JPS6381786A - 点火プラグ用電極材料及びその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、主として内燃機関の点火プラグに用いる電
極材料、特に、接地電極に適するように改善された材料
とその製造方法に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

自動車用エンジン等の内燃機関に使用する点火プラグの
電極材料としては、ＮｉにＭｎ、、　Ｃｒｓ　Ｓｉ、　
Ｔｉ、ＡＮ等を１種又は２種以上、重量比で１〜ｌＯ％
程度添加したＮｉ基合金が一般的に用いられている。

また、近年は、ガスエンジン等においてメンテナンスフ
リーの点火プラグを実現するため、電極の放電面にＰｔ
、　Ｐｔ合金、Ｗ、Ｗ合金等から成る貴金属チップを取
付けて耐火花消耗性、耐腐食性を改善することが行なわ
れている。

ところで、この貴金属チップを用いた従来の点火プラグ
は、第４図に示すように、Ｎｉ１合金板１′に白金やタ
ングステン等のチップ２を凸状に溶接したものを接地電
極３となし、この電極のチップ２をＮｉ基合金４とその
放電面側に接合したチップ２と同一材料のチップ５から
成る中心電極６に対向させた構過となっているが、その
接地電極３側では、燃焼サイクルでの熱サイクルが繰返
えされると、チップ２と合金板１との接合界面部に熱膨
張差に起因した疲労破壊が起こり、チップ２が脱落する
ことがあった。

また、この問題対策として、第５図に示すように、Ｎｉ
基会合金板１予め掘削溝７を作り、その溝にチップ２を
嵌め込んで溶接すると云ったことも考えられたが、この
方法では、溶接以外に溝７の加工を必要とするため製造
が複雑になり、コスト面でも非常に不利になるほか、チ
ップ２の接合はあくまでスポット溶接によるため、２０
００回以上の熱サイクルテストで一部に熱膨張差による
亀裂が生じる等、耐久性にも問題が残されていた。

そこで、この発明は、これ等の問題を無くした電極材料
とその製造方法を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の電極材料は、上述の問題点を無くすため、母
材をＮｉ基合金によって、放電部は母材の端部にクラフ
トした熱伝導性及び高温耐酸化性に優れる貴金属材料に
よって各々形成すると共にその母材と放電部間に熱間圧
接による成分の相互拡散層を作り出したところに特徴を
有する。

また、この発明の方法は、Ｎｉ基合金から成る帯状母材
の端部に、熱伝導性及び高温酸化性に優れるテープ状の
貴金属材料を５００〜８００℃の不活性雰囲気下におい
て圧下率１０〜４０％で母材と平行状態に熱間圧接し、
その後、得られた接合材を所定形状に切断して切断後の
母材端部に貴金属材料の残された電極材料を得ることか
ら成る。

なお、方法において温度領域を５００〜８００℃に限定
したのは、５００℃以上、特に４００℃を下回ると接合
が不充分になることがあり、一方、８００℃を越すと結
晶粒の粗大化が進行し易くなり、脆い材質になる傾向が
あるからである。

また、圧下率を１０〜４０％に限定したのは、１０％以
下、特に５％以下であると接合が不完全で次工程の切断
時に貴金属材料が剥離することがあり、逆に４０％以上
、特に５０％を越すと貴金属材料の伸びが大きくなり過
ぎて破断する可能性が高まることによる。

〔作用〕

上記母材と貴金属材料は、溶接とは違って接合界面部に
生じた熱拡散層を介して強固に一体化されているので、
熱サイクルを受けても熱膨張差に起因した亀裂やチップ
化された貴金属材料の剥離が起こらない。

また、小片の母材先端にせいぜい１龍角程度の溝を加工
するのは非常に手間がかかり、また、その小さな母材に
小さな貴金属チップを溶接するのも非常に面倒であるが
、この発明の方法によれば、前述の効果をもつ信顧性の
高い電極材料が得られるのは勿論、帯状の母材にテープ
状の貴金属材料を熱間圧接し、この接合材から単一の電
極材料を切り出していくのでそのような手間のかかる工
程が要らず、製造の簡略化、低コスト化を実現できる。

〔実施例〕

重量比でＣｒ１．５％、Ｍｎ２．０％、Ｓｉ　１．５％
を含有し、残部は実質的にＮｉの）Ｌ＋基合金から成る
厚み２゜０鶴、巾２３鶴の帯状母材と、厚み０．５ｔｉ
、巾４１の貴金属テープを用意した。貴金属テープは、
白金とタングステンの２種である。また、母材に対して
２種の貴金属テープを各々熱間圧接するに当り、第１図
に示すように、母材１１には一面側のコーナ部に貴金属
テープがきっちりと収まる切欠き段部１２を予め形成し
ておき、ここにｐｔ或いはＷ等の貴金属テープ１３をい
ずれも密着状態に沿わせた。

次に、これを７００℃に加熱されたＡｒガス（Ｎ２ガス
でもよい）雰囲気下において２５％の圧下率で熱間圧接
した。また、このようにして得られた接合材１４を仕上
圧延して１．３■鳳厚みにした後、プレスカットで接合
材の長手方向中が２．７龍になるようにカットしてカッ
ト後の母材１１′の端部に貴金属小片１３′が存在した
第２図に示すこの発明の電極材料１５を得た。そして、
これを火花テストと熱サイクルテストに供するために、
第３図に示すように曲げ加工して接地電極１６となし、
母材１１′の他端側を点火プラグの本体８に溶接した、
このときの中心電極６と接地電極１６との間のギヤツブ
Ｇは１．０鵞嘗にセットした。

このプラグを用いて火花テストと熱サイクルテストを２
５００回繰り返えした後の表面状態から耐火花消耗性、
耐熱性、熱サイクル耐性を判定した結果を表１に示す。

この表のＣ，Ｄがこの発明の電極材料を用いた点火プラ
グである。また、比較のため、第４図に示す構造の従来
プラグＡと第５図に示す構造の従来プラグＢについても
同様のテストを行ったので、その結果も表１に示す。

表　　１ この表から明らかな通り、本発明の材料を用いた点火プ
ラグ用電極は、２５００回の熱サイクル後も貴金属材料
がＮｉ基母材合金に充分に接合しており、また、亀裂等
も見られず、熱膨張差に起因した従来の耐久性の悪さの
問題が解消されている。

なお、完全メンテナンスフリー化の早期実現のための試
行としてＮｉ基の母材合金を、熱膨張係数がｐｔ、　ｗ
に近似した４２％Ｎｉ−Ｆｅ系の材料に変えた上でのテ
ストも行なった。表１０Ｅ、Ｆがそれであり、結果は、
耐熱性は今一つであったが、熱サイクルに対しての耐性
は充分に確保されていた。

〔効果〕

以上の通り、この発明によれば、Ｎｉ基合金母材と放電
部を形成する貴金属材料とが熱拡散層を介して強固に接
合されるので耐火花消耗性、耐腐食性を良くするために
放電部を貴金属で形成した電極材料に見られる熱サイク
ル耐性の悪さの問題を改善でき、また、帯状の母材端に
テープ状の貴金属を熱間圧接した後、接合材から小片の
電極材料を切り出すので接地電極材料の製造節略化とコ
スト低減にも寄与できる。

なお、この発明の電極材料は中心電極用として使用する
ことも可能である。Ｎｉ母材に全面にわたり貴金属をク
ラフトして円柱状にプレス打抜きして取出せば、第３図
の６のような形状になり、中心電極としての使用が可能
である。但し、この場合、打抜き屑が発生するのでコス
ト高になる傾向がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の製造方法によって得られる接合材の
斜視図、第２図はその接合材から切り出されたこの発明
の電極材料の斜視図、第３図はその電極材料で接地電極
を形成した点火プラグの要部（１を極部）を示す正面図
、第４図及び第５図はいずれも従来の点火プラグの電極
部を示す正面図である。 １１・・・・・・帯状母材、１１′・・・・・・カット
された母材、１３・・・・・・貴金属テープ、１４・・
・・・・接合材、１５・・・・・・電極材料。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）点火プラグの中心電極又はそれに対向させる接地
   電極の形成材料であって、母材がＮｉ基合金によって、
   放電部は母材の端部にクラッドした熱伝導性及び高温耐
   酸化性に優れる貴金属材料によって各々形成され、かつ
   、母材と放電部間には熱間圧接による成分の相互拡散層
   が存在していることを特徴とする点火プラグ用電極材料
   。
2. （２）Ｎｉ基合金から成る帯状母材の端部に、熱伝導性
   及び高温耐酸化性に優れるテープ状の貴金属材料を５０
   ０〜８００℃の不活性雰囲気下において圧下率１０〜４
   ０％で母材と平行状態に熱間圧接し、その後、得られた
   接合材を所定形状に切断して切断後の母材端部に貴金属
   材料が存在した電極材料を得ることから成る点火プラグ
   用電極材料の製造方法。