WO2005071809A1 - スパークプラグ - Google Patents

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WO2005071809A1
WO2005071809A1 PCT/JP2005/001092 JP2005001092W WO2005071809A1 WO 2005071809 A1 WO2005071809 A1 WO 2005071809A1 JP 2005001092 W JP2005001092 W JP 2005001092W WO 2005071809 A1 WO2005071809 A1 WO 2005071809A1
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WO
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electrode
chip
spark plug
mass
tip
Prior art date
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PCT/JP2005/001092
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kenichi Kumagai
Wataru Matsutani
Kenji Kobayashi
Original Assignee
Ngk Spark Plug Co., Ltd.
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Publication date
Application filed by Ngk Spark Plug Co., Ltd. filed Critical Ngk Spark Plug Co., Ltd.
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Priority to US10/571,690 priority patent/US7804232B2/en
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Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/056—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a spark plug. More specifically, it relates to a spark plug that exhibits high durability. Background art
  • Patent Literature 1 discloses a technique in which nickel is also contained in a chip to suppress peeling.
  • Patent Document 2 discloses a technique in which a chip has a two-layer structure of a portion having a low nickel content and a portion having a high nickel content, and a portion having a high nickel content is welded to an electrode body. I have.
  • Patent Document 1 JP-A-58-26480
  • Patent Document 2 JP-A-61-135081
  • the present invention has been made in view of the above, and provides a spark plug that can prevent chip separation without increasing the nickel content of the chip and can obtain sufficient wear resistance.
  • the purpose is to do.
  • the present inventors reviewed the electrode material constituting the electrode main body of the outer electrode so as to prevent the chip from peeling. As a result, as will be described later, in consideration of the amount of the components constituting the electrode main body transferred to the chip and the component balance at that time, it is necessary to prevent chip separation and obtain sufficient wear resistance. The present inventors have found that there is an electrode main body part that can be formed, and based on this, completed the present invention.
  • a spark plug including an electrode main body, an outer electrode including a tip joined to the electrode main body, and a center electrode facing the tip via a spark discharge gap
  • the electrode body is made of a nickel alloy containing 13 to 18% by mass of Cr, 0.03 to 0.08% by mass of C, one to 3.5% by mass of Mo, and 68% by mass or more of Ni.
  • the invention's effect [0008] According to the spark plug of the present invention, even when used under severe conditions, it is possible to prevent chip separation and obtain sufficient wear resistance.
  • the outer electrode can be processed and aligned with high accuracy, and as a result, the chip height and the chip quality can be improved. Sufficient wear resistance can be obtained while preventing peeling.
  • the present inventors have found that when the outer electrode of the spark plug is used on the negative electrode side, the chip may peel off in the conventional specifications depending on the heat cycle conditions. I found that there was.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram in which a cross section around a chip of an outer electrode of a product of the present invention (Example 1) is magnified 20 times.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram in which a cross section around a chip of an outer electrode of a comparative example product (Comparative Example 9) is magnified 20 times.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the square range in FIG. 1 (Example 1) enlarged 400 times.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a square range in FIG. 2 (Comparative Example 9) enlarged 400 times.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a part of the determination surface of the outer electrode of Example 1 enlarged 400 times.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a part of an outer electrode of Comparative Example 9 enlarged 400 times.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view schematically showing one example of the spark plug of the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged explanatory view showing an example of the vicinity of an electrode of a spark plug according to the present invention.
  • FIG. 9 is an enlarged explanatory view showing another example of the vicinity of the electrode of the spark plug of the present invention.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an enlarged view of the vicinity of an electrode of still another example of the spark plug of the present invention.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a spark plug when measuring the remaining rate of chips in an example.
  • Electrode material (nickel alloy and platinum alloy)
  • the electrode body of the outer electrode has 13 to 18% by mass of Cr, 0.03 to 0.08% by mass of C, 1.1 to 3.5% by mass of Mo, and 68% by mass of Ni. It consists of the above nickel alloy.
  • the above-mentioned “nickel alloy” forms an electrode main body of the outer electrode.
  • the above “Cr” can form an oxide film on the electrode body.
  • the content of this Cr is 13 18 wt% (preferably 15 17 mass 0/0). If the content is less than 13% by mass, the effect of containing Cr is hardly obtained, and the oxidation resistance tends to decrease, and the oxidation tends to gradually progress from the interface between the electrode body and the chip during use. Therefore, the chip is easily peeled from the electrode main body. On the other hand, if it exceeds 18% by mass, the electrode body tends to be hard and workability tends to decrease.
  • the Cr content is determined by electron probe microanalyzer analysis using a wavelength dispersive X-ray spectrometer (hereinafter simply referred to as “WDS analysis”). It is because of that.
  • the above “C” can improve the high-temperature strength of the electrode main body, and is effective in preventing chip separation due to thermal stress.
  • the content of C is 0.03-0.08 mass% (preferably 0.04-0.07 mass%). If the content is less than 0.03% by mass, the effect of improving high-temperature strength by containing C tends to be hardly obtained. On the other hand, when the content exceeds 0.08% by mass, the electrode body becomes hard, and the workability (particularly, cold workability) tends to decrease.
  • the content of C is based on infrared absorption analysis.
  • Mo can improve the high-temperature strength and the high-temperature oxidation resistance of the electrode main body.
  • the content of Mo is 11 to 3.5% by mass (preferably 23% by mass). When the content is less than 1% by mass, the effect of improving the high-temperature strength by containing Mo (preventing chip separation due to thermal stress) tends to be difficult to obtain.
  • the components constituting the nickel alloy are not sufficiently diffused into the chip, and it tends to be difficult to secure a sufficient bonding strength when the chip is joined by welding. On the other hand, if the content exceeds 3.5% by mass, the nickel alloy becomes hard and workability (particularly cold workability) tends to decrease.
  • the Mo content is based on WDS analysis.
  • Ni is a main component of the nickel alloy, and contains 68% by mass or more (preferably 72% by mass or more and 82% by mass or less).
  • the Ni content is based on WDS analysis.
  • the total content of Si, Al, Mn, and Ti in the electrode body is set to 0.8% by mass or less.
  • these elements which are residues of the deoxidizing agent, are contained, an oxide that does not undergo plastic deformation is formed at the interface between the chip and the nickel alloy during bonding. Also, this oxide is formed in the protective oxide film during use. This is considered to be the cause of chip separation due to thermal stress.
  • the total content of these elements exceeds 0.8% by mass, the effect of oxidation resistance by other elements tends to be difficult to obtain, and oxidation gradually progresses from the interface between the electrode body and the chip during use, and the chip becomes difficult. It is easy to peel off from the electrode body.
  • each of Si, Al, Mn and Ti is preferably 0.35% by mass or less.
  • the contents of Si, Al, Mn and Ti are based on atomic absorption analysis.
  • the nickel alloy may contain other elements in addition to Ni, Cr, C, Mo, Si, Al, Mn, and Ti.
  • Other elements include Fe.
  • Fe is an element that has an effect on the production of nickel alloy.
  • the content of Fe is particularly limited, such Iga, 5 12 wt% (more preferably 6 10 wt 0/0) Shi preferred to the LES. Within this range, the effect of containing Fe, in particular, sufficient high-temperature strength can be obtained.
  • the Fe content is based on WDS analysis.
  • the total content of these other elements should be 2% by mass or less (excluding 0% by mass). If the content is more than 2% by mass, it is difficult to sufficiently exhibit the performance as a nickel alloy required in the present invention.
  • These other elements may contain only one kind or two or more kinds.
  • the nickel alloy preferably has a hardness of 185 to 220 Hv (more preferably 200 to 220 Hv) at 25 ° C in the above composition range.
  • the joining strength by welding is particularly high, and the workability (particularly, cold workability) is particularly excellent, so that an accurate outer electrode can be formed. Therefore, the resulting spark plug can prevent chip separation and obtain sufficient wear resistance.
  • the nickel alloy has a tensile strength at 900 ° C. of 125 MPa or more in the above composition range. Within this range, the obtained outer electrode can prevent the chip from peeling, and can obtain sufficient wear resistance.
  • the chip is made of a platinum alloy containing a Ni content of not more than 3 ⁇ 4% by mass.
  • the content of Ni can improve the bondability with the nickel alloy constituting the electrode body as described above. If it exceeds 4% by mass, the heat resistance of the chip tends to decrease, and sufficient wear resistance may not be obtained, which is not preferable.
  • the Ni content is based on WDS analysis.
  • this platinum alloy usually contains other elements in addition to Pt and Ni.
  • Other noble metal elements include various noble metal elements (Ir, Ru, Rh, etc.). These other elements may contain only one kind or two or more kinds. Also, these other The total content of elements is preferably 40% by mass or less (not including 0% by mass). If the content exceeds 40% by mass, it is difficult to sufficiently exhibit the performance as a platinum alloy required in the present invention.
  • Ir dissolves completely with Pt, and has the effect of increasing the melting point of the Pt alloy.
  • the content of Ir is not particularly limited, but is preferably 5 to 30% by mass (preferably 10 to 25% by mass). Within this range, the effect of containing Ir can be sufficiently obtained, and good workability can be obtained.
  • the Ir content is based on WDS analysis.
  • this platinum alloy has a hardness at 25 ° C. of 00 50 OHv (more preferably 250-400 Hv) in the above composition range. This is because, within this range, the joining strength by welding can be particularly high.
  • the predetermined nickel alloy constituting the electrode main body peeling of the chip is prevented, and sufficient wear resistance is obtained. It is considered that this may be caused by the inclusion of Mo in particular. It is observed that the component of the nickel alloy constituting the electrode body part has a large diffusion coefficient at a high temperature during use, and is gradually diffused into the platinum alloy constituting the chip. It is considered that Mo has a large atomic radius and also dissolves in Ni, causing strain in the nickel alloy lattice and further increasing the diffusion speed of added elements.
  • this intergranular crack is formed by increasing the diffusion speed of each additive element by Mo, and the chip of the present invention is prevented by absorbing the thermal stress well and preventing the chip from peeling off. Re, the ability to think as a factor.
  • the size and number of the grain boundary cracks are not particularly limited, but usually, the length is about 10-50 / im, and about 115 pieces are recognized in 50 / im square. In addition, the chip can be sufficiently prevented from peeling.
  • the spark plug according to the present invention includes an electrode body, an outer electrode having a noble metal chip joined to the electrode body, and a center electrode opposed to the noble metal tip via a spark discharge gap. I do.
  • the “outer electrode” includes an electrode body (11) made of a nickel alloy and a tip (12) made of a platinum alloy.
  • the outer electrode (10) may have only one (for example, FIGS. 7 and 8), or may have two or more (for example, FIG. 9). Further, as shown in FIG. 10, one outer electrode (10) of the present invention may be provided, and an auxiliary electrode (30) made of another material may be provided.
  • the “electrode main body” is a portion that supports the chip (12), and usually extends from a metal shell (50) described later (see FIGS. 7 to 10).
  • the electrode body and the metal shell may be formed separately or may be joined together or may be integrally formed.
  • the "chip” is arranged at the tip of the electrode body (11) of the outer electrode (10) so as to face the center electrode (20).
  • the chip (12) may have only one location for one main body, or may have two or more locations.
  • the tip (12) is opposed to the center electrode (20) via a spark discharge gap (G).
  • the above-mentioned “opposite” means that the center electrode (the center electrode tip in the case of having a center electrode tip (21) described later) and the tip (outer electrode tip) do not intervene other than space (spark discharge gap). It means that they are in a positional relationship that can be connected by virtual straight lines.
  • any position on the surface of the center electrode and the chip, but in a positional relationship where it cannot be directly connected by a virtual straight line because it is obstructed by foreign substances placed between them Is the meaning excluding. If this positional relationship is excluded, the mutual positional relationship is not particularly limited.
  • the chip may face (at least partially face) the tip surface (P1) of the center electrode. As shown in FIG. 9, it may be opposed to the side surface (P2) of the center electrode without facing it.
  • the shape of the tip is not particularly limited, and may be a disc shape, a rectangular parallelepiped shape, a cubic shape, or the like.
  • the size is appropriately determined according to the specifications of the internal combustion engine. It is preferable that the surface area of the largest surface (the surface facing the largest central electrode) is 0.5 mm 2 or more (the upper limit is not particularly limited, but is about 3 mm 2 or less). I like it.
  • the thickness is not particularly limited, but is preferably 0.2 mm or more (the upper limit is not particularly limited, but is about 0.6 mm or less) from the viewpoint of wear resistance.
  • the “spark discharge gap” is a space separated between the center electrode (21) and the tip (12).
  • the interval of the spark discharge gap (G) is preferably set appropriately according to the specifications of the internal combustion engine and the like, but is usually about 0.5 1.5 mm.
  • center electrode is a force that can be formed as an integral body made of a heat-resistant metal or the like.
  • a tip mainly composed of a noble metal at its tip (21) ( Hereinafter, it is referred to as “center electrode tip” to distinguish it from the outer electrode tip).
  • the shape of the center electrode tip is not particularly limited, and may be a column shape, a square column shape, a cubic shape, a disk shape, a rectangular shape, or the like.
  • the material constituting the center electrode tip is not particularly limited as long as it can exhibit the function as the electrode tip, but usually contains a noble metal as a main component. Among them, Ir and Pt are preferably used as main components.
  • Examples of the iridium alloy containing Ir as a main component include those containing one or more of Rh, Pt, Ru, Ni and the like in addition to Ir. Further, as the platinum alloy containing Pt as a main component, the same platinum alloy as that constituting the tip of the outer electrode can be used.
  • the structure of the spark plug of the present invention is not particularly limited, other than having the above-described structure in the vicinity of the electrode, and a known structure can be appropriately employed. That is, for example, as shown in FIG. 7, a center electrode (20), a terminal electrode (24), and the like can be provided in a through hole of the insulator (40). Further, a metal shell (50) formed of carbon steel (JIS-G3507) or the like can be provided on the outer periphery of the insulator (40). The outer electrode (10) can be extended from the metal shell (50) as described above.
  • the use of the spark plug of the present invention is not particularly limited. That is, the polarity and the like at the time of spark are not particularly limited. Therefore, as in the conventional case, the outer electrode can be used only as the ground electrode (positive electrode). However, the spark plug of the present invention In particular, when the outer electrode is used as the negative electrode, its performance (peeling resistance, wear resistance, etc.) can be exhibited.
  • the rotation speed is maintained at 5000 rpm for 400 hours, and the maximum temperature of the outer electrode tip (12) reaches 950 ° C, the outer electrode tip is peeled off. It is possible to keep the residual ratio described below at 50% or more (more preferably 60% or more, especially 65% or more).
  • the center electrode (20), the conductive glass (221), the resistor (23), the conductive glass (222), and the terminal electrode (24), each of which has a tip made of a platinum alloy laser-welded at the tip, are arranged in this order.
  • An assembly assembled in the through hole of the insulator (40) was prepared. This assembly was inserted into a cylindrical metal shell (50) threaded with an internal combustion engine mounting screw (51) on the outer periphery, and was locked via a knocking material. Then, the caulking portion (52) at the rear end of the metal shell (50) is tightened through the packing materials (611 and 612) and the talc (62), and the assembly is fixed in the metal shell (50). did.
  • the spark discharge gap was adjusted to 0.9 mm. After that, attach each spark plug to a 4-cylinder 2.0 liter gasoline engine and After the durability test, the welding strength of the outer electrode tip was evaluated according to the following criteria.
  • each spark plug was subjected to a cycle in which the number of revolutions was held at 5000 rpm for 1 minute and idling was performed for 1 minute for 200 hours.
  • a negative electrode was used as the power supply for supplying power to the spark plug. That is, the outer electrode functioned as a positive electrode.
  • the maximum temperature at the outer electrode tip portion (12) was 950 ° C (at 5000 rpm), and the minimum temperature was 400 ° C (at idling).
  • the spark discharge gap was adjusted to 0.9 mm.
  • each of the spark plugs was attached to a 6-cylinder 2.0-liter gasoline engine, and the following durability test was performed. Thereafter, the outer electrode was cut so as to show a half section (P3) where the tip portion was cut almost in half as shown in FIG. 11, and the sectional area of the tip (12) that appeared was calculated. Next, the residual ratio “S” with respect to the chip area (0.39 mm 2 ) before endurance was calculated, and this S was evaluated according to the following criteria.
  • the durability test was performed on each spark plug for 400 hours while maintaining the rotation speed at 5000 rpm. A positive electrode was used as a power source for supplying power to the spark plug. That is, the outer electrode functioned as a negative electrode.
  • the maximum temperature at the center electrode tip (21) was 850 ° C
  • the maximum temperature at the outer electrode tip (12) was 950 ° C.
  • FIGS. 3 (Example 1) and 4 (Comparative Example 9) are explanatory views of images surrounded by a square frame in each of FIGS. 1 and 2 and enlarged to 400 times.
  • Comparative Example 5 since the Mo content was less than the lower limit, peeling of the tip portion was observed in the welding strength test. In Comparative Example 6, since the content of Mo exceeded the upper limit, the cold workability was reduced, and the variation of the discharge gap was increased. In Comparative Example 7, since the total content of Si, Al, Mn, and Ti exceeded the upper limit, the oxidation resistance effect was not obtained, and peeling of the chip portion was observed in the welding strength test. . In Comparative Example 8, since a platinum alloy having a Ni content exceeding the upper limit in the tip portion was used, sufficient welding strength was obtained, but the residual ratio of the tip portion was reduced.
  • Comparative Example 9 since no Mo was contained and the total content of Si, Al, Mn and Ti exceeded the upper limit, the effect of oxidation resistance was not obtained, and peeling of the tip portion was observed in the welding strength test.
  • Comparative Example 10 since a platinum alloy having a Ni content exceeding the upper limit in the tip portion was used, sufficient welding strength was obtained, but the residual ratio of the tip portion was reduced.
  • the nickel alloy used in Comparative Examples 9 and 10 is Inconel (registered trademark), which has been frequently used.
  • Examples 1 to 17 show that the nickel alloy used as the main body portion and the platinum alloy used as the tip portion both fall within the scope of the present invention. Excellent results with good balance in both the residual amount and the cold workability were obtained.
  • Example 4 since the hardness exceeded 220 Hv, the cold workability was slightly reduced, and slight variations were observed. However, it is within the usable range.
  • Example 5 although the hardness was less than 185 Hv, a slight decrease in welding strength was recognized, but there was no problem in use.
  • Example 117 since the tensile strength at 900 ° C. is 125 MPa or more, it is possible to prevent chip separation and obtain sufficient wear resistance.
  • FIG. 1 to FIG. 6 are explanatory diagrams for visually confirming the degree of peeling.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a part of the determination surface of the outer electrode of Example 1 enlarged 400 times.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a part of the outer electrode of Comparative Example 9 enlarged 400 times.
  • S1 grain boundary crack
  • S2 peeling
  • the etching was performed as described above. As a result, the boundary becomes visible as shown in FIGS.
  • FIG. 2 shows that in Comparative Example 9, the tip (12) floats from the electrode body (11).
  • FIG. 1 shows that in the spark plug according to the first embodiment, which is a product of the present invention, the electrode body (11) and the tip (12) are firmly joined.
  • the black belt-like area in FIG. 1 is a boundary area that has been over-etched at the time of etching due to its components, and is not peeling as can be seen from FIG.
  • grain boundary cracks (2 places) in the tip (12), which are not observed in Fig. 4, are observed. Power.
  • This grain boundary crack (S1) is found in the tip (12), not at the boundary (between the body and the tip).
  • the present invention can be widely used in spark plug related fields. That is, it can be used as a register plug, a multipolar plug, a plug for agricultural and forestry machinery, and the like. It can also be used as a GHP plug and a plug for gas engines.

Abstract

　チップ部のニッケル含有量を増加させることなく、チップの剥離を防止しつつ、且つ十分な耐消耗性を得ることができるスパークプラグ及びその使用方法を提供する。 　電極本体部(11)及び電極本体部(11)に接合されたチップ(12)を備える外側電極(10)と、中心電極(20)とを具備し、且つ、チップ(12)は火花放電ギャップ(G)を介して中心電極(20)の先端部と対向されているスパークプラグ(100)において、電極本体部(11)は、Ｃｒが１３～１８質量％、Ｃが０．０３～０．０８質量％、Ｍｏが１～３．５質量％、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ及びＴｉの合計含有量が０～０．８質量％、Ｎｉが６８質量％以上であるニッケル合金からなり、且つ、チップ(12)はＮｉの含有量が０～４質量％である白金合金からなる。

Description

明 細 書
スパークプラグ
技術分野
[0001] 本発明はスパークプラグに関する。更に詳しくは、高い耐久性を発揮するスパーク プラグに関する。 背景技術
[0002] 一般的なスパークプラグとして、電極（中心電極又は外側電極)本体の先端に貴金 属チップ（以下、チップとも言う）を溶接して長寿命化させたものが知られている。この ようなスパークプラグでは、電極本体にニッケノレを主成分とするニッケノレ合金が通常 使用されているが、ニッケノレを主成分とする電極本体に単純にチップを溶接しただけ では、使用時にチップが電極本体から剥離し、耐久性が低下するおそれがある。この ため、チップにもニッケルを含有させて剥離を抑制する技術が下記特許文献 1にお いて開示されている。また、下記特許文献 2では、チップをニッケル含有量が少ない 部分とニッケル含有量が多い部分との 2層構造のものとし、ニッケル含有量が多い部 分を電極本体に溶接する技術が開示されている。
[0003] 特許文献 1 :特開昭 58— 26480号公報
特許文献 2 :特開昭 61 - 135081号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、近年、従来に比べて、より過酷な使用条件においても電極消耗を抑える（ 耐消耗性)性能がスパークプラグに要求されている。この要求に対しては、上記特許 文献 1及び上記特許文献 2に開示されているように、チップ中のニッケノレの含有量を 調整するだけでは対処できなくなりつつある。
[0005] つまり、チップの剥離を防止するだけの目的であれば、チップに電極本体の主成分 であるニッケノレを多く含有させることで解決する。しかし、チップにニッケルの含有量 が多くなるに従レ、、チップの融点の低下等を生じ、チップの耐消耗性が低下する傾 向にある。このため、より過酷な使用条件では、十分な耐久性を得ることが困難な場 合があることが分かった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、チップのニッケル含有量を増加させ ることなぐチップの剥離を防止しつつ、且つ、十分な耐消耗性を得ることができるス パークプラグを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] そこで、本発明者らは、チップの剥離を防止できるよう外側電極の電極本体部を構 成する電極材料を見直した。その結果、後述するように電極本体部を構成する成分 がチップへ移行する量及びその際の成分バランス等を考慮して、チップの剥離を防 止しつつ、且つ十分な耐消耗性を得ることができる電極本体部が存在することを知 見し、これに基づき本発明を完成させた。
[0007] 即ち、本発明は、以下に示す通りである。
(1)電極本体部及び該電極本体部に接合されたチップを備える外側電極と、火花 放電ギャップを介して該チップと対向する中心電極と、を具備するスパークプラグに おいて、
上記電極本体部は、 Crを 13— 18質量％、 Cを 0. 03-0. 08質量％、 Moを 1一 3 . 5質量％、 Niを 68質量％以上含有するニッケル合金からなることを特徴とするスパ ークプラグ。
(2)上記ニッケル合金は、硬度が 185 220Hvであることを特徴とする上記（1)に 記載のスパークプラグ。
(3)上記ニッケル合金は、 900°Cでの引張強さ力 Sl 20MPaより大きいことを特徴と する上記（1)又は（2)に記載のスパークプラグ。
(4)上記ニッケル合金は、 Si、 Al、 Mn及び Tiの合計含有量が 0. 8質量％以下とさ れていることを特徴とする（1)乃至（3)の何れか一項に記載のスパークプラグ。
(5)上記チップは、 Niの含有量が 4質量％以下含有されている白金合金からなるこ とを特徴とする（1)乃至 (4)の何れか一項に記載のスパークプラグ。
(6)上記外側電極は、負極側として用いられることを特徴とする（1)乃至（5)の何れ か一項に記載のスパークプラグ。
発明の効果 [0008] 本発明のスパークプラグによれば、過酷な条件で使用される場合であってもチップ の剥離を防止しつつ、且つ十分な耐消耗性を得ることができる。
また、ニッケル合金の硬度が所定範囲にある場合は、加工性、特に冷間加工性に 優れるため、高い精度で外側電極の加工及び位置合わせを行うことができ、結果的 に高レ、チップの剥離を防止しつつ、且つ十分な耐消耗性を得ることができる。
[0009] さらに、本発明者らは、近年要求されている使用条件のなかでも、スパークプラグの 外側電極を負極側で用いる場合、熱サイクル条件によっては、従来の仕様ではチッ プの剥離のおそれがあることが分かった。
火花放電による電極消耗は負極側の方が多いため、負極用電極の方が各種特性 はより高い耐消耗性を備えるように調整される必要がある。従来のスパークプラグで は中心電極が負極側となり、外側電極が正極側となるのが当たり前であったため、中 心電極には十分な考慮が成されている。しかし、近年、複数の気筒のうち、一部の気 筒は、従来通りに中心電極に負電源が接続されるが、他の気筒では、外側電極に負 電源が接続される等のシステムが開発されている。即ち、スパークプラグは取り付ける 気筒によって外側電極を負極側として用いる場合があり、従来想定されていたよりも 過酷な条件で使用される場合が生じている。しかし、本発明のスパークプラグを用い ることで、チップの剥離を防止しつつ、かつ十分な耐消耗性を得ることができる。 図面の簡単な説明
[0010] [図 1]本発明品（実施例 1)の外側電極のチップ周辺の断面を 20倍に拡大した説明 図である。
[図 2]比較例品（比較例 9)の外側電極のチップ周辺の断面を 20倍に拡大した説明 図である。
[図 3]図 1 (実施例 1)内の四角範囲を 400倍に拡大して示した説明図である。
[図 4]図 2 (比較例 9)内の四角範囲を 400倍に拡大して示した説明図である。
[図 5]実施例 1の外側電極の判断面の一部を 400倍に拡大して示した説明図である。
[図 6]比較例 9の外側電極の一部を 400倍に拡大して示した説明図である。
[図 7]本発明のスパークプラグの一例を模式的に示す一部断面図である。
[図 8]本発明のスパークプラグの電極近傍の一例を拡大して示す説明図である。 [図 9]本発明のスパークプラグの電極近傍の他例を拡大して示す説明図である。
[図 10]本発明のスパークプラグの更に他例の電極近傍を拡大して示す説明図である
[図 11]実施例でチップの残存率の測定を行う際のスパークプラグを説明する説明図 である。
符号の説明
[0011] 100 ;スパークプラグ、 10 ;外側電極、 11 ;外側電極の電極本体部、 12 ;外側電極チッ プ、 20 ;中心電極、 21 ;中心電極チップ、 221及び 222 ;導電性ガラス、 23 ;抵抗体、 24 ; 端子電極、 30 ;補助電極、 40 ;絶縁碍子、 50 ;主体金具、 51 ;内燃機関取付用ネジ部 、 52 ;加締め部、 611及び 612 ;シール材、 62 ;タルク、 P1 ;中心電極の先端面、 P2 ;中 心電極の側面、 P3 ;半断面。 発明を実施するための最良の形態
[0012] 本発明について、以下詳細に説明する。
[1]スパークプラグ
(1)電極材料 (ニッケル合金及び白金合金）
本発明のスパークプラグは、外側電極の電極本体部が、 Crが 13— 18質量％、 Cが 0. 03-0. 08質量％、 Moが 1一 3. 5質量％、 Niが 68質量％以上であるニッケル合 金からなる。
[0013] 上記「ニッケル合金」は、外側電極の電極本体部を構成する。ニッケル合金中に含 有される元素のうち、上記「Cr」は、電極本体部に酸化膜を形成させることができる。 この Crの含有量は、 13— 18質量％ (好ましくは 15— 17質量0 /0)である。 13質量％ 未満であると Crを含有する効果が得られ難ぐ耐酸化性が低下し、使用時に次第に 電極本体部とチップとの界面から酸化が進行し易くなる傾向にある。このため、チップ が電極本体部から剥離し易くなる。一方、 18質量％を超えると、電極本体部が硬くな り加工性が低下する傾向にある。また、熱伝導率が過度に低下し、電極本体部から の十分な熱引きが得られないためにチップの温度も上昇し易くなり耐消耗性 (例えば 、実施例に示す残存率等）が低下することとなる。尚、 Crの含有量は、波長分散型 X 線分光器を用いた電子プローブマイクロアナライザー分析（以下、単に「WDS分析」 という）によるものである。
[0014] また、上記「C」は、電極本体部の高温強度を向上させることができ、熱応力による チップの剥離防止に対して有効である。この Cの含有量は、 0. 03-0. 08質量％( 好ましくは 0. 04-0. 07質量％)である。 0. 03質量％未満であると Cを含有すること による高温強度向上の効果が得られ難くなる傾向にある。一方、 0. 08質量％を超え ると電極本体部が硬くなり、加工性（特に冷間加工性）が低下する傾向にある。尚、 C の含有量は、赤外線吸収分析によるものである。
[0015] 更に、上記「Mo」は、電極本体部の高温強度及び耐高温酸化性を向上させること ができる。この Moの含有量は、 1一 3. 5質量％ (好ましくは 2 3質量％)である。 1質 量％未満であると Moを含有することによる高温強度向上の効果 (熱応力によるチッ プの剥離を防止）が得られ難くなる傾向にある。また、チップ内部へニッケル合金を 構成する成分が十分に拡散されず、溶接によってチップを接合する場合の接合強度 を十分に確保できなくなる傾向にある。一方、 3. 5質量％を超えるとニッケノレ合金が 硬くなり、加工性（特に冷間加工性）が低下する傾向にある。尚、 Moの含有量は、 W DS分析によるものである。
[0016] 更に、上記「Ni」は、このニッケル合金の主成分となるものであり、 68質量％以上（ 好ましくは 72質量％以上、 82質量％以下)含有されるものである。尚、 Niの含有量 は、 WDS分析によるものである。
[0017] また、電極本体部には、 Si、 Al、 Mn及び Tiの合計含有量が 0. 8質量％以下とされ ていることが好ましい。通常、脱酸剤の残滓であるこれらの元素を含有すると、接合 時にチップとニッケノレ合金との界面で塑性変形しない酸化物を形成する。また、使用 中にも保護性酸化被膜内においてこの酸化物が形成される。これは熱応力によりチ ップが剥離する原因となっていると考えられる。これらの合計含有量が 0. 8質量％を 越えると他元素による耐酸化性の効果が得られ難くなる傾向にあり、使用時に次第に 電極本体部とチップとの界面から酸化が進行し、チップが電極本体部から剥離し易く なる。更に、これらの Si、 Al、 Mn及び Ti各々の含有量が 0. 35質量％以下であること が好ましい。尚、これらの Si、 Al、 Mn及び Tiの含有量は、原子吸光分析によるもの である。 [0018] このニッケル合金には、上記の Ni、 Cr、 C、 Mo、 Si、 Al、 Mn及び Ti以外にも他の 元素が含有されていてもよレ、。他の元素としては Feが挙げられる。 Feは、ニッケル合 金をカ卩ェ製造するうえで添加効果のある元素である。 Feの含有量は特に限定されな いが、 5— 12質量％ (より好ましくは 6 10質量0 /0)とすることが好ましレ、。この範囲で あれば Feを含有する効果、特に十分な高温強度を得ることができる。尚、 Feの含有 量は、 WDS分析によるものである。
[0019] また、他の元素としては Nb、 Ta及び W等も挙げられる。
これら他の元素の含有量は、合計で 2質量％以下（0質量％を含まなレ、）とすること力 S 好ましレ、。 2質量％を超えると本発明において必要とされるニッケル合金としての性能 が十分に発揮され難くなるためである。
これら他の元素（Fe、 Nb、 Ta及び W等）は 1種のみが含有されてもよぐ 2種以上が 含有されてもよい。
[0020] また、このニッケル合金は、上記の組成範囲において、 25°Cにおける硬度が 185 一 220Hv (より好ましくは 200— 220Hv)であること力 S好ましい。この範囲であれば、 溶接による接合強度が特に高く得られ、また、加工性 (特に冷間加工性）にも特に優 れるため、精度よい外側電極が形成できる。従って、結果的に得られるスパークブラ グはチップの剥離を防止しつつ、且つ十分な耐消耗性を得ることができる。
[0021] さらに、このニッケル合金は、上記の組成範囲において、 900°Cでの引張強さが 12 5MPa以上であることが好ましい。この範囲であれば、得られる外側電極がチップの 剥離を防止しつつ、かつ十分な耐消耗性を得ることができる。
[0022] 一方、チップは、 Niの含有量力 ¾質量％以下含有されている白金合金からなること が好ましい。 Niは前述のようにその含有により、電極本体部を構成するニッケル合金 との接合性を向上することができるからである。 4質量％を越えると、チップの耐熱性 が低下しがちであり、十分な耐消耗性が得られない場合があるため好ましくない。尚 、 Niの含有量は、 WDS分析によるものである。
[0023] また、この白金合金には、通常、 Pt及び Ni以外にも他の元素を含有する。他の貴 金属元素としては、各種貴金族元素（Ir、 Ru及び Rh等）が挙げられる。これらの他の 元素は 1種のみが含有されてもよぐ 2種以上が含有されてもよい。また、これら他の 元素の含有量は、合計で 40質量％以下 (0質量％を含まない）とすることが好ましレ、 。 40質量％を超えると本発明において必要とされる白金合金としての性能が十分に 発揮され難くなるためである。
[0024] これら他の元素のなかでも Irは、 Ptと全率固溶し、 Pt合金の融点を上げるという効 果が得られる。この Irの含有量は特に限定されないが、 5— 30質量％はり好ましくは 10— 25質量％)とすることが好ましい。この範囲であれば Irを含有する効果を十分に 得ることができると共に、良好な加工性を得られる。尚、 Irの含有量は、 WDS分析に よるものである。
また、この白金合金は、上記の組成範囲において、 25°Cにおける硬度力 00 50 OHv (より好ましくは 250— 400Hv)であること力 S好ましレ、。この範囲であれば、溶接 による接合強度が特に高く得られるからである。
[0025] このように電極本体部を構成する所定のニッケル合金の場合に、チップの剥離が防 止され、且つ十分な耐消耗性が得られる。この原因は、特に Moを所定量含有するこ とはあると考えられる。電極本体部を構成するニッケノレ合金の成分は、使用中高温に なると拡散係数が大きくなり、チップを構成する白金合金内へ次第に拡散されること が観察される。 Moはその原子半径が大きぐし力も Niに固溶するため、ニッケル合 金の格子にひずみを生じさせ、添加元素の拡散スピードを更に上げていると考えら れる。
[0026] また、同時にこの拡散状態が変わることで、電極本体部とチップとの界面に差違を 生じることも観察された。その差違とは、主に Moが十分に含有されない場合は、使用 時に電極本体部とチップとの界面で熱応力によって次第に隙間を生じチップの剥離 に至ることが分かった（図 2、図 4及び図 6参照）。一方、 Moを所定範囲で含有する場 合には、チップ内（例えば、電極本体部とチップとの界面からチップ方向に 20— 30 z m近傍）に粒界割れ (多数の微細な割れ)を生じ、その後は、大きな変化を生じるこ となぐチップの剥離が認められな力、つた（図 1、図 3及び図 5参照）。従って、 Moが各 添加元素の拡散スピードを上げることでこの粒界割れが形成されて、熱応力をうまく 吸収してレ、ることが本発明品におレ、てチップの剥離が防止されてレ、る一因として考え ること力 Sできる。 この粒界割れの大きさ及び数等は特に限定されなレ、が、通常、その長さは 10— 50 /i m程度であり、 50 /i m四方に約 1一 5本程度が認められることで、十分にチップの 剥離を防止できる。
[0027] (2)電極近傍の構造
本発明のスパークプラグは、電極本体部及び電極本体部に接合された貴金属チッ プを備える外側電極と、この貴金属チップとの間に火花放電ギャップを介してこれと 対向する中心電極と、を具備する。
[0028] 上記「外側電極」は、ニッケル合金からなる電極本体部 (11)と、白金合金からなるチ ップ (12)とを備える。この外側電極 (10)は、 1つのみ（例えば、図 7及び図 8)を備えても よぐ 2つ以上 (例えば、図 9)を備えてもよい。更には、図 10のように、本発明の外側 電極 (10)を 1つ備え、別の材料からなる補助電極（30)を備えてもよい。
上記「電極本体部」は、チップ (12)を支持する部分であり、通常、後述する主体金具 (50) (図 7— 10参照）から延設されている。尚、電極本体部と主体金具とは別体形成 された後に接合されていてもよぐ一体的に形成されていてもよい。
[0029] 上記「チップ」は、外側電極 (10)の電極本体部 (11)の先端部に中心電極 (20)と対向 して配置されている。チップ (12)は、 1つの本体部に対して 1ケ所のみを有してもよぐ 2ケ所以上を有してもよレ、。また、このチップ (12)は、中心電極 (20)と火花放電ギャップ (G)を介して対向されている。上記「対向」とは、中心電極 (後述する中心電極チップ (21)を有する場合には中心電極チップ）とチップ (外側電極チップ）との間を空間（火 花放電ギャップ)以外を介することなく仮想直線で結ぶことができる位置関係にあるこ とを意味する。換言すれば、中心電極及びチップ各々の表面でいずれの位置にお レ、ても、その間に配置された異物に阻まれて直接的に仮想直線で結ぶことがでもで きない位置関係にある場合を除く意味である。この配置関係が除かれれば、相互の 位置関係は特に限定されず、例えば、図 8に示すようにチップは中心電極の先端面 (P1)と対向（少なくとも一部で対面）されてもよぐ図 9に示すように中心電極の側面 (P2)と対向沙なくとも一部で対面）されてもよい。
[0030] このチップ (外側電極チップ）の形状は特に限定されず、円板形状、直方体形状及 び立方体形状等とすることができる。また、その大きさは、内燃機関の仕様により適宜 のものとすることが好ましいが、最も大きな面の表面積 (最も広い中心電極に対向して レ、る面）が 0. 5mm2以上（上限は特に限定されないが 3mm2以下程度）であることが 好ましレ、。また、その厚さは特に限定されないが、耐消耗性の観点から 0. 2mm以上 (上限は特に限定されないが 0. 6mm以下程度）であることが好ましレ、。
上記「火花放電ギャップ」は、中心電極 (21)とチップ (12)との間に隔てられている空 間である。この火花放電ギャップ (G)の間隔は、内燃機関の仕様等により適宜とするこ とが好ましいが、通常、 0.5 1.5mm程度である。
[0031] 上記「中心電極」は、耐熱性金属等からなる一体物とすることができる力 通常は、 外側電極 (10)と同様にその先端部に貴金属を主成分とするチップ (21) (以下、外側電 極のチップと区別するために「中心電極チップ」という）を備える。中心電極チップの 形状は特に限定されず、円柱形状、四角柱形状、立方体形状、円板形状及び直方 体形状等とすることができる。また、この中心電極チップを構成する材料は、電極チッ プとしての機能を発揮できればよぐ特に限定されないが、通常、貴金属を主成分と する。なかでも、 Ir及び Ptを主成分とすることが好ましい。 Irを主成分とするイリジウム 合金としては、 Ir以外に Rh、 Pt、 Ru及び Ni等のうちの 1種又は 2種以上を含有する ものが挙げられる。更に、 Ptを主成分とする白金合金としては、前記外側電極のチッ プを構成する白金合金と同様のものを用いることができる。
[0032] (3)スパークプラグの構造
本発明のスパークプラグは、これまでに述べた上記電極近傍の構造を有すること以 外、その構造は特に限定されず、公知の構造を適宜採用することができる。即ち、例 えば、図 7に示すように、絶縁碍子 (40)の貫通孔内に、中心電極 (20)及び端子電極 (24)等を備えることができる。また、この絶縁碍子 (40)の外周には炭素鋼 (JIS— G350 7)等により形成された主体金具 (50)を備えることができる。この主体金具 (50)からは前 述のように外側電極 (10)を延設することができる。
[0033] (4)スパークプラグの使用
本発明のスパークプラグの使用については特に限定されなレ、。即ち、スパーク時の 極性等についても特に限定されない。従って、従来と同様に、外側電極を接地電極（ 正極）のみとして使用することができる。しかし、本発明のスパークプラグは、特に、こ の外側電極を負極側として用いる場合に、特にその性能 (耐剥離性、耐消耗性等）を 発揮できる。
例えば、外側電極を負極として使用し、 400時間に渡って回転数 5000rpmを保持 し、外側電極のチップ (12)の最高温度が 950°Cに達する場合であっても、外側電極 チップ部は剥離することなぐ後述する残存率を 50%以上（更には 60%以上、特に 6 5%以上）に保持することができる。
[実施例]
[0034] 以下、実施例及び図を用いて本発明を更に詳しく説明する。
[1]スパークプラグの評価
(1)スパークプラグの製造
先端に白金合金からなるチップがレーザー溶接されてなる中心電極 (20)、導電性ガ ラス (221)、抵抗体 (23)、導電性ガラス (222)及び端子電極 (24)の各々がこの順に絶縁 碍子 (40)の貫通孔内に組み付けられた組立体を用意した。この組立体を外周に内燃 機関取付ネジ部 (51)が螺刻された筒状の主体金具 (50)内に挿通し、ノ ッキング材を 介して係止した。その後、パッキング材 (611及び 612)及びタルク (62)を介して主体金 具 (50)の後端部の加締め部 (52)を加締めて、主体金具 (50)内に組立体を固定した。
[0035] 次いで、断面が 1. 6mm X 2. 8mmの矩形に成形された外側電極 (10)の電極本体 部 (11)となる下記表 1に示す各ニッケノレ合金からなる棒状体の一端面を、主体金具 (50)の環状端面に電気抵抗溶接により接合した。その後、主体金具 (50)に接合され た電極本体部 (11)の他端に下記表 1に示す各白金合金からなる直径 1. Omm、高さ 0. 5mmのチップを電気抵抗溶接により接合した。この電気抵抗溶接は、 34kg/cm 2で加圧しながら、 60Hzの交流を用いて電流値 900Aにて、 10サイクル通電して行 つた。その後、外側電極チップ (12)と中心電極チップ (21)とが対向するように外側電極 の本体部 (11)を曲げカ卩ェ機により曲げて、火花放電ギャップ (G)を成形してスパーク プラグ (100)を得た。
[0036] [表 1] チップ部 本体部構成材料
構成材料
Si,
引張 組成割合 組成割合 (質量％、 残部は Ni) Μη,
硬度 強 ^ (K量 ¾) A1, (Ην) ( Pa)
Ti,
Cr Fe C Mo Si Μη Α1 Ti 合計 Pt Ir Ni
1 80 20 0
2 200 130 78 20 2 施 3 16 7 0.04 0.20 0.25 0.20 0.10 0.75 77 20 3 例
4 240 140
5 180 130 80 20 0
6 185 130
7 220 130
*1 *10 180 120
7 0.04 ο 0.20 0.25 0.20 0.10 0.75
*2 *22 225 95
*3 *0.02 170 90
16 7 2 0.20 0.25 0.20 0.10 0.75
*4 *0.1 250 140 80 20 0 比 *5 *0.4 190 100 較 16 7 0.04 0.20 0.25 0.20 0.10 0.75
例 6 *4 245 155
*7 16 7 0.04 2 0.30 0.30 0.20 0.30 *1.10 200 130
*8 16 7 0.04 ο 0.20 0.25 0.20 0.10 0.75 200 130 90 0 *10
=*9 80 20 0
15 8 0.04 *ο 0.25 0.30 0.20 0.25 *0.95 180 100
*10 90 0 *10
[0037] 表中の「*」は本発明外であることを示す。
[0038] (2)冷間加工性の評価
上記（1)において火花放電ギャップを形成する際に、外側電極 (10)の電極本体部 (11)となる棒状体を曲げ加工により塑性変形させた後に、下記式により算出されるば らつき（Cp)を用いて下記基準により評価し、その結果を表 2に示した。また、この評 価では各実施例及び比較例共に 30本のスパークプラグを用いて行った , ばらつき (Cp) =図面公差/ (6 X標準偏差）
評価基準 ： Cp≥l.67のスパークプラグ ···「〇」
1.33≤Cp<l.67のスパークプラグ ···「△」 Cp<l.33のスパークプラグ ·'·「Χ」
[表 2]
チップ部 チップ部 冷間加工性 溶接強度 残存率
1 〇 〇 〇
2 〇 〇 〇
3 〇 〇 〇 例
4 〇 〇 △
5 Δ 〇 〇
6 〇 〇 〇
7 〇 〇 〇
* 1 X 〇 〇
*2 〇 厶 X
*3 X 〇 〇
*4 〇 〇 X 比 *5 X 〇 〇 較
例 *6 〇 〇 X
*7 X 〇 〇
*8 〇 X 〇
*9 X 〇 〇
*10 〇 X 〇
(3)外側電極チップ部の溶接強度評価
上記（2)の冷間加工性を評価した後、火花放電ギャップを 0. 9mmに調整した。そ の後、 4気筒の 2· 0リットルのガソリンエンジンに各スパークプラグを取り付けて下記 耐久試験を施した後、外側電極チップ部の溶接強度を下記の基準により評価し、表
2に併記した。耐久試験は、回転数を 5000rpmに 1分間保持した後、アイドリングを 1 分間行うサイクルを 200時間に渡って各スパークプラグに対して行った。また、スパー クプラグへ電力を供給する電源には負電極を用いた。即ち、外側電極は正電極とし て機能させた。尚、外側電極チップ部 (12)における最高温度は 950°C (5000rpm時 )であり、最低温度は 400°C (アイドリング時）であった。
評価基準 ： チップ (12)が残っているスパークプラグ · · ·「〇」
チップ (12)の一部が剥離したスパークプラグ' · ·「△」 チップ (12)が完全に剥離したスパークプラグ · · ·「 X」
[0041] (4)耐久試験後のチップ部の残存量評価
上記（2)の冷間加工性を評価した後、火花放電ギャップを 0. 9mmに調整した。次 いで、 6気筒の 2. 0リットルのガソリンエンジンに各スパークプラグを取り付けて下記 耐久試験を施した。その後、外側電極を図 11に示すようにチップ部が略半裁される 半断面 (P3)が表れるように切断し、表れたチップ (12)の断面積を算出した。次いで、 耐久前におけるチップ部断面積 (0. 39mm2)に対する残存率「S」を算出し、この S について下記の基準により評価し、表 2に併記した。耐久試験は、回転数を 5000rp mに保持して 400時間に渡って各スパークプラグに対して行った。また、スパークブラ グへ電力を供給する電源には正電極を用いた。即ち、外側電極は負電極として機能 させた。尚、中心電極チップ部 (21)における最高温度は 850°Cであり、外側電極チッ プ部 (12)における最高温度は 950°Cであった。
判定基準 ： S≥65%のスパークプラグ · · ·「〇」
50%≤3 < 65%のスパークプラグ一「 」
S < 50%のスパークプラグ · ' ·「Χ」
[0042] (5)本体部とチップ部との界面の評価
上記（3)による外側電極チップの溶接強度評価と同じ耐久試験を 50時間に渡って 表 1の実施例 1のスパークプラグ及び比較例 9のスパークプラグに対して課した。その 後、各スパークプラグの外側電極を上記 (4)におけると同様の半断面が表れるように 切断した。次いで、酸溶液内で半断面表面の電極本体部を電解エッチングして、外 側電極の電極本体部 (11)と外側電極のチップ (12)との境界を視認できるようにした。 その後、このエッチング後の半断面を各々 20倍に拡大して得られた画像による説明 図を図 1 (実施例 1)及び図 2 (比較例 9)に示した。また、各図 1及び図 2内の四角枠 で囲まれた部分を 400倍まで拡大した画像による説明図を各々図 3 (実施例 1)及び 図 4 (比較例 9)に示した。
[0043] (6)実施例の効果
表 1及び表 2より、比較例 1は、 Crの含有量が下限値未満であるため、溶接強度試 験においてチップ部の剥離が認められた。比較例 2は、 Crの含有量が上限値を超え るため、冷間加工性が低下し、放電ギャップのばらつきが大きくなつた。また、熱伝導 率が低下するために残存率の低下が認められた。比較例 3は、 Cの含有量が下限値 未満であるため、高温強度向上の効果が得られず、溶接強度試験においてチップ部 の剥離が認められた。比較例 4は、 Cの含有量が上限値を超えるため、冷間加工性 が低下し、放電ギャップのばらつきが大きくなつた。比較例 5は、 Moの含有量が下限 値未満であるため、溶接強度試験にぉレヽてチップ部の剥離が認められた。比較例 6 は、 Moの含有量が上限値を超えるため、冷間加工性が低下し、放電ギャップのばら つきが大きくなつた。比較例 7は、 Si、 Al、 Mn及び Tiの合計含有量が上限値を超え るため、耐酸化性の効果が得られず、溶接強度試験にぉレ、てチップ部の剥離が認め られた。比較例 8は、チップ部に Niの含有量が上限値を超える白金合金を用いたた め、溶接強度は十分に得られたが、チップ部の残存率が低下した。比較例 9は、 Mo が含有されず、 Si、 Al、 Mn及び Tiの合計含有量が上限値を超えるため、耐酸化性 の効果が得られず、溶接強度試験においてチップ部の剥離が認められた。比較例 1 0は、チップ部に Niの含有量が上限値を超える白金合金を用いたため、溶接強度は 十分に得られたが、チップ部の残存率が低下した。尚、比較例 9及び比較例 10で用 いたニッケノレ合金は、インコネル (登録商標）であり、従来多用されているものである。
[0044] 上記の各比較例に対して、実施例 1一 7は、本体部として用いるニッケル合金及び チップ部として用いる白金合金のいずれもが本発明の範囲内であるために、溶接強 度、残存量及び冷間加工性共にバランスのよい優れた結果となった。実施例 4では、 硬度が 220Hvを超えるために、冷間加工性が多少低下し、僅かなばらつきが認めら れたが、使用できる範囲である。また、実施例 5は、硬度が 185Hv未満であるために 、溶接強度に多少の低下が認められたが、使用上は問題が無い程度である。実施例 1一 3、 6、 7は、硬度が好ましい範囲内にあるため、チップの剥離を防止でき、且つ十 分な耐消耗性を得ることができた。更に、優れた加工性が得られた。そして、実施例 1 一 7は、 900°Cでの引張強さが 125MPa以上であるため、チップの剥離を防止しつ つ、かつ十分な耐消耗性を得ることができる。
[0045] 一方、図 1一図 6は剥離具合を視認するための説明図である。図 5は、実施例 1の 外側電極の判断面の一部を 400倍に拡大して示した説明図である。また、図 6は、比 較例 9の外側電極の一部を 400倍に拡大して示した説明図である。これらの説明図 から分かるように、図 5では粒界割れ (S1)が認められる。一方、図 6では剥離 (S2)が認 められる。しかし、これらの説明図からは外側電極の電極本体部 (11)と外側電極のチ ップ (12)との境界は視認できないため、前述のようにエッチングを行った。その結果、 図 1一図 4に示すようにその境界が視認できるものとなる。
[0046] 図 2より、比較例 9では、電極本体部 (11)からチップ (12)が浮き上がつていることが分 かる。これに対して、図 1より、本発明品である実施例 1のスパークプラグでは電極本 体部 (11)とチップ (12)とがしつ力りと接合されていることが分かる。尚、図 1における黒 帯状域は、その成分に起因してエッチング時にオーバーエッチングされた境域であり 、図 5からも分かるとおり剥離ではなレ、。また、図 3より、電極本体部 (11)とチップ (12)と の界面を観察すると、図 4では認められないチップ (12)内の粒界割れ (2ケ所)が認めら れることが分力る。この粒界割れ (S1)は、境界 (本体部とチップ部との）に認められるも のではなぐチップ部 (12)内に認められるものである。これに対して、図 4では電極本 体部 (11)とチップ (12)との境界に剥離によるスケール部（空隙部分）が認められる。こ れらの結果、及び比較例 9では、溶接強度試験においてチップが剥離していることを 考慮すると、この図 3に認められる粒界割れ (S1)は、チップ (12)の剥離を防止している 要因と考えることができる。
[0047] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。 本出願は、 2004年 1月 27日出願の日本特許出願（特願 2004— 019015)、に基づくも のであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
産業上の利用可能性
本発明はスパークプラグ関連分野において広く利用できる。即ち、レジスタープラグ 、多極型プラグ及び農林業機械用プラグ等として利用できる。また、 GHPプラグ及び ガスエンジン用プラグ等として利用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 電極本体部及び該電極本体部に接合されたチップを備える外側電極と、火花放電 ギャップを介して該チップと対向する中心電極と、を具備するスパークプラグにおい て、
上記電極本体部は、 Crを 13 18質量％、 Cを 0. 03-0. 08質量％、 Moを 1一 3 . 5質量％、 Niを 68質量％以上含むニッケル合金からなることを特徴とするスパーク プラグ。
[2] 上記ニッケル合金は、硬度が 185— 220Hvであることを特徴とする請求項 1に記載 のスパークプラグ。
[3] 上記ニッケル合金は、 900°Cでの引張強さが 120MPaより大きいことを特徴とする請 求項 1又は 2に記載のスパークプラグ。
[4] 上記ニッケル合金は、 Si、 Al、 Mn及び Tiの合計含有量が 0. 8質量％以下であるこ とを特徴とする請求項 1乃至 3の何れか一項に記載のスパークプラグ。
[5] 上記チップは、 Niを 4質量％以下含有する白金合金力もなることを特徴とする請求項
1乃至 4の何れか一項に記載のスパークプラグ。
[6] 上記外側電極は、負極として用いられることを特徴とする請求項 1乃至 5の何れか一 項に記載のスパークプラグ。
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