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技術 点火プラグ電極、その製造方法および点火プラグ

出願人 ローベルトボッシュゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
発明者 ハルトマン,デトレフクスト,デニスハーンニッヒ,グィードヌファー,シュテファンラング,ドミニク
出願日 2015年10月1日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2017-525012
公開日 2017年12月7日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2017-536665
状態 特許登録済
技術分野 スパークプラグ
主要キーワード 電気ターミナル 第一次近似 下降勾配 侵蝕性 象徴化 ニッケル含有合金 本体材料 導電性結合
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課題・解決手段

本発明は、機械的安定性を向上させた点火プラグ電極(10)に関する。点火プラグ電極(10)は、本体(12)と、該本体(12)に配置される貴金属ピン(11)とを含んでおり、前記本体(12)と前記貴金属ピン(11)とは結合ゾーン(13)によって互いに結合されている。前記結合ゾーン(13)は、少なくとも、第1の溶接継ぎ目(14)と第2の溶接継ぎ目(15)とを有している。

概要

背景

耐腐食性および耐侵蝕性に優れた点火プラグ電極は、従来では、貴金属ピン(ほとんどプラチナまたはイリジウムベースにした合金から成る)を電極本体上に溶接することによって製造される。電極本体は、卑金属から形成されている。貴金属と卑金属との熱膨張係数が異なっているために、溶接継ぎ目機械的応力が発生し、点火プラグ電極の機械的安定性を低下させ、よって有効寿命および耐荷重性を低下させる。

概要

本発明は、機械的安定性を向上させた点火プラグ電極(10)に関する。点火プラグ電極(10)は、本体(12)と、該本体(12)に配置される貴金属ピン(11)とを含んでおり、前記本体(12)と前記貴金属ピン(11)とは結合ゾーン(13)によって互いに結合されている。前記結合ゾーン(13)は、少なくとも、第1の溶接継ぎ目(14)と第2の溶接継ぎ目(15)とを有している。

目的

方法の他の有利な更なる構成は、第2の溶接工程を、第1の溶接継ぎ目と貴金属ピンとの結合面から5μmないし50μm、特に10μmないし30μm、貴金属ピンの方向に離間して位置している領域で実施することである

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

本体(12)と、該本体(12)に配置される貴金属ピン(11)とを含んでいる点火プラグ電極において、前記本体(12)と前記貴金属ピン(11)とが結合ゾーン(13)によって互いに結合され、前記結合ゾーン(13)が、少なくとも、第1の溶接継ぎ目(14)と第2の溶接継ぎ目(15)とを有している、点火プラグ電極。

請求項2

前記第1の溶接継ぎ目(14)が前記貴金属ピン(11)と前記本体(12)との間に配置され、前記第2の溶接継ぎ目(15)が前記第1の溶接継ぎ目(14)と前記貴金属ピン(11)との間に配置され、前記第1の溶接継ぎ目(14)での貴金属濃度が、前記第2の溶接継ぎ目(15)での貴金属濃度よりも小さく、または、前記第2の溶接継ぎ目(15)が前記第1の溶接継ぎ目(14)と前記本体(12)との間に配置され、前記第1の溶接継ぎ目(14)での貴金属濃度が、前記第2の溶接継ぎ目(15)での貴金属濃度よりも大きい、ことを特徴とする点火プラグ電極。

請求項3

前記第1の溶接継ぎ目(14)および前記第2の溶接継ぎ目(15)での貴金属の成分が、前記第1の溶接継ぎ目(14)と前記第2の溶接継ぎ目(15)との全重量に関し、少なくとも40質量%、特に少なくとも50質量%であることを特徴とする、請求項1または2に記載の点火プラグ電極。

請求項4

前記結合ゾーン(13)での貴金属濃度が、前記点火プラグ電極(10)の長手方向(X−X)において、それぞれ該結合ゾーン(13)の100μmの長さの間隔で最大で40質量%だけ、好ましくは最大で25質量%だけ変化していることを特徴とする、上記請求項のいずれか一つに記載の点火プラグ電極。

請求項5

前記点火プラグ電極(10)の長手方向(X−X)における前記貴金属ピン(11)の長さ(L1)が最大で900μm、特に80μmないし200μmであることを特徴とする、上記請求項のいずれか一つに記載の点火プラグ電極。

請求項6

前記点火プラグ電極(10)の長手方向(X−X)における前記結合ゾーン(13)の長さ(L2)が50μmないし700μm、特に100μmないし600μmであることを特徴とする、上記請求項のいずれか一つに記載の点火プラグ電極。

請求項7

前記点火プラグ電極(10)の長手方向(X−X)における前記第1の溶接継ぎ目(14)の長さ(L3)と前記第2の溶接継ぎ目(15)の長さ(L4)とが略同一の大きさであることを特徴とする、上記請求項のいずれか一つに記載の点火プラグ電極。

請求項8

前記貴金属がIr,Rh,Pt,Pd,Reから、これら元素合金から、ニッケルを含んだこれら元素の合金から選定されていることを特徴とする、上記請求項のいずれか一つに記載の点火プラグ電極。

請求項9

前記本体(12)がニッケルを含んだ合金から形成され、該合金中ニッケル成分が前記合金の全重量に関して特に少なくとも50質量であることを特徴とする、上記請求項のいずれか一つに記載の点火プラグ電極。

請求項10

上記請求項のいずれか一つに記載の点火プラグ電極(10)を含んだ点火プラグ

請求項11

本体(12)と貴金属ピン(11)とを備えた点火プラグ電極(10)を製造する方法において、前記点火プラグ電極(10)の前記貴金属ピン(11)と前記本体(12)とを結合させて第1の溶接継ぎ目(14)を形成する第1の溶接工程(A)を実施するステップと、前記第1の溶接継ぎ目(14)と前記貴金属ピン(11)との間の領域(19)で第2の溶接継ぎ目(15)を形成させる第2の溶接工程(B)を実施するステップであって、その際前記第1の溶接継ぎ目(14)での貴金属濃度が前記第2の溶接継ぎ目(15)での貴金属濃度よりも小さくなるように前記第2の溶接工程(B)を実施するステップ、または、前記第1の溶接継ぎ目(14)と前記本体(12)との間の領域で第2の溶接継ぎ目(15)を形成させる第2の溶接工程(B)を実施するステップであって、その際前記第1の溶接継ぎ目(14)での貴金属濃度が前記第2の溶接継ぎ目(15)での貴金属濃度よりも大きくなるように前記第2の溶接工程(B)を実施するステップと、を含み、前記第1の溶接継ぎ目(14)と前記第2の溶接継ぎ目(15)とが前記貴金属ピン(11)と前記本体(12)との結合ゾーン(13)を形成している、方法。

請求項12

レーザー溶接、特にCWレーザーを用いて前記溶接を実施することを特徴とする、請求項11に記載の方法。

請求項13

前記第2の溶接工程(B)を、前記第1の溶接継ぎ目(14)と前記貴金属ピン(11)との結合面(16)から5μmないし50μm、特に10μmないし30μm、前記貴金属ピン(11)の方向に離間して位置している領域(19)で実施することを特徴とする、請求項11または12に記載の方法。

請求項14

レーザー光線を、前記第1の溶接工程(A)および前記第2の溶接工程(B)の間に、溶接すべき材料に完全に浸透させることを特徴とする、請求項11から13までのいずれか一つに記載の方法。

請求項15

前記溶接工程(A,B)の間に前記点火プラグ電極(10)を回転させることを特徴とする、請求項11から14までのいずれか一つに記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、機械的頑性を向上させた点火プラグ電極、継続的に高性能点火プラグ、および、容易に実施可能な点火プラグ電極の製造方法に関するものである。

背景技術

0002

耐腐食性および耐侵蝕性に優れた点火プラグ電極は、従来では、貴金属ピン(ほとんどプラチナまたはイリジウムベースにした合金から成る)を電極本体上に溶接することによって製造される。電極本体は、卑金属から形成されている。貴金属と卑金属との熱膨張係数が異なっているために、溶接継ぎ目機械的応力が発生し、点火プラグ電極の機械的安定性を低下させ、よって有効寿命および耐荷重性を低下させる。

0003

これに対し、主請求項に記載の本発明による点火プラグ電極は、高い機械的耐荷重性と、非常に優れた最大の耐用寿命とを特徴としている。これは、本発明によれば、電極本体と貴金属ピンとが結合ゾーンによって互いに結合され、該結合ゾーンが、少なくとも、第1の溶接継ぎ目と第2の溶接継ぎ目とを有していることによって得られる。好適には、結合ゾーンは正確に1つの第1の溶接継ぎ目と1つの第2の溶接継ぎ目とを有し、さらに、好ましくは、第1の溶接継ぎ目と第2の溶接継ぎ目とは完全に点火プラグ電極を貫通するように延在している。したがって、本発明による点火プラグ電極では、エンジン作動時に結合ゾーンに発生する機械的応力が複数の領域へ配分され、すなわち貴金属ピン/結合ゾーン、結合ゾーン/本体の境界面または結合面、および、第1の溶接継ぎ目と第2の溶接継ぎ目との間の境界面または結合面へ配分されるので有利である。したがって、点火プラグ電極の安定性、特にその機械的安定性は、非常に高性能であるにもかかわらず、向上されている。

0004

従属項は、本発明の有利な更なる構成を示している。

0005

1つの有利な更なる構成によれば、第1の溶接継ぎ目は貴金属ピンと本体との間に配置され、第2の溶接継ぎ目は第1の溶接継ぎ目と貴金属ピンとの間に配置されるか、或いは、第1の溶接継ぎ目と本体との間に配置されている。第1のケースでは、第1の溶接継ぎ目での貴金属濃度は、第2の溶接継ぎ目での貴金属濃度よりも小さい。第2のケースでは、第1の溶接継ぎ目での貴金属濃度は、第2の溶接継ぎ目での貴金属濃度よりも大きい。両ケースとも、貴金属ピンから本体までの貴金属濃度は下降勾配で延びる。貴金属ピンから本体までの貴金属濃度の飛躍的減少は、貴金属含有量が異なる少なくとも2つの溶接継ぎ目を備えた結合ゾーンを構成することによって阻止される。対応的に構成された異なる貴金属含有量により、更なる利点が生じる。1つの材料の熱膨張係数は、第一次近似では、被検査領域内にあるすべての元素の熱膨張係数を線形的に重畳することによって形成されるので、熱膨張係数も貴金属ピンから結合ゾーンを経て本体まで段階的に変化し、すなわち実質的に一定に推移して、跳躍的に推移しない。したがって、火花プラズマで、結合ゾーンでの機械的応力は、特に貴金属ピン/結合ゾーンおよび結合ゾーン/本体での境界面または結合面での機械的応力はさらに減少する。点火プラグ電極の安定性は、非常に高性能であるにもかかわらず、著しく向上している。

0006

さらに、点火プラグ電極に沿って飛躍的に変化する熱膨張係数は、第1の溶接継ぎ目および第2の溶接継ぎ目での貴金属の成分が少なくとも40質量%であることによって有利には回避することができる。特に有利には、第1の溶接継ぎ目および第2の溶接継ぎ目での貴金属の成分は少なくとも50質量%前後である。なお、これらの成分はそれぞれ第1の溶接継ぎ目と第2の溶接継ぎ目との全重量に関するものである。

0007

常時変化する熱膨張係数の点で、すなわち理想的には連続的に変化する熱膨張係数の点で、従って点火プラグ電極の特に優れた機械的耐性の点で特に有利なのは、結合ゾーンでの貴金属濃度が、点火プラグ電極の長手方向X−Xにおいて、それぞれ該結合ゾーンの100μmの長さの間隔で最大で40質量%だけ、好ましくは最大で25質量%だけ変化していることである。

0008

さらに、火花プラズマの安定な生成のためには、点火プラグ電極の長手方向X−Xにおける貴金属ピンの長さL1が最大で900μmであるのが有利である。これにより、点火火花を貴金属ピンの中央に非常に好適に形成させることができる。点火プラグ電極のコスト低減に関しては、貴金属ピンの長さL1が80μmないし200μmであるのが有利である。

0009

さらに、点火プラグ電極の安定性は、有利には、点火プラグ電極の長手方向X−Xにおける結合ゾーンの長さL2が50μmないし700μm、特に100μmないし600μmであることによって改善することができる。

0010

結合ゾーンで常時変化する熱膨張係数は、従って点火プラグ電極の特に高い機械的な耐久性は、有利には、点火プラグ電極の長手方向X−Xにおける第1の溶接継ぎ目の長さL3と第2の溶接継ぎ目の長さL4とが略同一の大きさであることによって得られる。

0011

点火火花プラズマの生成を非常に好適にしたうえで点火プラグ電極の耐腐食性および耐侵蝕性を改善するため、貴金属はイリジウム(Ir),ロジウム(Rh),プラチナ(Pt),パラジウム(Pd),レニウム(Re)および、これら元素の合金から選定されている。コスト低減のため、貴金属または上記貴金属の合金にニッケルを加えて合金化してよい。

0012

費用構造を最適化したうえで点火プラグ電極の機械的および物理学的特性に関するバランスの取れた特性スペクトルは、有利には、本体がニッケルを含んだ合金から形成され、該合金中ニッケル成分が合金の全重量に関して特に少なくとも50質量%であることによって得られる。

0013

同様に、本発明によれば、上述のように開示した点火プラグ電極を含んでいる点火プラグも説明する。点火プラグ電極は中心電極またはアース電極として形成されていてよい。さらに、中心電極もアース電極も、場合によっては複数設けられるアース電極も、本発明による点火プラグ電極によって形成されていてよい。点火プラグは、火花生成が非常に優れているにもかかわらず、高い機械的耐性を特徴としている。約100000kmまでのチェンジインターバルを得ることができる。

0014

さらに、本発明によれば、本体と貴金属ピンとを備えた点火プラグ電極を製造する方法も説明する。なお、この方法は特に上述した点火プラグ電極の製造に適していることを述べておく。この方法は簡潔であり、高い技術コストなしにスタンダードプロセスを使用して実施可能であり、コストが少ないにもかかわらず、高性能で、機械的に継続的で安定な点火プラグ電極の製造を可能にする。従来の点火プラグ電極は、貴金属を電極本体上に簡単に溶接することによって製造されるが、一方本発明によれば、少なくとも2つの溶接継ぎ目が形成される。第1の溶接継ぎ目は第1の溶接工程を実施することによって形成され、第1の溶接工程によって点火プラグ電極の貴金属ピンと本体とが結合される。続いて、第2の溶接工程が実施され、これによって第2の溶接継ぎ目が形成される。第2の溶接工程は、第1の溶接継ぎ目と貴金属ピンとの間の領域で実施されるか、或いは、第1の溶接継ぎ目と本体との間の領域で実施され得る。第1のケースで示したように、第2の溶接工程を第1の溶接継ぎ目と貴金属ピンとの間で実施すると、第1の溶接継ぎ目での貴金属濃度は第2の溶接継ぎ目での貴金属濃度よりも小さい。第2の溶接工程を第1の溶接継ぎ目と本体との間で実施すると、第1の溶接継ぎ目での貴金属濃度は第2の溶接継ぎ目での貴金属濃度よりも大きい。第1の溶接継ぎ目と第2の溶接継ぎ目とは貴金属ピンと本体との間で結合ゾーンを形成し、該結合ゾーンによって貴金属ピンが本体と固定結合される。第1の溶接工程により、貴金属ピンと本体との境界面でそれぞれの材料が溶融して結合されることで混合材料が形成され、混合材料内では、貴金属ピンの貴金属成分と、本体の材料成分、すなわち特に本体の卑金属成分とは、略同一の大きさである。したがって、貴金属ピンから結合ゾーンを経て本体までの貴金属濃度は、100質量%から約50質量%を経て0質量%まで飛躍的に減少する。その結果、熱膨張係数も飛躍的な推移を持つ。というのは、熱膨張係数は、前述したように、被検査領域を形成している元素と結合部との熱膨張係数から略線形的に組み合わされているからである。熱膨張係数が推移する勾配の上昇は、第2の溶接継ぎ目を形成することにより、および、場合によっては更なる溶接継ぎ目の形成により縮小される。換言すれば、熱膨張係数の段階的な変化が緩和される。熱膨張係数の進行的な変化が生じ、よって近似的に略連続的な変化が生じる。これは、第2の溶接工程により第1の溶接継ぎ目の材料が新たに溶融して、第1の溶接継ぎ目と貴金属ピンとの間で溶接工程を実施することによって貴金属ピンから出る他の貴金属と合金化するか、或いは、第1の溶接継ぎ目と本体との間で溶接工程を実施することによって本体から出る他の材料と合金化するからである。したがって、第2の溶接継ぎ目においては、溶融した出発材料の、さらに段階付けられた混合濃度が生じ、この混合濃度は、純粋な貴金属の混合濃度と第1の溶接継ぎ目の混合濃度との間にあるか、或いは、本体材料の混合濃度と第1の溶接継ぎ目の混合濃度との間にある。それ故、この場合には、第1の溶接工程を実施するために使用した方法構成と同じ方法構成を使用することができる。異なるのは、レーザー光線配向を場所的にわずかに変更する点である。よって技術的コストは同じである。それ故、この方法は時間的コストがわずかに高くなるものの、コスト的に好ましく実施することができる。

0015

本発明による点火プラグ電極に対し説明した利点、有利な効果、更なる構成は、本発明による点火プラグおよび本発明による点火プラグ電極製造方法に対しても適用できる。

0016

溶接をレーザー溶接によって実施するという有利な更なる構成により、局所的に所望の領域で特に均一な溶接継ぎ目を形成させることができる。特に連続発振レーザーCWレーザー)を使用することにより、均一な溶接継ぎ目の形成が促進される。

0017

方法の他の有利な更なる構成は、第2の溶接工程を、第1の溶接継ぎ目と貴金属ピンとの結合面から5μmないし50μm、特に10μmないし30μm、貴金属ピンの方向に離間して位置している領域で実施することである。これにより、大きな層厚と優れた安定性とを備えた第2の溶接継ぎ目が促進され、これは点火プラグ電極の機械的全体安定性にとって有用である。

0018

元素の濃度勾配および熱膨張係数の特に均一な変化は、有利には、レーザー光線を、第1の溶接工程および第2の溶接工程の間に、溶接すべき材料に完全に浸透させることによって得られる。

0019

この効果は、溶接工程の間に点火プラグ電極を回転させることによってさらに増幅できる。したがって、レーザー光線は時間間隔ごとに、溶接すべき材料の同じ大きさの部分に作用する。

0020

次に、本発明のいくつかの実施例を、添付の図面を用いて説明する。なお、同じ部材または機能的に同じ部材は同じ参照符号で表している。

図面の簡単な説明

0021

本発明の1実施形態による点火プラグの部分断面図である。
本発明の1実施形態による点火プラグ電極の断面図である。
図2の点火プラグ電極の一部分での元素分布図である。
図2の点火プラグ電極の製造プロセス中の断面図である。

実施例

0022

以下では、図1ないし図4を参照して、本発明の好適な実施例による点火プラグ1と、本発明の好適な実施例による点火プラグ電極10とを詳細に説明する。

0023

図1から明らかなように、点火プラグ1は、アース電極2と中心電極3とを含んでいる。絶縁体4は、中心電極3が公知の態様で絶縁体4からいくぶん突出するように設けられている。中心電極3は貴金属ピン11を有している。絶縁体4自体は部分的にハウジング5によって取り囲まれている。参照符号6は電気ターミナルナットを表している。電気ターミナルナット6からは、接続ボルト7と導電性結合要素8とを介して中心電極3へ至る導電性結合部が設けられている。

0024

図2は、本発明の好適な実施形態による点火プラグ電極10の構成を詳細に示している。点火プラグ電極10はアース電極または中心電極として形成されていてよい。点火プラグ電極10は本体12を含み、該本体は、中心電極として形成する場合に導電性結合要素と結合されている。この場合、本体12の足部は、本体12の残りの領域に比べて肉厚に形成されており、その結果足部を点火プラグ1に安定に固定することができる。

0025

本体12は、有利にはニッケル含有合金から形成され、合金中のニッケルの成分は合金の全重量に関して特に少なくとも50質量%である。

0026

点火プラグ電極は、さらに、放電プラズマを生成させるために用いる貴金属ピン11を有している。貴金属ピン11は純粋貴金属から成り、特にIr,Rh,Pt,PdまたはReから成り、或いは、これら元素の合金から成っていてよい。さらに、貴金属ピン11を、上記元素と他の構成成分としてのニッケルとの合金から形成することも可能である。貴金属ピン11は、点火プラグ電極10の長手方向X−Xにおいて好ましくは最大900μm、特に80μmないし200μmの長さL1を有している。これは点火火花の安定な生成のために有利である。

0027

貴金属ピン11と本体12とは、結合ゾーン13によって互いに結合されている。結合ゾーン13は、本実施例では2つの溶接継ぎ目から成り、すなわち本体12側にある第1の溶接継ぎ目14と、貴金属ピン11側にある第2の溶接継ぎ目15とから成っている。結合ゾーン13により貴金属ピン11は本体12に安定に配置される。

0028

結合ゾーン13は、点火プラグ電極10の長手方向X−Xにおいて10μmないし700μm、特に100μmないし600μmの長さL2を有している。このようにして、貴金属ピン11と本体12との間に機械的に安定な結合が得られる。

0029

結合ゾーン13に注目すると、第1の溶接継ぎ目14での貴金属濃度は第2の溶接継ぎ目15での貴金属濃度よりも小さい。しかし、全体的にみると、貴金属濃度は第1の溶接継ぎ目14においても第2の溶接継ぎ目15においても貴金属ピン11よりも小さいが、本体12よりも大きい。したがって、点火プラグ電極10には、貴金属濃度がそれぞれ異なる4つの領域が存在する。この場合、貴金属濃度は、貴金属ピン11(その貴金属濃度は使用する出発材料に応じて100%前後またはそれ未満である)から、第2の溶接継ぎ目15と第1の溶接継ぎ目14とを経て、本体12(その貴金属濃度は0%であり、或いは、使用する本体12の材料によっては小さい)まで実質的に常時減少し、すなわち飛躍的に変化せずに推移して減少している。

0030

常時減少する貴金属濃度に対してはこの場合、点火プラグ電極10の長手方向X−Xにおける第1の溶接継ぎ目14の長さL3と第2の溶接継ぎ目15の長さL4とが略同一の大きさであるのが有利である。

0031

貴金属ピン11から本体12までの貴金属濃度の濃度推移から、貴金属ピン11から本体12までの熱膨張係数も実質的に連続的に変化し、著しく飛躍して増減しないことが生じる。エンジン作動時に点火プラグ電極10に対し高温が作用すると、点火プラグ電極は好適に耐えることができる。境界面16−18には、すなわち貴金属ピン11/第2の溶接継ぎ目15の境界面16、第2の溶接継ぎ目15/第1の溶接継ぎ目14の境界面17、第1の溶接継ぎ目14/本体12の境界面18には、わずかな機械的応力が生じる。よって、点火プラグ電極10の寿命が著しく長くなる。

0032

図3は、図2の点火プラグ電極10の一部分における元素分布を示している。化学元素が異なっている複数の領域を異なるハッチングで図示している。垂直破線は、点火プラグ10の長手方向X−Xに沿って点火プラグ電極10をその異なる領域に分割するものである。元素の質量分布は、点火プラグ電極10の長さ(μm)に対して質量パーセント(質量%)でプロットされている。左側部分は、貴金属ピン11の左側部分を示している。ここでは、貴金属ピン11は100質量%で貴金属から成り、すなわちIrとRhの合金から成っている。この左側部分には第2の溶接継ぎ目15の部分が接続している。ここでは、貴金属の成分(貴金属の成分とは、貴金属IrとRhを合わせた成分と理解すべきである)は、貴金属ピン11の場合よりも少ない。貴金属の成分は、100質量%から約75質量%へ減少した。残りの25質量%はこの場合、結合ゾーン13の形成の際に合金化したニッケルである。第2の溶接継ぎ目15の部分には第1の溶接継ぎ目14の部分が接続している。ここでは、貴金属濃度がさらに減少した。第1の溶接継ぎ目14での貴金属成分は、約60質量%前後である。残りの40質量%はニッケルである。残りの部分は、本体12での元素分布を示している。本体12は約100質量%でニッケル(またはニッケルを含んだ合金)から成っている。貴金属濃度は第2の溶接継ぎ目15から本体12へさらに減少している。

0033

点火プラグ電極10の長手方向X−Xにおける結合ゾーン13の貴金属濃度が、それぞれ結合ゾーン13の100μmの長さ間隔で、最大で40質量%だけ、ほとんどの場合25質量%だけ変化していることがよくわかる。特に50質量%より多い変化を持った貴金属濃度の飛躍的変化は存在しない。他の溶接継ぎ目を設けることによって、貴金属濃度がより著しい変化の領域で貴金属濃度の勾配をさらに減少させることができる。

0034

さらに、点火プラグ電極10の長手方向X−Xにおける第1の溶接継ぎ目14の長さL3と第2の溶接継ぎ目15の長さL4とは略同一の大きさであることがわかる。よって、貴金属の濃度変化は特に一定である。

0035

図4は、図2の点火プラグ電極10の製造プロセス中の断面図である。まず、貴金属ピン11を本体12上に配置する。貴金属ピン11と本体12との間の結合面20に対してレーザー光線を配向する(h*γによって象徴化している)。すなわち、第1の溶接工程Aを実施する。レーザー光線は、結合面20で互いに境を接している貴金属ピン11と本体12との材料を溶融させ、その結果貴金属ピン11と本体12との元素を比較的バランスの良い混合濃度で含んでいる第1の溶接継ぎ目14が形成される。

0036

溶接工程Aの間に点火プラグ電極10を矢印Cの方向に回転させ、その結果レーザー光線は結合面20をすべての側から均等に照射する。この場合、レーザー光線は好ましくはCWレーザーによって形成され、溶接すべき材料に完全に浸透する。第1の溶接工程Aによって第1の溶接継ぎ目14を形成させた後、レーザー光線を新たに配向し、すなわち有利には第1の溶接継ぎ目14と貴金属ピン11との間の領域19に対し配向させる。しかし、レーザー光線を第1の溶接継ぎ目14と本体12との間の領域へ誘導してもよいが、これは貴金属ピン11から第1の溶接継ぎ目14までの貴金属濃度をいくぶん著しく変化させ、それ故あまり好適なものではない。

0037

第2の溶接工程Bで、レーザー光線を、好ましくは、第1の溶接継ぎ目14と貴金属ピン11との結合面20から貴金属ピン11の方向に高さhだけ離間して位置している領域19へ誘導する。この場合の高さhは、特に5μmないし50μm、特に10μmないし30μmである。

0038

第2の溶接工程Bによって、第1の溶接継ぎ目14と貴金属ピン11とを溶融させる。他の元素混合濃度を備えた第2の溶接継ぎ目15が形成され、その際第2の溶接継ぎ目15での貴金属濃度は、貴金属ピン11から他の貴金属が溶融して入り込むことにより、第1の溶接継ぎ目14での貴金属濃度よりも大きい。

0039

貴金属ピン11の長さL1と本体12の長さとは、結合ゾーン13にとって有利になるように減少した。貴金属ピン11から結合ゾーン13を経て本体12まで減少する、貴金属濃度の飛躍的減少のない貴金属濃度により、この領域に沿った熱膨張係数の推移も同様に飛躍的変化なしに得られる。互いに境を接している領域の境界面16,17,18での応力は減少した。これは、点火プラグ電極10の機械的安定性を向上させる。

0040

10点火プラグ電極
11貴金属ピン
12 本体
13結合ゾーン
14 第1の溶接継ぎ目
15 第2の溶接継ぎ目
16 結合面、境界面
19 第1の溶接継ぎ目と貴金属ピンとの間の領域
A 第1の溶接工程
B 第2の溶接工程
L1 貴金属ピンの長さ
L2 結合ゾーンの長さ
L3 第1の溶接継ぎ目の長さ
L4 第2の溶接継ぎ目の長さ
X−X 点火プラグ電極の長手方向

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