JP2007173116A - Spark plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に取り付けられて使用されるスパークプラグに関し、特に接地電極の先端に耐消耗性に優れるチップが接合されたスパークプラグに関する。 The present invention relates to a spark plug used by being attached to an internal combustion engine, and more particularly to a spark plug in which a tip having excellent wear resistance is joined to the tip of a ground electrode.
自動車エンジン等の内燃機関に装着され点火用に使用されるスパークプラグは、一般的に筒状の主体金具と、この主体金具に保持される中心電極が固定された絶縁碍子と、主体金具に接合され中心電極と火花放電間隙を形成する接地電極とを備えて構成される。また、中心電極、接地電極の耐消耗性や着火性を考慮してそれぞれの電極の火花放電間隙に面する部分に耐火花消耗性や耐酸化消耗性に優れる貴金属を配したものがある。 A spark plug that is mounted on an internal combustion engine such as an automobile engine and used for ignition is generally joined to a metal shell with a cylindrical metal shell, an insulator to which a center electrode held by the metal shell is fixed, and And a center electrode and a ground electrode that forms a spark discharge gap. In addition, in consideration of wear resistance and ignitability of the center electrode and the ground electrode, there is one in which a noble metal having excellent spark wear resistance and oxidation wear resistance is disposed on the portion of each electrode facing the spark discharge gap.
これら中心電極や接地電極を構成する材料としてインコネル600(登録商標)等のNi系のものが使用されている(例えば特許文献1参照)。この材質は高温強度や耐高温酸化性に優れる性質を備えるためである。 Ni-based materials such as Inconel 600 (registered trademark) are used as materials constituting these center electrode and ground electrode (see, for example, Patent Document 1). This is because this material has properties that are excellent in high-temperature strength and high-temperature oxidation resistance.
ところで近年、内燃機関は高出力化や省燃費化等のため燃焼効率改善され、燃焼温度がより高温となる傾向がある。このため、燃焼室に曝されるスパークプラグに、より高温耐性に優れることが要求されている。特に接地電極は、一般的に内燃機関に取り付けられる主体金具から燃焼室の中央に向かって突出した形態をしているため、絶縁碍子に周囲を保持されている中心電極に比較して高温となりやすい。このため、高温強度不足が懸念され、その対策としてWやMoを添加することが検討されている(例えば特許文献2参照)。
しかしながら、WやMoを含有させると高温強度は向上する一方、耐高温酸化性が低下してしまうという問題がある。そこで低下してしまう耐高温酸化性を補うためにCrの含有量を増やすことが考えられる。ところが、Crを多量に含有させると電極の熱伝導性が低下してしまい、先端に接合されたチップの熱引きが悪化することによりチップの耐久性、ひいてはスパークプラグの耐久性が低下してしまう問題がある。 However, when W or Mo is contained, the high temperature strength is improved, but the high temperature oxidation resistance is lowered. Therefore, it is conceivable to increase the Cr content in order to compensate for the high-temperature oxidation resistance that decreases. However, when Cr is contained in a large amount, the thermal conductivity of the electrode is lowered, and the heat resistance of the tip bonded to the tip is deteriorated, so that the durability of the tip and consequently the durability of the spark plug is lowered. There's a problem.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、従来同等の熱伝導性と耐酸化性能を備え、高温強度を向上させた接地電極であっても、接合したチップの脱落等の不具合なく使用できるスパークプラグを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and even if the ground electrode has the same thermal conductivity and oxidation resistance performance as those of the prior art and has improved high-temperature strength, it is possible to drop the joined chip, etc. The object is to provide a spark plug that can be used without any problems.
そこで、本発明は、
筒状の主体金具と、当該主体金具の内孔に自身の外周を保持された筒状の絶縁碍子と、前記絶縁碍子の先端部の内孔に配置される中心電極と、一端に耐消耗性に優れるチップが接合され、当該チップと前記中心電極の先端との間に火花放電間隙を形成し、他端が前記主体金具の先端に接合された接地電極と、を備えるスパークプラグであって、
前記接地電極は、主成分としてNiを68質量%以上含有してなり、副成分としてCrを15質量%以上23質量%以下、Moを0.8質量%以上3.5質量%以下、Cを0.01質量%以上0.05質量%以下、Feを3質量%以下含有し、さらにBを0.003質量%以上0.01質量%以下含有してなることを特徴としている。
Therefore, the present invention provides
A cylindrical metal shell, a cylindrical insulator whose outer periphery is held in the inner hole of the metal shell, a center electrode disposed in the inner hole at the tip of the insulator, and wear-resistant at one end A spark plug comprising: a chip excellent in bonding, forming a spark discharge gap between the chip and the tip of the central electrode, and a ground electrode bonded at the other end to the tip of the metal shell,
The ground electrode contains 68% by mass or more of Ni as a main component, 15% by mass to 23% by mass of Cr as subcomponents, 0.8% by mass to 3.5% by mass of Mo, and C. It is characterized by containing 0.01 mass% or more and 0.05 mass% or less,
上記のように本発明では、Ni合金に対してMoを0.8質量%以上3.5質量%以下含有するようにしている。Moは前述の通りWと同様に高温強度を向上させる効果が期待できる。そこで高温強度不足を解消するために0.8質量%以上添加する。しかしながら、添加しすぎると熱伝導率が低下してしまうため接地電極の先端に接合したチップの耐久性の低下が懸念される。そこで上限を3.5質量%としている。 As described above, in the present invention, Mo is contained in an amount of 0.8 mass% to 3.5 mass% with respect to the Ni alloy. As described above, Mo can be expected to have the effect of improving the high-temperature strength as with W. Therefore, 0.8% by mass or more is added in order to eliminate insufficient high temperature strength. However, if too much is added, the thermal conductivity is lowered, so there is a concern that the durability of the chip bonded to the tip of the ground electrode may be lowered. Therefore, the upper limit is set to 3.5% by mass.
またCを0.01質量%以上0.05質量%以下含有するようにしている。Cを含有することによって高温強度を向上させる効果があるためである。しかしながら、過度に含有させてしまうと後述するCr成分と炭化物を形成してしまい耐酸化性能を低下させてしまうためである。 Further, C is contained in an amount of 0.01% by mass to 0.05% by mass. This is because the inclusion of C has the effect of improving the high-temperature strength. However, if it is excessively contained, it forms a Cr component and a carbide, which will be described later, and reduces oxidation resistance.
一方、接地電極の高温酸化を防ぐためには接地電極の表面に酸素の進入を防ぐための保護性酸化被膜を形成するCrを含有させることが有効である。ところが、CrはCの含有量によっては互いに反応してCrの炭化物を形成してしまう。また、CrはMo同様にNi合金の熱伝導率を低下させてしまうため、徒に含有させればよいのではない。すなわちCrの含有量はMoを含有させたことによる熱伝導率の低下、Cを含有させたことによるCr炭化物の生成とのバランスを考慮する必要があり、本発明ではCrの含有量を15質量%以上23質量%以下含有するようにしている。 On the other hand, in order to prevent high-temperature oxidation of the ground electrode, it is effective to contain Cr that forms a protective oxide film for preventing oxygen from entering the surface of the ground electrode. However, Cr reacts with each other depending on the C content to form a carbide of Cr. Further, Cr, like Mo, lowers the thermal conductivity of the Ni alloy, so it is not advisable to add Cr. That is, it is necessary to consider the balance between the decrease in thermal conductivity due to the inclusion of Mo and the formation of Cr carbide due to the inclusion of C in the Cr content. % Or more and 23% by mass or less.
上記構成による接地電極は高温強度に優れ、高温酸化耐性を付与する保護性酸化被膜の形成が可能であり、熱伝導率の低下を最小限に抑制したものであるといえる。しかしながら、スパークプラグの接地電極として望まれる特性はこうした使用環境への耐性だけではなく、より容易に、また確実に製造することができることも重要な要件である。 The ground electrode having the above structure is excellent in high temperature strength, can form a protective oxide film imparting high temperature oxidation resistance, and can be said to suppress the decrease in thermal conductivity to a minimum. However, it is an important requirement that the characteristics desired as a ground electrode of a spark plug are not only resistant to such an environment but also can be manufactured more easily and reliably.
そこで、本発明の接地電極にはFeを3質量%以下で含有させている。Feは熱間鍛造加工を行う際に割れを防ぐ効果を奏するので熱間における加工性を向上させるという面でスパークプラグの接地電極を形成するためには不可欠な元素であるともいえる。しかしながら、周知の通りFeは高温強度を低下させる作用があるため、その含有量はできるだけ抑えた方が望ましい。 Therefore, the ground electrode of the present invention contains Fe at 3 mass% or less. Since Fe has an effect of preventing cracking during hot forging, it can be said that it is an indispensable element for forming a ground electrode of a spark plug in terms of improving hot workability. However, as is well known, Fe has the effect of lowering the high temperature strength, so it is desirable to suppress its content as much as possible.
Feの含有量を抑えたため、接地電極の形成時における熱間鍛造加工の際の割れの発生が懸念される。そこで本発明ではBを0.003質量%以上0.01質量%以下含有させる。Bは接地電極を構成する組織の粒界強度を向上させる効果を有し熱間鍛造時における割れを防止することができる。ただし、過度に含有させると冷間鍛造性が悪化するため上記範囲に留めておくことが望ましい。 Since the Fe content is suppressed, there is a concern about the occurrence of cracks during hot forging during formation of the ground electrode. Therefore, in the present invention, B is contained in an amount of 0.003% to 0.01% by mass. B has an effect of improving the grain boundary strength of the structure constituting the ground electrode, and can prevent cracking during hot forging. However, if it is excessively contained, the cold forgeability deteriorates, so it is desirable to keep it in the above range.
本発明のスパークプラグの接地電極は上記組成を備えるため、貴金属製のチップを備えるスパークプラグが過酷な環境で用いられても長寿命を達成することが可能となる。 Since the ground electrode of the spark plug of the present invention has the above composition, a long life can be achieved even if the spark plug including a noble metal tip is used in a harsh environment.
なお、本発明は上記構成に加え、Si、Mn、Al、Tiを含有する場合、それぞれ0.3質量%以下含有させることが望ましい。これらの成分は接地電極の原料に不純物として含有されうるPやS等を取り除く効果を奏する。本発明のスパークプラグの接地電極材料となるNi合金を製造する際には前記不純物を取り除くためにSi、Mn、Al、Tiを含有させており、こうして調製された接地電極材料はスパークプラグとして悪影響をもたらすPやS等の不純物の含有されないものとなる。Si、Mn、Al、Tiの添加量が少ないとNi合金中の前記不純物が抜けきっていないものとなってしまう。逆説的には、Si、Mn、Al、Tiが接地電極材料に含有されていることでスパークプラグとして悪影響をもたらす不純物が含有されていないことを保証することになる。 In addition to the said structure, when this invention contains Si, Mn, Al, and Ti, it is desirable to make it each contain 0.3 mass% or less. These components have the effect of removing P, S, etc. that may be contained as impurities in the raw material of the ground electrode. In producing the Ni alloy as the ground electrode material of the spark plug of the present invention, Si, Mn, Al, and Ti are contained to remove the impurities, and the ground electrode material thus prepared has an adverse effect as a spark plug. It does not contain impurities such as P and S. If the added amount of Si, Mn, Al, and Ti is small, the impurities in the Ni alloy will not be completely removed. Paradoxically, the fact that Si, Mn, Al, and Ti are contained in the ground electrode material ensures that impurities that adversely affect the spark plug are not contained.
ところで、例えばSi、Alは高温耐酸化性や耐火花消耗性を向上させる効果を奏することが知られているが、一方で接地電極の内部酸化を助長させる一因ともなりうる。本発明では高温耐酸化性や耐火花消耗性については接地電極に貴金属チップを配することによって向上させているため、上記のように不純物を含有していないことを保証できればよく、Si、Mn、Al、Tiはそれぞれ0.3質量%以下で含有するようにしている。また、Si、Mn、Al、Tiは合計含有量が0.8重量%以下であることがより望ましい。 By the way, for example, Si and Al are known to have an effect of improving high-temperature oxidation resistance and spark wear resistance, but can also contribute to promoting internal oxidation of the ground electrode. In the present invention, high temperature oxidation resistance and spark wear resistance are improved by arranging a noble metal tip on the ground electrode, so that it can be ensured that no impurities are contained as described above, Si, Mn, Al and Ti are each contained at 0.3 mass% or less. Moreover, it is more desirable that the total content of Si, Mn, Al, and Ti is 0.8% by weight or less.
本発明のスパークプラグについて、従来公知のスパークプラグの接地電極に用いられる電極材料と対比してみると、例えば、特開2000−336446号公報に記載される電極材料はMo、Bを含有していない。Moを含有しないので高温強度が不十分であり、Bを含有していないので加工性を確保するために比較的多量(3質量%超)のFeを含有しなければならない。Feを多量に含有している点においてもやはり高温強度が不足してしまい本発明の課題を解決し得ない。 When the spark plug of the present invention is compared with an electrode material used for a ground electrode of a conventionally known spark plug, for example, the electrode material described in JP-A-2000-336446 contains Mo and B. Absent. Since Mo is not contained, the high-temperature strength is insufficient, and since B is not contained, a relatively large amount (over 3% by mass) of Fe must be contained in order to ensure workability. Even in the point of containing a large amount of Fe, the high temperature strength is still insufficient and the problem of the present invention cannot be solved.
また、例えば特開2002−129268号公報に記載される電極材料は、上記公報とは異なりMoを含有した例が記載されている。しかしながら、やはり多量のFeを含有しており、高温強度の不足が懸念される。 Further, for example, the electrode material described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-129268 describes an example containing Mo unlike the above-mentioned publication. However, it still contains a large amount of Fe, and there is a concern that the high temperature strength is insufficient.
一方、特開2002−235137号公報に記載される電極材料はBを含有することを開示している。しかしながら、Moが含有されておらず高温強度が低いばかりか、上記2つの公報同様にFeを多量に含有しており、高温強度を重視したものではないことがわかる。 On the other hand, it is disclosed that the electrode material described in JP-A-2002-235137 contains B. However, it can be seen that Mo is not contained and the high-temperature strength is low, and also Fe is contained in a large amount as in the above two publications, and the high-temperature strength is not emphasized.
このように、従来公知のスパークプラグのNi合金電極材料は本発明の課題を解決するものではなかった。これは、上記公報に記載のものはいずれも貴金属チップを備えたスパークプラグを想定していないために生じる際であり、本発明は貴金属チップを備えることを前提として発明がなされたためである。 Thus, conventionally known Ni alloy electrode materials for spark plugs have not solved the problems of the present invention. This is because none of the ones described in the above publication is supposed to be a spark plug having a noble metal tip, and the present invention has been made on the assumption that the noble metal tip is provided.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1に本発明のスパークプラグ100の全体図を示す。スパークプラグ100は、概略、中心電極10と端子電極20を備えた絶縁碍子30と、接地電極40を備えた主体金具50とが組み合わされて構成される。以下、各部材について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall view of a
中心電極10はインコネル600をはじめとするNi系合金を母材として、後端部に鍔部11を有した略棒状に形成される。Ni系合金からなる母材の中心部には熱伝導性を向上させる目的でCu合金が芯12を構成している。また中心電極10の先端にはPtやIr等を含有する貴金属合金からなる耐消耗性に優れるチップ13が接合される。一方、主体金具50が備える接地電極40は、後述するNi合金を母材として構成され、略矩形に形成されて主体金具50の先端に接合される。接地電極40は先端部の一側面が中心電極10に接合されたチップと火花放電間隙Gを形成するように略直角に折り曲げられる。この接地電極40の先端部の一側面にも着火性の向上や耐消耗性の向上を目的として中心電極10と同様に貴金属合金からなるチップ43が接合される。
The
主体金具50はS15CやS25C等の鉄系の金属部材やステンレス等の金属部材に塑性加工を施し略円筒形に形成され、切削等の仕上げを経てその概形が形成される。主体金具50の外周面のうち先端側には図示しない内燃機関にスパークプラグ100を取り付けるためのねじ部51が転造される。このねじ部51の後端側には内燃機関に取り付けたときにその外表面にガスケット8を介して当接して気密を保持するための座面を有する鍔部52が形成されており、さらに鍔部52の後端側には内燃機関へ取り付けるときにプラグレンチ等の工具が係合する工具係合部53が形成されている。この工具係合部53と鍔部52との間には絶縁碍子30を組み付けるときに座屈されるように薄肉に形成されている(なお、図1では座屈した後の形状を示している)。
The
工具係合部53の後端側はスパークプラグ100の完成時に主体金具50の最後端部となる加締め蓋60が形成されるように薄肉の筒状に形成される(前同、図1では加締め蓋が形成された後の形状を示している。)。主体金具50の内孔57はねじ部51が形成された軸線位置に小径孔54が形成され、この小径孔54のうちの先端側に径方向内向きに突出した棚部55が形成されている。この小径孔54に連なる後端側は鍔部52の形成された軸線位置を境に大径孔56が後端まで形成されている。このように形成された主体金具50の先端に接地電極40が接合される。この接合は抵抗溶接によって行われ、溶接ダレを除去した後、接地電極40と共に主体金具50に亜鉛等のめっき処理が行われる。
The rear end side of the
絶縁碍子30はアルミナや窒化アルミニウム等の絶縁セラミック粉末にバインダ等が混ぜられ、プレスによってその概形が形成され、砥石によって研削されて整形された後、焼成されることによって作製される。この絶縁碍子30は略円筒形であり内部に軸孔31が形成され、外表面の軸線O方向略中央には径方向外向きに突出した中胴部32が形成されている。この中胴部32の先端側には先端向きの段部33を有する先端側胴部34が形成され、一方中胴部32の後端側には先端側胴部34よりわずかに大径の後端側胴部35が形成されている。なお、先端側胴部34に形成された段部33よりも先端側はスパークプラグ100としての完成時には燃焼ガスに晒される脚長部36を構成する。軸孔31のうち、この脚長部36の後端側には中心電極10を支持する支持段部37が形成され、軸孔31の内径は支持段部37よりも先端側がその後端側よりも細く形成される。
The
絶縁碍子30と中心電極10、端子電極20の組み付けについても従来周知のようにガラスシール材5や抵抗材6が用いられ一体とされた絶縁碍子組立体が接地電極40の接合された主体金具50へ組み付けられる。この組み付けについても従来周知の通りであり、中胴部32より先端側の絶縁碍子10の段部33と主体金具50の棚部55との間にパッキン7を介装させる。また、中胴部32より後端側にはパッキン3,3および滑石(タルク)4を介して加締め蓋60により絶縁碍子10を主体金具50に固定する。
As for the assembly of the
以上のように、中心電極10および端子電極20が固定された絶縁碍子30と、接地電極40が接合された主体金具50との組付けを行うことによってスパークプラグ100は完成する。
As described above, the
本発明のスパークプラグ100の接地電極40の組成について説明する。接地電極40は、Cr成分を16重量%、Mo成分を3.0重量%、Fe成分を2.0重量%、C成分を0.04重量%、B成分を0.004重量%、Mn成分を0.25重量%、Al成分を0.2重量%、Si成分を0.2重量%、Ti成分を0.1重量%、残部をNi成分(約78.2重量%)として構成される。また、比較例として作成した接地電極40の組成(比較例1〜12)を表1に記載する。
The composition of the
上記組成を備える接地電極40は次のように作製される。まず、公知の真空溶解炉を用い、各成分組成をもった合金の溶湯を調製し、真空鋳造にて30cm角棒状の鋳塊を形成する。この鋳塊を熱間鍛造にて直径60mmの丸棒とし、この丸棒に線引き加工を施して、断面寸法1.5mm×2.8mmの線材とする。この線材が主体金具50に溶接され接地電極40をなす。
The
次に本発明のスパークプラグ100の性能評価試験について説明する。接地電極の組成は上記実施例および比較例1〜11の通りであり、行う性能評価試験は以下の通りである。なお、実施例および比較例のいずれも製造方法を同一としてスパークプラグ100を作製した。
Next, the performance evaluation test of the
・酸化膜厚増加評価
酸化膜厚増加評価試験は、上記説明したスパークプラグ100の完成形態にて行い、接地電極40に接合されたチップ43はφ1.0mm、長さ0.5mmの円柱形状のもの(組成:80Pt−20Ir)である。このスパークプラグ100を4気筒2リットルガソリンエンジンに取り付け、エンジンの回転数が5000rpmとアイドル状態(700rpm)を1分ずつ繰り返し、250時間エンジンを運転した後の酸化膜厚をそれぞれの接地電極40の組成について測定する。なお、測定箇所はチップ43の接合された部位の背面を通る接地電極40の長手方向の断面を取り、SEMにて観察し、その拡大画像上で測定を行った。判定基準は、酸化膜厚の測定値が120μm未満であったものを○、120μm以上180μm未満を△、180μm以上のものを×と判定した。なお、この評価試験においてチップが脱落してしまったものについても×と判定している。
Oxide film thickness increase evaluation The oxide film thickness increase evaluation test is performed in the completed form of the
・高温強度評価
高温強度評価試験は上記スパークプラグ100を完成する前の接地電極40(ただしチップ43は接合されていない)単体を長手方向の一端と他端を支持した状態で電気炉内に投入し、700℃になるように加熱した状態にて長手方向に引っ張った時の強度を測定する。判定基準は、その強度が350N/mm2以上であったものを○、それ未満であったものを×と判定した。
-High temperature strength evaluation In the high temperature strength evaluation test, the ground electrode 40 (but the
・加工性評価
加工性評価試験は、素線加工工程及び接地電極形成工程によって割れ等の不具合の発生が無いものを○、発生したものを×と判定した。これらの工程は特殊な工程ではなく従来周知の工程と同様である。なお、前者工程時による不具合を×(熱間)とし、後者工程時による不具合を×(冷間)と表記している。
-Workability evaluation In the workability evaluation test, it was determined that the case where no defects such as cracks occurred in the wire processing step and the ground electrode formation step was ○, and the case where the failure occurred was ×. These steps are not special steps and are the same as conventionally known steps. In addition, the defect by the former process is set to x (hot), and the defect by the latter process is written x (cold).
・チップ耐久性評価
上記同様の評価対象のスパークプラグを4気筒2リットルエンジンに取り付け、5000rpmにて400時間運転後に貴金属チップの状態を観察する。判定は試験前後でスパークプラグの軸線O方向に垂直な方向からの貴金属チップの投影図の面積比較を行い、貴金属チップが接地電極から脱落すること無く、貴金属チップの残存量が90%以上であったものを○、90%未満80%以上であったものを△、80%未満であったものを×と判定した。
-Tip durability evaluation The spark plug of the evaluation object similar to the above is attached to a 4-cylinder 2-liter engine, and the state of the noble metal tip is observed after operation at 5000 rpm for 400 hours. The judgment was made by comparing the area of the projections of the noble metal tip from the direction perpendicular to the axis O direction of the spark plug before and after the test, and the remaining amount of the noble metal tip was 90% or more without dropping the noble metal tip from the ground electrode. Were evaluated as ◯, less than 90% as 80% or more, Δ, and less than 80% as ×.
上記評価試験より、次のことが確認される。
実施例および比較例1,2の対比よりCr成分は15重量%以上23重量%以下で含有するとよい。Crは酸化してCr2O3膜を形成する。このCr2O3膜は緻密な構造を持つため接地電極40まわりの酸素が接地電極40内部の組織と反応することを防ぎ、接地電極40の酸化消耗を軽減する作用を奏する保護性酸化被膜となる。比較例1はCrが15重量%未満であることからこの作用を期待できず、接地電極40内部の組織と酸素が反応してしまい酸化膜厚が増大する。また、その結果としてチップ43と接地電極40との接合力が低下し、チップ43が脱落するという弊害が生じる。
The following is confirmed from the evaluation test.
From the comparison between the Examples and Comparative Examples 1 and 2, the Cr component is preferably contained in an amount of 15 wt% to 23 wt%. Cr is oxidized to form a Cr 2 O 3 film. Since this Cr 2 O 3 film has a dense structure, oxygen around the
一方、比較例2はCrを過剰に含有するため、熱伝導率が低下してしまい接地電極40の放熱性能が低下する。その結果、比較例1の接地電極40の先端側は実施例のものに比較してより高温の状態となる。接地電極40の先端部が高温となると、接地電極40とチップ43の熱膨張係数の違いから両者の接合面における膨張量が異なる。先端部は高温の状態にあるため、膨張量の差異によって接合面に生じる応力は解放される一方、低温の状態となったときに生じる応力によってチップ43が接地電極40から脱落してしまうものと考えられる。
On the other hand, since the comparative example 2 contains Cr excessively, thermal conductivity falls and the thermal radiation performance of the
実施例および比較例3,4の対比よりMoは0.8重量%以上3.5重量%以下で含有するとよい。比較例3ではMoの含有量が不十分のため高温強度が十分向上しない。一方、比較例4ではMoを過剰に含有させたために酸化膜厚増加評価において×と判定される結果となった。Moは高温強度を向上させる一方、保護性酸化被膜の形成を阻害する作用を有するため、過剰に含有させると酸化膜厚の増大の原因となる。 From the comparison between Examples and Comparative Examples 3 and 4, Mo is preferably contained in an amount of 0.8 wt% to 3.5 wt%. In Comparative Example 3, the high temperature strength is not sufficiently improved due to insufficient Mo content. On the other hand, in Comparative Example 4, since Mo was excessively contained, it was determined to be “x” in the evaluation of the oxide film thickness increase. Mo improves the high-temperature strength, but has an effect of inhibiting the formation of a protective oxide film. Therefore, if it is excessively contained, it causes an increase in the oxide film thickness.
実施例及び比較例5の対比よりFeは過度に含有させない方が好ましいことが確認できる。Feは耐酸化性能、高温強度を下げてしまうためできる限り含有させない方が好ましいが、接地電極40を作製するためにはある程度の熱間鍛造性能を備えるべきであり、その許容される上限は本発明の構成では3重量%である。
It can be confirmed that it is preferable not to contain Fe excessively as compared with Examples and Comparative Example 5. Fe is preferably not contained as much as possible because it lowers the oxidation resistance and high-temperature strength. However, in order to produce the
実施例及び比較例6,7の対比よりCは0.01重量%以上0.05重量%以下で含有させることが好ましいといえる。比較例6ではCの含有量が少ないため、耐酸化性能が低下してしまうことはないが十分な高温強度が得られず、比較例1と同様のメカニズムによってチップ43の脱落の危険性を生じる。一方、比較例7では過度に含有させたために耐酸化性能が不十分という結果となった。
From the comparison between Examples and Comparative Examples 6 and 7, it can be said that C is preferably contained in an amount of 0.01 wt% to 0.05 wt%. In Comparative Example 6, since the content of C is small, the oxidation resistance is not deteriorated, but sufficient high-temperature strength cannot be obtained, and the risk of dropping of the
実施例及び比較例8,9の対比よりBの効果が確認できる。比較例8は0.003重量%未満であるため、接地電極40を作製する過程にて割れが生じてしまった。その結果として加工性を×と判定している。また、このような不具合が生じたことから酸化膜厚増加評価試験、高温強度評価試験、チップ耐久性評価試験は行っていない。一方、比較例9は0.01重量%を超えて含有しているため、冷間加工性が悪化してしまい、試験を行うための接地電極を形成するために素線から線引き加工を施して接地電極40の形状とする際に割れを生じるサンプルが頻発した。
The effect of B can be confirmed from the comparison between Example and Comparative Examples 8 and 9. Since Comparative Example 8 was less than 0.003% by weight, cracks occurred in the process of manufacturing the
実施例および比較例10の対比より、接地電極40に付加的に含有されるMn、Si、Al、Tiについてはその含有量がそれぞれ0.3重量%以下となるようにすることが好ましいといえる。これら成分はそれぞれの酸素との親和力がCrと酸素の親和力よりも高く、接地電極40の表層に形成されるCr2O3膜と接地電極40との界面にて酸化物を形成する。形成された酸化物はCr2O3膜を破壊してしまい接地電極40の保護性酸化膜による酸化耐性が低下してしまうおそれがある。また、さらに望ましくはこれらの成分は合計で0.8重量%以下とするとよい。一方、PやS等の不純物が含有されていないことを保証する意味ではMn、Si、Al、Tiのうち少なくとも1種以上がたとえば0.1重量%以上含有されていればよい。
From the comparison between Example and Comparative Example 10, it can be said that it is preferable that the contents of Mn, Si, Al, and Ti additionally contained in the
なお、比較例11として従来相当品であるNFC600についても同様の試験を行った。Crの含有量は十分であるものの、Feが7重量%と多量に含有されているため、酸化を助長してしまい十分な酸化抑制効果が得られなかった。加えて高温強度の低下も懸念される。また、Moが含有されていないため高温強度についても十分ではなく、過酷な評価試験である本実施例においては本発明の目的を解決するものではなかった。 As Comparative Example 11, a similar test was performed for NFC600, which is a conventional equivalent. Although the Cr content was sufficient, Fe was contained in a large amount of 7% by weight, so that the oxidation was promoted and a sufficient oxidation suppression effect was not obtained. In addition, the high temperature strength may be reduced. Moreover, since Mo is not contained, the high-temperature strength is not sufficient, and in this example, which is a severe evaluation test, the object of the present invention has not been solved.
以上の評価試験より本発明のスパークプラグは、耐火花消耗性については貴金属製のチップを備えることで達成し、そのチップが接合される接地電極が過酷な状況下で使用されても十分な長寿命を達成することが可能となる。 From the above evaluation tests, the spark plug of the present invention achieves spark wear resistance by providing a noble metal tip, and is sufficiently long even when the ground electrode to which the tip is joined is used under severe conditions. A lifetime can be achieved.
なお、本発明のスパークプラグに対し、接地電極にCu等の良熱伝導性の芯材を有するように構成してもよく、本発明はその構成を除外するものではない。しかしながら、本発明であれば上記芯材を使用することなく貴金属チップの脱落を防止する効果を奏するため、製造コストの面からも本発明が優れることは言うまでもない。 Note that the spark plug of the present invention may be configured such that the ground electrode has a core material having good thermal conductivity such as Cu, and the present invention does not exclude the configuration. However, since the present invention has an effect of preventing the noble metal tip from falling off without using the core material, it goes without saying that the present invention is excellent in terms of manufacturing cost.
10 中心電極
20 端子電極
30 絶縁碍子
40 接地電極
43 (貴金属)チップ
50 主体金具
100 スパークプラグ
10
Claims (3)
当該主体金具の内孔に自身の外周を保持された筒状の絶縁碍子と、
前記絶縁碍子の先端部の内孔に配置される中心電極と、
一端に耐消耗性に優れるチップが接合され、当該チップと前記中心電極の先端との間に火花放電間隙を形成し、他端が前記主体金具の先端に接合された接地電極と、
を備えるスパークプラグであって、
前記接地電極は、
主成分としてNiを68質量%以上含有してなり、
副成分としてCrを15質量%以上23質量%以下、Moを0.8質量%以上3.5質量%以下、Cを0.01質量%以上0.05質量%以下、Feを3質量%以下含有し、さらにBを0.003質量%以上0.01質量%以下含有してなることを特徴とするスパークプラグ。 A cylindrical metal shell,
A cylindrical insulator whose outer periphery is held in the inner hole of the metal shell,
A center electrode disposed in the inner hole of the tip of the insulator;
A tip having excellent wear resistance is joined to one end, a spark discharge gap is formed between the tip and the tip of the central electrode, and a ground electrode having the other end joined to the tip of the metal shell,
A spark plug comprising:
The ground electrode is
Containing 68% by mass or more of Ni as a main component,
As subcomponents, Cr is 15% by mass to 23% by mass, Mo is 0.8% by mass to 3.5% by mass, C is 0.01% by mass to 0.05% by mass, and Fe is 3% by mass or less. A spark plug comprising: 0.003% by mass to 0.01% by mass of B.
さらにSi、Mn、Al、Tiをそれぞれ0.3質量%以下含有することを特徴とする請求項1記載のスパークプラグ。 The ground electrode is
The spark plug according to claim 1, further comprising 0.3% by mass or less of Si, Mn, Al, and Ti, respectively.
The spark plug according to claim 2, wherein the total content of the Si, Mn, Al, and Ti components is 0.8 wt% or less.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011096543A (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Spark plug |
JP5119268B2 (en) * | 2007-12-20 | 2013-01-16 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug and manufacturing method thereof |
US8410673B2 (en) | 2008-09-09 | 2013-04-02 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug having a ground electrode of specific alloy composition to which a noble metal tip is joined |
US20140370258A1 (en) * | 2012-02-03 | 2014-12-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Electrode material, spark-plug electrode, and spark plug |
WO2016096464A1 (en) | 2014-12-16 | 2016-06-23 | Robert Bosch Gmbh | Spark plug having a ground electrode having a small cross-section |
WO2020095526A1 (en) * | 2018-11-09 | 2020-05-14 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
US10965104B2 (en) | 2018-11-09 | 2021-03-30 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63118040A (en) * | 1986-11-05 | 1988-05-23 | Toshiba Corp | Electrode material for spark plug |
JP2003105467A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Spark plug |
WO2005071809A1 (en) * | 2004-01-27 | 2005-08-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
-
2005
- 2005-12-22 JP JP2005370985A patent/JP2007173116A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63118040A (en) * | 1986-11-05 | 1988-05-23 | Toshiba Corp | Electrode material for spark plug |
JP2003105467A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Spark plug |
WO2005071809A1 (en) * | 2004-01-27 | 2005-08-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5119268B2 (en) * | 2007-12-20 | 2013-01-16 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug and manufacturing method thereof |
US8410673B2 (en) | 2008-09-09 | 2013-04-02 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug having a ground electrode of specific alloy composition to which a noble metal tip is joined |
JP2011096543A (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Spark plug |
US20140370258A1 (en) * | 2012-02-03 | 2014-12-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Electrode material, spark-plug electrode, and spark plug |
WO2016096464A1 (en) | 2014-12-16 | 2016-06-23 | Robert Bosch Gmbh | Spark plug having a ground electrode having a small cross-section |
WO2020095526A1 (en) * | 2018-11-09 | 2020-05-14 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
CN111788748A (en) * | 2018-11-09 | 2020-10-16 | 日本特殊陶业株式会社 | Spark plug |
US10958045B2 (en) | 2018-11-09 | 2021-03-23 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
US10965104B2 (en) | 2018-11-09 | 2021-03-30 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
CN111788748B (en) * | 2018-11-09 | 2021-11-05 | 日本特殊陶业株式会社 | Spark plug |
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