DE19719937C2

DE19719937C2 - Verfahren zum Herstellen eines Edelmetallplättchens für Elektroden einer Zündkerze

Info

Publication number: DE19719937C2
Application number: DE19719937A
Authority: DE
Inventors: Hironori Osamura; Nobuo Abe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2017-05-14
Also published as: US6093071A; JP3000955B2; DE19719937A1; US5977695A; JPH1032076A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her stellen eines Edelmetallplättchens für Elektroden einer Zünd kerze, welche mit einem derart hergestellten Plättchen eine verbesserte Lebensdauer aufweist und zweckmäßig bei einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine verwendet wird.

Die Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 5-343156 schlägt ein mit Pt bedecktes Ir-Material vor, das aus einem Ir-Draht besteht, der einen Durchmesser von 0,8 mm aufweist und eine Umfangsoberfläche aufweist, die mit ei ner 0,08 mm dicken Pt-Auflage bedeckt ist. Das mit Pt be deckte Ir-Material wird durch Schmelzen eines Ir-Pulvers, Gießen der Schmelze, um einen Block auszubilden, Warmbearbei ten des Blocks zu einem länglichen Draht, der einen Durchmes ser von 4 mm aufweist, Einbringen des Drahts in eine Pt-Röhre und Erwärmen des Aufbaus, um eine Pt-Auflage über der Um fangsoberfläche des Drahts auszubilden, hergestellt.

Das vorgeschlagene mit Pt bedeckte Ir-Material verhindert einen Verbrauch von Ir aufgrund einer Oxidationsverdampfung bei höheren Temperaturen (hier im weiteren Verlauf als "Oxi dationsverbrauch" bezeichnet) und ist vorteilhafterweise an der Spitze einer Mittenelektrode einer Zündkerze angeordnet, um eine verbesserte Lebensdauer der Zündkerze vorzusehen.

Jedoch weist das mit Pt bedeckte Ir-Material dadurch ein Problem auf, daß das Herstellungsverfahren kompliziert ist und die Herstellungskosten aufgrund der Notwendigkeit eines zusätzlichen Schritts eines Ausbildens der Pt-Auflage und der Notwendigkeit einer teuren Pt-Röhre unvermeidbarerweise er höht werden.

Aus der EP 0 635 920 A1, der JP 5-159857 (A) und der nachveröffentlichten DE 196 41 856 A1 ist jeweils eine Zünd kerze, die eine Mittenelektrode, einen Isolator, der die Mit tenelektrode um den Umfang herum umgibt, wobei eine Spitze der Mittenelektrode frei belassen wird; einen Halter, der den Isolator um den Umfang herum hält, wobei eine Spitze des Iso lators frei belassen wird; eine Masseelektrode, die an dem Halter befestigt ist und einen gegenüberliegenden Abschnitt aufweist, der der Spitze der Mittenelektrode gegenüberliegt, wobei sich ein Entladespalt dazwischen befindet; und ein Edelmetallplättchen beinhaltet, das aus einem Ir-Legierungs material besteht und auf mindestens der Spitze der Mitten elektrode oder dem gegenüberliegenden Abschnitt der Masse elektrode angeordnet ist, wobei das Ir-Legierungsmaterial aus Ir und einem Metall besteht, das einen höheren Oxidationswi derstand als Ir aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Problem der Technologie im Stand der Technik zu lösen und ein Verfah ren zum Herstellen eines Edelmetallplättchens für Elektroden einer Zündkerze ohne komplizierte Verfahrensschritte zu schaffen.

Die Erfinder haben die vorliegende Erfindung, nämlich das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren des Edelmetallplätt chens, auf der Grundlage der neuen Feststellung vollendet, daß eine Oxidation von Ir bei höheren Temperaturen durch die Verwendung eines Ir-Legierungsmaterials verhindert wird, das durch Hinzufügen eines Metalls, das einen höheren Oxidations widerstand als Ir aufweist und bei allen Verhältnissen mit Ir eine feste Lösung ausbildet, zu Ir zusammengesetzt ist, und das Ir-Legierungsmaterial kann ohne Verursachen eines Reißens einer Oberfläche warmbearbeitet werden.

Das Metall besteht typischerweise aus mindestens einem, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Pt bzw. Platin, Rh bzw. Rhodium und Ru bzw. Ruthenium besteht.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Ver fahren zum Herstellen eines Edelmetallplättchens einer Zünd kerze, die einen Isolator, der eine Mittenelektrode um den Umfang herum umgibt, wobei eine Spitze der Mittenelektrode frei belassen wird; einen Halter, der den Isolator um dem Um fang herum hält, wobei eine Spitze des Isolators frei belas sen wird; eine Masseelektrode, die an dem Halter befestigt ist und einen gegenüberliegenden Abschnitt aufweist, der der Spitze der Mittenelektrode gegenüberliegt, wobei sich ein Entladespalt dazwischen befindet; und das Edelmetallplättchen beinhaltet, das aus einem Ir-Legierungsmaterial besteht und auf mindestens der Spitze der Mittenelektrode oder dem gegen überliegenden Abschnitt der Masseelektrode angeordnet ist; wobei das Ir-Legierungsmaterial durch Mischen von Ir mit ei nem Metall, um eine Mischung auszubilden, und Schmelzen der Mischung hergestellt ist, wobei das Metall einen höheren Oxi dationswiderstand als Ir aufweist und bei allen Verhältnissen mit Ir eine feste Lösung ausbildet; und das Edelmetallplätt chen durch Verlängern eines Blocks des Ir-Legierungsmaterials durch Warmumformen zu einer Stange, die einen ausgewählten Querschnitt aufweist, und dann Schneiden eines Drahts, der aus der Stange gezogen wird, zu einer ausgewählten Länge, hergestellt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Mischen von Ir und dem Metall, um eine Mischung auszubilden; Schmelzen der Mischung, um eine Schmelze auszu bilden; Gießen der Schmelze, um einen Block auszubilden; Warmumformen des Blocks, um eine umgeformte Stange auszubil den; Warmwalzen der umgeformten Stange zu einer warmgewalzten Stange, die einen verringerten Querschnitt aufweist; Warmdrahtziehen der warmgewalzten Stange zu einem Draht, der einen ausgewählten kreisförmigen oder polygonalen bzw. mehr eckigen Querschnitt aufweist; und Schneiden des Drahts zu ei ner ausgewählten Länge.

Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Schritt eines Schneidens des Drahts vorzugsweise durch Schleifen bzw. Abschleifen des Drahts mit einem Schleifmittel ausgeführt.

Das erfindungsgemäß hergestellte Edelmetallplättchen, das aus dem Ir-Legierungsmaterial besteht, wird auf mindestens der Spitze der Mittenelektrode oder dem gegenüberliegenden Abschnitt einer Masseelektrode einer Zündkerze angeordnet.

Ein Metall weist einen höheren Oxidationswiderstand als Ir auf, wenn das Metall bei höheren Temperaturen einen Oxi dationsverbrauch aufweist, der niedriger als der von Ir ist. Die Erfinder haben bestätigt, daß Ir bei ungefähr 1000°C, das heißt, einer Temperatur bei oder in der Nähe eines Plättchens einer Zündkerze, wenn diese entladen wird, einen Oxidations verbrauch von ungefähr 0,5 mg/(cm²h) aufweist. Ein Metall kann derart betrachtet werden, daß es einen ausreichend höhe ren Oxidationswiderstandswert als den von Ir aufweist, wenn das Metall bei ungefähr 1000°C einen Oxidationsverbrauch von weniger als ungefähr 1 × 10^-2 mg/(cm²h) aufweist.

Genauer gesagt weist Pt einen Oxidationsverbrauch von un gefähr 1 × 10^-5 mg/(cm²h) auf, weist Ru einen Oxidations verbrauch von ungefähr 1 × 10^-2 mg/(cm²h) auf und weist Rh einen Oxidationsverbrauch von ungefähr 1 × 10^-4 mg/(cm²h) auf.

Ein Metall bildet bei allen Verhältnissen mit Ir eine fe ste Lösung, wenn das Metall zusammen mit Ir aufgelöst wird, um über alle Verhältnisse von ihnen eine homogene feste Lö sung auszubilden. Ein Block, der aus einem Ir-Legierungsmate rials einer homogenen festen Lösung dieser Art von Metall und Ir besteht, weist keine Teile auf, bei welchen Ir abgesondert wird, und eine Oxidationsverdampfung von Ir aus solchen Tei len tritt nicht auf.

Es ist ebenso vorteilhaft, daß Pt, Rh und Ru eine niedri gere Härte als Ir aufweisen und verformbarer bzw. duktiler als Ir sind, so daß eine Ir-Legierung, die mindestens entweder Pt, Rh oder Ru enthält, eine niedrigere Härte als Ir auf weist und verformbarer als Ir ist, um zuzulassen, daß ein Block der Ir-Legierung verlängert wird, ohne daß bewirkt wird, daß eine Oberfläche reißt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Block der Ir- Legierung durch Warmumformen zu einer Stange verlängert, um Gaseinschlüsse und andere Grobstrukturen in dem Block zu be seitigen, um eine feine Fasertextur vorzusehen, welche ebenso verhindert, daß während einem Verlängern des Blocks ein Rei ßen einer Oberfläche auftritt.

Eine Stange, die durch Verlängern des Ir-Legierungsmate rials hergestellt wird, weist eine Zugfestigkeit auf, welche verringert wird, wenn die Menge von Oberflächerissen erhöht wird. Deshalb wird die Menge von Oberflächerissen einer Stange oder eines Drahts durch Messen der Zugfestigkeit der Stange oder des Drahts bewertet.

Die Herstellung des Edelmetallplättchens erfolgt erfin dungsgemäß entsprechend der folgenden weiteren Verfahrensab folge. Ein Block, wie er zuvor beschrieben worden ist, wird zuerst vorbereitet, zu einer umgeformten Stange warmumge formt, die eine feine Fasertextur aufweist, und dann wird die umgeformte Stange zu einer Stange warmgewalzt, die einen ver ringerten Querschnitt aufweist. Die warmgewalzte Stange wird dann zu einem Draht warmdrahtgezogen, der einen ausgewählten kreisförmigen oder polygonalen Querschnitt aufweist, und der Draht wird zu einer ausgewählten Länge geschnitten.

Ein Plättchen, das einen kreisförmigen Querschnitt auf weist, ist vorteilhaft, da es ohne Begrenzen der Laser schweißpunkte mit einem Laser auf eine Mittenelektrode ge schweißt werden kann.

Ein Plättchen, das einen polygonalen Querschnitt auf weist, ist ebenso vorteilhaft, da es eine Konzentration eines elektrischen Felds an einer Ecke von ihm derart bewirkt, daß die Entladespannung einer Zündkerze verringert wird.

Ein Draht, der einen ausgewählten kreisförmigen oder po lygonalen Querschnitt aufweist, wird vorteilhafterweise durch Schleifen von ihm mit einem Schleifmittel geschnitten, um eine unerwünschte Ausbildung von Graden, Rissen oder eine Un ebenheit auf der geschnittenen Oberfläche zu verhindern.

Es ist anzumerken, daß eine Stange, die eine feine Faser textur aufweist, eine höhere Zugfestigkeit als diejenigen aufweist, die keine feine Fasertextur aufweisen, was ebenso durch ein Experiment gezeigt ist, das von den Erfindern durchgeführt worden ist, wie es hier im weiteren Verlauf be schrieben wird. Deshalb verhindert eine Stange, die eine feine Fasertextur aufweist, ein Auftreten des Reißens einer Oberfläche und sie kann ohne Auftreten eines Brechens von ihr warmgewalzt oder warmdrahtgezogen werden.

Das mit Ir zu legierende Metall weist gemäß der vorlie genden Erfindung vorzugsweise einen Schmelzpunkt von 1700°C bis 2400°C auf.

Wenn das Metall einen Schmelzpunkt von weniger als 1700°C aufweist, beträgt der Plättchenvolumenverbrauch nach einem Entladen mehr als 1,5 × 10^-9 mm³ pro Kerzenentladung (hier im weiteren Verlauf als "Plättchenverbrauch" bezeichnet), wie es durch ein Experiment zu sehen ist, wie es hier im weiteren Verlauf später beschrieben wird, was auch vor Kraftfahrzeug bewegungen einer Strecke von 100000 km eine Vergrößerung ei nes Entladespalts und ein unzureichendes Zünden verursacht.

Wenn das Metall einen Schmelzpunkt von mehr als 2400°C aufweist, kann das Verfahren eines Schmelzens von Ir das Me tall nicht schmelzen und ist eine wesentlich höhere Schmelz temperatur notwendig.

Es ist ebenso bevorzugt, daß das Metall eine Wärmeleitfä higkeit von 41,868 W/(mK) oder mehr aufweist.

Wenn das Metall eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 41,868 W/(mK) aufweist, wird der Plättchenverbrauch mehr als 1,5 × 10^-9 mm³, wie es aus dem experimentellen Ergebnis zu sehen ist, das hier im weiteren Verlauf später beschrieben wird.

Ein erfindungsgemäß hergestelltes Edelmetallplättchen Er findung enthält vorzugsweise das Metall in einer Menge von 1 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent.

Wenn der Metallgehalt des Edelmetallplättchens weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, wird das Plättchen eine Zugfe stigkeit von weniger als 40 kg/mm² aufweisen, wie es aus dem experimentellen Ergebnis zu sehen ist, das hier im weiteren Verlauf später beschrieben ist, so daß das Plättchen durch einen Stoß während eines Zusammenbaus einer Zündkerze beschä digt werden kann, wie es zufällig von den Erfindern in Erfah rung gebracht worden ist.

Wenn der Metallgehalt des Edelmetallplättchens anderer seits mehr als 30 Gewichtsprozent beträgt, beträgt der Plätt chenverbrauch mehr als 1,5 × 10^-9 mm³, wie es aus dem expe rimentellen Ergebnis zu sehen ist, das hier im weiteren Ver lauf später beschrieben wird.

Es ist ebenso bevorzugt, daß das erfindungsgemäß herge stellte Edelmetallplättchen eine Querschnittsfläche von 0,2 mm² bis 1,2 mm² und eine Länge von 0,5 mm bis 2,0 mm auf weist.

Wenn ein Edelmetallplättchen eine Querschnittsfläche von weniger als 0,2 mm² und eine Länge von mehr als 2, 0 mm auf weist, ist eine Wärmeförderung von der Seite des Entlade spalts durch ein Plättchen zu der Seite der Mittenelektrode davon während eines Betriebs einer Zündkerze schlecht und be wirkt eine abnormale Erhöhung der Temperatur des Plättchens auf der Seite des Entladespalts und eine Erhöhung des Plätt chenverbrauchs mit dem Ergebnis, daß eine bestimmte lange Le bensdauer des Plättchens nicht sichergestellt werden kann, wie es von den Erfindern in Erfahrung gebracht worden ist.

Wenn ein Edelmetallplättchen andererseits eine Quer schnittsfläche von mehr als 1,2 mm² aufweist, ist eine Kon zentration eines elektrischen Felds eines Plättchens auf der Seite des Entladespalts schlecht und verursacht eine Erhöhung der Entladespannung einer Zündkerze, wie es von den Erfindern in Erfahrung gebracht worden ist.

Wenn ein Funke auf der Entladungsseitenoberfläche eines Edelmetallplättchens ausgebildet wird und wenn das Edelme tallplättchen eine Länge von weniger als 0,5 mm aufweist, be findet sich der Funke in der Nähe einer Mittenelektrode und wird mit dem Ergebnis von der Mittenelektrode gekühlt (hier im weiteren Verlauf als "Funkenlöschung" bezeichnet), daß die Zündfähigkeit einer Zündkerze verringert wird, wie es von den Erfindern in Erfahrung gebracht worden ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Be schreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine sich halb im Querschnitt und halb im Aufriß befindende Ansicht einer Zündkerze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit dem erfindungsgemäß hergestellten Edelme tallplättchen;

Fig. 2 eine vergrößerte quergeschnittene Teilan sicht einer Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Edelme tallplättchens für eine Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 4(a) eine Querschnittsansicht von Zündkerzen gemäß zweiten bis vierten Ausführungsbei spielen mit den erfindungsgemäß herge stellten Edelmetallplättchen; und

Fig. 4(b) bis 4(d) in der Richtung eines Pfeils F betrachtete Draufsichten von Zündkerzen in Fig. 4(a).

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten Ausfüh rungsbeispiels einer Zündkerze mit dem erfindungsgemäß herge stellten Edelmetallplättchen.

Fig. 1 zeigt eine sich halb im Querschnitt und halb im Aufriß befindende Ansicht einer Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit dem erfindungsgemäß hergestellten Edelmetallplättchen, bei welchem die Zündkerze einen hohlen zylindrischen Halter 1 beinhaltet, der ein Befestigungsge winde 1a zum Einbauen in eine Brennkraftmaschine beinhaltet. Der Halter 1 umgibt einen Isolator 2 aus Aluminiumkeramik (Al₂O₃) oder dergleichen, der daran befestigt ist und einen axialen Hohlraum 2a aufweist, der eine Mittenelektrode 3 um gibt, die daran befestigt ist. Der Isolator 2 weist eine Spitze 2b auf, die von dem Halter 1 freigelegt ist.

Die Mittenelektrode 3 befindet sich in der Form eines fe sten Zylinders, der aus einem inneren Abschnitt, der aus Kup fer oder einem anderen Metallmaterial besteht, das eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, und einem äußeren Abschnitt be steht, der aus Nickel oder einem anderen Metallmaterial be steht, das einen guten Wärme- und Korrosionswiderstand aufweist. Die Mittenelektrode 3 weist eine Spitze 3a auf, die von der Spitze 2a des Isolators 2 freigelegt ist.

Eine Masseelektrode 4 ist an ein Ende des Halters 1 ge schweißt und liegt der Spitze 3a der Mittenelektrode 3 über einen Entladespalt 6 gegenüber, der sich dazwischen befindet. Die Masseelektrode 4 besteht aus einer Legierung auf Ni- bzw. Nickelbasis oder einem anderen Metallmaterial.

Ein erfindungsgemäß hergestelltes Edelmetallplättchen 51, das aus einem Ir-Legierungsmaterial besteht, ist auf der Spitze 3a der Mittenelektrode 3 angeordnet. Das Plättchen 51 befindet sich in der Form eines festen Zylinders, der aus 95 Gewichtsprozent Ir und 5 Gewichtsprozent Rh (hier im weiteren Verlauf als "95Ir-5Rh" abgekürzt) besteht. Rh bildet bei al len Verhältnissen mit Ir eine feste Lösung und ist bezüglich eines Oxidationswiderstands Ir überlegen. Das Plättchen 51 weist zum Beispiel einen Durchmesser von 0,7 mm und eine Länge von 1,5 mm auf, um sowohl eine Wärmeförderung von dem Plättchen 51 als auch eine Funkenlöschung für die Mittenelek trode 3 und die Masseelektrode 4 sicherzustellen.

Fig. 2 zeigt die Zündkerze in Fig. 1 in einer vergrößer ten quergeschnittenen Teilansicht, bei welcher die Spitze 3a der Mittenelektrode 3 einen Abschnitt 3c eines verringerten Durchmessers aufweist, der ein darin ausgebildetes Loch 3b aufweist. Das erfindungsgemäß hergestellte Edelmetallplätt chen 51 ist durch Einbringen eines Teils des Plättchens 51 in das Loch 3b, radiales Verstemmen bzw. Verkörnen der Spitze 3a und dann Schweißen der Spitze 3a mit einem Laser, um eine ge schmolzene Schicht 8 auszubilden, befestigt. Das Laserschwei ßen wird radial zu der Achse des Abschnitts 3c eines verrin gerten Durchmessers hin an acht Punkten mit einem Abstand von 45° entlang dem Umfang des Abschnitts 3c eines verringerten Durchmessers durchgeführt. Der Abschnitt 3c eines verringer ten Durchmessers ist vorgesehen, um eine ausreichende Ausbil dung der geschmolzenen Schicht 8 sicherzustellen, die zum Verbinden des Edelmetallplättchens 51 mit der Mittenelektrode 3 ausreicht.

Der Spitze 3a der Mittenelektrode 3 gegenüberliegend weist die Masseelektrode 4 einen gegenüberliegenden Abschnitt 4a auf, der ein Edelmetallplättchen 52 aufweist, das durch Widerstandsschweißen daran befestigt ist. Das Edelmetall plättchen 52 befindet sich ebenso in der Form eines festen Zylinders, der aus einer Legierung von 78Pt-20Ir-2Ni besteht. Das Plättchen 52 weist einen Durchmesser von 0,7 mm (eine Querschnittsfläche von ungefähr 0,4 mm²) und eine Länge von 0,3 mm auf. Im allgemeinen wird das erfindungsgemäß herge stellte Edelmetallplättchen 51 der Mittenelektrode 3 durch eine Funkenentladung vielmehr verbraucht als das Plättchen 52 der Masseelektrode 4. Deshalb besteht in diesem Ausführungs beispiel das Edelmetallplättchen 51 aus einem Ir-Legierungs material, wohingegen das Edelmetallplättchen 52 aus einem herkömmlichen Material besteht.

Das Edelmetallplättchen 51 wird erfindungsgemäß durch die Verfahrensschritte hergestellt, die in Fig. 3 gezeigt sind.

760 g eines Ir-Pulvers, das einen Teilchendurchmesser von ungefähr 10 µm aufweist, und 40 g eines Rh-Pulvers, das einen Teilchendurchmesser von ungefähr 10 µm aufweist, werden abge messen (Fig. 3, S1) und gemischt, um eine Pulvermischung aus zubilden (Fig. 3, S2). Die Pulvermischung wird bei zum Bei spiel ungefähr 25°C kaltgepreßt, um einen Festkörper auszu bilden, der sich im wesentlichen in der Form eines rechtecki gen Parallelepipeds bzw. Quaders befindet (Fig. 3, S3)

Der so ausgebildete feste Preßkörper wird in eine Form höhlung in der Form eines rechteckigen Parallelepipeds ge bracht, das Abmessungen von 40 mm × 100 mm × 10 mm aufweist, und dort durch Lichtbogenschmelzen bei einer Temperatur, die höher als der Schmelzpunkt von Ir (2454°C) ist, zum Beispiel bei ungefähr 2500°C, geschmolzen (Fig. 3, S4). Dies führt zu einem Block in der Form eines rechteckigen Parallelepipeds, das einen Querschnitt von 40 mm × 100 mm und eine Höhe von ungefähr 10 mm aufweist.

Es wird zugelassen, daß sich der Block auf eine Tempera tur, bei welcher er eine Fluidität verliert, aber plastisch verformt werden kann, zum Beispiel ungefähr 1300°C, abkühlt, und dann wird er durch einen Stahlhammer warmumgeformt, um eine quadratische Stange auszubilden, die Abmessungen von un gefähr 10 mm × 10 mm aufweist (Fig. 3, S5). Das Warmumformen wird durch Pressen des Blocks mit einem Druck von zum Bei spiel 10⁴ bis 10⁵ kg/cm², das heißt, einem ausreichend hohen Druck, um Gaseinschlüsse und andere Grobstrukturen des Blocks zu beseitigen, und um zu einer quadratischen Stange zu füh ren, die eine feine Fasertextur aufweist, durchgeführt.

Die warmumgeformte quadratische Stange wird dann wieder holt mit einer Verringerung einer Fläche von ungefähr 95% un ter Verwendung einer Kaliberwalze bzw. kalibrierten Walze warmgewalzt, um eine quadratische Stange auszubilden, die ei nen verringerten Querschnitt von ungefähr 1 mm × 1 mm auf weist (hier im weiteren Verlauf als "Stange eines kleinen Querschnitts" bezeichnet) (Fig. 3, S6). Während eines Walzens wird die Kaliberwalze bei ungefähr 700°C (einer Grenztempera tur der verwendeten Walze) gehalten und wird die Stange bei ungefähr 1300°C gehalten. Es ist bevorzugt, daß, wenn die Walze eine Grenztemperatur von mehr als 700°C aufweist, die Walze bei einer Temperatur gehalten wird, die sich näher an der Temperatur der Stange befindet.

Die quadratische Stange eines kleinen Querschnitts wird dann wiederholt mit einer Verringerung einer Fläche von un gefähr 99% unter Verwendung einer kreisförmigen Form bzw. Düse warmdrahtgezogen, um einen Draht, der einen Durchmesser von 0,7 mm aufweist (oder eine Stange, die einen kreisförmi gen Querschnitt aufweist), auszubilden (Fig. 3, S7). Während des Drahtziehens wird die Form bei ungefähr 700°C gehalten (eine Grenztemperatur der verwendeten Form) und wird die Stange oder der Draht bei ungefähr 1300°C gehalten. Der warm gezogene Draht wird dann zu einer ausgewählten vorübergehen den Länge von zum Beispiel 10 cm geschnitten, es wird zuge lassen, daß er sich auf Raumtemperatur abkühlt, und er wird weiter durch Schleifschneiden zu einer ausgewählten endgülti gen Länge von zum Beispiel 1,5 mm geschnitten (Fig. 3, S8). Dies führt zu einem Edelmetallplättchen 51.

Ein Schleifschneiden ist ein Schneiden durch Schleifen eines Drahts und wird typischerweise durch einen Schleif schneider durchgeführt, der einen Blankdrahtring eines Draht durchmessers von zum Beispiel 0,2 mm aufweist, wobei die Drahtoberfläche ein Schleifmittel, wie zum Beispiel 1 µm große Diamantschleifmittelkörner aufweist, die daran befe stigt sind. Eine Mehrzahl von Blankdrahtringen sind parallel zueinander angeordnet und stehen mit Rollen in Eingriff, die parallel mit einem ausgewählten Abstand angeordnet sind, der der ausgewählten endgültigen Länge, das heißt, der Länge des Edelmetallplättchens 51, entspricht.

Die Drähte der vorübergehenden Länge werden in einer aus gewählten Anzahl, zum Beispiel 50 Drähte, gebündelt und die gebündelten Drähte werden in ein Harz integriert, um eine Harzmasse auszubilden, welche dann gegen die Blankdrahtringe gehalten wird, die sich im gleichen Sinn drehen, bis sie in mehrere Massen schleifgeschnitten ist. Das Harz der schleif geschnittenen Masse wird dann weggebrannt, um zu der ausge wählten Anzahl der Edelmetallplättchen 51 zu führen.

Ein Schleifschneider eines Wasserstrahltyps, bei welchem Wasser, das Schleifmittelkörner enthält, in einer Zeilenform gesprüht wird, kann ebenso verwendet werden.

Es wird auf Tabelle 1 verwiesen. Experimente, bei welchen eine Zugfestigkeit und ein Verbrauch von Plättchen, die aus Ir bestehen, das mit verschiedenen Metallen legiert ist, untersucht worden sind, werden nachstehend beschrieben. Tabelle 1 enthält die Daten für den Schmelzpunkt und die Wärmeleitfä higkeit des Metalls, das mit Ir zu legieren ist, und zeigt ebenso, ob das Warmumformen durchgeführt worden ist oder nicht, für Proben 1 bis 9 gemäß der vorliegenden Erfindung und Vergleichsproben C1 bis C15. Bezüglich Vergleichsproben C1 und C2 ist der Schmelzpunkt und die Wärmeleitfähigkeit von Ir in Tabelle 1 gezeigt.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung von Proben 1 bis 9 und Vergleichsproben C1 bis C15.

Edelmetallplättchen von Proben 1 bis 9 und Vergleichspro ben C1 bis C15 haben die Legierungszusammensetzungen, die in Tabelle 1 gezeigt sind, einen Durchmesser von 1,0 mm (eine Querschnittsfläche von ungefähr 0,8 mm²) und eine Länge von 2 mm gehabt. Zwei Plättchen sind für jede der Proben vorbe reitet worden. Die Edelmetallplättchen der Vergleichsproben C1, C5, C8 und C11 sind nicht durch Warmumformen (Fig. 3, S5) hergestellt worden, sondern sind durch Schneiden des zuvor erwähnten Blocks zu einer ungefähr 10 mm × 10 mm großen qua dratischen Stange vorbereitet worden, welche dann warmgewalzt (Fig. 3, S6) und warmdrahtgezogen (Fig. 3, S7) worden ist.

Eines der zwei Plättchen ist verwendet worden, um die Zugfestigkeit in einem einachsigen Zugtest zu messen. Die Er gebnisse sind ebenso in Tabelle 1 zusammengefaßt. Das andere der zwei Plättchen ist in eine Glühkerze eingebaut worden, wie zum Beispiel ein Plättchen 51, das in Fig. 2 gezeigt ist, um den Volumenverbrauch des Plättchens in einem einhundert stündigen Funkenentladungstest zu messen, bei welchem die Kerze 600-mal pro Minute in einer abgedichteten Kammer mit einem inneren Luftdruck, der bei 5 kgf/cm² gehalten worden ist, gezündet worden ist.

Die Ergebnisse sind verwendet worden, um den Plättchen verbrauch pro Funken zu berechnen, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist. Der Gewindeabschnitt 1a der Zündkerze hat einen Durchmesser E von 14 mm gehabt, die Mittenelektrode 3 hat ei nen Durchmesser A von 2,5 mm gehabt, die Spitze 3a der Mit tenelektrode 3 hat einen Durchmesser B von 1,5 mm und eine Höhe C von 1,0 mm gehabt und der Entladespalt 6 hat einen Ab stand D von 1,1 mm gehabt.

Tabelle 1

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Aus führungsbeispiels einer Zündkerze mit dem erfindungsgemäß hergestellten Edelmetallplättchen.

Wie es in Fig. 4(a) gezeigt ist, weist eine Zündkerze eine Spitze 3a einer Mittenelektrode 3 auf, die einen koni schen Abschnitt 3d aufweist, bei welchem der Durchmesser der Mittenelektrode 3 allmählich auf die gleiche Abmessung wie ein erfindungsgemäß hergestelltes Edelmetallplättchen 51 ver ringert wird. Das Plättchen 51 ist auf der Endoberfläche des konischen Abschnitts 3d angeordnet und wird durch Wider standsschweißen vorübergehend an dem letzteren befestigt und ein Laserschweißen wird durchgeführt, um eine geschmolzene Schicht 8 auszubilden, um letztlich das Plättchen 51 an der Spitze 3a der Mittenelektrode 3 zu befestigen. Wie es in Fig. 4(b) gezeigt ist, wird das Laserschweißen von einem Umfangs bereich, der eine Kontaktoberfläche umgibt, bei welcher sich der konische Abschnitt 3d und das Plättchen 51 miteinander in Kontakt befinden, in der Richtung, die mit einem Winkel von zum Beispiel 45° geneigt ist, zu der Kontaktoberfläche und an acht Punkten mit einem Abstand von 45° entlang des Umfangsbe reichs durchgeführt.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Aus führungsbeispiels einer Zündkerze mit dem erfindungsgemäß hergestellten Edelmetallplättchen.

Wie es in Fig. 4(c) gezeigt ist, weist eine Zündkerze ein erfindungsgemäß hergestelltes Edelmetallplättchen 51 auf, das einen quadratischen Querschnitt aufweist. Ein konischer Ab schnitt 3d weist ein kreisförmiges oberes Ende auf, das eine ausreichende Fläche aufweist, um den Querschnitt des Plätt chens 51 zu bedecken. Ein Laserschweißen wird an vier Punkten in der Nähe einer Kontaktoberfläche durchgeführt, bei welcher sich die obere Endoberfläche des konischen Abschnitts 3d und die Ecken 51a des Plättchens 51 miteinander in Kontakt befin den.

Das Edellmetallplättchen 51, das einen quadratischen Querschnitt aufweist, wird ausgenommen dessen durch das glei che erfindungsgemäße Verfahren wie beim ersten Ausführungs beispiel hergestellt, daß bei dem Schritt S7 eines Warmdraht ziehens eine quadratische Form verwendet wird, um ein Draht ziehen durchzuführen, bei welchem eine quadratische Stange wiederholt mit einer Verringerung einer Fläche von ungefähr 99% warmdrahtgezogen wird, um zu einem quadratischen Draht zu führen, der eine Querschnittskantenlänge von zum Beispiel 0,5 mm aufweist.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierten Aus führungsbeispiels einer Zündkerze mit dem erfindungsgemäß hergestellten Edelmetallplättchen.

Wie es in Fig. 4(d) gezeigt ist, weist eine Zündkerze ein erfindungsgemäß hergestelltes Edelmetallplättchen 51 auf, das einen hexagonalen Querschnitt aufweist. Ein konischer Ab schnitt 3d weist ein kreisförmiges oberes Ende auf, das eine ausreichende Fläche aufweist, um den Querschnitt des Plätt chens 51 zu bedecken. Ein Laserschweißen wird an sechs Punk ten in der Nähe einer Kontaktoberfläche durchgeführt, bei welcher sich die obere Endoberfläche des konischen Abschnitts 3d und die Ecken 51a des Plättchens 51 miteinander in Kontakt befinden.

Das Edelmetallplättchen 51, das einen hexagonalen Quer schnitt aufweist, wird ausgenommen dessen durch das gleiche erfindungsgemäße Verfahren wie beim ersten Ausführungsbei spiel hergestellt, daß bei dem Schritt S7 eines Warmdrahtzie hens eine hexagonale Form verwendet wird, um ein Drahtziehen durchzuführen, bei welchem eine quadratische Stange wieder holt mit einer Verringerung einer Fläche von ungefähr 99% warmdrahtgezogen wird, um zu einem hexagonalen Draht zu füh ren, der eine Querschnittskantenlänge von 0,35 mm aufweist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Edelmetallplättchens (51) für Elektroden (3, 4) einer Zündkerze, die einen Isola tor (2), der eine Mittenelektrode (3) um den Umfang herum um gibt, wobei eine Spitze (3a) der Mittenelektrode (3) frei be lassen wird; einen Halter (1), der den Isolator (2) um den Umfang herum hält, wobei eine Spitze (2b) des Isolators (2) frei belassen wird; eine Masseelektrode (4), die an dem Hal ter (1) befestigt ist und einen gegenüberliegenden Abschnitt (4a) aufweist, der der Spitze (3a) der Mittenelektrode (3) gegenüberliegt, wobei sich ein Entladespalt (6) dazwischen befindet; und das Edelmetallplättchen (51) beinhaltet, das aus einem Ir-Legierungsmaterial besteht und auf mindestens der Spitze (3a) der Mittenelektrode (3) oder dem gegenüber liegenden Abschnitt (4a) der Masseelektrode (4) angeordnet ist; wobei das Ir-Legierungsmaterial durch Mischen von Ir mit einem Metall, um eine Mischung auszubilden, und Schmelzen dieser Mischung hergestellt ist, wobei das Metall einen höhe ren Oxidationswiderstand als Ir aufweist und bei allen Ver hältnissen mit Ir eine feste Lösung ausbildet; und das Edel metallplättchen (51) durch Verlängern eines Blocks des Ir-Le gierungsmaterials durch Warmumformen zu einer Stange, die ei nen ausgewählten Querschnitt aufweist, und dann Schneiden ei nes Drahts, der aus der Stange gezogen wird, zu einer ausge wählten Länge, hergestellt ist, wobei das Verfahren die fol genden Schritte aufweist:
Mischen von Ir und dem Metall, um eine Mischung auszubil den;
Schmelzen der Mischung, um eine Schmelze auszubilden;
Gießen der Schmelze, um einen Block auszubilden;
Warmumformen des Blocks, um eine umgeformte Stange auszu bilden;
Warmwalzen der umgeformten Stange zu einer warmgewalzten Stange, die einen verringerten Querschnitt aufweist;
Warmdrahtziehen der warmgewalzten Stange zu einem Draht, der einen ausgewählten kreisförmigen oder polygonalen Quer schnitt aufweist; und
Schneiden des Drahts zu einer ausgewählten Länge.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt eines Schneidens durch Schleifen des Drahts mit einem Schleifmittel ausgeführt wird.