JPH05159854A - スパークプラグの中心電極 - Google Patents
スパークプラグの中心電極Info
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- JPH05159854A JPH05159854A JP3318197A JP31819791A JPH05159854A JP H05159854 A JPH05159854 A JP H05159854A JP 3318197 A JP3318197 A JP 3318197A JP 31819791 A JP31819791 A JP 31819791A JP H05159854 A JPH05159854 A JP H05159854A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｉｒを主体とするサーメット製チップを用
い、酸化揮発による消耗が効果的に防止でき、これによ
り耐久性が向上できるスパークプラグの提供。 【構成】 棒状を呈する耐蝕性ニッケル合金製母材２に
良熱伝導性金属芯３を配した複合材１０の先端部を径小
に成形し、先端に貴金属チップ４を溶接してなるスパー
クプラグの中心電極１において、前記貴金属チップ４
は、周期律表の２Ａ族（Ｍｇ、Ｃａなど）、３Ａ族（イ
ットリウムなど稀土類元素）、または４Ａ族（Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆなど）に属する元素の酸化物の１種類以上、
５．０〜１５．０体積％を、Ｉｒ中に分散して焼結によ
り柱状に形成するとともに、前記複合材の先端面の中心
に設けた穴２２に嵌め込み、前記芯３に直接接触する
か、またはチップ４と芯３との距離Ｌを０．５ｍｍ以内
に位置させて嵌合面を溶接した。
い、酸化揮発による消耗が効果的に防止でき、これによ
り耐久性が向上できるスパークプラグの提供。 【構成】 棒状を呈する耐蝕性ニッケル合金製母材２に
良熱伝導性金属芯３を配した複合材１０の先端部を径小
に成形し、先端に貴金属チップ４を溶接してなるスパー
クプラグの中心電極１において、前記貴金属チップ４
は、周期律表の２Ａ族（Ｍｇ、Ｃａなど）、３Ａ族（イ
ットリウムなど稀土類元素）、または４Ａ族（Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆなど）に属する元素の酸化物の１種類以上、
５．０〜１５．０体積％を、Ｉｒ中に分散して焼結によ
り柱状に形成するとともに、前記複合材の先端面の中心
に設けた穴２２に嵌め込み、前記芯３に直接接触する
か、またはチップ４と芯３との距離Ｌを０．５ｍｍ以内
に位置させて嵌合面を溶接した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、発火部に耐消耗性の
貴金属チップを溶接したスパークプラグの中心電極に関
する。
貴金属チップを溶接したスパークプラグの中心電極に関
する。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジンなどのガソリン機関で
は、着火性向上のため中心電極の先端部を径小に形成す
るとともに、耐火花消耗性向上のため電極先端にＰｔ合
金など貴金属チップを溶接したスパークプラグが使用さ
れる。この中心電極は、通常、Ｎｉ合金製母材に熱伝導
性に優れたＣｕ、Ａｇなどの芯を入れた複合材の先端に
貴金属チップを溶接してなり、貴金属チップと芯との間
には比較的熱伝導性の悪い母材層が１．５ｍｍ以上の厚
さで介在していた。このため、燃焼室に露出した貴金属
チップが表面から受ける熱を、芯を介して中心電極の後
端側に逃がす、いわゆる熱引きが十分でなく、高速、高
負荷運転ではチップ先端が過昇温しやすかった。また、
特開昭５２−１１８１３７号公報において、Ｒｕ、Ｉｒ
またはこれらの合金と、イットリア、トリウムまたは稀
土類元素の酸化物とからなるスパークプラグの電極材料
が開示されている。
は、着火性向上のため中心電極の先端部を径小に形成す
るとともに、耐火花消耗性向上のため電極先端にＰｔ合
金など貴金属チップを溶接したスパークプラグが使用さ
れる。この中心電極は、通常、Ｎｉ合金製母材に熱伝導
性に優れたＣｕ、Ａｇなどの芯を入れた複合材の先端に
貴金属チップを溶接してなり、貴金属チップと芯との間
には比較的熱伝導性の悪い母材層が１．５ｍｍ以上の厚
さで介在していた。このため、燃焼室に露出した貴金属
チップが表面から受ける熱を、芯を介して中心電極の後
端側に逃がす、いわゆる熱引きが十分でなく、高速、高
負荷運転ではチップ先端が過昇温しやすかった。また、
特開昭５２−１１８１３７号公報において、Ｒｕ、Ｉｒ
またはこれらの合金と、イットリア、トリウムまたは稀
土類元素の酸化物とからなるスパークプラグの電極材料
が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】Ｉｒは９００〜１００
０℃の高温において酸化揮発しやすいため、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。Ｉｒと、イットリア、トリウムまたは
稀土類元素の酸化物とからなるサーメット製チップは酸
化揮発を相当抑制することができるが、チップ温度が９
００℃以上となると実用上充分な耐久性は得られない。
この発明の目的は、Ｉｒを主体とするサーメット製チッ
プを用い、酸化揮発による消耗が効果的に防止でき、こ
れにより耐久性が著しく向上できるスパークプラグの中
心電極の提供にある。
０℃の高温において酸化揮発しやすいため、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。Ｉｒと、イットリア、トリウムまたは
稀土類元素の酸化物とからなるサーメット製チップは酸
化揮発を相当抑制することができるが、チップ温度が９
００℃以上となると実用上充分な耐久性は得られない。
この発明の目的は、Ｉｒを主体とするサーメット製チッ
プを用い、酸化揮発による消耗が効果的に防止でき、こ
れにより耐久性が著しく向上できるスパークプラグの中
心電極の提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、棒状を呈す
る耐蝕性ニッケル合金製母材に良熱伝導性金属芯を配し
た複合材の先端部を径小に成形し、先端に貴金属チップ
を溶接してなるスパークプラグの中心電極において、前
記貴金属チップは、周期律表の２Ａ族（Ｍｇ、Ｃａな
ど）、３Ａ族（イットリウムなど稀土類元素）、または
４Ａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）に属する元素の酸化物
の１種類以上、５．０〜１５．０体積％を、イリジウム
中に分散して焼結により柱状に形成するとともに、前記
複合材の先端面の中心に設けた穴に嵌め込み、前記芯に
直接接触するか、またはチップと芯との距離を０．５ｍ
ｍ以内に位置させて嵌合面を溶接した。
る耐蝕性ニッケル合金製母材に良熱伝導性金属芯を配し
た複合材の先端部を径小に成形し、先端に貴金属チップ
を溶接してなるスパークプラグの中心電極において、前
記貴金属チップは、周期律表の２Ａ族（Ｍｇ、Ｃａな
ど）、３Ａ族（イットリウムなど稀土類元素）、または
４Ａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）に属する元素の酸化物
の１種類以上、５．０〜１５．０体積％を、イリジウム
中に分散して焼結により柱状に形成するとともに、前記
複合材の先端面の中心に設けた穴に嵌め込み、前記芯に
直接接触するか、またはチップと芯との距離を０．５ｍ
ｍ以内に位置させて嵌合面を溶接した。
【０００５】
【発明の作用、効果】この発明では、貴金属チップと芯
とを接触または近接させて貴金属チップから芯への熱伝
導を良くする。これにより貴金属チップの温度が低く維
持でき、酸化揮発が抑制される。更に、Ｉｒに酸化物を
添加することにより貴金属チップの火花消耗を少なく
し、耐久性に優れたスパークプラグの中心電極が得られ
る。
とを接触または近接させて貴金属チップから芯への熱伝
導を良くする。これにより貴金属チップの温度が低く維
持でき、酸化揮発が抑制される。更に、Ｉｒに酸化物を
添加することにより貴金属チップの火花消耗を少なく
し、耐久性に優れたスパークプラグの中心電極が得られ
る。
【０００６】
【実施例】図１は、この発明にかかるスパークプラグの
中心電極１を示し、１５．０重量％のＣｒ、８．０重量
％のＦｅを含むＮｉ合金製で、先端部２１が径小（直径
１．０ｍｍ）となっている直径２．５ｍｍの円柱状母材
２、および該母材２の軸芯部に同芯的に埋め込まれたＣ
ｕまたはＡｇを主体とする直径１．３ｍｍの良熱伝導金
属製の芯３とからなる複合材１０と、該複合材１０の先
端面の中心に設けた穴２２に基部４１が埋め込まれて溶
接されたチップ４とからなる。チップ４は、母材２との
嵌合面が全周にわたって溶接されるとともに、基部端面
４２と前記芯３の先端３１とは、接触しているか、また
は距離Ｌが０．５ｍｍ以内となるよう設定されている。
中心電極１を示し、１５．０重量％のＣｒ、８．０重量
％のＦｅを含むＮｉ合金製で、先端部２１が径小（直径
１．０ｍｍ）となっている直径２．５ｍｍの円柱状母材
２、および該母材２の軸芯部に同芯的に埋め込まれたＣ
ｕまたはＡｇを主体とする直径１．３ｍｍの良熱伝導金
属製の芯３とからなる複合材１０と、該複合材１０の先
端面の中心に設けた穴２２に基部４１が埋め込まれて溶
接されたチップ４とからなる。チップ４は、母材２との
嵌合面が全周にわたって溶接されるとともに、基部端面
４２と前記芯３の先端３１とは、接触しているか、また
は距離Ｌが０．５ｍｍ以内となるよう設定されている。
【０００７】チップ４は、Ｉｒの粉末８５．０体積％
と、稀土類類元素酸化物であるイットリアの粉末１５．
０体積％とを焼結した焼結体（サーメット）からなり、
円柱状を呈する。イットリアの添加量は５．０〜１５．
０体積％であることが必要であり、１０．０体積％前後
が最も望ましい。またイットリアの他にトリア（ＴｈＯ
2 ）、酸化ランタン（Ｌａ2 Ｏ3）など他の稀土類元素
酸化物でもよく、周期律表の２Ａ族（Ｍｇ、Ｃａな
ど）、４Ａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）に属する元素の
酸化物を用いることも可能である。
と、稀土類類元素酸化物であるイットリアの粉末１５．
０体積％とを焼結した焼結体（サーメット）からなり、
円柱状を呈する。イットリアの添加量は５．０〜１５．
０体積％であることが必要であり、１０．０体積％前後
が最も望ましい。またイットリアの他にトリア（ＴｈＯ
2 ）、酸化ランタン（Ｌａ2 Ｏ3）など他の稀土類元素
酸化物でもよく、周期律表の２Ａ族（Ｍｇ、Ｃａな
ど）、４Ａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）に属する元素の
酸化物を用いることも可能である。
【０００８】稀土類元素酸化物の含有量は、後記する実
験データから証明されるように、５．０体積％以下であ
ると、９００〜１０００℃におけるＩｒの火花消耗の抑
止効果がほどんど生じない。また１５．０体積％を越え
ても消耗が増大するとともに耐熱衝撃性が低下し、溶接
時にひび割れの発生が増大する。
験データから証明されるように、５．０体積％以下であ
ると、９００〜１０００℃におけるＩｒの火花消耗の抑
止効果がほどんど生じない。また１５．０体積％を越え
ても消耗が増大するとともに耐熱衝撃性が低下し、溶接
時にひび割れの発生が増大する。
【０００９】チップ４は、複合材１０の先端面の中心
に、芯３の先端面に達する穴２２を設け、該穴２２に円
柱状のチップ４を軸芯を一致させて嵌め込み、嵌合面を
レーザービーム溶接または電子ビーム溶接してなされ
る。この際チップ４と母材２とは共融して強固に溶接さ
れるが、芯３とチップ４とは溶接性が悪いため、ほどん
ど溶接できない。この実施例においては、溶接前のチッ
プ４の寸法および穴２２の寸法は、チップ４が直径Ｄ＝
０．５ｍｍ、長さＨ＝１．０ｍｍの円柱であり、穴２２
が直径ｄ＝０．６ｍｍ、深さｈ＝０．５ｍｍとなってい
る。なおチップ４は、使用時（高温時）において母材２
と芯３との熱膨張差による熱応力を受ける。このため上
記溶接は嵌合面の全周に沿って、深くなされることが望
ましい。
に、芯３の先端面に達する穴２２を設け、該穴２２に円
柱状のチップ４を軸芯を一致させて嵌め込み、嵌合面を
レーザービーム溶接または電子ビーム溶接してなされ
る。この際チップ４と母材２とは共融して強固に溶接さ
れるが、芯３とチップ４とは溶接性が悪いため、ほどん
ど溶接できない。この実施例においては、溶接前のチッ
プ４の寸法および穴２２の寸法は、チップ４が直径Ｄ＝
０．５ｍｍ、長さＨ＝１．０ｍｍの円柱であり、穴２２
が直径ｄ＝０．６ｍｍ、深さｈ＝０．５ｍｍとなってい
る。なおチップ４は、使用時（高温時）において母材２
と芯３との熱膨張差による熱応力を受ける。このため上
記溶接は嵌合面の全周に沿って、深くなされることが望
ましい。
【００１０】この発明においては、後記する実験データ
から判るように、チップ４の基部端面４２と、芯３の先
端３１とが接触しているか、両者の距離Ｌが０．５ｍｍ
以内であることが必要である。この距離Ｌは、従来の白
金チップを抵抗溶接した中心電極においては、抵抗溶接
時の座屈を防止するため１ｍｍ前後に設定されている。
しかるに、母材であるＮｉ合金は熱伝導性が比較的小さ
く、芯３による熱引きの妨げとなっている。この実施例
の如く、接触または近接していると、１．０ｍｍの時と
比較してチップ４の温度をエンジンの高負荷、高速運転
時において数十℃から１００℃程度低く保つことができ
る。
から判るように、チップ４の基部端面４２と、芯３の先
端３１とが接触しているか、両者の距離Ｌが０．５ｍｍ
以内であることが必要である。この距離Ｌは、従来の白
金チップを抵抗溶接した中心電極においては、抵抗溶接
時の座屈を防止するため１ｍｍ前後に設定されている。
しかるに、母材であるＮｉ合金は熱伝導性が比較的小さ
く、芯３による熱引きの妨げとなっている。この実施例
の如く、接触または近接していると、１．０ｍｍの時と
比較してチップ４の温度をエンジンの高負荷、高速運転
時において数十℃から１００℃程度低く保つことができ
る。
【００１１】図２は中心電極１を用いたスパークプラグ
１００を示す。スパークプラグ１００は、先端に外側電
極１１が溶接された筒状主体金具１２に、軸孔付き絶縁
碍子１３を嵌め込み、該軸孔に中心電極１を嵌着して形
成されている。中心電極１の先端と外側電極１１の先端
部とは発火部となっており、火花放電ギャップＧが形成
されている。図３、図４、図５は、耐久試験の結果を示
す。図３は周期律表の２Ａ族（ＭｇＯ）、３Ａ族（Ｙ2
０3 ），４Ａ族（ＺｒＯ2 ）の１０体積％とＩｒ残余と
からなり焼結体製チップを有する中心電極１を、誘導火
花エネルギー５０ミリジュールの点火源を用い、５気圧
に加圧した大気中で６０回／秒の火花放電を行ったとき
の消耗テスト結果を示す。イリジウムが１００％の比較
品に対し、この発明のテスト品はいずれも火花消耗によ
る放電ギャップＧの増加が少なく、イットリアを添加し
た場合の耐火花消耗性が特に優れていることが判る。
１００を示す。スパークプラグ１００は、先端に外側電
極１１が溶接された筒状主体金具１２に、軸孔付き絶縁
碍子１３を嵌め込み、該軸孔に中心電極１を嵌着して形
成されている。中心電極１の先端と外側電極１１の先端
部とは発火部となっており、火花放電ギャップＧが形成
されている。図３、図４、図５は、耐久試験の結果を示
す。図３は周期律表の２Ａ族（ＭｇＯ）、３Ａ族（Ｙ2
０3 ），４Ａ族（ＺｒＯ2 ）の１０体積％とＩｒ残余と
からなり焼結体製チップを有する中心電極１を、誘導火
花エネルギー５０ミリジュールの点火源を用い、５気圧
に加圧した大気中で６０回／秒の火花放電を行ったとき
の消耗テスト結果を示す。イリジウムが１００％の比較
品に対し、この発明のテスト品はいずれも火花消耗によ
る放電ギャップＧの増加が少なく、イットリアを添加し
た場合の耐火花消耗性が特に優れていることが判る。
【００１２】図４は、２Ａ族、３Ａ族、４Ａ族の元素酸
化物の添加割合を変化させ、上記と同一条件で１００時
間の耐久テストをしたときにおける放電ギャップＧの増
加量を示す。２Ａ族、３Ａ族，４Ａ族のいずれの元素酸
化物とイリジウムとのサーメットにおいても、５．０〜
１５．０体積％が消耗量が小さいことが証明されてい
る。
化物の添加割合を変化させ、上記と同一条件で１００時
間の耐久テストをしたときにおける放電ギャップＧの増
加量を示す。２Ａ族、３Ａ族，４Ａ族のいずれの元素酸
化物とイリジウムとのサーメットにおいても、５．０〜
１５．０体積％が消耗量が小さいことが証明されてい
る。
【００１３】図５は、２０００ｃｃ、６気筒、５０００
ｒｐｍ×全開の耐久テストにおいて、チップ４と芯３と
の距離Ｌと、火花放電ギャップＧの増加量の関係を示
す。距離Ｌが０（接触）から０．５ｍｍの範囲におい
て、チップ４の酸化揮発を含めた火花消耗による火花放
電ギャップの増加量が小さいことが実証されている。
ｒｐｍ×全開の耐久テストにおいて、チップ４と芯３と
の距離Ｌと、火花放電ギャップＧの増加量の関係を示
す。距離Ｌが０（接触）から０．５ｍｍの範囲におい
て、チップ４の酸化揮発を含めた火花消耗による火花放
電ギャップの増加量が小さいことが実証されている。
【図１】この発明のスパークプラグ中心電極の断面図で
ある。
ある。
【図２】図１に示す中心電極を組み込んだスパークプラ
グの要部断面図である。
グの要部断面図である。
【図３】チップの耐久試験結果を示すグラフである。
【図４】チップの耐久実験結果を示すグラフである。
【図５】チップの耐久実験結果を示すグラフである。
１ 中心電極 ２ 母材 ３ 芯 ４ チップ ２２ 穴
Claims (1)
- 【請求項１】 棒状を呈する耐蝕性ニッケル合金製母材
に良熱伝導性金属芯を配した複合材の先端部を径小に成
形し、先端に貴金属チップを溶接してなるスパークプラ
グの中心電極において、 前記貴金属チップは、周期律表の２Ａ族、３Ａ族、また
は４Ａ族に属する元素の酸化物の１種類以上、５．０〜
１５．０体積％を、イリジウム中に分散して焼結により
柱状に形成するとともに、前記複合材の先端面の中心に
設けた穴に嵌め込み、前記芯に直接接触するか、または
チップと芯との距離を０．５ｍｍ以内に位置させて嵌合
面を溶接したことを特徴とするスパークプラグの中心電
極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3318197A JPH05159854A (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | スパークプラグの中心電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3318197A JPH05159854A (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | スパークプラグの中心電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05159854A true JPH05159854A (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=18096529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3318197A Pending JPH05159854A (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | スパークプラグの中心電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05159854A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5894186A (en) * | 1996-06-28 | 1999-04-13 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug with igniting portion chip composition |
| US6094000A (en) * | 1995-06-15 | 2000-07-25 | Nippondenso Co., Ltd. | Spark plug for internal combustion engine |
| US6262522B1 (en) | 1995-06-15 | 2001-07-17 | Denso Corporation | Spark plug for internal combustion engine |
| JP2008538447A (ja) * | 2005-04-21 | 2008-10-23 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | スパークプラグのための電極 |
-
1991
- 1991-12-02 JP JP3318197A patent/JPH05159854A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6094000A (en) * | 1995-06-15 | 2000-07-25 | Nippondenso Co., Ltd. | Spark plug for internal combustion engine |
| US6262522B1 (en) | 1995-06-15 | 2001-07-17 | Denso Corporation | Spark plug for internal combustion engine |
| US5894186A (en) * | 1996-06-28 | 1999-04-13 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug with igniting portion chip composition |
| JP2008538447A (ja) * | 2005-04-21 | 2008-10-23 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | スパークプラグのための電極 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050524 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051128 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060126 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060809 |