Material für die Regelwendel einer Glühstiftkerze

Beschreibung

[0001] Beispielsweise aus DE-38 25 012 ist eine Glühstiftkerze bekannt, die neben einer Heizwendel auch mindestens eine Regelwendel aufweist. Als Werkstoff für die Regelwendel wird hier eine Legierung vorgeschlagen, die aus 20 bis 35 Gew.-% Eisen, Rest Kobalt besteht.

[0002] Diese Legierung kann wahlweise Nickel enthalten, wobei der Ni-Gehalt so groß sein muß, daß bei Raumtemperatur noch eine kubisch raumzentrierte Struktur in der Legierung vorliegt.

[0003] Durch die Umwandlung der Struktur bei Erhitzung des in DE 38 25 012 beschriebenen Materials erreicht man einen besonders hohen positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes und damit eine sehr gute Regelwirkung. Wenn allerdings extreme Anforderungen an die Haltbarkeit der Legierung gestellt werden, so erkennt man, daß vermutlich durch die regelmäßige Gefügeumwandlung bei Erhitzung und Abkühlung der Regelwendel deren Lebensdauer begrenzt ist.

[0004] Aus EP 523 062 ist es dazu bekannt, eine Glühstiftkerze zu verwenden, bei der das Material der Regelwendel aus einer Kobalt und Eisen enthaltenden Legierung besteht, deren Zusammensetzung so gewählt ist, daß bei allen Betriebszuständen der Glühstiftkerze eine kubisch flächenzentrierte Materialstruktur beibehalten wird. Es hat sich herausgestellt, daß die Lebensdauer von Regelwendeln aus einem derartigen Material höher ist als bei Verwendung eines Materials mit Gefügeumwandlung.

[0005] Bei Co-Fe-Legierungen ohne Gefügeumwandlung ist es allerdings notwendig, einen Kobaltgehalt über 80 % vorzusehen. Kobalt-Eisen-Legierungen mit über 80 % Kobalt, Rest Eisen besitzen jedoch eine hohe Festigkeit und sind daher schwer zu Regelwendeln zu verarbeiten und - wegen des hohen Kobaltgehaltes - auch relativ teuer.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Legierung anzugeben, die bei hohem positivem Temperaturkoeffizienten und ebenfalls hoher Lebensdauer leichter verarbeitet werden kann und auch wirtschaftlich günstiger herzustellen ist. Es wurde erkannt, daß der Zusatz von Nickel zu CoFe-Legierungen so dosiert werden kann, daß CoFeNi-Legierungen entstehen, die bei allen Betriebstemperaturen der Regelwendel einer Glühstiftkerze eine kubisch flächenzentrierte Struktur aufweisen, die einen hohen positiven Temperaturkoeffizienten dadurch besitzen, daß die Curietemperatur der Legierungen 900 °C oder höher ist und die außerdem wirtschaftlicher als die genannten bekannten Legierungen herstellbar sind.

[0007] Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich dadurch, daß eine Legierung verwendet wird, die neben üblichen Verunreinigungen in Gew.-%: 72 - 94 % Co, 1 - 23 % Ni, Rest Fe mit der Maßgabe enthält, daß zur Gewährleistung der kubisch flächenzentrierten Struktur auch bei Raumtemperatur der Fe-Gehalt mindestens 5 %, jedoch nicht mehr als 24 % beträgt. Diese Legierung kann vorteilhafterweise einen verringerten Kobalt-Gehalt gegenüber einer reinen CoFe-Legierung im Bereich von 72 bis 80 % besitzen. Kobalt-Gehalte unter 72 % führen jedoch zu einer Absenkung der Curietemperatur unter 900 °C. Die Curietemperatur ist aber für das Widerstandsverhalten des Materials maßgebend, da der elektrische Widerstand wegen der dann auftretenden magnetischen Momente unterhalb der Curietemperatur stark absinkt.

[0008] Es hat sich gezeigt, daß ein Nickelzusatz in der beanspruchten Menge vorgenommen werden kann, ohne daß bei den Betriebszuständen der Glühstiftkerze einschließlich Raumtemperatur eine kubisch flächenzentrierte Materialstruktur verlassen wird.

[0009] Zusätzlich hat sich ergehen, daß durch den Nickelgehalt in der beanspruchten Menge erreicht werden kann, daß das Material sich weniger verfestigt als bei einer reinen Kobalt-Eisen-Legierung, so daß eine leichtere Verarbeitbarkeit bei der Wendelherstellung erreicht werden kann. Hierdurch ist es leichter möglich, die Geometrieanforderungen an die Wendel, z. B Wendelabstand oder Wendellänge, genauer einzuhalten und so besser vergleichbare Ergebnisse bei unterschiedlichen Glühstiftkerzen zu erzielen.

[0010] Durch Zusatz von Ni in der beanspruchten Menge zu einer CoFe-Legierung mit 5 - 24 % Fe läßt sich der Kobaltgehalt unter 80 % bis auf 72 % absenken, ohne die Eigenschaft des hohen positiven Temperaturkoeffizienten wesentlich zu verschlechtern. Allerdings ergehen sich die vorteilhaften Eigenschaften des Nickelzusatzes auch in Legierungen mit höheren Co-Gehalten.

Ansprüche

1. Material für die Regelwendel einer Glühstiftkerze, das während aller Betriebszustande eine kubisch flächenzentrierte Struktur besitzt und aus einer Kobalt und Eisen enthaltenden Legierung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung neben üblichen Verunreinigungen in Gew.-%: 72 - 94 % Co, 1 -23 % Ni, Rest Fe mit der Maßgabe enthält, daß zur Gewährleistung der kubisch flächenzentrierten Struktur auch bei Raumtemperatur der Fe-Gehalt mindestens 5 %, jedoch nicht mehr als 24 % beträgt.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kobalt-Anteil im Bereich von 72 bis 80 % liegt.