JP2003323962A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｎｉ合金からなる電極母材中にＣｕ系伝熱促
進部を埋設した接地電極を採用したスパークプラグにお
いて、電極母材の高温強度及び耐酸化性に優れ、しかも
接地電極の冷間加工あるいは温間加工による製造が容易
なスパークプラグを提供する。 【解決手段】 スパークプラグ１００は、接地電極４に
Ｃｕ系伝熱促進部４ｃが埋設される。また、電極母材４
ａは１４〜１７質量％のＣｒとともに、０．８〜３．５
質量％のＭｏを含有したものを使用する。これにより、
Ｃｒ含有量を１４〜１７質量％と多少低く抑えても、合
金の高温耐酸化性を十分確保することができる。従っ
て、Ｃｒ含有量が減じられた分だけ加工性が改善される
ので、接地電極４の素材となる、Ｃｕ系伝熱促進部４ｃ
を埋設したクラッド材の加工も、冷間加工又は前記した
拡散制限加熱加工など、Ｃｕ成分の過剰な拡散が生じな
い、制限された温度域において問題なく行なうことがで
きるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の点火
用に使用されるスパークプラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車エンジン等の内燃機関の性
能改良、あるいはは排ガス規制の強化や燃焼効率向上を
目的としてエンジンのリーンバーン化に伴い、その着火
に使用されるスパークプラグの電極温度も上昇する傾向
にある。特に、接地電極は中心電極よりも燃焼室内側に
位置するため温度上昇が激しく、特に直噴型エンジンな
どに使用されるスパークプラグは、接地電極の温度上昇
が特に生じやすい。上記のような過酷な条件下において
は、電極の火花消耗も進みやすくなるので、火花放電ギ
ャップの拡大率を抑制するために、接地電極の火花放電
ギャップに面する部位に貴金属チップを溶接したスパー
クプラグが普及している。

【０００３】接地電極の温度が上昇した場合、貴金属チ
ップが溶接される電極母材の高温酸化が問題となる。従
来、接地電極の母材は、高温耐酸化性を確保するために
例えばインコネル６００（インコネルは、英国Ｉｎｃｏ
社の商標名）等のＮｉ基耐熱合金で構成されることが多
い。しかし、Ｎｉ基耐熱合金の熱伝導率は一般にそれほ
ど高くないので、いわゆる熱引きが悪く、高速運転時等
においては電極温度が特に上昇しやすい難点がある。熱
引きが悪化して電極温度が上昇すると、電極母材に接合
した金属チップの温度も上昇し、異常消耗による寿命低
下の原因となる。そこで、熱引き改善を促進するため
に、Ｃｕ系金属からなる芯材（Ｃｕ系伝熱促進部）を電
極母材中に配置して、電極の温度上昇を抑制する方法が
提案されている（例えば特許文献１、特許文献２）。

【０００４】

【特許文献１】特開平５−１５９８５７号公報

【特許文献２】特公平６−４８６２９号公報

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃焼温
度がさらに上昇し、前記した直噴エンジンなどのよう
に、発火部が燃焼室の中心にさらに近づくと、接地電極
の温度上昇がさらに著しくなる。その結果、インコネル
６００程度の合金性能では電極母材の高温酸化を抑えき
れなくなる問題が生ずる。この場合、電極母材の材質
を、より高温耐酸化性の優れたものに置換することが考
えられる。例えば、従来使用されていたインコネル６０
０に代え、Ｃｒ及びＦｅの含有量を増加させることによ
り、高温耐酸化性を向上させたインコネル６０１を用い
る提案もなされている。しかしながら、この材質置換
は、Ｃｕ系伝熱促進部の埋設を選定とする場合、大きな
障害が存在する。

【０００６】すなわち、Ｃｕ系伝熱促進部を有する電極
は、電極母材となるＮｉ合金素材中にＣｕ系伝熱促進部
となるＣｕ素材を組み付けて組立体を作り、この組立体
を引き抜きや鍛造、あるいは圧延により冷間加工してク
ラッド線材を作ることにより製造される。ところが、イ
ンコネル６０１等のＣｒ含有率を高めたニッケル基耐熱
合金は、高合金化により強度向上を図った金属材料の常
として、インコネル６００等と比較して変形抵抗が高
く、延性も低い。従って、上記のような加工によりＣｕ
系伝熱促進部とのクラッド線材を製造しようとすると、
割れ等のトラブルが発生しやすく、製造歩留まりの大幅
な低下を来たす問題がある。また、Ｎｉを主体とする電
極母材にＣｕ系伝熱促進部を有するスパークプラグをエ
ンジンで使用すると、電極母材とＣｕ系伝熱促進部との
間で成分拡散をさせた拡散層が形成される。そして、両
者の熱膨張差に起因する繰返し荷重を受けることによっ
て、この拡散層から剥離を生じることがある。この結
果、電極母材からＣｕ系伝熱促進部に対して、熱伝導が
十分に行われなくなる可能性がある。他方、Ｃｕ系伝熱
促進部を省略すると、電極母材の高温酸化は抑制できて
も、貴金属チップの温度上昇は抑制できないので、異常
消耗の問題は解決できない。

【０００７】本発明の課題は、接地電極の電極母材に十
分な高温耐酸化性を付与でき、また、Ｃｕ系伝熱促進部
を埋設した構造を冷間加工により問題なく製造でき、ひ
いては電極母材に接合された貴金属チップの異常消耗を
防止できるスパークプラグを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記の課
題を解決するために、本発明のスパークプラグは、筒状
の主体金具と、その主体金具の内側に嵌め込まれた絶縁
体と、該絶縁体の内側に設けられた中心電極と、主体金
具に一端が溶接等により結合されるとともに他端側にお
いて中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地
電極とを備え、接地電極が、電極母材と、該電極母材中
に埋設されるとともにＣｕを主成分として構成されるＣ
ｕ系伝熱促進部と、火花放電ギャップに面する位置にお
いて電極母材に溶接された貴金属チップとを有し、さら
に、電極母材が、Ｃｒを１４〜１７質量％、Ｍｏを０．
８〜３．５質量％、Ｎｉを６８〜８５．２質量％含有す
るＮｉ合金からなることを特徴とする。なお、本明細書
において「主成分」とは、最も質量含有率の高い成分の
ことをいう。

【０００９】上記本発明のスパークプラグによると、接
地電極をなす電極母材にＣｕ系伝熱促進部が埋設される
ことにより、その熱引きが促進され温度上昇が抑制され
る結果、接地電極の寿命向上を図ることができる。ま
た、電極母材に溶接された貴金属チップの温度上昇も抑
制されるので、異常消耗が防止され、耐久性を確保する
ことができる。そして、本発明においては、電極母材を
構成するＮｉ合金として、上記特有の組成を有するもの
を採用する。これにより、従来問題の多かったインコネ
ル６０１等を採用する場合と比較して、以下の利点があ
る。まず、本発明のように、Ｃを含有するＮｉ合金を採
用する場合、Ｃｒとともに一定量のＭｏを含有させるこ
とで、合金の高温耐酸化性を著しく向上させることがで
きる。従って、Ｃｕ系伝熱促進部の採用と相俟って、よ
り過酷な条件下でスパークプラグを使用する場合におい
ても、接地電極の耐久性を十分に確保でき、寿命向上を
図ることができる。

【００１０】この場合、特にＣが含有されるＮｉ合金に
ついては、Ｍｏ添加による高温耐食性改善効果が高い。
該Ｃは不純物として含有される場合と、炭化物形成によ
る析出強化を図るため、積極添加される場合（いわゆる
弱析出型合金）との両方があり、０．３質量％以下に調
整される。特に後者の場合、Ｃ含有量は例えば０．０３
〜０．３質量％の範囲で調整される。しかし、過度の添
加は多量の炭化物形成により冷間加工性を低下させるた
め、０．１０質量％以下とすることが望ましい。いずれ
にしろ、含有されるＣは、Ｍｏが添加されない場合は、
主にＣｒとの間で炭化物を形成する。このようなＣｒ炭
化物が多量に形成されると、耐酸化性付与元素であるＣ
ｒ成分が炭化物析出の形で目減りし、不働態酸化被膜の
形成が不十分となって耐酸化性の低下につながる。特に
Ｃｒ炭化物が粒界に形成されると、粒界付近にＣｒ欠乏
層が形成され、局部電池効果なども加わって粒界腐食が
進みやすくなり、電極母材の耐久性に一層の悪影響を及
ぼす。

【００１１】しかしながら、適量のＭｏを添加すると、
Ｍｏ炭化物が優先的に形成されてＣｒ炭化物の析出が抑
制され、不働態酸化被膜形成に寄与する有効Ｃｒ含有量
を増加させることができる。その結果、同じＣｒ含有量
であっても、より強固な不働態酸化被膜を形成可能とな
り、高温耐食性の向上に寄与する。また、Ｍｏ炭化物は
一般に粒界析出を起こしにくいためＣｒ欠乏層も生じに
くく、粒界腐食抑制という観点においても有利に作用す
る。

【００１２】その結果、Ｍｏ添加による上記効果に基づ
き、Ｃｒ含有量を比較的低い１４〜１７質量％に設定し
ても、より高Ｃｒ組成を有するインコネル６０１等と同
等又はそれ以上の高温耐食性が実現できる。従って、Ｃ
ｒ含有量が減じられた分だけ冷間加工性が改善されるの
で、接地電極の素材となる、Ｃｕ系伝熱促進部を埋設し
たクラッド材の加工も問題なく行なうことができるよう
になる。

【００１３】また、Ｍｏ添加によって、エンジンで長時
間使用されても、電極母材とＣｕ系伝熱促進部との境界
に形成される拡散層の厚みの増大を抑えることができる
ため、この拡散層における剥離を防止することができ
る。この剥離の発生は、この拡散層の主成分であるＣｕ
とＮｉとの合金の特徴である低延性が影響しているもの
と推察される。

【００１４】電極母材をなすＮｉ合金のＣｒ含有量が１
４質量％未満になると、電極母材の高温耐酸化性が不足
することにつながり、電極寿命が低下する問題を生ず
る。他方、１７質量％を超えると加工性が悪化し、接地
電極素材となる、Ｃｕ系伝熱促進部を埋設したクラッド
材を製造する際に、割れ等の発生を招きやすくなる。

【００１５】また、Ｍｏの含有量が０．８質量％未満で
は、Ｍｏ添加による高温耐酸化性改善効果及び長時間使
用時の拡散層における剥離防止効果が乏しくなる。ま
た、３．５質量％を超えると合金の硬さが増して変形抵
抗が増大し、加工性を悪化させることにつながる。さら
に、Ｎｉの含有量が６８質量％未満では、副成分の含有
量が高くなりすぎ、加工性の低下等を招きやすくなる。
他方、Ｎｉの含有量が８５．２質量％を超えると、Ｃｒ
及びＭｏの必要な含有量を確保できなくなり、高温耐酸
化性が悪化することにつながる。

【００１６】電極母材をなすＮｉ合金は、接地電極を主
体金具に溶接接合する際に、その溶接性ひいては溶接接
合強度を確保する観点から、Ａｌの含有率を１質量％未
満とするのがよい。Ａｌの含有率が１質量％以上になる
と、酸化アルミニウムの生成が過剰となり、溶接性ない
し溶接接合強度が損なわれる場合がある。他方、高温耐
酸化性を向上させる目的にて、Ａｌを上記範囲にて積極
添加することも可能である。

【００１７】電極母材をなすＮｉ合金には、Ｆｅを添加
することができる。ＦｅはＮｉ基のマトリックスに固溶
してこれを強化し、高温強度を向上させる働きをなす。
該Ｆｅの含有量は、６〜１０質量％の範囲で調整するの
がよい。Ｆｅの含有量が６質量％未満では高温強度向上
効果に乏しく、１０質量％を超えると高温耐酸化性が十
分に確保できなくなる場合がある。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。図１は本発明の一例たるスパーク
プラグ１００の縦断面図を示すものであり、筒状の主体
金具１、先端部２１が突出するようにその主体金具１の
内側に嵌め込まれた絶縁体２、絶縁体２の内側に設けら
れた中心電極３、及び主体金具１に一端が溶接等により
結合されるとともに他端側において中心電極３との間に
火花放電ギャップｇを形成する接地電極４を備えてい
る。本実施形態のスパークプラグ１００は、いわゆる平
行電極型と称されるもので、接地電極４の先端側が側方
に曲げ返され、その側面と主体金具１の先端面との間に
火花放電ギャップｇが形成されている。また、接地電極
４及び中心電極３の、火花放電ギャップｇに面する位置
には、それぞれＰｔ合金あるいはＩｒ合金よりなる貴金
属チップ３１，３２が溶接されている。

【００１９】絶縁体２は、例えばアルミナあるいは窒化
アルミニウム等のセラミック焼結体により構成され、そ
の内部には自身の軸方向に沿って中心電極３及び端子金
具８を嵌め込むための孔部６を有している。また、主体
金具１は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されてお
り、スパークプラグ１００のハウジングを構成するとと
もに、その外周面には、プラグ１００を図示しないエン
ジンブロックに取り付けるためのねじ部７が形成されて
いる。

【００２０】図２に示すように、接地電極４は、外表面
部をなす電極母材４ａと、該電極母材４ａ中に埋設され
るＣｕ系伝熱促進部４ｃとを有する。電極母材４ａは、
Ｃｒを１４〜１７質量％、Ｍｏを０．８〜３．５質量
％、Ｎｉを６８〜８５．２質量％含有するＮｉ合金から
なる。また、Ｃｕ系伝熱促進部４ｃは純Ｃｕ又はＣｕ合
金にて構成される。本実施例においてＣｕ系伝熱促進部
４ｃは、接地電極４の長手方向に配置されている。Ｃｕ
系伝熱促進部４ｃは先細り形態とされ、かつその先端は
火花放電ギャップｇの位置から外れるように位置設定が
なされている。これは、火花放電ギャップｇの位置する
接地電極４の先端部は特に昇温が激しく、この部分にＣ
ｕ系伝熱促進部４ｃが入り込んでいると、電極母材４ａ
との間の線膨張係数差に基づいて電極の膨らみや層間剥
離といった不具合を生じる場合があるためである。

【００２１】なお、本実施形態においては、中心電極３
も、電極母材３ａとこれに埋設されたＣｕ系伝熱促進部
３ｃを有するものとして構成している。上記電極母材３
ａも接地電極４側と同じＮｉ合金にて構成可能である
が、接地電極４よりは温度上昇しにくいことから、接地
電極４側の電極母材４ａよりはＭｏ含有量を低く（ある
いはＭｏを含有しないもの）、Ｃｒ含有量は電極母材４
ａと同等もしくはそれ以下の含有量となるものを使用す
ることもできる。

【００２２】図４は、接地電極４の製造方法の一例を示
すものである。すなわち、図４（ａ）に示すように、電
極母材４ａの構成素材となるＮｉ合金により、空隙１０
４ｈを有したＮｉ系成形体１０４ａを切削あるいは深絞
り等の塑性加工により作製する。他方、Ｃｕ系伝熱促進
部４の構成素材となる純Ｃｕ（たとえば無酸素銅素材）
又はＣｕ合金により、前記空隙１０４ａに対応する形状
のＣｕ系成形体１０４ｃを作製する。そして、このＣｕ
系成形体１０４ｃをＮｉ系成形体１０４ａの空隙１０４
ｈに嵌め入れて、図４（ｂ）の組立体１０４を作製す
る。

【００２３】次いで、図４（ｃ）に示すように、該組立
体１０４に対し、室温にてダイス引き抜き、鍛造、ある
いは圧延を施すことにより減面・延伸してクラッド線材
４’を作る。これによりＣｕ系成形体１０４ｃはＣｕ系
伝熱促進部４ｃとなり、Ｎｉ系成形体１０４ａは電極母
材４ａとなる。該クラッド線材４’のＣｕ系伝熱促進部
４ｃの露出端側を主体金具１（図２）の端面に溶接し、
曲げ加工を施すことにより、接地電極４が完成する。

【００２４】Ｎｉ系成形体１０４ａをなすＮｉ合金は、
前述のようにＣｒ含有量が減じられているので加工性が
良好であり、室温での冷間加工、もしくは９００℃以下
に昇温して行なうことにより、割れ等の不具合を生ずる
ことなくクラッド材４’を問題なく得ることができる。
そして、Ｃｒ含有量が減じられる代わりに、前記範囲内
のＭｏが含有されていることから、Ｃｒ含有量の高いイ
ンコネル６０１等のＮｉ基耐熱合金と比較しても高温耐
食性において遜色なくなり、接地電極の寿命を大幅に伸
ばすことができる。また、Ｃｕ系伝熱促進部４ｃの配置
が容易となり、さらに、エンジンでの長時間使用されて
も拡散層における剥離が発生しないので、貴金属チップ
３２の温度上昇ひいては異常消耗が抑制され、耐久性を
確保することができる。

【００２５】なお、接地電極４を冷間加工で製造する場
合、図４（ｄ）に示すように、その電極母材４ａには、
結晶粒が電極長手方向に延伸した組織が観察される。な
お、クラッド線材４’を加工上がりの状態から焼鈍を行
なうと、Ｃｕ系伝熱促進部４ｃとＮｉ合金からなる電極
母材４ａとの間で成分拡散が生じ、両者の結合力を向上
させることができる。この焼鈍は、加工後に行っても、
加工前に行ってもいずれでもよいが、加工後に行う焼鈍
の温度が高い場合、図４（ｄ）に示す結晶粒の延伸した
組織が、結晶粒成長した組織に変化することがある。

【００２６】なお、図３に示すように、Ｃｕ系伝熱促進
部４ｃのさらに内側に、純Ｎｉ又はＮｉ合金からなるＮ
ｉ系膨張調整層４ｄを配置してもよい。Ｎｉ合金からな
る電極母材４ａとＣｕ系伝熱促進部４ｃとは線膨張係数
差が大きく、特に過酷な冷熱サイクルが加わると電極膨
らみや層間剥離等を起こしやすくなる懸念がある。しか
しながら、上記のようなＮｉ系膨張調整層４ｄを形成す
ることにより、Ｃｕ系伝熱促進部４ｃの厚みを減ずると
ともに、Ｃｕ系伝熱促進部４ｃをＮｉ系金属により挟み
込む形とすることにより、上記不具合を生じにくくする
ことができる。

【００２７】

【実施例】本発明の効果を確認するために、以下の実験
を行った。図１に示すスパークプラグ１００の種々の試
作品を製造した。接地電極４は、図４の方法により製造
した。すなわち、表１に示す種々の組成のＮｉ合金を電
極母材用素材として準備し、電極母材４ａとなるＮｉ系
成形体１０４ａを、外径４．５ｍｍ、長さ５．４ｍｍの
寸法にて作製した。また、Ｃｕ系伝熱促進部４ｃとなる
Ｃｕ系成形体１０４ｃを、無酸素銅を素材として、基端
部外径２．９ｍｍ、長さ５ｍｍにて作製した。そして、
これをＮｉ系成形体１０４ａに形成した空隙１０４ｈに
はめ込み、組立体１０４とした。この組立体１０４を、
１パス当たりの減面率が５５％となるように冷間押出加
工して、断面が縦１．５ｍｍ、横２．８ｍｍの長方形状
であって、長さが１９ｍｍの線材を得た。なお、比較の
ため、番号１の組成の接地電極については、Ｃｕ系伝熱
促進部４ｃを省略したものも作製した（番号１３）。

【００２８】上記の各接地電極は、加工性評価を以下の
基準にて行った。 良（○）：電極母材４ａとＣｕ系伝熱促進部４ｃとの間
にクラックや剥離などが見られず、問題なく冷間加工で
きたもの。 可（△）：電極母材４ａとＣｕ系伝熱促進部４ｃとの間
にクラックないし剥離が見られたが、組立体を９３０℃
で１時間焼鈍してから冷間加工を行なうと、不具合が解
消されたもの。 不可（×）：組立体を９３０℃で１時間焼鈍しても、不
具合が解消されなかったもの（不具合のない接地電極
を、別途、温度７３０℃での温間押出加工により得てい
る）。

【００２９】また、得られた接地電極の高温疲労試験を
以下の条件にて行っている。すなわち、試験機は軸荷重
疲労試験を用い、温度を６００℃に、応力振幅条件を±
９００Ｎの引張り／圧縮に、繰返し速度を１０Ｈｚにそ
れぞれ設定して行った。そして、疲労強度は、ＪＩＳ：
Ｚ２２７３に規定された方法に準拠して、試験品数Ｎ＝
２とし、疲労寿命を１０^６回に設定したときの時間強度
を求め、以下の基準にて評価した（高温折損性の確
認）。 良（○）：時間強度が２２０ＭＰａ以上のもの。 可（△）：時間強度が２００ＭＰａ以上２２０ＭＰａ未
満のもの。 不可（×）：時間強度が２００ＭＰａ未満のもの。

【００３０】次に、中心電極３については、電極母材３
ａをインコネル６００により、Ｃｕ系伝熱促進部３ｃを
無酸素銅により構成する形で、接地電極４と同様の冷間
押出加工により、断面が外径２．５ｍｍの円状となり、
長さが２４ｍｍとなるように製造した。

【００３１】そして、接地電極４に対しては、材質がＰ
ｔ−１０質量％Ｎｉ合金であり、直径０．９ｍｍ、厚さ
０．４ｍｍの円板状の貴金属チップ３２を抵抗溶接によ
り接合した。また、中心電極３に対しては、材質がＰｔ
−１３質量％Ｉｒ合金であり、直径０．８ｍｍ、厚さ
０．６ｍｍの円板状の貴金属チップ３２をレーザー溶接
により接合した。そして、中心電極３はアルミナ製の絶
縁体２に組み付け、その絶縁体２に、接地電極４を溶接
した主体金具１を組み付けて該接地電極４に曲げ加工を
施すことにより、貴金属チップ３１，３２間に間隔０．
９ｍｍの火花放電ギャップｇを形成した。

【００３２】上述した製造方法により得られた接地電極
を用いた各スパークプラグの試験品に対し、以下の試験
を行った。なお、下記のエンジンによる試験を行った接
地電極には予め、９３０℃で１時間の焼鈍を行い、Ｃｕ
系伝熱促進部４ｃと電極母材４ａとの間に拡散層を１０
〜２０μｍ形成してある。スパークプラグを４気筒ガソ
リンエンジン（排気量２０００ｃｃ）に取り付け、スロ
ットル全開状態、エンジン回転数６０００ｒｐｍにて２
５０時間連続運転する実機試験を行った（接地電極側の
貴金属チップ３２の推定温度：約１０００℃）。試験後
に接地電極４の断面を走査型電子顕微鏡により観察し、
形成された酸化スケール層の厚さを測定し、以下の基準
にて評価した（接地電極の高温耐酸化性の確認）。 良（○）：酸化スケール層厚さが０．０５ｍｍ未満のも
の。 可（△）：酸化スケール層厚さが０．０５ｍｍ以上０．
１５ｍｍ未満のもの。 不可（×）：酸化スケール層厚さが０．１５ｍｍ以上の
もの。

【００３３】さらに、試験終了後の接地電極側の貴金属
チップの、ギャップ間隔方向の消耗厚さを測定し、以下
の基準にて評価した（貴金属チップの耐久性確認）。 良（○）：消耗厚さが０．３ｍｍ未満のもの。 可（△）：消耗厚さが０．３ｍｍ以上０．３５ｍｍ未満
のもの。 不可（×）：消耗厚さが０．３５ｍｍ以上のもの。

【００３４】また、接地電極４と主体金具１との溶接強
度を以下のようにして行った。強度試験は、主体金具１
と接地電極４（曲げ前）の先端部（先端より５ｍｍの位
置）とを把持して接地電極４の軸線方向に引張りを行な
う引張試験と、主体金具１を片持ち把持し、接地電極４
に対し、金具端面より５ｍｍの位置にて、接地電極４の
軸線方向と直交する向きに一定の折り曲げ荷重を、破断
が生ずるまで反復付加する折曲試験とを行った。そし
て、以下の条件にて評価した（溶接性の確認）。 良（○）：引張試験及び折曲試験のいずれにおいても溶
接部で破断しない。 可（△）：引張試験のみ溶接部で破断しない。 不可（×）：引張試験及び折曲試験のいずれにおいても
溶接部で破断する。

【００３５】さらに、試験後に接地電極４のＸ線による
観察及び断面を走査型電子顕微鏡により観察することに
より、拡散層における剥離の発生及び拡散層の厚さを測
定し、以下の基準にて評価した（接地電極の伝熱促進部
剥離性の確認）。 良（○）：Ｃｕ系伝熱促進部４ｃと電極母材４ａとは剥
離しておらず、かつ拡散層の幅が５０μｍ以下のもの。 可（△）：Ｃｕ系伝熱促進部４ｃと電極母材４ａとは剥
離していないが、拡散層の幅が５０μｍ以上のもの。 不可（×）：Ｃｕ系伝熱促進部４ｃと電極母材４ａとの
間に剥離が発生しているもの。

【００３６】以上の結果を表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】番号３，４，５，８，９，１０は本発明品
のスパークプラグであり、電極母材として、Ｃｒを１４
〜１７質量％、Ｍｏを０．８〜３．５質量％、Ｎｉを６
８〜８５．２質量％含有するＮｉ合金を用いている。い
ずれもＣｒの含有量を減少させる代わりに、Ｍｏを上記
範囲で添加しているので、Ｃを含有しているにもかかわ
らず、耐高温酸化性はＣｒの多い番号１の比較例と遜色
ない程度に確保できていることがわかる。そして、Ｃｒ
の含有量が比較的低いので、番号１の比較例よりも電極
の加工性が良好であり、Ｃｕ系伝熱促進部の埋設も支障
なく行うことができる。該埋設により、熱引きが改善さ
れる結果、貴金属チップの耐久性も良好である。また、
Ｍｏの添加により高温強度が著しく向上し、耐高温折損
性も良好である。さらに、エンジンで長時間使用しても
拡散層の厚みの増大を抑えることができ、この拡散層に
おける剥離がない。これに対し、Ｍｏを添加しない番号
１の比較例は冷間加工性が悪く、Ｃｕ系伝熱促進部の埋
設には面倒な温間加工が必要である。また、耐高温折損
性もあまり良好でなく、拡散層における剥離が発生して
いる。そして、番号１２のようにＣｕ系伝熱促進部の埋
設を省略すると、高温耐酸化性及び貴金属チップの耐久
性が著しく低下する結果を招いている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパークプラグの一実施例を示す縦断
面図。

【図２】図１のスパークプラグの要部を拡大して示す断
面図。

【図３】図１のスパークプラグの変形例を示す要部断面
図。

【図４】図１のスパークプラグの接地電極の製造工程説
明図。

【図５】図３のスパークプラグの接地電極の製造工程説
明図。

【符号の説明】

１ 主体金具 ２ 絶縁体 ２１ 先端部 ３ 中心電極 ３２ 貴金属チップ ４ 接地電極 ４ａ 電極母材 ４ｃ Ｃｕ系伝熱促進部 １００ スパークプラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 九鬼 宏昭 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 3G019 KA01 5G059 AA03 AA04 CC02 DD04 DD09 DD11 EE04 EE09 EE11 EE15 FF02 FF04 GG01 JJ13

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の主体金具（１）と、主体金具
   （１）の内側に嵌め込まれた絶縁体（２）と、該絶縁体
   （２）の内側に設けられた中心電極（３）と、前記主体
   金具（１）に一端が溶接等により結合されるとともに他
   端側において前記中心電極（３）との間に火花放電ギャ
   ップ（ｇ）を形成する接地電極（４）とを備え、 前記接地電極（４）は、電極母材（４ａ）と、該電極母
   材中に埋設されるとともにＣｕを主成分として構成され
   るＣｕ系伝熱促進部（４ｃ）と、前記火花放電ギャップ
   （ｇ）に面する位置において前記電極母材（４ａ）に溶
   接された貴金属チップ（３２）とを有し、さらに、 前記電極母材（４ａ）が、Ｃｒを１４〜１７質量％、Ｍ
   ｏを０．８〜３．５質量％、Ｎｉを６８〜８５．２質量
   ％含有するＮｉ合金からなることを特徴とするスパーク
   プラグ。
2. 【請求項２】 筒状の主体金具（１）と、主体金具
   （１）の内側に嵌め込まれた絶縁体（２）と、該絶縁体
   （２）の内側に設けられた中心電極（３）と、前記主体
   金具（１）に一端が溶接等により結合されるとともに他
   端側において前記中心電極（３）との間に火花放電ギャ
   ップ（ｇ）を形成する接地電極（４）とを備え、 前記接地電極（４）は、電極母材（４ａ）と、該電極母
   材中に埋設されるとともにＣｕを主成分として構成され
   るＣｕ系伝熱促進部（４ｃ）と、前記電極母材（４ａ）
   と前記Ｃｕ系伝熱促進部（４ｃ）との境界に形成された
   拡散層と、前記火花放電ギャップ（ｇ）に面する位置に
   おいて前記電極母材（４ａ）に溶接された貴金属チップ
   （３２）とを有し、さらに、 前記電極母材（４ａ）が、Ｃを０．３質量％以下、Ｃｒ
   を１４〜１７質量％、Ｍｏを０．８〜３．５質量％、Ｎ
   ｉを６８〜８５．２質量％含有するＮｉ合金からなるこ
   とを特徴とするスパークプラグ。
3. 【請求項３】 前記電極母材をなすＮｉ合金は、Ａｌの
   含有率が１質量％未満とされる請求項１又は２に記載の
   スパークプラグ。
4. 【請求項４】 前記電極母材をなすＮｉ合金は、Ｆｅの
   含有率が６〜１０質量％とされる請求項１乃至３のいず
   れか１項に記載のスパークプラグ。
5. 【請求項５】 前記Ｃｕ系伝熱促進部（４ｃ）は、その
   先端が前記火花放電ギャップ（ｇ）の位置から外れるよ
   うに位置設定がなされている請求項１乃至４のいずれか
   １項に記載のスパークプラグ。
6. 【請求項６】 前記Ｃｕ系伝熱促進部（４ｃ）は、その
   内側に純Ｎｉ又はＮｉ合金からなるＮｉ系膨張調整層
   （４ｄ）が配設されている請求項１乃至５のいずれか１
   項に記載のスパークプラグ。
7. 【請求項７】 前記貴金属チップ（３２）は、Ｐｔ−Ｎ
   ｉ合金からなる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
   スパークプラグ。
8. 【請求項８】 筒状の主体金具（１）と、主体金具
   （１）の内側に嵌め込まれた絶縁体（２）と、該絶縁体
   （２）の内側に設けられた中心電極（３）と、前記主体
   金具（１）に一端が溶接等により結合されるとともに他
   端側において前記中心電極（３）との間に火花放電ギャ
   ップ（ｇ）を形成する接地電極（４）とを備え、 前記接地電極（４）は、電極母材（４ａ）と、該電極母
   材中に埋設されて電極の温度上昇を抑制する伝熱促進部
   （４ｃ）と、前記火花放電ギャップ（ｇ）に面する位置
   において前記電極母材（４ａ）に溶接された貴金属チッ
   プ（３２）とを有し、さらに、 前記電極母材（４ａ）が、Ｃを０．３質量％以下、Ｃｒ
   を１４〜１７質量％、Ｍｏを０．８〜３．５質量％、Ｎ
   ｉを６８〜８５．２質量％含有するＮｉ合金からなるこ
   とを特徴とするスパークプラグ。