【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、点火プラグの火花ギツヤプを形成す
る中心電極ないし接地電極の火花放電部にチツプ
電極化して使用される電極材料に関するものであ
る。
従来、点火プラグの電極消耗を少なくする方法
として火花放電部に耐熱性、耐酸化性を有する白
金、白金合金等の貴金属チツプ電極が電気溶接手
段によつて形成した点火プラグは、ニツケル合金
等の卑金属から成る放電部の点火プラグに比較し
て消耗が少なく、耐久寿命を向上させることがで
きる。この場合のチツプ電極は経済的な制約およ
び耐久性を考慮すると0.1〜0.7mmの薄膜化して使
用される。
ところで実際にエンジン内で使用した場合には
この薄膜部分の温度は900〜1000℃以上にもなり、
腐食雰囲気としては非常に厳しいものとなるが、
特に白金系合金は900℃以上の還元性雰囲気では
非常に腐食に対して不安定な状態となつている。
例えば純白金の場合には、結晶粒成長が著しく速
く、400℃以上の温度より結晶粒成長を始め、900
℃以上になると0.5mmの薄膜に対し一つの結晶粒
径になる程まで成長する可能性があり、エンジン
内で使用した場合粒界に沿つて腐食が進行してク
ラツクを生じるいわゆる粒界破壊が大きく、電極
寿命が著しく低下する、また点火プラグ電極材と
して知られている白金イリジウム合金（Ir5〜20
重量％）においては、イリジウムの添加によつて
結晶粒成長温度が700〜880℃と高く、粗大化が遅
くなつて電極のダメージが少なくなるが、それで
も点火プラグ電極としての耐久性を十分に満足す
ることができなかつた。
本発明は上記のような粒界破壊を防止するため
に、エンジンの使用温度である900〜1000℃にお
いても十分に安定性を有し、腐食速度が小さく電
極寿命が大巾に向上することができる点火プラグ
用電極材料の提供を目的とする。
本発明は白金にイリジウム15.0〜25.0重量％と
タングステン0.1〜5.0重量％とより成るか又はイ
リジウム15.0〜25.0重量％とタングステンにもリ
ブデン、ロジウム、レニウム、ルテニウム、コバ
ルト、鉄、マンガン及びニツケルから選ばれる少
なくとも１種が加わつて、0.1〜5.0重量％で、且
つイリジウムとの和が20.0〜30.0重量％の範囲に
ある白金合金によつて高温における結晶粒の粗大
化を有効に防止することを特徴とするものであ
る。
本発明において、イリジウムを15.0重量％以上
とする理由は900℃以上における結晶粒の粗大化
防止効果を確実なものとし、25.0重量％以上添加
すると硬くなつて加工性が悪く、量産性に乏しく
なるためであり、イリジウムに添加するタングス
テン単体又はタングステンにモリブデン、ロジウ
ム、レニウム、ルテニウム、コバルト、鉄、マン
ガン及びニツケルの少なくとも１種を0.1〜5.0重
量％に限定する理由は、0.1重量％以下では粗大
化が防止できず、5.0重量％以上では同様に加工
性が困難となるからである。
以下本発明を実施例によつて説明する。
実施例 １
表１に示すNo.１〜No.17の組成を有する白金合金
を溶解によりインゴツトをそれぞれ製造し熱間鍜
造、圧延加工して0.5mm厚さまで圧延加工を行つ
た。次にこの各試料について、電気炉に所定温度
に１時間放置して結晶組織による結晶粒成長温度
を求めた。
この結果は表１に示す通りであつて、本発明の
試料No.６〜17のいずれも結晶粒の粗大化温度は従
来のNo.１〜３に比べて900℃以上の高温であり白
金表面の異常侵食を有効に防止することができ
る。なお試料No.４、No.５のイリジウム単独添加で
は粗大抑制効果がすぐれているが電極材料との溶
接部における接合力が劣り、イリジウムが25.0重
量％以上では加工性が極端に劣化する。
The present invention relates to an electrode material that is used as a chip electrode in the spark discharge portion of the center electrode or ground electrode that forms the spark gap of a spark plug. Conventionally, as a method of reducing the electrode wear of spark plugs, spark plugs have been made using electric welding means to form noble metal chip electrodes such as heat-resistant and oxidation-resistant platinum or platinum alloys in the spark discharge part. Compared to spark plugs with discharge parts made of base metals, they wear out less and can extend their lifespan. In this case, the chip electrode is used in a thin film of 0.1 to 0.7 mm in consideration of economic constraints and durability. By the way, when actually used inside an engine, the temperature of this thin film part can reach over 900 to 1000 degrees Celsius.
Although the corrosive atmosphere is extremely harsh,
In particular, platinum-based alloys are extremely unstable against corrosion in reducing atmospheres at temperatures above 900°C.
For example, in the case of pure platinum, crystal grain growth is extremely fast, starting at temperatures above 400°C, and starting at temperatures above 900°C.
If the temperature exceeds ℃, a thin film of 0.5 mm may grow to the size of one grain, and when used in an engine, corrosion progresses along the grain boundaries, causing so-called grain boundary fracture, which causes cracks. platinum-iridium alloy (Ir5~20), which is also known as spark plug electrode material.
(wt%), the addition of iridium increases the crystal grain growth temperature to 700-880℃, slows coarsening and reduces damage to the electrode, but it still satisfies the durability as a spark plug electrode. I couldn't do it. In order to prevent grain boundary fracture as described above, the present invention has sufficient stability even at the operating temperature of engines of 900 to 1000 degrees Celsius, has a low corrosion rate, and can significantly improve electrode life. The purpose of this invention is to provide electrode materials for spark plugs that can be used. The present invention consists of platinum with 15.0-25.0% by weight of iridium and 0.1-5.0% by weight of tungsten, or 15.0-25.0% by weight of iridium and tungsten selected from livedenum, rhodium, rhenium, ruthenium, cobalt, iron, manganese and nickel. A platinum alloy containing at least one kind of platinum in an amount of 0.1 to 5.0% by weight and a sum of iridium in a range of 20.0 to 30.0% by weight effectively prevents coarsening of crystal grains at high temperatures. That is. In the present invention, the reason why iridium is set at 15.0% by weight or more is to ensure the effect of preventing coarsening of crystal grains at temperatures above 900°C, and adding more than 25.0% by weight results in hardness, poor workability, and poor mass productivity. This is because the amount of tungsten added to iridium or at least one of molybdenum, rhodium, rhenium, ruthenium, cobalt, iron, manganese, and nickel is limited to 0.1 to 5.0% by weight. This is because, if the amount exceeds 5.0% by weight, processability will similarly become difficult. The present invention will be explained below with reference to Examples. Example 1 Ingots were produced by melting platinum alloys having compositions No. 1 to No. 17 shown in Table 1, hot-formed, and rolled to a thickness of 0.5 mm. Next, each sample was left in an electric furnace at a predetermined temperature for 1 hour to determine the crystal grain growth temperature based on the crystal structure. The results are shown in Table 1, and the coarsening temperature of crystal grains in all of the samples Nos. 6 to 17 of the present invention was higher than 900℃ compared to the conventional samples Nos. 1 to 3, and the platinum surface can effectively prevent abnormal erosion. Incidentally, when iridium was added alone in samples No. 4 and No. 5, the effect of suppressing coarseness was excellent, but the bonding strength at the welded part with the electrode material was poor, and when iridium was added in an amount of 25.0% by weight or more, workability was extremely deteriorated.
【表】【table】
【表】
実施例 ２
さらに表１の本発明のNo.７および従来例のNo.１
のいずれも0.5厚さの試料を用い、これら試料を
中心電極の先端面に電気溶接にて溶接した点火プ
ラグを容易し、140c.c.の２サイクルエンジンの
3000rpm×４／４条件で耐久テストを行つた結
果、従来例のNo.１は100〜150時間で白金表面が侵
食するのに対し本発明のNo.７は500時間経過後も
合金表面の異常はなかつた。
以上述べたように、本発明の点火プラグ用電極
材料である白金合金はエンジンの使用温度900〜
1000℃以上において腐森および異常侵食を防止し
て長時間にわたつて安定し、点火プラグ電極とし
て優れた耐久性を有する。また、薄膜細径部材に
従来の白金合金と同様に加工性で製作でき、溶接
性についても殆ど従来と同様に接合できるる。[Table] Example 2 Furthermore, No. 7 of the present invention and No. 1 of the conventional example in Table 1
In each case, samples with a thickness of 0.5 were used, and these samples were electrically welded to the tip of the center electrode to form a spark plug.
As a result of a durability test conducted under the conditions of 3000 rpm x 4/4, the platinum surface of conventional example No. 1 corroded after 100 to 150 hours, while the present invention No. 7 showed no abnormalities on the alloy surface even after 500 hours. I stopped talking. As mentioned above, the platinum alloy that is the electrode material for the spark plug of the present invention has an engine operating temperature of 900 to
It prevents decomposition and abnormal erosion at temperatures above 1000℃ and remains stable for long periods of time, offering excellent durability as a spark plug electrode. In addition, it can be manufactured into thin film small-diameter members with the same workability as conventional platinum alloys, and can be joined with almost the same weldability as conventional platinum alloys.