JP3268203B2 - スパークプラグの製造方法 - Google Patents
スパークプラグの製造方法Info
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Description
るスパークプラグの製造方法に関する。
スパークプラグとして、耐火花消耗性向上のために電極
の先端にPt(白金)合金のチップを溶接して発火部を
構成したものが使用されているが、白金は高価であるた
めチップ材料として安価なIr(イリジウム)を使用す
る提案がなされている。
発火部をIrで構成した場合、Irは900〜1000
℃の高温域において酸化・揮発しやすい性質を有してい
るため、そのまま電極発火部に使用すると、火花消耗よ
りも酸化・揮発による消耗が問題となる欠点がある。こ
の場合、Irの酸化・揮発を抑制するために、IrにY
2O3等の希土類酸化物を分散させた材料を、発火部を構
成するチップ材料として使用する提案もなされているが
(特開平7−37677号)、近年のエンジンの高出力
化に伴いプラグの使用温度域はさらに上昇する傾向にあ
り、上記材料のチップを使用したプラグもその耐久性は
必ずしも十分とは言えない問題がある。
有する金属を使用しつつも、高温でのIr成分の酸化・
揮発による消耗が起こりにくく、ひいては耐久性に優れ
たスパークプラグの製造方法を提供することにある。
スパークプラグの製造方法は、中心電極と、その中心電
極の外側に設けられた絶縁体と、一方の端部側から中心
電極を突出させた状態で、絶縁体の外側に設けられた主
体金具と、その主体金具に一端が結合され、他端側が中
心電極と対向するように配置された接地電極と、それら
中心電極と接地電極との少なくとも一方に固着されて火
花放電ギャップを形成する発火部とを備えたスパークプ
ラグの製造方法において、上述の課題を解決するため
に、中心電極と接地電極との少なくとも一方に、Irを
含有する金属材料で構成されたチップを固着してこれを
発火部とすることにより火花放電ギャップを形成すると
ともに、チップの原料として、その純度が99.95重
量%以上99.99重量%以下のIr金属を使用するこ
とを特徴とする。
発火部をIr含有金属からなるチップで構成する場合、
意外にもその原料となるIr金属として純度が99.9
5重量%以上のものを使用することにより、従来避けが
たかったIr成分の高温での酸化・揮発を劇的に抑制で
きることを見い出したのである。
95重量%未満になると、Ir原料純度を上げることに
よるIr成分の酸化・揮発の抑制効果が十分に得られな
くなる。なお、Ir金属の純度は、より望ましくは9
9.97重量%以上とするのがよい。
全体をIrにより構成することができるほか、Nb、M
o、Rh及びPtのうちの1種又は2種以上を合金成分
として含有させることができる。これにより、Irの酸
化・揮発抑制効果をさらに高めることができる。
%未満になると、当該合金成分添加によるIrの酸化・
揮発防止効果が十分に得られなくなる。それ故、合金成
分の合計含有量は0.5重量%以上とされ、望ましくは
1重量%以上の範囲内で調整するのがよい。また、上記
合金成分は、Irに対する固溶限以下の範囲で含有させ
ることが望ましい。合金成分がIrに対する固溶限を超
えて含有された場合、両成分の間で脆弱な金属間化合物
が形成され、発火部の火花に対する耐久性や耐熱衝撃性
に問題を生ずる場合がある。
使用する場合、室温におけるMoのIrに対する固溶限
は約12重量%であり、同じくNbのIrに対する固溶
限は約6重量%であることから、NbないしMoを単独
含有させる場合には、それぞれ上記値よりも小さい含有
量に設定することが望ましいといえる。ただし、上記金
属間化合物の形成量が一定以下で、発火部の耐久性等に
及ぼす影響が小さい場合には、MoないしNbの含有量
が上記固溶限を多少超えた値となっていても差しつかえ
ない。以上から、例えばMoを単独で含有させる場合、
その含有量は20重量%以下、望ましくは12重量%以
下とするのがよい。同様にNbについては、その含有量
を10重量%以下、望ましくは6重量%以下とするのが
よい。なお、上記複合材料中にMo及びNbの双方を含
有させることも可能である。この場合、その含有量は、
Ir−Mo−Nb3元系におけるIrへのMo及びNb
の固溶限以下の範囲で設定することが望ましい。
合であるが、Rhの含有量が70重量%を超えると材料
の融点が低下し、プラグの耐久性が低下するので、Rh
の含有量は70重量%以下とするのがよい。
うに各合金成分を配合・溶解することにより得られる溶
解材として製造することができる。この場合、配合に使
用されるIr金属の純度が99.95重量%以上、望ま
しくは99.97重量%以上とされる。一方、上記チッ
プは、合金粉末あるいは所定比率で配合された単体金属
粉末を成形・焼結することにより得られる焼結材として
製造することができる。そして、合金粉末を使用する場
合には、その粉末の原料となるIr金属の純度が99.
95重量%以上、望ましくは99.97重量%以上とさ
れる。また、単体金属粉末を使用する場合には、そのI
r金属粉末の純度が99.95重量%以上、望ましくは
99.97重量%以上とされる。
形態を図面を用いて説明する。図1に示す本発明の一例
たるスパークプラグ100は、筒状の主体金具1、先端
部21が突出するようにその主体金具1の内側に嵌め込
まれた絶縁体2、先端に形成された発火部31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に一端が溶接等により結合されるとともに
他端側が側方に曲げ返されて、その側面が中心電極3の
先端部と対向するように配置された接地電極4等を備え
ている。また、接地電極4には上記発火部31に対向す
る発火部32が形成されており、それら発火部31と、
対向する発火部32との間の隙間が火花放電ギャップg
とされている。
アルミニウム等のセラミック焼結体により構成され、そ
の内部には自身の軸方向に沿って中心電極3を嵌め込む
ための孔部6を有している。また、主体金具1は、低炭
素鋼等の金属により円筒状に形成されており、スパーク
プラグ100のハウジングを構成するとともに、その外
周面には、プラグ100を図示しないエンジンブロック
に取り付けるためのねじ部7が形成されている。
4の本体部3a及び4aはNi合金等で構成されてい
る。一方、上記発火部31及び対向する発火部32は、
その全体が実質的にIr金属で構成されたチップ、ある
いはIrに対しNb、Mo、Rh及びPtのうちの1種
又は2種以上(合金成分)を合計で0.5重量%以上、
望ましくは1重量%以上で、かつIrに対する固溶限を
超えない範囲内で含有させた合金のチップにより構成さ
れている。
合金成分を配合・溶解することにより得られる溶解材と
して製造することができる。この場合、配合に使用され
るIr金属の純度が99.95重量%以上、望ましくは
99.97重量%以上とされる。一方、上記チップは、
合金粉末あるいは所定比率で配合された単体金属粉末を
成形・焼結することにより得られる焼結材として製造す
ることもできる。そして、合金粉末を使用する場合に
は、その粉末を製造するためのIr金属の純度が99.
95重量%以上、望ましくは99.97重量%以上とさ
れる。また、単体金属粉末を使用する場合には、そのI
r金属粉末の純度が99.95重量%以上、望ましくは
99.97重量%以上とされる。
aは先端側が縮径されるとともにその先端面が平坦に構
成され、ここに円板状に形成された上記チップを重ね合
わせ、さらにその接合面外縁部に沿ってレーザー溶接、
電子ビーム溶接、抵抗溶接等により溶接部Wを形成して
これを固着することにより発火部31が形成される。ま
た、対向する発火部32は、発火部31に対応する位置
において接地電極4にチップを位置合わせし、その接合
面外縁部に沿って同様に溶接部Wを形成してこれを固着
することにより形成される。なお、発火部31及び対向
する発火部32のいずれか一方を省略する構成としても
よい。この場合には、発火部31又は対向する発火部3
2及び接地電極4又は中心電極3との間で火花放電ギャ
ップgが形成される。
て説明する。すなわち、スパークプラグ100は、その
ねじ部7においてエンジンブロックに取り付けられ、燃
焼室に供給される混合気への着火源として使用される。
ここで、その火花放電ギャップgを形成する発火部31
及び対向する発火部32が前述の合金で構成されること
で、Irの酸化・揮発による発火部の消耗が抑制される
ので、長期に渡って火花放電ギャップgが拡大せず、プ
ラグ100の寿命を伸ばすことができる。
9.99重量%(ただし、99.92重量%は比較例)
のIr金属を用いて、直径0.7mm、厚さ0.5mmの円
板状のIrチップを溶解法により作製した。そして、そ
のチップを1050℃の大気中で20時間保持し、テス
ト後にその酸化劣化部を除去したチップの残存体積を測
定した。図3にその結果を示す。すなわち、Ir純度が
99.92%の比較例のチップについては残存体積が2
0%であるのに対し、Ir純度が99.95%以上の実
施例のチップについては残存体積がいずれも90%以上
であり、特に99.97%以上のIrを用いたチップは
99%以上が残存しており、酸化・揮発が極めて起こり
にくいことがわかる。
92重量%は比較例)のIr金属と、純度99.95重
量%のRhとを所定量配合・溶解することにより、Ir
−5重量%Rhの組成を有する合金チップを作製した。
これらチップを用いて図1に示すスパークプラグ100
の発火部31及び対向する発火部32を形成するととも
に(火花放電ギャップgの幅1.1mm)、各プラグの性
能試験を以下のようにして行った。すなわち、ターボ機
構を備えた4気筒ガソリンエンジン(排気量1600c
c)にそれらプラグを取り付け、スロットル全開状態、
エンジン回転数5500rpmにて300時間まで連続
運転し、各時間毎のプラグの火花放電ギャップgの拡大
量を測定した。図4にその結果を示す。
rを用いた比較例のプラグについては、Irの酸化・揮
発によりチップが消耗し、火花放電ギャップgが著しく
拡大しているのに対し、純度の高いIrを使用した実施
例のプラグについては火花放電ギャップgの拡大が少な
く、特に純度99.97重量%以上のIrを使用した場
合には火花放電ギャップgの拡大量がさらに小さくなっ
ていることがわかる。
図。
積との関係を示すグラフ。
ン運転時間と火花放電ギャップの拡大量との関係を示す
グラフ。
Claims (2)
- 【請求項1】 中心電極と、その中心電極の外側に設け
られた絶縁体と、一方の端部側から前記中心電極を突出
させた状態で、前記絶縁体の外側に設けられた主体金具
と、その主体金具に一端が結合され、他端側が前記中心
電極と対向するように配置された接地電極と、それら中
心電極と接地電極との少なくとも一方に固着されて火花
放電ギャップを形成する発火部とを備えたスパークプラ
グの製造方法において、 前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方に、I
rを含有する金属材料で構成されたチップを固着してこ
れを発火部とすることにより火花放電ギャップを形成す
るとともに、前記チップの原料として、その純度が9
9.95重量%以上99.99重量%以下のIr金属を
使用することを特徴とするスパークプラグの製造方法。 - 【請求項2】 前記チップの材質として、前記Irを主
成分とし、Nb、Mo、Rh及びPtのうちの1種又は
2種以上を、Irに対する固溶限を超えない範囲内で含
有する金属が使用される請求項1記載のスパークプラグ
の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP18834896A JP3268203B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | スパークプラグの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18834896A JP3268203B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | スパークプラグの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1022053A JPH1022053A (ja) | 1998-01-23 |
JP3268203B2 true JP3268203B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=16222057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18834896A Expired - Lifetime JP3268203B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | スパークプラグの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3268203B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4357993B2 (ja) | 2004-03-05 | 2009-11-04 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
EP2383848B1 (en) | 2009-01-23 | 2018-05-30 | NGK Sparkplug Co., Ltd. | Spark plug |
US20130026903A1 (en) | 2010-04-02 | 2013-01-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
JP7077189B2 (ja) | 2018-09-07 | 2022-05-30 | 田中貴金属工業株式会社 | スパークプラグ電極用材料及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP18834896A patent/JP3268203B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1022053A (ja) | 1998-01-23 |
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