JPS59160988A - スパ−クプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中心電極及び外側′電極の火花放電面に貴金属
チップを備えて成るヌバークブラグの更に高温耐久性を
向上づせることを目的としたスパークプラグに関する。

従来スパークプラグの電極消耗を少なく耐久性を向上さ
せるためにニッケル合金の中Ｉし電極及び外側電極の火
花放電面にＰ＋　、Ｐ’１−Ｉｒ　、Ｐ＋−Ｉ’Ｌｈな
との白金系貴金属薄片（チップ市゛極）全電気溶接によ
り接合して使用することが知られている。しかし、かか
る白金系チップ電極を備えたスパークプラグは、（１１
１００℃以上での熱サイクル負荷の使用下においてチッ
プが剥離する。（２）熱サイクル負荷で前記チップ電極
の結晶粒成長に伴う亀裂が発生する。（８）長時間使用
において火花消耗が増加する。など問題になっている。

ところで、本発明者らはかかる課題を解決するために色
々実験した結果、次のことが明らかとなった０ 即ち、種々の２１合金材をニッケル合金（Ｎｉ−８ｉ−
１−０ｒ−、Ｎｉ−０ｒ−Ｆｅ　）に溶接して熱サイク
ルテストヲ行なって接着性を評価した結果、 （１１Ｐ　＋−ｒ’ＪＩ合金はＰ　ｔ　＋　Ｐ　＋　　
Ｉ　ｒ　＋　Ｐ　ｔ−Ｒｈ合金などに比較して剥離耐久
性が良好である。

（２）　　Ｐ　ｔ　−Ｎ　ｉ合金はＮｉ添加量を増加さ
せる稈接着性が改善される。しかし該Ｎ　ｉ　ｆ　２８
重量％以上添加するとＰＬ特性（耐火花消耗性）が失わ
れる傾向がある。

（３）耐火花消耗性はｐ（へのＮ１添加増に伴って消耗
が多くなジ、Ｐ１２ＯＮｉとＰ＋２０Ｉｒを比較すると
、Ｐｔ２０ＩｒＯ方が耐火花消耗結晶粒の成長に起因す
るが、Ｎｉの添加で粒成長の抑制効果が認められた。

以上の点から本発明はＰｔ−Ｎｉ合金がニッケル合金材
との接着性を向上する点に着目し、がっＮｉ添加量が特
定範囲において耐消耗性も合わせ持つことが確かめられ
たものであり、本発明はがかる観点から、ニッケル合金
電極母材とＰｉ−Ｎｉ合金の接着性の向上によって耐久
性のすぐれたスな パークプラグ〜提供するものである。

即ち、本発明の第１の発明は火花放電部材としてＰｌの
貴金属特性である耐酸化性、耐火花消耗性全考慮に入れ
、剥離耐久性全改良する場合、また電源極性の関係から
火花消耗性が無視出来、剥離耐久性のみが重要となる場
合にはＰ＋−Ｎｉ合金のうちＮｉが５〜２３重量％添加
合金を使用することによりプラグの耐久性を向上する。

次に第２の発明は火花放電面の消耗性が特に問題となる
場合にはＰ　ｔ　−Ｎ　ｉ合金の剥離耐久性良好な性質
を利用し、放電面にｍＰｔ　、Ｐ＋−Ｉｒ　、Ｐ＋　−
Ｒｈ合金等の火花消耗性良好な材質を使用し、ニッケル
合金との中間層にＰ　ｔ　−Ｎ　ｉ合金を使用する場合
にはｐｔの貴金属特性が減少しても良いたぬ、Ｎｉが１
０〜６０重奇％添加合金が適用でき剥離対惰全改善して
ブラダの耐久性を向上することができる。さらに第３９
発明は上記第１の発明と第２の発明を火花放電面の消耗
状態に応じて組合せ使用するものであり、一方の電極の
耐消耗性が比較的軽減する場合に好適であり、コストが
低減することができる。

以下本発明を図面の実施例によって説明するっ、第１！
は本発明の第１の発明を示すスパークプラグの発火部要
部断面図であり、１はアルミナ等から成る磁器絶縁体、
２ｕＮ　ｉ　−８ｉ　−Ｏｒ−Ｍｎ　＋Ｎｉ−０ｒ−Ｆ
ｅ（インコネル）合金等ニッケル合金から成る中・ｂ電
極母材で、＠記絶紳体の軸孔内に先端面より突出して公
知の仕様で固着作れている。３は前記中・Ｕ電極母相２
の先端の火花放電面２ａに重電溶接で溶着されたＰ　ｔ
　−Ｎ　ｉ合金材チップであり、該合金材は５〜２３直
量％Ｎ１と残部Ｐ１から成っている、このチップの厚さ
は０．１〜１．０＃＋＊の円板が例えば前記中、Ｄ電極
母材２の先端の凹孔２ｂ内に埋設接合されている。４に
曲ｊＪ記絶縁体を同軸に収納固定する主体金具でありそ
の環状端面４ａＬ９絶縁体１ｖ４１部先端が突出して配
されている。５は中・Ｕ電極母材２と同材のニッケル合
金で形成された横断面が長方形の外側電極であり、前記
主体金具４の環状端面４ａに接合されて上記チップ３と
の間に曲折されて火花ギヤング７を形成する。６は前記
外側電極５の中む電極と対向する火花放電ｉ１ｉ？５ａ
に形成された上記チップ電極と同材のＰｔ−５〜２３爪
量％Ｎｉ合金から成るチップであり、該チップ６Ｉｒｉ
例えば外側電極母材５の凹部５ｂ内に埋設接合き４でい
る。なお中、し電極及び外（ｆｉｌｌ　Ｎ′Ｊ＃、のチ
ップ３及び６の配設は電源極性、機関の電極消耗状態に
応じて任意に選択することができる。

第２図は本発明の第２の発明の実施例を示した同様な要
部断面図であり、中・Ｄｔ［極２の先端の火花放電面２
ａ及び外側電極５の火花放電面５ａには夫々チップ１３
及び１６が接合されている。これらチップはニッケル合
金電極母材２および５には１０〜６゛０重量％Ｎｉと残
部ＰＩから成るＰＬ−Ｎｉ合金の中間層１８ａ及び１６
ａが接合さｎ、かつこれらの表面に重ねて火花放電面に
はｐｔ、ｐ　ｔ　−ｒ　ｒ　（１０〜３０％Ｉ　ｒ　、
ＭＰ　１　）、Ｐｔ−Ｒｈ（，１０〜４０ｔ）Ｉ２ＦＬ
瞥、ＰＩ　　ＲｈＮｉの合金材１８ｂ及び１６ｂが接合
されたスパークプラグである。なおこのチップはＰｔ−
Ｎｉ合金と耐火花消耗性の良好な白金又は白金合金を、
予めクラツド板に製作後、該クラツド板全ニッケル合金
母材に溶接を行ってもよく、又個々に二度溶接を行って
も接合してもよいし、まｆＣ，２枚重ね後一度に溶接し
てもよい。

第３図は本発明の第３の発明の実施例を同様に示したも
のであり、中心電極２の先端の火花放電面２８［は第２
図と同じく、Ｐｔ−１０−＝６０％Ｎ！合金材１８ａと
耐火花消耗性の良好な白金又は白金合金相１８ｂが一体
一に接合されたチップ１３が形成されている。このチッ
プ１３と対向する外側電極５の火花放電面５ａには上記
第１図と同じく耐消耗性を兼ね備えたＰ　ｉ　−５〜２
３％Ｎｉ合金材が単独に接合されたスパークプラグであ
る。

なお、この場合のチップの組合せは中心電極が負極性で
消耗が多い場合に適用され、他方中心電極の消耗が問題
にならず特に外側電極の消耗が多い場合には図と反対の
組合せが好適で５ある。

以上本発明はスパークプラグの火花電極として説明した
が、高温熱サイクル下での接点材料としてニッケル合金
材と貴金属チップ全使用する場合にも本発明全適用する
こと８ができる１、次に本発明のＰｓ−Ｎｉ合金材の特
性について説明する。第４図には熱サイクルテストの結
果全表わしている。本発明のＰ　ｔ　−Ｎ　ｉ合金材と
してはＮｉが重量％で１０，２０，４０．６０％添加し
たそれぞｆｌＰＩＩＯＮ凰　、’Ｐｔ２ＯＮｉ、Ｐｔ４
ＯＮｉ、Ｐｔ５ＱＮｉの０．４朋薄板をニッケル合金母
材の四部に夫々軍気溶接した試料を用意する。まｆｃ比
較試料は純Ｐ＋と１ｒが２０％添加したＰｓ２ＱＩｔ合
金を同様に接合して用意する。

テスト条件はバーナーによる１１００’ＣＸ１分加熱と
２００°Ｃまで１分放冷を１サイクルとして３０００サ
イクル行った後の剥離状態を同図に示したものである。

序お図示の太い実線は剥離による隙間全、点線は隙間の
ない状態を示す。

このテスト結果、比較量の純Ｉ′Ｉはニッケル合金との
境界の大部分で隙間を生じると共に亀裂Ａが発生し、ま
た他の比較量のＰｔ２０Ｉｒのものは亀裂を生じ斤いが
境界のはＶ全体に隙間が発生することから両者ども接着
性が劣る。これに対して本発明のＰｔ−Ｎｉ合金材のも
のは、Ｎｉ添加量が増加する程隙間が少なく接着性が向
上し、Ｎ１１０％添加でも四部の底部面は隙間が殆ど生
じなく接着力を有している。なお本発明のｐｔ−Ｎｉ合
金材はＮｉが５取量％以下の添加では実用に十分な接着
性が得られない一葦たＮ厘が６０市量％以上添加すると
接着性が向上しても耐酸化性が著しく低下して実用的で
なくなる。

′！た、第５図は耐酸化性状態を示した顕微鏡写真（Ｘ
１０．Ｏ）である１５本発明の代表としてはＰｔ２ＯＮ
１とＰｔ４ＯＮｉ試料を、比較量は純Ｐｔ及びＰｔ２０
Ｉｒｋ用い、炉内１１００’ＣＸ１０時間保持した後の
組織である。この結果、Ｐｌに添加物を入れると結晶粒
の成長が小さくなって亀裂の発生が防止できる効果があ
る。しかし実際に火花放電させた火花消耗においてはＮ
ｉσ）添加は２３＠量％１でが限ｊＷであることが確認
さね、でいる。

以上述べたように、本発明のスパークプラグ（１ニッケ
ル合金電極母材との接着性の良好なＰｔ−Ｎｉ合金材チ
ップを用いることによって剥離が抑制さねてすぐｎ７ｊ
耐久性金有することができる。

−また耐火花消耗性全加味した場合にはＮ区の添加量が
５〜２３重量％範囲のものが有効に使用でぞる。さらに
耐火花消耗性が特に問題となる場合にはＰ　％　−Ｎ　
ｉ合金に耐火花消耗性の良好なｐｔ。

（）　１−Ｔ　　ｒ　　　、　　Ｐ　　ｔ−Ｉ　　ｒ−
Ｎ　　ｉ　　　、　　Ｐ　　Ｌ−Ｒｈ　　等（ｊ；＝積
層させることによって剥離対策ケなし、すぐれた面す久
１生を奏１−ることかできる。

【図面の簡単な説明】

面、第４図は熱サイクルテスト結果を示したチップの剥
離状態図、第５図は耐酸化性を示した顎微鏡写真である
。 ２・・・中心電極　５・・・外側電極　３，６．１ａ。 １６　・・・チップ　２　ａ　＊　５　ａ　＊　Ｉ　Ｂ
　ａ　ｔ　１６　ａ　”−火花放電面　１８　ａ　、　
ｌ　６　ａ・・・中ＩＭ１１＃特許出願人　　日本特殊
陶業株式会社 代理人　合弁　尚−／；”’、ｊ；１ ｊ−４−二□ 第４図 手続補正書く自発） １．事件の表示 昭和　５８年特許願　第　３４１０６号２、発明の名称 スパークプラグ ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　名古屋市瑞穂区高辻町１４番１８号、　　名
　称（４５４）　　日本特殊陶業株式会社代表者　　小
川修改 ４、代理人 住　所　　　郵便番号　４６７ 氏　名　　名古屋市瑞穂区高田町４町目３番３号明細書
の発明の詳細な説明の欄。 ■、明細書の発明の詳細な説明の欄を下記に訂正します
。 （１）第３ページ第３行のｒｌｏｏｊをｒｌｏｏｏＪに
補正する。 （２）第７ページ第２０行「行っても」を「行って」に
補正する。 以上 手続補正書（方式） ％式％ ２、発明の名称　　　スパークプラグ ３　補正をする者 事件上の関係　　特許出願人 代表者小川修改 ４、代理人 住　所　愛知県名古屋市瑞穂区高田町４丁目３番３号補
正の内容 １、明細書の図面の簡単な説明の欄を下記に訂正します
。 （１）第１１ページ下から第７〜６行［」の［第５図は
耐酸化性を示した顕微鏡写真である。」を「第５図は耐
酸化性テストにおける試斜の金属組Ｍｌ！を示す顕Ｒ鏡
写真である。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１中・Ｕ電極及び外側電極の少なくとも一方の火花
   放電面に熱サイクルに伴うニッケル合金型。 極母材との接着性の良好なＰｉ−Ｎｉ合金材チップを接
   合したことを特徴とするスパークプラグ。 （２）　　前記ＰＩ　Ｎｉ合金材チップが５〜２３重ｔ
   ％Ｎｉと残部Ｐ１から成ることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のスパークプラグ。 （３）中心電極及び外（ｆｉｌｌ電極の少なくと１一方
   の火花放電部に熱サイクルに伴うニッケル合金電極母材
   との接着性の良好なＰ　ｔ　−Ｎ　ｉ合金材を中間層と
   し、Ｗにその中間層に重ねて火花放電面に前記Ｐｉ−Ｎ
   、ｉ合金材より耐火花消耗性の良好なＰｌ又はＰｉ−Ｉ
   ｒ　、Ｐｔ−’Ｉｒ−Ｎｉ　。 Ｐ　ｌ　−Ｒｈ　、　Ｐ　１−　Ｒｈ　−Ｎ　ｉ合金等
   の一種を積層したことを特徴とするスパークプラグ。 （４）＠記Ｐｉ−Ｎ’ｉ合金材が１０〜６０重量％Ｎ１
   と残部Ｐｔから成ることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載のスパークプラグ。 （５）　　電源極性的に火花消耗音生じ易い中心電極又
   は外側電極の一方の火花放電部にｌＯ〜６０東量％Ｎｉ
   と残部Ｐｔの合金材から成る中間層を介してその火花放
   電面にＰｔ’７はＰ、Ｉ　　ＩｒｅＰ　＋−Ｉ　ｒ−Ｎ
   　ｉ　、　Ｐ　ｔ−Ｒｈ合金の一椋ヲ接合し、他方の火
   花放電部に５〜２３重量％Ｎ１と残部Ｐｔから１皮る合
   金材を接合したことを特徴とするスパークプラグ。