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DE3030847A1 - Gegen bogenerosion bestaendige kompositwerkstoffe und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Gegen bogenerosion bestaendige kompositwerkstoffe und verfahren zu ihrer herstellung

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Publication number
DE3030847A1
DE3030847A1 DE19803030847 DE3030847A DE3030847A1 DE 3030847 A1 DE3030847 A1 DE 3030847A1 DE 19803030847 DE19803030847 DE 19803030847 DE 3030847 A DE3030847 A DE 3030847A DE 3030847 A1 DE3030847 A1 DE 3030847A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
nickel
ruthenium
core
alloys
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19803030847
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Westwood N.J. Stephans
Edward D. Livingston N.J. Zysk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Engelhard Minerals and Chemicals Corp
Original Assignee
Engelhard Minerals and Chemicals Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Engelhard Minerals and Chemicals Corp filed Critical Engelhard Minerals and Chemicals Corp
Publication of DE3030847A1 publication Critical patent/DE3030847A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/018—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of a noble metal or a noble metal alloy
    • 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

Landscapes

  • Spark Plugs (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Description

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BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen neuen Komposit-Werkstoff und insbesondere schafft sie einen neuen gegen Bogenero sion beständigen Komposit-Werkstoff durch neue Herstellungsverfahren. Dabei schafft die Erfindung insbesondere ein neues und vorteilhaftes Komposit-Material zur Verwendung als Zündkerzenfunken-Zentralelektroden.
Die Elektroden von Zündkerzen für Kraftfahrzeugmotoren erosieren während der Benutzung als Folge der Funkenerosion sowie als Folge des Einwirkens korrosiver Stoffe wie des Bleitetraäthyls und anderer Bestandteile im Brennstoff. Diese Erosion verbreitert den Elektrodenspalt, was entsprechend größere Spannungen erfordert, wodurch ihrerseits die Erosion noch beschleunigt wird.
Typischerweise bestehen die Elektroden von Automobilzündkerzen aus nickel-Chrom-Legierungen, die etwa 80 bis 98% Nickel und 2 bis Λ*?% Chrom enthalten und gegebenenfalls mit geringen Mengen (beispielsweise 2 bis 5%) a& Mangan und/oder Eisen legiert sind. Zwecks Herabsetzen der Elektrodenerosion ist es bereits bekannt, die Elektroden aus Edelmetallen herzustellen, beispielsweise aus einer 60% Gold und 4-0% Palladium enthaltenden Legierung, oder aus einer Legierung aus 96% Platin und 4% Wolfram, welches eine Dispersion aus Thoriumoxid enthält. Diese alternativen Legierungen sind jedoch kostspielig und die 60% Gold und 40% Palladium enthaltende Legierung wird nachteilig durch Bleihaltige Verbindungen wie das Bleitetraäthyl, beeinflußt. Um Schadstoffe zu ver-
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meiden oder zu verringern, welche mit dem Auto mobil-Äbgas in die Atmosphäre gelangen,ist es vorteilhaft, die Wirksamkeit und den Wirkungsgrad der Brennstoff-Verbrennung zu erhöhen. Ein Mittel zum Erreichen dieses Ziels besteht darin, Zündkerzen-Zentralelektroden mit einem Durchmesser von etwa 0,25 bis 1,27 nra zu verwenden. Diese Elektrodendurchmesser gestatten Elektroden-Gestaltungen, welche den Entladungsbogen weniger maskieren und somit zu einer wirksameren Verbrennung des Brennstoffs führen. Wenngleich es möglich ist, Nickel-Chrom-Zentralelektroden mit derart relativ geringen Durchmessern herzustellen, werden in der Praxis aus diesem Werkstoff Elektroden mit Durchmessern von 2,54-bis 3,05 mm hergestellt, um der raschen Elektrodenerosion vorzubeugen, die bei Nickel-Chrom-Elektroden mit geringeren Durchmessern auftritt.
Ebenso wichtig wie eine Herabsetzung der Elektroden-3Punkenerosion ist das Vermeiden eines "Eoulings" der Zündkerze, welches zu Fehlzündungen mit den sich daraus ergebenden Einbußen an Wirksamkeit und zu einer erhöhten Umweltbelastung führen kann. Zur Herabsetzung des Fouling-Effektes verlangt ein gutes Zündkerzen-Design eine in den Zylinder hineinreichende Kerzennase. Dieses führt jedoch dazu, daß die Kerzenspitze heißer wird, was wiederum eine verstärkte Erosion zur 3?olge haben kann.
Die Zentralelektrode einer Strahlmotor-Zündeinrichtung besteht üblicherweise aus Wolfram oder einer vorherrschend Wolfram enthaltenden Elektrode, während die Gegenelektrode häufig aus einer Nickellegierung, wie der als Inconel bezeichneten Legierung. Wegen der in einem Strahlmotor herrschenden harten Betriebsbedingungen (etwa 1OOO°C und mehr)
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ist die Erosion begünstigt. Derartige Zündanlagen werden jedoch üblicherweise lediglich während des Startens, Landens und während Betriebsstörungen verwendet, die zu einer Beendigung des Verbrennungsvorganges führen. Eine verbesserte Erosionsbeständigkeit würde längeren oder gar kontinuierlichen Betrieb einer Strahlantriebs-Zündanlage gestatten, was die Zuverlässigkeit und Sicherheit erhöhen würde.
Im Stand der Technik sind Ruthenium, Iridium, Platin sowie Legierungen oder Mischungen dieser Elemente zur Verwendung bei der Zündkerzen-Elektrodenherstellung (auch für Zündanlagen von Strahltriebwerken) vorgeschlagen worden, weil sie eine gute Beständigkeit gegen Bogenerosion aufweisen und hohe Schmelzpunkte und eine hohe Härte besitzen. Alle diese im Stand der Technik bekannt gewordenen Materialien enthalten jedoch je Elektrode einen so hohen Anteil an wertvollen Metallen, daß sich keine wirtschaftliche Fertigung erzielen läßt. Zusätzlich läßt sich Reinruthenium in Handelsgüte mit den heute üblichen Verfahren nicht befriedigend durch Warm- oder Kaltverformung verarbeiten, wobei die Schwierigkeit zur Herstellung von rissfreien Erzeugnissen aus Ruthenium dazu geführt hat, daß keine Zentralelektroden sowie Gegenelektroden aus Ruthenium hergestellt werden.
Eine Vielzahl von Verfahren ist zum Überwinden der geschilderten Schwierigkeiten beschrieben worden. Zur Herstä-lung von Legierungen für Schalterkontakte offenbart die US-Patentschrift 3 278 280 eine Sintermethode mit Flüssigphase, . bei welcher eine Metallpulvermischung aus Ruthenium,
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Gold und Palladium ausreichend hoch erwärmt wird, um die Gold-Pa3ladium-Phase zu verflüssigen und zu verteilen. Ferner "beschreibt die Patentschrift ein Verfahren, bei welchem Rutheniumpulver verdichtet und das verdichtete Erzeugnis sodann mit einer geschmolzenen Gold-Palladium-Legierung infiltriert wird. Die Verformbarkeit der auf diese Weise erzeugten Duplex-Legierung soll besser sein, als diejenige von Peinrutheniurn. Die US-Patentschrift 3 498 763 beschreibt ein Verfahren, bei welchem die vorstehend erwähnte Gold-Paladium-Phase durch eine Matrix aus Kupfer oder durch eine Legierung aus Kupfer mit Nickel und/oder Paladium ersetzt wird. Die Verformbarkeit (workability) des erhaltenen Ergebnisses, welches auch durch eine Flüssigphasen-Sinterung erhalten werden kann, ist angeblich so gut, daß das Material zu Draht gezogen werden kann.
Die US-Patentschrift 3 868 530 beschreibt die Verwendung von Gold, Paltin, Palladium, Rhodium, Rhenium, Ruthenium sowie von Wolfram für Zündkerzen-Mittelelektroden. Eine Wertmetallspitze in Form eines feinen Drahtes (mit typischerweise einem Durchmesser von 0,25 "bis 0,76 mm) wird in eine Ausnehmung in einem Nickelstab oder einem Wickelrohr eingefügt, worauf der Stab oder das Rohr durchmessermäßig etwas vermindert wird, um die feine Wertmetallspitze an Ort und Stelle zu fixieren. Der Werkstoff für diesen feinen Draht muß jedoch die Verarbeitung zu einem so feinen Draht gestatten und eine ausreichend hohe Beständigkeit gegen Funkenerosion aufweisen.
Die in den US-Patentschriften 3 278 280 sowie 3 4-98 ?63 beschriebenen Verfahren sind unbefriedigend. Die Flüssigphasen-Sinterung ist kostenspielig und schwierig und die erhaltenen Erzeugnisse lassen sich praktisch nicht auf die für Zündkerzen bzw. Zündkerzen-Elektroden erforderlichen dünnen Durchmesserabmessungen verarbeiten. Metalle wie
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Euthenium sind im Handel nicht in Form kleiner Drähte, wie in der US-Patentschrift' 3 886, 530 beschrieben, erhältlich, was in erster Linie darauf zurückzuführen ist, daß es extrem schwierig ist, rissfreie Drähte mittels der in der genannten Patentschrift geschilderten Verfahren aus diesen Metallen zu erzeugen. Außerdem ist der Umgang mit äußerst dünnen und kurzen Drahtabschnitten, die in ein Eohr oder einen Stab einzusetzen sind, eine äußerst mühsame und schwierige Prozedur, wobei unterstrichen sei, daß diese Drähte Durchmesser von 0,127 bis 0,508 mm aufweisen sollen.
Zündkerzen-Elektroden können auch nach in den US-Patentschriften 3 977 84-1 sowie 3 957 451 beschriebe! en Verfahren hergestellt werden, bei welchen Eutheniumpulver mit einem vorlegierten Pulver aus Kobalt, Nickel, Chrom, Wolfram und Silicium vermischt und sodann verpresst und in der flüssigen Phase bei Temperaturen von etwa 1177 bis 1232°C gesintert wird. Silicium bildet bekanntlich mit Ruthenium ein niedrigschmelzendes Eutektikum. Aus diesem Grunde dürfte die Be-^ ständigkeit gegen Bogenerosion bei derartig hergestellten Materialien gering sein.
Zündkerzen-Elektroden aus Komposit-Werkstoffen bestanden bis jetzt aus einem festen Basismetallkern, in welchem ein Zentra-1-metall durch einen Platierungsvorgang oder einen Überzug aus einem besser erosionsbeständigen Material aufgenommen ist. Derartige Elektroden sind beispielsweise in den US-Patentschriften 2 783 409, 3 119 944, 3 356 882 sowie 3 857 145 beschrieben.
Kompositdrähte für Schweißstäbe und dergleichen sind dadurch hergestellt worden, daß ein Metallrohr mit Pulver gefüllt und die Gesamtanordnung auf die angestrebte Abmessung gezogen worden ist. Derartige Verfahren sind in den US-Patent-
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Schriften 2 888 740, 3 391 444, 3 533 152, 3 824 097 sowie 3 922 769 beschrieben und betreffen im allgemeinen den Auftrag von harten Deckschichten mittels derartiger Komposit-Schweißstäbe, sowie das Herstellen von sogenannten Superlegierungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuen Kompositwerkstoff für Zündkerzen bzw- Zündkerzen-Elektroden sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen.
Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung besteht darin, ein Feststoffmaterial durch eine niedrigschmelzende Metallmatrix in einem Eohr aus Nickel oder einer Nickellegierung zu dispergieren und sodann die Anordnung auf einen sehr kleinen Außendurchmesser zu verarbeiten, wonach das Kompositwerkstück zerteilt werden kann, um Elektrodenelemente zu liefern. Ruthenium und Iridium sowie ihre Legierungen werden als gegen Bogenerosion bestandxger Werkstoff benutzt. Geeignete Matrixmetalle sind Silber, Gold, Kupfer, Nickel sowie Palladium.
Die Erfindung schafft einen gegen Bogenerosion beständigen Kompositwerkstoff sowie Verfahren zu dessen Herstellung. In diesem Werkstoff ist eine Mischung aus einem erosionsbeständigen Material durch ein Matrixmetall dispergiert, welches einen niedrigen Schmelzpunkt hat. Die so hergestellte Kernzusammensetzung wird innerhalb eines rohrförmigen Umhüllungsmaterials aus Nickel oder einer Nickellegierung eingeschlossen. Das gegen Bogenerosion beständige Material umfaßt einen Kernaus Ruthenium, Iridium, Ruthenium und Iridium oder Legierungen bzw. Mischungen dieser Metalle, wobei dieses Kernmetall in einem niedrxgschmelzenden Matrixmetall, wie Silber, Gold, Palladiumpüickel, Kupfer oder Legierungen bzw. Mischungen dieser Metalle dispergiert ist. Umhüllt ist diese aus dem Kernmetall und der niedrxgschmelzenden Metallmatrix be-
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stehende Anordnung von einer aus Nickel oder einer nickelhaltigen Legierung bestehenden Umhüllung. Die Teilchen des dispergierten erosionsbeständigen Materials können im Matrixmetall löslich sein. Der gewichtsmäßige Anteil der dispergierten erosionsbeständigen Teilchen kann innerhalb von 5 bis 98% liegen, wobei das niedrigschmelzende Matrixmetall dementsprechend in einem gewichtsmäßigen Anteil von 95 ibs 2% vorliegt. Alle Kernzusammensetzungen sind im Rahmen dieser Beschreibung angegeben in Gewichtsprozent, bezogen auf die Summe aus dem gegen Bogenerosion beständigen Material und dem Matrixmetall.
Der Kern kann eine Vielzahl verschiedener Gestaltungen haben, beispielsweise zylindrisch, vielseitig oder eben.
Das gegen Bogenerosion beständige Material umfaßt Teilchen aus Euthenium oder Iridium oder Legierungen dieser beiden Metalle oder Legierungen, welche eines der beiden Metalle als Hauptkomponente enthalten. Das erosionsbeständige Material kann auch aus einer physikalischen Mischung aus Teilchen wenigstens einer der vorstehend genannten Metalle und Legierungen bestehen. Zum Legieren mit Euthenium oder Iridium geeignete Metalle für den in Eede stehenden Zweck besitzen hohe Schmelzpunkte, so daß Wolfram oder Ehenium in Frage kommen. Veniger geeignet sind Platin und Ehodium. Iridium und Euthenium können allein oder gemeinschaftlich in jeglichem Anteil, d.h. in einem Mischungsanteil von O bis 100%, verwendet werden. Spurenmäßige Beimengungen dieser Metalle bis hin zu nicht mehr als 10%, vorzugsweise gedoch nicht mehr als 3% Wolfram, Rhenium, Platin oder Bhodium sowie Kombinationen dieser Elemente, können entweder mit Euthenium oder mit Iridium oder mit Legierungen dieser Metalle legiert werden.
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Es versteht sich, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Ruthenium- oder Iridiumlegierungen außer den beabsichtigten Legierungskomponenten noch kleine Anteile anderer Elemente enthalten können, die absichtlich oder unabsichtlich zugefügt sind.
Das Matrixmetall besteht vorherrschend aus wenigstens einem der obenangegebenen Metalle und kann wahlweise als Legierung oder als physikalische Mischung verwendet werden. Das Matrixmetall bzw. die Matrixmetalle kann (können) mit kleinen Anteilen anderer Metalle, die vorstehend nicht genannt sind, legiert sein. Derartige Metalle dienen als Bindemittel für die erosionsbeständigen Teilchen sowie als Schmiermittel für diese Teilchen während der Kaltverformung. Die Verwendung von Silber oder Gold als Matrix ermöglicht die Erzeugung ohne Wärme von wirtschaftlichen Kompositen mit hohen Anteilen an Iridium und/oder Ruthenium bzw. derer Legierungen. Silber ist wegen seiner ausgezeichneten Kaltverarbeitungseigenschaften bevorzugt, da diese die Bildung eines dichten, rissfreien Kerns gestatten. Zum Zwecke der Erfindung eignet sich besonders ein Kern mit 10% Matrix-Silber, Rest Ruthenium.
Sowohl das Matrixmetall als auch das gegen Bogenerosion beständige Metall werden in Peststofform, wie in Form kleiner Körnchen oder Pellets verwendet. Vorzugsweise werden die Materialien als Pulver mit einer Teilchengröße von weniger als 149 um und vorzugsweise von weniger als 4-4- /Um verwendet. Um die Segregation der Teilchen zu vermindern, ist es vorteilhaft jedoch nicht entscheidend, daß sowohl das Matrixmetall als auch das gegen Bogenerosion beständige Material in etwa die gleiche Teilchengrößenverteilung aufweist. Die Verwendung kleiner Pellets oder Körnchen ist im allgemeinen lediglich dann empfehlenswert, wenn der als erstes geformte
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Kern (wie im folgenden noch beschrieben) einen Durchmesser von mehr als etwa 6,35 mm besitzt.
Das Umhüllungsmaterial besteht aus Nickel oder einer nickellegierung mit 0,5 bis 5% Wolfram, Chrom, Rhenium oder Mangan. Hulitkomponenten-Legierungen können leichfalls verwendet werden, wie eine 97% ITiekel, 4-% Molybdän und 17% Eisen oder 18% Nickel, j% Molybdän, weniger als 1% jeweils 'Titan und Aluminium, Eest Eisen enthaltende Legierung. Es können auch Legierungen benutzt werden, die als Hastaloy-Legierungen B, D, G, N oder V bezeichnet werden. Das Umhüllungsmaterial kann gleichfalls aus dem vorstehend erwähnten Nickel oder aus den vorstehend erwähnten Nickellegierungen bestehen und bevorzugt sind Legierungen dieser Art mit kleinen Gehalten an einem feuerfesten Oxid, beispielsweise etwa 2% Thoriumoxid. So kann beispielsweise das unter der Bezeichnung TD-Nickel von der Fansteel Corporation vertriebene Thoriumoxid verwendet werden. Durch Einschluß eines feuerfesten Oxides in den Nickel bzw. die Nickellegierung werden die Hochteraperaturfestigkeit und die Steifigkeit des Umhüllungsmaterials während der Warmverformungsschritte verbessert.
Die Umhüllung des aus dem erosionsbeständigen Material und dem Matrixmaterial zusammengesetzten Kerns hateeine Vielzahl von Zwecken. So dient die Umhüllung zum Herabsetzen der Menge an sehr teuren Edelmetallen, die als Mittelelektrode bei einer Zündkerze oder in der Zündeinrichtung für ein Strahltriebwerk verwendet werden. Gleichfalls ermöglicht eine solche Umhüllung die Herstellung von Metalldrähten mit außerordentlich dünnen Durchmessern, insbesondere solchen aus Ruthenium, die auf andere Weise nur schwer oder praktisch gar nicht hergestellt werden können. Ferner verbessert eine solche Umhüllung die Handhabe von Elektrodensegmenten mit kurzer Länge
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und dünnem Durchmesser während der Herstellung von Zündkerzen und Zündelektroden.
Der Außendurchmesser der Komposit-Hülle entspricht dem angestrebten Verwendungszweck und liegt "beispielsweise im Bereich von etwa 0,51 "bis 3*81 mm. Eine Mittelelektrode für eine Triebstrahlwerk-Zündeinrichtung besitzt beispielsweise einen Außendurchmesser von 2,54- bis 3,175 ^n* Bei einer Zentralelektrode für eine Zündkerze kann der Außendurchmesser 1,016 mm betragen. Der Durchmesser des zentralen Kerns mit dem gegen Bogenerosion beständigen Material kann in Abhängigkeit von der beabsichtigten Belastung bzw. in Abhängigkeit von der vorgesehenen Lebensdauer schwanken und kann beispielsweise 0,254 oder 0,127 mm betragen. Es versteht sich, daß mit dünneren Durchmessern für den Mittelkern die Kosten der Edelmetall-Bestandteile je Längeneinheit geringer werden.
Nach einem Verfahren zur Herstellung des gegen Bogenerosion beständigen Komposit-Werkstoffs werden Pellets, Körnchen oder Pulver des erosionsbeständigen Materials sowie des Matrixmetalls ausgehend von Grünpellets zu einem Stab verdichtet, der dichtsitzend in ein Rohr aus Nickel oder einer Nickellegierung hineingesteckt wird. Der verwendete Ausdruck "Grünpellets" "bezeichnet einen Gegenstand, der durch Yerpressen von Metallteilchen der angestrebten Zusammensetzung auf die angestrebte Iform und Gestalt gebracht worden ist. Nach dem Verpressen sind die Metallteilchen mechanisch und nicht metallurgisch miteinander verbunden. Die Bindung ist ausreichend, um die Integrität des Presslings während der Handhabe zu gewährleisten.
Der Durchmesser des hergestellten Stabes spielt keine besondere Rolle und liegt beispielsweise im Bereich von 12,7 bis 25,4 mm. Nach dem Abdichten wird das Rohr oder die das
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Rohr umfassende Anordnung durch Kaltverformen, wie durch Gesenkschmieden, Ziehen, Walzen oder Extrudieren zu einem Komposit-Draht mit vorgegebenen Außendurchmesser verarbeitet. In Abhängigkeit von der prozentualen Querschnittsverminderung kann es vorteilhaft sein, den Kompositdraht einer Zwischenglühung zu unterziehen, um die Umhüllung von Verformungsspannungen zu befreien. Der erzielte Draht wird sodann in Segmente geschnitten und gedes Segment bildet eine Elektrode, die in einer Zündkerze oder einer Triebstrahlwerk-Zündeinrichtung als Zentralelektrode verwendet werden kann. Während der Erstbenutzung wird das an der Arbeitsspitze der Elektrode anhaftende Basismetall vom Entladungsbogen erudiert, was gelegentlich als "Bananeneffekt" bezeichnet wird. Dadurch wird der gegen Bogenerosion beständige Mittelkern weiter freigelegt.
Nach einem zweiten Herstellungsverfahren wird ein aus Nickel oder einer Nickellegierung bestehendes Rohr einseitig verschlossen und sodann mit einer Pulvermischung gefüllt, die die angestrebte Zusammensetzung des gegen Bogenerosion beständigen Materials sowie des Matrixmetalls aufweist. Die Ultraschallvibration kann gegebenenfalls verwendet werden, um die Schüttdichte des Pulvergemisches zu erhöhen, was jedoch nicht entscheidend ist. Nach dem Verschließen des zweiten Rohrendes wird die Gesamtanordnung sodann wie vorstehend beschrieben kaltverformt.
Das' das gegen Bogenerosion beständige Edelmetall im Kern enthaltende Kompositerzeugnis kann an der Spitze der Mütelelektrode einer Zündkerze oder eines Düsenstrahltriebwerks-Zündungsgerätes auf herkömmliche Weise befestigt werden, so z.B.
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durch Schweißen oder Löten mittels eines geeigneten Werkstoffes. Die Länge des Kompositerzeugnisses läßt sich den Einrichtungen anpassen, mit deren Hilfe der Einbau dieses Erzeugnisses erfolgt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden gepresste Pellets (oder ein isostatisch verpresster Stab) im Grünzustand mit 90 Gew.-% Ruthenium und 10 Gew.-% Silber sowie einem Durchmesser von 15?2 mm dichtsitzend in ein Nickelrohr eingebracht, dessen Wandung eine Dicke von 1,143 mm besitzt. Nach dem Verschließen der Rohrenden mit Hilfe von Stopfen wird die Anordnung kalt auf den angestrebten Außendurchmesser von beispielsweise 1,016 mm verformt, wobei ein 10 bis 12 minütiges Spannungsfreiglühen bei 5500C nach äeder 40 bis 60%igen Querschnittsverminderung durchgeführt wird.
Eine besonders vorteilhafte Kombination von Kernmaterialien nach der Erfindung wird dadurch erreicht, daß Ruthenium oder Rutheniumlegierungen als gegen Bogenerosion beständiges Material und Silber als Matrixmetall ausgewählt werden. Die nachfolgende Tafel zeigt die große Breite von prozentualen Zusammensetzungen an, die erfolgreich zu Kompositdraht verarbeitet wurden und zu guten Zündkerzen-Elektroden führen.
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Tafel
Kernzu samm en- Außendurch Wanddicke Durchmesser
setzung messer der Hickel- des Kern
(Gew--%)' (mm) hülle (mm) materials (mm)
70 Eu - 30 Ag 1,016 0,1016 0,813
90 Eu - 10 Ag 1,016 0,1016 0,813
80 Eu - 20 Ag 1,016 0,1016 0,813
20 Eu - 80 Ag 1,016 0,254 0,508
76 Eu - 4 Pd -
20 Ag 1,016 0,152 0,711
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Claims (11)

PATF-NT* NWALTE REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE Engelhard Minerals and Chemicals Corporation 70 Wood Avenue South Iselin, New Jersey O883O, USA A. GRUNECKER H. KINKELDEY DH-ING W. STOCKMAIR OR-IN& AaE (CALTECH) K. SCHUMANN DH KR NAT QPU PHYS P. H. JAKOB DlPu-ING G. BEZOLD OR. BER NAT ■ DlFt-CHEM 8 MÜNCHEN 22 MAXIMILIANSTRASSE 43 P 15 3^0 - &3/ai 13. August 1980 Gegen Bogenerosion beständige Kompositwerkstoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung PATEIfTANSPEÜCIE
1. Gegen Bogenerosion beständiger Kompositwerkstoff
gekennz eichnet durch einen Kern aus einem gegen Bogenerosion beständigen Material aus Ruthenium oder Iridium oder Eutheniumlegierungen oder Iridiumlegierungen oder Legierungen aus Ruthenium und Iridium oder aus Mischungaa der vorgenannten, wobei dieses gegen Bogenerosion beständige Material in ein Matrixmetall dispergiert ist, welches aus Silber oder Kupfer oder Gold oder Palladium oder Nickel
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TEUEFON <OBO) 33 38 63
TEUEGRAMME MONAPAT
TEUEFAX
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oder Legierungen bzw. Mischungen der Vorgenannten besteht, und durch eine diesen Kern umgebende Umhüllung, deren Material aus Nickel oder Nickellegierungen besteht, wobei der Kern etwa 2 bis 95 Gew.-% des Matrixmetalls ausmacht.
2. Kompositwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kern etwa 10;» Matrircsilber, Rest Ruthenium enthält.
3. Kompositwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Umhüllung als Nickellegierung mit etwa 2% Thoriumoxid ausgebildet ist.
4. Kompositwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Außendurchmesser der rohrförmig gestalteten Kernhülle 0,508 bis 3,81 mm beträgt.
5- Kompositwerkstoff nach Anspruch 1, als Werkstoff für eine Zentralelektrodenspitze für eine Zündkerze für ein Brennkraftmaschine .
6. Kompositwerkstoff nach Anspruch 1, als Werkstoff für eine Zentralelektrodenspitze für eine Zündeinrichtung für Strahltriebwerke.
7· Verfahren zum Herstellen eines gegen Bogenerosion beständigen Kompositmaterials, dadurch gekennz eichn e t , daß ein Stab aus Grünpellets gepresst wird, welcher eine Mischung aus (a) eines gegen Bogenerosion beständigen
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bad
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Materials in Form von Pellets, Körnchen oder Pulver aus Ruthenium oder Iridium oder einer Rutheniumlegierung oder einer Iridiumlegierung oder einer Legierung aus Ruthenium und Iridium oder Mischung der vorgenannten Stoffe enthält und (b) ein Matrixmetall enthält, welches aus Silber oder Kupfer oder Gold oder Palladium oder Nickel oder Legierungen bzw. Mischungen dieser Stoffe besteht, und daß dieser Stab dichtsitzend in ein Rohr aus einem Material hineingesteckt wird, welches aus Nickel oder einer Nickellegierung besteht, worauf die Rohrenden verschlossen und der Rohrdurchmesser durch Kaltverformung auf den angestrebten Außendurchmesser verformt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß eine Kernmischung verwendet wird, welche etwa 10% Silber, Rest Ruthenium oder eine Rutheniumlegierung enthält und daß ein aus Nickel oder einer Nickellegierung bestehendes Metallrohr verwendet wird.
9- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Verschließen der Rohrenden durch Umbördeln der Rohrenden erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Verschließen der Rohrenden durch Einsetzen von Metallstopfen in jedes Rohrende herbeigeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 75 dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser dadurch herabgesetzt wird, daß der rohrförmige geschlossene Kern abwechselnd im Bereich von 40 bis 60% Querschnittsverminderung kaltverformt und spannungsfrei geglüht wird.
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DE19803030847 1979-08-17 1980-08-14 Gegen bogenerosion bestaendige kompositwerkstoffe und verfahren zu ihrer herstellung Withdrawn DE3030847A1 (de)

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