JP6719976B2 - 電極材料、及び点火プラグ用電極 - Google Patents
電極材料、及び点火プラグ用電極 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6719976B2 JP6719976B2 JP2016105004A JP2016105004A JP6719976B2 JP 6719976 B2 JP6719976 B2 JP 6719976B2 JP 2016105004 A JP2016105004 A JP 2016105004A JP 2016105004 A JP2016105004 A JP 2016105004A JP 6719976 B2 JP6719976 B2 JP 6719976B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- electrode material
- less
- resistance
- oxide film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims description 83
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 32
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 28
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 10
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 72
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 71
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 69
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 69
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 56
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 27
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 23
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 20
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 16
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 15
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 11
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 10
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 10
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 6
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 5
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010622 cold drawing Methods 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000004453 electron probe microanalysis Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
- H01T13/39—Selection of materials for electrodes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Spark Plugs (AREA)
Description
本発明者らは、アルコール燃料を使用するエンジンに備える点火プラグ用電極及びその素材となる電極材料をニッケル合金で構成した場合について、腐食の原因と耐食性に優れる構成とを検討した。その結果、以下の知見を得た。腐食した電極を成分分析した結果、S(硫黄)などの電極構成元素以外の元素が含まれていた。Sは、Niと化合物を形成する元素であり、この化合物の融点が低いことから(概ね800℃程度以下)、電極に付着したSがNiと化合物を形成することで局所的に融点が下がって、この化合物の周囲のNiが腐食したと考えられる。Sなどの元素は、エンジンオイルに含まれていたものと考えられ、経時的に燃焼室に混入したものがアルコールに溶けるなどして電極に付着し、電極が腐食したと考えられる。従って、アルコール燃料を使用するエンジンは、Sなどの腐食元素が経時的に存在し得る環境と考えられ、このような使用環境での耐食性を高めるには、特定の元素を特定の範囲で含有するニッケル合金とすることが好ましいとの知見を得た。上記知見に基づき、本発明は、電極材料を特定の組成のニッケル合金で構成することを規定する。最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(b)SiをMnに比して特定の範囲で含有するため、Mnを比較的多く含むものの耐酸化性に優れる。SiをMnに比して十分に含有することで、点火プラグの電極としての使用時に表面に酸化膜を形成できる。この事後的に形成される酸化膜によって表面から内部への酸素の侵入を低減して内部酸化を抑制できる。
(c)希土類元素を特定の範囲で含有するため、結晶を微細にすることができる。そのため、外部からの酸素や腐食元素が結晶粒界を伝って電極の内部に侵入しようとしても、粒界が長いことで、その侵入度合い(深度)が深くなることを抑制できて、内部腐食、内部酸化を抑制できる。
上記(b),(c)によって、内部酸化を抑制でき、内部酸化の進行によって酸化膜が厚くなり過ぎて酸化膜に亀裂が生じたり、酸化膜が剥離したりすることなどを低減し易く、適切な厚さの酸化膜を良好に維持できる。従って、酸化膜の具備による内部腐食の抑制効果も期待でき、優れた耐食性を長期に亘り維持できると考えられる。
(d)比抵抗を増大し易いCr及びAlを含有しない、又は含有しても非常に少なくし、かつMn,Si,希土類元素を特定の範囲とするため、比抵抗の増大を抑制して、火花による消耗を低減できる。
Alを特定の範囲で含有する場合にはSiと共に酸化抑制効果を更に高められ、耐酸化性により優れる。Crを特定の範囲で含有する場合には特に内部酸化の抑制効果を更に高められて、耐酸化性により優れる。
以下、本発明の実施形態に係る電極材料、点火プラグ用電極、点火プラグを順に詳細に説明する。元素の含有量は、断りが無い限り質量%とする。
・・組成
実施形態の電極材料は、希土類元素,Mn,Siを必須の添加元素として含み、残部がNi及び不可避不純物であるニッケル合金から構成される。上記の必須の添加元素に加えて、Ti,Al,及びCrの少なくとも1種の元素やCを含むことができる。Al,Crを含有する場合には、後述のように非常に少ない含有量とする。
希土類元素は、主として金属間化合物として存在する。実施形態の電極材料は、この金属間化合物による所謂ピン止め効果によって、結晶の成長を抑制して、微細な結晶組織を有する。結晶の微細化及びその維持によって、内部への腐食元素や酸素の侵入を低減でき、内部腐食や内部酸化を抑制できる。希土類元素の一部がNiに固溶して存在することを許容するが、上述のように金属間化合物として存在すると微細化効果が十分に得られて好ましい。
Mnは、耐食性の向上効果を有する元素である。詳しくは、Sなどの腐食元素と化合物を形成する元素であり、かつNiよりも融点が低い元素である。点火プラグの電極としての使用時、高温になると、Mnは、Niよりも先に上記腐食元素と化合して、Niの腐食(腐食元素との化合)を抑制する。また、MnとSなどの腐食元素とを含むMnSなどの化合物は、Niよりも融点が高く、高温環境でも安定して存在できる。その結果、MnSなどの化合物の周囲に存在するNiが溶融し難くなることからも、Niの腐食を抑制できる。
Siは酸化抑制効果が高い元素である。Siを含有することで、点火プラグの電極としての使用時に電極表面にSiを含む酸化物(酸化膜)を事後的に生成できる。この酸化膜によって、電極内部に酸素が侵入することを低減し、内部酸化を抑制できる。内部酸化の抑制によって、緻密で密着性に優れる酸化膜を生成できる上に過剰に厚くならず、厚膜化(ポーラス化)による亀裂や破裂、剥離の発生を抑制して適切な厚さの酸化膜を維持できる。この酸化膜は、電極内部への腐食元素の侵入も低減して、腐食の抑制にも寄与すると期待される。
Alは、酸化抑制効果が高い元素であり、Siと共にAlをも含有すると酸化抑制効果を更に高められる。Al量が多過ぎると、上述の酸化膜の厚膜化による損傷や比抵抗の増大を招く。従って、Alを含有する場合、Al量は0.01%未満とし、0.008%以下、更に0.005%以下がより好ましい。実施形態の電極材料は、Alよりも酸化抑制効果が高いSiを必須元素とするため、Alを含まないこと(Al量が0%であること)を許容する。
Crは、腐食元素に対する耐性に優れる上に内部酸化の抑制にも効果がある。Cr量が多過ぎると比抵抗の増大による耐火花消耗性の低下を招く。従って、Crを含有する場合、Cr量は0.01%未満とし、0.008%以下、更に0.005%以下がより好ましい。実施形態の電極材料は、腐食抑制効果が高いMn及び酸化抑制効果が高いSiを必須とするため、Crを含まないこと(Cr量が0%であること)を許容する。
Tiは、結晶の微細化に効果があり、内部腐食、内部酸化の抑制に寄与する。Ti量が多いほど、結晶微細化効果などを得易く、多過ぎると比抵抗の増大による耐火花消耗性の低下を招く。従って、Tiを含有する場合、Ti量は0.02%以上0.6%以下が好ましい。Ti量が多いほど、結晶微細化効果などを得易く、Ti量は0.03%以上、更に0.05%以上が好ましい。比抵抗の増大抑制を考慮すると、Ti量は0.4%以下、更に0.3%以下が好ましい。
B(ホウ素)を0%超0.05%以下、更に0.001%以上0.02%以下含有することができる。この場合、熱間加工性に優れ、実施形態の電極材料や実施形態の点火プラグ用電極を製造し易い。
C(炭素)を0.005%以上0.05%以下の範囲で含有すると、加工性を確保しつつ、高温強度を高められて好ましい。C量は、0.01%以上0.04%以下、更に0.015%以上0.03%以下がより好ましい。
実施形態の電極材料は、上述の特定の組成で構成されることで1100℃程度に長時間保持された場合でも結晶が微細な状態を維持できる。具体的には実施形態の電極材料を1100℃×50時間加熱した後の平均結晶粒径が300μm以下を満たすことが挙げられる。このような電極材料から構成される点火プラグの電極は、内部への腐食元素や酸素の侵入を抑制でき、耐食性、耐酸化性に優れる。上述の添加元素の含有量などによっては、上記平均結晶粒径を290μm以下、更に280μm以下、270μm以下とすることができる。上記平均結晶粒径が小さいほど結晶粒界が長く、外部からの酸素や腐食元素が結晶粒界を伝って電極の内部に侵入し難いため、内部腐食や内部酸化を抑制し易く、下限を設けない。加熱条件の詳細は後述の酸化試験で説明する。
実施形態の電極材料は、上述の特定の組成で構成されることで比抵抗が小さい。例えば、室温(代表的には20℃程度)での比抵抗が25μΩ・cm以下を満たすことが挙げられる。比抵抗は、代表的には添加元素の含有量の多寡によって変化し、含有量が少ないほど小さい傾向にある。組成によっては、比抵抗が22μΩ・cm以下、更に20μΩ・cm以下を満たすことができる。比抵抗が小さいほど耐火花消耗性に優れる傾向にあり、下限を設けない。なお、添加元素の含有量が少なく純ニッケルに近いほど、比抵抗が小さいが、耐食性や耐酸化性に劣る。
実施形態の電極材料は、上述の特定の組成で構成されることで1100℃程度に長時間保持された場合に、特定の厚さの酸化膜が存在し得る。具体的には実施形態の電極材料を1100℃×50時間加熱した後に、電極材料の表面に形成された酸化膜の厚さが400μm以下であることが挙げられる。このような酸化膜は、厚過ぎず、亀裂や剥離が生じ難いといえ、健全な状態で維持され易いといえる。実施形態の電極材料を、アルコール燃料を用いるエンジンに備える点火プラグの電極として利用した場合に、このような適切な厚さの酸化膜を形成できる上に良好に維持できるため、この電極は耐酸化性に優れる上に、この酸化膜によって耐食性にも優れる。上述の添加元素の含有量などによっては、上記酸化膜の厚さを390μm以下、更に380μm以下、370μm以下とすることができる。なお、この酸化膜は、代表的には、後述する試験例に示すように内部酸化物層と表面酸化物層との二層構造を有し、この合計厚さが400μm以下を満たす。加熱条件の詳細は後述の酸化試験で説明する。
実施形態の電極材料の代表的な形状として、伸線加工を含む塑性加工が施された線材が挙げられる。断面形状は、矩形状、円形状など、種々の形状が挙げられる。断面サイズや線径も適宜選択できる。例えば、断面矩形状の角線では、厚さが1mm以上3mm以下程度、幅が2mm以上4mm以下程度、断面円形状の丸線では、線径が2mm以上6mm以下程度が挙げられる。
実施形態の電極材料は、代表的には、溶解→鋳造→熱間圧延→冷間伸線及び熱処理という工程によって製造できる。溶解時や鋳造時の雰囲気を、大気雰囲気よりも酸素濃度が低い雰囲気、例えば、酸素濃度が10体積%以下の低酸素雰囲気にすると、希土類元素の酸化を抑制して、希土類元素を含む金属間化合物を電極材料中に十分に存在させられる。
実施形態の点火プラグ用電極は、上述の実施形態の電極材料から構成されて、アルコール燃料を用いるエンジンに備える点火部品として利用される。実施形態の点火プラグ用電極は、中心電極、又は接地電極、又はその両方に利用できる。実施形態の点火プラグ用電極は、上述の実施形態の電極材料を適宜な長さに切断したり、切断した材料を更に所定の形状に成形したりすることで製造できる。その他、上述の酸化処理を施して酸化膜を備える電極とすることができる。実施形態の点火プラグ用電極は、上述の実施形態の電極材料の組成、組織、比抵抗などの特性・性質を実質的に維持する。
上述の点火プラグ用電極を備える点火プラグは、アルコール燃料を用いるエンジン、代表的には自動車のエンジンの点火部品に利用できる。点火プラグは、代表的には、絶縁碍子と、上記絶縁碍子を保持する主体金具と、上記絶縁碍子内に保持され、上記絶縁碍子の先端から一部が突出された中心電極と、上記主体金具の先端側の面に一端を溶接され、他端が中心電極の端面に対向するように設けられた接地電極と、上記絶縁碍子の後端に設けられた端子金具とを備えるものが挙げられる。なお、アルコール燃料とは、アルコールのみの燃料、又はアルコールとガソリンとを含む混合燃料である。
実施形態の電極材料は、特定の組成で構成され、特にMnを特定の範囲で含むことでSなどの腐食元素による腐食を抑制できる。かつ、実施形態の電極材料は、希土類元素を特定の範囲で含有することで微細結晶組織を良好に維持できると共に、SiをMn量との対比で特定の範囲で含有することで適切な酸化膜の形成及びその維持を良好に行える。この酸化膜によって、内部への腐食元素の侵入の低減も期待できる。並びに、実施形態の電極材料は、特定の組成で構成されることで比抵抗が小さい。これらのことから、実施形態の電極材料は、アルコール燃料の使用環境での耐食性に優れる上に、耐火花消耗性、耐酸化性にも優れる。これらの効果の詳細は試験例1で説明する。
ニッケル合金からなる電極材料を複数作製し、その特性を評価した。
通常の真空溶解炉を用いて、表1に示す組成のニッケル合金の溶湯を作製した。組成の単位は質量%である。「Si/Mn」は質量比、「不純物」は不可避不純物である。
溶湯の原料には、市販の純Ni(99.0質量%以上Ni)及び各添加元素の粒を用いた。溶湯は精錬して不純物や介在物などを低減、除去した。また、精錬具合を調整して、C量を0.05質量%以下にした。酸素濃度が低くなるように雰囲気を管理して溶解を行い、溶湯温度を適宜調整して真空鋳造を行って鋳塊を得た。
最終熱処理は、加熱温度を800℃以上1000℃以下から選択し、非酸化雰囲気(窒素雰囲気又は水素雰囲気)とし、連続処理で行った。
各試料の電極材料(軟材)の組成を誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析装置を用いて調べたところ、表1に示す組成と同様であり、表1に示す添加元素と、残部がNi及び不可避不純物によって構成されていた。試料No.1−1〜1−7のNi量は96質量%以上である。表1において「0(ゼロ)」は、検出限界未満であり、実質的に含有されていないことを示す。組成の分析は、ICP発光分光分析法の他、原子吸光光度法などでも行える。
各試料の電極材料(軟材)を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察してエネルギー分散型X線分析(EDX)による元素分析を行って、又は電子線マイクロアナライザ(EPMA)を用いて調べたところ、希土類元素とNiとの金属間化合物が存在していることが確認できた。
各試料の電極材料(軟材)の比抵抗(μΩ・cm)を測定した。その結果を表2に示す。比抵抗(室温)は、電気抵抗測定装置を用いて、直流四端子法により測定した(標点距離GL=100mm)。
上述の比抵抗(室温)が25μΩ・cm以下のものを耐火花消耗性に優れるとしてA、25μΩ・cm超のものを耐火花消耗性に劣るとしてCと評価した。評価結果を表2に示す。
各試料の電極材料(軟材)を加熱して、酸化膜の厚さを調べて、耐酸化性を評価した。ここでは、以下の酸化試験を行い、この試験後の酸化膜の厚さを調べた。
(酸化試験)
1100℃に昇温した大気炉に入れて、1時間加熱した後、大気炉の外に取り出して30分間空冷し、再度1時間加熱するという操作を加熱時間が合計50時間となるまで繰り返す。
上述の酸化試験(1100℃×50時間)後の各試料の電極材料について、平均結晶粒径(μm)を調べた。その結果を表2に示す。ここでは、試料の断面を光学顕微鏡(倍率は50倍〜200倍)で観察し、この顕微鏡観察像(写真)に対して、交線法(ライン法)を利用して平均結晶粒径を算出した。
作製した各試料の電極材料(軟材)について耐食性を調べた。ここでは、腐食剤で試料を覆った状態で加熱保持するという、以下の耐食性試験を行い、この試験後の腐食状態を評価した。
(耐食性試験)
・腐食剤
質量割合で、硫酸カルシウム:グラファイト=80:20の粉末
ここでは、腐食元素としてS(硫黄)を含む塩(硫酸カルシウム)を用いた。但し、腐食元素を含む塩のみで行ったところ過度に腐食されたため、グラファイト(炭素)といった還元剤を含有させて、腐食状態を調整した。
・熱処理条件
850℃×4時間、加熱炉使用
ここでは、各試料を腐食剤の粉末によって覆った状態で加熱炉に入れて、所定時間保持した。
・腐食の評価
上述の所定の保持時間(4時間)の経過後、各試料を水洗してからクロスセクションポリッシャ(CP)断面をとって、断面積の減少度合いを調べた。ここでは、以下の断面積の減少量(%)を求め、3段階評価とした。減少量(%)と評価結果とを表2に示す。
断面積の減少量(%)={(耐食性試験前の断面積−耐食性試験後の断面積)/耐食性試験前の断面積)}×100
減少量が10%以下=耐食性に非常優れる:A
減少量が10%超20%以下=耐食性に優れる:B
減少量が20%超=耐食性に劣る:C
Claims (6)
- 質量%で、
希土類元素を合計で0.05%以上0.5%以下、
Mnを1.1%以上2.5%以下、
Al及びCrの少なくとも一方を0.01%未満、
Tiを0.02%以上0.6%以下、
Cを0.005%以上0.05%以下、
Siを、Si/Mnが0.5以上1.1未満を満たす範囲で含有し、残部がNi及び不可避不純物からなり、点火プラグ用電極に用いられる電極材料。 - 前記希土類元素は、Y及びNdの少なくとも一方を含む請求項1に記載の電極材料。
- 前記電極材料の室温での比抵抗が25μΩ・cm以下である請求項1又は請求項2に記載の電極材料。
- 前記電極材料を1100℃×50時間加熱したとき、この加熱後の電極材料の平均結晶粒径が300μm以下である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電極材料。
- 前記電極材料を1100℃×50時間加熱したとき、この加熱後の電極材料の表面に形成された酸化膜の厚さが400μm以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電極材料。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電極材料から構成された点火プラグ用電極。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016105004A JP6719976B2 (ja) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | 電極材料、及び点火プラグ用電極 |
BR102017007117-0A BR102017007117A2 (pt) | 2016-05-26 | 2017-04-06 | Electrode and electrode material for ignition candle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016105004A JP6719976B2 (ja) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | 電極材料、及び点火プラグ用電極 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017210655A JP2017210655A (ja) | 2017-11-30 |
JP6719976B2 true JP6719976B2 (ja) | 2020-07-08 |
Family
ID=60474579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016105004A Active JP6719976B2 (ja) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | 電極材料、及び点火プラグ用電極 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6719976B2 (ja) |
BR (1) | BR102017007117A2 (ja) |
-
2016
- 2016-05-26 JP JP2016105004A patent/JP6719976B2/ja active Active
-
2017
- 2017-04-06 BR BR102017007117-0A patent/BR102017007117A2/pt not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR102017007117A2 (pt) | 2017-12-12 |
JP2017210655A (ja) | 2017-11-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5650969B2 (ja) | 電極材料、点火プラグ用電極、及び点火プラグ | |
JP5457018B2 (ja) | 白金イリジウム合金及びその製造方法 | |
WO2011105620A1 (ja) | 耐熱性に優れたチタン合金製自動車用エンジンバルブ | |
JP5232917B2 (ja) | スパークプラグ | |
EP1325965B1 (en) | Ni-based alloy improved in oxidation-resistance, high temperature strength and hot workability | |
JP6155575B2 (ja) | 電極材料及び点火プラグ用電極、並びに点火プラグ | |
JP6719976B2 (ja) | 電極材料、及び点火プラグ用電極 | |
JP7140112B2 (ja) | 電極材料、点火プラグ用電極、及び点火プラグ | |
JP6484160B2 (ja) | 電極材料及び点火プラグ用電極、並びに点火プラグ | |
JP4172011B2 (ja) | 耐酸化性、高温強度及び熱間加工性に優れたNi基合金 | |
JP6419108B2 (ja) | 点火プラグ | |
JP5912986B2 (ja) | 電極材料、スパークプラグ用電極及びスパークプラグ | |
JP6075707B2 (ja) | 電極材料、点火プラグ用電極、及び点火プラグ | |
JP2004183097A (ja) | マルエージング鋼の製造方法及びマルエージング鋼 | |
JP2004256909A (ja) | マルエージング鋼の製造方法及びマルエージング鋼 | |
JP2018003064A (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
JP4085374B2 (ja) | マルエージング鋼の製造方法 | |
JP2008138292A (ja) | マルエージング鋼 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160531 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160610 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190423 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191120 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191126 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200117 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200602 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200617 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6719976 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |