JPH1112670A - 点火プラグ用電極材料 - Google Patents
点火プラグ用電極材料Info
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- JPH1112670A JPH1112670A JP16743497A JP16743497A JPH1112670A JP H1112670 A JPH1112670 A JP H1112670A JP 16743497 A JP16743497 A JP 16743497A JP 16743497 A JP16743497 A JP 16743497A JP H1112670 A JPH1112670 A JP H1112670A
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- platinum
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温に晒されても側方電極の折損や電極先端
に張り付けた白金チップの剥離が起こらない信頼性、耐
久性に優れた点火プラグ用電極材料を提供することであ
る。 【解決手段】 重量比でＮｉを７２％以上、Ｃｒを１４
〜１７％、Ｆｅを６〜１０％含有するＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ
基合金に、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂの中から選ばれた元素の一種
以上を０．１〜０．５％添加し、さらに、Ｃ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ａｌ、Ｔｉを各々１％以下添加し、残部はＰ、Ｓ、
Ｃｕの不純分とした組成の合金を電極材料として使用す
るようにした。
に張り付けた白金チップの剥離が起こらない信頼性、耐
久性に優れた点火プラグ用電極材料を提供することであ
る。 【解決手段】 重量比でＮｉを７２％以上、Ｃｒを１４
〜１７％、Ｆｅを６〜１０％含有するＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ
基合金に、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂの中から選ばれた元素の一種
以上を０．１〜０．５％添加し、さらに、Ｃ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ａｌ、Ｔｉを各々１％以下添加し、残部はＰ、Ｓ、
Ｃｕの不純分とした組成の合金を電極材料として使用す
るようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、主として内燃機
関用点火プラグのスパーク電極に用いられる電極材料に
関するものである。詳しくは、側方（接地）電極の折損
や、電極先端に付ける白金チップの剥離のない信頼性、
耐久性に優れたプラグ用電極材に関するものである。
関用点火プラグのスパーク電極に用いられる電極材料に
関するものである。詳しくは、側方（接地）電極の折損
や、電極先端に付ける白金チップの剥離のない信頼性、
耐久性に優れたプラグ用電極材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジン等の点火プラグの電極材
料には、通常、ニッケル基合金、具体的には、Ｓｉ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃ，等を１種または２種以上、
重量比でトータル１．０〜１０％の範囲で添加したニッ
ケル合金が使用されている。また、最近では、耐熱、耐
高温酸化性に優れたインコネル系の合金、例えばＪＩＳ
ＮＣＦ６００（Ｎｉ−１６ｗｔ％Ｃｒ−８ｗｔ％Ｆｅ）
が使われている。
料には、通常、ニッケル基合金、具体的には、Ｓｉ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃ，等を１種または２種以上、
重量比でトータル１．０〜１０％の範囲で添加したニッ
ケル合金が使用されている。また、最近では、耐熱、耐
高温酸化性に優れたインコネル系の合金、例えばＪＩＳ
ＮＣＦ６００（Ｎｉ−１６ｗｔ％Ｃｒ−８ｗｔ％Ｆｅ）
が使われている。
【０００３】しかしながら、これ等の電極材料では、近
年のエンジンの高出力化に対応するのが難しくなってき
た。即ち、エンジンの高圧縮比化、ターボチャージャ等
での過給による充填効率向上などにより、エンジン内の
条件がより一層過酷になって電極が更なる高温に晒され
出し、加えて、ガソリン・エアー混合ガスの圧縮燃焼と
同ガスの排気吸入による著しい温度変化の繰り返し、エ
ンジンの高出力化による振動なども問題となってプラグ
電極に対する要求特性がますます厳しくなってきた。上
記の電極材料は、この厳しい要求特性を満たし得るもの
ではない。このため、高出力化を図ったエンジンには、
ＮＣＦ６００系の合金で形成した電極の先端に白金（Ｐ
ｔ−Ｉｒ合金やＰｔ−Ｎｉ合金）チップを張り付けた白
金プラグが多く採用されている。
年のエンジンの高出力化に対応するのが難しくなってき
た。即ち、エンジンの高圧縮比化、ターボチャージャ等
での過給による充填効率向上などにより、エンジン内の
条件がより一層過酷になって電極が更なる高温に晒され
出し、加えて、ガソリン・エアー混合ガスの圧縮燃焼と
同ガスの排気吸入による著しい温度変化の繰り返し、エ
ンジンの高出力化による振動なども問題となってプラグ
電極に対する要求特性がますます厳しくなってきた。上
記の電極材料は、この厳しい要求特性を満たし得るもの
ではない。このため、高出力化を図ったエンジンには、
ＮＣＦ６００系の合金で形成した電極の先端に白金（Ｐ
ｔ−Ｉｒ合金やＰｔ−Ｎｉ合金）チップを張り付けた白
金プラグが多く採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】過酷な使用条件に耐え
るには、単に白金チップを張り付けるだけでは充分でな
く、従って、新しい電極材料が色々と検討されている。
例えば、特開昭６３−１１８０４０号公報や特開昭６３
−１５３２３６号公報には耐食性を改善した電極材料が
示され、また、特開平７−２６８５２２号公報には高温
強度を改善した電極材料が示されているが、このような
材料も、電極の突き出した先端部は高温に晒されること
から脆化、消耗が著しく、電極の変形や側方電極の折損
などが起こる。
るには、単に白金チップを張り付けるだけでは充分でな
く、従って、新しい電極材料が色々と検討されている。
例えば、特開昭６３−１１８０４０号公報や特開昭６３
−１５３２３６号公報には耐食性を改善した電極材料が
示され、また、特開平７−２６８５２２号公報には高温
強度を改善した電極材料が示されているが、このような
材料も、電極の突き出した先端部は高温に晒されること
から脆化、消耗が著しく、電極の変形や側方電極の折損
などが起こる。
【０００５】また、折損には至らなくても、張り合わせ
た白金チップが剥離して脱落することがある。この白金
チップの剥離は、高・低の極端な温度変化による繰り返
しの熱応力によるものであって、その対策としてＦｅ−
Ｃｒ基の合金を改善した電極材料（特開平５−１９８３
４９号）も開発されているが、これも表層部の過酸化を
抑えきれておらず、メンテナンスフリー化が叫ばれる現
在では、真に満足のいくものとは言えなくなっている。
た白金チップが剥離して脱落することがある。この白金
チップの剥離は、高・低の極端な温度変化による繰り返
しの熱応力によるものであって、その対策としてＦｅ−
Ｃｒ基の合金を改善した電極材料（特開平５−１９８３
４９号）も開発されているが、これも表層部の過酸化を
抑えきれておらず、メンテナンスフリー化が叫ばれる現
在では、真に満足のいくものとは言えなくなっている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の電極材料は、
側方電極の折損と白金チップの剥離の問題を解決するた
め、ＮＣＦ６００系合金に、同合金の弱点を改善するの
に有効な微量の添加元素を含有させる。
側方電極の折損と白金チップの剥離の問題を解決するた
め、ＮＣＦ６００系合金に、同合金の弱点を改善するの
に有効な微量の添加元素を含有させる。
【０００７】具体的には、重量比でＮｉを７２％以上、
Ｃｒを１４〜１７％、Ｆｅを６〜１０％含有するＮｉ−
Ｃｒ−Ｆｅ基合金に、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂの中から選ばれた
元素の一種以上を０．１〜０．５％添加し、さらに、
Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉを各々１％以下添加し、残
部はＰ、Ｓ、Ｃｕの不純分とした組成の合金である。
Ｃｒを１４〜１７％、Ｆｅを６〜１０％含有するＮｉ−
Ｃｒ−Ｆｅ基合金に、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂの中から選ばれた
元素の一種以上を０．１〜０．５％添加し、さらに、
Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉを各々１％以下添加し、残
部はＰ、Ｓ、Ｃｕの不純分とした組成の合金である。
【０００８】なお、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐ、
Ｓ、Ｃｕの添加量は、Ｃ：０．０１〜０．１２％、Ｓ
ｉ：０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．２〜０．８％、Ａ
ｌ：０．００５〜０．５％、Ｔｉ：０．００５〜０．５
％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｃｕ：
０．５％以下にするのが望ましい。
Ｓ、Ｃｕの添加量は、Ｃ：０．０１〜０．１２％、Ｓ
ｉ：０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．２〜０．８％、Ａ
ｌ：０．００５〜０．５％、Ｔｉ：０．００５〜０．５
％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｃｕ：
０．５％以下にするのが望ましい。
【０００９】
【作用】この発明でＮｉ基合金中に添加するＭｏ，Ｗ，
Ｎｂ，Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｔｉは、高温に晒される
プラグ電極にとって重要な元素であり、高温強度、高温
耐酸化性、耐振動性を向上させるだけでなく、接合され
る白金チップとの元素拡散を促進し、悪環境下で発生す
る側方電極の折損事故や繰り返し熱応力による白金チッ
プ剥離の問題を改善するものである。
Ｎｂ，Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｔｉは、高温に晒される
プラグ電極にとって重要な元素であり、高温強度、高温
耐酸化性、耐振動性を向上させるだけでなく、接合され
る白金チップとの元素拡散を促進し、悪環境下で発生す
る側方電極の折損事故や繰り返し熱応力による白金チッ
プ剥離の問題を改善するものである。
【００１０】これ等の添加元素のうち、Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ
は、Ｎｉ基合金中に固溶硬化して高温強度を上げると共
に、高温耐酸化性も向上させる元素である。また、結晶
粒粗大化も防止し、しかも、白金チップとの溶接加工で
相手材に対する元素の拡散深さを助長する役割をなす重
要な元素であることが種々の実験で証明された。
は、Ｎｉ基合金中に固溶硬化して高温強度を上げると共
に、高温耐酸化性も向上させる元素である。また、結晶
粒粗大化も防止し、しかも、白金チップとの溶接加工で
相手材に対する元素の拡散深さを助長する役割をなす重
要な元素であることが種々の実験で証明された。
【００１１】ここで、この３種の元素の添加量につい
て、その１種以上を０．１〜０．５％に制限したのは、
０．１％以下、特に０．００５％以下では添加の効果が
薄く、逆に０．５％以上、特に０．８％を超えると加工
硬化が生じて冷間加工性が悪くなり、現状工程で製造し
ようとすると問題が生起し易くなるからである。このＭ
ｏ，Ｗ，Ｎｂのうち任意の２種を選択して、或いは３種
を添加しても効果は同じになるが、これ等の元素の合計
添加量は０．１〜０．５％までとするのが望ましい。
て、その１種以上を０．１〜０．５％に制限したのは、
０．１％以下、特に０．００５％以下では添加の効果が
薄く、逆に０．５％以上、特に０．８％を超えると加工
硬化が生じて冷間加工性が悪くなり、現状工程で製造し
ようとすると問題が生起し易くなるからである。このＭ
ｏ，Ｗ，Ｎｂのうち任意の２種を選択して、或いは３種
を添加しても効果は同じになるが、これ等の元素の合計
添加量は０．１〜０．５％までとするのが望ましい。
【００１２】次に、Ｃは、高温強度を上げる為には多い
ほど良いが、０．１２％以上、特に０．１５％以上にな
ると、冷間加工性を悪くする上に、主体金具（鉄のハウ
ジング）との溶接性も悪くなる。一方、振動対策の観点
からは０．０１％以下にするのは好ましくなく、従っ
て、その添加量は０．０１〜０．１２％の範囲とするの
が望ましい。
ほど良いが、０．１２％以上、特に０．１５％以上にな
ると、冷間加工性を悪くする上に、主体金具（鉄のハウ
ジング）との溶接性も悪くなる。一方、振動対策の観点
からは０．０１％以下にするのは好ましくなく、従っ
て、その添加量は０．０１〜０．１２％の範囲とするの
が望ましい。
【００１３】また、Ｓｉは耐酸化性を向上させる上での
重要な元素であって、０．１％以下では効果がなく、逆
に０．５％以上、特に１％にもなると、かえって高温酸
化が進み問題となるので０．１〜０．５％とするのが望
ましい。
重要な元素であって、０．１％以下では効果がなく、逆
に０．５％以上、特に１％にもなると、かえって高温酸
化が進み問題となるので０．１〜０．５％とするのが望
ましい。
【００１４】ＭｎもＳｉと同様耐酸化性を改善するのに
有効な成分であり、その効果から添加量は０．２〜０．
８％とするのが望ましい。
有効な成分であり、その効果から添加量は０．２〜０．
８％とするのが望ましい。
【００１５】さらに、Ａｌ，Ｔｉは、脱酸剤として重要
であるほか、耐酸化性の向上にも役立つ成分である。こ
れ等は、０．００５％以下では効果がなく、一方、０．
５％以上になると酸素と優先的に反応して脆い酸化膜を
作り、電極折損の原因となったりするので、その添加量
は０．００５〜０．５％までとするのが望ましい。
であるほか、耐酸化性の向上にも役立つ成分である。こ
れ等は、０．００５％以下では効果がなく、一方、０．
５％以上になると酸素と優先的に反応して脆い酸化膜を
作り、電極折損の原因となったりするので、その添加量
は０．００５〜０．５％までとするのが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１に、点火プラグ（いわゆる白
金プラグ）の一例を示す。図の１は中心電極、２は絶縁
碍子、３は側方電極、４は主体金具（鉄のハウジング）
であり、側方電極３は主体金具４に溶接して取付けられ
ている。中心電極１の先端には白金チップ５が抵抗溶接
で張り付けられている。また、対極となる側方電極３に
も白金チップ６が、埋め込み溶接後、拡散熱処理して取
付けられている。放電ギャップｇを介して対向する２つ
の白金チップ５、６は、両者ともＰｔ−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｎ
ｉ等の合金から成る。
金プラグ）の一例を示す。図の１は中心電極、２は絶縁
碍子、３は側方電極、４は主体金具（鉄のハウジング）
であり、側方電極３は主体金具４に溶接して取付けられ
ている。中心電極１の先端には白金チップ５が抵抗溶接
で張り付けられている。また、対極となる側方電極３に
も白金チップ６が、埋め込み溶接後、拡散熱処理して取
付けられている。放電ギャップｇを介して対向する２つ
の白金チップ５、６は、両者ともＰｔ−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｎ
ｉ等の合金から成る。
【００１７】この発明の電極材料は、この白金プラグの
中心電極用及び側方電極用として特に有効なものであ
る。
中心電極用及び側方電極用として特に有効なものであ
る。
【００１８】（実施例）表１に示す組成の原料を用意
し、これを真空溶解炉で溶解後、圧延、伸線、軟化工程
を経て所定サイズの電極材料を得た。そして、その電極
材料を中心電極、側方電極に成形加工して各電極にＰｔ
−Ｉｒ合金のチップを上述した方法で接合し、この白金
チップ付き中心電極、側方電極を用いて図１の点火プラ
グを作った。
し、これを真空溶解炉で溶解後、圧延、伸線、軟化工程
を経て所定サイズの電極材料を得た。そして、その電極
材料を中心電極、側方電極に成形加工して各電極にＰｔ
−Ｉｒ合金のチップを上述した方法で接合し、この白金
チップ付き中心電極、側方電極を用いて図１の点火プラ
グを作った。
【００１９】次に、表１に示す従来品、本発明品、比較
品の各材料で作った電極について、側方電極の折れ及び
白金チップ剥離に関する信頼性の評価試験を実施した。
品の各材料で作った電極について、側方電極の折れ及び
白金チップ剥離に関する信頼性の評価試験を実施した。
【００２０】試験は、試作プラグを使用した４サイク
ル、６気筒のエンジンをアイドリング１分、フルスロッ
トル１分の条件を繰り返して１００時間運転し、電極に
熱サイクルによる応力を加える方法で行った。その結果
を表１に併せて示す。
ル、６気筒のエンジンをアイドリング１分、フルスロッ
トル１分の条件を繰り返して１００時間運転し、電極に
熱サイクルによる応力を加える方法で行った。その結果
を表１に併せて示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】評価結果は、繰り返し熱応力により側方電
極の折れ、白金チップの剥離が生じたものを△、その折
れ、剥離が比較的少なかったものを○、全く発生しなか
ったものを◎で示している。
極の折れ、白金チップの剥離が生じたものを△、その折
れ、剥離が比較的少なかったものを○、全く発生しなか
ったものを◎で示している。
【００２３】この結果から分かるように、従来のインコ
ネル系合金（従来品）では良い結果が得られていない
が、本発明品には、側方電極の折れ、及び白金チップの
剥離に関して明らかな改善効果が現れている。
ネル系合金（従来品）では良い結果が得られていない
が、本発明品には、側方電極の折れ、及び白金チップの
剥離に関して明らかな改善効果が現れている。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように、この発明の電極材料
は、従来のインコネル系合金に微量の添加元素、特にＭ
ｏ，Ｗ，Ｎｂの中から選ばれた一種以上の元素を含ませ
たことにより、今まで以上に高温強度、高温耐酸化性に
優れたものになっており、側方電極の折損や白金チップ
の剥離を防止して点火プラグの信頼性、耐久性を高める
のに役立つ。
は、従来のインコネル系合金に微量の添加元素、特にＭ
ｏ，Ｗ，Ｎｂの中から選ばれた一種以上の元素を含ませ
たことにより、今まで以上に高温強度、高温耐酸化性に
優れたものになっており、側方電極の折損や白金チップ
の剥離を防止して点火プラグの信頼性、耐久性を高める
のに役立つ。
【００２５】内燃機関は、希薄燃焼化が進み、ますます
放電電圧を高める傾向にあり、その高電圧のためにプラ
グの電極周辺が１０００℃近い温度に晒されることを考
えると、この発明は極めて有意義なものと言える。
放電電圧を高める傾向にあり、その高電圧のためにプラ
グの電極周辺が１０００℃近い温度に晒されることを考
えると、この発明は極めて有意義なものと言える。
【００２６】また、冷間加工性も良いので、製造に当た
っては既存の設備、工程で対応でき、従来品と同様に低
価格で提供できる利点もある。
っては既存の設備、工程で対応でき、従来品と同様に低
価格で提供できる利点もある。
【図１】白金チップを使用した白金プラグの先端部を拡
大して示す図
大して示す図
１ 中心電極 ２ 絶縁碍子 ３ 側方電極 ４ 主体金具 ５、６ 白金チップ ｇ 放電ギャップ
Claims (2)
- 【請求項１】 重量比でＮｉを７２％以上、Ｃｒを１４
〜１７％、Ｆｅを６〜１０％含有するＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ
基合金に、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂの中から選ばれた元素の一種
以上を０．１〜０．５％添加し、さらに、Ｃ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ａｌ、Ｔｉを各々１％以下添加し、残部はＰ、Ｓ、
Ｃｕの不純分からなる点火プラグ用電極材料。 - 【請求項２】 Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐ、Ｓ、
Ｃｕの添加量が、Ｃ：０．０１〜０．１２％、Ｓｉ：
０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．２〜０．８％、Ａｌ：
０．００５〜０．５％、Ｔｉ：０．００５〜０．５％、
Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｃｕ：０．
５％以下である請求項１記載の点火プラグ用電極材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16743497A JPH1112670A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 点火プラグ用電極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16743497A JPH1112670A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 点火プラグ用電極材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1112670A true JPH1112670A (ja) | 1999-01-19 |
Family
ID=15849643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16743497A Pending JPH1112670A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 点火プラグ用電極材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1112670A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6412465B1 (en) * | 2000-07-27 | 2002-07-02 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | Ignition device having a firing tip formed from a yttrium-stabilized platinum-tungsten alloy |
| JP2003105467A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ |
| EP1325965A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-09 | Hitachi Metals, Ltd. | Ni-based alloy improved in oxidation-resistance, high temperature strength and hot workability |
| US6677698B2 (en) * | 2000-12-15 | 2004-01-13 | Delphi Technologies, Inc. | Spark plug copper core alloy |
| DE10308559B4 (de) * | 2002-02-27 | 2013-07-18 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Zündkerze |
| CN104561718A (zh) * | 2014-12-13 | 2015-04-29 | 宁波帝杨电子科技有限公司 | 铌基高温合金及其制备方法和应用 |
| US9077158B2 (en) | 2012-09-28 | 2015-07-07 | Denso Corporation | Spark plug for internal combustion engine |
| JP2017130267A (ja) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
-
1997
- 1997-06-24 JP JP16743497A patent/JPH1112670A/ja active Pending
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Legal Events
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Effective date: 20040730 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060822 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070417 |