KR20120060842A - 낮은 스웰링율 및 높은 내식성을 가진 전극을 포함하는 스파크 플러그 - Google Patents

낮은 스웰링율 및 높은 내식성을 가진 전극을 포함하는 스파크 플러그 Download PDF

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Abstract

스파크 플러그(20)는 중심 전극(24)과 접지 전극(22)을 포함한다. 전극(22,24)은 구리(Cu) 합금으로 형성된 코어(26) 및 상기 코어(26)를 덮는 니켈(Ni) 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함한다. Cu 합금은 Cu 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 98.5 중량 퍼센트의 양의 Cu, 적어도 0.05 중량 퍼센트의 양의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함한다. Cu 합금은 Cu의 매트릭스를 포함하고 그리고 Cu 매트릭스에 분산된 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 석출한다. 클래드(28)의 Ni 합금은 적어도 90.0 중량 퍼센트의 양의 Ni을 포함한다. Ni 합금은 또한 Ni 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함한다.

Description

낮은 스웰링율 및 높은 내식성을 가진 전극을 포함하는 스파크 플러그{SPARK PLUG INCLUDING ELECTRODES WITH LOW SWELLING RATE AND HIGH CORROSION RESISTANCE}
본 발명은 일반적으로 스파크 플러그 전극을 위한 재료에 관한 것이고 특히, 전극의 재료에 관한 것이다.
스파크 플러그는 내연기관에서 연소를 시작하는데 널리 사용된다. 스파크 플러그는 전형적으로 세라믹 절연체, 세라믹 절연체를 둘러싸는 도체 쉘, 세라믹 절연체에 배치된 중심 전극, 그리고 도체 쉘에 동작가능하게 부착된 접지 전극을 포함하고 있다. 전극은 각각 서로 근접하게 위치되고 그들 사이에 스파크 갭을 형성하는 스파킹 엔드를 가지고 있다. 이러한 스파크 플러그는 중심 전극과 접지 전극 사이에서 스파크 갭을 점핑하는 전기 스파크를 방전하므로서 엔진 실린더에 가스를 점화하고, 그 점화는 엔진에서 스트로크 행정을 만든다. 내연기관의 특성에 의해, 스파크 플러그는 고온 및 여러 가지 부식 연소 가스의 극한 환경에서 작동되므로, 적절한 재료로 만들어야한다. 전극이 적절한 재료로 만들어지지않으면, 극한의 작동 조건이 중심 전극과 접지 전극 사이에서 스파크 갭의 폭을 점차 증가시키고 스파크 플러그의 잘못된 점화를 야기하고 엔진 파워 및 성능의 손실로 이어진다.
스파크 플러그 전극은 대개 Cu 및 Ni의 고온 성능으로 인해 구리(Cu)로 만들어진 코어 및 니켓(Ni) 합금으로 만들어진 클래드를 포함한다. Ni 합금은 침식 및 부식에 저항성이 있고 그리고 Cu는 높은 열전도도를 제공하여 전극의 동작온도를 제어한다. 현존하는 전극의 예는 14.5-15.5 wt% Cr, 7.0-8.0 wt% Fe, 0.2-0.5 wt% Mn, 그리고 0.2-0.5 wt% Si 및 Ni의 밸런스를 포함한다.
Cu 코어 및 Ni 합금 클래드를 포함하는 기존 전극은 엔진이 풀 스로틀 및 아이들 오퍼레이션 사이에서 구동될 때 커다란 온도 그래디언트를 경험한다. Cu 코어 및 Ni 클래드의 열팽창에는 상당한 차이가 있는데, 이것은 바람직하지 않은 스웰링 및 열적 기계적 스트레스를 야기한다. 스웰링은 스파크 갭의 폭을 예기치않게 증가시킬 수 있다. 500 ℃ 이상과 같은 고온에서, 압축의 축방향 열적 스트레스는 Ni보다 더 높은 Cu의 열팽창 계수로 인해 Cu 코어에서 성장한다. Cu는 압축의 축방향 스트레스하에서 시간에 종속되는 크리프 변형을 경험할 수 있다. Cu 코어는 축방향으로 수축하고 그리고 가로로 팽창하는데, 이것은 Ni 클래드를 가압시킨다. Ni 클래드는 Ni 클래드 및 절연체에서 크랙을 야기할 수 있는 방위각 방향을 따라 텐션 스트레스를 가진다. 도 5 및 6은 스파크 플러그의 성능을 저하시키는 열적 스트레스 및 크리프로 인한 크랙과 전극의 변형을 도시한다.
본 발명의 한 측면은, 중심 전극과 접지 전극을 포함하하고, 이들 전극 중 적어도 하나는 구리(Cu) 합금으로 형성된 코어, 및 코어를 덮는 니켈(Ni) 합금으로 형성된 클래드를 포함하는 스파크 플러그를 제공한다. 상기 Cu 합금은 상기 Cu 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 95.0 중량 퍼센트의 양의 Cu, Cu 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 클래드의 Ni 합금은 상기 Ni 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 90.0 중량 퍼센트의 양의 Ni, 그리고 Ni 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하고 있다.
본 발명의 다른 측면은, 구리(Cu) 합금으로 형성된 코어, 및 코어를 덮는 니켈(Ni) 합금으로 형성된 클래드를 포함하는 스파크 플러그용 전극을 제공한다. Cu 합금은 Cu 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 95.0 중량 퍼센트의 양의 Cu, Cu 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고 있다. Ni 합금은 Ni 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 90.0 중량 퍼센트의 양의 Ni, 그리고 Ni 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하고 있다.
본 발명의 다른 측면은, 적어도 하나의 전극을 가진 스파크 플러그를 형성하는 방법으로서, Zr 및 Cr 중 적어도 하나, 및 Cu를 포함하는 제 1 분말금속 재료를 제공하는 단계; 상기 Cu 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 98.5 중량 퍼센트의 양의 Cu, 그리고 Cu 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하는 상기 Cu 합금을 제공하도록 상기 제 1 분말금속 재료를 가열하는 단계; 및 상기 Cu 합금을 코어 내에서 형성하는 단계;를 포함하는 방법을 제공한다. 이 방법은 또한 상기 Ni와 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하는 제 2 분말금속 재료를 제공하는 단계; 상기 Ni 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 90.0 중량 퍼센트의 양의 Ni, 그리고 Ni 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하는 Ni 합금을 제공하도록 상기 제 2 분말금속 재료를 가열하는 단계; 및 상기 코어를 덮는 클래드 내에 Ni 합금을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 전극 및 스파크 플러그의 Cu 합금 및 Ni 합금의 조합은 종래의 전극 및 스파크 플러그에 비해서, 높은 열전도도 및 감소된 스웰링율을 제공한다. 본 발명의 전극 및 스파크 플러그는 산화, 부식 및 침식 저항성; 적절한 동작 온도; 개선된 크리프 저항; 및 종래의 전극 및 스파크 플러그에 비해 감소된 크래킹을 제공한다. 따라서, Cu 합금과 Ni 합금을 포함하는 본 발명의 스파크 플러그는 종래의 스파크 플러그보다 동작 동안에 개선된 성능을 제공한다.
본 발명의 다른 특징은 첨부된 도면과 관련하여 고려될 때, 이하 상세한 설명을 참조하여 쉽게 이해되고 인지될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스파크 플러그의 길이방향 단면도이고;
도 2는 도 1의 스파크 플러그의 일부분의 길이방향 단면도이고;
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 중심 전극의 길이방향 단면도이고;
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 접지 전극의 길이방향 단면도이고;
도 5는 중심 전극에서 열 스트레스로 인한 스웰링 메카니즘을 도시하는 종래의 스파크 플러그의 부분의 단면도이고;
도 6은 중심 전극의 스웰링으로 인한 Ni 클래드 합금에서 형성된 크랙을 도시하는 종래의 중심 전극의 종단면도이고;
도 7은 본 발명 및 비교 예의 여러 가지 예의 실시예에 대해 스파킹 갭 폭에서 증가를 나타내는 그래프이고;
도 8은 본 발명 및 비교 예의 여러 가지 예의 실시예에 대해 스웰링 퍼센트를 나타내는 그래프이고; 및
도 9는 엔진 테스트 전에 측정된 전극의 길이를 예시하는 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 접지 전극(22) 및 중심 전극(24)를 포함하는 스파크 플러그(20)가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전극(22,24)은 각각 Cu 합금으로 형성된 코어(26) 및 코어(26)를 덮는 Ni 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함하고 있다. Cu 합금의 성분은 높은 열전도도를 제공하여 전극(22,24)의 내식성 및 내산화성 그리고 적절한 작동온도를 제공한다. Cu 합금은 또한 종래의 전극(22,24)의 Cu 합금에 비해 개선된 내크리프성, 감소된 스웰링, 및 감소된 크래킹을 제공한다. Ni 합금의 성분은 또한 높은 열전도도를 제공하고 따라서 내식성, 내산화성 및 적절한 동작 온도를 제공한다. Cu 합금으로 형성된 코어(26) 및 Ni 합금으로 형성된 클래드(28)의 조합은 양자 모두 높은 내식성, 감소된 스웰링 및 크래킹을 가진 전극(22,24)을 제공한다. 전극(22,24)은 스파크 플러그(20)가 종래의 스파크 플러그와 비교하여 내연기관에서 작동 동안에 개선된 성능을 제공하게 한다.
상기한 바와 같이, 전극(22,24)의 코어(26)는 Cu 합금으로 형성되어 있다. Cu 합금의 열전도도에 영향을 주기에 충분한 양으로 Cu 합금은 Cu를 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, Cu 합금은 적어도 320 W/mK의 열전도도를 가지고 있다. 다른 실시예에서, Cu 합금은 적어도 330 W/mK의 열전도도를 가지고 있다. 더 다른 실시예에서, Cu 합금은 320 W/mK 내지 360 W/mK의 열전도도를 가진다. Cu 합금은 높은 열전도도를 가지고 있고, 그에 따라서 스파크 플러그(20)가 500 ℃ 보다 큰 온도에서 우수한 성능을 유지하게 하는 낮은 작동온도를 제공한다.
Cu 합금은 또한 적어도 하나의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 Cu 합금의 강도에 영향을 줄 정도로 충분한 총량으로 포함하고 있다. Zr 및 Cr은 Cu에서 낮은 용해도를 가진다. 그러므로, Cu에서 Zr 및 Cr의 비교적 작은 양이 포화된 또는 과포화된 용액을 형성할 수 있다. 가열시, Cu로부터의 Zr 및 Cr이 침전되어 Cu 합금을 강화시킨다. 즉, Cu 합금은 Cu의 매트릭스 그리고 Cu 매트릭스에 분산된 Zr 및 Cr의 침전물을 포함한다. Zr 및 Cr 침전물은 Cu 합금을 강화한다. Cu 합금의 높은 강도는 내크리프성을 개선하고 스파크 플러그(20)의 동작 동안에 Cu 합금의 스웰링을 감소시킨다. 표 1은 실온 19.85 ℃에서 Cu 합금의 중량 퍼센트에서 Cu에서 Zr 및 Cr의 용해도를 도시하고 있다. Zr 또는 Cr과 같은 원소의 용해도는 Cu 매트릭스에 용해될 수 있어서 포화 또는 과포화 용액을 산출하는 Cu 합금의 중량 퍼센트에서 원소의 양을 나타낸다.
원소 Cu Zr Te Se S Fe Ag B Be P Ti
용해도 0.03 <0.01 <0.005 <0.0
02		 <0.0
025		 0.14 0.1 0.06 0.2 0.5 0.4
Cu 및 Zr 및 Cr 중 적어도 하나가 제공되고 가열되어, 바람직하게는 소결되어 Cu 합금을 제공한다. Cu, Zr 및 Cr은 전형적으로 분말금속의 형태로 제공된다. 하나의 실시예에서, Cu 합금은 98.50 내지 99.95 중량 퍼센트의 양의 Cu를 포함하고 있다. 다른 실시예에서, Cu 합금은 98.70 내지 99.92 중량 퍼센트의 양의 Cu를 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, Cu 합금은 99.75 내지 99.85 중량 퍼센트의 양의 Cu를 포함하고 있다. Cu 합금에서 Cu의 중량 퍼센트는 Cu 합금에서 Cu의 질량을 Cu 합금의 총질량으로 나누어서 결정된다. Cu 합금의 Cu의 존재 및 양은 화학분석으로 또는 가열 또는 소결된 후 코어(26)의 Energy Dispersive Spectra(E.D.S.)를 관찰함으로써 검출될 수 있다. E.D.S.는 Scanning Electron Microscopy(S.E.M.) 기기에 의해 생성될 수 있다.
하나의 실시예에서, Cu 합금은 적어도 98.50 중량 퍼센트의 양의 Cu를 포함하고 있다. 다른 실시예에서, Cu 합금은 적어도 98.59 중량 퍼센트의 양의 Cu를 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, Cu 합금은 적어도 98.70 중량 퍼센트의 양의 Cu를 포함하고 있다.
하나의 실시예에서, Cu 합금은 적어도 99.95 중량 퍼센트 이하의 양의 Cu를 포함하고 있다. 다른 실시예에서, Cu 합금은 적어도 99.91 중량 퍼센트 이하의 양의 Cu를 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, Cu 합금은 적어도 99.78 중량 퍼센트 이하의 양의 Cu를 포함하고 있다.
상기한 바와 같이, Cu 합금은 Cu 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량에서 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, Cu 합금은 0.05 중량 퍼센트 내지 1.5 중량 퍼센트의 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 다른 실시예에서, Cu 합금은 0.13 중량 퍼센트 내지 1.3 중량 퍼센트의 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, Cu 합금은 0.5 중량 퍼센트 내지 1.0 중량 퍼센트의 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고 있다. Cu 합금의 중량 퍼센트에서, Zr 및 Cr의 총량은 Zr 및 Cr의 질량을 더하고 그 합을 Cu 합금의 총량으로 나눔으로써 결정된다. Cu 합금의 Zr 및 Cr의 존재 및 양은 화학분석으로 또는 가열 또는 소결된 후 코어(26)의 Energy Dispersive Spectra(E.D.S.)를 관찰함으로써 검출될 수 있다. E.D.S.는 Scanning Electron Microscopy(S.E.M.) 기기에 의해 생성될 수 있다.
하나의 실시예에서, Cu 합금은 적어도 0.05 중량 퍼센트의 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 다른 실시예에서, Cu 합금은 적어도 0.09 중량 퍼센트의 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, Cu 합금은 적어도 0.8 중량 퍼센트의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고 있다.
하나의 실시예에서, Cu 합금은 1.5 중량 퍼센트 이하의 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 다른 실시예에서, Cu 합금은 1.3 중량 퍼센트 이하의 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, Cu 합금은 1.0 중량 퍼센트 이하의 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고 있다.
하나의 실시예에서, Cu 합금은 Zr을 포함하고 Cr을 포함하지 않는다. 다른 실시예에서, Cu 합금은 Cr을 포함하고 Zr을 포함하지 않는다. 하나의 실시예에서, Cu 합금은 Cr 및 Zr 양자를 포함하고 있다.
코어(26)의 Cu 합금은 또한 Cu 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량의 적어도 하나의 내용성 원소(solubility resistant element)를 포함할 수 있다. 내용성 원소는 텔루륨(Te), 셀레늄(Se), 철(Fe), 은(Ag), 붕소(B), 베릴륨(Be), 인(P), 티타늄(Ti), 및 황(S)을 포함한다. 내용성 원소는 Cu에서 낮은 용해도를 가진다. 그러므로, Cu에서 비교적 적은 양의 내용성 원소가 포화 또는 과포화 용액을 형성할 수 있다. 가열시, 내용성 원소는 Cu로부터 침전되고 Cr 및 Zr과 함께 Cu 합금을 강화한다. 다시 말해서, Cu 합금은 Cu의 매트릭스를 포함하고 Cu 매트릭스에 분산된 Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S의 내용성 원소를 석출시킨다. 상기한 표 1은 Cu에서 내용성 원소의 용해도를 나타낸다. Cu 합금의 높은 강도는 500℃ 이상의 온도에서 스파크 플러그(20)의 동작 동안에 Cu 합금의 크리프 저항을 개선하고 스웰링 율을 감소시킨다.
Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S 중 적어도 하나를 포함하는 내용성 원소는 Cu, Zr 및 Cr과 함께 제공되어, 가열되고 바람직하게 소결되어 Cu 합금을 제공한다. 내용성 원소는 또한 전형적으로 분말금속의 형태로 제공된다. Cu 합금의 Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S의 내용성 원소의 중량 퍼센트는 Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S의 질량을 더하고 그리고 그 합을 Cu 합금의 총 질량으로 나눔으로써 결정된다. Cu 합금의 Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S의 존재 및 양은 화학분석으로 또는 가열 또는 소결된 후 코어(26)의 Energy Dispersive Spectra(E.D.S.)를 관찰함으로써 검출될 수 있다. E.D.S.는 Scanning Electron Microscopy(S.E.M.) 기기에 의해 생성될 수 있다.
하나의 실시예에서, Zr, Cr, 및 내용성 원소의 총량은 1.5 중량 퍼센트 이하이다. 다른 실시예에서, Zr, Cr, 및 내용성 원소는 1.3 중량 퍼센트 이하이다. 또 다른 실시예에서, Zr, Cr, 및 내용성 원소는 0.9 중량 퍼센트 이하이다.
하나의 실시예에서, Cu 합금은 0.01 중량 퍼센트 내지 1.45 중량 퍼센트의 총량의 Cu 합금의 Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 다른 실시예에서, Cu 합금은 0.05 중량 퍼센트 내지 1.40 중량 퍼센트의 총량의 Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S 적어도 하나를 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, Cu 합금은 0.1 중량 퍼센트 내지 0.9 중량 퍼센트의 총량의 Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S 중 적어도 하나를 포함하고 있다.
하나의 실시예에서, Cu 합금은 적어도 0.001 중량 퍼센트의 총량의 Cu 합금의 Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 다른 실시예에서, Cu 합금은 적어도 0.2 중량 퍼센트의 총량의 Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, Cu 합금은 적어도 0.3 중량 퍼센트의 총량의 Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S 중 적어도 하나를 포함하고 있다.
하나의 실시예에서, Cu 합금은 1.45 중량 퍼센트 이하의 총량의 Cu 합금의 Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 다른 실시예에서, Cu 합금은 1.0 중량 퍼센트 이하의 총량의 Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, Cu 합금은 0.7 중량 퍼센트 이하의 총량의 Te, Se, Fe, Ag, B, Be, P, Ti 및 S 중 적어도 하나를 포함하고 있다.
상기한 바와 같이, 전극(22,24)는 또한 코어(26)를 덮는 Ni 합금은 형성된 클래드(28)를 포함하고 있다. Ni 합금은 Ni 합금의 열전도도에 영향을 줄 정도로 충분한 양의 Ni를 포함하고 있다. Ni 합금은 높은 열전도도를 가지고 있고 따라서 낮은 동작 온도 및 높은 내산화성 및 내식성을 제공하고, 이것은 스파크 플러그(20)가 500 ℃ 이상의 온도에서 우수한 성능을 유지하게 한다. 하나의 실시예에서, Ni 합금은 적어도 25 W/mK의 열전도도를 가지고 있다. 다른 실시예에서, Ni 합금은 적어도 35 W/mK의 열전도도를 가지고 있다. 또 다른 실시예에서, Ni 합금은 25 W/mK 내지 100 W/mK의 열전도도를 가지고 있다. Ni 합금은 Ni 합금을 강화하기에 충분한 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하고 있다. Ni, 및 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나가 제공되고 가열되고 바람직하게는 소결되어 Ni 합금을 형성한다.
하나의 실시예에서, Ni 합금은 90.0 중량 퍼센트 내지 99.99 중량 퍼센트의 Ni를 포함한다. 다른 실시예에서, Ni 합금은 91.0 중량 퍼센트 내지 99.92 중량 퍼센트의 Ni를 포함한다. 또 다른 실시예에서, Ni 합금은 92.5 중량 퍼센트 내지 97.0 중량 퍼센트의 Ni를 포함한다. Ni 합금의 Ni의 중량 퍼센트는 Ni의 질량을 Ni 합금의 총 질량으로 나누므로서 결정된다. Ni 합금의 Ni의 존재 및 양은 화학분석으로 또는 가열 또는 소결된 후 클래드(28)의 Energy Dispersive Spectra(E.D.S.)를 관찰함으로써 검출될 수 있다. E.D.S.는 Scanning Electron Microscopy(S.E.M.) 기기에 의해 생성될 수 있다.
하나의 실시예에서, Ni 합금은 적어도 90.0 중량 퍼센트 양의 Ni를 포함한다. 다른 실시예에서, Ni 합금은 적어도 91.0 중량 퍼센트 양의 Ni를 포함한다. 또 다른 실시예에서, Ni 합금은 적어도 95.0 중량 퍼센트 양의 Ni를 포함한다.
하나의 실시예에서, Ni 합금은 99.99 중량 퍼센트 이하의 양의 Ni를 포함한다. 다른 실시예에서, Ni 합금은 98.3 중량 퍼센트 이하의 양의 Ni를 포함한다. 또 다른 실시예에서, Ni 합금은 95.0 중량 퍼센트 이하의 양의 Ni를 포함한다.
상기한 바와 같이, Ni 합금은 Ni 합금을 강화하기에 충분한 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하고 있다. Si, Cr 및 Mn과 마찬가지로 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소는 Ni 합금을 강화하고 그리고 Ni 합금의 내산화성을 강화한다. 하나의 실시예에서, Ni 합금은 0.01 중량 퍼센트 내지 10.0 중량 퍼센트의 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 다른 실시예에서, Ni 합금은 0.5 중량 퍼센트 내지 7.0 중량 퍼센트의 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, Ni 합금은 1.0 중량 퍼센트 내지 6.4 중량 퍼센트의 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하고 있다. Ni 합금의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn)의 중량 퍼센트는 각각의 질량을 더하고 그리고 그 합을 Ni 합금의 총 질량으로 나눔으로써 결정된다. Ni 합금의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn)의 존재 및 양은 화학분석으로 또는 가열 또는 소결된 후 클래드(28)의 Energy Dispersive Spectra(E.D.S.)를 관찰함으로써 검출될 수 있다. E.D.S.는 Scanning Electron Microscopy(S.E.M.) 기기에 의해 생성될 수 있다.
하나의 실시예에서, Ni 합금은 적어도 0.06 중량 퍼센트의 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함한다. 다른 실시예에서, Ni 합금은 적어도 1.0 중량 퍼센트의 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함한다. 또 다른 실시예에서, Ni 합금은 적어도 2.5 중량 퍼센트의 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함한다.
하나의 실시예에서, Ni 합금은 10.0 중량 퍼센트 이하의 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함한다. 다른 실시예에서, Ni 합금은 9.1 중량 퍼센트 이하의 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함한다. 또 다른 실시예에서, Ni 합금은 5.4 중량 퍼센트 이하의 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함한다.
3족 원소는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y) 및 란탄(La)을 포함하는 원소들의 주기율표의 3족 원소들이다. 하나의 실시예에서, Ni 합금은 Y를 포함한다. 4족 원소는 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 및 러더퍼듐(Rf)을 포함하는 원소들의 주기율표의 4족 원소들이다. 하나의 실시예에서 Ni 합금은 Ti를 포함하고 있다. 13족 원소는 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 및 탈륨(Ti)을 포함하는 원소들의 주기율표의 13족 원소들이다.
스파크 플러그(20)를 형성하는 방법은 Cu 및 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하는 제1 분말금속 재료를 제공하는 단계, 제1 분말금속 재료를 가열하여 Cu 합금의 중량 퍼센트에서 Cu를 적어도 98.50 중량 퍼센트의 양으로 그리고 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 Cu 합금을 강화하는데 유효할 만큼 충분한 양으로 포함하는 Cu 합금을 제공하는 단계를 포함한다. 하나의 실시예에서, 이 방법은 제1 분말금속 재료를 적어도 500 ℃의 온도로 가열하여 Zr 및 Cr은 Cu 매트릭스로부터 침전되도록하는 단계를 포함한다. 전형적으로 이 방법은 예를 들면, 가압 및 소결에 의해 원통형상을 가진 코어(26)내로 Cu 합금을 형성하는 단계를 포함한다.
다음, 이 방법은 Ni 및 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하는 제2 분말금속 재료를 제공하는 단계, 제2 분말금속 재료를 가열하여 Ni 합금의 중량 퍼센트에서 Ni를 적어도 90.0 중량 퍼센트의 양으로 그리고 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 Ni 합금을 강화하는데 유효할 만큼 충분한 총량으로 포함하는 Ni 합금을 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 예를 들면, 가압 및 소결에 의해 코어(26)를 덮고 있는 클래드(28)내로 Ni 합금을 형성하는 단계를 전형적으로 포함하고 있다.
상기에서 시사하는 바와 같이, Cu 합금으로 형성된 코어(26) 및 Ni 합금으로 형성된 클래드(28)는 스파크 플러그(20)의 중심 전극(24) 및 접지 전극(22)을 제공한다. 스파크 플러그(20)에서 사용하기 위한 대표적인 중심 전극(24)은 도 3에 도시되어 있다. 스파크 플러그(20)를 위해 사용하기 위한 대표적인 접지 전극(22)은 도 4에 도시되어 있다. 전극(22,24)은 각각 Cu 합금으로 형성된 코어(26) 및 Ni 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함하고 있다. 전형적으로 코어(26)는 원통형상이지만, 다른 형상을 포함할 수 있다. 클래드(28)는 전형적으로 전체적인 코어(26)를 덮고 감싸는 원통, 공동 형상을 포함한다. 하지만, 클래드(28)는 다른 형상을 포함할 수 있고 그리고 전체적인 코어(26)보다 덜 덮을 수 있다.
전극(22,24)은 또한 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 클래드(28)의 한끝의 일부이거나 또는 전형적으로 그에 부착된 베이스(30)를 각각 포함하고 있다. 베이스(30)는 일반적으로 베이스(30) Ni 합금으로 형성된다. 베이스(30)의 Ni 합금은 클래드(28)의 Ni 합금과 동일할 수도 또는 다를 수도 있다. 각각의 전극(22,24)은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 베이스(30)로부터 가로로 뻗어있고 배치된 스파킹 엔드(32)를 또한 포함할 수 있다. 스파킹 엔드(32)는 팁, 패드, 디스크, 구형, 리벳 또는 기타 형상의 부분일 수 있다. 스파킹 엔드(32)는 전형적으로 귀금속 또는 귀금속 함금으로 형성되어 있다. 스파킹 엔드(32)는 전극의 베이스(30)에 접합, 용접 또는 달리 부착될 수 있다. 전극(22,24)의 스파킹 엔드(32)는 서로 인접하게 위치하고 그리고 그들 사이에 스파킹 갭(34)을 형성한다. 스파크 플러그(20)는 중심 전극(24)과 접지 전극(22)사이에서 스파킹 갭(34)을 점핑하는 전기 스파크를 방출하므로서 엔진 실린더에서 가스를 점화한다.
하나의 실시예에서, 중심 전극(24) 및 접지 전극(22) 양자는 Cu 합금으로 형성된 코어(26)와 Ni 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함하고 있다. 다른 실시예에서, 단지 중심 전극(24)이 Cu 합금으로 형성된 코어(26)와 Ni 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함하고 있다. 다른 실시예에서, 단지 접지 전극(22)이 Cu 합금으로 형성된 코어(26)와 Ni 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함하고 있다.
상기한 바와 같이, Cu 코어(26) 및 Ni 클래드(28)를 포함하는 대표적인 스파크 플러그(20)가 도 1에 도시되어 있다. 스파크 플러그(20)는 내연기관에서 연료와 공기의 혼합물을 점화하는데 사용된다. 대표적인 스파크 플러그(20)는 세라믹 절연체(36), 금속 쉘(38), 중심 전극(24) 그리고 접지 전극(22)을 포함하고 있다. 세라믹 절연체(36)는 일반적으로 환상형이고 그리고 금속 쉘(38)내에서 지지가능하게 위치되어 금속 쉘(38)은 세라믹 절연체(36)의 일부를 감싸도록 한다. 중심 전극(24)은 세라믹 절연체(36)의 축방향 보어 내에서 위치한다. 접지 전극(22)은 금속 쉘(38)의 전방 끝 표면에 고정적으로 용접되어 있다.
예시
표 2는 본 발명의 코어(26)의 Cu 합금의 여러가지 실시예 그리고 종래의 전극에서 사용되는 Cu 합금의 종래 예의 비교예를 포함한다.
구리 코어
Cu
(중량 퍼센트, wt%)		 Zr
(중량 퍼센트)		 Cr
(중량 퍼센트)
본 발명의 예 1 98.81-99.05 0.05-0.15 0.0
본 발명의 예 2 98.81-99.95 0.05-0.09 0.9-1.10
종래기술의 예 1 100.0 0.0 0.0
표 3은 본 발명의 클래드(28)의 Ni 합금의 3개의 실시예 그리고 종래의 전극에서 사용되는 Ni 합금의 종래 예의 비교예를 포함한다. 다른 실시예에서, 본 발명의 예 5는 0.01 중량 퍼센트 내지 0.1 중량 퍼센트의 양의 Y, 0.01 중량 퍼센트 내지 0.2 중량 퍼센트의 양의 Zr, 0.05 중량 퍼센트 내지 0.4 중량 퍼센트의 양의 Ti, 그리고 Ni의 밸런스 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 다시 말해서, Y, Zr, Ti는 모두 Ni 합금에서 존재하거나 또는 Ni 합금에서 모두 보다 작게 존재할 수 있다.
Ni 클래드
Ni
(wt%)		 Al
(wt%)		 Si
(wt%)		 Y
(wt%)		 Cr
(wt%)		 Mn
(wt%)		 Ti
(wt%)		 Zr
(wt%)		 Fe
(wt%)
본 발명의 예 3 96.8-
97.9		 1.0-
1.5		 1.0-
1.5		 0.1-
0.2		 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
본 발명의 예 4 94.85-
95.9		 0.0 0.35-
0.55		 0.0 1.65-
1.90		 1.8-
2.1		 0.2-
0.4		 0.1-
0.2		 0.0
본 발명의 예 5 91.30-
99.69		 0.1-
2.0		 0.1-
2.0		 0.01-
0.1		 0.1-
2.0		 0.1-
2.0		 0.05-
0.4		 0.01-
0.2		 0.0
종래기술의 예 2 75.5-
78.1		 0.0 0.2-
0.5		 0.0 14.5-
15.5		 0.2-
0.5		 0.0 0.0 7.0-
8.0
본 발명의 예의 전극(22,24)은 본 발명의 예 1 또는 본 발명의 예 2 에서 Cu 합금으로 형성된 코어(26)를 포함할 수 있다. 본 발명의 예 1의 Cu 합금으로 형성된 코어(26)를 포함하는 전극은 본 발명의 예 3, 본 발명의 예 4 또는 본 발명의 예 5의 Ni 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함할 수 있다. 유사하게, 본 발명의 예 2의 Cu 합금으로 형성된 코어(26)를 포함하는 전극은 본 발명의 예 3, 또는 본 발명의 예 4의 Ni 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 전극은 본 발명의 예 1의 Cu 합금으로 형성된 코어(26) 및, 본 발명의 예 3의 Ni 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 전극은 본 발명의 예 2의 Cu 합금으로 형성된 코어(26) 및, 본 발명의 예 4의 Ni 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함할 수 있다.
실험
성능 테스트가 2개의 본 발명의 예의 스파크 플러그(20) 및 비교 예의 스파크 플러그(20)에 대해서 실시되었다. 제 1 의 본 발명의 스파크 플러그(20)는 본 발명의 예 1의 Cu 합금으로 형성된 코어(26)와 본 발명의 예 3의 Ni 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함하는 전극으로 구성되어 있다. 제 2의 본 발명의 스파크 플러그(20)는 본 발명의 예 2의 Cu 합금으로 형성된 코어(26)와 본 발명의 예 4의 Ni 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함하는 전극으로 구성되어 있다. 비교 예의 스파크 플러그는 종래기술의 예 1의 Cu 합금으로 형성된 코어와 종래기술의 예 2의 Ni 합금으로 형성된 클래드를 포함하는 전극으로 구성된다.
스파크 플러그(20)의 전극(22,24)의 열전도도는 실온에서 테스트하였다. 제 1 의 본 발명의 스파크 플러그(20)에 대해서, 전극의 Cu 합금의 열전도도는 실온에서 360.0 W/mK이고, 그리고 전극의 Ni 합금의 열전도도는 실온에서 36.8 W/mK이었다. 제 2 의 본 발명의 스파크 플러그(20)에 대해서, 전극의 Cu 합금의 열전도도는 실온에서 323.4 W/mK이고, 그리고 전극의 Ni 합금의 열전도도는 실온에서 26.3 W/mK이었다. 비교 예의 스파크 플러그(20)에 대해서, 전극의 Cu 합금의 열전도도는 401.0 W/mK이고, 그리고 전극의 Ni 합금의 열전도도는 14.8 W/mK이었다.
테스트 결과는, 본 발명의 예의 스파크 플러그(20)의 전극(22,24)이 종래의 스파크 플러그의 전극과 유사한 열전도도를 유지하고 그러므로 적어도 500 ℃의 온도에서 내연기관에서 스파크 플러그(20)의 동작 동안에 스파크 플러그(20)의 동작 온도 및 내식성을 충분히 제한한다는 것을 나타낸다.
예들의 스파크 플러그(20)의 스파킹 갭의 성장은 또한 가솔린 엔진에서 500 시간 테스트되었다. 스파킹 갭 성장은 그 양을 인치로 측정하였고, 스파킹 갭은 500 시간 동안 가솔린 엔진에서 스파크 플러그(20)의 동작 조건하에서 증가하였다. 스파킹 갭 성장의 테스트 결과의 그래프 표시는 도 7에 도시되어 있다. 테스트 결과는 본 발명의 예들의 스파크 플러그(20)의 Cu 합금 및 Ni 합금의 조합이 종래 기술의 비교 예의 스파크 플러그보다 더 작은 스파킹 갭 성장을 제공한는 것을 나타낸다. 그러므로, 테스트 결과는 본 발명의 예의 스파크 플러그(20)가 종래의 스파크 플러그와 비교하여 내연기관에서 스파크 플러그(20)의 동작 동안에 개선된 성능을 제공한다는 것을 나타낸다.
예시의 스파크 플러그(20)의 전극의 스웰링 퍼센트(△S)는 엔진을 500 시간 동안 작동한 후에 측정하였다. 스웰링 퍼센트는 500 시간의 엔진 테스트 동안 전극의 한 부분의 길이에서 감소 퍼센티지이다. 테스트된 각각의 전극에 대해서, 전극의 초기 길이를 포함하는 여러가지 파라미터가 스파크 플러그를 엔진 테스트 내로 로딩하기 전에 기록되었다. 도 9는 측정된 예의 예의 전극의 초기 길이를 예시한다. 500 시간의 엔진 테스트 후에 테스트된 스파크 플러그는 분리되어 전극의 최종 길이를 측정하였다. 스웰링 퍼센트는 다음 공식에 따라 각각의 예에 대해서 얻어졌다.
△S=(Lfinal-L0)/L0
여기서, L0가 500 시간의 엔진 테스트 이전의 전극의 길이이고, Lfinal은 500 시간의 엔진 테스트 이후의 전극의 길이이고, 그리고 △S는 500 시간의 엔진 테스트 동안에 전극의 스웰링 퍼센트이다.
스웰링 율의 테스트 결과의 그래프 표시가 도 8에 도시되어 있다. 테스트 결과는 본 발명의 예의 스파크 플러그(20)의 전극(22,24)이 종래기술의 예의 스파크 플러그의 전극보다 더 낮은 스웰링 율 그리고 더 높은 내크리프성을 제공한다는 것을 보여준다. 그러므로, 테스트 결과는 본 발명의 예의 스파크 플러그(20)가 종래 기술의 스파크 플러그에 비해서 내연기관에서 스파크 플러그(20)의 동작 동안에 개선된 성능을 제공한다는 것을 보여준다.
명백하게, 본 발명의 많은 수정 및 변경이 상기한 기술에 비추어 가능하고 그리고 특히 설명된 것과 달리 실시할 수 있는 한편 첨부된 청구범의의 범위 내에 있다. 청구범위의 참조번호는 단지 편의를 위한 것이고 그리고 한정적인 의미로 보아서는 안된다.

Claims (22)

  1. 스파크 플러그(20)에 있어서,
    중심 전극(24)과 접지 전극(22);을 포함하고,
    전극들(22, 24) 중 적어도 하나는 구리(Cu) 합금으로 형성된 코어(26) 및 상기 코어(26)를 덮는 니켈(Ni) 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함하고,
    상기 Cu 합금은 Cu 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 98.5 중량 퍼센트의 양의 Cu, 상기 Cu 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고, 및
    상기 Ni 합금은 상기 Ni 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 90.0 중량 퍼센트의 양의 Ni, 상기 Ni 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu 합금은 상기 Cu 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 0.05 중량 퍼센트의 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu 합금은 상기 Cu의 매트릭스 및 상기 Cu 매트릭스에 분산된 Zr 및 Cu 중 적어도 하나의 침전물을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu 합금은 99.95 중량 퍼센트까지의 양의 Cu를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu 합금은 1.5 중량 퍼센트까지의 양의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu 합금은 1.45 중량 퍼센트까지의 총량의 텔루륨(Te), 셀레늄(Se), 철(Fe), 은(Ag), 붕소(B), 베릴륨(Be), 인(P), 티타늄(Ti), 및 황(S) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu 합금은 적어도 0.01 중량 퍼센트의 총량의 텔루륨(Te), 셀레늄(Se), 철(Fe), 은(Ag), 붕소(B), 베릴륨(Be), 인(P), 티타늄(Ti), 및 황(S) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 Cu 합금의 Cu는 매트릭스이고 상기 텔루륨(Te), 셀레늄(Se), 철(Fe), 은(Ag), 붕소(B), 베릴륨(Be), 인(P), 티타늄(Ti), 및 황(S) 중 적어도 하나는 상기 Cu 매트릭스에 분산된 침전물인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu 합금은 98.81 중량 퍼센트 내지 99.05 중량 퍼센트의 양의 Cu 및 0.05 중량 퍼센트 내지 0.15 중량 퍼센트의 양의 Zr을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu 합금은 99.81 중량 퍼센트 내지 99.95 중량 퍼센트의 양의 Cu, 0.05 중량 퍼센트 내지 0.09 중량 퍼센트의 양의 Zr 및 0.9 중량 퍼센트 내지 1.10 중량 퍼센트의 양의 Cr을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 Ni 합금은 97.9 중량 퍼센트까지의 양의 Ni를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 Ni 합금은 10.0 중량 퍼센트까지의 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si) 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 Ni 합금은 적어도 1.0 중량 퍼센트의 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si) 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 Ni 합금은 0.01 중량 퍼센트 내지 0.2 중량 퍼센트의 양의 적어도 하나의 상기 3족 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 Ni 합금은 0.01 중량 퍼센트 내지 0.5 중량 퍼센트의 양의 적어도 하나의 상기 4족 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  16. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 13족 원소는 Al을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 Ni 합금은 Si, Cr, Mn, 및 Zr 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 Ni 합금은 96.8 중량 퍼센트 내지 97.9 중량 퍼센트의 양의 Ni, 1.0 중량 퍼센트 내지 1.5 중량 퍼센트의 양의 Al, 1.0 중량 퍼센트 내지 1.5 중량 퍼센트의 양의 Si, 및 0.01 중량 퍼센트 내지 0.2 중량 퍼센트의 양의 Y를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 Ni 합금은 94.85 중량 퍼센트 내지 95.9 중량 퍼센트의 양의 Ni, 1.65 중량 퍼센트 내지 1.90 중량 퍼센트의 양의 Cr, 1.8 중량 퍼센트 내지 2.1 중량 퍼센트의 양의 Mn, 0.35 중량 퍼센트 내지 0.55 중량 퍼센트의 양의 Si, 0.2 중량 퍼센트 내지 0.4 중량 퍼센트의 양의 Ti, 및 0.1 중량 퍼센트 내지 0.2 중량 퍼센트의 양의 Zr을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 Ni 합금은 91.30 중량 퍼센트 내지 99.69 중량 퍼센트의 양의 Ni; 0.1 중량 퍼센트 내지 2.0 중량 퍼센트의 양의 Al; 0.1 중량 퍼센트 내지 2.0 중량 퍼센트의 양의 Si; 0.1 중량 퍼센트 내지 2.0 중량 퍼센트의 양의 Cr; 0.1 중량 퍼센트 내지 2.0 중량 퍼센트의 양의 Mn; 및 0.01 중량 퍼센트 내지 0.1 중량 퍼센트의 양의 Y, 0.01 중량 퍼센트 내지 0.2 중량 퍼센트의 양의 Zr, 및 0.05 중량 퍼센트 내지 0.4 중량 퍼센트의 양의 Ti 중 적어도 하나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20).
  21. 스파크 플러그(20)용 전극(22,24)에 있어서,
    구리(Cu) 합금으로 형성된 코어(26), 및
    상기 코어(26)를 덮는 니켈(Ni) 합금으로 형성된 클래드(28)를 포함하고 있고,
    상기 Cu 합금은, 상기 Cu 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 98.5 중량 퍼센트의 양의 Cu, 상기 Cu 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하고, 및
    상기 Ni 합금은 상기 Ni 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 90.0 중량 퍼센트의 양의 Ni, 그리고 상기 Ni 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극(22,24).
  22. 적어도 하나의 전극을 가진 스파크 플러그(20)를 형성하는 방법에 있어서,
    Cu, 및 Zr과 Cr 중 적어도 하나를 포함하는 제 1 분말금속 재료를 제공하는 단계,
    Cu 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 98.5 중량 퍼센트의 양의 Cu; 및 적어도 0.05 중량 퍼센트의 총량의 Zr 및 Cr 중 적어도 하나;를 포함하는 상기 Cu 합금을 제공하도록 상기 제 1 분말금속 재료를 가열하는 단계,
    상기 Cu 합금을 코어(26)로 형성하는 단계,
    Ni와, 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나를 포함하는 제 2 분말금속 재료를 제공하는 단계,
    Ni 합금의 중량 퍼센트에서, 적어도 90.0 중량 퍼센트의 양의 Ni; 및 상기 Ni 합금의 강도에 영향을 주기에 충분한 총량의 3족 원소, 4족 원소, 13족 원소, 크롬(Cr), 실리콘(Si), 및 망간(Mn) 중 적어도 하나;를 포함하는 Ni 합금을 제공하도록 상기 제 2 분말금속 재료를 가열하는 단계, 및
    상기 Ni 합금을 상기 코어(26)를 덮는 클래드(28)로 형성하는 단계,를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그(20)를 형성하는 방법.
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