JPH0711974B2 - 内燃機関用スパークプラグ - Google Patents
内燃機関用スパークプラグInfo
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- JPH0711974B2 JPH0711974B2 JP63150646A JP15064688A JPH0711974B2 JP H0711974 B2 JPH0711974 B2 JP H0711974B2 JP 63150646 A JP63150646 A JP 63150646A JP 15064688 A JP15064688 A JP 15064688A JP H0711974 B2 JPH0711974 B2 JP H0711974B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （１） 産業上の利用分野： 本発明は内燃機関用の耐消耗性のすぐれたスパークプラ
グに関するものである。
グに関するものである。
（２） 従来の技術及び問題点： この種のスパークプラグとして中心電極先端部に放電部
として白金または白金合金のPt-Ir,Pt-Ni等をチップ状
接合したものや接地電極が中心電極に対向する部分に仝
じく前記白金、白金合金のチップを接合したものが知ら
れている。これによって耐久性は向上してもコスト高と
なる欠点が避けられなかった。しかしこれらのものも加
鉛燃料下での消耗、鉛アタックが大であり、融点が最高
1850℃であって比較的低いことなどによりさらに高融
点、良耐食性の長寿命の電極材が必要とされていた。ま
たIrは線膨脹係数が白金合金より小さく従ってNi母材と
の線膨脹差大による熱応力が顕著で剥離しやすい欠点が
あった。これらの問題を解決するため本発明は高融点で
且つ線膨脹係数がNi母材と近く且つコスト的にも安価な
Ir-Ni合金を放電部或は応力緩和層に使用するものであ
る。
として白金または白金合金のPt-Ir,Pt-Ni等をチップ状
接合したものや接地電極が中心電極に対向する部分に仝
じく前記白金、白金合金のチップを接合したものが知ら
れている。これによって耐久性は向上してもコスト高と
なる欠点が避けられなかった。しかしこれらのものも加
鉛燃料下での消耗、鉛アタックが大であり、融点が最高
1850℃であって比較的低いことなどによりさらに高融
点、良耐食性の長寿命の電極材が必要とされていた。ま
たIrは線膨脹係数が白金合金より小さく従ってNi母材と
の線膨脹差大による熱応力が顕著で剥離しやすい欠点が
あった。これらの問題を解決するため本発明は高融点で
且つ線膨脹係数がNi母材と近く且つコスト的にも安価な
Ir-Ni合金を放電部或は応力緩和層に使用するものであ
る。
（３） 問題点を解決するための手段： すなわちNi合金を母材とする中心電極又は接地電極ある
いは両電極に貴金属電極を放電部として接合するにあた
り、結局本発明のスパークプラグは （ｉ） 前記貴金属電極がIrとNiの合金からなり、Ni添
加量が70wt％未満と残部がIrであることを特徴とするス
パークプラグ。
いは両電極に貴金属電極を放電部として接合するにあた
り、結局本発明のスパークプラグは （ｉ） 前記貴金属電極がIrとNiの合金からなり、Ni添
加量が70wt％未満と残部がIrであることを特徴とするス
パークプラグ。
（ii） 前記貴金属電極がNi添加量が70wt％未満とさら
にY,Hf,Zr,Ca或はY2O3,ZrO2のうち少なくとも１種を0.0
5％〜1.0wt％と残部がIrであることを特徴とするスパー
クプラグ。
にY,Hf,Zr,Ca或はY2O3,ZrO2のうち少なくとも１種を0.0
5％〜1.0wt％と残部がIrであることを特徴とするスパー
クプラグ。
（iii） 前記貴金属電極が２つに分割された層の電極
材からなり母材Ni合金に近い層をNi添加量の多い（70wt
％以下）Ir-Ni合金による熱応力緩和層として形成し、
放電部に近い層を前記Ir-Ni合金よりNi添加量の少ないI
r-Ni合金または100wt％Ir層で形成したスパークプラ
グ。
材からなり母材Ni合金に近い層をNi添加量の多い（70wt
％以下）Ir-Ni合金による熱応力緩和層として形成し、
放電部に近い層を前記Ir-Ni合金よりNi添加量の少ないI
r-Ni合金または100wt％Ir層で形成したスパークプラ
グ。
（iv） 前記（ii）項記載の貴金属電極を構成するIr-N
i合金を第３項記載の放電部側の層に用いるスパークプ
ラグ。
i合金を第３項記載の放電部側の層に用いるスパークプ
ラグ。
（Ｖ） 前記の貴金属電極が２つに分割された層の電極
材からなる電極母材Ni合金に近い層をNi添加量が20wt％
のPt-Ni合金層で形成し、放電部に近い層をNi添加量が7
0wt％未満のIr-Ni合金または100wt％層で形成したスパ
ークプラグ。
材からなる電極母材Ni合金に近い層をNi添加量が20wt％
のPt-Ni合金層で形成し、放電部に近い層をNi添加量が7
0wt％未満のIr-Ni合金または100wt％層で形成したスパ
ークプラグ。
（vi） 前記（Ｖ）項記載のIr-Ni合金は前記（ii）項
記載の貴金属電極材を用いるスパークプラグ。
記載の貴金属電極材を用いるスパークプラグ。
以上の（ｉ）〜（vi）を要旨とするものである。
なお放電部に使用されるIr-Ni合金はNi添加量が多くて
も70wt％を越さず、望ましくはPt-20Irと同融点となる4
0wt％以下であり、また応力緩和層として使用するIr-Ni
合金はNi添加量が多いほど母材Niの線膨脹係数に近付く
が、その添加量はPt-20Ni合金と同融点の70wt％以下が
望ましい。
も70wt％を越さず、望ましくはPt-20Irと同融点となる4
0wt％以下であり、また応力緩和層として使用するIr-Ni
合金はNi添加量が多いほど母材Niの線膨脹係数に近付く
が、その添加量はPt-20Ni合金と同融点の70wt％以下が
望ましい。
またNi添加量過多で高温での結晶粒粗大化の抑制に対し
てはY,Hf,Zr,Ca或はY2O3,ZrO2等を0.05〜1.0wt％の範囲
で添加すればよい。
てはY,Hf,Zr,Ca或はY2O3,ZrO2等を0.05〜1.0wt％の範囲
で添加すればよい。
第１表はPt,Ir,Ni単体の物理特性を示すもので、Pt,Ir,
Niはともに面心立方格子の結晶構造を有し、第２表に示
すいずれの二元合金も全率固溶型である。従ってIr-Ni
合金も線膨脹係数、融点、火花消耗性の三つの特性を考
えて２つに分割された層の場合、電極母材に近い配設場
所すなわち応力緩和層にするか、火花放電部先端側にす
るかをNi添加量によってきめればよい。その例を第４図
に示す。
Niはともに面心立方格子の結晶構造を有し、第２表に示
すいずれの二元合金も全率固溶型である。従ってIr-Ni
合金も線膨脹係数、融点、火花消耗性の三つの特性を考
えて２つに分割された層の場合、電極母材に近い配設場
所すなわち応力緩和層にするか、火花放電部先端側にす
るかをNi添加量によってきめればよい。その例を第４図
に示す。
（４） 実施例 （ｉ） 火花消耗性。通常の走行条件では火花エネルギ
ーの大きさにほゞ比例して電極消耗は増大する。金属単
体及び合金チップの火花消耗試験の結果の比較を第１図
で示す。チップの寸法は直径0.8φmm,長さ0.70mmで火花
ギャップを縦軸にとり試験時間を横軸にとる。但し火花
エネルギー50mj火花発生100回／秒、大気雰囲気4atm,換
気を行い加速した火花消耗試験を行った。仝図に示す如
くNi単体の消耗が最も速かであり、Pt-20Ni,100wt％Pt,
Pt-20Irの順に消耗量少く、Ir-20Ni,100％Irと長寿命を
示す。第２図は加鉛燃料を使用した耐久性試験の結果を
示すものでエンジンは４気筒2000cc,5500rpm×4/4,加鉛
量1.5gr/米ガロン,200時間の耐久テストによる。第３図
は各種貴金属電極チップの剥離率をグラフで示したもの
で、４気筒2000ccのエンジン5500rpm×4/4 1分、アイド
ル１分を１サイクルとして繰返し試験後の断面状態より
酸化スケールの進行度合いで評価した。100wt％Ir以外
はIr-20Ni/Irを積層した２層チップ、単体Ir-20Ni,単体
Pt-20Ir,単体Pt-20Niの各チップをテストした。火花消
耗性、加鉛燃料で耐久性のすぐれた結果を示したIr100w
t％のチップが高い剥離性を示すことから実用に乏し
い。このため単体ではIr-Ni合金を使用し、また100％Ir
を用いるときにはIr-Ni合金あるいはPt-Ni合金とのクラ
ッド化した使用し、耐剥離性の劣化を補うことができ
る。
ーの大きさにほゞ比例して電極消耗は増大する。金属単
体及び合金チップの火花消耗試験の結果の比較を第１図
で示す。チップの寸法は直径0.8φmm,長さ0.70mmで火花
ギャップを縦軸にとり試験時間を横軸にとる。但し火花
エネルギー50mj火花発生100回／秒、大気雰囲気4atm,換
気を行い加速した火花消耗試験を行った。仝図に示す如
くNi単体の消耗が最も速かであり、Pt-20Ni,100wt％Pt,
Pt-20Irの順に消耗量少く、Ir-20Ni,100％Irと長寿命を
示す。第２図は加鉛燃料を使用した耐久性試験の結果を
示すものでエンジンは４気筒2000cc,5500rpm×4/4,加鉛
量1.5gr/米ガロン,200時間の耐久テストによる。第３図
は各種貴金属電極チップの剥離率をグラフで示したもの
で、４気筒2000ccのエンジン5500rpm×4/4 1分、アイド
ル１分を１サイクルとして繰返し試験後の断面状態より
酸化スケールの進行度合いで評価した。100wt％Ir以外
はIr-20Ni/Irを積層した２層チップ、単体Ir-20Ni,単体
Pt-20Ir,単体Pt-20Niの各チップをテストした。火花消
耗性、加鉛燃料で耐久性のすぐれた結果を示したIr100w
t％のチップが高い剥離性を示すことから実用に乏し
い。このため単体ではIr-Ni合金を使用し、また100％Ir
を用いるときにはIr-Ni合金あるいはPt-Ni合金とのクラ
ッド化した使用し、耐剥離性の劣化を補うことができ
る。
第４図は本発明実施例のスパークの中心電極に使用した
貴金属チップの接合構造を示す概略図であり、第１欄は
左から右へ順に銅芯を内部に封入した中心電極のNi合金
母材１に対しIr-Ni合金単体の板状チップ２、接合面に
径大鍔部を備えた棒状チップ2aを電気抵抗溶接或は棒状
チップ2aをレーザー溶接した発明1,2を示したものであ
る。第２欄は発明３〜５を示したもので前記Ni合金母材
１側に板状のIr-Ni合金12とし、先端の放電部側を100％
Irまたは高Ir-Ni合金13を配して電気抵抗溶接でクラッ
ドしたもの、同じく棒状チップ12a,13aをクラッドした
ものを示す。第３欄は発明６〜８を示したものでNi合金
母材１側を板状のPt-Ni合金22とし、先端の放電部側を1
00％IrまたはIr-Ni合金23を配して電気抵抗溶接でクラ
ッドしたもの、同じく棒状チップ22a,23aをクラッドし
たものである。なお実施例におけるクラッドのチップは
Ni合金母材に２つの部材12と13或は22と23を各々載置し
て電気抵抗溶接でクラッド化したが、予め上記２つの部
材をクラッド化したものをNi合金母材に電気抵抗溶接し
てもよく、また溶接後加熱して拡散接合を施してもよ
い。さらに上記第４図の実施例では中心電極側のNi合金
母材に貴金属電極を接合したものを示したが、接地電極
側のNi合金母材にも同様に本発明１〜８を用いることが
できる。
貴金属チップの接合構造を示す概略図であり、第１欄は
左から右へ順に銅芯を内部に封入した中心電極のNi合金
母材１に対しIr-Ni合金単体の板状チップ２、接合面に
径大鍔部を備えた棒状チップ2aを電気抵抗溶接或は棒状
チップ2aをレーザー溶接した発明1,2を示したものであ
る。第２欄は発明３〜５を示したもので前記Ni合金母材
１側に板状のIr-Ni合金12とし、先端の放電部側を100％
Irまたは高Ir-Ni合金13を配して電気抵抗溶接でクラッ
ドしたもの、同じく棒状チップ12a,13aをクラッドした
ものを示す。第３欄は発明６〜８を示したものでNi合金
母材１側を板状のPt-Ni合金22とし、先端の放電部側を1
00％IrまたはIr-Ni合金23を配して電気抵抗溶接でクラ
ッドしたもの、同じく棒状チップ22a,23aをクラッドし
たものである。なお実施例におけるクラッドのチップは
Ni合金母材に２つの部材12と13或は22と23を各々載置し
て電気抵抗溶接でクラッド化したが、予め上記２つの部
材をクラッド化したものをNi合金母材に電気抵抗溶接し
てもよく、また溶接後加熱して拡散接合を施してもよ
い。さらに上記第４図の実施例では中心電極側のNi合金
母材に貴金属電極を接合したものを示したが、接地電極
側のNi合金母材にも同様に本発明１〜８を用いることが
できる。
（５） 発明の効果 以上述べたように本発明の貴金属は発明１で示すように
Ir-Ni合金を使用することにより、高融点で線膨脹係数
がNi合金母材と近く耐消耗性に優れ、かつ耐剥離性にも
安定とすることができ、また、発明2,4及び７で示すよ
うに、Ir-Ni合金にY,Hf,Zr,Ca,Y2O3,ZrO2を少量添加す
ることにより、Ni過多による高温での結晶粒粗大化を抑
制し、耐食性を向上することができ、更に発明3,5,6及
び８で示すように耐消耗性に優れた100％Ir又は前記Ir-
Ni合金からなる放電部とこれを母材との間に前記Ir-Ni
合金よりもNi添加量の多いIr-Ni合金又はPt-Ni合金の熱
応力緩和層を形成し、耐消耗性、耐剥離性により優れた
ものとなり、しかも経済的にも安価となる効果を有す
る。
Ir-Ni合金を使用することにより、高融点で線膨脹係数
がNi合金母材と近く耐消耗性に優れ、かつ耐剥離性にも
安定とすることができ、また、発明2,4及び７で示すよ
うに、Ir-Ni合金にY,Hf,Zr,Ca,Y2O3,ZrO2を少量添加す
ることにより、Ni過多による高温での結晶粒粗大化を抑
制し、耐食性を向上することができ、更に発明3,5,6及
び８で示すように耐消耗性に優れた100％Ir又は前記Ir-
Ni合金からなる放電部とこれを母材との間に前記Ir-Ni
合金よりもNi添加量の多いIr-Ni合金又はPt-Ni合金の熱
応力緩和層を形成し、耐消耗性、耐剥離性により優れた
ものとなり、しかも経済的にも安価となる効果を有す
る。
第１図は火花消耗試験結果を示すグラフと使用した電極
の寸法を示す略図、第２図は各種貴金属電極チップの加
鉛燃料を用いたエンジンテストによる耐久性を示すグラ
フ、第３図は仝じく各種貴金属電極チップの剥離率を示
すグラフ、第４図は本発明実施例の貴金属電極チップ要
部の正面概略図を示す。
の寸法を示す略図、第２図は各種貴金属電極チップの加
鉛燃料を用いたエンジンテストによる耐久性を示すグラ
フ、第３図は仝じく各種貴金属電極チップの剥離率を示
すグラフ、第４図は本発明実施例の貴金属電極チップ要
部の正面概略図を示す。
Claims (8)
- 【請求項１】Ni合金を母材とする中心電極又は接地電極
の放電部として貴金属電極を接合したスパークプラグに
おいて、該貴金属電極がIrとNiとの合金からなり、か
つ、Ni添加量が70wt％未満と残部がIrであることを特徴
とする内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項２】Ni合金を母材とする中心電極又は接地電極
の放電部として貴金属電極を接合したスパークプラグに
おいて、該貴金属電極がIrとNiとの合金からなり、か
つ、Ni添加量が70wt％未満と、更に、Y,Hf,Zr,Ca或はY2
O3,ZrO2のうち少なくとも１種を0.05％〜1.0wt％と残部
がIrであることを特徴とする内燃機関用スパークプラ
グ。 - 【請求項３】Ni合金を母材とする中心電極又は接地電極
の放電部として貴金属電極を接合したスパークプラグに
おいて、前記貴金属電極が２つに分割された層の電極材
からなり、母材Ni合金に近い層をNi添加量が70wt％以下
のIr-Ni合金による熱応力緩和層として形成し、放電部
に近い層を前記Ir-Ni合金よりNi添加量の少ないIr-Ni合
金で形成した内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項４】前記第２項記載の貴金属電極を構成するIr
-Ni合金を第３項記載の放電部側の層に用いる内燃機関
用スパークプラグ。 - 【請求項５】Ni合金を母材とする中心電極又は接地電極
の放電部として貴金属電極を接合したスパークプラグに
おいて、前記貴金属電極が２つに分割された層の電極材
からなり、母材Ni合金に近い層をNi添加量が70wt％以下
のIr-Ni合金による応力緩和層として形成し、放電部に
近い層を100wt％Ir層で形成した内燃機関用スパークプ
ラグ。 - 【請求項６】Ni合金を母材とする中心電極又は接地電極
の放電部として貴金属電極を接合したスパークプラグに
おいて、前記貴金属電極が２つに分割された層の電極材
からなり、母材Ni合金に近い層をNi添加量が20wt％のPt
-Ni合金層で形成し、放電部に近い層をNi添加量が70wt
％未満のIr-Ni合金で形成した内燃機関用スパークプラ
グ。 - 【請求項７】第６項記載のIr-Ni合金として前記第２項
記載の貴金属電極材を用いる内燃機関用スパークプラ
グ。 - 【請求項８】Ni合金を母材とする中心電極又は接地電極
の放電部として貴金属電極を接合したスパークプラグに
おいて、前記貴金属電極が２つに分割された層の電極材
からなり、母材Ni合金に近い層をNi添加量が20wt％のPt
-Ni合金層で形成し、放電部に近い層を100wt％Ir層で形
成した内燃機関用スパークプラグ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63150646A JPH0711974B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 内燃機関用スパークプラグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63150646A JPH0711974B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 内燃機関用スパークプラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01319284A JPH01319284A (ja) | 1989-12-25 |
| JPH0711974B2 true JPH0711974B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=15501400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63150646A Expired - Fee Related JPH0711974B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 内燃機関用スパークプラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711974B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05335066A (ja) * | 1992-06-01 | 1993-12-17 | Nippondenso Co Ltd | 内燃機関用スパークプラグ |
| US6346766B1 (en) | 1998-05-20 | 2002-02-12 | Denso Corporation | Spark plug for internal combustion engine and method for manufacturing same |
| DE60140641D1 (de) | 2000-01-19 | 2010-01-14 | Ngk Spark Plug Co | Zündkerze für verbrennungsmotor |
| WO2008013159A1 (fr) | 2006-07-25 | 2008-01-31 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Alliage de métal noble pour bougie d'allumage et son procédé de fabrication et de traitement |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5077738A (ja) * | 1973-10-01 | 1975-06-25 | ||
| JPS5991681A (ja) * | 1982-11-18 | 1984-05-26 | 日本特殊陶業株式会社 | 高圧縮内燃機関用スパ−クプラグ |
| JPS5994391A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-05-31 | 株式会社デンソー | 内燃機関用点火プラグ |
| JPS61230283A (ja) * | 1985-04-04 | 1986-10-14 | 日本特殊陶業株式会社 | スパ−クプラグ |
| JPS61230282A (ja) * | 1985-04-04 | 1986-10-14 | 日本特殊陶業株式会社 | スパ−クプラグ |
| JPS62226592A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | 日本特殊陶業株式会社 | 点火プラグ |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP63150646A patent/JPH0711974B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5077738A (ja) * | 1973-10-01 | 1975-06-25 | ||
| JPS5991681A (ja) * | 1982-11-18 | 1984-05-26 | 日本特殊陶業株式会社 | 高圧縮内燃機関用スパ−クプラグ |
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| JPS61230283A (ja) * | 1985-04-04 | 1986-10-14 | 日本特殊陶業株式会社 | スパ−クプラグ |
| JPS61230282A (ja) * | 1985-04-04 | 1986-10-14 | 日本特殊陶業株式会社 | スパ−クプラグ |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01319284A (ja) | 1989-12-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |