JP2006032185A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】 火花放電を行う電極に、耐酸化性、耐火花消耗性に優れた電極チップを接合することで、安価に長寿命化を実現したスパークプラグを提供する。
【解決手段】 電極チップ９０は、Ｗ−Ｃｒ−Ｘ合金を材料として形成される（ただし、Ｘは、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅのうち一種または２種以上の組み合わせとする。）。この合金は、Ｃｒを３〜２０重量％、Ｘを０．３〜１５重量％含有し、残部をＷとする。耐火花消耗性に優れるＷの耐酸化性の低さをＣｒで補うため、ＷとＣｒとを含む合金は、耐酸化性、耐火花消耗性に優れている。しかし、Ｗ中に含有されるＣｒは偏析する場合があるため、ＷとＣｒとを含む合金にさらにＸを含有することで、Ｃｒの偏析を抑制することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、火花放電を行う電極に電極チップを接合した内燃機関用のスパークプラグに関するものである。

従来、内燃機関には点火のためのスパークプラグが用いられている。このスパークプラグでは、一般的には、中心電極が挿設された絶縁碍子を保持する主体金具の先端部に接地電極を溶接して、接地電極の他端部を中心電極の先端部と対向させて、火花放電間隙を形成している。そして、中心電極と接地電極との間で火花放電が行われる。さらに、中心電極と接地電極との火花放電間隙を形成している部位に、耐火花消耗性向上のための電極チップが形成されている。

この電極チップの材料には、従来、耐火花消耗性が良好なイリジウムが利用されている。しかし、イリジウムは高価であるためイリジウムに代わる安価な材料として、Ｗ（タングステン）を主成分とする電極チップが検討されている。Ｗは融点が３４０７℃と高く、イリジウムよりも耐熱性や耐火花消耗性に優れているが、酸素との親和力が大きく耐酸化性に劣る。そこで、耐酸化性に優れたＣｒ（クロム）をＷに含有させて、Ｗの耐酸化性を補うとよいことが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭６１−２６７４８号公報

しかしながら、ＷとＣｒとを含む合金は、融点がＷと比べて低いＣｒ（Ｃｒの融点は１８５７℃）の偏析が生じた場合に、Ｃｒの濃度の高い部分では耐火花消耗性が低下し、Ｗの濃度が高い部分では耐酸化性が低下するため、電極チップとしての耐久性の問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、火花放電を行う電極に、耐酸化性、耐火花消耗性に優れた電極チップを接合することで、安価に長寿命化を実現したスパークプラグを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のスパークプラグは、内燃機関の燃焼室内に露出される火花放電電極の先端に接合される電極チップの材料に、Ｃｒを３〜２０重量％、Ｘを０．３〜１５重量％（ただし、Ｘは、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅのうちの一種または２種以上の組み合わせとする。）、残部をＷとするＷ−Ｃｒ−Ｘ合金を用いたことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明のスパークプラグは、内燃機関の燃焼室内に露出される火花放電電極の先端に接合される電極チップの材料に、前記電極チップの重心を含む断面の断面積において、Ｃｒ濃度が３０重量％以上である組織が５％以下であるＣｒ偏析の少ないＷ−Ｃｒ−Ｘ合金を用いたことを特徴とする（ただし、Ｘは、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅのうちの一種または２種以上の組み合わせとする。）。

また、請求項３に係る発明のスパークプラグは、請求項２に記載の発明の構成に加え、前記Ｗ−Ｃｒ−Ｘ合金は、Ｃｒを３〜２０重量％、Ｘを０．３〜１５重量％含み、残部がＷからなることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明のスパークプラグは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、中心電極と、軸線方向に貫通する軸孔の先端側で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具と、一端部が前記主体金具に接合され、他端部が前記中心電極と対向する接地電極とを備えたスパークプラグであって、前記電極チップは、少なくとも前記中心電極の先端部と前記接地電極の他端部のいずれか一方に、レーザー溶接により接合されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明のスパークプラグでは、火花放電を行う電極の先端に接合される電極チップの材料に、Ｗ、Ｃｒに加えＸ成分を含有させたＷ−Ｃｒ−Ｘ合金（ただし、Ｘは、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅのうちの一種または２種以上の組み合わせとする。）としたことで、Ｃｒの偏析を抑制した耐酸化性、耐火花消耗性に優れた電極チップを提供することができる。このＷ−Ｃｒ−Ｘ合金は単に各成分が含有されていれば上記効果を奏するものではなく、特定の成分比にて一体不可分に含有することが肝要である。

各成分が互いに奏する作用は次の通りである。Ｗは融点が高く耐火花消耗性に優れるが、耐酸化性が良好でないため、耐酸化性に優れたＣｒを含有することで両者の性質を兼ね備えた合金とすることができる。ＷとＣｒとを含む合金におけるこうした耐酸化性向上の効果は、Ｃｒの含有量を３重量％以上とすることでＷに対するＣｒの相対的な含有量が増えるため発揮される。しかし、Ｗに対してＣｒの融点が低いことからＷに対するＣｒの相対的な含有量が増えすぎると、ＷとＣｒとを含む合金全体での耐火花消耗性が低下してしまうが、Ｃｒの含有量を２０重量％以下とすることで、耐火花消耗性の低下を抑え、耐火花消耗性の効果を十分に得ることができる。

また、ＷとＣｒとを含有する合金にＣｒの偏析を抑制させる第３元素としてのＸは、その含有量を０．３重量％以上とすることで発揮される。しかし、Ｗに対してＸの融点もまた低いことからＷに対するＸの相対的な含有量が増えすぎると、Ｗ−Ｃｒ−Ｘ合金全体での耐火花消耗性が低下してしまうが、Ｘの含有量を１５重量％以下とすることで、耐火花消耗性の低下を抑え、耐火花消耗性の効果を十分に得ることができる。

また、請求項２に係る発明のスパークプラグでは、火花放電を行う電極の先端に接合される電極チップの材料に、ＷにＣｒとＸとを含有したＷ−Ｃｒ−Ｘ合金（ただし、Ｘは、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅのうちの一種または２種以上の組み合わせとする。）を用いたので、Ｃｒの偏析が少なく、耐酸化性、耐火花消耗性に優れた電極チップを提供することができる。

このＷ−Ｃｒ−Ｘ合金において、Ｗに対するＣｒとＸとの含有量を調整して電極チップを作製し、そのチップの重心を含む断面の面積において、Ｃｒ濃度が３０重量％以上である組織が５％以下であるＣｒの偏析の少ないものを実現する。するとこの電極チップは、局所的にＣｒの濃度の高い部分や低い部分の割合をチップ全体として少なくできることとなる。さらにこの電極チップは耐火花消耗性および耐酸化性において良好なＷ−Ｃｒ−Ｘ合金から構成されているので、安価に長寿命化を実現したスパークプラグを提供することができる。

また、請求項３に係る発明のスパークプラグでは、融点が高く耐火花消耗性に優れるが耐酸化性が良好でないＷに、耐酸化性に優れたＣｒを含有することで両者の性質を兼ね備えた合金とすることができる。このＷとＣｒとを含む合金において、Ｗに対するＣｒの相対的な含有量の調整を行い、Ｃｒの含有量を３重量％以上として耐酸化性を向上させつつも、２０重量％以下として耐火花消耗性の低下を防止すれば、耐酸化性、耐火花消耗性に優れた電極チップを提供することができる。このＷとＣｒとを含む合金に、さらに、第３元素としてのＸを含有させる。このとき、Ｘの含有量を０．３重量％以上としてＣｒの偏析を低減させつつも、Ｘの含有量を１５重量％以下にして耐火花消耗性の低下を抑えれば、耐酸化性、耐火花消耗性において、より優れた電極チップを提供することができる。

また、請求項４に係る発明のスパークプラグでは、請求項１乃至３のいずれかに係る発明の効果に加え、Ｗ−Ｃｒ−Ｘ合金からなる電極チップをレーザ溶接により、少なくとも中心電極の先端部と接地電極の他端部のいずれか一方に接合したので、電極チップの接合が強固に維持させることができ、電極チップの耐久性を高めることができる。

以下、本発明を具体化したスパークプラグの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態のスパークプラグ１００の構造について説明する。図１は、スパークプラグ１００の部分断面図である。

図１に示すように、スパークプラグ１００は、概略、絶縁体を構成する絶縁碍子１と、絶縁碍子１の長手方向略中央部に設けられ、この絶縁碍子１を保持する主体金具５と、絶縁碍子１内に軸線方向に保持された中心電極２と、主体金具５の先端部５７に一端部（基部６２）を溶接され、他端部（先端部６１）が中心電極２の先端部２２に対向する接地電極６０と、中心電極２の上端部に設けられた端子金具４とから構成されている。

次に、このスパークプラグ１００の絶縁体を構成する絶縁碍子１について説明する。絶縁碍子１は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その後端部（図１における上部）には、沿面距離を稼ぐためのコルゲーション１１が形成されている。また、絶縁碍子１の先端部（図１における下部）には、内燃機関の燃焼室に曝される脚長部１３が設けられている。さらに、絶縁碍子１の軸中心には軸孔１２が形成され、この軸孔１２には中心電極２が保持されている。中心電極２は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル系合金等からなる電極母材２１を少なくとも表層部に有している。

中心電極２の先端部２２は絶縁碍子１の先端面から突出しており、先端側に向かって径小となるように形成されている。その先端部２２の先端面２５には、柱状の電極チップ９０が、柱軸を中心電極２の軸線にあわせるようにして溶接されている。また、中心電極２は、軸孔１２の内部に設けられたシール体１４およびセラミック抵抗３を経由して、上方の端子金具４に電気的に接続されている。そして端子金具４には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、高電圧が印加されるようになっている。

次に、主体金具５について説明する。図１に示すように、主体金具５は、絶縁碍子１を保持し、図示外の内燃機関にスパークプラグ１００を固定するためのものである。絶縁碍子１は主体金具５に囲まれて支持されている。主体金具５は低炭素鋼材で形成され、図示外のスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部である六角部５１と、図示外の内燃機関上部に設けられたエンジンヘッドに螺合するねじ部５２とを備えている。主体金具５は、かしめ部５３をかしめることにより、板パッキン８を介して段部５６に絶縁碍子１が支持されて、主体金具５と絶縁碍子１とが一体にされる。かしめによる密閉を完全なものとするため、主体金具５と絶縁碍子１との間に環状のリング部材６，７が介在され、リング部材６，７の間にはタルク（滑石）９の粉末が充填されている。また、主体金具５の中央部には鍔部５４が形成され、ねじ部５２の後端部側（図１における上部）近傍、すなわち鍔部５４の座面５５にはガスケット１０が嵌挿されている。

次に、接地電極６０について説明する。接地電極６０は、耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル合金が用いられる。この接地電極６０は自身の長手方向の横断面が略長方形を有しており、基部６２が主体金具５の先端部５７に溶接されている。また、接地電極６０の先端部６１は、中心電極２の先端部２２に対向するように屈曲されている。この中心電極２に対向する側の面である接地電極６０の内面６３は、中心電極２の軸線方向に略直交している。この内面６３には前記同様の円柱状の電極チップ９０が溶接され、その電極チップ９０の対向面９１が、中心電極２の電極チップ９０の対向面９１に対向されている。対向面９１同士は、電極チップ９０の軸線方向に対して直交する平面となっている。

このような材料からなる電極チップ９０は、スパークプラグ１００の中心電極２や接地電極６０に、レーザ溶接によって接合される。以下、図２を参照して、電極チップ９０のレーザ溶接について説明する。図２は、スパークプラグ１００の中心電極２および接地電極６０と、電極チップ９０との接合部の要部拡大断面図である。

図２に示すように、本実施の形態のスパークプラグ１００では、中心電極２の先端面２５および接地電極６０の内面６３にはそれぞれ、柱状の電極チップ９０が、柱軸を中心電極２の軸線にあわせるようにしてレーザ溶接されている。電極チップ９０は、中心電極２の先端面２５および接地電極６０の内面６３に抵抗溶接により仮接合された後、全周にわたってＹＡＧレーザの照射を受け、レーザ溶接される。レーザ光の照射を受けて溶融した溶融部８０は、抵抗溶接と比べその深度が深いため、レーザ溶接による電極チップ９０の接合は、強固なものとなる。すなわち、電極チップ９０の接合が強固に維持させることができ、電極チップ９０の耐久性を高めることができる。また、図示しないが、接地電極６０への電極チップ９０の接合は、接地電極６０が延ばされた状態で行われ、接合後に接地電極６０が屈曲されて、中心電極２と接地電極６０との双方に接合された電極チップ９０の互いの対向面９１同士が対向する。

本実施の形態では、電極チップ９０の材料には、耐消耗性に優れたＷ（タングステン）を主成分とし、Ｃｒ（クロム）を３〜２０重量％と、Ｘ（Ｐｄ（パラジウム），Ｐｔ（プラチナ），Ｉｒ（イリジウム），Ｒｈ（ロジウム），Ｒｕ（ルテニウム），Ｒｅ（レニウム）のうち一種または２種以上の組み合わせをＸとする。）を０．３〜１５重量％とが含有された、Ｗ−Ｃｒ−Ｘ合金が用いられる。なお、主成分とは、その成分が、含有される全成分のうち最も含有量が多い成分であることを示す。

Ｗは融点が３４０７℃と高く、耐火花消耗性が良好である。このＷに耐酸化性に優れたＣｒを含有させることで、ＷとＣｒとを含む合金は、耐火花消耗性と耐酸化性との特徴を併せ持つことができる。このＷとＣｒとを含む合金に第３元素としてのＸを加えれば、Ｃｒの偏析を抑制する効果を得ることができる。本実施の形態の電極チップ９０では、その材料に上記Ｘを含有させたＷ−Ｃｒ−Ｘ合金を用い、Ｃｒの偏析を抑制してＷ中に略均一にＣｒを固溶させるている。

もっとも、Ｗ−Ｃｒ−Ｘ合金は単に各成分が含有されていれば上記効果を奏するものではなく、特定の成分比にて一体不可分に含有することが肝要である。Ｗ−Ｃｒ−Ｘ合金からなる電極チップ９０において、Ｃｒの含有量が３重量％未満であると、相対的にＷの含有量が増え、電極チップ９０の耐火花消耗性は向上するが、耐酸化性が低下する。一方、Ｃｒの含有量が２０重量％より多くなると、上記とは逆に、電極チップ９０の耐酸化性は向上するが、融点が１８５７℃と低いＣｒの含有量が多くなることから耐火花消耗性が低下する。

また、Ｘの含有量が０．３重量％未満であると、Ｗ−Ｃｒ−Ｘ合金ではＣｒの偏析が起こりやすくなるため局所的にＣｒの濃度の多い部分や少ない部分が発生してしまう。すると、Ｃｒの濃度の多い部分では相対的にＷの濃度が少なくなり、耐火花消耗性が低下する。一方、Ｃｒの濃度の少ない部分では相対的にＷの濃度が多くなるため、耐酸化性が低下することとなる。また、Ｘの含有量が１５重量％より多くなると、Ｗと比べ融点の低いＸの含有量が増えることとなり、耐火花消耗性が低下する。

Ｃｒの偏析の有無は、例えば公知の電子線プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いて分析することによって、容易に確認することができる。本実施の形態において、電極チップ９０の重心を含む面で電極チップ９０を切断した切断面を用い、Ｃｒの偏析について分析を行った場合、Ｃｒが３０重量％以上である組織（部分）の全面積がその切断面の面積の５％以下であることが好ましい。Ｃｒが３０重量％以上である組織の全面積がその切断面の面積の５％より大きい場合、Ｗ中のＣｒの偏析の度合いが大きいことを意味する。すなわち、その材料を電極チップ９０の材料として用いると、耐火花消耗性および耐酸化性の面で十分な効果を得ることができない。

なお、Ｐｄの場合はＣｒの偏析を抑える効果が比較的低い。上記のように、電極チップ９０をＷ−Ｃｒ−Ｐｄ合金から構成した場合、Ｐｄの含有量が０．３〜２重量％であっても、電極チップ９０は、耐酸化性、耐火花消耗性を得ることができるが、比較的Ｃｒが偏析しやすくなるため、十分な効果を得られない場合がある。このため、望ましくは、Ｐｄの含有量を２重量％より多くした方がよい。

［実施例１］
このように、電極チップの材料としてのＷ−Ｃｒ−Ｘ合金における各元素の含有量を規定して、耐火花消耗性および耐酸化性に対し効果があるかを確認するため評価試験を行った。

評価試験では、まず、表１に示すように、Ｗ−Ｃｒ−Ｘ合金の組成が異なる以下の２３種類の材料を用い、Φ０．６ｍｍ、高さ０．８ｍｍの電極チップをサンプルとして作製した。サンプル１番〜５番の組成はそれぞれ、Ｗ−１０Ｃｒ，Ｗ−１Ｃｒ−３Ｐｄ，Ｗ−３Ｃｒ−３Ｐｄ，Ｗ−１０Ｃｒ−３Ｐｄ，Ｗ−２０Ｃｒ−３Ｐｄとした。同様に、サンプル６番〜１０番の組成はそれぞれ、Ｗ−３０Ｃｒ−３Ｐｄ，Ｗ−１０Ｃｒ−０．１Ｐｄ，Ｗ−１０Ｃｒ−０．３Ｐｄ，Ｗ−１０Ｃｒ−１０Ｐｄ，Ｗ−１０Ｃｒ−１５Ｐｄとした。また、サンプル１１番〜１４番の組成はそれぞれ、Ｗ−１０Ｃｒ−２０Ｐｄ，Ｗ−１０Ｃｒ−３Ｐｔ，Ｗ−１０Ｃｒ−３Ｉｒ，Ｗ−１０Ｃｒ−３Ｒｈとした。サンプル１５番〜１９番の組成はそれぞれ、Ｗ−１０Ｃｒ−３Ｒｕ，Ｗ−１０Ｃｒ−３Ｒｅ，Ｗ−１０Ｃｒ−２Ｐｄ−１Ｉｒ，Ｗ−１０Ｃｒ−２Ｉｒ−１Ｒｈ，Ｗ−１０Ｃｒ−２Ｉｒ−１Ｒｕとした。そして、サンプル２０番〜２３番の組成はそれぞれ、Ｗ−１０Ｃｒ−１Ｐｄ−１Ｉｒ−１Ｒｈ，Ｗ−１０Ｃｒ−１Ｉｒ−１Ｒｈ−１Ｒｕ，Ｗ−１０Ｃｒ−１Ｐｄ−１Ｉｒ−１Ｒｈ−１Ｒｕ，Ｗ−１０Ｃｒ−１Ｐｄ−１Ｉｒ−１Ｒｈ−１Ｒｕ−Ｎｉとした。この各サンプルについて、机上酸化試験とエンジン試験とを行い、また、Ｃｒ偏析について分析を行った。

机上酸化試験では、各サンプル１番〜２３番のそれぞれの重量を測定後、電気炉にて大気雰囲気下で、１０５０℃、２０時間の加熱を行った。そして、加熱後に各サンプルの重量を再度測定し、数式１で示す、サンプルの重量変化ａ（％）をそれぞれ求めた。

そして、サンプルの重量変化ａが５０％以上１０５％未満であれば、酸化しなかったものとみなし「☆」と評価した。また、サンプルの重量変化ａが３０％以上５０％未満であれば、酸化したものの電極チップとして用いる場合に影響はないとして「○」と評価した。さらに、サンプルの重量変化ａが３０％未満である場合、または、１０５％以上である場合、酸化して電極チップとして使用するには影響が生じたとして「×」と評価した。

この机上酸化試験の結果、サンプル２番は「×」と評価され、また、サンプル３番は「○」と評価された。それ以外のサンプルについては「☆」と評価された。

また、エンジン試験では、各サンプル１番〜２３番としての電極チップをニッケル合金製の中心電極の先端にレーザ溶接したスパークプラグをそれぞれ作製した。なお、接地電極にはΦ０．９ｍｍのＰｔ合金製の電極チップを接合した。このときの初期放電ギャップ（電極チップの対向面同士の間の距離）が１．１ｍｍとなるように調整した。そして、図示外の直列６気筒エンジン（排気量２８００ｃｃ）に取り付け、スロットル全開、回転数を５５００ｒｐｍの条件で、１００時間連続運転した。このとき、中心電極付近の温度は約９００℃であった。この運転の終了後に各サンプルを用いたスパークプラグの放電ギャップを測定し、初期放電ギャップと比較することで、放電ギャップの増加量（ｍｍ）を調べた。

そして、放電ギャップの増加量が０．３ｍｍ未満であった場合、耐火花消耗性は良好であるとして「☆」と評価した。また、放電ギャップの増加量が０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ未満であった場合、火花放電による消耗が多少あったものの耐火花消耗性に問題はないとして「○」と評価した。さらに、放電ギャップの増加量が０．５ｍｍ以上であった場合、火花放電によって電極チップが消耗し、耐火花消耗性に問題があるとして「×」と評価した。

このエンジン試験の結果、サンプル１番，２番，６番，７番，１１番については「×」と評価され、サンプル３番，５番，８番，１０番，１６番については「○」と評価された。それ以外のサンプルについては「☆」と評価された。

また、Ｃｒ偏析の分析は、各サンプル１番〜２３番をそれぞれ、重心を含む断面で切断した。その切断面に対し、電子線プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）（ＪＥＯＬ社製 ＪＸＡ−８８００Ｍ）を用い、加速電圧：２０ＫＶ、ビーム電流：２．５×１０^−８ｍＡ、スポット径：最小（１μｍ以下）の条件において分析を行った。そして、Ｃｒが３０重量％で色を異ならせるように設定したＥＰＭＡ画像を出力し、さらにスキャナで取り込みアドビ社製Photoshopにて二階調処理した後、切断面の面積におけるＣｒが３０重量％以上の部分の全面積の割合（％）を算出した。

机上酸化試験の結果、Ｃｒが３０重量％以上の部分の面積の割合が５％を越えるサンプルは、１番，６番，７番，１１番であり、それぞれ１２％，９％，１１％，８％であった。これらのサンプルではＣｒ偏析の度合いが大きく、電極チップとしての耐火花消耗性および耐酸化性の面において十分な効果が期待できない。また、サンプル２番〜５番，８番〜１０番，１２番〜２３番についてはＣｒが３０重量％以上の部分の面積の割合がそれぞれ、１％，１％，３％，５％，５％，４％，５％，３％，３％，４％，４％，５％，４％，４％，４％，４％，４％，４％，５％であった。これらのサンプルについては、耐火花消耗性および耐酸化性の面において良好であると評価できる。

この評価試験の結果から、サンプル１番，２番，６番，７番，１１番については、いずれかの試験において評価がよくなかった。サンプル１番はＷとＣｒのみからなる合金であり、Ｘが含有されていないと耐火花消耗性に問題が生ずることがわかった。サンプル２番〜６番は、ＷとＸ（Ｐｄ）の含有量は一定とし、Ｃｒの含有量を変動させたものであり、Ｃｒの含有量が３〜２０重量％であれば、電極チップは耐酸化性、耐火花消耗性の両面において良好であることがわかった。サンプル７番〜１１番は、ＷとＣｒの含有量は一定とし、Ｘ（Ｐｄ）の含有量を変動させたものであり、Ｘの含有量が０．３〜１５重量％であれば、電極チップは耐酸化性、耐火花消耗性の両面において良好であることがわかった。

サンプル１２番〜１６番は、ＸをＰｄの代わりにＰｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅとしたものである。Ｘは、上記各元素のいずれかに変更しても、電極チップは耐酸化性、耐火花消耗性の両面において良好であることがわかった。サンプル１７番〜２３番は、ＸをＰｄ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｎｉのうちの２種以上の組み合わせとしたものである。この場合においても、電極チップは耐酸化性、耐火花消耗性の両面において良好であることがわかった。

なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、電極チップ９０は直接中心電極２や接地電極６０に接合したが、両者間に台座となる金属チップを介在させ、スパークプラグ１００を１つ製造するにあたり消費される電極チップの材料の消費量を低減させてもよい。また、電極チップ９０はレーザ溶接により中心電極２や接地電極６０に接合したが、抵抗溶接で行ってもよい。また、電極チップ９０は円柱形状としたが、角柱形状、角錐形状または円錐形状であってもよい。

本発明はスパークプラグに限られず、火花放電を行う電極チップの材料に、本発明の組成からなるＷ−Ｃｒ−Ｘ合金を用いることができる。

スパークプラグ１００の部分断面図である。 スパークプラグ１００の中心電極２および接地電極６０と、電極チップ９０との接合部の要部拡大断面図である。

符号の説明

１ 絶縁碍子
２ 中心電極
５ 主体金具
１２ 軸孔
６０ 接地電極
６１ 先端部
６２ 基部
６３ 内面
９０ 電極チップ
１００ スパークプラグ

Claims (4)

1. 内燃機関の燃焼室内に露出される火花放電電極の先端に接合される電極チップの材料に、Ｃｒを３〜２０重量％、Ｘを０．３〜１５重量％（ただし、Ｘは、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅのうちの一種または２種以上の組み合わせとする。）、残部をＷとするＷ−Ｃｒ−Ｘ合金を用いたことを特徴とするスパークプラグ。
2. 内燃機関の燃焼室内に露出される火花放電電極の先端に接合される電極チップの材料に、前記電極チップの重心を含む断面の断面積において、Ｃｒ濃度が３０重量％以上である組織が５％以下であるＣｒ偏析の少ないＷ−Ｃｒ−Ｘ合金を用いたことを特徴とするスパークプラグ（ただし、Ｘは、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅのうちの一種または２種以上の組み合わせとする。）。
3. 前記Ｗ−Ｃｒ−Ｘ合金は、Ｃｒを３〜２０重量％、Ｘを０．３〜１５重量％含み、残部がＷからなることを特徴とする請求項２に記載のスパークプラグ。
4. 中心電極と、軸線方向に貫通する軸孔の先端側で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具と、一端部が前記主体金具に接合され、他端部が前記中心電極と対向する接地電極とを備えたスパークプラグであって、
   前記電極チップは、少なくとも前記中心電極の先端部と前記接地電極の他端部のいずれか一方に、レーザー溶接により接合されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスパークプラグ。
   

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