JPH08185954A - 点火プラグ用Ｗ−Ｒｅ焼結合金とこれを電極に用いたガス機関の点火プラグ - Google Patents
点火プラグ用Ｗ−Ｒｅ焼結合金とこれを電極に用いたガス機関の点火プラグInfo
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- JPH08185954A JPH08185954A JP6338896A JP33889694A JPH08185954A JP H08185954 A JPH08185954 A JP H08185954A JP 6338896 A JP6338896 A JP 6338896A JP 33889694 A JP33889694 A JP 33889694A JP H08185954 A JPH08185954 A JP H08185954A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Spark Plugs (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐火花消耗性に優れるとともに高温下での耐
酸化性を改善した点火プラグ用電極材として有効な焼結
合金と、その焼結合金を電極に用いた点火プラグを提供
する。 【構成】 Ｆeその他の不可避不純物を含み、Ｗ；90〜9
7重量％、Ｒe；3〜10重量％からなる組成を有するＷ−
Ｒe焼結合金で構成する。
酸化性を改善した点火プラグ用電極材として有効な焼結
合金と、その焼結合金を電極に用いた点火プラグを提供
する。 【構成】 Ｆeその他の不可避不純物を含み、Ｗ；90〜9
7重量％、Ｒe；3〜10重量％からなる組成を有するＷ−
Ｒe焼結合金で構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、主として、ガス機関
用点火プラグの電極として使用される合金材とその合金
材を用いた点火プラグの構造に関するものである。
用点火プラグの電極として使用される合金材とその合金
材を用いた点火プラグの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジンの高出力化、低公害化
（排ガス有害成分ＣＯ、ＮＯX、ＨＣ等の低減）が望ま
れ、現用エンジンの点火プラグ近傍雰囲気をより一層厳
しい環境条件とした場合の点火プラグの耐久性につい
て、その電極材料面から改善が求められてきた。
（排ガス有害成分ＣＯ、ＮＯX、ＨＣ等の低減）が望ま
れ、現用エンジンの点火プラグ近傍雰囲気をより一層厳
しい環境条件とした場合の点火プラグの耐久性につい
て、その電極材料面から改善が求められてきた。
【０００３】内燃機関用に使用される点火プラグの電極
材としては、従来から一般にＮi合金及びインコネル等
が用いられており、また、これより更に耐久性の向上を
ねらってＰt合金が用いられている。しかしながら、か
かるＰt合金を電極に用いた点火プラグを、燃料リッチ
の雰囲気中で使用される副室式希薄燃焼ガス機関に使用
すると、電極が異常消耗する不具合を生じることが判明
している。図６は、そのようなＰt合金を電極に用いた
点火プラグを副室式希薄燃焼ガス機関に使用した場合の
消耗の状況を示したもので、図の(Ａ)が運転前、(Ｂ)が
運転後の状態を示している。通常は、接地極であるプラ
ス極(１)側よりもマイナス極(２)側の消耗が大となるの
に比べて、副室式希薄燃焼ガス機関では、プラス極側の
電極(１)が凹状にえぐられたように大きく消耗してい
る。
材としては、従来から一般にＮi合金及びインコネル等
が用いられており、また、これより更に耐久性の向上を
ねらってＰt合金が用いられている。しかしながら、か
かるＰt合金を電極に用いた点火プラグを、燃料リッチ
の雰囲気中で使用される副室式希薄燃焼ガス機関に使用
すると、電極が異常消耗する不具合を生じることが判明
している。図６は、そのようなＰt合金を電極に用いた
点火プラグを副室式希薄燃焼ガス機関に使用した場合の
消耗の状況を示したもので、図の(Ａ)が運転前、(Ｂ)が
運転後の状態を示している。通常は、接地極であるプラ
ス極(１)側よりもマイナス極(２)側の消耗が大となるの
に比べて、副室式希薄燃焼ガス機関では、プラス極側の
電極(１)が凹状にえぐられたように大きく消耗してい
る。
【０００４】かかる異常消耗の原因としては、副室式希
薄燃焼ガス機関では電極周辺の燃料濃度が高く、放電時
に多重放電と呼ばれる異常放電を発生するためと考えら
れる。多重放電は、１回の放電期間中に容量放電を多数
繰り返す現象である。そして、かかる異常放電は短時間
放電のため、軽いイオン(電子)は充分に加速されるが、
重いイオンは加速され難いことから、プラス極(１)側の
消耗が大となるものと考えられる。また、この消耗は、
火花消耗主体の溶融・蒸発現象であった。
薄燃焼ガス機関では電極周辺の燃料濃度が高く、放電時
に多重放電と呼ばれる異常放電を発生するためと考えら
れる。多重放電は、１回の放電期間中に容量放電を多数
繰り返す現象である。そして、かかる異常放電は短時間
放電のため、軽いイオン(電子)は充分に加速されるが、
重いイオンは加速され難いことから、プラス極(１)側の
消耗が大となるものと考えられる。また、この消耗は、
火花消耗主体の溶融・蒸発現象であった。
【０００５】図７は、Ｐt合金を使用した電極の消耗と
燃料ガス(ＣＨ4)濃度との関係を示す試験結果のグラフ
であり、燃料ガスの濃度が10％を越えると、消耗速度が
急激に増大していることが判る。また、図８は、図７で
示した点に対応する波形の測定図で、消耗速度が増大し
ているＣＨ4濃度20％では多重放電となっている。これ
らのことを図示すると、図９のようになる。
燃料ガス(ＣＨ4)濃度との関係を示す試験結果のグラフ
であり、燃料ガスの濃度が10％を越えると、消耗速度が
急激に増大していることが判る。また、図８は、図７で
示した点に対応する波形の測定図で、消耗速度が増大し
ているＣＨ4濃度20％では多重放電となっている。これ
らのことを図示すると、図９のようになる。
【０００６】そこで、このような火花消耗に対する耐久
性を向上させる手段として、高融点・高沸点材料である
Ｗ(タングステン)を用いることが考えられ、特開平5-54
955公報には、Ｗ、Ｒe等の高融点材料を電極に用いたガ
ス機関用の点火プラグの発明が開示されている。
性を向上させる手段として、高融点・高沸点材料である
Ｗ(タングステン)を用いることが考えられ、特開平5-54
955公報には、Ｗ、Ｒe等の高融点材料を電極に用いたガ
ス機関用の点火プラグの発明が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記高融点材料は融点
が高いため火花消耗に対して有効であり、また、ガス機
関は、一般に電極温度が低いことから酸化消耗について
もそれほど大きな問題とはならず、したがって、かかる
温度条件の厳しくないガス機関については有効と考えら
れる。
が高いため火花消耗に対して有効であり、また、ガス機
関は、一般に電極温度が低いことから酸化消耗について
もそれほど大きな問題とはならず、したがって、かかる
温度条件の厳しくないガス機関については有効と考えら
れる。
【０００８】しかしながら、Ｗ、Ｒe等又はそれらの合
金は、高温下での耐酸化性はむしろＰtよりも劣り、電
極温度が高くなる条件下では耐酸化性が問題となる。
金は、高温下での耐酸化性はむしろＰtよりも劣り、電
極温度が高くなる条件下では耐酸化性が問題となる。
【０００９】この発明は、耐火花消耗性に優れるととも
に高温下での耐酸化性を改善した点火プラグ用電極材と
して有効な焼結合金と、その焼結合金を電極に用いた点
火プラグを提供することを目的とするものである。
に高温下での耐酸化性を改善した点火プラグ用電極材と
して有効な焼結合金と、その焼結合金を電極に用いた点
火プラグを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そして、この発明は、基
本的に耐火花消耗性に優れたＷを母材とし、これにＲe
を適切な成分範囲で加えることで上記目的を達成し得た
ものである。
本的に耐火花消耗性に優れたＷを母材とし、これにＲe
を適切な成分範囲で加えることで上記目的を達成し得た
ものである。
【００１１】すなわち、この発明の点火プラグ用Ｗ−Ｒ
e焼結合金は、接地側のプラス電極と、これに対向して
引火性のガス状燃料の雰囲気空間を隔てて近接配置され
たマイナス電極との間で、両電極間に付勢された電圧の
増大に応じて火花放電が惹起されることにより前記ガス
状燃料を引火燃焼させる如くする点火プラグの電極に用
いられる材料の少なくとも電極発火部の表面素地が、 Ｗ；90〜97重量％ Ｒe；3〜10重量％ Ｆeその他不可避不純物；残り からなる組成を有するＷ−Ｒe焼結合金で構成されるこ
とを特徴とするものである。
e焼結合金は、接地側のプラス電極と、これに対向して
引火性のガス状燃料の雰囲気空間を隔てて近接配置され
たマイナス電極との間で、両電極間に付勢された電圧の
増大に応じて火花放電が惹起されることにより前記ガス
状燃料を引火燃焼させる如くする点火プラグの電極に用
いられる材料の少なくとも電極発火部の表面素地が、 Ｗ；90〜97重量％ Ｒe；3〜10重量％ Ｆeその他不可避不純物；残り からなる組成を有するＷ−Ｒe焼結合金で構成されるこ
とを特徴とするものである。
【００１２】同じく、この発明の点火プラグは、上記構
成において、両電極間の少なくとも発火部の表面素地
が、その両電極の基地に対して別体のチップ材により一
体に形成された点を特徴とするものである。
成において、両電極間の少なくとも発火部の表面素地
が、その両電極の基地に対して別体のチップ材により一
体に形成された点を特徴とするものである。
【００１３】この発明の焼結合金は、主としてガス機関
用点火プラグの電極の消耗を改善するために発明された
ものであるが、その他の機関にも使用することが可能で
あり、また、プラス極のみ及びマイナス極のみ或いはプ
ラス極とマイナス極の双方に使用することが可能であ
る。
用点火プラグの電極の消耗を改善するために発明された
ものであるが、その他の機関にも使用することが可能で
あり、また、プラス極のみ及びマイナス極のみ或いはプ
ラス極とマイナス極の双方に使用することが可能であ
る。
【００１４】
【作用】上記構成によれば、Ｗ及びＲe本来の性質から
耐火花消耗性に優れるとともに、これらが上記成分割合
で組成されていることによって、高温下での耐酸化性に
も優れたものが得られる。
耐火花消耗性に優れるとともに、これらが上記成分割合
で組成されていることによって、高温下での耐酸化性に
も優れたものが得られる。
【００１５】
【実施例】図１及び図２は、Ｗ−Ｒe焼結合金を電極に
用いた点火プラグの一例を示し、図１は、接地極である
プラス極(１)とマイナス極(２)の双方を、Ｗ−Ｒe合金
で一体に焼結形成したものを示し、図２は、同じくＷ−
Ｒe合金で焼結形成した別体のチップ材(３)(４)を、そ
れぞれの電極(１)(２)の基地部分へ取り付けたものを示
している。
用いた点火プラグの一例を示し、図１は、接地極である
プラス極(１)とマイナス極(２)の双方を、Ｗ−Ｒe合金
で一体に焼結形成したものを示し、図２は、同じくＷ−
Ｒe合金で焼結形成した別体のチップ材(３)(４)を、そ
れぞれの電極(１)(２)の基地部分へ取り付けたものを示
している。
【００１６】次に、単体試験機を用いて、ガス燃料の各
種濃度条件下での各種電極材料の消耗試験を実施したと
ころ、図３の通りであり、従来のＰt合金に比較して消
耗を約１/２に低減できることが確かめられた。更に、
これら電極材の高温酸化試験を行ったところ、図４の通
りであった。その際の試験装置としては熱分析装置を用
い、これを、20％Ｏ2、80％Ｎ2からなるガス(流量200cc
/m)の雰囲気条件で、昇温速度20゜Cで行なった。この図
で解るように、耐酸化特性は、Ｗ、Ｒe単体よりも、Ｗ
−Ｒe合金の方が優れていることが判明した。これら
を、点火プラグ使用相当条件下に照らして比較したのが
表１であって、実機電極に必要とされる酸化開始温度t
は、ほぼ750゜C以上であり、この点からＷ、Ｒe単体のも
のは何れも不可となり、総合評価はＷ−Ｒe合金が最も
優れている。
種濃度条件下での各種電極材料の消耗試験を実施したと
ころ、図３の通りであり、従来のＰt合金に比較して消
耗を約１/２に低減できることが確かめられた。更に、
これら電極材の高温酸化試験を行ったところ、図４の通
りであった。その際の試験装置としては熱分析装置を用
い、これを、20％Ｏ2、80％Ｎ2からなるガス(流量200cc
/m)の雰囲気条件で、昇温速度20゜Cで行なった。この図
で解るように、耐酸化特性は、Ｗ、Ｒe単体よりも、Ｗ
−Ｒe合金の方が優れていることが判明した。これら
を、点火プラグ使用相当条件下に照らして比較したのが
表１であって、実機電極に必要とされる酸化開始温度t
は、ほぼ750゜C以上であり、この点からＷ、Ｒe単体のも
のは何れも不可となり、総合評価はＷ−Ｒe合金が最も
優れている。
【００１７】
【表１】
【００１８】更に、図５は、Ｗ−Ｒe合金の成分量と高
温酸化速度との相関関係を見たものでＲe添加量５重量
％付近に最適値があり、就中３〜10重量％の範囲が望ま
しいことが解る。なお、この時の試験条件は、Ｏ2濃度
＝15％、流量=200cc/ｍの雰囲気条件の下で750゜Cの温度
中に２時間保持して行った。表２は、そのときの結果を
評価したものである。
温酸化速度との相関関係を見たものでＲe添加量５重量
％付近に最適値があり、就中３〜10重量％の範囲が望ま
しいことが解る。なお、この時の試験条件は、Ｏ2濃度
＝15％、流量=200cc/ｍの雰囲気条件の下で750゜Cの温度
中に２時間保持して行った。表２は、そのときの結果を
評価したものである。
【００１９】以上のことから、この発明のＷ−Ｒe合金
は、Ｗに３〜10重量％のＲeを添加することにより、Ｗ
の酸化皮膜を緻密化させ、Ｗの耐酸化性を向上させるこ
とができる。すなわち、Ｒe＜３重量％では、添加量が
不足で充分な耐酸化性向上効果が得られない。他方、Ｒ
e＞10重量％では、過剰添加となり余分なＲeの酸化物が
蒸発消耗し、Ｗ皮膜に空洞を形成して、Ｗ母材の酸化を
促進するため、充分な耐酸化性向上効果が得られず、ま
た、図５のように、材料の脆化領域に近づき、製造上の
問題を生じることになる。結局、この発明の成分割合で
添加することで、最適なＷ−Ｒe合金製の電極材が得ら
れることになる。
は、Ｗに３〜10重量％のＲeを添加することにより、Ｗ
の酸化皮膜を緻密化させ、Ｗの耐酸化性を向上させるこ
とができる。すなわち、Ｒe＜３重量％では、添加量が
不足で充分な耐酸化性向上効果が得られない。他方、Ｒ
e＞10重量％では、過剰添加となり余分なＲeの酸化物が
蒸発消耗し、Ｗ皮膜に空洞を形成して、Ｗ母材の酸化を
促進するため、充分な耐酸化性向上効果が得られず、ま
た、図５のように、材料の脆化領域に近づき、製造上の
問題を生じることになる。結局、この発明の成分割合で
添加することで、最適なＷ−Ｒe合金製の電極材が得ら
れることになる。
【００２０】
【表２】
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、この発明の点火プラ
グ用焼結合金と点火プラグは、従来のＰt合金に比較し
て耐火花消耗性に優れるのみならず、ＷとＲeを適切な
成分割合とすることで、これらの単体若しくは合金材か
らなる従来材では得られなかった優れた耐酸化性を得る
ことが出来たものである。したがって、この発明の焼結
合金を電極に用いた点火プラグを用いることにより、ガ
ス機関用点火プラグの電極寿命を大幅に延ばすことが出
来る。
グ用焼結合金と点火プラグは、従来のＰt合金に比較し
て耐火花消耗性に優れるのみならず、ＷとＲeを適切な
成分割合とすることで、これらの単体若しくは合金材か
らなる従来材では得られなかった優れた耐酸化性を得る
ことが出来たものである。したがって、この発明の焼結
合金を電極に用いた点火プラグを用いることにより、ガ
ス機関用点火プラグの電極寿命を大幅に延ばすことが出
来る。
【図１】この発明の焼結合金を電極に用いる点火プラグ
の電極部の側面図である。
の電極部の側面図である。
【図２】同じこの発明の焼結合金を電極に用いる点火プ
ラグの電極部の側面図である。
ラグの電極部の側面図である。
【図３】各種電極材料の火花消耗試験の結果を示すグラ
フである。
フである。
【図４】各種電極材料の酸化試験の結果を示すグラフで
ある。
ある。
【図５】Ｗ−Ｒe合金のＲe成分量と高温酸化速度との関
係を調べた試験結果のグラフである。
係を調べた試験結果のグラフである。
【図６】従来の電極材を副室式希薄燃焼ガス機関の点火
プラグに用いた場合の使用前の状態と消耗後の状態を示
す概略図である。
プラグに用いた場合の使用前の状態と消耗後の状態を示
す概略図である。
【図７】Ｐt合金製電極のＣＨ4ガス濃度との関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図８】通常放電と異常放電の放電波形を示すグラフで
ある。
ある。
【図９】従来の電極材を燃料リッチの雰囲気下で使用し
たときの電極消耗の根拠を説明したダイヤグラムであ
る。
たときの電極消耗の根拠を説明したダイヤグラムであ
る。
(１) プラス極 (２) マイナス極 (３) チップ材 (４) チップ材
Claims (2)
- 【請求項１】 接地側のプラス電極と、これに対向して
引火性のガス状燃料の雰囲気空間を隔てて近接配置され
たマイナス電極との間で、両電極間に付勢された電圧の
増大に応じて火花放電が惹起されることにより前記ガス
状燃料を引火燃焼させる如くする点火プラグの電極に用
いられる材料の少なくとも電極発火部の表面素地が、 Ｗ；90〜97重量％ Ｒe；3〜10重量％ Ｆeその他不可避不純物；残り からなる組成を有するＷ−Ｒe焼結合金で構成されるこ
とを特徴とする耐火花消耗性及び耐酸化性に優れた点火
プラグ用Ｗ−Ｒe焼結合金。 - 【請求項２】 両電極間の少なくとも発火部の表面素地
が、その両電極の基地に対して別体のチップ材により一
体に形成された請求項１のＷ−Ｒe焼結合金を電極に用
いたガス機関の点火プラグ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6338896A JPH08185954A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 点火プラグ用Ｗ−Ｒｅ焼結合金とこれを電極に用いたガス機関の点火プラグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6338896A JPH08185954A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 点火プラグ用Ｗ−Ｒｅ焼結合金とこれを電極に用いたガス機関の点火プラグ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08185954A true JPH08185954A (ja) | 1996-07-16 |
Family
ID=18322375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6338896A Pending JPH08185954A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 点火プラグ用Ｗ−Ｒｅ焼結合金とこれを電極に用いたガス機関の点火プラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08185954A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7221078B2 (en) | 2003-05-29 | 2007-05-22 | Denso Corporation | Spark plug with improved noble metal chip |
| JP4652621B2 (ja) * | 2001-06-26 | 2011-03-16 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグの製造方法及びスパークプラグ |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP6338896A patent/JPH08185954A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4652621B2 (ja) * | 2001-06-26 | 2011-03-16 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグの製造方法及びスパークプラグ |
| US7221078B2 (en) | 2003-05-29 | 2007-05-22 | Denso Corporation | Spark plug with improved noble metal chip |
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