DE4304878A1 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektroleitfähiges Material für Flüs­ sigbrennstoff-Zufuhrinstrumente, welche für Flüssigbrennstoffstrahlein­ richtungen für beispielsweise Benzin, Alkohol oder Kerosin, die als Brenn­ stoffe für beispielsweise Autos dienen, verwendet werden. Insbesondere werden eine Verbesserung des elektrischen Widerstandes, des Tempera­ turkoeffizienten des elektrischen Widerstandes und der Korrosionsbe­ ständigkeit erzielt.

Bislang ist als Wickeldraht der Spule für den Elektromagneten von Flüs­ sigbrennstoff- Strahl bzw. -Düseneinrichtungen ein sogenannter Messing­ draht, umfassend 35 Gew.-% (nachfolgend wird Gew.% als % abgekürzt) Zn sowie den Rest Cu, welcher mit einem Isolationsmaterial, wie etwa Iso­ lierlack, beschichtet ist, verwendet worden. Die für diesen Typ von Spulen­ wickeldraht erforderlichen Eigenschaften umfassen einen geringen elek­ trischen Widerstand, einen niedrigen Temperaturkoeffizienten des elek­ trischen Widerstandes und weiterhin eine gute Korrosionsbeständigkeit in einem Flüssigbrennstoff im Zustand der Stromeinschaltung.

Gewöhnlicherweise ist jedoch eine sehr geringe Feuchtigkeitsmenge in ei­ nem Flüssigbrennstoff enthalten. Durch die Wechselwirkung zwischen der Feuchtigkeit und dem Flüssigbrennstoff entwickelt sich manchmal ei­ ne Korrosion während der Langzeitanwendung eines Instruments bei an­ gelegter Spannung, was in einigen ernsten Fällen zu einem Abbrechen des Drahtes führt. Aus diesem Grund sind zahlreiche Untersuchungen ange­ stellt worden, um die Korrosionsbeständigkeit von Messingdraht im Zu­ stand angelegter Spannung in einem Flüssigbrennstoff zu verbessern.

Als Ergebnis umfangreicher Untersuchungen im Hinblick auf dieses Pro­ blem konnte ein elektroleitfähiges Material für Flüssigbrennstoff-Zufuhr­ instrumente vorgesehen werden mit ausgezeichneten Eigenschaften hin­ sichtlich der elektrischen Leitfähigkeit und dem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes sowie verbesserter Korrosionsbeständig­ keit im Zustand angelegter Spannung im Flüssigbrennstoff.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein elektroleitfähiges Material für Flüssigbrennstoff-Zufuhrinstrumente, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es Zn, weiterhin eine oder nicht weniger als zwei Arten aus Sn, P und As, und den Rest Cu sowie nicht vermeidbare Verunreinigungen umfaßt.

Derzeit hat sich ein Material, welches 18 bis 42% Zn, weiterhin eine oder nicht weniger als zwei Arten aus 0,01 bis 0,5% Sn, 0,005 bis 0,1% P und 0,005 bis 0,1% As, und den Rest Cu sowie nicht vermeidbare Verunreini­ gungen umfaßt, als wirksam, und weiterhin ein Material, welches 32 bis 38% Zn, weiterhin eine oder nicht weniger als zwei Arten aus 0,02 bis 0,5% Sn und 0,01 bis 0,1% P, und den Rest Cu sowie nicht vermeidbare Verun­ reinigungen umfaßt als noch wirksamer erwiesen.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein elektroleitfähiges Material für Flüssigbrennstoff-Zufuhrinstrumente, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es Ni oder Ni und Mn, und den Rest Cu sowie nicht vermeidbare Verun­ reinigungen umfaßt.

Derzeit hat sich ein solches Material, welches 0,2 bis 1,8% Ni oder 0,2 bis 1,8% Ni und nicht mehr als 0,55% Mn, und den Rest Cu sowie nicht ver­ meidbare Verunreinigungen umfaßt, als wirksam und weiterhin ein Mate­ rial, das 1,0 bis 1,8% Ni oder 1,0 bis 1,8% Ni und nicht mehr als 0,55% Mn, und den Rest Cu sowie nicht vermeidbare Verunreinigungen umfaßt, als noch wirksamer erwiesen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden eine oder nicht weniger als 2 Arten aus 0,005 bis 0,1% P und As und 0,01 bis 0,5% Sn zu Messing gege­ ben, um den Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes von Messing zu verbessern und gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit im Brennstoff zu erhöhen. Die Begrenzung der Legierungszusammensetzung in obiger Weise erfolgt aus den nachstehenden Gründen.

Zn ist billiger als Cu, wobei die Zugabe in großen Mengen zur Verbesserung des Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands aus wirt­ schaftlichen Gesichtspunkten bevorzugt ist, wobei jedoch unter Berück­ sichtigung der elektrischen Leitfähigkeit und der Verarbeitbarkeit der Ge­ halt an Zn 18 bis 42% zu betragen hat. Wenn er unterhalb der unteren Grenze liegt, kann ein ausreichender Temperaturkoeffizient nicht erhal­ ten werden und wenn er oberhalb der oberen Grenze liegt, nimmt die Ver­ arbeitbarkeit ab. Unter den Gesichtspunkten der Wirtschaftlichkeit und des Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes beträgt der Zn-Gehalt wünschenswerterweise 32 bis 38%.

Desweiteren verbessern P, As und Sn sämtlich den Temperaturkoeffizien­ ten des elektrischen Widerstandes. Da Sn teuer ist, ist unter Berücksichti­ gung der Wirtschaftlichkeit die Zugabe von P und As, welche bei geringer Menge eine große Wirkung ergeben und nicht teuer sind, wünschenswert. Der Grund, warum die Gehalte an P und As jeweils auf 0,005 bis 0,1%, der Gehalt an Sn auf 0,01 bis 0,5% festgelegt wurden und warum eine oder nicht weniger als zwei Arten dieser Elemente zugesetzt werden, besteht darin, daß die Wirkung in allen Fällen unzureichend ist, wenn die Gehalte unterhalb der unteren Grenze liegen und daß die Drahtverarbeitbarkeit abnimmt, wenn die Gehalte über den oberen Grenzwerten liegen. Weiter­ hin wird bei gemeinsamen Vorliegen von P, As und Sn die Korrosionsbe­ ständigkeit aufgrund deren synergistischer Wirkung noch weiter erhöht. Wenn weiterhin der Gehalt an Zn auf 32 bis 38% eingestellt wird, ist es noch mehr erwünscht, daß mindestens eines aus 0,02 bis 0,5% Sn und 0,01 bis 0,1% P weiterhin enthalten sind.

Gemäß einem anderen Aspekt sieht die Erfindung ein elektroleitfähiges Material vor, bei dem 0,2 bis 1,8% Ni zu Cu oder 0,2 bis 1,8% Ni und nicht mehr als 0,55% Mn zugesetzt worden sind und welches einen ausgezeich­ neten Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit im Brennstoff aufweist.

Die Begrenzung der oben angegebenen Legierungszusammensetzung er­ folgt aus den folgenden Gründen.

Ni verbessert den Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes unter gleichzeitiger Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit. Wenn sein Zugabegehalt weniger als 0,2% beträgt, kann die verbessernde Wir­ kung bezüglich des Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstan­ des nicht in ausreichendem Maße erzielt werden, und wenn er über 1,8% beträgt, nimmt nicht nur die Drahtverarbeitbarkeit ab, sondern es resul­ tieren ebenso eine verringerte elektrische Leitfähigkeit sowie Kostenerhö­ hung. Im Hinblick auf den Temperaturkoeffizienten des elektrischen Wi­ derstandes liegt der Ni-Gehalt wünschenswerterweise bei 1,0 bis 1,8%.

Mn dient zur weiteren Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit unter geringer Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit. Wenn sein Zugabe­ gehalt 0,55% überschreitet, nimmt die Drahtverarbeitbarkeit extrem ab.

Wie beschrieben, kann gemäß der Erfindung ein elektroleitfähiges Materi­ al für Flüssigbrennstoff-Zufuhrinstrumente mit ausgezeichneten Eigen­ schaften hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit, des Temperaturkoef­ fizienten des elektrischen Widerstandes und der Korrosionsbeständigkeit erhalten werden, wodurch hinsichtlich der Erhöhung der Instrumentenle­ bensdauer von Flüssigbrennstoffstrahleinrichtungen und dergleichen ein beachtlicher Effekt erzielt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Jede Legierung mit der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung wurde durch Schmelzgießen, Extrusion, Walzen, Glühen und Drahtverarbeitung in herkömmlicher Weise in ein Drahtmaterial mit 0,3 mm Durchmesser überführt. Ein mit einer 0,015 mm dicken Isolationslackbeschichtung versehenes Drahtmaterial wurde als Wickeldraht einer elektromagneti­ schen Spule zur Herstellung eines Brennstoffstrahlventils für einen In­ nenverbrennungsmotor verwendet.

Unter Verwendung des Brennstoffstrahlventils wurde für eine Lebensdau­ erprüfung in einem Brennstoff aus 1% Feuchtigkeit, 30% Alkohol und 69% Benzin der Strom angeschaltet. Hierbei wurde die Temperatur des Flüs­ sigbrennstoffs bei 80°C gehalten, um die Korrosion zu beschleunigen. Beim herkömmlichen Brennstoffstrahlventil ist ein O-Ring vorgesehen, um das Eindringen von Brennstoff in den Spulenbereich zu verhindern, je­ doch wird die Spule aufgrund erschwerter Abdichtbarkeit manchmal in Brennstoff eingetaucht. Aus diesem Grund wurde bei diesem Beispiel ein Brennstoffstrahlventil, bei dem der Brennstoff in den Spulenbereich ein­ drang, verwendet. Weiterhin wurden die elektrische Leitfähigkeit und der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes dieser Drahtmate­ rialien mittels den herkömmlichen Verfahren gemessen, wobei die Ergeb­ nisse in Tabelle 2 gezeigt sind.

In der Tabelle 2 zeigt "gut" bei der Verarbeitbarkeit, daß überhaupt keine Abbrüche pro 10 kg Produkt bei der Drahtverarbeitung auftraten, wohin­ gegen bei "Bruch" ein Abbrechen mit einer Häufigkeit von 3 bis 10mal auf­ trat.

Tabelle 1

Tabelle 2

Aus den Tabellen 1 und 2 ist ersichtlich, daß die Materialien der erfin­ dungsgemäßen Beispiele hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit und dem Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes dem herkömm­ lichen Material gleich oder besser als das herkömmliche Material sind und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweisen.

Insbesondere bei den erfindungsgemäßen Beispielen 7, 8, 10-13, 15, 16, 20 und 21, welche 32 bis 38% Zn und weiterhin eine oder mehrere Arten aus 0,02 bis 0,5% Sn und 0,01 bis 0,1% P enthalten, ist die elektrische Leitfähigkeit gleich der des herkömmlichen Beispiels, jedoch ist der Tem­ peraturkoeffizient des Widerstandes gegenüber dem herkömmlichen Bei­ spiel verbessert (niedriger).

Dazu gegensätzlich ist zu sehen, daß bei den Vergleichsbeispielen, welche außerhalb der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzungen lie­ gen, eine oder mehrere Eigenschaften bezüglich der elektrischen Leitfä­ higkeit, des Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes und der Korrosionsbeständigkeit schlecht sind. Insbesondere zeigt sich bei den Vergleichsbeispielen Nummer 30-34, welche einen hohen Gehalt an irgendeiner Art aus Zn, P, As und Sn aufweisen, daß diese aufgrund einer deutlich schlechten Verarbeitbarkeit als industrielle Materialien nicht be­ vorzugt sind.

Beispiel 2

Unter Verwendung jeder Legierung mit einer in Tabelle 3 gezeigten Zusam­ mensetzung wurde ein Brennstoffstrahlventil für einen Innenverbren­ nungsmotor ähnlich Beispiel 1 hergestellt. Weiterhin wurden wie in Bei­ spiel 1 die elektrische Leitfähigkeit, der Temperaturkoeffizient des elektri­ schen Widerstandes, die Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit der Drahtmaterialien geprüft, wobei deren Ergebnisse in Tabelle 4 gezeigt sind.

Tabelle 3

Tabelle 4

Aus den obigen Tabellen 3 und 4 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemä­ ßen Beispiele 36-40 eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit zeigen und gegenüber dem herkömmlichen Beispiel eine wesentlich ausgezeichnetere Korrosionsbeständigkeit aufweisen, obwohl der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes gleich oder etwas schlechter ist. Weiterhin ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäßen Beispiele 41-44 einen verbes­ serten Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes zeigen und gegenüber dem herkömmlichen Beispiel eine deutlich bessere Korrosions­ beständigkeit besitzen.

Andererseits zeigt sich, daß bei den Vergleichsbeispielen, welche außer­ halb der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzungen liegen, eine oder mehrere Eigenschaften bezüglich des Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes, der Korrosionsbeständigkeit und Verarbeit­ barkeit schlecht sind.

Bei diesen Beispielen wurden die erfindungsgemäßen elektroleitfähigen Materialien als Wickeldrahtmaterialien für eine elektromagnetische Spule eines Brennstoffstrahlenventils verwendet. Selbst bei der Verwendung als Wickeldrahtmaterialien für einen Brennstoffpumpenantriebsmotor vom Im-Tank-Typ, Stromzufuhr-Anschlußmaterialien, Anschlußplattenmate­ rialien oder dergleichen können die erfindungsgemäßen elektroleitfähigen Materialien jedoch aufgrund deren ausgezeichneter elektrischer Leitfä­ higkeit, Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes und Kor­ rosionsbeständigkeit Flüssigbrennstoff-Zufuhrinstrumente mit hoher Leistungsfähigkeit und langer Lebensdauer vorsehen.

Claims (9)

1. Elektroleitfähiges Material für Flüssigbrennstoff-Zufuhrinstrumen­ te, dadurch gekennzeichnet, daß es Zn, weiterhin eine oder nicht weniger als 2 Arten aus Sn, P und As und den Rest Cu sowie nicht vermeidbare Ver­ unreinigungen umfaßt.

2. Elektroleitfähiges Material nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es 18 bis 42 Gew.-% Zn, weiterhin eine oder nicht weniger als 2 Arten aus 0,01 bis 0,5 Gew.-% Sn, 0,005 bis 0, 1 Gew.-% P und 0,005 bis 0,1 Gew.-% As, und den Rest Cu sowie nicht vermeidbare Verunreini­ gungen umfaßt.

3. Elektroleitfähiges Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es 32 bis 38 Gew.-% Zn, weiterhin eine oder zwei Arten aus 0,02 bis 0,5 Gew.-% Sn und 0,01 bis 0,1 Gew.-% P, und den Rest Cu so­ wie nicht vermeidbare Verunreinigungen umfaßt.

4. Elektroleitfähiges Material für Flüssigbrennstoff-Zufuhrinstrumen­ te, dadurch gekennzeichnet, daß es Ni oder Ni und Mn, und den Rest Cu sowie nicht vermeidbare Verunreinigungen umfaßt.

5. Elektroleitfähiges Material nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es 0,2 bis 1,8 Gew.-% Ni, und den Rest Cu sowie nicht ver­ meidbare Verunreinigungen umfaßt.

6. Elektroleitfähiges Material nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es 0,2 bis 1,8 Gew.-% Ni, nicht mehr als 0,55 Gew.-% Mn, und den Rest Cu sowie nicht vermeidbare Verunreinigungen umfaßt.

7. Elektroleitfähiges Material nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es 1,0 bis 1,8 Gew.-% Ni, und den Rest Cu sowie nicht vermeidbare Verunreinigungen umfaßt.

8. Elektroleitfähiges Material nach Anspruch 4 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es 1,0 bis 1,8 Gew.-% Ni, nicht mehr als 0,55 Gew.-% Mn und den Rest Cu sowie nicht vermeidbare Verunreinigungen umfaßt.

9. Elektroleitfähiges Material nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß es ein Wickeldrahtmaterial für eine elektro­ magnetische Spule eines Brennstoffstrahlventils ist.