JPH11514145A - 内燃機関用の点火プラグのための電極及びそれを製作する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関用の点火プラグを提案する。この場合点火プラグの電極の少なくとも１つが，レーザー粉末被覆によって取り付けられた耐摩滅層によって，特に摩滅に対して保護されている。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関用の点火プラグのための電極 及びそれを製作する方法 背景技術 本発明は，金属から成る電極基体を有する点火プラグのための電極，並びにそ れを制作する方法から出発する。ＤＥ ３６ １２ １３５ Ａ１によって，可 燃性の混合気に点火するための電極，特に中心電極及び又は接地電極が公知にな っており，この電極においては，火花移行面として作用する表面が，導電性の， 特に耐焼損性で良好に付着する第１の被覆層と，第２の被覆層とを有しており， この第２の被覆層は第１の被覆層の仕事関数をわずかにする。被覆はプラズマス プレー法で行われる。 普通の点火プラグは一般に中心電極と接地電極とを有しており，両方の電極の 先端部は，相互の間に火花ギャップを空けて配置されている。両方の電極の間の 継続的な火花発生によって，先端部は著しく摩滅する。このため，電極先端部の 耐熱強度，耐腐食性及び熱膨張特性については厳しい要求が課されている。火花 浸食及び酸化現象もやはり著しい応力をもたらす。 ＤＥ ４０ ３９ ７７８によって，電極先端部を耐腐食性の材料で被覆する 方法が公知である。この文献 によれば，電極基体又は単に電極先端部が金属間相を備えている。金属間相の製 作は電極の生産費を高価にする。更に，金属間相は極めてもろい性質を有してい る。金属間相を通常の合金にする場合には，耐腐食性及び耐酸化性が著しく減少 せしめられる。 発明の利点 従属請求項の特徴を具備した本発明による電極は次のような利点を有している 。すなわち耐摩滅層が，電極の生産において著しく簡単に採用することのできる レーザー粉末被覆によって生ぜしめられ，化学的に異なる材料を，相互の混合が わずかな状態で，複合することができることである。レーザー粉末被覆（ときと してレーザースプレーとも呼ばれる）は耐摩滅層を１層でただ１回の作業工程で 形成することができる。この方法では，一般に複合材料（ニッケル合金をベース とした外とうを有する銅のコア）から成っている電極のすべての材料上に極めて 良好に付着させることができる。レーザー粉末被覆法の利点は，境界がはっきり とした極めて正確な被覆層を形成できることである。 従属請求項に記載した手段によって，請求項１に記載した点火プラグのための 電極を有利に発展させ改善することが可能である。極めて種々異なる材料を電極 先端部のための腐食防止層として取り付け得ることは，特に有利である。この場 合，金属，合金，金属セラ ミック，あるいは酸化物などのような材料を考えることができる。 この場合，電極先端部，電極外とう範囲，切り込みあるいは円すい形の凹所を 有する電極面のような電極の部分範囲が被覆される。 図面 本発明の実施例は図面に示されており，以下において詳細に説明する。図１は 耐腐食性の被覆層を有する点火プラグ用電極の製作段階を概略的に示した図であ り，図２及び図３は被覆された電極体の２つの例を示した図である。 実施例の説明 本発明は，例えば点火プラグ電極のための耐摩滅層を製作するために現代の被 覆法を使用する。現代の表面処理技術としての熱スプレーはこの場合，多様に適 用することが可能である。これによって，種々の基本物質，本発明の場合金属， から成る部品に高融点の金属，酸化物及び金属セラミックから成る層を摩滅及び 腐食の防止のために設けることができる。粉末の形で製作可能なほとんどすべて の被覆材料を処理することができる。スプレーされる付加物はエネルギの大きい 熱源に供給され，溶融せしめられる。被覆物質の溶融した粒子は基体の方向に加 速されて，大抵は大きな速 度で衝突して，層を形成する。基体はこのプロセス中，一般に単にわずかな熱負 荷を受ける。スプレービームはすべての方法において空間的にはっきりを境界付 けられているが，それにもかかわらず著しいスプレー損失がある。その場合の例 外はレーザースプレーであり，この場合被覆材料は担体ガスによってゆっくりと レーザービームの焦点範囲内に吹き込まれる。同時にレーザービームによって基 体が溶融せしめられ，溶融物内に基体と被覆材料との化合物が生じる。レーザー スプレーは，真正の１段階方法であるという点で優れている。従来は工作物表面 はまず被覆され，次いで第２の作業工程でレーザービームによって後加工された 。本発明の方法では両方のステップが組み合わされる。レーザースプレーは大抵 は数ｋＷの正味出力のＣＯ₂−レーザーで行われる。熱スプレーされた層は層厚 が１００μ〜数mmであり，その際結合のメカニズムは，機械的なクランプか，付 着か，拡散か，化学的結合か，静電力に基づいている。レーザー粉末被覆によっ て，種々の基本材料から成る電極に，火花浸食摩滅及び腐食摩滅に対する高融点 の金属，合金，金属セラミックその他の化合物（ケイ化物，酸化物，アルミニウ ム合金，ホウ化物，窒化物，炭化物）から成る耐摩滅層を設けることができる。 この場合特に，良好な導熱体として複合材料から成る電極のコアを形成している ，ほかの方法では被覆が難しい銅に，レーザー粉末 被覆で良好に被覆を施すことができる。被覆のために及び特に耐摩滅性のものと して， ＮｉＣｒ₃₁Ａｌ₁₁Ｙ_0.5及びＲｕＡｌ₁₁ が特に適していると分かった。これらの材料は熱ショック検査及び継続試験を行 った結果，従来使用された耐摩滅層に比較して大きな安定度を有していた。 図１は，複合線材から成る点火プラグ電極を製作する段階を概略的に示す。ス テーションＳ１において，ニッケルで包まれた銅線材，すなわち電極の原料，が 巻き体から引き出され，寸法測定される。ステーションＳ２は正確な寸法の線材 区分１を製作し，この線材区分はステーションＳ３においてアプセットされて， 電極座８を形成される。ステーション４においては，電極基体が仕上げ処理され た後に，レーザーによって耐摩耗層が被覆される。最後のステーション５におい ては，被覆を完了した電極が後処理され，ばりが例えば研削によって除去される 。電極はその完成後にセラミック体内に取り付けられる。 図２は，図１に示した本発明の方法で被覆された中心電極１を示す。この方法 では薄い層も極めて正確に取り付け得ることが分かる。この場合，工作物の幾何 学形状も問題ではない。被覆は電極をセラミック体内に取り付ける前に行われる 。外とう被覆４と電極体１との間の移行箇所５には，例えば０．５mmの厚さの， 電極体と被覆層との間の明確に分離された相がある。 電極基体は被覆の範囲において被覆のために仕上げ処理をしなければならない。 図２の例ではニッケルで包まれた銅線材が切削加工又は非切削加工で直径を減少 せしめられている。この場合，銅コアが露出せしめられないように注意しなけれ ばならない。さもないと腐食現象が生ずるからである。図２に示すように，端面 ６を被覆しない場合には，ビームを強く収束した熱方法，つまりレーザースプレ ー法あるいは電子ビームスプレー法，を行わなければならない。プラズマビーム は過度に幅広い熱範囲を生ぜしめることになる。 図３に示すように，プラグケーシング２内に取り付けられている対応電極３も ，この例においては円すい形の凹所７内に，被覆を設けることができる。この場 合，レーザースプレー法を使用するときには，電極がケーシング内に取り付けら れた後に，被覆を設けることができる。 中心電極を被覆するほかに，ほかの電極にも耐摩滅層を設けることができる。 この場合ほとんど任意の幾何学形状に被覆を行うことができる。押し出し成形さ れた中心電極の端面又は外とう面の被覆，接地電極のための成形線材の被覆，あ るいは円板形又は板形の電極素材の被覆を行うことができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 内燃機関用の点火プラグのための，耐摩滅層を設けられた電極において，電 極を被覆するために熱源としてレーザーが役立ち，耐摩滅層が粉末被覆材料を使 用して，レーザー粉末被覆によって１つの作業ステップで取り付けられているこ とを特徴とする，内燃機関用の点火プラグのための電極。 2. 耐摩滅層が金属又は合金，殊にニッケル合金又は貴金属化合物から成ってい ることを特徴とする，請求項１記載の電極。 3. 耐摩滅層が金属セラミックから成っていることを特徴とする，請求項１記載 の電極。 4. 耐摩滅層が金属化合物から成っていることを特徴とする，請求項１記載の電 極。 5. 中心電極の先端部の端面及び又は外周面に耐摩滅層が設けられていることを 特徴とする，請求項１記載の電極。 6. 接地電極の先端部の面取りされた面及び又は端面に耐摩滅層が設けられてい ることを特徴とする，請求 項１記載の電極。 7. 接地電極の先端部の円すい形に深くされた面に耐摩滅層が設けられているこ とを特徴とする，請求項１記載の電極。 8. 次の方法ステップ： ａ）電極の原料として役立つ基体線材の寸法測定， ｂ）正確な寸法の区分の切断， ｃ）電極先端部のアプセット及び被覆される面の仕上げ処理， ｄ）レーザー粉末被覆による耐摩滅層の取り付け， ｅ）後処理 で耐摩滅層を取り付ける内燃機関用の点火プラグのための電極を製作する方法。