(57)【要約】【課題】セラミック製のベース体と溶射によって設けられる保護層との間における結合を改善する。【解決手段】セラミック製のベース体１６と少なくとも１つのセラミック製の保護層２８とを有していて、該保護層２８が少なくともセラミック製のベース体１６の表面２７の一部に、溶射によって設けられる、セラミック製の層複合体を製造する方法において、セラミック製のベース体１６の表面２７を溶射の前にレーザビーム３０を用いて構造化する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック製の層複合体を製造する方法であって、セラミック製のベース体（１６）と少なくとも１つのセラミック製の保護層（２８）とを有していて、該保護層（２８）が少なくともセラミック製のベース体（１６）の表面（２７）の一部に、溶射によって設けられる、セラミック製の層複合体を製造する方法において、セラミック製のベース体（１６）の表面（２７）を溶射の前にレーザビーム（３０）を用いて構造化することを特徴とする、セラミック製の層複合体を製造する方法。
【請求項２】
セラミック製のベース体（１６）の表面（２７）を構造化するために、脈動するもしくはパルス状のレーザビーム（３０）を使用する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
セラミック製のベース体（１６）の表面（２７）におけるレーザビーム（３０）を用いた構造化によって、材料ばり（３４）を生ぜしめ、該材料ばり（３４）を、溶射による後続の被覆時に溶融させ、これによって保護層（２８）の材料とセラミック製のベース体（１６）の材料とを表面（２７）において少なくとも材料ばり（３４）の領域で溶かして、化学的に結合させる、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
脈動するもしくはパルス状のレーザビーム（３０）によって、セラミック製のベース体（１６）の表面（２７）において複数のレーザスポット（３７）を生ぜしめ、該レーザスポット（３７）が互いに７０〜９９％の重なり、有利には８０％の重なりを有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
セラミック製の保護層（２８）の材料として、ムライトを使用する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
グロープラグの、セラミック製のベース体（１６）として形成されたグローピンに、セラミック製の保護層（２８）を製造するための、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック製の層複合体を製造する方法であって、セラミック製のベース体と少なくとも１つのセラミック製の保護層とを有していて、該保護層が少なくともセラミック製のベース体の表面の一部に、溶射によって設けられる、セラミック製の層複合体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
グローピンとしてセラミック製の加熱エレメントを備えたグロープラグのような、セラミック製の抵抗エレメントでは、加熱エレメントのセラミック製のベース体は保護層を備えている。そのためにＤＥ１０１０４１２１Ｃ２に基づいて公知の構成では、グロープラグの加熱エレメントのセラミック製のベース体は、静電によって被着される乾式エナメル塗装によって被覆されている。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００８００２４３６．８号明細書には、触媒作用を有するセラミック製の腐食防止層を、セラミック製のベース体に懸濁液プラズマ溶射（Suspensionsplasmaspritzen）を用いて設けることが記載されている。
【０００４】
溶射によって設けられる保護層は、セラミック製のベース体と一緒に焼結されることがないので、セラミック製のベース体とその上に設けられる保護層との間には、固着に関する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ１０１０４１２１Ｃ２
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００８００２４３６．８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ゆえに本発明の課題は、セラミック製のベース体と溶射によって設けられる保護層との間における結合を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するために本発明の方法では、セラミック製のベース体の表面を溶射の前にレーザビームを用いて構造化するようにした。
【発明の効果】
【０００８】
セラミック製のベース体の表面を、レーザビームを用いて構造化することによって、セラミック製のベース体の表面を、綺麗に所望のように粗面化することができ、その結果、次いで溶射によって設けられる保護層は良好に固着する。さらにこの方法は再現可能であり、例えばサンドブラストによる表面仕上げもしくはドレッシング時に発生することのある不純物を、排除することができる。高温適用のために使用されるセラミック製の加熱エレメントの損傷は、レーザビームを用いた粗面化によって、サンドブラスト及びそれによって加えられる機械的なエネルギに比べて、著しく僅かしか与えられない。
【０００９】
本発明の別の有利な実施形態は、請求項２以下に記載されている。本発明の有利な方法では、脈動するもしくはパルス状のレーザビームが使用され、このレーザビームは、レーザスポットがセラミック製のベース体の表面において互いに７０〜９０％の重なり、有利には８０％の重なりを有していると、材料ばりを生ぜしめ、これらの材料ばりは、溶射による後続の被覆時に溶融され、これによってセラミック製の保護層の材料とセラミック製のベース体の材料とは表面において少なくとも材料ばりの領域で溶かして、化学的に結合する。保護層のための適宜な材料としては、ムライト（Ａｌ6Ｓｉ2Ｏ3）が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】グロープラグの、グローピンとして形成されたセラミック製の加熱エレメントを示す縦断面図である。
【図２】レーザビームを用いたセラミックの構造化の原理を示す図である。
【図３】セラミック製のベース体の表面処理の方法ステップを示す図である。
【図４】２つのレーザスポットが５０％重なっている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１に示されたグロープラグは、燃焼室から遠い方の端部に電気的な接触接続部２を有しており、この接触接続部２はシール部材３を介して金属製のハウジング４から電気絶縁されて隔てられていて、接点ピン５と結合されている。ハウジング４内における接点ピン５の固定は、間隔をおいて配置された金属リング７と電気絶縁されたセラミックスリーブ８とを介して行われる。接点ピン５は接点ボルト１０と適宜な接触接続エレメント１２とを介してセラミック製の加熱エレメント１４と接触接続されており、この加熱エレメント１４はグローピン（Gluehstift）としてハウジング４から内燃機関の燃焼室内に進入する。グロープラグの内部は、シールパック９を用いて燃焼室に対してシールされる。
【００１３】
セラミック製の加熱エレメント１４は、例えばＳｉ3Ｎ4のような電気絶縁性のセラミック材料から成るベース体１６を有している。このセラミック製のベース体１６にはセラミック製の加熱導体１８が埋め込まれていて、この加熱導体１８はセラミック製の給電体２０，２１を備えている。互いに並んで延びている給電体２０，２１はベース体１６の内部において互いに電気的に切り離されている。両給電体２０，２１は、該給電体２０，２１の燃焼室側の端部に配置された加熱導体１８よりも大きな横断面を有している。加熱導体１８及び給電体２０，２１は任意の形状を有することができる。セラミック製の加熱導体１８及びセラミック製の給電体２０，２１は主としてＷＣから成っており、この場合Ｓｉ3Ｎ4の添加によって電気抵抗が調節可能である。
【００１４】
図示の実施形態では加熱導体１８はグローピンの先端に配置されている。しかしながらまた、加熱導体１８を他の個所に配置することも可能であり、この場合加熱導体１８は有利には、最大の加熱作用が得られねばならない個所に位置していることが望ましい。
【００１５】
加熱導体１８の材料は、加熱導体１８の絶対的な電気抵抗が給電体２０，２１の絶対的な電気抵抗よりも大きいように、選択される。ベース体１６の導電性のセラミックの構成部分と電気絶縁性の構成部分との間におけるクロスフローを回避するために、ベース体１６の材料の抵抗は、加熱導体１８及び給電体２０，２１の抵抗よりも著しく大きい。
【００１６】
給電体２０，２１は燃焼室から遠い方の端部においてベース体１６の表面と同一平面を成すように延び、そこで接点個所２５，２６を形成している。一方の接点個所２５は、側部でベース体１６の表面に位置していて、ハウジング４と接触接続されている。他方の接点個所２６はベース体１６の端面に位置していて、接触接続エレメント１２と接触接続されている。
【００１７】
グローピンとして形成されたセラミック製の加熱エレメント１４の、ハウジング４から突出している部分は、図１の実施例では例えば外側の表面２７全体に保護層２８備えており、グローピンとして形成されたセラミック製の加熱エレメント１４は、セラミック製の保護層２８なしにセラミック製のベース体１６を形成している。セラミック製の保護層２８はこの場合有利にはムライト（Ａｌ6Ｓｉ2Ｏ3）から成っている。このセラミック製の保護層２８は、グローピンの、内燃機関の燃焼室内に進入している部分を、特に排ガスに対して腐食から保護する。
【００１８】
グローピンの加熱時における１２００℃の温度と、機関停止時に周囲の外気温に相当する温度との間における大きな温度変化に基づいて、セラミック製のベース体１６における保護層２８の良好な固着強度が必要である。そのために、セラミック製の保護層２８の固着改善のために、セラミック製のベース体１６の表面は少なくとも、装着される保護層２８の領域において粗面化されている。
【００１９】
そのために図２に示されているように、セラミック製のベース体１６の表面２７は、脈動するもしくはパルス状のレーザビーム３０を用いて衝撃を与えられ、これによってセラミック製のベース体１６の表面２７には、材料ばり（Materialgrat）３４を備えたクレータ形状の凹設部３２が生じる。セラミック製のベース体１６の表面２７に向けられたパルス状のレーザビーム３０のレーザスポット３７はこの場合、７０〜９９％の重なり、有利には８０％の重なりを有している。例えば図４には、２つのレーザスポット３７が互いに５０％重なっている様子が示されている。
【００２０】
構造化部及び次いで行われる被覆部を形成するための方法形式は、図３に示されている。この場合図３ａでは、構造化部も被覆部も有していないセラミック製のベース体１６が示されている。図３ｂには、レーザビーム３０によって構造化部を形成された後における、セラミック製のベース体１６の表面２７が示されており、この図３ｂには、鋭角的な先端つまり尖端として見える材料ばりが示されている。図３ｃには、まだ完全ではない保護層２８の材料成分３６が示されている。
【００２１】
セラミック製の保護層２８は、溶射（thermisches Spritzen）によって、例えばプラズマ溶射（Plasmaspritzen）によって設けられ、これによってベース体１６の表面２７には１６００℃以上の温度が発生する。この温度は、構造化されたもしくは粗面化されたベース体１６の表面２７の尖端もしくは材料ばりを溶かすのに十分である。プラズマ溶射の際に使用される材料は、セラミック製のベース体の表面への衝突時に著しく高い温度を有しているので、少なくともベース体１６の尖端もしくは材料ばり３４と後の保護層２８の材料３６とを溶かして化学的に結合させる。これによって、セラミック製のベース体１６における保護層２８は、表面における純然たる機械式の固着の場合に得ることができる強度に比べて、著しく大きな固着強度を得ることができる。
【符号の説明】
【００２２】
１  グロープラグ、  ２  接触接続部、  ３  シール部材、  ４  ハウジング、  ５  接点ピン、  ７  金属リング、  ８  セラミックスリーブ、  ９  シールパック、  １０  接点ピン、  １２  接触接続エレメント、  １４  加熱エレメント、  １６  ベース体、  １８  加熱導体、  ２０，２１  給電体、  ２５，２６  接点個所、  ２７  表面、  ２８  保護層、  ３０  レーザビーム、  ３２  凹設部、  ３４  材料ばり、  ３６  材料成分、  ３７  レーザスポット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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