KR20130093593A - 스파크 플러그용 전극 재료 - Google Patents

스파크 플러그용 전극 재료 Download PDF

Info

Publication number
KR20130093593A
KR20130093593A KR1020137002456A KR20137002456A KR20130093593A KR 20130093593 A KR20130093593 A KR 20130093593A KR 1020137002456 A KR1020137002456 A KR 1020137002456A KR 20137002456 A KR20137002456 A KR 20137002456A KR 20130093593 A KR20130093593 A KR 20130093593A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
electrode material
spark plug
oxide layer
melting point
Prior art date
Application number
KR1020137002456A
Other languages
English (en)
Inventor
슈웨이 마
Original Assignee
페더럴-모굴 이그니션 컴퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 페더럴-모굴 이그니션 컴퍼니 filed Critical 페더럴-모굴 이그니션 컴퍼니
Publication of KR20130093593A publication Critical patent/KR20130093593A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/39—Selection of materials for electrodes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P13/00—Sparking plugs structurally combined with other parts of internal-combustion engines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation

Abstract

내연기관용 스파크 플러그(10)는 Pt 기반 합금인 전극 재료를 포함하는 중심 전극(12), 접지 전극(18) 또는 양측 모두를 갖고 있다. 이러한 전극 재료는 플라티늄(Pt), 알루미늄(Al) 또는 실리콘(Si)과 같은 적어도 하나의 활성 원소, 및 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 레늄(Re), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 크롬(Cr) 또는 그 조합과 같은 적어도 하나의 고용융점 원소를 포함할 수 있다. 개시된 합금의 적어도 일부에서, 알루미늄(Al) 및/또는 실리콘(Si)은 전극 재료의 표면 상의 얇은 보호성 산화층의 형성에 기여한다.

Description

스파크 플러그용 전극 재료{ELECTRODE MATERIAL FOR USE WITH A SPARK PLUG}
본 발명은 일반적으로 내연기관용 스파크 플러그 및 다른 점화 장치에 관한 것이고, 특히, 스파크 플러그용 전극 재료에 관한 것이다.
스파크 플러그는 내연기관에서 연소를 시작하기 위해 사용될 수 있다. 스파크 플러그는 보통, 2개 이상의 전극 사이에 형성된 스파크 갭에 스파크를 생성함으로써 엔진 실린더 또는 연소실에, 공기/연료 혼합물과 같은 가스를 점화한다. 스파크에 의해 가스의 점화는 내연기관의 파워 스트로크의 원인이 되는 엔진 실린더내의 연소 반응을 유발한다. 연소 가스내의 고온, 고전압, 고속 반복의 연소 반응 및 부식 재료의 존재는 스파크 플러그가 기능해야만 하는 혹독한 환경을 생성할 수 있다. 이러한 혹독한 환경은 시간이 지남에 따라 스파크의 성능에 부정적으로 영향을 줄 수 있는 전극의 침식 및 부식에 기여할 수 있고, 이는 오점화 또는 다른 바람직하지 않은 상태에 이를 수 있다.
스파크 플러그 전극의 침식 및 부식을 감소시키기 위해, 플라티늄으로 제조된 것과 같은, 다양한 타입의 귀금속 및 이들의 합금이 사용되었다. 그러나, 이러한 재료는 비쌀 수 있다. 따라서, 스파크 플러그 제조자는 때때로, 스파크가 스파크 갭 사이에 튀는 전극의 점화 팁 또는 스파크부에서만 이러한 재료를 사용함으로써 전극에 사용되는 귀금속량을 최소화하려고 한다.
하나의 실시예에 따라, 금속 셀, 절연체, 중심 전극 및 접지 전극을 포함하는 스파크 플러그가 제공된다. 상기 중심 전극, 접지 전극 또는 양측 모두는 전극 재료를 포함하고, 상기 전극 재료는, 약 50at% 내지 약 99.9at%의 플라티늄(Pt); 알루미늄(Al) 또는 실리콘(Si)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 약 0.01at% 내지 약 30at%의 적어도 하나의 활성 원소; 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 레늄(Re), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb) 또는 크롬(Cr)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 약 0.01at% 내지 약 30at%의 적어도 하나의 고용융점 원소; 및 스파킹 플러그가 연소실 내의 충분한 열에 노출된 후에 전극 표면에 또는 근방에 형성된 얇은 산화층을 갖고 있다. 상기 얇은 산화층은 전극 재료의 임의의 구성 성분의 과도한 증발 및 재증착으로 인해 발생할 수 있는 볼링(balling) 또는 브릿징(bridging) 현상을 최소화한다.
다른 실시예에 따라, 스파크 플러그에 사용되고, 상술된 특징을 갖는 전극 재료가 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 동일한 부재번호는 동일한 엘리먼트를 나타내는, 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 아래에 설명된 전극 재료를 사용할 수 있는 스파크 플러그의 예의 단면도이다.
도 2는 도 1로부터 스파크 플러그의 점화 단부의 확대도로서, 중심 전극은 멀티피스 리벳의 형태로 점화 팁을 갖고 있고 접지 전극은 플랫 패드의 형태로 점화 팁을 갖고 있다.
도 3은 아래에 설명되는 전극을 사용할 수 있는 다른 스파크 플러그의 예의 점화 단부의 확대도로서, 중심 전극은 단일피스 리벳의 형태로 점화 팁을 갖고 있고 접지 전극은 원통형 팁의 형태로 점화 팁을 갖고 있다.
도 4는 아래에 설명되는 전극 재료를 사용할 수 있는 스파크 플러그의 예의 점화 단부의 확대도로서, 중심 전극은 리세스에 위치된 원통형 팁의 형태로 점화 팁을 갖고 있고 접지 전극은 아무런 점화 팁을 갖고 있지 않다.
도 5는 아래에 설명되는 전극 재료를 사용할 수 있는 스파크 플러그의 예의 점화 단부의 확대도로서, 중심 전극은 원통형 팁의 형태로 점화 팁을 갖고 있고 접지 전극은 전극 전극의 축방향 단부로부터 뻗은 원통형 팁의 형태로 점화 팁을 갖고 있다.
도 6은 아래에 설명되는 전극 지료를 사용하지 않는 스파크 플러그의 예의 전극에서 소위 볼링 및 브릿징 현상의 개략도이다.
도 7은 도 6의 볼링 및 브릿징 현상의 확대 개략도이다.
도 8은 도 7의 볼링 및 브릿징 현상의 단면 개략도이다.
여기에 설명된 전극 재료는 스파크 플러그 및, 산업용 플러그, 항공 점화기, 글로우 플러그 또는 엔진내의 공기/연료 혼합물을 점화하는데 사용되는 임의의 다른 장치를 포함하는 다른 점화 장치에 사용될 수 있다. 이것은 도 1 내지 도 5에 도시되고 아래에 설명된 스파크 플러그의 예를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 전극 재료가 중심 및/또는 접지 전극에 부착된 점화 팁에 사용될 수 있거나 실제 중심 및/또는 전극 자체에 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 전극 재료의 다른 실시예 및 적용 또한 가능하다.
도 1 및 도 2에, 중심 전극(12), 절연체(14), 금속 셀(16), 및 접지 전극(18)을 포함하는 스파크 플러그(10)의 예가 도시되어 있다. 중심 전극 또는 베이스 전극 부재(12)는 절연체의 축방향 보어내에 배치되어 있고, 절연체(14)의 자유 단부(22) 너머로 돌출한 점화 팁(20)을 포함하고 있다. 점화 팁(20)은 아래에 설명된 전극 재료와 같은, 내침식 및/또는 내부식 재료로 제조된 제1 컴포넌트(32) 및, 고크롬 니켈 합금과 같은 중간 재료로 제조된 제2 컴포넌트(34)를 포함하는 멀티피스 리벳이다. 이러한 특정 실시예에서, 제1 컴포넌트(32)는 원통형상을 갖고 있고 제2 컴포넌트(34)는 직경확대된 헤드부 및 직경감소된 스템부를 포함하는 단차형상을 갖고 있다. 제1 컴포넌트 및 제2 컴포넌트는 레이저 용접, 저항 용접, 또는 임의의 다른 적합한 용접 또는 비용접 조인트를 통해 서로 부착될 수 있다. 절연체(14)는 금속셀(16)의 축방향 보어내에 배치되어 있고, 금속셀(16)로부터 중심 전극(12)을 전기적으로 절연하기에 충분한 세라믹 재료와 같은 재료로 구성되어 있다. 절연체(14)의 자유 단부(22)는 도시된 바와 같이 금속 셀(16)의 자유 단부(24) 너머로 돌출할 수 있거나, 금속 셀(16)내에 수축될 수 있다. 접지 전극 또는 베이스 전극 부재(18)는 도면에 도시된 종래의 L 형상의 구성에 따라 또는 임의의 다른 배열에 따라 구성될 수 있고, 금속셀(16)의 자유 단부(24)에 부착되어 있다. 특정 실시예에 따라, 접지 전극(18)은 중심 전극의 점화 팁(20)에 마주하는 측면(26)을 포함하고, 이러한 측면(26)에 부착된 점화 팁(30)을 갖고 있다. 점화 팁(30)은 플랫 패드의 형태를 갖고 중심 전극 점화 팁(20)과 스파크 갭 G를 한정하여 스파크 갭에 걸쳐 전자의 방출 및 수용을 위한 스파킹 표면을 제공한다.
특정 실시예에서, 중심 전극 점화 팁(20)의 제1 컴포넌트(32) 및/또는 접지 전극 점화 팁(30)은 여기에 설명된 전극 재료로 제조될 수 있지만, 이들은 전극 재료에만 적용되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 중심 전극 점화 팁(40) 및/또는 접지 전극 점화 팁(42)의 예 또한 전극 재료로 제조될 수 있다. 이러한 경우에, 중심 전극 점화 팁(40)은 단일피스 리벳이고 접지 전극 점화 팁(42)은 상당한 거리만큼 접지 전극의 측면(26)으로부터 떨어져 뻗은 원통형 팁이다. 전극 재료는 또한 중심 전극 점화 팁(50) 및/또는 도 4에 도시된 접지 전극(18)을 형성하는데 사용될 수 있다. 이러한 예에서, 중심 전극 점화 팁(50)은 중심 전극(12)의 축방향 단부에 형성된, 리세스 또는 블라인드 구멍(52)에 위치된 원통형 컴포넌트이다. 스파크 갭 G는 중심 전극 점화 팁(50)의 스파킹면과 역시 스파킹면으로 동작하는, 접지 전극(18)의 측면(26) 사이에 형성된다. 도 5는 전극 재료에 대한 또 다른 가능한 적용을 도시하고 있다. 여기에서, 점화 팁(60)은 중심 전극(12)의 축방향 단부에 부착되어 있고 원통형 점화 팁(62)은 접지 전극(18)의 축방향 단부에 부착되어 있다. 접지 전극 점화 팁(62)은 중심 전극 점화 팁(60)의 측면과 스파크 갭 G를 형성하고, 따라서, 도면에 도시된 다른 스파크 플러그의 예와 다소 상이한 점화 단부 구성이다.
다시, 여기에 기술된 제한되지 않는 스파크 플러그 실시예는 임의의 점화 팁, 전극, 스파크 표면 또는 엔진내의 공기/연료 혼합물의 점화에 사용되는 다른 점화 단부 컴포넌트에 사용되거나 채용될 수 있기 때문에, 전극 재료에 대한 잠재적인 사용의 일부예에 불과하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 다음의 컴포넌트, 즉, 중심 및/또는 접지 전극; 리벳, 실린더, 바, 컬럼, 와이어, 볼, 마운드, 콘, 플랫 패드, 디스크, 링, 슬리브등의 형상을 갖는 중심 및/또는 접지 전극 점화 팁; 하나 이상의 중간, 중개 또는 응력제거 층을 통해 전극에 직간접으로 전극에 부착된 중심 및/또는 접지 전극 점화 팁; 전극의 리세스내에 위치되거나, 전극의 표면내에 매립되거나 슬리브 또는 다른 환형상 컴포넌트와 같이 전극의 외측에 위치된 중심 및/또는 접지 전극 점화 팁; 또는 다수의 접지 전극, 다수의 스파크 갭 또는 세미 크리핑 타입 스파크 갭이 전극 재료로부터 형성될 수 있다. 이것들은 단지 소수의 가능한 전극 재료의 적용예이고, 다른 것들 역시 존재한다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "전극"은 중심 전극, 접지 전극, 스파크 플러그 전극등에 속하든 관계없이 베이스 전극 부재 자체, 점화 팁 자체, 또는 베이스 전극 부재 및 여기에 부착된 하나 이상의 점화 팁의 조합을 포함할 수 있다.
플라티늄(Pt) 기반 합금과 같은 귀금속 합금이 스파크 플러그 전극에 사용되오왔다. 플라티늄 기반 합금이 일부 적용예에서 요구되는 어느 정도의 내산화성, 내부식성 및/또는 내침식성을 나타낼 수 있지만, 이들은 또한 일부 단점을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 6 내지 도 8에서와 같이, Pt4W 합금과 같은 특정 플라티늄 기반 합금에는 때로, 재료의 국부적으로 과도한 산화 및 재증착이 표면에 플라티늄 볼 B를 생성하는 소위 볼링 또는 브릿징 현상이 나타난다는 것이 발견되었다. 이러한 볼링 또는 브릿징 현상은 내연기관에서 고온동작 동안 일어날 수 있고, 시간이 지남에 따라, 플라티늄 볼 B는 모여서 스파크 갭 G에 브릿지를 형성할 수 있다. 형성될 때, 플라티늄 볼 B는 오점화등을 유발하는등 스파크 플러그의 스파크 성능에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 아래에 기술된 전극 재료는 상이한 스파크 플러그 전극 형상을 형성하기 위한 연성과 같은 적합한 특성을 유지하면서, 이러한 볼링 및/또는 브릿징 현상을 제한하거나 방지할 수 있다는 것이 발견되었다. 이러한 전극 재료는 여기에 기술된 플라티늄 기반 합금과 같은 고온 성능 합금으로 구성될 수 있다.
실시예에 따라, 전극 재료는 플라티늄 기반 합금이고 플라티늄(Pt), 하나 이상의 활성 원소, 그리고 하나 이상의 고용융점 원소를 포함하고, 이러한 전극 재료는 고온 동작 동안 재료의 표면상에 형성되는 얇은 보호성 산화층을 갖고 있다. 여기에 사용된 용어 "플라티늄 기반 합금"은 플라티늄(Pt)이 원자 % 기준으로 단일 가장 큰 구성 성분인 임의의 합금 또는 다른 전극 재료를 포함하고 있다. 이것은 플라티늄이 단일 최대 구성 성분이기만 하면, 50% 미만의 플라티늄을 갖는 것은 물론, 50% 보다 큰 플라티늄을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 당업자는 플라티늄이 이리듐(Ir)과 같은 일부 귀금속 보다 낮은 용융점(1768℃)을 갖고 있다는 것과, 이것이 전극 재료의 내침식성을 낮출 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이것을 보상하기 위해, 여기에 기술된 전극 재료는 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 레늄(Re), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 또는 이들의 조합과 같은 하나 이상의 고용융점 원소를 포함할 수 있다. 또한, 플라티늄 기반 합금은 때로 상술된 볼링 또는 브릿징 현상이 나타난다. 여기에 기술된 전극 재료는 알루미늄(Al), 실리콘(Si) 또는 이러한 양측의 조합과 같은 하나 이상의 활성 원소를 포함함으로써 이러한 도전을 다루고 있다. 이러한 활성 원소는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 전극 재료가 볼 B를 형성하는 것을 막거나 차단할 수 있는 전극 재료의 표면상의 얇은 산화층의 형성에 기여할 수 있다. 플라티늄(Pt)은 비교 금속에 비해 연성을 가져서 다양한 전극 형상으로 재료를 형성하는 금속 형성 기술에 보다 더 적합하다. 따라서, 이러한 전극 재료 또는 플라티늄 기반 합금은 바람직한 내침식성, 내부식성 및/또는 내산화성을 가질 수 있고, 볼링 및 브릿징 효과를 피할 수 있고, 바람직한 연성을 가질 수 있다.
하나의 실시예에서, 전극 재료는 약 50at% 내지 약 99.9at%의 플라티늄(Pt), 약 0.01at% 내지 약 30at%의 적어도 하나의 활성 원소, 그리고 약 0.01at% 내지 약 30at%의 적어도 하나의 고용융점 원소를 포함하고, 플라티늄(Pt)은 at% 기분으로 전극 재료의 최대 단일 구성 성분이다. 알루미늄(Al) 및/또는 실리콘(Si)이 상기 언급된 활성 원소일 수 있고, 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 레늄(Re), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb) 및/또는 크롬(Cr)이 고용융점 원소일 수 있다. 이러한 실시예에 포함되는 적합한 전극 재료 조성물의 예는 Pt-Al-Ru, Pt-Si-Ru, Pt-Al-Cr, Pt-Si-Cr, Pt-Al-Ir, Pt-Si-Ir, Pt-Al-W, Pt-Si-W, Pt-Al-Mo, Pt-Si-Mo, Pt-Al-Re, Pt-Si-Re, Pt-Al-Ta, Pt-Si-Ta, Pt-Al-Nb, Pt-Si-Nb등과 같은, 플라티늄(Pt) 플러스 알루미늄(Al) 및 실리콘(Si)의 그룹으로부터 선택된 하나의 활성 원소 플러스, 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 레늄(Re), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb) 및/또는 크롬(Cr)의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 고용융점 원소를 갖는 조성물을 포함한다. 이러한 조성물은 다른 구성 성분을 가질 수 있고, Pt-7Al-4Ru, Pt-7Si-4Ru, Pt-7Al-4Cr, Pt-7Si-4Cr, Pt-7Al-4Ru-4Cr, Pt-7Si-4Ru-4Cr, Pt-7Al-10Ru, Pt-7Si-10Ru, Pt-8Al-6Cr-5Ru 및 Pt-8Si-6Cr-5Ru의 비제한된 예를 포함할 수 있고, 다른 예 역시 가능하다. 하나의 특정 실시예에서, 전극 지료는 약 75at% 내지 약 95at%의 플라티늄(Pt), 약 5at% 내지 약 10at%의 알루미늄(Al) 및 약 0.1at% 내지 약 10at%의 루테늄(Ru) 및/또는 크롬(Cr)을 포함하는 플라티늄 기반 합금이다. 여기에 나열된 모든 퍼센트 및 중량은 단위 체적당, 특정 원소의 원자의 수를 단위 체적당, 전체 전극 재료의 원자의 수로 나눔으로써 결정되는 원자 중량에 관한 것이다.
특정 실시예에 따라, 전극 재료는 약 50at% 내지 약 99.9at%의 플라티늄(Pt), 55.0at% 보다 많은 양의 Pt, 65.0at% 보다 많은 양의 Pt, 79.0at% 보다 많은 양의 Pt, 95at% 보다 적은 양의 Pt, 94at% 보다 적은 양의 Pt, 84at% 보다 적은 양의 Pt을 포함할 수 있다.
여기에서 사용된 용어 "활성 원소"는 원소 알루미늄(Al) 및 실리콘(Si)을 포함한다. 전극 재료는 전극 재료의 산화 성능에 영향을 주기에 충분한 양의 Ai, Si 또는 모두를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 활성 원소는 연소실내의 스파크 플러그의 사용 동안 전극 재료로부터 플라티늄(Pt)이 과도하게 증발되는 것을 방지하는, Al2O3 또는 SiO2로 제조된 것과 같은, 얇은 산화 표면층의 형성으로 도움으로써 전극 재료의 내산화성을 향상시키기에 충분한 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 특정 실시예에 따라, 전극 재료는 약 0.01at% 내지 약 30at%의 알루미늄(Al) 또는 실리콘(Si); 약 5.0at% 내지 약 10at%의 Al; 5.0at% 보다 큰 양의 Al; 6.2at% 보다 큰 양의 Al; 7.5at% 보다 큰 양의 Al; 10.0at% 보다 적은 양의 Al; 8.2at% 보다 적은 양의 Al; 또는 6.1at% 보다 적은 양의 Al, 5.0at% 보다 큰 양의 Si; 6.1at% 보다 큰 양의 Si; 8.5at% 보다 큰 양의 Si; 10.0at% 보다 적은 양의 Si; 8.6at% 보다 적은 양의 Si; 또는 7.2at% 보다 적은 양의 Si을 포함할 수 있다. 일부 초기 시험을 통해 10at% 보다 적은 양의 (예를 들어, 약 7at%) Al 또는 Si을 전극 재료에 제공하는 것이 바람직할 수 있는데, 그 이유는 비교적 낮은 Al 함유량이 전극 재료에서의 특정 침전물을 최소화시키고, 이로 인해 합금의 연성 및/또는 가요성을 향상시킬 수 있다. 이것은 전극 재료의 성형성을 향상시키고, 전극 재료가 예를 들어, 약 0.4 내지 0.7mm의 와이어 직경까지 냉압출될 수 있도록 해줄 수 있다. 다음으로, 얇은 주석이 점화 팁으로 절단되거나 전단될 수 있고 중심 전극 및/또는 접지 전극에 부착될 수 있다. 또한, 비교적 낮은 Al 함유량은 전극 재료의 내침식셩을 향상시킬 수 있다.
일부 예에서, 전극 재료는 5.0at% 보다 크고 10at% 보다 적은 조합량의 Al 및 Si의 조합을 포함하고, 이러한 활성 원소의 조합량이 너무 적으면, 스파크 플러그 동작 동안 플라티늄(Pt) 매트릭스를 보호하기에 충분한 보호성 산화층이 형성될 수 없고, 이러한 활성 원소의 조합량이 너무 많으면, 산화율을 너무 빠르게 할 수 있고 전극의 내산화성을 감소시킬 수 있다. 활성 원소 양의 조정에 관한 다른 요인 역시 존재한다. Al 및 Si 모두를 포함하는 전극 재료의 실시예는 1.0at% 보다 큰 양의 Al과 4.4at% 보다 큰 양의 Si; 5.1at% 보다 큰 양의 Al과 1.2at% 보다 큰 양의 Si; 2.5at% 보다 큰 양의 Al과 2.5at% 보다 큰 양의 Si; 8.0at% 보다 적은 양의 Al과 4.0at% 보다 적은 양의 Si; 6.3at% 보다 적은 양의 Al과 3.3at% 보다 적은 양의 Si; 2.1at% 보다 적은 양의 Al과 9.1at% 보다 적은 양의 Si를 포함한다. 당업자는 이러한 활성 원소의 정밀한 양이, 이들이 알루미늄(Al), 실리콘(Si) 또는 양측 모두이든 상관없이, 전극 재료가 사용되고 있는 적용의 특정 필요를 충족시키도록 조정될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 전극 재료내의 Al 및 Si의 존재 및 양은 화학 분석에 의해 또는 전극 재료의 에너지 분산 스펙트럼(E.D.S.)을 봄으로써 검출될 수 있다. E.D.S.는 당업자에게 의해 이해되는 바와 같이, 주사전자현미경(S.E.M.)에 의해 생성될 수 있다.
전극 재료에서의 활성 원소의 양은 전극 재료의 산화 성능에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 점화 팁(20 및/또는 30) 또는 전극의 외표면상에 형성되는 얇은 산화층의 존재 및 두께는 전극 재료내의 활성 원소의 양에 의해 영향받을 수 있다. 만약 전극 재료가 활성 원소로서 알루미늄(Al)만을 포함한다면, 얇은 산화층은 알루미늄 산화물 또는 알루미나(Al2O3)를 포함할 가능성이 높을 것이고, 만약 전극 재료가 활성 원소로서 실리콘(Ai)만을 포함한다면, 얇은 산화층은 실리콘 산화물 또는 실리카(SiO2)를 가질 가능성이 높을 것이다. 전극 재료 또는 Pt 기반 합금이 Al 또는 Si의 조합물을 포함할 때, 산화층은 Al2O3 및 SiO2의 조합물과 같은, Al 및 Si 산화물의 조합물을 포함할 수 있다. 상술된 퍼센트로 Al 또는 Si을 전극 재료에 제공하면, 사전결정된 두께를 갖는 전극 표면에서 적합하게 얇은 산화층이 형성되도록 할 수 있고, 이로 인해, 내연기관에서와 같은, 적어도 약 500℃의 온도에서 동작하는 동안 스파크 당 충분한 방전 전압 및 식각 체적을 제공할 수 있다. 사전결정된 두께는 전극 재료의 특정 조합 및 내연실내의 상태에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 얇은 산화층의 사전결정된 두께는 약 0.10㎛ 내지 약 10.0㎛일 수 있다. 얇은 산화층의 존재는 전극을 적어도 약 500℃의 온도로 가열하고, 전극에 대한 화학 분석을 실행함으로써, 또는, 당업자에게 이해되는 바와 같이, S.E.M. 기기에 의해 에너지 분산 스펙트럼(E.D.S.)을 생성하여 봄으로써 검출될 수 있다.
상술된 바와 같이, 얇은 산화층은 보통 온도가 내연기관에서 스파크 플러그(10)의 사용 동안과 같은 적어도 약 500℃일 때 전극의 외표면에 보통 형성된다. 즉, 전극 재료가 500℃ 이상으로 가열될 때, 전극 재료의 내부의 벌크가 보다 높은 비율의 활성 원소를 갖는 얇은 산화층을 포함하는 전극의 외표면(예를 들어, 점화 팁(20, 30)의 외표면) 및 약 5.0at% 내지 약 10.0at%의 양의 활성 원소(Al, Si 또는 양측 모두)를 포함하는 그래디언트 구조가 형성될 수 있다. 일단 얇은 산화층이 전극의 외표면을 따라 형성되면, 얇은 산화층은 모든 온도에서 외표면에 남아 있을 것이다. 전극이 적어도 500℃의 온도로 가열되기 전에, 전극은 일반적으로, Al 및 Si와 같은 활성 원소가 전극의 외표면을 따라 얇은 산화층에서 모이거나 집중되는 그래디언트 구조를 나타내지 않는다.
얇은 산화층은 점화 팁(20, 30) 또는 스파크 플러그 전극의 전체 외표면을 따라 존재하거나 스파크 갭 G에 노출되는 스파킹 표면에만 존재할 수 있다. 스파킹 표면이 평면을 포함할 때, 산화층은 보통 평면을 따라 뻗어 있지만, 이것은 필요하지 않다. 얇은 산화층은 조밀하고, 안정적일 수 있고, 낮은 형성 자유 에너지를 가질 수 있다. 이러한 산화층은 또한 전극 재료가 스파크 및 연소실의 다른 극한의 조건에 노출될 때 전극 재료에서의 플라티늄(Pt)의 증발을 제한할 수 있다. 얇은 산화층은 또한 점화 팁(20, 30)과 같은 전극의 스파킹 표면을 침식되지 않도록 보호하는 향상된 내산화성을 제공할 수 있다. 얇은 산화층은 또한 도 6 내지 도 8과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 여기에 제시된 활성 원소가 부족한 일부 Pt-기반 합금의 스파킹 표면에서 보통 발생하는 볼링 및 브릿징을 방지하는 것을 도울 수 있다.
상술된 바와 같이, 전극 재료 또는 Pt-기반 합금은 또한 전극 재료의 용융점에 영향을 주기에 충분한 양의 하나 이상의 고용융점의 원소를 포함할 수 있다. 적합할 수 있는 고용융점 원소의 일부 예는 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 레늄(Re), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 또는 이들의 조합을 포함한다. 각 고용융점 원소는 플라티늄(Pt) 및 하나 이상의 활성 원소와 조합될 대, 전체 전극 재료의 용융점을 증가시키는 적어도 섭씨 1700 도의 용융점을 갖는 것이 바람직하다. 고용융점 원소는 또한 전극 재료를 강화시킬 수 있다. 고용융점의 원소의 각각은 약 0.01at% 내지 약 30at%의 양으로 전극 재료에 존재할 수 있다.
하나의 실시예에서, 전극 재료는 대략 2410℃의 용융점을 갖는 루테늄(Ru)의 형태로 고융융점 원소를 포함한다. 이는 다른 고용융점 원소 역시 더해질 수 없다는 것을 말하는 것이 아니고, 단지 Ru가 약 0.01at% 내지 약 20at%의 양만큼 포함될 수 있다는 것을 말하는 것이다. 전극 재료는 0.01at% 보다 많은 Ru; 5.0at% 보다 많은 Ru; 14.6at% 보다 많은 Ru; 20.0at% 미만의 Ru; 또는 5.3at% 미만의 Ru을 포함할 수 있다. 일부 초기 시험에 의하면 전극에 약 4at% 내지 약 10at%의 Ru을 제공하는 것이 바람직하다는 것이 밝혀졌다. 전극 재료는 또한 Ir, W, Mo, Re, Ta, Nb, Cr 또는 그 조합을 포함하는 하나 이상의 다른 고용융점 원소를 포함할 수 있어서, 전체중 약 0.01at% 내지 약 30at%의 조합된 고용융점 원소가 존재할 수 있다. 전극 재료는 0.01at% 보다 많은 Ir; 7.2at% 보다 많은 Ir; 20.2at% 보다 많은 Ir; 30.0at% 미만의 Ir; 27.6at% 미만의 Ir; 또는 12.4at% 미만의 Ir을 포함할 수 있다. 전극 재료는 또한 Ru, W, Mo, Re, Ta, Nb, Cr 또는 그 조합을 포함하는 하나 이상의 다른 고용융점 원소를 포함할 수 있어서, 전체중 약 0.01at% 내지 약 30at%의 조합된 고용융점 원소가 존재할 수 있다.
전극 재료는 또한, 대략 3407℃의 용융점을 갖고 있는, 텅스텐(W)의 형태의 고용융점 원소를 포함할 수 있고, 약 0.01at% 내지 약 10at%의 양으로 전극 재료에 존재할 수 있다. 특정 실시예에 따라, 전극 재료는 0.01at% 보다 많은 W; 4.1at% 보다 많은 W; 7.3at% 보다 많은 W; 10.0at% 미만의 W; 7.5at% 미만의 W; 또는 4.8at% 미만의 W을 포함할 수 있고, 다양한 양적 가능성이 존재할 수 있다. 전극 재료는 또한 Ru, Ir, Mo, Re, Ta, Nb, Cr 또는 그 조합을 포함하는 하나 이상의 다른 고용융점 원소를 포함할 수 있어서, 전체중 약 0.01at% 내지 약 30at%의 조합된 고용융점 원소가 존재할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 전극 재료는 또한, 대략 3180℃의 용융점을 갖고 있는, 레늄(Re)의 형태의 고용융점 원소를 포함할 수 있고, 약 0.01at% 내지 약 10at%의 양으로 전극 재료에 존재할 수 있다. 전극 재료는 0.01at% 보다 많은 Re; 2.2at% 보다 많은 Re; 7.5at% 보다 많은 Re; 10.0at% 미만의 Re; 6.1at% 미만의 Re; 또는 4.3at% 미만의 Re을 포함할 수 있다. 전극 재료는 또한 Ru, Ir, Mo, W, Ta, Nb, Cr 또는 그 조합을 포함하는 하나 이상의 다른 고용융점 원소를 포함할 수 있어서, 전체중 약 0.01at% 내지 약 30at%의 조합된 고용융점 원소가 존재할 수 있다.
또한, 전극 재료는 또한, 대략 2617℃의 용융점을 갖고 있는, 몰리브덴(Mo)의 형태의 고용융점 원소를 포함할 수 있고, 약 0.01at% 내지 약 30at%의 양으로 전극 재료에 존재할 수 있다. 전극 재료는 0.01at% 보다 많은 Mo; 7.2at% 보다 많은 Mo; 20.2at% 보다 많은 Mo; 30.0at% 미만의 Mo; 27.6at% 미만의 Mo; 또는 12.4at% 미만의 Mo을 포함할 수 있다. 전극 재료는 또한 Ru, Ir, Re, W, Ta, Nb, Cr 또는 그 조합을 포함하는 하나 이상의 다른 고용융점 원소를 포함할 수 있어서, 전체중 약 0.01at% 내지 약 30at%의 조합된 고용융점 원소가 존재할 수 있다.
다른 실시예에서, 전극 재료는 또한, 대략 2996℃의 용융점을 갖고 있는, 탄탈륨(Ta)의 형태의 고용융점 원소를 포함할 수 있고, 약 0.01at% 내지 약 10at%의 양으로 전극 재료에 존재할 수 있다. 전극 재료는 3.4at% 보다 많은 Ta; 8.3at% 보다 많은 Ta; 10.0at% 미만의 Ta; 7.8at% 미만의 Ta; 또는 3.3at% 미만의 Ta을 포함할 수 있다. 전극 재료는 또한 Ru, Ir, Re, W, Mo, Nb, Cr 또는 그 조합을 포함하는 하나 이상의 다른 고용융점 원소를 포함할 수 있어서, 전체중 약 0.01at% 내지 약 30at%의 조합된 고용융점 원소가 존재할 수 있다.
전극 재료는 또한, 대략 2468℃의 용융점을 갖고 있는, 니오븀(Nb)의 형태의 고용융점 원소를 포함할 수 있고, 약 0.01at% 내지 약 10at%의 양으로 전극 재료에 존재할 수 있다. 전극 재료는 0.01at% 보다 많은 Nb; 3.7at% 보다 많은 Nb; 7.4at% 보다 많은 Nb; 10.0at% 미만의 Nb; 5.8at% 미만의 Nb; 또는 2.3at% 미만의 Nb을 포함할 수 있다. 전극 재료는 또한 Ru, Ir, Re, W, Mo, Ta, Cr 또는 그 조합을 포함하는 하나 이상의 다른 고용융점 원소를 포함할 수 있어서, 전체중 약 0.01at% 내지 약 30at%의 조합된 고용융점 원소가 존재할 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따라, 전극 재료는 또한, 대략 1857℃의 용융점을 갖고 있는, 크롬(Cr)의 형태의 고용융점 원소를 포함할 수 있고, 약 0.01at% 내지 약 10at%의 양으로 전극 재료에 존재할 수 있다. 전극 재료는 0.01at% 보다 많은 Cr; 1.2at% 보다 많은 Cr; 5.3at% 보다 많은 Cr; 10.0at% 미만의 Cr; 5.8at% 미만의 Cr; 또는 3.1at% 미만의 Cr을 포함할 수 있다. 전극 재료는 또한 Ru, Ir, Re, W, Mo, Ta, Nb 또는 그 조합을 포함하는 하나 이상의 다른 고용융점 원소를 포함할 수 있어서, 전체중 약 0.01at% 내지 약 30at%의 조합된 고용융점 원소가 존재할 수 있다.
위에서 여러번 언급된 바와 같이, 전극 재료 또는 Pt 기반 합금은 하나 보다 많은 고용융점의 원소를 갖는 것이 가능하다. 예를 들어, 전극 재료는 0.01at% 내지 20.0at%의 Ru 및 약 0.01at% 내지 10.0at%의 Cr의, Ru 및 Cr 모두를 포함할 수 있다. Ru 및 Cr 구성 성분은 예를 들어, 0.01at% 보다 큰 Ru 및 Cr; 5.0at%보다 많은 Ru 및 0.03at% 보다 많은 Cr; 0.05at%보다 많은 Ru 및 6.5at% 보다 많은 Cr; 20.0at% 미만의 Ru 및 10.0at% 미만의 Cr; 15.4at% 미만의 Ru 및 3.2at% 미만의 Cr; 5.6at% 미만의 Ru 및 9.5at% 미만의 Cr을 가질 수 있다. 전극 재료는 또한 Ir, Re, W, Mo, Ta, Nb 또는 그 조합을 포함하는 하나 이상의 다른 고용융점 원소를 포함할 수 있어서, 전체중 약 0.01at% 내지 약 30at%의 조합된 고용융점 원소가 존재할 수 있다. 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 고용융점 원소를 갖는 전극 재료 실시예 역시 가능하다.
전극 재료 또는 Pt 기반 합금은 얇은 산화층이 전극 또는 점화 팁(20, 30)의 외표면에 형성되고 스파크 플러그에 향상된 침식율을 제공하는 양의 첨가제 또는 불순물을 더 포함할 수 있다. 전극 재료는 단일 균질 상을 갖는 고용체일 수 있다. 전극 재료는 용이하게 냉간압출되고 상이한 형상으로 성형되어 스파크 플러그 전극에 사용될 수 있도록 하는 연성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 전극 재료는 금속간 상 또는 제2 상이 없다.
표 1은 전극 재료 또는 Pt 기반 합금의 다수의 실시예를 포함하고 있고, 다른 실시예 및 조성물 역시 가능하다.
Figure pct00001
일부는 상술된 전극 재료와 함께 형성되고, 일부는 다른 전극 재료와 함께 형성되는 다수의 전극의 예의 침식율이 표 2에 나열되어 있다. 이것은 본 전극 재료 또는 Pt 기반 합금(Pt-7Al-4Ru 및 Pt-7Al-4Cr)과 다른 비교 재료(Ir-2Rh, Pt-4W, Pt-10Ni, Pt-30Ni, Ni125, Haynes 214, Inconel 600)의 2개의 예 사이의 침식율을 비교한다. 상술된 바와 같이, 수용가능한 내침식성을 증명하는 것에 더하여, 여기에 설명된 전극 재료는 일반적으로 다른 재료의 일부보다 큰 바람직한 연성을 갖고 있고 때로 있을 수 있는 볼링 또는 브릿징 효과를 최소화한다.
표 2의 첫 2개의 엔트리는 본 전극 재료(Pt-7Al-4Ru 및 Pt-7Al-4Cr)의 예이고 각각 1797℃ 및 1769℃의 용융점과 0.4㎛3/spark 및 0.6㎛3/spark의 침식율을 갖고 있다. 표 2의 그 다음 7개의 엔트리는 스파크 플러그 전극의 형성에 사용될 수 있는 비교되는 합금 및 재료(Ir2Rh, Pt20Ni, Pt10Ni, Pt4W, Inconel 600, Haynes 및 Ni125)이다. 이들 각각의 용융점 및 침식율 역시 제공되어 있다.
Figure pct00002
본 전극 재료로 제조된 스파크 플러그 전극 및 비교대상의 합금으로 제조된 스파크 플러그 전극이 내연기관의 것과 유사한 조건하에서 시험되었다. 침식율이 300시간 동안 20KV의 스파크 전압으로 710℃에서 핫 스파킹에 의해 시험되었다. 전극의 온도는 전체 300 시간동안, 스파크 플러그(10)의 전극의 전형적인 동작 온도인 대략 710℃에서 유지되었다. 스파킹 주파수는 158Hz이었다. 침식율은 샘플에 적용된 스파크 당 마모되는 샘플의 재료의 양과 동일하고, ㎛3/spark로 측정된다. 샘플의 침식율은 스파킹으로 인한 침식율 및 산화로 인한 침식율을 포함하고 있다. 여기에 기술된 전극 재료 또는 Pt 기반 합금으로 형성된 전극의 침식율 및 비교대상의 합금으로 제조된 전극의 침식율 역시 표 2에 나타나 있다.
시험 결과는 얇은 산화층을 갖는 본 전극 재료가 강화된 내침식성을 나타내고 점화팁(20, 30)과 같은 전극의 스파킹면에서 볼링 및 브릿징을 차단한다는 것을 나타낸다. 산화층은 침식율 시험 동안, 보다 구체적으로는, 전극 재료가 약 710℃의 온도로 가열되었을 때 본 전극 재료로부터 형성된 전극의 외표면에서 성장하였다. 이러한 전극은 전극의 외표면에서 상당한 볼링 및 브릿징이 나타나지 않았다. 표 2에서, 본 전극 재료(Pt-7Al-4Ru 및 Pt-7Al-4Cr)의 2개의 예가 비교대상의 합금의 대부분 보다 적고 Pt30Ni, Pt10Ni, Inconel® 600, Haynes 214 및 NiSiAlY의 것보다 상당힌 적은 스파크 침식율을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 이러한 유익한 내침식성에 대한 가능한 설명은 상술된 바와 같이, 전극 재료의 표면상의 얇은 산화층의 형성이다. 또한, 본 전극 재료가 Pt 기반 합금이기 때문에, 일부 다른 합금, 특히 Ir2Rh와 같은 Ir 기반 합금 보다 탁월한 연성 및 금속 형성 특성을 나타낼 수 있다는 것에 주목해야 한다.

Claims (14)

  1. 축방향 보어를 갖고 있는 금속 셀(16);
    축방향 보어를 갖고 있고 적어도 부분적으로 상기 금속 셀(16)의 축방향 보어 내에 배치된 절연체(14);
    적어도 부분적으로 상기 절연체(14)의 축방향 보어 내에 배치된 중심 전극(12); 및
    상기 금속 셀(16)의 자유 단부(24)에 부착된 접지 전극(18)을 포함하고,
    상기 중심 전극(12), 접지 전극(18) 또는 양측 모두는 전극 재료를 포함하고,
    상기 전극 재료는,
    약 50at% 내지 약 99.9at%의 플라티늄(Pt);
    알루미늄(Al) 또는 실리콘(Si)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 약 0.01at% 내지 약 30at%의 적어도 하나의 활성 원소;
    루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 레늄(Re), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb) 또는 크롬(Cr)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 약 0.01at% 내지 약 30at%의 적어도 하나의 고용융점 원소; 및
    스파킹 플러그(10)가 연소실 내의 충분한 열에 노출된 후에 전극 표면에 또는 근방에 형성된 얇은 산화층을 갖고 있고,
    상기 얇은 산화층은 전극 재료의 임의의 구성 성분의 과도한 증발 및 재증착으로 인해 발생할 수 있는 볼링 또는 브릿징 현상을 최소화하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 활성 원소는 알루미늄(Al)이고 상기 전극 재료에서 약 5at% 내지 약 10at% 존재하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고용융점 원소는 루테늄(Ru)이고 상기 전극 재료에서 약 0.1at% 내지 약 20at% 존재하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고용융점 원소는 크롬(Cr)이고 상기 전극 재료에서 약 0.1at% 내지 약 10at% 존재하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고용융점 원소는 루테늄(Ru) 및 크롬(Cr)을 포함하고, 상기 전극 재료 내의 루테늄 및 크롬의 조합량은 약 0.1at% 내지 약 30at%인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  6. 제1항에 있어서, 상기 얇은 산화층은 약 500℃ 보다 큰 온도에서 형성되는 알루미늄 산화층(Al2O3)이고, 상기 알루미늄 산화층은 중심 전극(12), 접지 전극(18), 또는 양측 모두의 외표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  7. 제6항에 있어서, 상기 알루미늄 산화층(Al2O3)은 약 0.10 내지 10.0 미크론(㎛)의 두께를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  8. 제6항에 있어서, 상기 중심 전극(12), 접지 전극(18) 또는 양측 모두는 전극의 내부가 약 5.0at% 내지 약 10.0at%의 활성 원소 알루미늄(Al)을 포함하고 전극의 외표면은 알루미늄 산화층(Al2O3)을 포함하는 그래디언트 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전극 재료는 단일 균질 상을 갖는 고용체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  10. 제1항에 있어서, 상기 플라티늄(Pt)은 상기 전극 재료에 약 75at% 내지 약 95at% 존재하고, 상기 적어도 하나의 활성 원소는 알루미늄(Al)이고 상기 전극 재료에 약 5at% 내지 약 10at% 존재하고, 상기 적어도 하나의 고용융점 원소는 루테늄(Ru)이고 상기 전극 재료에 약 0.1at% 내지 약 10at% 존재하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  11. 제1항에 있어서, 상기 중심 전극(12), 접지 전극(18) 또는 양측 모두는 적어도 부분적으로 상기 전극 재료로 제조된, 부착된 점화 팁(20, 30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  12. 제11항에 있어서, 상기 점화 팁(20, 30)은 상기 중심 전극(12) 또는 접지 전극(18)에 부착된 제2 컴포넌트 및, 상기 제2 컴포넌트(34)에 부착되고 적어도 부분적으로 상기 전극 재료로 제조된 제1 컴포넌트(32)를 포함하는 멀티피스 리벳인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  13. 제1항에 있어서, 상기 중심 전극(12), 접지 전극(18), 또는 양측 모두는 적어도 부분적으로 상기 전극 재료로 제조되고, 부착된 점화 팁을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  14. 스파크 플러그(10)에 사용되는 전극 재료로서,
    약 50at% 내지 약 99.9at%의 플라티늄(Pt);
    알루미늄(Al) 또는 실리콘(Si)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 약 0.01at% 내지 약 30at%의 적어도 하나의 활성 원소;
    루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 레늄(Re), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb) 또는 크롬(Cr)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 약 0.01at% 내지 약 30at%의 적어도 하나의 고용융점 원소; 및
    스파킹 플러그(10)가 연소실 내의 충분한 열에 노출된 후에 전극 표면에 또는 근방에 형성된 얇은 산화층을 갖고 있고,
    상기 얇은 산화층은 전극 재료의 임의의 구성 성분의 과도한 증발 및 재증착으로 인해 발생할 수 있는 볼링 또는 브릿징 현상을 최소화하는 것을 특징으로 하는 전극 재료.
KR1020137002456A 2010-07-29 2011-07-28 스파크 플러그용 전극 재료 KR20130093593A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US36886010P 2010-07-29 2010-07-29
US61/368,860 2010-07-29
PCT/US2011/045767 WO2012016072A2 (en) 2010-07-29 2011-07-28 Electrode material for use with a spark plug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130093593A true KR20130093593A (ko) 2013-08-22

Family

ID=45526033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137002456A KR20130093593A (ko) 2010-07-29 2011-07-28 스파크 플러그용 전극 재료

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8436520B2 (ko)
EP (1) EP2599172A4 (ko)
JP (1) JP2013535786A (ko)
KR (1) KR20130093593A (ko)
CN (1) CN103229372A (ko)
BR (1) BR112013001540A2 (ko)
WO (1) WO2012016072A2 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103229372A (zh) 2010-07-29 2013-07-31 美国辉门（菲德尔莫古）点火系统有限公司 用于与火花塞一起使用的电极材料
US8471451B2 (en) 2011-01-05 2013-06-25 Federal-Mogul Ignition Company Ruthenium-based electrode material for a spark plug
DE112012000600B4 (de) 2011-01-27 2018-12-13 Federal-Mogul Ignition Company Zündkerzenelektrode für eine Zündkerze, Zündkerze und Verfahren zum Herstellen einer Zündkerzenelektrode
WO2012116062A2 (en) 2011-02-22 2012-08-30 Federal-Mogul Ignition Company Electrode material for a spark plug
JP5610299B2 (ja) * 2011-03-08 2014-10-22 株式会社ディ・ビー・シー・システム研究所 耐酸化消耗性白金合金、耐酸化消耗性白金合金皮膜および耐酸化消耗性金属部材
WO2013003325A2 (en) 2011-06-28 2013-01-03 Federal-Mogul Ignition Company Electrode material for a spark plug
US10044172B2 (en) 2012-04-27 2018-08-07 Federal-Mogul Ignition Company Electrode for spark plug comprising ruthenium-based material
WO2013177031A1 (en) 2012-05-22 2013-11-28 Federal-Mogul Ignition Company Method of making ruthenium-based material for spark plug electrode
US8979606B2 (en) 2012-06-26 2015-03-17 Federal-Mogul Ignition Company Method of manufacturing a ruthenium-based spark plug electrode material into a desired form and a ruthenium-based material for use in a spark plug
JP6391759B2 (ja) * 2016-07-13 2018-09-19 日本特殊陶業株式会社 点火プラグ
US11129413B2 (en) * 2017-03-13 2021-09-28 Altria Client Services Llc Three-piece electronic vaping device with planar heater
CN114032412B (zh) * 2021-11-08 2022-07-01 昆明理工大学 耐1400℃高强度抗蠕变Pt基高温合金

Family Cites Families (121)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2328580A (en) 1941-12-19 1943-09-07 Parker Pen Co Ruthenium alloy pen point
DE838067C (de) 1942-02-07 1952-03-27 Baker Platinum Limited, London Gesinterte Platinlegierung
GB556253A (en) 1942-05-15 1943-09-27 Mond Nickel Co Ltd Improvements relating to sparking plug electrodes
GB575998A (en) 1943-10-28 1946-03-14 Arthur Beresford Middleton Improvements relating to precious metals and alloys thereof
US2391456A (en) 1944-01-29 1945-12-25 Mallory & Co Inc P R Spark plug electrode
US2391457A (en) 1944-02-01 1945-12-25 Mallory & Co Inc P R Spark plug electrode construction
US2470034A (en) 1945-11-27 1949-05-10 Mallory & Co Inc P R Electric contact formed of a ruthenium composition
US2545438A (en) 1949-01-12 1951-03-20 Baker & Co Inc Spark plug electrode
GB717496A (en) 1950-04-21 1954-10-27 Johann Simon Streicher Improvements in or relating to stabilised platinum group metals and alloys thereof
GB755835A (en) 1953-03-27 1956-08-29 Baker And Company Inc Process for producing grain stabilized metals and alloys
GB830628A (en) 1957-05-07 1960-03-16 Johnson Matthey Co Ltd Improvements in the grain-stabilising of metals and alloys
US3159460A (en) 1957-07-10 1964-12-01 Engelhard Ind Inc Composite material
US3278280A (en) 1964-03-16 1966-10-11 Int Nickel Co Workable ruthenium alloy and process for producing the same
GB1032005A (en) 1964-05-13 1966-06-08 Int Nickel Ltd Ruthenium alloys
GB1162750A (en) 1967-07-10 1969-08-27 Int Nickel Ltd Drawing Ruthenium or Ruthenium-Rich Alloys to Wire
IT974759B (it) 1972-12-29 1974-07-10 Aquila Spa Procedimento per la separazione di etilbenzene da xileni
US3957451A (en) 1974-08-02 1976-05-18 General Motors Corporation Ruthenium powder metal alloy
US3977841A (en) 1974-08-02 1976-08-31 General Motors Corporation Ruthenium powder metal alloy and method for making same
US4351095A (en) 1977-12-12 1982-09-28 United Kingdom Atomic Energy Authority Method of making spark plugs
US4324588A (en) 1979-08-17 1982-04-13 Engelhard Corporation Arc erosion resistant composite materials and processes for their manufacture
JPS5657282A (en) 1979-10-13 1981-05-19 Ngk Spark Plug Co Ignition plug
US4771209B1 (en) 1979-10-22 1996-05-14 Champion Spark Plug Co Spark igniter having precious metal ground electrode inserts
US4659960A (en) 1984-05-09 1987-04-21 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Electrode structure for a spark plug
DE3446128A1 (de) 1984-12-18 1986-06-19 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Zuendkerze fuer brennkraftmaschinen
JPS62226592A (ja) 1986-03-28 1987-10-05 日本特殊陶業株式会社 点火プラグ
US4910428A (en) 1986-04-01 1990-03-20 Strumbos William P Electrical-erosion resistant electrode
DE3619854A1 (de) 1986-06-12 1987-12-17 Bosch Gmbh Robert Zuendkerze mit gleitfunkenstrecke
US4881913A (en) 1988-06-16 1989-11-21 General Motors Corporation Extended life spark plug/igniter
JPH03101086A (ja) 1989-09-14 1991-04-25 Ngk Spark Plug Co Ltd 内燃機関用スパークプラグ
US5866973A (en) 1991-04-30 1999-02-02 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug having a platinum tip on an outer electrode
JP3327941B2 (ja) 1991-10-11 2002-09-24 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JPH05335066A (ja) 1992-06-01 1993-12-17 Nippondenso Co Ltd 内燃機関用スパークプラグ
JP3315462B2 (ja) 1993-04-26 2002-08-19 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP3265067B2 (ja) 1993-07-23 2002-03-11 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JPH0737674A (ja) 1993-07-26 1995-02-07 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ
JPH0750192A (ja) 1993-08-04 1995-02-21 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスエンジン用スパークプラグ
NZ270219A (en) * 1993-12-23 1997-03-24 Mintek Spark plug electrode of intermetallic compound
US5456624A (en) 1994-03-17 1995-10-10 Alliedsignal Inc. Spark plug with fine wire rivet firing tips and method for its manufacture
DE19502129C2 (de) 1995-01-25 2003-03-20 Heraeus Gmbh W C Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden Cermets
US5550425A (en) 1995-01-27 1996-08-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Negative electron affinity spark plug
US6262522B1 (en) 1995-06-15 2001-07-17 Denso Corporation Spark plug for internal combustion engine
JP2877035B2 (ja) 1995-06-15 1999-03-31 株式会社デンソー 内燃機関用スパークプラグ
US5675209A (en) 1995-06-19 1997-10-07 Hoskins Manufacturing Company Electrode material for a spark plug
US5898257A (en) 1995-08-25 1999-04-27 Sequerra; Richard Isaac Combustion initiators employing reduced work function stainless steel electrodes
JPH09298083A (ja) 1996-04-30 1997-11-18 Ngk Spark Plug Co Ltd 内燃機関用スパークプラグ
US5793793A (en) 1996-06-28 1998-08-11 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug
JPH1022052A (ja) 1996-06-28 1998-01-23 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ
US5890272A (en) 1996-11-12 1999-04-06 Usf Filtration And Separations Group, Inc Process of making fine metallic fibers
JP3672718B2 (ja) 1997-03-18 2005-07-20 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP3269032B2 (ja) 1997-09-01 2002-03-25 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ及びそれを用いた内燃機関用点火システム
JPH1197151A (ja) 1997-09-17 1999-04-09 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ
SE511203C2 (sv) 1997-10-14 1999-08-23 Valmet Corp Långnypspress samt långnypspressko till densamma
JP3856551B2 (ja) 1997-11-19 2006-12-13 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP4283347B2 (ja) 1997-11-20 2009-06-24 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP3796342B2 (ja) 1998-01-19 2006-07-12 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ及びその製造方法
EP0982820B1 (en) 1998-02-27 2007-04-25 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug, alumina insulator for spark plug, and method of manufacturing the same
US6071163A (en) 1998-07-13 2000-06-06 Alliedsignal Inc. Wear-resistant spark plug electrode tip containing platinum alloys, spark plug containing the wear-resistant tip, and method of making same
US6045424A (en) * 1998-07-13 2000-04-04 Alliedsignal Inc. Spark plug tip having platinum based alloys
JP3389121B2 (ja) 1998-11-27 2003-03-24 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ製造方法及び装置
JP3361479B2 (ja) 1999-04-30 2003-01-07 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグの製造方法
JP2000331770A (ja) 1999-05-19 2000-11-30 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ及び放電チップの製造方法
US6326719B1 (en) 1999-06-16 2001-12-04 Alliedsignal Inc. Spark plug shell having a bimetallic ground electrode spark plug incorporating the shell, and method of making same
US6628051B1 (en) 1999-07-29 2003-09-30 Robert Bosch Gmbh Spark plug for an internal combustion engine
JP3931003B2 (ja) 1999-08-26 2007-06-13 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグの製造方法
JP2001273966A (ja) * 2000-01-18 2001-10-05 Denso Corp スパークプラグ
DE10005559A1 (de) 2000-02-09 2001-08-23 Bosch Gmbh Robert Metallegierung mit Ruthenium und Zündkerze mit dieser Legierung
JP4419327B2 (ja) 2000-04-03 2010-02-24 株式会社デンソー 内燃機関用スパークプラグ及びその製造方法
DE10027651C2 (de) 2000-06-03 2002-11-28 Bosch Gmbh Robert Elektrode, Verfahren zu deren Herstellung und Zündkerze mit einer derartigen Elektrode
EP1168547B1 (en) 2000-06-30 2004-04-14 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug and method of producing spark plug
US6412465B1 (en) 2000-07-27 2002-07-02 Federal-Mogul World Wide, Inc. Ignition device having a firing tip formed from a yttrium-stabilized platinum-tungsten alloy
US6579738B2 (en) 2000-12-15 2003-06-17 Micron Technology, Inc. Method of alignment for buried structures formed by surface transformation of empty spaces in solid state materials
US6611083B2 (en) 2000-12-15 2003-08-26 Savage Enterprises, Inc. Torch jet spark plug electrode
KR100379527B1 (ko) 2000-12-21 2003-04-10 주식회사 하이닉스반도체 커패시터의 제조방법
JP2002343533A (ja) 2001-03-15 2002-11-29 Denso Corp 内燃機関用スパークプラグ
EP1298768B1 (en) 2001-03-28 2011-12-21 NGK Spark Plug Co., Ltd. Spark plug
JP4651226B2 (ja) 2001-05-28 2011-03-16 石福金属興業株式会社 高融点難加工材の伸線加工方法
JP3647029B2 (ja) 2001-08-22 2005-05-11 田中貴金属工業株式会社 イリジウム又はイリジウム合金線材の引抜き加工方法
JP2003142226A (ja) 2001-10-31 2003-05-16 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ
US6759795B2 (en) 2002-02-27 2004-07-06 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug
JP2004031300A (ja) 2002-05-10 2004-01-29 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ
DE60302012T2 (de) 2002-06-21 2006-07-13 NGK Spark Plug Co., Ltd., Nagoya Zündkerze und ihr Herstellungsverfahren
JP3902756B2 (ja) 2002-10-31 2007-04-11 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
DE10252736B4 (de) 2002-11-13 2004-09-23 Robert Bosch Gmbh Zündkerze
JP4198478B2 (ja) 2003-01-30 2008-12-17 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ及びその製造方法
FI115009B (fi) 2003-03-18 2005-02-15 Waertsilae Finland Oy Menetelmä polttomoottorin sytytystulpan valmistamiseksi
JP4672551B2 (ja) 2003-03-25 2011-04-20 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
US7131191B2 (en) 2003-04-15 2006-11-07 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Method for manufacturing noble metal electric discharge chips for spark plugs
US7279827B2 (en) 2003-05-28 2007-10-09 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug with electrode including precious metal
JP4220308B2 (ja) 2003-05-29 2009-02-04 株式会社デンソー スパークプラグ
US7164225B2 (en) 2003-09-11 2007-01-16 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Small size spark plug having side spark prevention
US20050168121A1 (en) 2004-02-03 2005-08-04 Federal-Mogul Ignition (U.K.) Limited Spark plug configuration having a metal noble tip
JP2005228562A (ja) 2004-02-12 2005-08-25 Denso Corp スパークプラグ
CA2575752A1 (en) 2004-08-03 2006-02-16 Federal-Mogul Corporation Ignition device having a reflowed firing tip and method of making
US7288879B2 (en) 2004-09-01 2007-10-30 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug having ground electrode including precious metal alloy portion containing first, second and third components
DE102004063077B4 (de) 2004-12-28 2014-10-09 Robert Bosch Gmbh Zündeinrichtung
EP1677400B1 (en) 2004-12-28 2019-01-23 Ngk Spark Plug Co., Ltd Spark plug
US7150252B2 (en) 2005-03-23 2006-12-19 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug and internal combustion engine equipped with the spark plug
DE102005032591B4 (de) 2005-07-11 2012-05-24 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Dotiertes Iridium mit verbesserten Hochtemperatureigenschaften
US20070057613A1 (en) 2005-09-12 2007-03-15 Ut-Battelle, Llc Erosion resistant materials for spark plug components
US20070190364A1 (en) 2006-02-14 2007-08-16 Heraeus, Inc. Ruthenium alloy magnetic media and sputter targets
DE102006015167B3 (de) 2006-03-30 2007-07-19 W.C. Heraeus Gmbh Verbund aus intermetallischen Phasen und Metall
US7569979B2 (en) * 2006-04-07 2009-08-04 Federal-Mogul World Wide, Inc. Spark plug having spark portion provided with a base material and a protective material
US20070236125A1 (en) * 2006-04-07 2007-10-11 Federal-Mogul World Wide, Inc. Spark plug
US20070236124A1 (en) 2006-04-07 2007-10-11 Federal-Mogul World Wide, Inc. Spark plug
JP2008053017A (ja) 2006-08-24 2008-03-06 Ngk Spark Plug Co Ltd 内燃機関用スパークプラグ
JP2008053018A (ja) 2006-08-24 2008-03-06 Ngk Spark Plug Co Ltd 内燃機関用スパークプラグ
JP2008077838A (ja) 2006-09-18 2008-04-03 Denso Corp 内燃機関用のスパークプラグ及びその製造方法
CN101622443B (zh) 2007-01-31 2012-10-03 株式会社裕罗Tech 点火塞
JP2008210446A (ja) 2007-02-26 2008-09-11 Fujitsu Ltd 磁気記録媒体およびその製造方法
JP4716296B2 (ja) 2007-03-29 2011-07-06 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグの製造方法およびスパークプラグ
US20080308057A1 (en) 2007-06-18 2008-12-18 Lykowski James D Electrode for an Ignition Device
WO2009017220A1 (ja) 2007-08-01 2009-02-05 Ngk Spark Plug Co., Ltd. スパークプラグ
EP2211433B1 (en) 2007-11-15 2019-01-16 NGK Spark Plug Co., Ltd. Spark plug
JP5119269B2 (ja) 2007-12-20 2013-01-16 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ及びその製造方法
KR101562410B1 (ko) 2007-12-20 2015-10-21 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 스파크 플러그 및 그 제조방법
EP2270937B1 (en) 2008-04-24 2016-06-08 NGK Spark Plug Co., Ltd. Spark plug
US8044561B2 (en) 2008-08-28 2011-10-25 Federal-Mogul Ignition Company Ceramic electrode, ignition device therewith and methods of construction thereof
JP2013512537A (ja) * 2009-11-24 2013-04-11 フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニー プラチナベースの電極材料を有するスパークプラグ
US8274203B2 (en) 2009-12-01 2012-09-25 Federal-Mogul Ignition Company Electrode material for a spark plug
DE102010027463B4 (de) 2010-07-17 2016-12-22 Federal-Mogul Ignition Gmbh Zündkerze und Verfahren zu ihrer Herstellung
CN103229372A (zh) 2010-07-29 2013-07-31 美国辉门（菲德尔莫古）点火系统有限公司 用于与火花塞一起使用的电极材料

Also Published As

Publication number Publication date
US20120025692A1 (en) 2012-02-02
CN103229372A (zh) 2013-07-31
WO2012016072A3 (en) 2012-07-12
US8436520B2 (en) 2013-05-07
EP2599172A2 (en) 2013-06-05
WO2012016072A2 (en) 2012-02-02
BR112013001540A2 (pt) 2016-05-10
EP2599172A4 (en) 2013-12-25
JP2013535786A (ja) 2013-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20130093593A (ko) 스파크 플러그용 전극 재료
US8766519B2 (en) Electrode material for a spark plug
US8274203B2 (en) Electrode material for a spark plug
EP2454788B1 (en) Spark plug including high temperature performance electrode
KR20090033229A (ko) 점화 장치용 전극
US8410673B2 (en) Spark plug having a ground electrode of specific alloy composition to which a noble metal tip is joined
US9197036B2 (en) Spark plug
US8471451B2 (en) Ruthenium-based electrode material for a spark plug
US8492963B2 (en) Spark plug with volume-stable electrode material
US8274204B2 (en) Spark plug with platinum-based electrode material
KR20170141232A (ko) 스파크 플러그
US20070194681A1 (en) Spark plug designed to have enhanced spark resistance and oxidation resistance
JP4944433B2 (ja) スパークプラグ
US20140015399A1 (en) Electrode material for a spark plug

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid