JPS5964732A - ニツケル合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少量のルテニウム及びマンガン郊びに随意的に
少′針のけい素を含有するニッケル合金に関する。

点火プラグ電極は、使用中に腐食と浸食の両者の支配を
受ける。前者は化学的侵食によって起り、後者は火花数
箱、の結果である。点火プラグの有効性の乏しい性能及
び終局の点火プラグの故障は腐食及び浸食の究極の結果
であることがある。

点火端（ｆｌｒｌｎｇ　ｅｎｄ）　　における直径がは
ｒ１／ｌ。

インチである大きな（ｍａｓｓｌｖｅ）点火プラグ中心
電極及び点火端における直径がはｇ数１０００分の７イ
ンチの細い（ｆｉｎｅ）　　ワイヤ点火プラグ中心電極
の両者の腐食と浸食とを減するために種々の手段で貴金
属が使用されている。金、オスミウム、　　　　□イリ
ジウム、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、白金及び
同効物のような貨°金鞘が高価でない卑金属の大きな中
心電極に挿入材（Ｉｎｓｅｒｔ）　　として利用されて
いる（例えば米国特許第３，７９４３７０号、第３．　
Ｉ／　ＯＺ３２　Ａ号、ｆＰ、３，１．９１４　／　９
号１Ｆ−照）。このような電極は、使用寿命における有
効な増加を達成するために多量の貴金属を必要とするの
で、高価である。その上、このような電極は、特に卑金
應と貴金属との界面において甚だしく腐食を受は易い。

ルテニウム、白金、イリジウムの如き釧全屈で全体を生
成された点火チップを有する細いワイヤ中心電極も又示
唆されている（例えば、米国特許第３．３　／　、、ｔ
　／　／　３号及び第３、左４ｔと２３９号参照）。最
後に、耐酸化性及び耐浸食性の金属又は合金で被挟され
た大きな中心電極が示唆されている（例えば、米国％約
第３、９．５−　＆　／ググ号及び第３．９　ｇり７７
７号参照）。

Ｃｏ又はＮ１が主体であり、かつＲｕ　、　Ｒｈ　＋　
Ｐｄ＋Ｉ　ｒ　ｅ　Ｐ　ｔ　ｒ　Ａｇ又はＡｕと合金化
又は混合（ｃｏｍｐｏ−ｕｎｄ）　した合金又はその組
合せが記載されている（米国特許第り０ｇ１７１０号）
。貴金属の必要量は合金の痕跡乃至コθｗｔ％であると
して開示されている。好ましい貴金属は７〜２０ｗｔ％
の白金である。

本発明は腐食に対し意外にも耐えるために、大きな点火
プラグ中心電析として特に有用である改良せる合金の発
見に基くものである。合金は一定の割合におけるニッケ
ル、ルテニウム及びマンガンより本質的に成る。合金は
又少量のけい素を包含する。

従って、犬鍍な点火プラグ中心電極として有用な改良せ
る合金を提供するのが本発明の目的である。

仙、の目的及び利点は以下の詳細な説明から明らかであ
り、解説及び開示のみを鷲図しているが、特許請求の範
囲に記載した発明を決して限定しようとするものではな
い。

明細書中、“％”及び１部”はイ■」れも別に示さない
限り重積％及び重開部である。

点火プラグ電極として有用な本発明の改良せる合金は、
本質的に、０．９〜７．５％のルテニウム、０．９〜／
、、ｌｔ％のマンガン及び９７〜９ｇ、２％のニッケル
より成る。さらに好まじくは実質的に７％のけい素を含
有する。最適の合金は本質的に大体におＸ入て７％のル
テニウム、７％のマンガン、７％のけい素乃び９７％の
ニッケルより成る。

本発明の合金は適当な割合でのニッケル、ルテニウム、
マンガン及びけい素の粉末から通常の粉末冶金技術によ
って製造することができる。然しなから、好ましくは合
金は例えば溶融ニッケルに添加されるビレットに、粉末
のルテニウム、マンガン及びけい素を圧縮する処の溶融
方法によって製造される。溶融方法により生成される本
発明の合金より製造される点火プラグ電極は同じ組成の
合金より製造されるが粉末冶金によって生成される電極
より耐食性が幾分良いことが発見された。粉末冶金技術
により生成される本発明合金の結晶構造は、時には初め
に不均質あることが観察されている。然しなから、点火
プラグ電極がこのような不均質合金より製造され、該を
極を結合した点火プラグが内燃機関で約３分間運転され
ると、走査電子検鐘（ｓｃａｎｎｌｎｇ　ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ　ｍ１ｃｒｏｓｃｏｐｙ）　は合金が均質となるこ
とを示している。それ故に点火プラグ電極は不均質か又
は均質の倒れかである本発明による合金で製造できるこ
とが認められる。

本発明により、大体において７％のルテニウム、７％の
マンｈ”マン、７％のけい素及び９７％のニッケルより
本質的に成る前述の最適の合金より製造された点火プラ
グ電析はすぐれた耐食性を有することが発見された。

実施例／ ニッケル合金を、主として使用の溶融方式により１．２
．２７ｆのルテニウム金柑粉末１．２．２？ｌのマンガ
ン金属粉末、２Ω７１のけい素全屈粉末及びΩ、２．０
．２に９の実質的に純粋なニッケル金属より製造した。

直径／２．７闘、長さ／、２．７ｃｍの実質的に真円形
の円筒形ビレットをルテニウム、マンガン、けい素粉末
の一〇　７　ＮＡＪの均衡加圧（ｊｓｏｓｔａｔｌｃ　
ｐｒｅｓｓｉｎｇ）　　によって生成した。ニッケルを
誘導炉で約／左θ０℃の温度に空気中で溶融シ、その後
ルテニウム−マンガン−げい累ビレットを溶融ニッケル
に装入した。溶融体を約３分間均一となるように混合し
、それからインゴットを溶融体から鋳造した。直径で実
質的に乙、’１ｍｍの円筒状ロンドをそれからビレット
の７つを熱間圧延して製造し、その後７０部鮎の公称直
径を有するワイヤーにロンドを冷間引抜きする。短かい
長さのワイヤーをそれから類句けしくｈｅａｄ）　　補
充の卑金属部品に溶接して中心電極を製造した。

普通のニッケル合金の接地電極と火花すきま（ｓｐａｒ
ｋ　ｇａｐ）の関係で、本発明のニッケル合金を有し、
上述のように生成した中心電極より６個の点火プラグを
製造した。点火プラグは全部で７５０時間試験サイクル
で運転された普通の自動車の６−気筒エンジンで試験さ
れた。試験サイクルは３分間空転（乙００　ｒ、ｐ、ｍ
、　　無負荷）、次いで５５分間広く開いた絞り弁（３
２０Ｏｒ、ｐ、ｍ、　　負荷中）でエンジンを走行する
ことを包含する。点火前進（ｓｐａｒｋ　ａｄｖａｎｃ
ｅ）は、試験プラグと同じ加熱範囲を有する測温点火プ
ラグ（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ　ｓｐａｒｋｐｌｕｇ
）がｇ　ｔｉ　ｓ　’ｃの平均電極先端温度で操作され
るように調節された。標準自動車試験燃料（２−／ガロ
ンのダニチル鉛を含有する）と固体ワイヤ一点火ケーブ
ルが使用され；点火プラグは毎７０時間気筒から気筒へ
回転された。試験後、本発明に実施例λ 合金成分の卵１合を変える点を除永、前述の方式（ｐｒ
ｏｃｅｄｕｒｅ）で追加合金を製造した。合金組成を下
記に示す： 比較方式　実施例　　　　　　組　　　　成Ａ−０３％
Ｒｕ、／％Ｍｎ、／％Ｓ１，９７．３１部％Ｎ１：、２
　Ｚ＆％Ｒｕ、／％Ｍｎ、／％Ｓｌ、９６に％ＮＩ；Ｂ
　　　　−，２％Ｒｕ、／％Ｍｎ　、　／％Ｓ１，９６
％Ｎ１；ｃ　　　　−３％Ｒｕ、７％Ｍ　ｎ　＋　／％
Ｓｌ、９５％Ｎ１０６個の点火プラグを上述の各合金よ
り製造した中心電極より生成した；合金組成は別として
、点火プラグは実施例／と同じであった。これらの点火
プラグは実施例コの組成及び方式へが／１１．０時間エ
ンジン試験されたということを除いては、前述の装置と
方式とを実質的に使用してエンジン試験された。上述の
合金は顕微鏡検査で試験された。

実施例／の合金は最少の腐粂を示すことが発見された。

方式Ａ及びＣの合金は不都合に腐食された。実施例λと
方式日との合金の腐食は中間であり、後者は前者より実
質的にさらに腐食される。

方式Ａ　ｅ　Ｂ　＝　Ｃの合金の腐食は、それらが望ま
しくない電極材料であることを示しているが、一方実施
例／及び−の合金の限定された腐食はそれらが優れた電
極材料であることを示している。

実施例３ 数種のニッケル合金−ビレットを７０部のルテニウム金
属粉末、７０部のマンガン金層粉末、７０部のけい素金
属粉末、９７部部のニッケル金属粉末及び７部の一時の
結合剤としてのパラフィンの均一な混合物より製造した
。真円の円筒状予備成形体を粉末混合物より、約２０７
　ｒＶ、ｄで均衡に圧縮した。予備成形体は直径約／２
．７ｍｒｕ、長さ／２．７ｃｍであった。予備成形体は
約／θ９ｏ〜７３コθ℃の温度で約９θ分間、分解せる
アンモニア雰囲気中にて焼結された。焼結予備成形体は
それから約３９０℃の最高温度で熱間加工により直径約
／／、７ａｍに減径される。熱間加工された予備成形体
はそれから分解アンモニア雰囲気中にて約１０ｑθ℃で
約９θ分間再加熱され、その後実質的に乙、’１ｍｍの
直径を有する円筒状ロンドをそれから約５９０℃で熱間
加工により生成した。

ワイヤーは公称直径／、ｇｍｍにロンドを冷間引抜きに
より生成された。短かい長さのワイヤーはそれから頭付
けされ、補充の卑金属部品に溶接されて中心電極を生成
した。

普通のニッケル合金の接地電極と火花すきまの関係で実
施例３０合金を有し、前述のように生成された中心電極
より６個の点火プラグを製造した。点火プラグは実施例
／に述べた装置と方式とを実質的に使用してエンジン試
験が行なわれた。方式はΩつの点においてＩＣなる：即
ち（１）点火前進は、試験プラグと同じ加熱範囲を有す
る測温点火プラグが７９０　℃の平均電極先端温度で操
作されるように調節された及び（２）プラグは７３０時
間試験された。点火プラグはそれからエンジンより取り
出され、実施例３０合金は顕微儒検査により試験され′
た。

実施例り 合金成分の割合を変える点を除いて、実施例３に述べた
方式によって追加の合金を製造した。

合金組成を下記に示す： 比較方式　実施例　　　　組　　　　成り　　　　　−
／％Ｒｕ、９９％Ｎｌ：Ｅ　　　　　−２％Ｒｕ、９ｇ
％Ｎ１：Ｆ　　　　　−３％ＲＵ、９７％Ｎ１；Ｇ　　
　　　−７％Ｒｕ　　、　０．Ａ；％Ｍｎ　　＋’　９
ｇ、、！ｉ％Ｎ１；４　７％Ｒｕ　ｌ／％Ｍｎ、ｑｇＮ
＋。

上述の各合金より製造した中心′ｆｉ、　極から６個の
点火プラグを生成した；合金組成は別として、点火プラ
グは実施例３と同じであった。これらの点火プラグは２
００時間エンジン試験される以外は実施例３に述べたエ
ンジン試験に付された。合金はそれから顕微−，検査に
より試験された。

実施例３０合金は実施例ダの合金より僅かに少ない腐食
を示すことが発見された。

マンガンを含有しない合金の中、方式りの合金は最少量
の腐食を示すことが発見された。方式Ｅ及びＦの合金は
不都合に腐食され、後者は前者よりさらにそのようであ
る。方式Ｄ−Ｆの合金によって示される腐食はそれらが
望ましくない電極材料であることを示している。

実施例りの合金は方式Ｇの合金より暦食の非常に少ない
ことが発見された。実施例３０合金と比較すると、実施
例ダの合金は耐食性の点から劣っているが、双方の合金
はすぐれた電極材料である。

方式Ｇの合金の９１食は電析材料として望ましくないこ
とを示している。

、実施例／と３との合金の顕微帳写真の比較は、前者が
より飼い耐食性を有することを示している。

合金成分の割合は実施例／と３とで同一であるから、前
者の増加せる耐食性は実施例／の好ましい溶融方式に帰
因する。

前述の観察及び結論に鑑み、ニッケル、マンガン及びル
テニウムは本発明の耐食性合金の必須元素であることが
明らかである。さらに、試験データは、ルテニウム及び
マンガンは少くとも７％に近い量、即ち０．９％以上で
存在するときにのみニッケル合金の耐食性を有効に増加
することを示している。マンガン又はルテニウムのいず
れかが約／、５％より多い量でニッケル合金に存在する
ときは、このような合金は甚だしく粒界腐食を受は易く
なり、そのために電極材料として望ましくな℃・ものと
なる。加うるに、７％のけい素はマンガン及びルテニウ
ムを各々０．９〜７．３％含有するニッケル合金の耐食
性を著しく増加する。

本発明及びその好まし℃コ具体例を述べたけれども、こ
の記載は説明及び開示のみであり、本発明は―許請求の
範囲における記載による以外に限定されないことを意図
している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　０．９〜八へ％のルテニウム、０．９〜７．３％の
   マンガン及び９７〜９ｇ、２％のニッケルより本質的に
   成る合金。 コ、大体において７％のけい素を追加的に含有する特許
   請求の範囲第１項記載の合金。 ３　大体において７％のルテニウム、７％のマンガン、
   ７％のけい素、及び９７％のニッケルより本質的に成る
   特許請求の範囲第１項記鯖の合金。