JPS6024545B2 - spark plug - Google Patents

spark plug

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JPS6024545B2
JPS6024545B2 JP51160906A JP16090676A JPS6024545B2 JP S6024545 B2 JPS6024545 B2 JP S6024545B2 JP 51160906 A JP51160906 A JP 51160906A JP 16090676 A JP16090676 A JP 16090676A JP S6024545 B2 JPS6024545 B2 JP S6024545B2
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spark plug
metal
electrode
layer
coating layer
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フリ−ドリツヒ・フオン・シユトウツタ−ハイム
ヨ−ク・ヴオ−ム
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は卑金属、合金又は固溶体から成る中心電極と接
地電極とを有する内燃機関用点火プラグに係り、該プラ
グに於いて中心電極又は両方の電極が少なくとも互いに
対向している点火部分で金属又は合金を用いてコーティ
ングされており、該コーティング層は平均して100以
上の原子量及び1500qoを上廻る融点を有している
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine having a center electrode and a ground electrode made of a base metal, an alloy, or a solid solution, in which the center electrode or both electrodes are at least opposed to each other. The ignition part is coated with a metal or alloy, the coating layer having an average atomic weight of more than 100 and a melting point of more than 1500 qo.

内燃機関中で燃料/空気混合物を点火する為に通常導入
される点プラグは、ニッケル又はニッケル合金等卑金属
から成る電極を有している。
Point plugs, which are normally introduced for igniting fuel/air mixtures in internal combustion engines, have electrodes made of base metals such as nickel or nickel alloys.

操作中、電極面の微粒化(Zen協ubung)並びに
電極材料の蒸発に起因し、電極間の極間隙において生起
される電極の焼失が発生する。この電極の焼失は電極間
隙を拡大し、この結果点火特性の変化を招く。しかし消
費燃料量の最適値は、操作中に電極調整をしないか又は
僅かな調整が行われる場合にのみ達成され得る。電極の
焼失度は、電極材料が燃焼室中の気体と反応することに
より金属酸化物又は炭化金属の形の陶器の如き被覆層を
形成する傾向がある場合又は燃焼室から化合物を吸収す
ることにより最上電極層のせい化(Ve岱prのung
)が生じる場合に特に高い。
During operation, burnout of the electrodes occurs, which occurs in the interpolar gap between the electrodes, due to atomization of the electrode surface as well as evaporation of the electrode material. This electrode burnout increases the electrode gap, resulting in a change in ignition characteristics. However, the optimum value for the amount of fuel consumed can only be achieved if no or only small adjustments are made to the electrodes during operation. The degree of burnout of an electrode is determined by the tendency of the electrode material to form a porcelain-like coating in the form of metal oxides or metal carbides by reacting with gases in the combustion chamber or by absorbing compounds from the combustion chamber. Layout of the top electrode layer (Ve pr ung)
) is particularly high when this occurs.

不活性の又は部分的に不活性の誘電体層又は半導体層は
極間隙から引き裂かれる。これは特に陶器の如き層が金
属との界面で、頻繁な温度変動からくる応力に耐えられ
ない為でもある。この化学的及び物理的過程の組合せに
より担体金属の焼失値が特に高くなる。電極を白金又は
白金/イリジウムから成る点火プラグで製造することに
より上記の問題を解決する試みがなされてきた。
The inert or partially inert dielectric or semiconductor layer is torn away from the pole gap. This is also because layers such as porcelain cannot withstand the stress caused by frequent temperature fluctuations, especially at the interface with metals. This combination of chemical and physical processes results in particularly high burnout values of the support metal. Attempts have been made to solve the above problem by manufacturing spark plugs with electrodes made of platinum or platinum/iridium.

貴金属の必要量を低くする為これら金属から成る電極先
端部を鰭極担体中に溶接又ははんだ付け技術を用いて接
合するか又は電極の白金の薄板を用いて包被した。しか
し強い熱的応力により溶接及びはんだ付けによる俵合が
ゆるみ、最後には電極先端部がはがれることもあり得る
。電極先端部及び電極材料と溶接又ははんだ付け補助手
段との間の腐食現象を防ぐべく、焼失度を低下させる為
に必要とする貴金属量の数倍もの量が霞極挺体への固定
の為に導入される。この種の点火プラグでは製造に要す
る貴金属消費量が多いことから、この種の点火プラグは
高価であり、高出力エンジン並びに特殊エンジンの場合
にのみ導入されている。最後の欠点は米国特許第247
0033号及び第2391458号に記載の、低温で従
来の湿式めつき法によってコーティングされた点火プラ
グ電極も有している欠点である。
In order to reduce the amount of precious metals required, the electrode tips made of these metals are joined to the fin electrode carrier using welding or soldering techniques or are encapsulated using a platinum plate of the electrode. However, strong thermal stress may cause the welding and soldering to loosen, and eventually the electrode tip may peel off. In order to prevent corrosion phenomena between the electrode tip and electrode material and welding or soldering auxiliary means, an amount several times the amount of precious metal required to reduce the degree of burnout is used for fixing to the haze electrode rod. will be introduced in Because spark plugs of this type require a large amount of precious metal to manufacture, they are expensive and are only introduced in high-power engines as well as special engines. The final drawback is U.S. Patent No. 247.
0033 and 2,391,458, which are coated by conventional wet plating methods at low temperatures.

この種の湿式めつき法によって生成されたコーティング
層は、雷極担体との不充分な接合、微結晶性を有してい
るため、殆んどの場合粟状である組織のぜし、化への傾
向並びにひび形成の恐れがあり、従ってコーティング層
の厚みは例えば中心電極では635山肌で、接地電極で
は254ム肌(米国特許第2470033号と比較参照
)で形成れており、実質的に必要とみなされるコーティ
ング層の厚みを100仏肌以上上廻る。この結果このよ
うな点火プラグはまだ一般的に受け入れられていない。
本発明は前記諸点に鑑み成されたものでありその目的と
するところは、可能な限り低い焼失値を有しており、そ
の結果長期の動作時間にわたって最適の燃焼乃至燃料利
用を確保し得る点火プラグを提供することにあり、特に
従来公知のものよりかなり経済的に製造可能であり且つ
かかる性能を有する点火プラグを提供することにある。
The coating layer produced by this type of wet plating method has poor bonding with the lightning electrode carrier and microcrystallinity, which leads to deterioration of the structure, which is mostly millet-like. Therefore, the thickness of the coating layer is, for example, 635 mm for the center electrode and 254 mm for the ground electrode (see comparison with U.S. Pat. No. 2,470,033), which is practically necessary. The thickness of the coating layer is more than 100 degrees thick. As a result, such spark plugs have not yet gained general acceptance.
The present invention has been developed in view of the above points, and its object is to provide an ignition system which has the lowest possible burn-out values and which, as a result, ensures optimum combustion or fuel utilization over long operating times. The object of the present invention is to provide a spark plug, and in particular to provide a spark plug which can be produced much more economically than previously known spark plugs and which has such performance.

本発明による点火プラグは、中心電極の点火部分に、溶
融塩からの電極を用いて又は金属の蒸着又は化学蒸着を
用いて結晶化されて成長された5〜100ム仇、好まし
くは15〜60仏肌の厚みdsの金属層でコーティング
されている。シリンダ状中心電極の軸の直径は前面の直
径よりも幻s〜IMs程度大きいことが好ましく、その
とき俄頭円錐状側壁面は0.3s〜IWsの高さまで金
属でコーティングされている。全く予期しないことであ
ったが、適切な金属を選択し、高温コーティング法等に
於いて形成される如き柱状結晶性組織を有する固く接合
されている延性層の形にコーティング層を生起せしめる
と、点火プラグ電極の点火部分上の金属コーティングが
極めて薄い場合に於いても焼失をかなり徹底的に防止す
るのに既に充分であることが判明した。
The spark plug according to the invention has 5 to 100 µm, preferably 15 to 60 µm, grown in the ignition part of the center electrode, using electrodes from molten salt or crystallized using metal vapor deposition or chemical vapor deposition. It is coated with a metal layer the thickness of the skin of a Buddha. The diameter of the axis of the cylindrical center electrode is preferably larger than the diameter of the front surface by an order of magnitude s to IMs, with the frustoconical side wall surface being coated with metal to a height of 0.3s to IWs. Quite unexpectedly, by selecting a suitable metal and producing a coating layer in the form of a tightly bonded ductile layer with a columnar crystalline structure, such as those formed in high temperature coating processes, It has been found that even when the metal coating on the ignition part of the spark plug electrode is very thin, it is already sufficient to prevent burnout quite thoroughly.

電極焼失が電極材料の蒸発に起因する限りでは、焼失は
蒸気圧と間接的には材料の融解温度に依存する。150
000を上廻る融点を有する金属及び合金はこの点では
卓越した特性を有している。
Insofar as electrode burnout is due to evaporation of the electrode material, burnout depends on the vapor pressure and indirectly on the melting temperature of the material. 150
Metals and alloys with melting points above 0.000 have outstanding properties in this respect.

焼失の原因となる電極面の微粒化は100を上廻る平均
原子量を有する金属又は合金によってかなり抑圧され得
る。これは点火部分領域に於ける金属表面の原子と燃焼
室内の気体中のイオンとの間での運動ェネルギの交換が
、特にニッケル(原子量班.7)と比較すると極めて僅
かであるためである。層に使用される金属は更に高度の
熱伝導率を有しており、従って熱集中による電極先端部
での過熱の防止に寄与する。本発明を成功させる為には
更に、コーティング用金属が本質的に燃焼室中に存在す
る化合物と反応して酸化物又は炭化物を形成することの
ないようにコーティング用金属は化学的に不活性である
ことが重要である。
Atomization of the electrode surface, which causes burnout, can be significantly suppressed by metals or alloys with an average atomic weight of more than 100. This is because the exchange of kinetic energy between the atoms on the metal surface in the ignition region and the ions in the gas in the combustion chamber is extremely small, especially compared to nickel (atomic weight: 7.7). The metal used in the layer also has a high thermal conductivity, thus helping to prevent overheating at the electrode tip due to heat concentration. The success of this invention further requires that the coating metal be chemically inert so that it does not react with compounds inherently present in the combustion chamber to form oxides or carbides. It is important that there be.

更に該金属は、表面層にせい化を生じさせない為に、燃
焼室中に生じる気体を実際上吸収してはならない。最後
に、電極材料は触媒として作用する固定接触手段として
、炭化水素系燃料の接触分解又は該燃料の酸化等により
点火過程並びに燃焼開始時に有利に作用する。
Furthermore, the metal must practically not absorb the gases occurring in the combustion chamber, so as not to cause the surface layer to become hardened. Finally, the electrode material acts advantageously as a fixed contact means acting as a catalyst during the ignition process and the start of combustion, such as by catalytic cracking of hydrocarbon fuels or oxidation of said fuels.

特に白金族の金属は、好ましい分解及び酸化触媒として
公知である。レニウムに関しても同じことが言える。要
約するとコーティングは以下の特性を結合したものでな
ければならない。
In particular, metals of the platinum group are known as preferred decomposition and oxidation catalysts. The same can be said about rhenium. In summary, the coating must combine the following properties:

即ち、{a’ 1500?○を上廻る融点と、 ‘bー 高度の熱伝導率と、 {cl 平均して100を上廻る原子量と、‘d)燃料
/空気混合物の構成部分及び燃焼気体に対して反応が可
能な限り僅かであることと、{e)燃焼室からの化合物
を吸収することによるぜし・化への煩向が可能に限り僅
かであることと、{f’ 炭化水素基の分解及び/又は
酸化の為の触媒活性を有していること、である。
That is, {a' 1500? 'b) a high thermal conductivity; {cl an atomic weight on average above 100; and 'd) as long as possible to react with the constituent parts of the fuel/air mixture and with the combustion gases. (e) as little as possible to the decomposition due to the absorption of compounds from the combustion chamber; {f') the decomposition and/or oxidation of hydrocarbon groups; It has catalytic activity for

適切な金属はまず第1に白金族元素、即ち白金、パラジ
ウム、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、オスミウム
及びレニウムである。
Suitable metals are first of all the elements of the platinum group, namely platinum, palladium, ruthenium, rhodium, iridium, osmium and rhenium.

これら相互間の合金及びこれらと他の金属との合金も考
慮される。合金では純金属と比較してその熱伝導率が低
下するが、この代わりに融点、従って間接的には更に蒸
気圧をも正確に調整し得るという利点がある。イリジウ
ム及びオスミウムは白金に対して極めて高価であるが、
層の厚みを薄くして使用するか又は純生の単一金属に分
離せずより安価なオスミウム/イリジウム合金を使用す
ること等によって補整され得る。電極自体は可能な限り
良好な熱伝導率を有する卑金属担体材料から成っている
ことが有利であり、銅又は他の適切な材料の心部を有し
ニッケルで覆われて成る電極又はニッケル電極等が適し
ている。通常、中心電極での焼失が極めて大きいことか
ら、該電極の点火部分を本発明に従い貴金属でコーティ
ングすることが特に重要である。勿論接地電極を同様に
コーティングしてもよいが、接地電極は電子受容体とし
て機能し、気体雰囲気中の重い陽イオンによっては実質
的に作用されず、更に構造上熱の散逸に有利な条件を有
している。この結果接地電極の熱荷重は、接地電極に対
して陰ポテンシャルで高圧状態にありアィソレータによ
って包囲されている中心電極の熱荷重より少ない。従っ
て主に中心電極の焼失が特に点火プラグの寿命を限定し
、その為焼失を減少すべく早急に問題の解決が望まれる
。電極の点火部分の領域に於ける金属層は、燃焼気体流
入の為に金属層と担体との間で関口している界面が、そ
の熱荷重が最高である極間隙の最下位(Fu8punk
te)の領域より可能な限り離れて位置するように形成
されるべきである。
Alloys of these with each other and with other metals are also contemplated. Although alloys have a reduced thermal conductivity compared to pure metals, they have the advantage that the melting point, and therefore indirectly also the vapor pressure, can be precisely adjusted. Iridium and osmium are extremely expensive compared to platinum, but
This can be compensated for by using thinner layer thicknesses, or by using less expensive osmium/iridium alloys without separating into pure single metals. The electrode itself advantageously consists of a base metal carrier material with as good a thermal conductivity as possible, such as an electrode consisting of a core of copper or other suitable material and covered with nickel or a nickel electrode. is suitable. Since burnout at the center electrode is usually very high, it is particularly important to coat the firing part of the center electrode with a noble metal according to the invention. Of course, the ground electrode may be similarly coated, but the ground electrode functions as an electron acceptor, is substantially unaffected by heavy cations in the gaseous atmosphere, and is further structurally provided with favorable conditions for heat dissipation. have. As a result, the thermal load on the ground electrode is less than the thermal load on the center electrode, which is at a negative potential and high pressure relative to the ground electrode and is surrounded by an isolator. Therefore, mainly the burnout of the center electrode limits the life of the spark plug in particular, and there is therefore an urgent need to solve the problem in order to reduce the burnout. The metal layer in the region of the ignition part of the electrode is located at the bottom of the polar gap (Fu8punk
It should be formed as far away as possible from the region te).

層金属の使用量を節約し、該層金属を溶接及びはんだ付
け手段を用いずに電極担体上に俊合すべ〈本発明ではあ
るコーティング法を用いている。
To save on the amount of layer metal used, the layer metal can be assembled onto the electrode carrier without welding and soldering means.The present invention uses a coating method.

該方法により、平坦且つ極めて固く接合し、結晶性であ
るが樹枝状ではない層を、約5〜100ム机の、好まし
くは15〜60仏肌の所望の如く薄い層の厚みで複雑な
形状の電極先端部上にもコーティングすることが可能で
ある。この結晶性は、気相からの蒸着又は高温で溶融塩
からの電解によって生成される。特にこの種のコーティ
ング法により電極先端部にキャップ状貴金属層を被覆し
得るが、このことについては詳細に後述される。このコ
ーティング層はほ)、結晶化されて成長されたものであ
るため、コーティング金属層上でのスパークが比較的広
い電極端面で支持され得、且つコーティング金属層の熱
伝導度が高く、従ってコーティング層の点火部分の電極
面の微粒化乃至蒸発を実質上ほとんど避け得る。尚、結
晶化して成長されたコーティング層は所望の触媒活性、
熱抵抗、熱応力に対する機械的強度を有すべく5〆肌以
上の厚さを必要とし、15山肌以上であることが好まし
く、一方、燃料気体の種類、濃度、燃焼温度、燃焼室の
圧力等の種々の燃焼条件下でも60〃肌の厚さを有する
ことにより、触媒能、熱的安定性、機械的な安定性とい
う特性を有し得る。100山肌以上の厚さでは、熱抵抗
が大きくなる可能性もあり、また前記の特性は実際上更
には改善されず、層の厚さは最大100↓肌あれば十分
である。
By this method, a flat and very tightly bonded, crystalline but non-dendritic layer can be formed into complex shapes with a desired thin layer thickness of about 5 to 100 mm, preferably 15 to 60 mm. It is also possible to coat the tip of the electrode. This crystallinity is produced by vapor deposition from the gas phase or by electrolysis from molten salts at high temperatures. In particular, this type of coating method makes it possible to coat the electrode tip with a cap-like noble metal layer, which will be described in detail below. This coating layer is grown by crystallization, so that the spark on the coating metal layer can be supported by a relatively wide electrode end surface, and the thermal conductivity of the coating metal layer is high, so the coating Atomization or evaporation of the electrode surface of the ignition part of the layer can be virtually avoided. The crystallized and grown coating layer has the desired catalytic activity,
In order to have thermal resistance and mechanical strength against thermal stress, a thickness of 5 mounds or more is required, preferably 15 mounds or more, and on the other hand, the type, concentration, combustion temperature, pressure of the combustion chamber, etc. of the fuel gas, etc. By having a skin thickness of 60 mm under various combustion conditions, it can have properties such as catalytic ability, thermal stability, and mechanical stability. If the thickness is more than 100 mm, the thermal resistance may increase, and the above-mentioned properties will not be improved further in practice, and a maximum layer thickness of 100 mm is sufficient.

気相からの蒸着は貴金属の蒸着、又は適切な揮発性貴金
属化合物の熱的分解及び還元、即ち化学蒸着(いわゆる
CVD法)のいずれかによって行われる。コーティング
はしかし米国特許第209私06号、第2292766
号、第3309292号及び第354778y号‘こ記
載の如く融成物電解法を用いて行われることが好ましい
Deposition from the gas phase is carried out either by vapor deposition of noble metals or by thermal decomposition and reduction of suitable volatile noble metal compounds, ie chemical vapor deposition (so-called CVD method). The coating is however U.S. Patent No. 209 I06, 2292766
No. 3,309,292 and No. 354,778y' is preferably carried out using a melt electrolysis method as described herein.

特に有利な方法はドイツ連邦共和国特許出願公告第24
17424号に記載のものである。該方法に於いて融成
物電解の為に、アルカリシアナミド及び/又はーロダン
化物−及び/又は一シァナィドー及び/又はハロゲン化
物融成物中の貴金属の塩の溶体を使用してもよく、これ
らは所与の場合には更にアルカリ炭酸塩及び/又はーシ
アネートを含有してもよく、この場合には、反応条件に
よってはCN−又はCNO−基を形成する物質を金属の
溶解の為に融成物に添加する。点火プラグ電極のコーテ
ィング用に融成物電解を使用すると一連の実質的な利点
がある。
A particularly advantageous method is described in Patent Application Publication No. 24 of the Federal Republic of Germany.
No. 17424. For melt electrolysis in the process it is possible to use solutions of noble metal salts in alkali cyanamide and/or rhodanide and/or monocyanide and/or halide melts, which are In a given case it may also contain alkali carbonates and/or cyanates, in which case, depending on the reaction conditions, substances forming CN- or CNO- groups may be added to the melt for the dissolution of the metal. Add to. There are a number of substantial advantages to using melt electrolysis for coating spark plug electrodes.

即ち、 ‘aー 非金属性添加物を内部に形成することなく極め
て純粋な金属層が付着され、【b’製法に於ける作業温
度が比較的高い為、夫夫の場合で対象物である金属を電
極上に極めて固く接合する層として生成し得、‘cー
層金属が担体中に拡散する温度まで作業温度を上昇させ
ることにより層の接合度が更に増加される。
That is, 'a-- An extremely pure metal layer is deposited without forming any non-metallic additives inside, and [b'] Because the working temperature in the manufacturing method is relatively high, The metal can be produced as a very tightly bonded layer on the electrode, 'c-
The degree of bonding of the layers is further increased by increasing the operating temperature to a temperature at which the layer metal diffuses into the carrier.

他方この拡散をコーティング後の焼き戻し‘こよって行
ってもよく、【d)ドイツ連邦共和国特許出願公告第2
417424号の方法によって実際に全金属が広範囲の
作業温度で夫々の所望の層の厚みに適切な結晶性層の形
状に付着され得る。
On the other hand, this diffusion may also be carried out by tempering after coating, [d) Patent Application Publication No. 2 of the Federal Republic of Germany.
The method of No. 417,424 allows virtually all metals to be deposited in crystalline layer shapes appropriate to the respective desired layer thicknesses over a wide range of operating temperatures.

該コーティング方法を用いることにより最少の貴金属便
量量で多数の個数を合理的に製造する可館性が提供され
、且つこれらは層の厚み、層の金属性担体上に於ける接
合度、付着された金属層の純度、複雑に形成された電極
先端部に使用の際に於けるコーティング過程の融通性、
高度のコー7ィング率並びに種々のコーティング金属又
はそれらの合金から成る幅広いパレットの使用に対する
可能性等に関する要求を満たしている。
The use of this coating method provides the ability to rationally manufacture large numbers of pieces with a minimum amount of precious metal, and these are dependent on the thickness of the layer, the degree of bonding of the layer on the metallic carrier, and the adhesion. The purity of the metal layer produced, the flexibility of the coating process when used on complex electrode tips,
The requirements regarding high coating rates and the possibility of using a wide range of pallets made of various coating metals or their alloys are met.

所与の場合には、コーティング後、鍛練、研削、研磨又
は類似の機械的後処理によって更に磨猪を行ってもよい
。本発明の中心電極のコーティングは小帽子状又はキャ
ップ状に形成されていることが好ましい。
In certain cases, after coating, further polishing may be carried out by forging, grinding, polishing or similar mechanical post-treatments. The coating of the center electrode of the present invention is preferably formed in the shape of a hat or a cap.

その結果コーティングが前面全体のみならず電極の側壁
面上にまで達して伸延する。この金属層の形状は、純貴
金属の代わりに合金にする場合に於いても、多量の白金
又は白金/イリジウム線又は白金/イリジウムバンドか
ら成る電極先端部と比較すると極めて良好な熱伝導性を
確実に提供する。このことは金属層と担体との間に於い
て備えられている熱伝導用断面が大きいということにま
ず第一に帰因する。小幅子状又はキャップ状金属コーテ
ィングを中心電極上に備えることは、中心電極の点火部
分が教頭円錐形に形成されている場合に特に有利である
As a result, the coating extends not only over the entire front surface but also onto the side walls of the electrode. The shape of this metal layer ensures very good thermal conductivity when compared to electrode tips consisting of large amounts of platinum or platinum/iridium wire or platinum/iridium bands, even when alloyed instead of pure precious metals. Provided to. This is primarily due to the large heat-conducting cross section provided between the metal layer and the carrier. Providing a bevel-like or cap-like metal coating on the center electrode is particularly advantageous if the firing part of the center electrode is formed in the shape of a vice-cone.

この場合軸は通常通りシリンダ状に形成されていてもよ
い。教頭円錐形先端部は、小径な前面より見てその高さ
の一部分が白金、他の白金属の金属、レニウム又はこれ
らの金属から成る合金のキャップによってコーティング
されていることが好ましい。この時、前面から計測して
、前面上をコーティングしている層の少なくとも半分の
厚みに等しい深さまで、通常では該層の厚みの1倍から
1併音に相当する程度までキャップは教頭円錐状側壁面
上をコーティングして形成される。これにより層と担体
金属との間で閉口している界面は最も熱荷重の高い領域
より充分離される。教頭円錐状先端部の立体的形状は、
層金属キャップのコーティング後、電極軸のシリンダ状
断面の大きさをどの位置に於いても上廻らないようにそ
の径小度及び高さを形成すると有利である。この結果キ
ャップを形成すべく部分的にコーティングを行う場合に
電極の被覆が容易となり、更にコーティング作業の間に
使用された支持具から中心電極を取り出すことも容易と
なる。本発明を添付図面を参照して説明する。
In this case, the shaft can also be of cylindrical design as usual. Preferably, the head conical tip is coated over a portion of its height, viewed from the small diameter front side, with a cap of platinum, another platinum metal, rhenium or an alloy of these metals. At this time, the cap is shaped conically to a depth equal to at least half the thickness of the layer coating the front surface, usually one to one diagonal of the thickness of the layer, measured from the front surface. It is formed by coating the side wall surface. As a result, the closed interface between the layer and the carrier metal is well separated from the area of highest thermal load. The three-dimensional shape of the vice principal's conical tip is
After coating the layered metal cap, it is advantageous to shape its diameter and height in such a way that it does not exceed the size of the cylindrical cross-section of the electrode shaft in any position. This makes it easier to coat the electrode when applying partial coatings to form a cap, and also makes it easier to remove the center electrode from the support used during the coating operation. The invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

この図面は本発明による点火プラグ用中心電極の2つの
具体例を示しており、中心電極の下部は夫々省略されて
いる。第1及び第2図中に図示の中心電極は直径D,の
シリンダ状軸1を有しており、同様に点火プラグのアィ
ソレータによって包囲されている点火部分2では直径D
2に径4・されている。
This drawing shows two specific examples of the center electrode for a spark plug according to the present invention, and the lower part of the center electrode is omitted in each case. The center electrode shown in FIGS. 1 and 2 has a cylindrical shaft 1 with a diameter D, and in the ignition part 2, which is also surrounded by the isolator of the spark plug, a diameter D.
2. The diameter is 4.

電極の先端部3は教頭円錐状に形成されておりその結果
戦頭円錐状前面5に於ける電極直径はD3=D2−a・
dsに径小する。層の厚みの倍数を示し、D2が○3に
少なくとも隆小する度合である因数aは、2〜10の値
である。このときD3ミD2一如sによってコーティン
グ処理に於ける蓬小の下限が定められており、該径小部
はコーティングD3ミD2である。本発明のキャップを
電極先端部上に形成するにはd.値は0.5〜1仇sで
あり、このときdsは前面5の層の厚みである。戦頭円
錐状先端部の高さはds及びd,の値の選択によって定
められる。第1図及び第2図の具体例は、第1図ではキ
ャップ4が教頭円錐状側壁面6を部分的に、第2図では
これに対して全体的に被覆しているという点で異なる。
The tip 3 of the electrode is formed in the shape of a warhead cone, and as a result, the electrode diameter at the front face 5 of the warhead cone is D3=D2-a.
Reduce the diameter to ds. The factor a, which indicates a multiple of the thickness of the layer and is the degree to which D2 at least increases to 3, has a value of 2 to 10. At this time, the lower limit of the diameter in the coating process is determined by D3 and D2, and the small diameter portion is the coating D3 and D2. Forming the cap of the present invention on the electrode tip d. The value is between 0.5 and 1 s, where ds is the thickness of the layer on the front surface 5. The height of the battle cone tip is determined by the selection of the values of ds and d. The embodiments in FIGS. 1 and 2 differ in that in FIG. 1 the cap 4 partially covers the principal's conical side wall surface 6, whereas in FIG. 2 it completely covers it.

本発明による点火プラグは上記に詳述された特徴を有し
ていることから、既に驚くべきことに10〜50ぷmの
領域の層の厚みに於いて電極焼失は極めて低度である。
Since the spark plug according to the invention has the characteristics detailed above, it is already surprising that the electrode burnout is extremely low at layer thicknesses in the range from 10 to 50 μm.

その結果電極間隔は通常になく長期間のエンジンの動作
寿命にわたって実際的に一定に維持される。また貴金属
消費量が極めて少量であることから(白金又は白金属の
金属先端部を有する電極を具備する公知の白金点火プラ
グ又は湿式電解コーティングによって製造された公知の
点火プラグに対して、層金属消費量が1/5から1/1
00まで低下して)談点火プラグの製造は経済的である
。その結果、本発明による点火プラグは特殊エンジンに
於いてのみならず、普通の内燃機関に用いてもよい。こ
の場合電極間隔の安定度及び電極の触媒的特性によって
燃料消費率の最適化が可能となる。本発明内燃機関用点
火プラグでは、コーティング層が100以上の平均原子
量及び1500oo以上の融点を有する金属又は合金か
らなるため、100000乃至それ以上の温度になり得
る中心電極の点火部分の微粒化及び蒸発が生じ難い。
As a result, the electrode spacing remains practically constant over the unusually long operating life of the engine. In addition, since the consumption of precious metals is extremely small (compared to known platinum spark plugs with electrodes having metal tips of platinum or platinum metal or known spark plugs manufactured by wet electrolytic coating, the consumption of layer metals is very low). The amount is 1/5 to 1/1
The production of spark plugs is economical. As a result, the spark plug according to the invention may be used not only in special engines, but also in ordinary internal combustion engines. In this case, the stability of the electrode spacing and the catalytic properties of the electrodes make it possible to optimize the fuel consumption rate. In the spark plug for an internal combustion engine of the present invention, since the coating layer is made of a metal or alloy having an average atomic weight of 100 or more and a melting point of 1,500 or more, the ignition portion of the center electrode can be atomized and evaporated at temperatures of 100,000 or more. is unlikely to occur.

また、コーティング層が溶融塩の電解又は蒸着により形
成されているためコーティング層は比較的高い結晶性を
有しており、中心電極の担体金属上に前記金属又は合金
が直後結晶成長されてコーティング層となされているた
め、このコーティング層が中心電極の裾体金属に強く固
着されているのみならず、コーティング層の熱伝導及び
コ−7ィング層と中心電極の担体金属との間の熱伝導が
良く、スパークによりコーティング層に生じた熱がすみ
やかに担体金属に散逸され得る。
In addition, since the coating layer is formed by electrolysis or vapor deposition of molten salt, the coating layer has relatively high crystallinity, and the metal or alloy is immediately crystal-grown on the carrier metal of the center electrode. Therefore, not only is this coating layer strongly adhered to the base metal of the center electrode, but also the thermal conduction of the coating layer and the thermal conduction between the coating layer and the carrier metal of the center electrode are improved. Better yet, the heat generated in the coating layer by the spark can be quickly dissipated to the carrier metal.

従ってコーティング層が過熱される恐れがなく、熱膨張
等に基づく熱的応力によってコーティング層が担体金属
から剥離される恐れが少ない。
Therefore, there is no possibility that the coating layer will be overheated, and there is little possibility that the coating layer will be peeled off from the carrier metal due to thermal stress due to thermal expansion or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による点火プラグ用中心電極の−具体例
の説明図、第2図は本発明による点火プラグ用中心電極
の他の具体例の説明図である。 1・・・・・・軸、2・・・・・・点火部分、3・・・
・・・先端部、4・・・・・・キャップ、5・・・・・
・前面。 Fig.lFig.2
FIG. 1 is an explanatory diagram of a specific example of the center electrode for a spark plug according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of another specific example of the center electrode for a spark plug according to the present invention. 1... shaft, 2... ignition part, 3...
...Tip, 4...Cap, 5...
・Front. Fig. lFig. 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくとも点火部分が100以上の平均原子量及び
1500℃以上の融点を有する金属又は合金でコーテイ
ングされた中心電極を有しており、前記金属又は合金の
前記コーテイング層が溶融塩の電解による結晶成長によ
つて、5〜100μmの厚さdsで前記点火部分上に付
着形成された層である内燃機関用点火プラグ。 2 前記コーテイング層の厚さが15〜60μmである
特許請求の範囲第1項に記載の点火プラグ。 3 前記中心電極が前面と載頭円錐状側壁面とを有して
おり、円柱状中心電極の軸の直径が前面の直径よりも2
ds〜10ds大であり、前面全体及び載頭円錐状側壁
面が0.5ds〜10dsの高さで金属を用いてコーテ
イングされている特許請求の範囲第1項に記載の点火プ
ラグ。 4 前記コーテイング層が拡散によつて形成された合金
層によつて電極に固着されている特許請求の範囲第1項
に記載の点火プラグ。 5 前記コーテイング層の表面が機械的後処理によつて
滑らかにされている特許請求の範囲第1項に記載の点火
プラグ。 6 少なくとも点火部分が100以上の平均原子量及び
1500℃以上の融点を有する金属又は合金でコーテイ
ングされた中心電極を有しており、前記金属又は合金の
前記コーテイング層が蒸着による結晶成長によつて、5
〜100μmの厚さで前記点火部分上に付着形成された
層であり内燃機関用点火プラグ。 7 前記コーテイング層の厚さが15〜60μmである
特許請求の範囲第6項に記載の点火プラグ。 8 前記中心電極が前面と載頭円錐状側壁面とを有して
おり、円柱状中心電極の軸の直径が前面の直径よりも2
ds〜10ds大であり、前面全体及び載頭円錐状側壁
面が0.5ds〜10dsの高さで金属を用いてコーテ
イングされている特許請求の範囲第6項に記載の点火プ
ラグ。 9 前記コーテイング層が拡散によつて形成された合金
層によつて電極に固着されている特許請求の範囲第6項
に記載の点火プラグ。 10 前記コーテイング層の表面が機械的後処理によつ
て滑らかにされている特許請求の範囲第6項に記載の点
火プラグ。
[Scope of Claims] 1 At least the ignition portion has a center electrode coated with a metal or alloy having an average atomic weight of 100 or more and a melting point of 1500°C or more, and the coating layer of the metal or alloy is a molten salt. The ignition plug for an internal combustion engine is a layer deposited on the ignition part with a thickness ds of 5 to 100 μm by electrolytic crystal growth. 2. The spark plug according to claim 1, wherein the coating layer has a thickness of 15 to 60 μm. 3. The center electrode has a front surface and a truncated conical side wall surface, and the diameter of the axis of the cylindrical center electrode is 2 times larger than the diameter of the front surface.
2. The spark plug according to claim 1, wherein the spark plug has a height of 0.5 ds to 10 ds, and the entire front surface and truncated conical side wall surface are coated with metal at a height of 0.5 ds to 10 ds. 4. The spark plug according to claim 1, wherein the coating layer is fixed to the electrode by an alloy layer formed by diffusion. 5. The spark plug according to claim 1, wherein the surface of the coating layer is smoothed by mechanical post-treatment. 6. At least the ignition part has a center electrode coated with a metal or alloy having an average atomic weight of 100 or more and a melting point of 1500°C or more, and the coating layer of the metal or alloy is formed by crystal growth by vapor deposition. 5
A spark plug for an internal combustion engine, wherein the layer is deposited on the ignition portion with a thickness of ~100 μm. 7. The spark plug according to claim 6, wherein the coating layer has a thickness of 15 to 60 μm. 8. The center electrode has a front surface and a truncated conical side wall surface, and the diameter of the axis of the cylindrical center electrode is 2 times larger than the diameter of the front surface.
7. The spark plug according to claim 6, wherein the spark plug has a height of ds to 10 ds, and the entire front surface and truncated conical side wall surface are coated with metal at a height of 0.5 ds to 10 ds. 9. The spark plug according to claim 6, wherein the coating layer is fixed to the electrode by an alloy layer formed by diffusion. 10. The spark plug according to claim 6, wherein the surface of the coating layer is smoothed by mechanical post-treatment.
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