JP2003105467A - Spark plug - Google Patents

Spark plug

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JP2003105467A
JP2003105467A JP2001302183A JP2001302183A JP2003105467A JP 2003105467 A JP2003105467 A JP 2003105467A JP 2001302183 A JP2001302183 A JP 2001302183A JP 2001302183 A JP2001302183 A JP 2001302183A JP 2003105467 A JP2003105467 A JP 2003105467A
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noble metal
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a parallel facing spark plug which can prevent or suppress the peeling of a noble metal chip by the selection of the material of a base metal of a parallel electrode on welding of the noble metal chip in particular. SOLUTION: The electrode base metal at least forming the surface part of the parallel electrode (ground electrode) 4 consists of an Ni alloy essentially consisting of Ni, and, in particular, for suppressing or preventing the peeling of a noble metal chip, and the electrode base metal contains, by mass, 15 to 25% Cr, 0.05 to 5% Fe, 0.05 to 5% Al, 0.01 to 0.1% C, and 0.1 to 2% Si and/or Mn.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はスパークプラグに関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a spark plug.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車エンジン等の内燃機関の点火用に
使用されるスパークプラグとしては、中心電極と、自身
の側面と中心電極の先端面との間に放電ギャップを形成
する平行電極とを備えたいわゆる平行対向型のスパーク
プラグがあり、上記放電ギャップにて中心電極の軸線方
向に火花放電が可能とされている。このような平行対向
型のスパークプラグにおいては、耐久性向上を目的とし
て、中心電極及び接地電極の少なくとも一方にPt合金
やIr合金等の貴金属チップを溶接したものがある。
2. Description of the Related Art A spark plug used for ignition of an internal combustion engine such as an automobile engine is provided with a center electrode and a parallel electrode forming a discharge gap between its side surface and the tip surface of the center electrode. In addition, there is a so-called parallel facing type spark plug, and a spark discharge is possible in the axial direction of the center electrode in the discharge gap. In such a parallel facing type spark plug, there is a spark plug in which at least one of the center electrode and the ground electrode is welded with a noble metal tip such as Pt alloy or Ir alloy for the purpose of improving durability.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】近年、エンジンの高性
能化、燃焼効率の向上、燃焼ガスの変更に伴い、スパー
クプラグの電極温度が上昇し、又は厳しい熱サイクルに
晒されるようになり、電極母材に耐久性向上を目的とし
て溶接された貴金属チップが剥離する場合がある。特
に、中心電極に比して高温環境下に晒され、相対的に冷
熱温度変化の激しい平行電極においては貴金属チップが
剥離する可能性が高い。このように貴金属チップが電極
母材から剥離すると、耐久性向上効果がなくなり、当該
スパークプラグの耐久寿命が短くなってしまう場合があ
る。
In recent years, as the engine performance has been improved, the combustion efficiency has been improved, and the combustion gas has been changed, the electrode temperature of the spark plug has risen or is exposed to severe heat cycles. The noble metal tip welded to the base material for the purpose of improving durability may peel off. In particular, the noble metal tip is likely to be peeled off in a parallel electrode which is exposed to a high temperature environment as compared with the center electrode and in which the temperature of the cold heat changes significantly. When the noble metal tip is peeled off from the electrode base material as described above, the durability improving effect is lost, and the durability life of the spark plug may be shortened.

【0004】本発明の課題は、上記のような平行対向型
のスパークプラグにおいて、特に貴金属チップを溶接す
る場合の平行電極母材の材質選択により、貴金属チップ
の剥離を防止ないし抑制することが可能なスパークプラ
グを提供することにある。
The object of the present invention is to prevent or suppress the peeling of the noble metal tip by selecting the material of the parallel electrode base material in the parallel facing type spark plug as described above, particularly when welding the noble metal tip. To provide a simple spark plug.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記問題
を解決するために本発明のスパークプラグは、中心電極
と、該中心電極の外側に配置される絶縁体と、絶縁体の
外側を覆う筒状の主体金具と、一端側が前記主体金具の
先端部に配設され、他端側の側面が中心電極の先端面と
の間に放電ギャップを形成する平行電極とを備え、放電
ギャップに臨む位置に、貴金属元素を主成分とする貴金
属チップが配設されるとともに、平行電極の少なくとも
表層部を形成する電極母材が、Niを主体として含み、
Crを15質量%以上25質量%以下、Feを0.05
質量%以上5質量%以下、Alを0.05質量%以上5
質量%以下、Cを0.01質量%以上0.1質量%以
下、Si及び/又はMnを0.1質量%以上2質量%以
下、含有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a spark plug of the present invention covers a center electrode, an insulator arranged outside the center electrode, and an outside of the insulator. A tubular metal shell and a parallel electrode having one end side disposed at the tip of the metal shell and a side surface on the other end side forming a discharge gap between the end surface and the tip end surface of the center electrode are provided to face the discharge gap. A noble metal tip containing a noble metal element as a main component is arranged at a position, and the electrode base material forming at least the surface layer portion of the parallel electrode mainly contains Ni,
Cr is 15% by mass or more and 25% by mass or less, Fe is 0.05
5% by mass or more and 5% by mass or less and 0.05% by mass or more of Al
The content of C is 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, and Si and / or Mn is 0.1% by mass or more and 2% by mass or less.

【0006】平行電極は、中心電極に比して燃焼環境下
に晒され、熱が逃げ難くいため、熱酸化等により中心電
極よりも相対的に貴金属チップの剥離が生じやすく、ま
た中心電極に比して相対的に長いため折れやすいもので
ある。そこで、本発明においては、平行電極の少なくと
も表層部を形成する電極母材を、上記各成分からなる高
温強度及び耐酸化性に優れたNi合金にて構成したた
め、高温環境下における強度及び耐食性が高いものとな
り、上記貴金属チップの剥離が防止ないし抑制され、当
該スパークプラグは高い耐久性を具備するものとなる。
The parallel electrode is more exposed to the combustion environment than the center electrode, and the heat is less likely to escape. Therefore, the noble metal tip is more likely to peel off than the center electrode due to thermal oxidation or the like. Since it is relatively long, it easily breaks. Therefore, in the present invention, since the electrode base material forming at least the surface layer portion of the parallel electrode is composed of a Ni alloy having excellent high temperature strength and oxidation resistance composed of the above components, strength and corrosion resistance in a high temperature environment are high. As a result, the noble metal tip is prevented from peeling off or suppressed, and the spark plug has high durability.

【0007】貴金属チップは例えば溶接により平行電極
に配設することが可能で、本発明の構成成分を含む電極
母材を具備する平行電極においては、該溶接された貴金
属チップの剥離が防止ないし抑制される。なお、平行電
極において少なくとも貴金属チップが溶接等により配設
された面、及びその周辺が上記各成分を少なくとも含む
電極母材にて構成されるものとすることができ、特に少
なくとも上記貴金属チップ近傍において各成分が含まれ
ていれば、貴金属チップの剥離を防止ないし抑制するこ
とができる。
The noble metal tip can be arranged on the parallel electrodes by, for example, welding. In the parallel electrode having the electrode base material containing the constituents of the present invention, the peeling of the welded noble metal tip is prevented or suppressed. To be done. In the parallel electrode, at least the surface on which the noble metal tip is provided by welding or the like, and the periphery thereof can be formed of an electrode base material containing at least the above components, and particularly at least in the vicinity of the noble metal tip. If each component is contained, peeling of the noble metal tip can be prevented or suppressed.

【0008】次に、上記平行電極の構成成分について説
明する。Crは高温強度、高温耐食性を向上させる作用
がある。含有量が15質量%未満の場合には、十分な高
温強度ないし耐食性の向上が見られない場合があり、2
5質量%を超えると該平行電極の曲げ加工等における加
工性が低下する場合がある。Crの含有量は好ましくは
16質量%以上22質量%以下とするのが良い。Feは
高温強度、高温耐食性を向上させる作用がある。含有量
が5質量%を超える、もしくは0.05質量%未満の場
合には、十分な高温強度ないし耐食性の向上が見られな
い場合がある。Feの含有量は好ましくは0.5質量%
以上3質量%以下とするのが良い。Alは高温強度、高
温耐食性を向上させる作用がある。含有量が0.05質
量%未満の場合、十分な高温強度ないし耐食性の向上が
見られない場合があり、5質量%を超えると該平行電極
の曲げ加工等における加工性が低下する場合がある。ま
た、主体金具に対して溶接により該平行電極を配設する
場合には、その溶接性も低下する場合がある。Alの含
有量は好ましくは0.3質量%以上4.5質量%以下と
するのが良い。Cは高温強度を向上させる作用がある。
含有量が0.1質量%を超えると該平行電極の曲げ加工
等における加工性が低下する場合があり、また主体金具
に対して溶接により該平行電極を配設する場合には、そ
の溶接性も低下する場合がある。また、0.01質量%
未満では、高温強度の向上が見られない場合がある。C
の含有量は好ましくは0.05質量%以上0.1質量%
以下とするのが良い。Si及び/又はMnは耐酸化性を
向上させ、含有量が2質量%を超えると該平行電極の曲
げ加工等における加工性が低下する場合がある。Si及
び/又はMnの含有量は好ましくは0.5質量%以上1
質量%以下とするのが良い。
Next, the constituent components of the parallel electrode will be described. Cr has an effect of improving high temperature strength and high temperature corrosion resistance. If the content is less than 15% by mass, sufficient improvement in high temperature strength or corrosion resistance may not be observed, and 2
If it exceeds 5% by mass, workability in bending of the parallel electrode may be deteriorated. The Cr content is preferably 16% by mass or more and 22% by mass or less. Fe has the effect of improving high temperature strength and high temperature corrosion resistance. When the content is more than 5% by mass or less than 0.05% by mass, sufficient improvement in high temperature strength or corrosion resistance may not be observed. Fe content is preferably 0.5% by mass
It is preferable that the content is 3 mass% or less. Al has the effect of improving high temperature strength and high temperature corrosion resistance. When the content is less than 0.05% by mass, sufficient improvement in high temperature strength or corrosion resistance may not be observed, and when it exceeds 5% by mass, workability in bending of the parallel electrode may be deteriorated. . Further, when the parallel electrodes are arranged on the metal shell by welding, the weldability of the metal shell may be deteriorated. The Al content is preferably 0.3% by mass or more and 4.5% by mass or less. C has the effect of improving high temperature strength.
If the content exceeds 0.1% by mass, the workability of the parallel electrode in bending or the like may be deteriorated, and if the parallel electrode is arranged on the metal shell by welding, the weldability May also decrease. Moreover, 0.01 mass%
If it is less than 1, the improvement in high temperature strength may not be observed. C
Is preferably 0.05% by mass or more and 0.1% by mass
The following is good. Si and / or Mn improves the oxidation resistance, and if the content exceeds 2 mass%, the workability in bending of the parallel electrode may be deteriorated. The content of Si and / or Mn is preferably 0.5% by mass or more and 1
It is preferable that the content is not more than mass%.

【0009】また、上記電極母材にはWを10質量%以
上20質量%以下含有させることができる。WはNi合
金中に固溶硬化して高温強度、高温耐酸化性を向上させ
る。10質量%未満の場合、該高温強度、高温耐酸化性
の顕著な向上効果が得られなくなる場合があり、20質
量%を超えると該平行電極の曲げ加工等における加工性
が低下する場合がある。Wの含有量は好ましくは10質
量%以上15質量%以下とするのが良い。
The electrode base material may contain W in an amount of 10% by mass or more and 20% by mass or less. W is solid-solution hardened in a Ni alloy to improve high temperature strength and high temperature oxidation resistance. If it is less than 10% by mass, the effect of significantly improving the high temperature strength and high temperature oxidation resistance may not be obtained, and if it exceeds 20% by mass, the workability in bending of the parallel electrodes may be deteriorated. . The content of W is preferably 10% by mass or more and 15% by mass or less.

【0010】また、上記電極母材にはMoを0.5質量
%以上5質量%以下含有させることができる。MoはW
と同様にNi合金中に固溶硬化して高温強度、高温耐酸
化性を向上させる。0.5質量%未満の場合、該高温強
度、高温耐酸化性の顕著な向上効果が得られなくなる場
合があり、5質量%を超えると該平行電極の曲げ加工等
における加工性が低下する場合がある。Moの含有量は
好ましくは1質量%以上3質量%以下とするのが良い。
The electrode base material may contain Mo in an amount of 0.5% by mass or more and 5% by mass or less. Mo is W
In the same manner as described above, solid solution hardening is performed in a Ni alloy to improve high temperature strength and high temperature oxidation resistance. When it is less than 0.5% by mass, the remarkable effect of improving the high temperature strength and high temperature oxidation resistance may not be obtained, and when it exceeds 5% by mass, the workability in bending of the parallel electrodes is deteriorated. There is. The content of Mo is preferably 1% by mass or more and 3% by mass or less.

【0011】さらに、上記電極母材にはCoを0.5質
量%以上5質量%以下含有させることができ、該Coの
添加により高温強度を向上させることができる。0.5
質量%未満の場合は、高温強度の顕著な向上効果が得ら
れなくなる場合があり、5質量%を超えて添加しても、
それ以上の効果が得られないことから経済性を考慮して
上限を5質量%とするのがよい。Coの含有量は好まし
くは2質量%以上5質量%以下とするのが良い。
Further, the electrode base material can contain Co in an amount of 0.5% by mass or more and 5% by mass or less, and the high temperature strength can be improved by adding the Co. 0.5
If it is less than 5% by mass, the effect of notably improving the high temperature strength may not be obtained.
Since no further effect can be obtained, it is preferable to set the upper limit to 5 mass% in consideration of economy. The Co content is preferably 2% by mass or more and 5% by mass or less.

【0012】なお、本明細書において「主成分」、「主
体として含む」とは、特に断りがないかぎり、最も質量
含有率が高くなる態様で含むことを意味するものとして
用いた。
In the present specification, the terms "main component" and "comprising mainly" are used to mean inclusion in the form having the highest mass content unless otherwise specified.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1に示す本発明の一例たるスパ
ークプラグ100は、いわゆる平行対向型のスパークプ
ラグであって、筒状の主体金具1、先端部が突出するよ
うにその主体金具1内に嵌め込まれた絶縁体2、先端部
を突出させた状態で絶縁体2の内側に設けられた中心電
極3、及び主体金具1に一端側が結合され、他端側が中
心電極3の先端面と対向するように配置された平行電極
4等を備えている。そして、平行電極4と中心電極3と
の間には放電ギャップgが形成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A spark plug 100 as an example of the present invention shown in FIG. 1 is a so-called parallel facing type spark plug, and is a tubular metal shell 1 and its metal shell 1 with its tip protruding. The insulator 2 fitted in the inside, the center electrode 3 provided inside the insulator 2 with the tip portion protruding, and the metal shell 1 have one end side coupled and the other end side being the tip surface of the center electrode 3. The parallel electrodes 4 and the like arranged so as to face each other are provided. A discharge gap g is formed between the parallel electrode 4 and the center electrode 3.

【0014】ここで、平行電極4は、図2に示すように
中心電極3の先端面3aと概ね平行に配置される直線状
の平行部4aを有し、該平行部4aの側面において中心
電極3の先端面3aとの間に放電ギャップgを形成して
いる。この平行電極4において、放電ギャップgに臨む
位置には、貴金属元素を主成分とする貴金属チップ32
が溶接により接合されている。なお、中心電極3の先端
面3aには本実施例の場合、貴金属元素を主成分とする
貴金属チップ31が同様に溶接により接合されており、
該貴金属チップ31の先端面をもって中心電極3の先端
面3aとしている。このように電極の発火部に貴金属チ
ップを配設させることにより、電極の耐久性が向上され
ている。
Here, the parallel electrode 4 has a linear parallel portion 4a which is arranged substantially parallel to the tip surface 3a of the center electrode 3 as shown in FIG. 2, and the center electrode is provided on the side surface of the parallel portion 4a. A discharge gap g is formed between the end surface 3 and the tip surface 3a. In this parallel electrode 4, a noble metal tip 32 containing a noble metal element as a main component is provided at a position facing the discharge gap g.
Are joined by welding. In the case of the present embodiment, a noble metal tip 31 containing a noble metal element as a main component is similarly joined to the tip surface 3a of the center electrode 3 by welding,
The tip surface of the noble metal tip 31 is used as the tip surface 3a of the center electrode 3. By thus disposing the noble metal tip on the ignition part of the electrode, the durability of the electrode is improved.

【0015】図1に戻り、主体金具1は炭素鋼等で形成
され、主体金具1の外周面には取付け用のねじ部7が形
成されている。スパークプラグ100は、該ねじ部7に
より例えばガソリンエンジン(内燃機関)のシリンダヘ
ッドに取り付けられる。そして、その状態で平行電極4
と中心電極3との間に高電圧を印加することにより、火
花放電ギャップgに火花放電して、該エンジンの着火源
としての役割を果たすこととなる。なお、ねじ部7の外
径は、例えば14mmである。また、中心電極3はイン
コネル(Inconel:商標名)等のNi合金で構成されて
いる。さらに、絶縁体2はアルミナ等のセラミックス焼
成体で構成されている。
Returning to FIG. 1, the metal shell 1 is made of carbon steel or the like, and a threaded portion 7 for mounting is formed on the outer peripheral surface of the metal shell 1. The spark plug 100 is attached to the cylinder head of, for example, a gasoline engine (internal combustion engine) by the screw portion 7. Then, in that state, the parallel electrode 4
By applying a high voltage between the center electrode 3 and the center electrode 3, a spark discharge is generated in the spark discharge gap g, which serves as an ignition source of the engine. The outer diameter of the screw portion 7 is 14 mm, for example. The center electrode 3 is made of Ni alloy such as Inconel (trademark). Furthermore, the insulator 2 is made of a ceramics sintered body such as alumina.

【0016】絶縁体2の軸方向には貫通孔6が形成され
ており、その一方の端部側に端子金具8が挿入・固定さ
れ、同じく他方の端部側に中心電極3が挿入・固定され
ている。また、該貫通孔6内において端子金具8と中心
電極3との間に抵抗体15が配置されている。この抵抗
体15の両端部は、導電性ガラスシール層16,17を
介して中心電極3と端子金具8とにそれぞれ電気的に接
続されている。これら導電性ガラスシール層16,17
及び抵抗体15は、導電性結合層を形成するものであ
る。なお、抵抗体15を省略し、端子金具8と中心電極
3とを単一の導電性ガラスシール層で接合するようにし
てもよい。なお、端子金具8は低炭素鋼等で構成され、
表面には防食のための図示しないNiメッキ層が形成さ
れたものである。
A through hole 6 is formed in the axial direction of the insulator 2, a terminal fitting 8 is inserted and fixed on one end side of the insulator 2, and a center electrode 3 is inserted and fixed on the other end side of the insulator. Has been done. A resistor 15 is arranged in the through hole 6 between the terminal fitting 8 and the center electrode 3. Both ends of the resistor 15 are electrically connected to the center electrode 3 and the terminal fitting 8 via the conductive glass seal layers 16 and 17, respectively. These conductive glass seal layers 16, 17
The resistor 15 and the resistor 15 form a conductive coupling layer. The resistor 15 may be omitted and the terminal fitting 8 and the center electrode 3 may be joined together by a single conductive glass seal layer. The terminal fitting 8 is made of low carbon steel or the like,
A Ni plating layer (not shown) for corrosion protection is formed on the surface.

【0017】上記スパークプラグ100において、平行
電極4の少なくとも表層部を形成する電極母材がNiを
主成分とするNi合金から構成されている。さらに、上
記貴金属チップ32の剥離を防止ないし抑制するため
に、該電極母材がCrを15質量%以上25質量%以
下、Feを0.05質量%以上5質量%以下、Alを
0.05質量%以上5質量%以下、Cを0.01質量%
以上0.1質量%以下、Si及び/又はMnを0.1質
量%以上2質量%以下、含有して構成されている。
In the spark plug 100, the electrode base material forming at least the surface layer portion of the parallel electrode 4 is composed of a Ni alloy containing Ni as a main component. Further, in order to prevent or suppress the peeling of the noble metal tip 32, the electrode base material contains Cr in an amount of 15% by mass or more and 25% by mass or less, Fe in an amount of 0.05% by mass or more and 5% by mass or less, and Al in an amount of 0.05% by mass or less. 5% by mass or more and 0.01% by mass of C
0.1 mass% or more and 0.1 mass% or more and 2 mass% or less of Si and / or Mn are contained.

【0018】なお、平行電極4における更なるチップの
剥離防止のために、Wを10質量%以上20質量%以
下、及び/又はMoを0.5質量%以上5質量%以下、
及び/又はCoを0.5質量%以上5質量%以下含有さ
せることができる。このような構成成分を具備した母材
を、平行電極4の少なくとも表層部を形成する電極母材
として適用することにより、該平行電極4における貴金
属チップ32の剥離が防止ないし抑制され、ひいてはス
パークプラグ100の耐久寿命向上に寄与することが可
能となる。また、平行電極4の先端が主体金具1に対し
てスパークプラグ100の軸線方向に5mm以上突出し
ている場合には、特に熱の影響を受けやすいので上記の
効果が大きくなる。
In order to prevent further peeling of the chip in the parallel electrode 4, W is 10% by mass or more and 20% by mass or less, and / or Mo is 0.5% by mass or more and 5% by mass or less,
And / or Co can be contained in an amount of 0.5% by mass or more and 5% by mass or less. By applying the base material having such constituents as the electrode base material forming at least the surface layer portion of the parallel electrode 4, peeling of the noble metal tip 32 on the parallel electrode 4 is prevented or suppressed, and by extension, the spark plug. It becomes possible to contribute to the improvement of the durable life of 100. Further, when the tip of the parallel electrode 4 projects by 5 mm or more in the axial direction of the spark plug 100 with respect to the metal shell 1, the above effect is enhanced because it is particularly susceptible to heat.

【0019】[0019]

【実施例】上記構成のスパークプラグ100について、
本発明の効果を確認するために以下の実験を行った。平
行電極4の電極母材の材質として、表1に示す各添加元
素からなる種々の組成の合金を採用した。この電極母材
を主体金具1の先端面1aに抵抗溶接により接合して、
平行電極4とし、図1に示すのと同様の形態の各種スパ
ークプラグを作成した(比較例1〜3,実施例1〜
6)。このスパークプラグ(比較例1〜3,実施例1〜
6)を用いて以下の各試験(耐剥離性試験、引張り強さ
試験、耐酸化性試験、耐折損性試験)を行った。なお、
各電極には貴金属チップ31,32としてPt−20質
量%Irからなる円板状部材を抵抗溶接により接合させ
てある。
[Embodiment] Regarding the spark plug 100 having the above structure,
The following experiments were conducted to confirm the effects of the present invention. As the material of the electrode base material of the parallel electrode 4, alloys of various compositions containing the additive elements shown in Table 1 were adopted. This electrode base material is joined to the front end surface 1a of the metal shell 1 by resistance welding,
As the parallel electrodes 4, various spark plugs having the same form as shown in FIG. 1 were prepared (Comparative Examples 1 to 3, Examples 1 to 1).
6). This spark plug (Comparative Examples 1-3, Examples 1-
Using 6), the following tests (peeling resistance test, tensile strength test, oxidation resistance test, and breakage resistance test) were performed. In addition,
A disk-shaped member made of Pt-20 mass% Ir as the noble metal chips 31 and 32 is joined to each electrode by resistance welding.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】(耐剥離性試験)まず、平行電極4に溶接
された貴金属チップ32の耐剥離性試験を行った。具体
的には、机上冷熱バーナー試験により、1000℃、2
分間加熱と、自然冷却1分を1サイクルとして、この冷
熱サイクルを1000サイクル行った後の酸化スケール
の発生率(%)を算出することで評価した。すなわち、
貴金属チップは電極材料の火花消耗を抑制するために配
設されているが、該電極材料と貴金属チップとの溶接面
における酸化スケールの発生率(%)を評価することで
貴金属チップの剥離性を評価することができる。ここで
は、冷熱サイクルを1000サイクル行った後の平行電
極4を、貴金属チップ32の中心軸線を含む軸方向に切
断した面にエッチングを施し、貴金属チップ32の径方
向における酸化スケールの深さを測定した。図3に切断
面の模式図を示す。酸化スケール深さは、平行電極4の
母材と貴金属チップ32との界面に生じる亀裂sfの、
チップの径方向への進展長(B1+B2)として定義さ
れる値である。そして、酸化スケール発生率(%)は、
酸化スケール深さ(B1+B2)とチップ径Aとの比
(B1+B2)/Aで定義される値であり、貴金属チッ
プの剥離度合いを測る目安となる。
(Peeling resistance test) First, the peeling resistance test of the noble metal tip 32 welded to the parallel electrode 4 was conducted. Specifically, 1000 ° C, 2
It was evaluated by calculating the generation rate (%) of the oxide scale after 1000 cycles of this cooling / heating cycle, with one cycle consisting of one minute heating and one minute of natural cooling. That is,
The noble metal tip is arranged in order to suppress spark consumption of the electrode material, but the peelability of the noble metal tip can be evaluated by evaluating the rate (%) of oxide scale generation at the weld surface between the electrode material and the noble metal tip. Can be evaluated. Here, the parallel electrode 4 after 1000 cycles of cooling and heating was etched on the surface cut in the axial direction including the central axis of the noble metal tip 32, and the depth of the oxide scale in the radial direction of the noble metal tip 32 was measured. did. FIG. 3 shows a schematic view of the cut surface. The oxide scale depth is determined by the crack sf generated at the interface between the base material of the parallel electrode 4 and the noble metal tip 32.
It is a value defined as the radial extension of the tip (B1 + B2). And the oxide scale occurrence rate (%) is
It is a value defined by the ratio (B1 + B2) / A of the oxide scale depth (B1 + B2) and the tip diameter A, and is a standard for measuring the degree of peeling of the noble metal tip.

【0022】(引張り強さ試験)表1に示す添加元素を
含む各電極材料を用い、平行電極を形成する前の線材を
作製した。そして、それらを適宜切断し、800℃にて
引張り試験を行った。結果を表2に示す。
(Tensile Strength Test) Using the electrode materials containing the additive elements shown in Table 1, wire rods before forming parallel electrodes were prepared. Then, they were cut appropriately and a tensile test was performed at 800 ° C. The results are shown in Table 2.

【0023】(耐酸化性試験)表1に示した各比較例及
び実施例のスパークプラグを電気炉(大気中)において
加熱冷却する耐酸化性試験を行ない、平行電極4表面の
酸化膜厚が0.1mmに達するサイクル数を確認した。
試験は、1100℃、24時間加熱と、室温までの徐冷
とを1サイクルとした。結果を表2に示す。
(Oxidation resistance test) The spark plugs of the comparative examples and the examples shown in Table 1 were subjected to an oxidation resistance test by heating and cooling in an electric furnace (in the air), and the oxide film thickness on the surface of the parallel electrodes 4 was measured. The number of cycles to reach 0.1 mm was confirmed.
The test consisted of heating at 1100 ° C. for 24 hours and gradual cooling to room temperature as one cycle. The results are shown in Table 2.

【0024】(耐折損性試験)耐折損性試験用エンジン
(2000cc、4気筒、4サイクル)に、表1に示した各比
較例及び実施例のスパークプラグを取り付け耐折損性試
験を行ない、その後の平行電極4のクラック発生の有無
の状態を確認した。試験は、回転数7000rpmで運
転1分、アイドル1分を1サイクルとして、200サイ
クル繰り返した。結果を表2に示す。
(Fracture resistance test) A spark resistance test engine (2000 cc, 4 cylinders, 4 cycles) was fitted with the spark plugs of the comparative examples and the examples shown in Table 1, and a breakage resistance test was conducted. The state of occurrence of cracks in the parallel electrode 4 was confirmed. The test was repeated 200 cycles, with 1 minute of operation at 7,000 rpm and 1 minute of idle. The results are shown in Table 2.

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】このように、各試験において、実施例1〜
6のスパークプラグは比較例1〜3に比して相対的に良
好な結果を示した。具体的には、耐剥離性試験におい
て、実施例1〜6では酸化スケールの発生率が約30%
以下(詳しくは26%以下)となり、比較例に比して非
常に低い発生率であった。特に実施例6では酸化スケー
ルの発生率が3%であり、極めて良好な耐酸化性を具備
していた。即ち、貴金属チップの耐剥離性が極めて高い
ことが分かる。ここで、該冷熱サイクルを1000サイ
クル行った後の貴金属チップの耐剥離性について金属顕
微鏡にて観察した。その観察図を図4に示す。図4
(a)は実施例6のものであり、図4(b)は比較例1
のものである。比較例1の平行電極4’においては貴金
属チップ32’の剥離が生じているのに対し、実施例6
の平行電極4においては、貴金属チップ32が極めて剥
離し難くなっていることが分かる。
Thus, in each test, Examples 1 to 1
The spark plug of No. 6 showed relatively good results as compared with Comparative Examples 1 to 3. Specifically, in the peel resistance test, in Examples 1 to 6, the occurrence rate of oxide scale was about 30%.
The rate was below (specifically, 26% or less), which was an extremely low incidence as compared with the comparative example. In particular, in Example 6, the generation rate of oxide scale was 3%, and the sample had excellent oxidation resistance. That is, it is understood that the peel resistance of the noble metal tip is extremely high. Here, the peeling resistance of the noble metal tip after 1000 cycles of the cooling / heating cycle was observed with a metallographic microscope. The observation view is shown in FIG. Figure 4
(A) is of Example 6, and FIG. 4 (b) is of Comparative Example 1.
belongs to. In the parallel electrode 4 ′ of Comparative Example 1, the noble metal tip 32 ′ is peeled off, whereas in Example 6
It can be seen that the noble metal tip 32 is extremely difficult to peel off in the parallel electrode 4 of FIG.

【0027】次に、引張り強さ試験においては、比較例
1〜3に対応する電極母材は120〜160MPa(詳
しくは122.5〜149.9MPa)程度の引張り強
さである一方、実施例1〜6に対応する電極母材は27
0〜530MPa(詳しくは270.5〜514.5M
Pa)程度の引張り強さで、実施例の方が相対的に高
く、引張り強度が高くなっていることが分かる。
Next, in the tensile strength test, the electrode base materials corresponding to Comparative Examples 1 to 3 have tensile strengths of about 120 to 160 MPa (specifically, 122.5 to 149.9 MPa), while those of Examples The electrode base material corresponding to 1 to 6 is 27
0 to 530 MPa (specifically 270.5 to 514.5 M
It can be seen that the tensile strength is about Pa), and the tensile strength is higher in the example.

【0028】耐酸化性試験においては、平行電極4表面
の酸化膜厚が0.1mmに達するサイクルとして、比較
例1〜3では11〜20サイクルの早いサイクルで0.
1mmに到達した。一方、実施例1〜6では30サイク
ル到達時点でも平行電極4表面の酸化膜厚は0.1mm
に達せず、比較例1〜3に比して相対的に耐酸化性が高
いことが分かる。
In the oxidation resistance test, as a cycle in which the oxide film thickness on the surface of the parallel electrode 4 reaches 0.1 mm, in Comparative Examples 1 to 3, the cycle is as fast as 11 to 20 cycles.
Reached 1 mm. On the other hand, in Examples 1 to 6, the oxide film thickness on the surface of the parallel electrode 4 was 0.1 mm even when 30 cycles were reached.
It can be seen that the oxidation resistance is relatively high as compared with Comparative Examples 1 to 3.

【0029】耐折損性試験においては、比較例1〜3で
は平行電極4に折損又は0.5mm以上のクラック発生
が確認された。一方、実施例1〜6については折損が無
く、クラックの発生についても無い若しくは0.5mm
未満の微小クラックの発生であった。
In the breakage resistance test, in Comparative Examples 1 to 3, it was confirmed that the parallel electrodes 4 were broken or cracks of 0.5 mm or more were generated. On the other hand, in Examples 1 to 6, there was no breakage and no crack was generated or 0.5 mm.
The occurrence of microcracks was less than.

【0030】以上の結果から、実施例1〜6のスパーク
プラグについては、平行電極4において、従来に比して
相対的に強度が向上し高い耐折損性を具備するととも
に、貴金属チップ32の剥離が防止ないし抑制され、高
い耐酸化性を具備するものとなる。したがって、該実施
例1〜6のスパークプラグは優れた耐久寿命性を備えた
ものとなる。
From the above results, in the spark plugs of Examples 1 to 6, in the parallel electrode 4, the strength is relatively improved and the breakage resistance is high as compared with the conventional one, and the noble metal tip 32 is peeled off. Is prevented or suppressed, and high oxidation resistance is provided. Therefore, the spark plugs of Examples 1 to 6 have excellent durability life.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のスパークプラグの一例を示す全体縦断
面図。
FIG. 1 is an overall vertical sectional view showing an example of a spark plug of the present invention.

【図2】図1の要部拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.

【図3】酸化スケール発生率を説明するための断面模式
図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining an oxide scale generation rate.

【図4】平行電極における貴金属チップの剥離性につい
て金属顕微鏡にて観察した結果を示す観察図。
FIG. 4 is an observation view showing a result of observing a peeling property of a noble metal tip on a parallel electrode with a metallographic microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 主体金具 2 絶縁体 3 中心電極 4 平行電極(接地電極) 32 貴金属チップ 100 スパークプラグ 1 metal shell 2 insulator 3 Center electrode 4 Parallel electrode (ground electrode) 32 precious metal chips 100 spark plugs

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中心電極(3)と、 該中心電極(3)の外側に配置される絶縁体(2)と、 前記絶縁体(2)の外側を覆う筒状の主体金具(1)
と、 一端側が前記主体金具(1)の先端部(1a)に配設さ
れ、他端側の側面が前記中心電極(3)の先端面(3
a)との間に放電ギャップ(g)を形成する平行電極
(4)とを備え、 前記放電ギャップ(g)に臨む位置に、貴金属元素を主
成分とする貴金属チップ(32)が配設されるととも
に、 前記平行電極(4)の少なくとも表層部を形成する電極
母材が、Niを主体として含み、Crを15質量%以上
25質量%以下、Feを0.05質量%以上5質量%以
下、Alを0.05質量%以上5質量%以下、Cを0.
01質量%以上0.1質量%以下、Si及び/又はMn
を0.1質量%以上2質量%以下、含有することを特徴
とするスパークプラグ(100)。
1. A center electrode (3), an insulator (2) arranged outside the center electrode (3), and a tubular metal shell (1) covering the outside of the insulator (2).
And one end side is disposed at the tip portion (1a) of the metal shell (1), and the side surface on the other end side is the tip surface (3) of the center electrode (3).
a) and a parallel electrode (4) forming a discharge gap (g) between them and a noble metal tip (32) containing a noble metal element as a main component is disposed at a position facing the discharge gap (g). In addition, the electrode base material forming at least the surface layer portion of the parallel electrode (4) contains Ni as a main component, Cr is 15% by mass or more and 25% by mass or less, and Fe is 0.05% by mass or more and 5% by mass or less. , Al is 0.05% by mass or more and 5% by mass or less, and C is 0.
01% by mass or more and 0.1% by mass or less, Si and / or Mn
The spark plug (100) is characterized by containing 0.1% by mass or more and 2% by mass or less.
【請求項2】 前記電極母材がWを10質量%以上20
質量%以下、含有する請求項1に記載のスパークプラグ
(100)。
2. The electrode base material contains W in an amount of 10 mass% or more and 20 or more.
The spark plug (100) according to claim 1, wherein the spark plug (100) contains not more than mass%.
【請求項3】 前記電極母材がMoを0.5質量%以上
5質量%以下、含有する請求項1又は2に記載のスパー
クプラグ(100)。
3. The spark plug (100) according to claim 1, wherein the electrode base material contains Mo in an amount of 0.5% by mass or more and 5% by mass or less.
【請求項4】 前記電極母材がCoを0.5質量%以上
5質量%以下、含有する請求項1ないし3のいずれか1
項に記載のスパークプラグ(100)。
4. The electrode base material according to claim 1, containing Co in an amount of 0.5% by mass or more and 5% by mass or less.
Spark plug (100) according to the paragraph.
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