(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメント（１）を被覆するための方法において、被覆材料（３）を、プラズマ法に起因した被着法によって始動エレメント（１）にかつ／またはすでに始動エレメント（１）に被着された防護層（１０，１２，１３）に被着し、
始動エレメント（１）への個々の防護層（１０，１２，１３）の形成を、個々の防護層（１０，１２，１３）から成る全防護層（１４）の組成が、内側から外側に向かって比較的Ｓｉリッチな材料から比較的Ａｌリッチなまたはイットリウムリッチな材料に変化するように実施することを特徴とする、内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメントを被覆するための方法。
【請求項２】
内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメント（１）を被覆するための方法において、被覆材料（３）を、プラズマ法に起因した被着法によって始動エレメント（１）にかつ／またはすでに始動エレメント（１）に被着された防護層（１０，１２，１３）に被着し、
始動エレメント（１）への個々の防護層（１０，１２，１３）の形成を、個々の防護層（１０，１２，１３）から成る全防護層（１４）の組成が、内側から外側に向かって比較的Ｆｅ（鉄）リッチな材料から比較的クロムリッチなまたはモリブデンリッチな材料に変化するように実施することを特徴とする、内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメントを被覆するための方法。
【請求項３】
内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメント（１）を被覆するための方法において、始動エレメント（１）を被覆過程の前にかつ／または被覆過程の間に加熱し、
始動エレメント（１）への個々の防護層（１０，１２，１３）の形成を、個々の防護層（１０，１２，１３）から成る全防護層（１４）の組成が、内側から外側に向かって比較的Ｓｉリッチな材料から比較的Ａｌリッチなまたはイットリウムリッチな材料に変化するように実施することを特徴とする、内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメントを被覆するための方法。
【請求項４】
内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメント（１）を被覆するための方法において、始動エレメント（１）を被覆過程の前にかつ／または被覆過程の間に加熱し、
始動エレメント（１）への個々の防護層（１０，１２，１３）の形成を、個々の防護層（１０，１２，１３）から成る全防護層（１４）の組成が、内側から外側に向かって比較的Ｆｅ（鉄）リッチな材料から比較的クロムリッチなまたはモリブデンリッチな材料に変化するように実施することを特徴とする、内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメントを被覆するための方法。
【請求項５】
始動エレメントに配置された加熱エレメント（４）を始動エレメント（１）の加熱のために使用する、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】
被覆材料（３）を、部分的に溶融された状態で被着する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
別の防護層（１２）を始動エレメント（１）にかつ／またはすでに始動エレメント（１）に被着された防護層（１０）に被着する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
始動エレメント（１）もしくは始動エレメント（１）に被着された層（１０）の熱膨張係数と、被着したい防護層（１２）の熱膨張係数との間の適合を行う、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
始動エレメント（１）への個々の防護層（１０，１２，１３）の形成を、該防護層（１０，１２，１３）の組成が、内側から外側に向かって基板材料から被覆材料の主成分に変化するように実施する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
被覆材料（３）として、約１１５０℃よりも大きな温度で、酸性の又はアルカリ性のガラス形成物に対して抵抗性の酸化物および／またはこのような酸化物から成る混合物を使用する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記抵抗性の酸化物は、コランダム（α−Ａｌ２Ｏ３）、Ｙ２Ｏ３、マグネシウムスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ３）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のいずれかである、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
被覆材料（３）として、約１１５０℃よりも大きな温度で、酸性の又はアルカリ性のガラス形成物に対して抵抗性の混合酸化物および／またはイットリウム安定化された二酸化ジルコニウム（ＹＺＳ）を使用する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記抵抗性の混合酸化物は、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）またはＹ類似の化合物：Ｙケイ酸塩（Ｙ２Ｏ３２ＳｉＯ２）である、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記ガラス形成物は、アルカリ塩、硫酸塩、リン酸塩のいずれかである、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
触媒活性材料を被着する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記触媒活性材料は、Ｃｅ、Ｐｔ、Ｐｄ化合物のいずれかである、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
被覆材料（３）を球面状のまたはほぼ球面状の粒子または造粒物の形で使用する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
防護層（１４）の外側の層（１３）を、閉鎖された層（１３Ａ）として形成する、請求項１から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
防護層（１４）の層（１３）の１つを多孔質の層（１３Ｂ）として形成する、請求項１から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
被着法が、スパッタリング過程を有するようになっている、請求項１から１９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
被着法が、溶射過程を有している、請求項１から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
被覆したい始動エレメント（１）として、セラミックスおよび／または金属から成る基体を使用する、請求項１から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
前記セラミックスは、Ｓｉ３Ｎ４またはＳｉＯｘＣｙである、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記金属は、ＮｉＣｒｏＦｅｒである、請求項２２または２３記載の方法。
【請求項２５】
内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメント（１）を被覆するための装置において、始動エレメント（１）への個々の防護層（１０，１２，１３）の形成が、個々の防護層（１０，１２，１３）から成る全防護層（１４）の組成が、内側から外側に向かって比較的Ｓｉリッチな材料から比較的Ａｌリッチなまたはイットリウムリッチな材料に変化するように行われ、被覆材料（３）を、始動エレメント（１）にかつ／またはすでに始動エレメント（１）に被着された防護層（１０）に被着するプラズマ被覆装置（１１）が設けられていることを特徴とする、内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメントを被覆するための装置。
【請求項２６】
内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメント（１）を被覆するための装置において、始動エレメント（１）への個々の防護層（１０，１２，１３）の形成が、個々の防護層（１０，１２，１３）から成る全防護層（１４）の組成が、内側から外側に向かって比較的Ｆｅ（鉄）リッチな材料から比較的クロムリッチなまたはモリブデンリッチな材料に変化するように行われ、被覆材料（３）を、始動エレメント（１）にかつ／またはすでに始動エレメント（１）に被着された防護層（１０）に被着するプラズマ被覆装置（１１）が設けられていることを特徴とする、内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメントを被覆するための装置。
【請求項２７】
内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメント（１）を被覆するための装置において、始動エレメント（１）の加熱を被覆過程の前にかつ／または被覆過程の間に可能にし、始動エレメント（１）への個々の防護層（１０，１２，１３）の形成を、個々の防護層（１０，１２，１３）から成る全防護層（１４）の組成が、内側から外側に向かって比較的Ｓｉリッチな材料から比較的Ａｌリッチなまたはイットリウムリッチな材料に変化するように実施する、手段が設けられていることを特徴とする、内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメントを被覆するための装置。
【請求項２８】
内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメント（１）を被覆するための装置において、始動エレメント（１）の加熱を被覆過程の前にかつ／または被覆過程の間に可能にし、始動エレメント（１）への個々の防護層（１０，１２，１３）の形成を、個々の防護層（１０，１２，１３）から成る全防護層（１４）の組成が、内側から外側に向かって比較的Ｆｅ（鉄）リッチな材料から比較的クロムリッチなまたはモリブデンリッチな材料に変化するように実施する、手段が設けられていることを特徴とする、内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメントを被覆するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメント、特にシース型グロープラグを被覆するための方法に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメント、特にシース型グロープラグを被覆するための装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
燃焼設備、特に内燃機関に対する相変わらず厳しくされるエミッション方針に基づき、しかし、燃焼設備の効率向上のためにも、燃焼過程に対する周辺条件に常に改善要求が課せられる。低有害物質のかつ消費率有利な燃焼過程に影響を与えるための主要な要因は、燃焼過程時に生ぜしめられる温度である。
【０００４】
内燃機関における燃焼過程に用いられる市販の始動エレメント、特にディーゼルエンジンに用いられるシース型グロープラグは、最大約１１００℃の温度まで多かれ少なかれ長時間安定性である。より高い温度範囲内での運転時には、その運転寿命が、燃焼室内に生ぜしめられる侵食性の腐食作用因子に基づき劇的に低下する。特に油灰・煤形成成分が始動エレメントを相応に強く侵食する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の始動エレメントを改良して、特に耐熱性に関する改善が可能となるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために本発明の第１の方法では、被覆材料を、プラズマ法に起因した被着法によって始動エレメントにかつ／またはすでに始動エレメントに被着された防護層に被着するようにした。
【０００７】
さらに、前述した課題を解決するために本発明の第２の方法では、始動エレメントを被覆過程の前にかつ／または被覆過程の間に加熱するようにした。
【０００８】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、始動エレメントに配置された加熱エレメントを始動エレメントの加熱のために使用する。
【０００９】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、被覆材料を、部分的に溶融された状態で被着する。
【００１０】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、別の防護層を始動エレメントにかつ／またはすでに始動エレメントに被着された防護層に被着する。
【００１１】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、始動エレメントもしくは始動エレメントに被着された層の熱膨張係数と、被着したい防護層の熱膨張係数との間の適合を行う。
【００１２】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、始動エレメントへの個々の防護層の形成を、該防護層の組成が、内側から外側に向かって基板材料から被覆材料の主成分に変化するように実施する。
【００１３】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、始動エレメントへの個々の防護層の形成を、該防護層の組成が、内側から外側に向かって比較的Ｓｉリッチな材料から比較的Ａｌリッチなまたはイットリウムリッチな材料に変化するように実施する。
【００１４】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、始動エレメントへの個々の防護層の形成を、該防護層の組成が、内側から外側に向かって比較的Ｆｅ（鉄）リッチな材料から比較的クロムリッチなまたはモリブデンリッチな材料に変化するように実施する。
【００１５】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、被覆材料として、約１１５０℃よりも大きな温度で、酸性の又はアルカリ性のガラス形成物、たとえばアルカリ塩、硫酸塩、リン酸塩およびこれに類するものに対して抵抗性の酸化物、たとえばコランダム（α−Ａｌ２Ｏ３）、Ｙ２Ｏ３、マグネシウムスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ３）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および／またはこのような酸化物から成る混合物を使用する。
【００１６】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、被覆材料として、約１１５０℃よりも大きな温度で、酸性の又はアルカリ性のガラス形成物、たとえばアルカリ塩、硫酸塩、リン酸塩およびこれに類するものに対して抵抗性の混合酸化物、たとえばムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）またはＹ類似の化合物：Ｙケイ酸塩（Ｙ２Ｏ３２ＳｉＯ２）および／またはイットリウム安定化された二酸化ジルコニウム（ＹＺＳ）を使用する。
【００１７】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、被覆材料として、約１１５０℃よりも大きな温度で、酸性の又はアルカリ性のガラス形成物、たとえばアルカリ塩、硫酸塩、リン酸塩およびこれに類するものに対して抵抗性の、酸化物または混合酸化物のグループに属していない、炭化タングステン（ＷＣ）をベースとした材料系から成る材料、たとえばＷＣ、ＷＣ／Ｃｏ、ＷＣ／ＣｏＣｒ、ＷＣ／ＣｒＮｉまたはこれに類するものを使用する。
【００１８】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、触媒活性材料、たとえばＣｅ、Ｐｔ、Ｐｄ化合物またはこれに類するものを被着する。
【００１９】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、被覆材料を球面状のまたはほぼ球面状の粒子または造粒物の形で使用する。
【００２０】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、防護層の外側の層を、閉鎖された層として形成する。
【００２１】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、防護層の層の１つを多孔質の層として形成する。
【００２２】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、被着法が、スパッタリング過程を有するようになっている。
【００２３】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、被着法が、溶射過程を有している。
【００２４】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、被覆したい始動エレメントとして、セラミックス、たとえばＳｉ３Ｎ４またはＳｉＯｘＣｙおよび／または金属、たとえばＮｉＣｒｏＦｅｒから成る基体を使用する。
【００２５】
さらに、前述した課題を解決するために本発明の第１の装置では、プラズマ被覆装置が設けられているようにした。
【００２６】
さらに、前述した課題を解決するために本発明の第２の装置では、始動エレメントの加熱を被覆過程の前にかつ／または被覆過程の間に可能にする手段が設けられているようにした。
【発明の効果】
【００２７】
これに相応して、本発明は、内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメント、特にシース型グロープラグを被覆するための方法に関する。この方法は、第１の解決手段では、被覆材料を、プラズマ法に起因した被着法によって始動エレメントにかつ／またはすでに始動エレメントに被着された防護層に被着することによって特徴付けられる。プラズマ法は、たとえば窒素プラズマまたはアルゴンプラズマを形成することができる。このプラズマは廉価に通常の周辺大気で処理することができる（ＡＰＳ技術）。プラズマ法は、被着したい被覆材料が、この場合に生ぜしめられる、場合により６０００℃を上回る高い温度によって極めて良好にかつ均一に加熱され、部分的に溶融すらされるという利点を有している。これによって、被覆材料を、部分的に溶融された状態で、被覆したい表面に被着することができる。これにより生ぜしめられる、基礎との溶融結合および被着したい粒子の間の溶融結合が、この層の固着と強度とに特に有利に影響を与える。
【００２８】
第２の解決手段では、このような始動エレメントを被覆するための方法に対して、始動エレメントを被覆過程の前にかつ／または被覆過程の間に加熱することが提案され、これによって、被覆過程により被着したい被覆材料の温度への始動エレメントの温度の適合が可能となる。この手段の根底には、始動エレメントと、被覆によって被着したい材料との間の温度差を最小限に抑えると同時に、個々の層平面、特に始動エレメントもしくはシース型グロープラグに対する被着したい層の固着領域における材料応力の著しい減少を得ることができるという認識がある。これによって、相応に改善された機械的な特性を備えた、より低応力で密なかつ場合により厚膜の層構造が、温度適合なしに被着された被覆層に比べて可能となる。
【００２９】
このように被覆された始動エレメントの機械的な抵抗能の改善のほかに、この手段の重要な利点は、こうして被着された被覆層が、１１００℃より著しく高い運転温度でも、始動エレメントを比較的長い運転期間にわたって、破壊する腐食作用に対して防護することにある。
【００３０】
被覆過程を最適化するための始動エレメントの加熱は、有利な手段では、この始動エレメントに固有の加熱手段の運転によって実現することができる。これによって、たとえば直接的な加熱が、コントロールされた電圧を介してプラズマ設備で被覆プロセスの間に可能となる。これによって、始動エレメントの温度の調整を、たとえば供給電圧に相応に影響を与えることを介して実現することができる。
【００３１】
しかし、始動エレメントのこの直接的な加熱のほかに、別の手段、たとえば予め形成された第２のプラズマ火炎を介した前温度調整または２段階プロセス：１．プラズマ火炎によるプラグの加熱、２．被覆過程またはこれに類するものの開始：を介した前温度調整も可能である。
【００３２】
特に始動エレメントの加熱とプラズマ被覆との組合せによって、被着したい被覆層と、始動エレメントまたはすでに始動エレメントに被着された後続の被覆層との、特に良好に固着する密なかつ機械的な応力において比較的少ない結合が実現可能となる。
【００３３】
始動エレメントもしくはシース型グロープラグは、本発明の意味では、基体を有している。この基体は、場合により、被着したい被覆層の固着の更なる改善のために、すでに前処理にさらされていてよい。このためには、機械的な前処理、たとえば研削、粗面化またはこれに類するもの、化学的な前処理、たとえば適切な酸またはアルカリ液、たとえばＮａＯＨ溶液によるエッチングまたはバインダ物質、たとえばナノＳｉＯ２−ｘ（ＯＨ）２ｘ「アエロジル（登録商標）」による下塗りが可能である。
【００３４】
始動エレメントに対する特に良好な防護を得るためには、さらに、別の防護層が始動エレメントにかつ／またはすでに始動エレメントに被着された防護層に被着されてもよい。つまり、１つの始動エレメントの、被着したい複数の層に基づく被覆形式によって、特に有利には、始動エレメントもしくはすでに始動エレメントに被着された層の熱膨張係数と、被着したい後続の防護層の熱膨張係数との間の適合すら可能となる。このためには、被着したい個々の層の材料が、結合したい個々の層の間の熱膨張係数の最適化の観点下で互いに調和されて選択され得る。
【００３５】
特に有利には、個々の防護層の組成が内側から外側に向かって比較的Ｓｉリッチな材料から比較的Ａｌリッチな材料に変化するように、個々の防護層が始動エレメントに被着される層構造が提案される。このような手段によって、たとえば３つの個々の層から成る全防護層を１つの始動エレメントに対して実現することができる。全防護層は、弱い防食を伴った薄膜の表面層と、平均的な防食を伴った中間層と、優れた防食を伴った最後の外側の層とから成っている。
【００３６】
このような被覆法を実施するための材料として、特に良好に酸化物または混合酸化物が適している。なぜならば、この酸化物または混合酸化物は比較的廉価な方法ステップで被着することができるからである。しかし、酸化物または混合酸化物のグループに割り当てることができない幾つかの材料、たとえば金属、炭化物または窒化物も、このような被覆法のために際立って適している。
【００３７】
酸化物のグループから、このような被覆法を実施するために、特に有利にはＹ２Ｏ３（酸化イットリウム）、コランダム（α−Ａｌ２Ｏ３）、マグネシウムスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ３）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）および／またはこのような酸化物から成る混合物が提案される。なぜならば、これらの材料は、約１１５０℃よりも大きな温度で、酸性の又はアルカリ性のガラス形成物、たとえばアルカリ塩、硫酸塩、リン酸塩およびこれに類するものに対して極めて抵抗性であるからである。
【００３８】
混合酸化物のグループから、このような被覆法を実施するために、Ｙケイ酸塩（Ｙ２Ｓｉ２Ｏ５）または（３Ｙ２Ｏ３２ＳｉＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）および／またはイットリウム安定化された二酸化ジルコニウム（ＹＺＳ）が特に有利であると提案される。酸化物または混合酸化物に属していない材料のグループから、相応の被覆法を実施するために、炭化タングステン（ＷＣ）をベースとした材料系、たとえばＷＣ、ＷＣ／Ｃｏ、ＷＣ／ＣｏＣｒ、ＷＣ／ＣｒＮｉまたはこれに類するものが特に有利であると提案される。
【００３９】
別の有利な特性は、触媒活性材料、たとえばＣｅ、Ｐｔ、Ｐｄ化合物またはこれに類するものの使用によって、始動エレメントもしくは始動エレメントに被着したい被覆層に付与することができる。これによって、たとえば始動エレメントをその運転中に取り囲む侵食性の物質および／または物質混合物の量の低減が可能となる。このことは、同じく寿命の増加のために、特に約１１５０℃よりも大きい、一部では１３００℃、さらに、それすら上回る範囲内の極めて高い温度でも可能となる。
【００４０】
このような被覆法を実施するための特に有利な形として、球面状のまたはほぼ球面状の粒子または造粒部分が被覆材料に対して提案される。なぜならば、この粒子または造粒部分は、１つには、特に有利に処理することができ、もう１つには、被覆法によって被着したい層のシール性に良好に影響を与えることを可能にするからである。特に有利な粒度として、０．５μｍ〜１０μｍの間の値が考慮される。
【００４１】
所望の特性に応じて、このような被覆法によって被着したい防護層の外側の層は、閉鎖された層または多孔質の層として形成されてよい。閉鎖された層は、可能な限り均一に、その下方に位置する層の全ての領域を防護するという利点を有している。これに対して、多孔質の構成では、たとえば外側の層の下方に被着された層と、外側の層を取り囲む燃料混合物および／または燃焼過程時に燃料混合物から生ぜしめられる侵食性の腐食作用因子との反応に対して、外側の層の付加的な防護を得ることができる。
【００４２】
被覆法を実施するための被着法として、たとえば使用される被覆材料または別のプロセスパラメータに関連して、たとえばスパッタリング過程または溶射過程が提案されていてもよい。１つの防食層の可能な層厚さは、たとえば３０μｍ〜５００μｍであってよい。１つの防食層の可能な気孔率は、たとえば０％〜６０％の間であってよい。
【００４３】
さらに、被覆法は、被覆したい始動エレメントとして、セラミックス、たとえばＳｉ３Ｎ４またはＳｉＯｘＣｙおよび／または金属、たとえばＮｉＣｒｏＦｅｒから成る基体が使用されることによって特徴付けることができる。
【００４４】
さらに、本発明は、内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメント、特にシース型グロープラグを被覆するための装置にも関する。当該装置は、始動エレメントへの相応の被覆材料の被着のためのスパッタリング過程および／または溶射過程の実施のための相応に適切なプラズマ設備が設けられていることによって特徴付けられる。さらに、このような形式の被覆装置は、このような形式の始動エレメントを被覆過程の前にかつ／または被覆過程の間に加熱するための加熱装置または相応に形成された、始動エレメントの内部の加熱エレメントの接続・供給可能性を有しており、これによって、始動エレメントが直接加熱される。
【００４５】
付加的にさらに、本発明は、内燃機関における燃焼過程に用いられる相応の始動エレメント、特にシース型グロープラグに関する。このシース型グロープラグは防護層を有している。この防護層は、前述した方法の１つにより始動エレメントに被着されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００４７】
図１には、内燃機関における燃焼過程に用いられる始動エレメント１の平面図が著しく概略的に示してある。この始動エレメント１は装置２によって、約１１５０℃よりも大きな範囲内の高い温度での腐食作用に対して防護するために被覆される。
【００４８】
始動エレメント１を被覆するための方法の主要な観点は、被覆材料３が、プラズマ法に基礎付けられた被着法によって始動エレメント１の基体９にかつ／またはすでに始動エレメントに被着された防護層１０（図２参照）に被着されることにある。プラズマ法を実施するためには、シンボリックに装置１１が図示してある。特に廉価な構成では、この装置１１が窒素プラズマ設備またはアルゴンプラズマ設備であってよい。この設備は通常の周辺大気で作業することができる（ＡＰＳ技術）。
【００４９】
被着法として、プラズマ溶射だけでなく、スパッタリングも考慮されてよい。この場合、プラズマ溶射では、被覆材料３の粒子が、部分的に溶融された状態で最大６０００℃の高温のプラズマ火炎を飛行した後、被覆したい表面に衝突し、この表面に部分的に溶融結合によって結合される。
【００５０】
また、被着したい被覆材料３の固着を改善するために、別の有利な方法は始動エレメント１の加熱を提案する。このことは、この実施例では、接続部５と線路６とを介した、始動エレメント１内に埋め込まれた加熱エレメント４のコンタクティングによって実現されている。始動エレメントの位置決めもしくは位置固定のためには、相応に形成されたホルダ７が設けられている。このホルダ７は、加熱エレメント４へのエネルギ供給のための供給接続部８を有していてよい。
【００５１】
被覆材料３の、被覆法によって被着したい粒子と、この粒子が衝突する表面との間の特に良好な材料結合は、前記両方法の組合せによって得ることができる。なぜならば、これによって、個々の材料の間の材料応力の著しい低減が、加熱されない始動エレメントに比べて可能になるからである。付加的には、こうして被着された防護層１０に対して、比較的高い密度を、相応に生ぜしめられた改善された機械的な特性と共に達成することができるという利点が得られる。
【００５２】
図２に相応して、始動エレメント１の耐食性の改善のためには、別の防護層１２が、始動エレメント１にかつ／またはすでに始動エレメント１に被着された防護層１０に被着されてよい。
【００５３】
特に有利には、始動エレメント１に対する被覆法の実施時に、始動エレメントもしくは始動エレメントに被着された層１０の熱膨張係数と、被着したい防護層１２の熱膨張係数との間の適合が行われてよい。これは、被着したい防食層の層固着と寿命とに関する品質の向上に対する重要な要因である。このことは、互いに結合したい材料、たとえば基体９と、被着したい第１の層１０との熱膨張係数の値またはすでに被着された層１０と、被着したい後続の層１２との熱膨張係数の値が、可能な限り僅かに異なるように選択されることによって可能になる。２つの層の熱膨張係数の値が過度に極めて異なる場合には、複数の個々の層の被着による熱膨張係数（ＷＡＫ）の個々の値の段階的な適合が達成されてよい。
【００５４】
この観点を以下に、たとえば材料系：すなわち、窒化ケイ素［ＷＡＫ：約３．０×１０−６Ｋ−１］、石英［ＷＡＫ：約１．２×１０−６Ｋ−１］、ムライト［ＷＡＫ：約５．６×１０−６Ｋ−１］およびコランダム［ＷＡＫ：約７．８×１０−６Ｋ−１］において説明する。この材料系は互いに以下の順序で結合されてよい：
−窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）−基板材料（ＨＡＴ防食に対して）
−石英（ＳｉＯ２）−基板の薄膜の表面層（弱い防食）
−ムライト（３Ｙ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）−中間層（平均的な防食）
−コランダム（α−Ａｌ２Ｏ３）−最外の層（優れた防食）。
【００５５】
したがって、連続的に始動エレメントに溶射された重なり合って被着された複数の層から成る構造によって、ＷＡＫの段階的な適合ひいては所望の防護材料の有利な被着が可能となる。さらに、この例では、化学的な組成の移行が（内側のＳｉリッチな材料から外側のＡｌリッチな材料へ）流動的に行われ、層全体にわたる良好な材料相容性を可能にする。
【００５６】
特に有利には、このような被覆法の実施時には、すでに上述したような酸化物と混合酸化物とが被覆材料３として使用される。しかし、酸化物または混合酸化物のグループに属していない材料、たとえば炭化タングステンをベースとした材料系も、このような被覆法のために際立って適している。
【００５７】
付加的に有利には、触媒活性材料の被着も考慮される。この触媒活性材料は、たとえば最後から二番目の層１２として多孔質の被覆層１３の下方に配置されていてよい。
【００５８】
外側の層１３または被覆層１３の構成は、図２において、右半分に密な層１３Ａとして例示してあり、左半分に多孔質の層１３Ｂとして例示してある。被着された全ての層は一緒に共通して防護層１４を生ぜしめる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】内燃機関における燃焼過程に用いられる被覆したい始動エレメントと、被覆装置とを著しく概略的に示す図である。
【図２】図１に示した始動エレメントの概略的な部分横断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  始動エレメント、  ２  装置、  ３  被覆材料、  ４  加熱エレメント、  ５  接続部、  ６  線路、  ７  ホルダ、  ８  供給接続部、  ９  基体、  １０  防護層、  １１  装置、  １２  防護層、  １３  被覆層、  １３Ａ  層、  １３Ｂ  層、  １４  防護層
【図１】
0005430831.tif 000002
【図２】
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