concomitant high

Abstract

The invention relates to a ternary or higher alloy electrode material. Said electrode material contains rhenium, ruthenium and rhodium, wherein a proportion of the rhenium represents, in wt. %, a main part, with respect to the remaining components of the electrode material. Said electrode material can be used, in particular as spark plug electrode material.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Elektrodenmaterial, Zündkerzenelektrode und Zündkerze Stand der Technik  Electrode material, spark plug electrode and spark plug prior art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrodenmaterial, eine The present invention relates to an electrode material, a
Zündkerzenelektrode und eine Zündkerze, die dieses Elektrodenmaterial enthalten. Spark plug electrode and a spark plug containing this electrode material.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Lebensdauer einer Zündkerze wird hauptsächlich durch die Korrosions- und Erosionsbeständigkeit des Elektrodenmaterials bestimmt. Bedingt durch den Abtrag von Elektrodenmaterial im Zündfunkenplasma und Oxidationsphänomene wird der Elektrodenabstand aufgeweitet, was letztendlich zum Versagen der Zündkerze führt. Um den Verschleiß von Zündkerzenelektroden zu verringern, werden Edelmetallelektrodenmaterialien verwendet, die z.B. auf Platin oder Gold basieren. Diese Edelmetalle zeichnen sich durch eine gute The life of a spark plug is determined mainly by the corrosion and erosion resistance of the electrode material. Due to the removal of electrode material in the spark plasma and oxidation phenomena, the electrode gap is widened, which ultimately leads to failure of the spark plug. In order to reduce the wear of spark plug electrodes, noble metal electrode materials are used, e.g. based on platinum or gold. These precious metals are characterized by a good
Korrosionsbeständigkeit aus. Nachteilig ist jedoch ihr relativ niedriger Corrosion resistance. However, it is disadvantageous that it is relatively lower
Schmelzpunkt. Andere Edelmetalle, wie z.B. Iridium und Rhenium haben zwar einen hohen Schmelzpunkt, sind jedoch gegenüber Oxidation anfällig. Melting point. Other precious metals, such as e.g. Although iridium and rhenium have a high melting point, they are susceptible to oxidation.
Das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial, das insbesondere als The electrode material according to the invention, in particular as
Zündkerzenelektrodenmaterial zur Anwendung kommt, weist demgegenüber eine hohe Oxidationsstabilität bei gleichzeitig guter Korrosionsstabilität auf und hat zudem einen hohen Schmelzpunkt, was selbst unter harschen Bedingungen, wie sie z.B. in einem Brennraum eines Kraftfahrzeugs herrschen, zu einer sehr geringen Verschleißrate führt. Dies wird durch eine Edelmetalllegierung erzielt, die als wesentliche Elemente Rhenium (Re), Ruthenium (Ru) und Rhodium (Rh) enthält und damit mindestens ternär legiert ist. Höher legierte Systeme sind ebenfalls möglich. Es wurde gefunden, dass eine mindestens ternäre Edelmetalllegierung mit einem Anteil an Rhenium in Gew.-%, der, bezogen auf die übrigen Bestandteile des Elektrodenmaterials, also ebenfalls deren jeweilige Anteile in Gew.-%, einen Hauptbestandteil darstellt, nicht nur eine gute On the other hand, spark plug electrode material has high oxidation stability coupled with good corrosion stability and, moreover, has a high melting point, which leads to a very low wear rate even under harsh conditions, such as those prevailing in a combustion chamber of a motor vehicle. This is achieved by a noble metal alloy containing as essential elements rhenium (Re), ruthenium (Ru) and rhodium (Rh) and is thus at least ternary alloyed. Higher alloyed systems are also possible. It was found to be an at least ternary one Noble metal alloy with a proportion of rhenium in wt .-%, which, based on the other constituents of the electrode material, so also their respective proportions in wt .-%, a main component, not only a good
Korrosionsstabilität sondern auch einen deutlich höheren Schmelzpunkt im Vergleich zu herkömmlichen Edelmetalllegierungen mit Platin (Pt) oder Gold (Au) als Basis, aufweist. Der durch Aufschmelzen und Erosion erzeugte Corrosion stability but also a much higher melting point compared to conventional noble metal alloys with platinum (Pt) or gold (Au) as a base having. The generated by melting and erosion
Materialabtrag im Funkenplasma ist dadurch gering. Zudem ist die Material removal in the spark plasma is thereby low. In addition, the
Oxidationsneigung reduziert. Erfindungsgemäß führt ein Anteil an Rhodium in der ternären Edelmetalllegierung dazu, dass sich durch selektive Oxidation bei Inbetriebnahme des Elektrodenmaterials Rhodium an der Oberfläche desOxidation tendency reduced. According to the invention, a proportion of rhodium in the ternary noble metal alloy leads to selective rhodium oxidation at the surface of the electrode material due to selective oxidation
Elektrodenmaterials anreichert und aufgrund seiner intrinsischen Eigenschaften die Oxidationsneigung des Materials hemmt. Hierzu ist es erforderlich, dass das Rhodium zunächst im Elektrodenmaterial homogen gelöst vorliegt. Die Enriched electrode material and inhibits the oxidation tendency of the material due to its intrinsic properties. For this purpose, it is necessary that the rhodium is initially homogeneously dissolved in the electrode material. The
Einarbeitung größerer lösbarer Mengen an Rhodium ist im binären Incorporation of larger soluble amounts of rhodium is in binary
Legierungssystem limitiert. Durch die Kombination von Rhodium im SystemAlloy system limited. By the combination of rhodium in the system
Ruthenium/Rhenium, kann das Löslichkeitslimit von Rhodium vorzugsweise erhöht und damit ein Anteil an Rhodium in bevorzugten Mengen einlegiert werden. Selbst hohe Rhodiumanteile können so sehr gut und stabil einlegiert werden, was die Verschleißrate des Elektrodenmaterials deutlich reduziert. Ruthenium / rhenium, the Löslichkeitslimit of rhodium can preferably be increased and thus a proportion of rhodium in preferred amounts are alloyed. Even high proportions of rhodium can be alloyed in very well and stably, which significantly reduces the wear rate of the electrode material.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The dependent claims show preferred developments of the invention.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektrodenmaterials ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil an Rhenium größer als 40 Gew.-% und insbesondere größer als 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht desAn advantageous development of the electrode material according to the invention is characterized in that a proportion of rhenium greater than 40 wt .-% and in particular greater than 50 wt .-%, based on the total weight of
Elektrodenmaterials, ist. Hierdurch wird die Grundkorrosionsstabilität des Electrode material is. As a result, the basic corrosion stability of the
Materials verbessert und zudem die Schmelzcharakteristik desselben zu Material improves and also the melting characteristic of the same
Gunsten von höheren Schmelzpunkten verschoben, was einem Abplatzen bzw. einer Erosion von Elektrodenmaterial unter Betriebsbedingungen, wie sie z.B. im Funkenplasma vorliegen, vorbeugt. Shifted to higher melting points, causing spalling or erosion of electrode material under operating conditions, such as e.g. present in the spark plasma, prevents.
Durch einen Anteil an Rhodium, der vorzugsweise von 1 Gew.-% bis 49,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrodenmaterials, beträgt, kann die Oxidationscharakteristik des Elektrodenmaterials verbessert und eine Oxidationsneigung damit verringert werden. Unter diesen Gesichtspunkten ist einBy having a content of rhodium which is preferably from 1% by weight to 49.9% by weight based on the total weight of the electrode material, the oxidation characteristic of the electrode material can be improved and an oxidation tendency can be reduced. Among these considerations is a
Anteil an Rhodium von 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, ebenfalls bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrodenmaterials, besonders vorteilhaft. Durch Zulegieren von Metallen, die keine Edelmetalle sind, also durch Zulegieren von Nicht-Edelmetallen unter Herstellung einer höher legierten Proportion of rhodium from 5 wt .-% to 30 wt .-%, also based on the total weight of the electrode material, particularly advantageous. By alloying metals that are not precious metals, ie by alloying non-noble metals to produce a higher alloy
Edelmetalllegierung, können die Kosten für das Elektrodenmaterial gesenkt werden. Als besonders verträglich mit den erfindungswesentlichen Precious metal alloy, the cost of the electrode material can be reduced. As particularly compatible with the invention essential
Legierungsbestandteilen hat sich Nickel herausgestellt, das insbesondere in einem Anteil von maximal 8 Gew.-% und insbesondere von maximal 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrodenmaterials, die Kostenstruktur des Elektrodenmaterials ohne wesentliche negative Einwirkung auf die Alloy components has been found to nickel, in particular in a proportion of at most 8 wt .-% and in particular of at most 5 wt .-%, based on the total weight of the electrode material, the cost structure of the electrode material without significant negative effect on the
Oxidationsstabilität oder den Schmelzpunkt, senkt. Oxidation stability or the melting point, lowers.
Durch das Zulegieren von mindestens einem weiteren Edelmetall kann die Korrosionsstabilität weiter verbessert werden. Das Edelmetall ist dazu insbesondere aus der Gruppe bestehend aus: Pt, Au, Pd, Ir und Ag, ausgewählt und liegt weiter vorteilhaft in einem Anteil von maximal 5 Gew.-% und By alloying at least one other noble metal, the corrosion stability can be further improved. The precious metal is for this purpose in particular selected from the group consisting of: Pt, Au, Pd, Ir and Ag, and is further advantageous in a proportion of not more than 5 wt .-% and
insbesondere von maximal 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrodenmaterials, vor. in particular of not more than 3% by weight, based on the total weight of the electrode material.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch eine Zündkerzenelektrode beschrieben, die ein wie vorstehend offenbartes Elektrodenmaterial umfasst. Die Also in accordance with the invention, a spark plug electrode comprising an electrode material as disclosed above is also described. The
Zündkerzenelektrode ist in Form und Dimension nicht beschränkt und kann ferner sowohl als Masseelektrode als auch als Mittelelektrode einer Zündkerze ausgebildet sein. Die Zündkerzenelektrode zeichnet sich aufgrund des hohen Schmelzpunktes und der sehr guten Oxidationsstabilität des Elektrodenmaterials durch eine geringe, funkeninduzierte Verschleißrate aus. Spark plug electrode is not limited in shape and dimension and may further be formed both as a ground electrode and as a center electrode of a spark plug. The spark plug electrode is characterized by a low, spark-induced wear rate due to the high melting point and the very good oxidation stability of the electrode material.
Ferner erfindungsgemäß wird auch eine Zündkerze beschrieben, die mindestens eine Zündkerzenelektrode umfasst, die das erfindungsgemäße Furthermore, according to the invention, a spark plug is described which comprises at least one spark plug electrode comprising the inventive
Elektrodenmaterial enthält. Die Zündkerzenelektrode kann dabei wie vorstehend geformt sein. Besonders vorteilhaft im Lichte eines großen Wechselintervalls für die Zündkerze, enthalten sowohl eine Masseelektrode als auch eine Contains electrode material. The spark plug electrode may be shaped as above. Particularly advantageous in the light of a large change interval for the spark plug, containing both a ground electrode and a
Mittelelektrode der Zündkerze das wie vorstehend beschriebene Center electrode of the spark plug as described above
Elektrodenmaterial. Hierdurch kann eine Laufleistung der Zündkerze von über 100.000 km erzielt werden. Die für das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial beschriebenen Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen finden auch Anwendung auf die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode und die erfindungsgemäße Zündkerze. Electrode material. As a result, a mileage of the spark plug of over 100,000 km can be achieved. The advantages, advantageous effects and developments described for the electrode material according to the invention also find application to the spark plug electrode according to the invention and the spark plug according to the invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: Hereinafter, an embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Zündkerzenelektrode gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung im Neuzustand, 1 shows a schematic representation of a spark plug electrode according to an advantageous development of the invention when new,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Zündkerzenelektrode gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Befunkung Figure 2 is a schematic representation of a spark plug electrode according to an advantageous embodiment of the invention after Befunkung
Figur 3 ein Schliffbild des Elektrodenmaterials der Zündkerzenelektrode aus Figur 2, FIG. 3 shows a micrograph of the electrode material of the spark plug electrode from FIG. 2,
Figur 4 ein ternäres Phasendiagramm des Materialsystems ReRuRh und FIG. 4 shows a ternary phase diagram of the material system ReRuRh and
Figur 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Figure 5 is a schematic representation of an inventive
Zündkerze.  Spark plug.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels im Detail erläutert. In den Figuren sind nur die wesentlichen Elemente der The present invention will be explained in detail with reference to an embodiment. In the figures, only the essential elements of the
erfindungsgemäßen Zündkerzenelektrode und der erfindungsgemäßen Spark plug electrode according to the invention and the invention
Zündkerze dargestellt. Alle übrigen Elemente sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ferner bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile. Spark plug shown. All other elements are omitted for clarity. Furthermore, like reference numerals designate like components.
Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Zündkerzenelektrode 1 im Neuzustand, die beispielhaft als Mittelelektrode 3 dargestellt ist. Die Ausbildung als Masseelektrode ist jedoch ebenso möglich. Die Zündkerzenelektrode 1 ist durch eine Verbindungszone 2 an die Mittelelektrode 3 angebunden. Die Figure 1 is a schematic representation of a spark plug electrode 1 in the new state, which is exemplified as a center electrode 3. However, the training as a ground electrode is also possible. The spark plug electrode 1 is connected by a connection zone 2 to the center electrode 3. The
Verbindungszone 2 trennt dabei die Mittelelektrode 3 von der Connection zone 2 separates the center electrode 3 from the
Zündkerzenelektrode. Spark plug electrode.
Das Elektrodenmaterial der Zündkerzenelektrode 1 umfasst eine ternäre oder höher legierte Edelmetalllegierung, die mindestens die Elemente Rh, Ru und Re enthält, wobei Re einen Hauptbestandteil in Gew.-%, bezogen auf die übrigen Legierungsbestandteile des erfindungsgemäßen Elektrodenmaterials, also ebenfalls deren jeweilige Anteile in Gew.-%, darstellt.  The electrode material of the spark plug electrode 1 comprises a ternary or higher alloyed noble metal alloy containing at least the elements Rh, Ru and Re, where Re is a main constituent in wt .-%, based on the other alloy constituents of the electrode material according to the invention, ie also their respective proportions in wt .-%, represents.
Im Neuzustand, also vor der Befunkung sind die Seitenflächen der When new, ie before Befrauchung the side surfaces of
Zündkerzenelektrode 1 regelmäßig und eben ausgebildet und bestehen aus dem Zündkerzenelektrodenmaterial. Spark plug electrode 1 regularly and evenly formed and consist of the spark plug electrode material.
Figur 2 ist eine schematische Darstellung der Zündkerzenelektrode 1 nach Befunkung. An der gesamten Oberfläche hat sich durch die Befunkung, insbesondere durch selektive Oxidation eine Rhodium reiche Schicht 4 gebildet. Figure 2 is a schematic representation of the spark plug electrode 1 after Befunkung. Through the Befunkung, in particular by selective oxidation, a rhodium-rich layer 4 has formed on the entire surface.
Figur 3 ist ein Schliffbild einer Rasterelektronenmikroskopaufnahme eines Bereichs der Zündkerzenelektrode 1 aus Figur 2. Das Schliffbild wurde nach Befunkung erstellt. Hierzu wurden Untersuchungen an einem Laborprüfstand durchgeführt. Die erzielten Effekte sind auf den Einsatz der Zündkerzenelektrode in einem Motorraum einer Brennkraftmaschine übertragbar. FIG. 3 is a photomicrograph of a scanning electron micrograph of a region of the spark plug electrode 1 from FIG. 2. The micrograph was created after firing. For this purpose, investigations were carried out on a laboratory test bench. The effects achieved are transferable to the use of the spark plug electrode in an engine compartment of an internal combustion engine.
Der Prüfstand war so ausgelegt, dass mehrere Zündkerzen, die jeweils eine als Mittelelektrode ausgebildete Zündkerzenelektrode aus Figur 1 umfassten, parallel unter gleichen Bedingungen befunkt wurden. Folgende The test stand was designed so that several spark plugs, each comprising a spark plug electrode formed as a center electrode of Figure 1, were focussed in parallel under the same conditions. The following
Befunkungsparameter wurden eingehalten: Befunktungsparameter were observed:
- Druck: 7 bar (Luft) - pressure: 7 bar (air)
- Funkenfrequenz: 60 Hz  - spark frequency: 60 Hz
- Elektrodenabstand: 1 ,2 mm  - Electrode distance: 1, 2 mm
- Elektrodendurchmesser: < 1 mm  - Electrode diameter: <1 mm
- Elektrodentemperatur: 700 °C.  - electrode temperature: 700 ° C.
Die Proben wurden hinsichtlich ihres Verschleißes analysiert und ihre The samples were analyzed for wear and their
Oberflächenmorphologie und -Chemie im Rasterelektrodenmikroskop untersucht. Figur 3 zeigt das Schliffbild einer der Proben. Zu erkennen ist ein im Inneren des Elektrodenmaterials homogenes Surface morphology and chemistry investigated in the scanning electron microscope. FIG. 3 shows the micrograph of one of the samples. Evident is a homogeneous inside the electrode material
Legierungsgefüge 5, das Oberflächenbereiche 6 mit Rhodiumoxid aufweist. Ferner ist eine Rhodium reiche Schicht 4 als Deckschicht zu erkennen, die hohe Rh-Anreicherungen umfasst. Alloy structure 5, which has surface regions 6 with rhodium oxide. Furthermore, a rhodium-rich layer 4 can be seen as a cover layer comprising high Rh enrichments.
Durch Befunkung reichert sich das im Elektrodenmaterial zunächst homogen gelöste Rhodium an der Elektrodenoberfläche an. Aufgrund seiner guten By firing, the rhodium initially homogeneously dissolved in the electrode material accumulates on the electrode surface. Because of his good
Oxidationsstabilität wird das Oxidationsverhalten fortan durch die Rhodium reiche Schicht 4 bestimmt und ein funkenerosiver Verschleiß des Elektrodenmaterials wird reduziert. Oxidation stability, the oxidation behavior is henceforth determined by the rhodium-rich layer 4 and a spark erosive wear of the electrode material is reduced.
Durch die hohe Schmelztemperatur der ternären ReRuRh-Edelmetalllegierung bleibt ein Edelmetallvolumenanteil über die Befunkungsdauer im Wesentlichen konstant, was durch einen im Wesentlichen gleichbleibenden Elektrodenabstand in den Zündkerzen angezeigt wird. Due to the high melting temperature of the ternary ReRuRh noble metal alloy, a noble metal volume fraction remains essentially constant over the duration of the firing, which is indicated by a substantially constant electrode spacing in the spark plugs.
Figur 4 zeigt ein Phasendiagramm für das ternäre Legierungssystem ReRuRh für Temperaturen unter 2000K. Besonders gute Verschleißeigenschaften werden für ternäre Legierungen erhalten, die im Bereich zwischen der durchgezogenen und der gestrichelten Linie liegen. Ein Anteil an Rhenium liegt somit vorteilhaft bei mehr als 40 Gew.-% und insbesondere bei mehr als 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrodenmaterials. Ein Anteil an Rhodium liegt ferner vorteilhaft bei 1 Gew.-% bis 49,9 Gew.-%, vorzugsweise bei 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%. FIG. 4 shows a phase diagram for the ternary alloy system ReRuRh for temperatures below 2000K. Particularly good wear properties are obtained for ternary alloys which lie in the region between the solid and the dashed line. A proportion of rhenium is thus advantageously more than 40% by weight and in particular more than 50% by weight, based on the total weight of the electrode material. A proportion of rhodium is furthermore advantageously from 1% by weight to 49.9% by weight, preferably from 5% by weight to 30% by weight.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Zündkerze 10. Die Zündkerze 10 umfasst eine Masseelektrode 9, eine Mittelelektrode 3, an die eine Figure 5 shows a schematic representation of a spark plug 10. The spark plug 10 comprises a ground electrode 9, a center electrode 3, to which a
Zündkerzenelektrode 1 mittels einer Verbindungszone 2 angeschlossen ist, und einen Isolator 1 1 . Ein Gehäuse 7 umgibt zumindest teilweise den Isolator 1 1 . AmSpark plug electrode 1 is connected by means of a connection zone 2, and an insulator 11. A housing 7 at least partially surrounds the insulator 11. At the
Gehäuse 12 ist ein Gewinde 12 angeordnet, welches für eine Befestigung der Zündkerze 10 in einem Zylinderkopf 8 ausgelegt ist. Die in der Zündkerze 10 enthaltene Mittelelektrode entspricht dabei der Zündkerzenelektrode 1 aus Figur 1 und enthält damit das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial. Vorzugsweise umfasst auch die Masseelektrode 9 das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial.Housing 12, a thread 12 is arranged, which is designed for attachment of the spark plug 10 in a cylinder head 8. The center electrode contained in the spark plug 10 corresponds to the spark plug electrode 1 of FIG. 1 and thus contains the electrode material according to the invention. Preferably, the ground electrode 9 also comprises the electrode material according to the invention.
Die Zündkerze 10 hat eine sehr geringe Oxidationsneigung und zeichnet sich durch einen niedrigen Verschleiß und eine damit einhergehende hohe The spark plug 10 has a very low tendency to oxidation and is characterized due to low wear and a concomitant high
Laufleistung aus. Mileage out.
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. ImThe foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. in the
Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

Claims

Ternäres oder höher legiertes Elektrodenmaterial, insbesondere Ternary or higher alloyed electrode material, in particular
Zündkerzenelektrodenmaterial, enthaltend Rhenium, Ruthenium und Rhodium, wobei ein Anteil an Rhenium in Gew.-% einen Hauptanteil, bezogen auf die übrigen Bestandteile des Elektrodenmaterials, darstellt.  A spark plug electrode material containing rhenium, ruthenium and rhodium, wherein a proportion of rhenium in wt .-% represents a major proportion, based on the remaining constituents of the electrode material.
Ternäres oder höher legiertes Elektrodenmaterial nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil an Rhenium größer als 40 Gew.-% und insbesondere größer als 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrodenmaterials, ist. Ternary or higher alloy electrode material according to claim 1, characterized in that a proportion of rhenium greater than 40 wt .-% and in particular greater than 50 wt .-%, based on the total weight of the electrode material, is.
Ternäres oder höher legiertes Elektrodenmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil an Rhodium 1 Gew.-% bis 49,9 Gew.-%, vorzugsweise 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Ternary or higher alloyed electrode material according to claim 1 or 2, characterized in that a proportion of rhodium 1 wt .-% to 49.9 wt .-%, preferably 5 wt .-% to 30 wt .-%, based on the
Gesamtgewicht des Elektrodenmaterials, beträgt.  Total weight of the electrode material is.
Ternäres oder höher legiertes Elektrodenmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ternary or higher alloy electrode material according to one of the preceding claims, characterized in that the
Elektrodenmaterial mindestens ein weiteres Nicht-Edelmetall, insbesondere Nickel, in einem Anteil von maximal 8 Gew.-% und insbesondere maximal 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrodenmaterials, enthält.  Electrode material at least one other non-noble metal, in particular nickel, in a proportion of not more than 8 wt .-% and in particular not more than 5 wt .-%, based on the total weight of the electrode material.
Ternäres oder höher legiertes Elektrodenmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ternary or higher alloy electrode material according to one of the preceding claims, characterized in that the
Elektrodenmaterial mindestens ein weiteres Edelmetall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Pt, Au, Pd, Ir und Ag, in einem Anteil von maximal 5 Gew.-% und insbesondere von maximal 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrodenmaterials, enthält.  Electrode material at least one further noble metal selected from the group consisting of: Pt, Au, Pd, Ir and Ag, in a proportion of at most 5% by weight and in particular of not more than 3% by weight, based on the total weight of the electrode material, contains.
Zündkerzenelektrode, umfassend ein Elektrodenmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche. A spark plug electrode comprising an electrode material according to any one of the preceding claims.
7. Zündkerze, umfassend mindestens eine Zündkerzenelektrode (1 ), die ein Elektrodenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst. A spark plug comprising at least one spark plug electrode (1) comprising an electrode material according to any one of claims 1 to 5.
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