JP6035177B2 - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等の内燃機関に用いられるスパークプラグに関する。
従来、自動車等の内燃機関の着火手段として、中心電極と、該中心電極との間に火花放電ギャップを設けた接地電極とを備えたスパークプラグが用いられている。スパークプラグは、中心電極と接地電極との間に設けられた火花放電ギャップに火花放電を発生させることにより、混合気（空気と燃料とが混合されたもの）を着火させる。
また、スパークプラグには、着火性等の性能を高めるために中心電極や接地電極に電極チップを設けたものがある。
また、スパークプラグには、着火性等の性能を高めるために中心電極や接地電極に電極チップを設けたものがある。
近年、内燃機関の高性能化等により、燃焼室の温度が高くなる傾向にあるため、電極チップに優れた耐消耗性が要求されるようになっている。ここで、電極チップの消耗の原因としては、火花放電によって電極チップが瞬間的に溶融することによる火花消耗と、高温環境下での使用によって電極チップが酸化揮発することによる酸化消耗とがある。
例えば、特許文献１では、電極チップを構成する材料として、高融点で耐火花消耗性に優れたＩｒ（イリジウム）を主成分として用いている。また、さらに、耐酸化性を高めるため、Ｉｒに耐酸化性に優れたＰｔ（白金）やＲｈ（ロジウム）を添加している。
例えば、特許文献１では、電極チップを構成する材料として、高融点で耐火花消耗性に優れたＩｒ（イリジウム）を主成分として用いている。また、さらに、耐酸化性を高めるため、Ｉｒに耐酸化性に優れたＰｔ（白金）やＲｈ（ロジウム）を添加している。
しかしながら、上記特許文献１のスパークプラグでは、電極チップの主成分として貴金属であるＩｒを用いており、さらに添加するＰｔやＲｈも貴金属である。そのため、スパークプラグの製造コストが高くなるという問題が生じる。
よって、耐火花消耗性及び耐酸化性を十分に確保した上で、安価に製造することができるスパークプラグが望まれている。
よって、耐火花消耗性及び耐酸化性を十分に確保した上で、安価に製造することができるスパークプラグが望まれている。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、耐火花消耗性及び耐酸化性に優れた長寿命で安価な内燃機関用のスパークプラグを提供しようとするものである。
本発明の一の態様は、中心電極と
該中心電極との間に火花放電ギャップを設けた接地電極とを備え、
上記中心電極及び上記接地電極の少なくとも一方には、電極チップが設けられており、
該電極チップは、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項１）。
該中心電極との間に火花放電ギャップを設けた接地電極とを備え、
上記中心電極及び上記接地電極の少なくとも一方には、電極チップが設けられており、
該電極チップは、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項１）。
上記スパークプラグにおいて、中心電極及び接地電極の少なくとも一方には、電極チップが設けられている。そして、該電極チップは、Ａｌ（アルミニウム）を４０〜６０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒ（イリジウム）からなる。すなわち、電極チップは、ＩｒとＡｌとの合金（Ｉｒ−Ａｌ合金）により構成され、Ａｌの含有量を上記特定の範囲としている。そのため、電極チップを構成するＩｒ−Ａｌ合金中には、ＩｒとＡｌとの金属間化合物（Ｉｒ−Ａｌ金属間化合物）が主相として存在することとなる。
ここで、電極チップを構成するＩｒ−Ａｌ合金において主相となるＩｒ−Ａｌ金属間化合物は、高融点であり、かつ耐酸化性に優れている。つまり、Ｉｒ−Ａｌ金属間化合物は、高融点であるＩｒの優れた耐火花消耗性とＡｌの優れた耐酸化性とを兼ね備えている。これにより、電極チップの耐火花消耗性と耐酸化性との両方を十分に確保することができ、スパークプラグの長寿命化を図ることができる。
また、電極チップは、非貴金属であって安価なＡｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有している。そのため、電極チップの製造コストを低減することができる。例えば、従来のように、貴金属であるＩｒに同じく貴金属であるＰｔやＲｈを添加した材料等を用いた場合に比べて、電極チップの製造コストを大幅に低減することができる。これにより、スパークプラグの製造コストを低減することができる。
このように、耐火花消耗性及び耐酸化性に優れた長寿命で安価な内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
上記スパークプラグにおいて、上記電極チップは、上記のごとく、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなる。なお、電極チップには、Ｉｒ、Ａｌの他に、例えば０．５ｍｏｌ％程度以下のＳｉ、Ｚｎ等の不純物が不可避的に含まれていてもよい。
ここで、Ｉｒの融点は約２４４７℃と高いが、Ａｌの融点は約６６０℃であり、Ｉｒに比べて低い。そのため、Ａｌの含有量により、融点（耐火花消耗性）が変化する。また、耐酸化性も変化する。
ここで、Ｉｒの融点は約２４４７℃と高いが、Ａｌの融点は約６６０℃であり、Ｉｒに比べて低い。そのため、Ａｌの含有量により、融点（耐火花消耗性）が変化する。また、耐酸化性も変化する。
例えば、上記電極チップにおけるＡｌの含有量が４０ｍｏｌ％未満の場合には、Ａｌ添加による融点の低下を抑制することができるが、耐酸化性を十分に確保することができないおそれがある。一方、Ａｌの含有量が６０ｍｏｌ％を超える場合には、耐酸化性を向上させることができるが、Ａｌ添加による融点の低下を招き、耐火花消耗性を十分に確保することができないおそれがある。
また、上記電極チップにおけるＡｌの含有量が４０ｍｏｌ％未満の場合及び６０ｍｏｌ％を超える場合には、Ｉｒ−Ａｌ合金中におけるＩｒ−Ａｌ金属間化合物の割合が低下するおそれがある。すなわち、Ｉｒ−Ａｌ金属間化合物以外の相、例えばＩｒとＡｌとの固溶体等の割合が高くなるおそれがある。そのため、電極チップの耐火花消耗性と耐酸化性との両方を十分に確保することができないおそれがある。
また、上記電極チップを構成するＩｒ−Ａｌ合金には、Ｉｒ−Ａｌ金属間化合物が主相として存在する。また、Ｉｒ−Ａｌ金属間化合物以外の相、例えばＩｒとＡｌとの固溶体等が含まれていることもある。
また、上記電極チップを構成するＩｒ−Ａｌ合金におけるＩｒ−Ａｌ金属間化合物の割合は、例えば、電極チップの切断面を光学顕微鏡、電子顕微鏡等によって写真撮影し、全体の面積に対してＩｒ−Ａｌ金属間化合物の相が占める面積の割合（面積率）を算出することによって求めることができる。
また、上記電極チップを構成するＩｒ−Ａｌ合金におけるＩｒ−Ａｌ金属間化合物の割合は、例えば、電極チップの切断面を光学顕微鏡、電子顕微鏡等によって写真撮影し、全体の面積に対してＩｒ−Ａｌ金属間化合物の相が占める面積の割合（面積率）を算出することによって求めることができる。
また、上記電極チップは、Ｉｒの一部に代えて、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ及びＲｈの少なくとも一種以上を１〜２０ｍｏｌ％含有していてもよい（請求項２）。
この場合には、電極チップは、結晶構造が体心立方構造であるＩｒ−Ａｌ合金のＩｒの一部をＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ及びＲｈの少なくとも一種以上の元素（以下、適宜、元素Ｍという）で置換した合金（Ｉｒ−Ａｌ−Ｍ合金）により構成される。そして、電極チップを構成する合金には、ＩｒとＡｌと元素Ｍとの金属間化合物（Ｉｒ−Ａｌ−Ｍ金属間化合物）が主相として存在することとなる。そのため、電極チップを構成する合金中における金属間化合物以外の相、例えば固溶体等の生成を抑制することができる。これにより、電極チップを構成する合金中の金属間化合物の割合をより高め、電極チップの耐火花消耗性及び耐酸化性を向上させることができる。
この場合には、電極チップは、結晶構造が体心立方構造であるＩｒ−Ａｌ合金のＩｒの一部をＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ及びＲｈの少なくとも一種以上の元素（以下、適宜、元素Ｍという）で置換した合金（Ｉｒ−Ａｌ−Ｍ合金）により構成される。そして、電極チップを構成する合金には、ＩｒとＡｌと元素Ｍとの金属間化合物（Ｉｒ−Ａｌ−Ｍ金属間化合物）が主相として存在することとなる。そのため、電極チップを構成する合金中における金属間化合物以外の相、例えば固溶体等の生成を抑制することができる。これにより、電極チップを構成する合金中の金属間化合物の割合をより高め、電極チップの耐火花消耗性及び耐酸化性を向上させることができる。
また、上記電極チップにおいて、Ｉｒの一部に代えて含有する上記元素Ｍの含有量が１ｍｏｌ％未満の場合には、電極チップを構成する合金中における固溶体等の生成を抑制し、金属間化合物の割合を高めるという上述の効果を十分に得ることができないおそれがある。一方、２０ｍｏｌ％を超える場合には、Ｉｒの含有量が少なくなるため、融点の低下を招き、耐火花消耗性を十分に確保することができないおそれがある。
また、上記電極チップは、Ｉｒの一部に代えて、Ｎｉ及びＲｈの少なくとも一方を含有していてもよい（請求項３）。
この場合には、電極チップを構成する合金中の金属間化合物の割合を高め、電極チップの耐火花消耗性及び耐酸化性を向上させるという効果をより一層十分に得ることができる。
この場合には、電極チップを構成する合金中の金属間化合物の割合を高め、電極チップの耐火花消耗性及び耐酸化性を向上させるという効果をより一層十分に得ることができる。
（実施例１）
内燃機関用のスパークプラグにかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例のスパークプラグ１は、図１、図２に示すごとく、中心電極２と、中心電極２との間に火花放電ギャップＧを設けた接地電極３とを備えている。中心電極２及び接地電極３には、電極チップ４が設けられている。電極チップ４は、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなる。
以下、これを詳説する。
内燃機関用のスパークプラグにかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例のスパークプラグ１は、図１、図２に示すごとく、中心電極２と、中心電極２との間に火花放電ギャップＧを設けた接地電極３とを備えている。中心電極２及び接地電極３には、電極チップ４が設けられている。電極チップ４は、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなる。
以下、これを詳説する。
図１に示すごとく、スパークプラグ１は、中心電極２及び接地電極３の他に、絶縁碍子５及びハウジング６を備えている。
筒状のハウジング６の外周には、取付用ネジ部６１が設けられている。スパークプラグ１は、ハウジング６の取付用ネジ部６１をエンジンの燃焼室の壁部に設けられたネジ孔（図示略）に螺合させることによって装着される。
筒状のハウジング６の外周には、取付用ネジ部６１が設けられている。スパークプラグ１は、ハウジング６の取付用ネジ部６１をエンジンの燃焼室の壁部に設けられたネジ孔（図示略）に螺合させることによって装着される。
ハウジング６の内側には、筒状の絶縁碍子５が保持されている。絶縁碍子５の内側には、絶縁碍子５の先端から突出して中心電極２が保持されている。
ハウジング６の先端面６０には、接地電極３が接合されている。接地電極３は、ハウジング６の先端面６０から中心電極２に沿って延び、途中で内側に折り曲げられ、中心電極２に対して軸方向に対向するように形成されている。
ハウジング６の先端面６０には、接地電極３が接合されている。接地電極３は、ハウジング６の先端面６０から中心電極２に沿って延び、途中で内側に折り曲げられ、中心電極２に対して軸方向に対向するように形成されている。
図２に示すごとく、中心電極２において、中心電極母材２１の先端部２１１には、電極チップ４が溶接により接合されている。また、接地電極３において、接地電極母材３１における中心電極２と対向する対向部３１１には、電極チップ４が溶接により接合されている。
中心電極２及び接地電極３の電極チップ４は、それぞれ略円柱形状を呈している。また、電極チップ４間には、火花放電ギャップＧが設けられている。
中心電極２及び接地電極３の電極チップ４は、それぞれ略円柱形状を呈している。また、電極チップ４間には、火花放電ギャップＧが設けられている。
また、中心電極２の中心電極母材２１及び接地電極３の接地電極母材３１は、いずれもＮｉ合金からなる。
また、中心電極２及び接地電極３の電極チップ４は、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなる。すなわち、電極チップ４は、ＩｒとＡｌとの合金（Ｉｒ−Ａｌ合金）により構成されている。なお、電極チップ４には、Ｉｒ、Ａｌの他に、例えば０．５ｍｏｌ％程度以下のＳｉ、Ｚｎ等の不純物が不可避的に含まれていてもよい。
また、中心電極２及び接地電極３の電極チップ４は、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなる。すなわち、電極チップ４は、ＩｒとＡｌとの合金（Ｉｒ−Ａｌ合金）により構成されている。なお、電極チップ４には、Ｉｒ、Ａｌの他に、例えば０．５ｍｏｌ％程度以下のＳｉ、Ｚｎ等の不純物が不可避的に含まれていてもよい。
次に、本例のスパークプラグ１における作用効果について説明する。
本例のスパークプラグ１において、中心電極２及び接地電極３には、電極チップ４が設けられている。そして、電極チップ４は、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなる。すなわち、電極チップ４は、ＩｒとＡｌとの合金（Ｉｒ−Ａｌ合金）により構成され、Ａｌの含有量を上記特定の範囲としている。そのため、電極チップ４を構成するＩｒ−Ａｌ合金中には、ＩｒとＡｌとの金属間化合物（Ｉｒ−Ａｌ金属間化合物）が主相として存在することとなる。
本例のスパークプラグ１において、中心電極２及び接地電極３には、電極チップ４が設けられている。そして、電極チップ４は、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなる。すなわち、電極チップ４は、ＩｒとＡｌとの合金（Ｉｒ−Ａｌ合金）により構成され、Ａｌの含有量を上記特定の範囲としている。そのため、電極チップ４を構成するＩｒ−Ａｌ合金中には、ＩｒとＡｌとの金属間化合物（Ｉｒ−Ａｌ金属間化合物）が主相として存在することとなる。
ここで、電極チップ４を構成するＩｒ−Ａｌ合金において主相となるＩｒ−Ａｌ金属間化合物は、高融点であり、かつ耐酸化性に優れている。つまり、Ｉｒ−Ａｌ金属間化合物は、高融点であるＩｒの優れた耐火花消耗性とＡｌの優れた耐酸化性とを兼ね備えている。これにより、電極チップ４の耐火花消耗性と耐酸化性との両方を十分に確保することができ、スパークプラグ１の長寿命化を図ることができる。
また、電極チップ４は、非貴金属であって安価なＡｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有している。そのため、電極チップ４の製造コストを低減することができる。例えば、従来のように、貴金属であるＩｒに同じく貴金属であるＰｔやＲｈを添加した材料等を用いた場合に比べて、電極チップ４の製造コストを大幅に低減することができる。これにより、スパークプラグ１の製造コストを低減することができる。
このように、本例によれば、耐火花消耗性及び耐酸化性に優れた長寿命で安価な内燃機関用のスパークプラグ１を提供することができる。
（実施例２）
本例は、実施例１のスパークプラグ１において、中心電極２及び接地電極３の電極チップ４（図１、図２参照）を構成する材料を変更した例である。
本例において、電極チップ４は、Ｉｒの一部に代えて、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ及びＲｈの少なくとも一種以上を１〜２０ｍｏｌ％含有する。すなわち、電極チップ４は、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ及びＲｈの少なくとも一種以上を１〜２０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなる。
その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。また、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略している。
本例は、実施例１のスパークプラグ１において、中心電極２及び接地電極３の電極チップ４（図１、図２参照）を構成する材料を変更した例である。
本例において、電極チップ４は、Ｉｒの一部に代えて、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ及びＲｈの少なくとも一種以上を１〜２０ｍｏｌ％含有する。すなわち、電極チップ４は、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ及びＲｈの少なくとも一種以上を１〜２０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなる。
その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。また、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略している。
本例の場合には、電極チップ４は、結晶構造が体心立方構造であるＩｒ−Ａｌ合金のＩｒの一部をＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ及びＲｈの少なくとも一種以上の元素（元素Ｍ）で置換した合金（Ｉｒ−Ａｌ−Ｍ合金）により構成される。そして、電極チップ４を構成する合金中には、ＩｒとＡｌと元素Ｍとの金属間化合物（Ｉｒ−Ａｌ−Ｍ金属間化合物）が主相として存在することとなる。そのため、電極チップ４を構成する合金中における金属間化合物以外の相、例えば固溶体等の生成を抑制することができる。これにより、電極チップ４を構成する合金中の金属間化合物の割合をより高め、電極チップ４の耐火花消耗性及び耐酸化性を向上させることができる。
その他の基本的な作用効果は、実施例１と同様である。
その他の基本的な作用効果は、実施例１と同様である。
（実施例３）
本例は、スパークプラグの耐消耗性を評価した例である。ここでの耐消耗性の評価とは、耐火花消耗性及び耐酸化性の複合評価である。
本例では、表１に示すごとく、材料の組成が異なる複数の電極チップを準備した。そして、各電極チップを用いたスパークプラグ（試験体Ｓ１〜Ｓ２１）に対して耐久試験を行い、耐消耗性について評価した。
なお、各試験体の電極チップの組成、電極チップの金属間化合物面積率は、同表に示すとおりである。同表では、不可避的不純物の含有量の表示を省略している。
本例は、スパークプラグの耐消耗性を評価した例である。ここでの耐消耗性の評価とは、耐火花消耗性及び耐酸化性の複合評価である。
本例では、表１に示すごとく、材料の組成が異なる複数の電極チップを準備した。そして、各電極チップを用いたスパークプラグ（試験体Ｓ１〜Ｓ２１）に対して耐久試験を行い、耐消耗性について評価した。
なお、各試験体の電極チップの組成、電極チップの金属間化合物面積率は、同表に示すとおりである。同表では、不可避的不純物の含有量の表示を省略している。
ここで、各試験体の電極チップについて説明する。
試験体Ｓ２〜Ｓ４の電極チップは、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなる。すなわち、上述した実施例１のスパークプラグの電極チップである。
これに対して、試験体Ｓ１の電極チップは、Ａｌの含有量が６０ｍｏｌ％を超えるものである。また、試験体Ｓ５の電極チップは、Ａｌの含有量が４０ｍｏｌ％未満のものである。
試験体Ｓ２〜Ｓ４の電極チップは、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなる。すなわち、上述した実施例１のスパークプラグの電極チップである。
これに対して、試験体Ｓ１の電極チップは、Ａｌの含有量が６０ｍｏｌ％を超えるものである。また、試験体Ｓ５の電極チップは、Ａｌの含有量が４０ｍｏｌ％未満のものである。
試験体Ｓ６〜Ｓ８、Ｓ１０〜Ｓ２１の電極チップは、Ｉｒの一部に代えて、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ及びＲｈのいずれか１種の元素（元素Ｍ）を１〜２０ｍｏｌ％含有してなる。すなわち、上述した実施例２のスパークプラグの電極チップである。
これに対して、試験体Ｓ９の電極チップは、Ｉｒの一部に代えてＮｉを含有し、その含有量が２０ｍｏｌ％を超えるものである。
これに対して、試験体Ｓ９の電極チップは、Ｉｒの一部に代えてＮｉを含有し、その含有量が２０ｍｏｌ％を超えるものである。
次に、各試験体の電極チップの作製方法について説明する。
電極チップを作製するに当たっては、まず、各元素粉末（Ｉｒ粉末、Ａｌ粉末、Ｎｉ粉末、Ｆｅ粉末、Ｃｏ粉末、Ｐｔ粉末、Ｒｈ粉末）を所定の割合で混合し、電極チップの原料を作製する。次いで、原料をアーク溶解法（最大出力：７．５ｋＷ、溶融時間：１０分）により溶解し、インゴットを作製する。なお、各元素粉末において、Ｉｒ粉末、Ｐｔ粉末及びＲｈ粉末は純度９９．９５％以上、Ａｌ粉末は純度９５％以上、Ｎｉ粉末は純度９９．８％である。
電極チップを作製するに当たっては、まず、各元素粉末（Ｉｒ粉末、Ａｌ粉末、Ｎｉ粉末、Ｆｅ粉末、Ｃｏ粉末、Ｐｔ粉末、Ｒｈ粉末）を所定の割合で混合し、電極チップの原料を作製する。次いで、原料をアーク溶解法（最大出力：７．５ｋＷ、溶融時間：１０分）により溶解し、インゴットを作製する。なお、各元素粉末において、Ｉｒ粉末、Ｐｔ粉末及びＲｈ粉末は純度９９．９５％以上、Ａｌ粉末は純度９５％以上、Ｎｉ粉末は純度９９．８％である。
次いで、作製したインゴットに対して、Ａｒ雰囲気中で熱処理（温度：１４００℃、時間：７２時間）を行う。次いで、放電加工によってインゴットから所定の大きさ（直径：０．５５ｍｍ、軸方向長さ：０．８ｍｍ）の円柱形状の電極チップを切り出す。
以上により、電極チップを作製する。
以上により、電極チップを作製する。
次に、各試験体の電極チップの金属間化合物面積率の求め方について説明する。
まず、電極チップを切断し、その切断面をバフ研磨する。次いで、光学顕微鏡又は電子顕微鏡により写真撮影（画像データ化）を行う。そして、相の違いによってコントラストに差が出るため、画像解析ソフトを用いて金属間化合物の相（金属間化合物相）と固溶体の相（固溶相）とを二値化し、視野に占める金属間化合物相の面積率を算出する。この面積率を金属間化合物面積率とする。
まず、電極チップを切断し、その切断面をバフ研磨する。次いで、光学顕微鏡又は電子顕微鏡により写真撮影（画像データ化）を行う。そして、相の違いによってコントラストに差が出るため、画像解析ソフトを用いて金属間化合物の相（金属間化合物相）と固溶体の相（固溶相）とを二値化し、視野に占める金属間化合物相の面積率を算出する。この面積率を金属間化合物面積率とする。
ここで、図３、図４に、それぞれ試験体Ｓ３、Ｓ８の電極チップの切断面の写真を示す。図３、図４の写真における灰色部分は、金属間化合物相（図中の４００）であり、白色部分は、固溶相（図中の４０１）である。なお、図４では、固溶相がほとんどなく、ほぼすべてが金属間化合物相である。
次に、耐久試験について説明する。
まず、スパークプラグの中心電極及び接地電極に各電極チップをレーザ溶接する。次いで、直列６気筒、排気量２５００ｃｃのエンジンに各スパークプラグを設置する。次いで、エンジンを毎分５６００回転（全負荷）にて１００時間運転する。そして、運転前後における電極チップ間の火花放電ギャップのギャップ長Ｌ（図２）の拡大量を測定する。
耐消耗性の評価判定は、ギャップ拡大量が０．０３ｍｍ未満の場合を「Ａ」、０．０３ｍｍ以上０．０９ｍｍ未満の場合を「Ｂ」、０．０９ｍｍ以上の場合を「Ｃ」とする。
まず、スパークプラグの中心電極及び接地電極に各電極チップをレーザ溶接する。次いで、直列６気筒、排気量２５００ｃｃのエンジンに各スパークプラグを設置する。次いで、エンジンを毎分５６００回転（全負荷）にて１００時間運転する。そして、運転前後における電極チップ間の火花放電ギャップのギャップ長Ｌ（図２）の拡大量を測定する。
耐消耗性の評価判定は、ギャップ拡大量が０．０３ｍｍ未満の場合を「Ａ」、０．０３ｍｍ以上０．０９ｍｍ未満の場合を「Ｂ」、０．０９ｍｍ以上の場合を「Ｃ」とする。
次に、表１に示すごとく、耐消耗性の評価結果について説明する。
同表からわかるように、Ａｌの含有量が４０〜６０ｍｏｌ％の範囲内である試験体Ｓ２〜Ｓ４のスパークプラグは、電極チップの金属間化合物面積率が６０％以上であった。また、耐消耗性の評価判定が「Ｂ」であった。
一方、Ａｌの含有量が４０〜６０ｍｏｌ％の範囲外である試験体Ｓ１、Ｓ５のスパークプラグは、電極チップの金属間化合物面積率が６０％未満であった。また、耐消耗性の評価判定が「Ｃ」であった。
同表からわかるように、Ａｌの含有量が４０〜６０ｍｏｌ％の範囲内である試験体Ｓ２〜Ｓ４のスパークプラグは、電極チップの金属間化合物面積率が６０％以上であった。また、耐消耗性の評価判定が「Ｂ」であった。
一方、Ａｌの含有量が４０〜６０ｍｏｌ％の範囲外である試験体Ｓ１、Ｓ５のスパークプラグは、電極チップの金属間化合物面積率が６０％未満であった。また、耐消耗性の評価判定が「Ｃ」であった。
また、Ｉｒの一部に代えて含有する元素Ｍの含有量が１〜２０ｍｏｌ％の範囲内である試験体Ｓ６〜Ｓ８、Ｓ１０〜Ｓ２１のスパークプラグは、電極チップの金属間化合物面積率が１００％であった。すなわち、電極チップを構成する合金中に固溶相がほとんどなく、ほぼすべてが金属間化合物相であった。また、耐消耗性の評価判定が「Ａ」又は「Ｂ」であった。特に、Ｉｒの一部に代えてＮｉを含有する試験体Ｓ６〜Ｓ８、Ｒｈを含有する試験体Ｓ１３〜Ｓ１５、Ｎｉ及びＲｈを含有する試験体Ｓ１９のスパークプラグは、耐消耗性の評価判定が「Ａ」であった。
一方、Ｉｒの一部に代えて含有する元素Ｍの含有量が１〜２０ｍｏｌ％の範囲外である試験体Ｓ９のスパークプラグは、電極チップの金属間化合物面積率が１００％であったが、耐消耗性の評価判定が「Ｃ」であった。
一方、Ｉｒの一部に代えて含有する元素Ｍの含有量が１〜２０ｍｏｌ％の範囲外である試験体Ｓ９のスパークプラグは、電極チップの金属間化合物面積率が１００％であったが、耐消耗性の評価判定が「Ｃ」であった。
以上の結果から、上述した実施例１のスパークプラグ（試験体Ｓ２〜Ｓ４）は、電極チップの金属間化合物面積率が高く（６０％以上）、優れた耐消耗性（耐火花消耗性及び耐酸化性）を有することがわかった。
また、上述した実施例２のスパークプラグ（試験体Ｓ６〜Ｓ８、Ｓ１０〜Ｓ２１）は、電極チップの金属間化合物面積率が非常に高く（１００％）、より優れた耐消耗性（耐火花消耗性及び耐酸化性）を有することがわかった。特に、Ｉｒの一部に代えてＮｉ及びＲｈの一方又は両方を含有することにより、より一層優れた耐消耗性（耐火花消耗性及び耐酸化性）を有することがわかった。また、Ｉｒの一部に代えて含有する元素Ｍの含有量を２０ｍｏｌ％以下とすることが好ましいことがかわった。
また、上述した実施例２のスパークプラグ（試験体Ｓ６〜Ｓ８、Ｓ１０〜Ｓ２１）は、電極チップの金属間化合物面積率が非常に高く（１００％）、より優れた耐消耗性（耐火花消耗性及び耐酸化性）を有することがわかった。特に、Ｉｒの一部に代えてＮｉ及びＲｈの一方又は両方を含有することにより、より一層優れた耐消耗性（耐火花消耗性及び耐酸化性）を有することがわかった。また、Ｉｒの一部に代えて含有する元素Ｍの含有量を２０ｍｏｌ％以下とすることが好ましいことがかわった。
（実施例４）
本例は、スパークプラグの耐酸化性を評価した例である。
本例では、材料の組成が異なる複数の電極チップ（試験体Ｓ３１〜Ｓ３９）を準備した。そして、各電極チップに対して高温酸化試験を行い、耐酸化性について評価した。
本例は、スパークプラグの耐酸化性を評価した例である。
本例では、材料の組成が異なる複数の電極チップ（試験体Ｓ３１〜Ｓ３９）を準備した。そして、各電極チップに対して高温酸化試験を行い、耐酸化性について評価した。
なお、試験体Ｓ３１の電極チップは、上述した実施例１のスパークプラグの電極チップであり、実施例３の試験体Ｓ３のスパークプラグの電極チップと同様の組成（表１参照）である。すなわち、電極チップの組成は、Ｉｒ：残部、Ａｌ：５０ｍｏｌ％である。後述する図５では、これをＩｒ−５０Ａｌのように表記する。
また、試験体Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６、Ｓ３７、Ｓ３８の電極チップは、上述した実施例２のスパークプラグの電極チップであり、それぞれ実施例３の試験体Ｓ７、Ｓ８、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１１、Ｓ１４、Ｓ１９のスパークプラグの電極チップと同様の組成（表１参照）である。
また、試験体Ｓ３９の電極チップは、比較としての電極チップであり、その組成がＩｒ：残部、Ｒｈ：１７ｍｏｌ％である。
また、試験体Ｓ３９の電極チップは、比較としての電極チップであり、その組成がＩｒ：残部、Ｒｈ：１７ｍｏｌ％である。
次に、高温酸化試験について説明する。
まず、電気炉内に電極チップをセットし、大気雰囲気中、１２００℃の条件で５０時間保持する。そして、時間経過ごと（２０時間、５０時間）に電極チップの質量を測定し、その質量変化を算出する。
なお、質量変化ｃ（ｍｇ／ｍｍ2）は、電極チップの試験前の質量をａ１（ｍｇ）、試験後の質量をａ２（ｍｇ）、電極チップの試験前の表面積をｂ（ｍｍ2）とし、ｃ＝（ａ２−ａ１）／ｂの式から求める。また、電極チップの表面積ｂ（ｍｍ2）は、電極チップの寸法から算出する。
まず、電気炉内に電極チップをセットし、大気雰囲気中、１２００℃の条件で５０時間保持する。そして、時間経過ごと（２０時間、５０時間）に電極チップの質量を測定し、その質量変化を算出する。
なお、質量変化ｃ（ｍｇ／ｍｍ2）は、電極チップの試験前の質量をａ１（ｍｇ）、試験後の質量をａ２（ｍｇ）、電極チップの試験前の表面積をｂ（ｍｍ2）とし、ｃ＝（ａ２−ａ１）／ｂの式から求める。また、電極チップの表面積ｂ（ｍｍ2）は、電極チップの寸法から算出する。
次に、耐酸化性の評価結果を図５に示す。同図は、電極チップの保持時間（時間）と質量変化（ｍｇ／ｍｍ2）との関係を示したものである。
同図からわかるように、試験体Ｓ３１〜Ｓ３８の電極チップは、試験体Ｓ３９に比べて質量変化が小さいものであった。特に、試験体Ｓ３２〜Ｓ３８の電極チップは、試験体Ｓ３９に比べて質量変化がより小さいものであった。
同図からわかるように、試験体Ｓ３１〜Ｓ３８の電極チップは、試験体Ｓ３９に比べて質量変化が小さいものであった。特に、試験体Ｓ３２〜Ｓ３８の電極チップは、試験体Ｓ３９に比べて質量変化がより小さいものであった。
以上の結果から、上述した実施例１のスパークプラグの電極チップ（試験体Ｓ３１）は、優れた耐酸化性を有することがわかった。
また、上述した実施例２のスパークプラグの電極チップ（試験体Ｓ３２〜Ｓ３９）は、より一層優れた耐酸化性を有することがわかった。
また、上述した実施例２のスパークプラグの電極チップ（試験体Ｓ３２〜Ｓ３９）は、より一層優れた耐酸化性を有することがわかった。
１ スパークプラグ
２ 中心電極
３ 接地電極
４ 電極チップ
Ｇ 火花放電ギャップ
２ 中心電極
３ 接地電極
４ 電極チップ
Ｇ 火花放電ギャップ
Claims (6)
- 中心電極（２）と
該中心電極（２）との間に火花放電ギャップ（Ｇ）を設けた接地電極（３）とを備え、
上記中心電極（２）及び上記接地電極（３）の少なくとも一方には、電極チップ（４）が設けられており、
該電極チップ（４）は、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。 - 請求項１に記載のスパークプラグ（１）において、上記電極チップ（４）は、Ｉｒの一部に代えて、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｔ及びＲｈの少なくとも一種以上を１〜２０ｍｏｌ％含有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
- 請求項２に記載のスパークプラグ（１）において、上記電極チップ（４）は、Ｉｒの一部に代えて、Ｎｉ及びＲｈの少なくとも一方を含有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
- 請求項３に記載のスパークプラグ（１）において、上記電極チップ（４）は、Ａｌを４０〜６０ｍｏｌ％含有し、Ｎｉを１〜２０ｍｏｌ％含有し、残部がＩｒからなることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
- 請求項１〜４のいずれか一項に記載のスパークプラグ（１）において、上記電極チップ（４）の金属間化合物面積率は６０％以上であり、上記金属間化合物面積率は、上記電極チップ（４）を切断した際に得られる切断面に現れる、金属間化合物相の面積割合であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
- 請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパークプラグ（１）において、上記中心電極（２）及び上記接地電極（３）の双方に、上記電極チップ（４）が設けられていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
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