JP2001348640A - 電極材料 - Google Patents
電極材料Info
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Abstract
高い電極材料として最適なW−Cr基合金を提供する。 【解決手段】 本発明は、Wを35重量%以上、Crを
30重量%〜60重量%含有し、Ni又はFeのうち少
なくとも一種を添加し、さらにSi又はAlのうち少な
くとも一種を5重量%以下添加したW−Cr基合金から
なる電極材料であり、高温での耐酸化性、耐火花消耗性
が高く、かつ高焼結密度を有し、スパークプラグ用電極
材料等に最適である。
Description
用点火プラグ等の電極,溶接用電極等に用いられる電極
材料に関するものである。
ャ等での過給による充填効率向上などにより、内燃機関
用点火プラグにとって、エンジン内の条件がより一層過
酷になってきている。すなわち、エンジン内がさらに高
温化し、さらには、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
や、エンジンの高出力化による振動などが加わり、これ
に伴って、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。そこで、かかる要求に対応する為、耐熱
性に優れたW及びCrを主材料とする含有する合金が検
討されている。
3−41087号には、タングステンを主材料とし、ニ
ッケル0.5〜12重量%,鉄0.5〜8重量%,モリ
ブデン0.5〜25重量%、並びにCr、Ni,Fe,
Mo、その他の添加物を含み、かつ添加物の総量が15
重量%以下の高温用タングステン基合金が開示されてい
る。このものは、この添加物の含有により、W−Ni−
Fe−Mo合金よりもさらに高い高温特性を得ることが
できる。
満のCrを含む耐酸化性を有する耐熱合金も特公昭54
−33212号、特開昭51−136521号、特公昭
55−40653号に開示されている。一方、スパーク
プラグ用電極材料としては、Cr15〜40重量%、残
部をWとするタングステン合金が、特開昭61−267
48号に開示されている。この材料は、800〜100
0℃に耐える耐酸化性の電極として、使用が期待され
る。
7号の高温用タングステン合金にあっては、Crの含有
量が少なく酸化雰囲気での加熱による酸化が大きく、耐
酸化性が不十分であった。また、特公昭54−3321
2号、特開昭51−136521号、特公昭55−40
653号に開示されている26重量%以下のWと30重
量%未満のCrを含む耐酸化性耐熱合金にあっては、W
量が少ないため1900℃以下で溶融してしまい、耐火
花消耗性が不十分であった。またCr量も30重量%未
満と小さく、耐酸化性も不十分であった。従って、これ
らに開示されている材料は、高い耐酸化性を要求される
スパークプラグ用電極材料として、適当とはいえないも
のであった。
示されているタングステン合金よりなる電極材料は、8
00〜1200℃での耐酸化性が著しく向上するが、焼
結温度が1300〜1400℃と低いため、焼結密度も
理論密度の50〜80重量%低くなっている。このた
め、組織的欠陥が多く、内部まで酸化が進行し易く、耐
酸化性に問題があった。
れ、焼結密度の高いスパークプラグ用電極材料や溶接用
電極として最適なW−Cr基合金を提供することを目的
とするものである。
%以上、Crを30重量%〜60重量%含有し、Ni又
はFeのうち少なくとも一種を添加し、さらにSi又は
Alのうち少なくとも一種を5重量%以下添加したW−
Cr基合金からなる電極材料である。
め、Wを主成分とし、その含有量を35重量%以上とし
ている。
上のためにCrの含有量は30重量%以上とし、上限は
60重量%以下とする。Cr量が60重量%以上となる
と、溶融温度が低下し、耐火花消耗性は低下し、好まし
くない。
Feの少なくとも一種を添加することにより、より低温
で液相を形成させ、液相焼成を促進することが可能とな
り、焼結密度は85%以上が得られる。
%まで添加することにより高温で、より良好で安定な酸
化被膜が形成され、耐酸化性の向上がみられる。ただ
し、5重量%を越えると、合金の脆化が著しく、加工性
が悪くなる。
素ガス中あるいは、真空中等の非酸化性雰囲気で160
0〜2700℃の温度範囲で焼結が行われる。液相焼結
を十分に促進させるためには、1600℃以上の温度が
必要であり、焼結中の雰囲気による酸化あるいは浸炭を
防ぐためには、2700℃以下とする必要があるからで
ある。
なくとも一種と置換し、かつMo又はNbの含有量を5
重量%以下とすることができる。すなわち、耐火花消耗
性を得るため、Wを主成分とし、その含有量を35重量
%以上とするが、このWの一部は、ごく少量であれば、
高融点で特性の似通った、MoあるいはNbの少なくと
も一種と置き換えることができる。ただし、Moあるい
はNbの含有量が5重量%を越えると、溶融温度の低下
により耐火花消耗性が低下することもあるので、Moあ
るいはNbの含有量が5重量%以下が望ましい。
性、耐火花消耗性が高く、かつ高焼結密度を有し、主に
スパークプラグ用電極材料として最適である。
を説明する。図1は、本発明が適用される内燃機関用ス
パークプラグ1を示すものである。ここで、この内燃機
関用スパークプラグ1は、端子部2,絶縁部3及び主体
金具4を備えてなり、該主体金具4の下部には内燃機関
等のエンジンヘッドに螺合するための取付け螺子5が形
成される。さらに先端には中心電極6と、接地電極7と
が設けられている。そしてこの接地電極4と中心電極6
との間に火花放電ギャップを形成するようにしている。
及び中心電極6の材料として用いられる。
用いるW−Cr基合金にあって、その成分を変えた試料
1〜試料19の特性を示すものであり、夫々酸化揮発
性、火花消耗性、及び焼結密度を判定した。かかる図2
にあって、酸化揮発性は残量率(%)により定めた。ま
たその判定基準は次の表で示すとおりである。
ガス中あるいは、真空中等の非酸化性雰囲気で1600
〜2700℃の温度範囲で焼結を行なった。ここで液相
焼結を十分に促進させるためには、1600℃以上の温
度が必要である。また、2700℃以下とするのは焼結
中の雰囲気による酸化あるいは浸炭を防ぐためである。
のすぐれた材料を提供しようとするものであるから、酸
化揮発性については優判定のもの、耐火花消耗性及び焼
結密度については可以上のものを範囲内とした。
と、その総合評価につき説明する。ここで試料1〜試料
6,9はW−Cr−Ni−Fe合金であり、Niを0.
5重量%、Feを0.3重量%とし、Crを変化させる
と共に、その残り(Cが微小に含有)をWとしたもので
ある。ここで、試料1は、Crが少なく、このため酸化
揮発性(耐酸化性)が不良であった。その他の試料2〜
6,9は、酸化揮発性が良好(可又は良)ではあるもの
の、上述した近年の過酷な条件化における使用を前提と
すると、従来を越える特性(優)とは言い難いものであ
った。従って、試料1〜試料6,9はその総合評価とし
ていずれも範囲外とすべきものであった。
たものであるが、この添加により、酸化揮発性が向上
し、優判定となった。ここで試料7は、Moを5.0重
量%添加したものであり、試料8は、Nbを5.0重量
%添加したものである。ところで試料10は、Nbを
5.0重量%添加し、Niを1.0重量%、Feを0.
5重量%としたものであるが、酸化揮発性が充分ではな
かった。また試料11は、、Niを1.5重量%、Fe
を0.7重量%とし、試料12は、Niを2.0重量
%、Feを1.0重量%としたものであるが、同じく酸
化揮発性が充分とはならなかった。従って、試料7,試
料8はいずれも総合評価として適正であり、かつ試料1
0〜12はいずれも範囲外とすべきものであった。
はAlのいずれか、又は両方を含有し、かつCrを40
重量%,Niを0.5重量%、Feを0.3重量%とし
たものであるが、いずれも、酸化揮発性が優判定となっ
た。ただし、試料15は、火花放電性と、焼結密度が不
良であった。また、試料18は、耐火花消耗性が不良で
あった。この結果、試料13,14及び試料16,1
7,19は総合評価として範囲内であり、試料15,1
8は範囲外とすべきものであった。
範囲を検討する。各試料にあっては、いずれも、耐火花
消耗性を得るため、Wを主成分としている。ただし、W
を主成分とするために、その含有量は35重量%以上と
する必要がある。
ためにCrの含有量は30重量%以上(試料1を除外)
とし、上限は60重量%以下とする。Cr量が60重量
%以上となると、溶融温度が低下し、耐火花消耗性は低
下するから好ましくないからである。
あり、そこで、Ni及びFeの少なくとも一種を添加す
ることにより、より低温で液相を形成させ、液相焼成を
促進することが可能となり、焼結密度は85%以上が得
られる。
%まで添加する(試料7,8,13,14,16,1
7,19)ことにより高温で、より良好で安定な酸化被
膜が形成され、耐酸化性の向上がみられる。ただし、5
重量%を越える(試料15,18)と、合金の脆化が著
しく、加工性が悪くなる。
以上、Crを30重量%〜60重量%含有し、Ni又は
Feのうち少なくとも一種を添加し、さらにSi又はA
lのうち少なくとも一種を5重量%以下添加したW−C
r基合金からなるスパークプラグ用電極材料にあって
は、高温での耐酸化性、耐火花消耗性が高く、かつ高焼
結密度を有することとなり、近年の過酷な条件で使用さ
れるスパークプラグ用電極材料として最適である。
融点で特性の似通った、MoあるいはNbの少なくとも
一種と置き換えることができる。ただし、Moあるいは
Nbの含有量が5重量%を越えると、試料10のよう
に、溶融温度の低下により耐火花消耗性が低下すること
もあるので、MoあるいはNbの含有量が5重量%以下
が望ましい。すなわち、Wの一部をMo又はNbのうち
少なくとも一種と置換し、かつMo又はNbの含有量を
5重量%以下とした材料は、スパークプラグ用電極材料
として好適である。尚、かかる電極材料は、スパークプ
ラグに限定されるものではなく、溶接用電極等、他の電
極材料としても用いられ得る。
30重量%〜60重量%含有し、Ni又はFeのうち少
なくとも一種を添加し、さらにSi又はAlのうち少な
くとも一種を5重量%以下添加したW−Cr基合金から
なるスパークプラグや溶接用電極等に用いられる電極材
料であり、このため、高温での耐酸化性、耐火花消耗性
が高く、かつ高焼結密度を有し、スパークプラグ用電極
材料等に最適である。この場合に、Wの一部をMo又は
Nbのうち少なくとも一種と置換し、かつMo又はNb
の含有量を5重量%以下とした構成も同様の効果を有す
る。
面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】Wを35重量%以上、Crを30重量%〜
60重量%含有し、Ni又はFeのうち少なくとも一種
を添加し、さらにSi又はAlのうち少なくとも一種を
5重量%以下添加したW−Cr基合金からなる電極材
料。 - 【請求項2】Wの一部をMo又はNbのうち少なくとも
一種と置換し、かつMo又はNbの含有量を5重量%以
下とした請求項1記載の電極材料。
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JP2000172429A JP4267802B2 (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | 電極材料 |
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