JP2012182118A - スパークプラグ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と前記軸孔内の一端側で保持される中心電極とを備え、前記中心電極が外層とこの外層よりも熱伝導率の高い材料により形成され、外層により内包される芯部を有し、大気中で1000℃に5時間加熱する熱処理した後の前記外層は、硬度が190Hv以上であると共に、厚みが30μm以上200μm以下である高硬度領域を有し、かつ、前記外層の表面より内部の組成が、Crが15質量%以上40質量%以下かつAlが38質量%以下、又は、Alが5質量%以上38質量%以下かつCrが40質量%以下であり、さらに内部の組成が、Crが7質量%以上40質量%以下かつAlが38質量%以下、又は、Alが3質量%以上38質量%以下かつCrが40質量%以下であり、厚みが50μm以上である元素供給領域を有するスパークプラグ。
【選択図】 図1
Description
(1) 軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と前記軸孔内の一端側で保持される中心電極とを備え、
前記中心電極が芯部と前記芯部を内包する外層とを有し、
前記芯部は前記外層よりも熱伝導率の高い材料により形成されるスパークプラグにおいて、
大気中で1000℃に5時間加熱する熱処理した後の前記外層は、硬度が190Hv以上であると共に、厚みが30μm以上200μm以下である高硬度領域を有し、かつ、
前記外層の表面より内部の組成が、Crが15質量%以上40質量%以下かつAlが0質量%以上38質量%以下、又は、Alが5質量%以上38質量%以下かつCrが0質量%以上40質量%以下であり、
さらに内部の組成が、Crが7質量%以上40質量%以下かつAlが0質量%以上38質量%以下、又は、Alが3質量%以上38質量%以下かつCrが0質量%以上40質量%以下である元素供給領域を有し、
前記元素供給領域の厚みが50μm以上であることを特徴とするスパークプラグである。
(2)前記高硬度領域は、硬度が230Hv以上である超高硬度領域を有し、前記超高硬度領域の厚みが30μm以上200μm以下である。
(3)前記高硬度領域の厚みが80μm以上200μm以下である。
(4)前記(1)〜(3)のいずれか一つに係るスパークプラグにおいて、前記高硬度領域の厚みが80μm以上200μm以下であり、前記超高硬度領域の厚みが30μm以上80μm以下である。
(5)前記(1)〜(3)のいずれか一つに係るスパークプラグにおいて、前記超高硬度領域の厚みが80μm以上200μm以下である。
(6)前記(1)〜(5)のいずれか一つに係るスパークプラグにおいて、前記元素供給領域の厚みが100μm以上である。
(7)前記(1)〜(6)のいずれか一つに係るスパークプラグにおいて、前記軸孔における前記中心電極が配置されている側を前記軸線方向の先端側としたとき、前記芯部の先端から後端側へ前記軸線方向に4mmの範囲内での前記中心電極の外周面と前記軸孔の内周面との間の最短距離(以下において径差と称する。)が、0.03mm以上0.1mm以下である。
(8)前記(7)に係るスパークプラグにおいて、前記径差が0.03mm以上0.07mm以下である。
(9) 軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と前記軸孔内の一端側で保持される中心電極とを備え、
前記中心電極が芯部と前記芯部を内包する外層とを有し、
前記芯部は前記外層よりも熱伝導率の高い材料により形成されるスパークプラグにおいて、
大気中で1000℃に5時間加熱する熱処理を行うと、前記外層が、190Hv以上の硬度を有すると共に、厚みが30μm以上200μm以下である高硬度領域を有するに至り、
前記外層の表面より内部の組成が、Crが15質量%以上40質量%以下かつAlが0質量%以上38質量%以下、又は、Alが5質量%以上38質量%以下かつCrが0質量%以上40質量%以下であり、さらに内部の組成が、Crが7質量%以上40質量%以下かつAlが0質量%以上38質量%以下、又は、Alが3質量%以上38質量%以下かつCrが0質量%以上40質量%以下であると共に、厚みが50μm以上である元素供給領域を有するに至ることを特徴とするスパークプラグである。
<スパークプラグ試験体の作製>
通常の真空溶解炉を用いて、Ni母材を冷間加工にて丸棒として、この丸棒をカップ状に形成して外層となるカップ体を作製した。一方、Cuを冷間加工にて丸棒とし、棒状体を作製した。この棒状体を前記カップ体に挿入し、押し出し加工等の塑性加工後に線引き加工を施して、複合体を作製した。
製造したスパークプラグ試験体をバーナーで900℃3分間加熱した後に1分間冷却するサイクルを3000サイクル行う試験をした。この試験後に中心電極における芯部の先端から後端側へ軸線方向に沿って1〜5mmの範囲で、最も変形量が大きい位置の中心電極の直径をマイクロメーターで測定した。試験前の直径と試験後の直径の差を算出して、算出した値を中心電極の変形量とした。また、絶縁体の軸孔に中心電極が接触した黒い接触痕の有無を目視により観察し、併せて絶縁体の割れの有無を観察した。これらの観察した結果を以下の基準にしたがって評価した。結果を表1及び2に示す。
○:中心電極が0.025mm以上変形し、かつ、絶縁体に接触痕が観察された場合。
◎:中心電極が0.025mm以上変形し、かつ、絶縁体に接触痕が観察されなかった場合。
☆:中心電極が0.02mm以上0.025mm未満変形した場合。
☆☆:中心電極が0.015mm以上0.02mm未満変形した場合。
☆☆☆:0.015mm未満変形した場合。
<中心電極試験体の作製>
Niを冷間加工にて芯部のない直径1.9mmの棒状体を作製した。この棒状体の表面に表1に示す手法を用いて表層を形成し、中心電極試験体を作製した。
製造した中心電極試験体を大気中で1000℃に2分間加熱後1分間冷却するサイクルを15000サイクル行う試験をした。この試験後にマイクロメーターで中心電極試験体の直径を測定し、試験前の直径と試験後の直径の差を算出して、算出した値を中心電極試験体の減少量とした。この値を以下の基準にしたがって評価した。結果を表1及び2に示す。
○:減少量が0.05mm以上0.1mm未満の場合。
◎:減少量が0.05mm未満の場合。
<スパークプラグ試験体の作製>
前記絶縁体の押し割れ性試験で製造したスパークプラグ試験体におけるNi母材の組成又は芯部の組成を変化させたこと以外は、前記絶縁体の押し割れ性試験で製造したスパークプラグ試験体と同様にしてスパークプラグ試験体を作製した。
製造したスパークプラグ試験体をバーナーで900℃3分間加熱した後に1分間冷却するサイクルを絶縁体が割れるまで試験を行い、絶縁体が割れるまでのサイクル数を測定した。結果を表3及び4に示す。
<スパークプラグ試験体の作製>
前記絶縁体の押し割れ性試験で製造したスパークプラグ試験体における絶縁体の軸孔の内径を変化させて、径差を変えたこと以外は、前記絶縁体の押し割れ性試験で製造したスパークプラグ試験体と同様にしてスパークプラグ試験体を作製した。
製造したスパークプラグ試験体をバーナーで900℃3分間加熱した後に1分間冷却するサイクルを3000サイクル行う試験をした。この試験後に中心電極出寸法を測定した。試験前の中心電極出寸法と試験後の中心電極出寸法との差を算出して、この算出値を陥没寸法とした。陥没寸法を以下の基準にしたがって評価した。結果を表5に示す。
△:陥没寸法が0.03mm以上0.04mm未満の場合。
○:陥没寸法が0.025mm以上0.03mm未満の場合。
◎:陥没寸法が0.025mm未満の場合。
2 中心電極
3 絶縁体
4 主体金具
5 軸孔
6 接地電極
7 芯部
8 外層
9 ネジ部
10 タルク
11 パッキン
G 火花放電間隙
d 径差
T 芯部の先端
Claims (9)
- 軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と前記軸孔内の一端側で保持される中心電極とを備え、
前記中心電極が芯部と前記芯部を内包する外層とを有し、
前記芯部は前記外層よりも熱伝導率の高い材料により形成されるスパークプラグにおいて、
大気中で1000℃に5時間加熱する熱処理した後の前記外層は、硬度が190Hv以上であると共に、厚みが30μm以上200μm以下である高硬度領域を有し、かつ、
前記外層の表面より内部の組成が、Crが15質量%以上40質量%以下かつAlが0質量%以上38質量%以下、又は、Alが5質量%以上38質量%以下かつCrが0質量%以上40質量%以下であり、
さらに内部の組成が、Crが7質量%以上40質量%以下かつAlが0質量%以上38質量%以下、又は、Alが3質量%以上38質量%以下かつCrが0質量%以上40質量%以下である元素供給領域を有し、
前記元素供給領域の厚みが50μm以上であることを特徴とするスパークプラグ。 - 前記高硬度領域は、硬度が230Hv以上である超高硬度領域を有し、超高硬度領域の厚みが30μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のスパークプラグ。
- 前記高硬度領域の厚みが80μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のスパークプラグ。
- 前記高硬度領域の厚みが80μm以上200μm以下であり、前記超高硬度領域の厚みが30μm以上80μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
- 前記超高硬度領域の厚みが80μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
- 前記元素供給領域の厚みが100μm以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
- 前記軸孔における前記中心電極が配置されている側を前記軸線方向の先端側としたとき、前記芯部の先端から後端側へ前記軸線方向に4mmの範囲内での前記中心電極の外周面と前記軸孔の内周面との間の最短距離(以下において径差と称する。)が、0.03mm以上0.1mm以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
- 前記径差が0.03mm以上0.07mm以下であることを特徴とする請求項7に記載のスパークプラグ。
- 軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と前記軸孔内の一端側で保持される中心電極とを備え、
前記中心電極が芯部と前記芯部を内包する外層とを有し、
前記芯部は前記外層よりも熱伝導率の高い材料により形成されるスパークプラグにおいて、
大気中で1000℃に5時間加熱する熱処理を行うと、前記外層が、190Hv以上の硬度を有すると共に、厚みが30μm以上200μm以下である高硬度領域を有するに至り、
前記外層の表面より内部の組成が、Crが15質量%以上40質量%以下かつAlが0質量%以上38質量%以下、又は、Alが5質量%以上38質量%以下かつCrが0質量%以上40質量%以下であり、さらに内部の組成が、Crが7質量%以上40質量%以下かつAlが0質量%以上38質量%以下、又は、Alが3質量%以上38質量%以下かつCrが0質量%以上40質量%以下であると共に、厚みが50μm以上である元素供給領域を有するに至る、
ことを特徴とするスパークプラグ。
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