JPH02250938A - 耐食性および耐エロージョン性の優れた導電性サーメット組成物およびその製造方法およびそれを用いた点火プラグまたはグロープラグの製造方法 - Google Patents
耐食性および耐エロージョン性の優れた導電性サーメット組成物およびその製造方法およびそれを用いた点火プラグまたはグロープラグの製造方法Info
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- JPH02250938A JPH02250938A JP1191573A JP19157389A JPH02250938A JP H02250938 A JPH02250938 A JP H02250938A JP 1191573 A JP1191573 A JP 1191573A JP 19157389 A JP19157389 A JP 19157389A JP H02250938 A JPH02250938 A JP H02250938A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、点火または加熱装置、特にガソリンエンジン
用スパークプラグまたはプラズマ放電プラグおよびディ
ーゼルエンジン用または外燃エンジン(たとえばスター
リングエンジン)用グロープラグの製造に用いることが
できる導電性サーメット組成物に関し、またその製造方
法およびそれを用いた点火プラグまたはグロープラグの
製造方法に関する。
用スパークプラグまたはプラズマ放電プラグおよびディ
ーゼルエンジン用または外燃エンジン(たとえばスター
リングエンジン)用グロープラグの製造に用いることが
できる導電性サーメット組成物に関し、またその製造方
法およびそれを用いた点火プラグまたはグロープラグの
製造方法に関する。
本明細書においては、導電性サーメットと導電性セラミ
ックスとを次のように区別する。すなわち、導電性サー
メットは粒子状の導電性成分(たとえば金属粉末の粒子
)と絶縁性セラミックス材料とを混合した2元組成物で
ある。これに対して、導電性セラミックスは導電性鉱物
から成る。この導電性鉱物としては、ある種の金属の炭
化物、窒化物、硼化物、珪化物、酸化物があり、たとえ
ば、ZrC,WC,SiC,TiN、Mo2N、TaN
、NbN、5CB2.TiB2.MoB、ZrB、
(Y、Ca) (Cr、Mn)03. (La。
ックスとを次のように区別する。すなわち、導電性サー
メットは粒子状の導電性成分(たとえば金属粉末の粒子
)と絶縁性セラミックス材料とを混合した2元組成物で
ある。これに対して、導電性セラミックスは導電性鉱物
から成る。この導電性鉱物としては、ある種の金属の炭
化物、窒化物、硼化物、珪化物、酸化物があり、たとえ
ば、ZrC,WC,SiC,TiN、Mo2N、TaN
、NbN、5CB2.TiB2.MoB、ZrB、
(Y、Ca) (Cr、Mn)03. (La。
5r)(Cr、Mn)03.等の単独物質または他の鉱
物との混合物である。
物との混合物である。
導電性サーメットは、導電性セラミックスに比べて、必
要な焼結条件が緩く、かつ多様な電気的特性が得られ(
成分問合段階での組成制御性が良いので)、また場合に
よっては出発材料が低コストであるため、多くの用途に
おいて技術的にも経済的にも有利である。
要な焼結条件が緩く、かつ多様な電気的特性が得られ(
成分問合段階での組成制御性が良いので)、また場合に
よっては出発材料が低コストであるため、多くの用途に
おいて技術的にも経済的にも有利である。
゛従来、点火および加熱の分野に有用な非常に多くの導
電性セラミックスおよび導電性サーメットが知られてい
る。これらの組成物の内のある種のものは、絶縁性のセ
ラミックス粒子と導電性のセラミックス粒子または金属
粒子との混合物であるため、導電性サーメットと導電性
セラミックスとの丁度中間として考えることができる。
電性セラミックスおよび導電性サーメットが知られてい
る。これらの組成物の内のある種のものは、絶縁性のセ
ラミックス粒子と導電性のセラミックス粒子または金属
粒子との混合物であるため、導電性サーメットと導電性
セラミックスとの丁度中間として考えることができる。
たとえば、JP−A−150,579/1980 (自
動車部品)に開示された点火スパークプラグは、中央電
極が、Al20a、TiO2,’riC,CrzOa、
NbC,WC,S ic、TaC。
動車部品)に開示された点火スパークプラグは、中央電
極が、Al20a、TiO2,’riC,CrzOa、
NbC,WC,S ic、TaC。
Mo5izのような絶縁性または導電性のセラミックス
とCr、Co、Fe、AI、W、Mo等の金属粒子とを
含有するサーメット組成物で作られている。
とCr、Co、Fe、AI、W、Mo等の金属粒子とを
含有するサーメット組成物で作られている。
JP−A−44391/1986 (NGK)に開示さ
れた点火スパークプラグは、中央電極の一部が、A 1
203. T i 02. Cr20s、 Z to
2.S to、Y2O3,Lazy3.N io。
れた点火スパークプラグは、中央電極の一部が、A 1
203. T i 02. Cr20s、 Z to
2.S to、Y2O3,Lazy3.N io。
Cab、T iC,S s C,B4C,CrzC2゜
WC,TiN、AIN、BN、およびMO5+2から選
択されたセラミックスとCr、Co、Mo。
WC,TiN、AIN、BN、およびMO5+2から選
択されたセラミックスとCr、Co、Mo。
Mn、Pt、およびPdから選択された金属粒子とを含
有する組成物を焼結することによって得られたサーメッ
トで作られている。
有する組成物を焼結することによって得られたサーメッ
トで作られている。
JP−A−44393/1986 (NGK)に記載さ
れている導電性サーメット組成物は上記公報のものと幾
分近似しているが、金属粒子が非等方的に分布している
ので、セラミックスマトリクス中の金属粒子の濃度が方
向により所定パターンで変化している。
れている導電性サーメット組成物は上記公報のものと幾
分近似しているが、金属粒子が非等方的に分布している
ので、セラミックスマトリクス中の金属粒子の濃度が方
向により所定パターンで変化している。
US−A−4,427,915にも点火スパークプラグ
用の導電性サーメット組成物が記載されている。これら
組成物は以上に説明したものと極めて近似しているが、
金属粒子としてA g * Ru+Rh、Auのよう
な貴金属を更に含む。
用の導電性サーメット組成物が記載されている。これら
組成物は以上に説明したものと極めて近似しているが、
金属粒子としてA g * Ru+Rh、Auのよう
な貴金属を更に含む。
以上の公報の他、導電性のセラミックスとサーメットを
用いた点火プラグを開示している公報としては、EP−
A−171,153(ジェネラルモータース)、US−
A−4,475,029および4,633.064 (
いずれも日本電装)、US−A−4,528,121(
日立)、US−A−4,205,363(CARBOR
UNDUM)がある。
用いた点火プラグを開示している公報としては、EP−
A−171,153(ジェネラルモータース)、US−
A−4,475,029および4,633.064 (
いずれも日本電装)、US−A−4,528,121(
日立)、US−A−4,205,363(CARBOR
UNDUM)がある。
点火プラグの電極あるいは白熱体を作製するための上記
公知技術の′導電性サーメットおよび導電性セラミック
スは利点を有するが、その性能、特に高温腐食およびス
パーク放電による電気的エロージョンに対する耐性を更
に向上させることが望まれている。
公知技術の′導電性サーメットおよび導電性セラミック
スは利点を有するが、その性能、特に高温腐食およびス
パーク放電による電気的エロージョンに対する耐性を更
に向上させることが望まれている。
上記の課題は、本発明によれば、アルミナ基セラミック
スおよび30〜5 Qwt%の金属粒子を含有し、上記
金属粒子が部分的に酸化されており、上記粒子中の金属
に対する酸素の重量比率が0゜3〜10%である耐食性
および耐エロージョン性の優れた導電性サーメット組成
物によって解決される。
スおよび30〜5 Qwt%の金属粒子を含有し、上記
金属粒子が部分的に酸化されており、上記粒子中の金属
に対する酸素の重量比率が0゜3〜10%である耐食性
および耐エロージョン性の優れた導電性サーメット組成
物によって解決される。
前記金属粒子の金属酸化物は、粒子の表面の少なくとも
一部に付着した被膜の形であることが望ましい。
一部に付着した被膜の形であることが望ましい。
本発明の導電性サーメット組成物は、2〜20wt%の
珪酸塩基ガラス質相を更に含有することが望ましい。ま
た、上記のガラス質相は、SiO2と、MgO,Cab
、Nano、Fe1Os+T iOz、 Z n O,
P b 02.およびB20.の内の少なくとも一種の
酸化物とを含有することが望ましい。
珪酸塩基ガラス質相を更に含有することが望ましい。ま
た、上記のガラス質相は、SiO2と、MgO,Cab
、Nano、Fe1Os+T iOz、 Z n O,
P b 02.およびB20.の内の少なくとも一種の
酸化物とを含有することが望ましい。
また、上記アルミナ基セラミックスは少なくとも部分的
に、式3A1203・2SiOzで表されるムライトか
らなることが望ましい。
に、式3A1203・2SiOzで表されるムライトか
らなることが望ましい。
本発明の導電性サーメット組成物は、アルミナ基セラミ
ックスと、組成物として十分な導電性を付与する30〜
6Qwt%の金属粒子とを含有し、著しく向上した耐高
温腐食性および耐スパーク放電エロージョン性を有する
。従来技術に対する本発明の主たる改良点は、上記の金
属粒子が、粒子の酸素/金属重量比率が0.3〜10%
(すなわち、0.003〜0.1)となるように部分的
に酸化されていることである。
ックスと、組成物として十分な導電性を付与する30〜
6Qwt%の金属粒子とを含有し、著しく向上した耐高
温腐食性および耐スパーク放電エロージョン性を有する
。従来技術に対する本発明の主たる改良点は、上記の金
属粒子が、粒子の酸素/金属重量比率が0.3〜10%
(すなわち、0.003〜0.1)となるように部分的
に酸化されていることである。
本発明の組成物中に部分的に酸化された金属粒子が存在
すると性能が著しく向上する明確な理由はまだ詳細には
解明されていないが(また本発明の範囲を明確にするた
めに必要ではないカリ、金属酸化物が、望ましくは少な
くとも粒子表面の一部分に酸化物の被膜あるいは層の形
で、粒子の金属に付着していると、サーメットの強度、
特に摩擦、腐食、および電気的エロージョンによって生
ずる摩損および裂損(テアリング)に対する耐性を著し
く向上させることは解明された。すなわち、粒状金属の
酸化物は、特にクロムの場合には、セラミックス相(A
1203)中にある程度の溶解度を有するため金属粒子
とセラミックス相との間の不連続障壁を著しく低下する
。そのため、金属粒子に付着して金属粒子とセラミック
スマトリクスとの間に介在するこの酸化物層が、サーメ
ット全体としての適合性を高め、適切な強化作用と優れ
た機械特性を付与する。
すると性能が著しく向上する明確な理由はまだ詳細には
解明されていないが(また本発明の範囲を明確にするた
めに必要ではないカリ、金属酸化物が、望ましくは少な
くとも粒子表面の一部分に酸化物の被膜あるいは層の形
で、粒子の金属に付着していると、サーメットの強度、
特に摩擦、腐食、および電気的エロージョンによって生
ずる摩損および裂損(テアリング)に対する耐性を著し
く向上させることは解明された。すなわち、粒状金属の
酸化物は、特にクロムの場合には、セラミックス相(A
1203)中にある程度の溶解度を有するため金属粒子
とセラミックス相との間の不連続障壁を著しく低下する
。そのため、金属粒子に付着して金属粒子とセラミック
スマトリクスとの間に介在するこの酸化物層が、サーメ
ット全体としての適合性を高め、適切な強化作用と優れ
た機械特性を付与する。
本発明のサーメット組成物の金属粉末の粒度あるいはメ
ッシニサイズは0.5〜50μm程度であってよく、1
μm前後の粒度が望ましい。この粉末を作るのに適した
金属は、もちろんサーメットを作るために通常用いられ
ている従来公知の金属であり、たとえばCr、Ni、C
o、Fe、Mo、W、Ti等である。
ッシニサイズは0.5〜50μm程度であってよく、1
μm前後の粒度が望ましい。この粉末を作るのに適した
金属は、もちろんサーメットを作るために通常用いられ
ている従来公知の金属であり、たとえばCr、Ni、C
o、Fe、Mo、W、Ti等である。
本発明の組成物の緻密性および焼結状態を向上させるた
めに、セラミックス相を他の鉱物、特に1〜2 Qwt
%のガラス質珪酸塩相で補足することができる。このガ
ラス質相は、3iChを含有する他に、MgO,Cab
、BaO,N a 20 +に20. F e20s
+ T j 02. Z r Oa、 Z nO,
Pboa、B2O3,およびその他従来ガラスを作るた
めに用いられている酸化物から選択された一種または二
種以上を任意に含有する。本発明の一態様においては、
サーメット組成物のセラミックスは、少なくとも部分的
にムライト、すなわち化学式3A1*Oa・2Si02
で表されるアルミノ珪酸塩混合物から成る。
めに、セラミックス相を他の鉱物、特に1〜2 Qwt
%のガラス質珪酸塩相で補足することができる。このガ
ラス質相は、3iChを含有する他に、MgO,Cab
、BaO,N a 20 +に20. F e20s
+ T j 02. Z r Oa、 Z nO,
Pboa、B2O3,およびその他従来ガラスを作るた
めに用いられている酸化物から選択された一種または二
種以上を任意に含有する。本発明の一態様においては、
サーメット組成物のセラミックスは、少なくとも部分的
にムライト、すなわち化学式3A1*Oa・2Si02
で表されるアルミノ珪酸塩混合物から成る。
本発明のサーメット組成物を製造する方法においては、
サーメットの各成分く前駆体化合物)を−緒に混合した
ものに成形添加剤および焼結添加剤を加える調合をまず
行う。得られた混合物を成形することによって、機械的
な摩損を生じないで安全に取り扱えかつ加熱できる「グ
リ−21体とする。次にこの「グリーン」体を高温(た
とえば1200〜1600℃程度)で焼結して望みの導
電性サーメット組成物で出来た物品にする。
サーメットの各成分く前駆体化合物)を−緒に混合した
ものに成形添加剤および焼結添加剤を加える調合をまず
行う。得られた混合物を成形することによって、機械的
な摩損を生じないで安全に取り扱えかつ加熱できる「グ
リ−21体とする。次にこの「グリーン」体を高温(た
とえば1200〜1600℃程度)で焼結して望みの導
電性サーメット組成物で出来た物品にする。
金属粒子の表面に酸化物を形成するには幾つかの方法が
ある。最も簡単な方法は、前もって酸化した金属粒子を
サーメット成分として用いることである。他の方法は、
焼結中に粒子表面を酸化させることである。後者の場合
この酸化に必要な酸素は、後で焼結中の熱によって分解
してその酸素を放出する酸化体を成形前の調合混合物に
付加的に加えるか、あるいは酸素または酸素含有ガスを
含有する雰囲気中で焼結することによって供給される。
ある。最も簡単な方法は、前もって酸化した金属粒子を
サーメット成分として用いることである。他の方法は、
焼結中に粒子表面を酸化させることである。後者の場合
この酸化に必要な酸素は、後で焼結中の熱によって分解
してその酸素を放出する酸化体を成形前の調合混合物に
付加的に加えるか、あるいは酸素または酸素含有ガスを
含有する雰囲気中で焼結することによって供給される。
本発明のサーメット組成物で作られまたは本発明のサー
メット組成物を含むグリーン体を成形する方法としては
従来の方法を用いる。たとえば、前記の調合混合物を入
れた型に1から数T/cm2程度の圧力(等方的または
非等方的)を付加する。基体上に導電性サーメットの層
を堆積させる必要がある場合には、浸漬被覆法を用いる
こともできる。この場合、サーメット成分を調合したス
ラリー中に基体を所定時間浸漬し、引き上げ、そして乾
燥した後に焼結する。
メット組成物を含むグリーン体を成形する方法としては
従来の方法を用いる。たとえば、前記の調合混合物を入
れた型に1から数T/cm2程度の圧力(等方的または
非等方的)を付加する。基体上に導電性サーメットの層
を堆積させる必要がある場合には、浸漬被覆法を用いる
こともできる。この場合、サーメット成分を調合したス
ラリー中に基体を所定時間浸漬し、引き上げ、そして乾
燥した後に焼結する。
成形体の焼結を行うために、よく知られている従来の焼
結方法を用いることもできる。たとえば、グリーン体を
、組成が制御された雰囲気下、たとえば中性ガス(アル
ゴン、ヘリウム)または水素、窒素、またはこれらを混
合した雰囲気下の炉内で加熱することができる。焼結中
に組成物の金属粒を表面酸化させたい場合には、酸素分
圧を持つ雰囲気中で焼結を行う。酸素分圧は酸素を放出
するガス、たとえば20/80 (v/v)H2/8゜
0混合ガスを導入することによって制御できる。
結方法を用いることもできる。たとえば、グリーン体を
、組成が制御された雰囲気下、たとえば中性ガス(アル
ゴン、ヘリウム)または水素、窒素、またはこれらを混
合した雰囲気下の炉内で加熱することができる。焼結中
に組成物の金属粒を表面酸化させたい場合には、酸素分
圧を持つ雰囲気中で焼結を行う。酸素分圧は酸素を放出
するガス、たとえば20/80 (v/v)H2/8゜
0混合ガスを導入することによって制御できる。
この酸化は、焼結工程とは独立に、より低温、たとえば
500〜1200℃程度で行うこともできる。
500〜1200℃程度で行うこともできる。
調合混合物に加えられた酸化剤の熱分解によってサーメ
ットの金属粒の表面酸化を起こす場合、この酸化剤は、
焼結温度で熱分解する有機酸化剤または焼結中に酸素を
放出する鉱物酸化体から選択することができる。酸化剤
の例としては、金属酸化物、金属水酸化物(たとえばA
I (OH) 3、F e (OH) s、Na2
0−) 、あるいは塩(たとえば硝酸塩、しゅう酸塩、
炭酸塩、チタン酸塩等)が挙げられる。調合混合物中の
上記酸化体の重量比率は必要とする金属粒子の酸化の程
度に基本的に依存するが、一般的には約0.5〜20w
t%の範囲である。
ットの金属粒の表面酸化を起こす場合、この酸化剤は、
焼結温度で熱分解する有機酸化剤または焼結中に酸素を
放出する鉱物酸化体から選択することができる。酸化剤
の例としては、金属酸化物、金属水酸化物(たとえばA
I (OH) 3、F e (OH) s、Na2
0−) 、あるいは塩(たとえば硝酸塩、しゅう酸塩、
炭酸塩、チタン酸塩等)が挙げられる。調合混合物中の
上記酸化体の重量比率は必要とする金属粒子の酸化の程
度に基本的に依存するが、一般的には約0.5〜20w
t%の範囲である。
前もって酸化された(以下、「前酸化」と略称する)金
属質粉末を用いて本発明のサーメットを調合する場合は
、この前酸化粉末は種々の酸化方法によって得ることが
できる。たとえば、クロム粉末の粒子を表面酸化するに
は、クロム粉末を加熱された酸素流または重クロム酸塩
溶液に接触させることができる。一般的に、金属粉末を
表面酸化させる方法はよく知られているので、ここでは
更に詳細な説明を加えない。本発明に用いる金属粒子の
酸化の程度、すなわち金属粒中の酸素の重量比率は0.
3〜20%であることが望ましい。
属質粉末を用いて本発明のサーメットを調合する場合は
、この前酸化粉末は種々の酸化方法によって得ることが
できる。たとえば、クロム粉末の粒子を表面酸化するに
は、クロム粉末を加熱された酸素流または重クロム酸塩
溶液に接触させることができる。一般的に、金属粉末を
表面酸化させる方法はよく知られているので、ここでは
更に詳細な説明を加えない。本発明に用いる金属粒子の
酸化の程度、すなわち金属粒中の酸素の重量比率は0.
3〜20%であることが望ましい。
以下に、添付図面を参照し、実施例によって本発明を更
に詳細に説明する。
に詳細に説明する。
例1 (本発明)
下記の成分を直径12mmのアルミナピーズ400gと
一緒にアルミナボールミル中で24時間混練した。
一緒にアルミナボールミル中で24時間混練した。
混練成分
一アルミナ粉末59.5g(粒度:約1μm0約80%
の3i0zとMgO,CaO,およびNaZOの残部と
からなるガラス相を約I 0wt%含有するもの) −クロム粉末40.5g(温度300℃、酸素量約1〜
3wt%の酸素流によって前もって酸化したもの) 一魚油1.5g(分散剤) 一ブタノール50g(溶媒) 一樟脳8g(バインダー) 得られた混合物を乾燥した後300μmのスクリーンで
篩掛けした。この粉末を1゜IT/cm2の圧力下で円
板(直径15mm、厚さ3 m m )に圧縮成形した
。
の3i0zとMgO,CaO,およびNaZOの残部と
からなるガラス相を約I 0wt%含有するもの) −クロム粉末40.5g(温度300℃、酸素量約1〜
3wt%の酸素流によって前もって酸化したもの) 一魚油1.5g(分散剤) 一ブタノール50g(溶媒) 一樟脳8g(バインダー) 得られた混合物を乾燥した後300μmのスクリーンで
篩掛けした。この粉末を1゜IT/cm2の圧力下で円
板(直径15mm、厚さ3 m m )に圧縮成形した
。
円板を1550℃で2時間焼結した後、2×2X5mm
の小さい棒(ブロック)状に切断した。
の小さい棒(ブロック)状に切断した。
サーメット組成物の電気特性および耐久性を試験するた
めに、上記棒状サンプルを点火スパークプラグの中央電
極に導電性銀エポキシ接着剤で固定しく電極間距離=1
mm)、この状態で棒状サンプルに15.000回のス
パーク放電(プラズマ放電、1000VDC,1ジユー
ル/スパーク)を行った。次に、棒状サンプルを溶媒(
例えばトリクロロエチレン)で取り外し、洗浄・乾燥し
た後、重量損を秤量した。次に、通常の方法で測定した
実際のサーメット密度4.15g/am3を用いて、上
記の重量損を体積損に換算した。スパーク電気工ローシ
ョンによる体積損を第1表に示す。同表中の値は、同一
条件で試験した従来の点火スパークプラグの従来のニッ
ケル合金の体積損に対する%値で表しである。
めに、上記棒状サンプルを点火スパークプラグの中央電
極に導電性銀エポキシ接着剤で固定しく電極間距離=1
mm)、この状態で棒状サンプルに15.000回のス
パーク放電(プラズマ放電、1000VDC,1ジユー
ル/スパーク)を行った。次に、棒状サンプルを溶媒(
例えばトリクロロエチレン)で取り外し、洗浄・乾燥し
た後、重量損を秤量した。次に、通常の方法で測定した
実際のサーメット密度4.15g/am3を用いて、上
記の重量損を体積損に換算した。スパーク電気工ローシ
ョンによる体積損を第1表に示す。同表中の値は、同一
条件で試験した従来の点火スパークプラグの従来のニッ
ケル合金の体積損に対する%値で表しである。
耐高温腐食性を(例えば燃焼室内での高温腐食に近似さ
せて)試験するために、0.2%(v/V)すなわち3
g/m3のH2Sを含有するメタンを燃焼させて得た雰
囲気中で、棒状サンプルを1000℃で24時間加熱し
た。試験結果を相対的重量増でやはり第1表に示す。こ
の重量増は金属の酸化によるものである。
せて)試験するために、0.2%(v/V)すなわち3
g/m3のH2Sを含有するメタンを燃焼させて得た雰
囲気中で、棒状サンプルを1000℃で24時間加熱し
た。試験結果を相対的重量増でやはり第1表に示す。こ
の重量増は金属の酸化によるものである。
例2 (比較例)
例1と同様な操作を行った。゛ただし、調合成分中、前
酸化されたクロム粉末の代わりに同一粒度の酸化してい
ないクロム粉末を用いた。この比較組成物を焼結して得
られたサーメットサンプルについて例1と同様の試験を
行った結果を第1表にまとめて示す。
酸化されたクロム粉末の代わりに同一粒度の酸化してい
ないクロム粉末を用いた。この比較組成物を焼結して得
られたサーメットサンプルについて例1と同様の試験を
行った結果を第1表にまとめて示す。
例3(比較例)
酸化していないクロム粉末を用いて上記の例と同様の操
作を行った。ただし、シリケートガラス相は用いず、そ
れを置換する量の、一部MgO(4wt%)を含むA1
.03を用いた。
作を行った。ただし、シリケートガラス相は用いず、そ
れを置換する量の、一部MgO(4wt%)を含むA1
.03を用いた。
すなわち、他の成分は例1と同様であり、操作条件は前
記の例(例1および2)と同様であり、下記成分が異な
る。
記の例(例1および2)と同様であり、下記成分が異な
る。
アルミナ 61゜9g
純粋クロム粉末 38.1g
Mg0 0.25g
上記組成で前記各側と同様に1550℃で焼結を行い、
得られたサーメットサンプルを例1と同様に試験した。
得られたサーメットサンプルを例1と同様に試験した。
結果をまとめて第1表に示す。
例4 (本発明)
例1のサーメット組成物を用いて点火スパークプラグを
作製した。このスパークプラグを第1図に模式的に示す
。
作製した。このスパークプラグを第1図に模式的に示す
。
このスパークプラグは、従来の金属シェル1がグランド
電極4と一体化されており、絶縁部材2(ガラス化され
たアルミナセラミックス製)およびこの部材の中空軸芯
部内の下記要素を含む。すなわち、ターミナルロッド9
、導電性ガスケット7、干渉抑制抵抗体くインタフイア
ランス・サプレッサ・レジスタ)8、および本発明に従
ったサーメット組成物で作られた中央電極6の各要素で
ある。この電極6は例1で説明した条件下で通常の方法
により成形および焼結して得られる。上記幾つかのプラ
グ部品を通常のスパークプラグ生産方法に従って組み立
てた。
電極4と一体化されており、絶縁部材2(ガラス化され
たアルミナセラミックス製)およびこの部材の中空軸芯
部内の下記要素を含む。すなわち、ターミナルロッド9
、導電性ガスケット7、干渉抑制抵抗体くインタフイア
ランス・サプレッサ・レジスタ)8、および本発明に従
ったサーメット組成物で作られた中央電極6の各要素で
ある。この電極6は例1で説明した条件下で通常の方法
により成形および焼結して得られる。上記幾つかのプラ
グ部品を通常のスパークプラグ生産方法に従って組み立
てた。
上記スパークプラグを自動車エンジン内で試験した結果
、中央電極がニッケル合金製の標準的な比較プラグおよ
び中央電極が従来技術に従った導電性サーメットの比較
プラグに比べて、耐用寿命が著しく長いことが確認され
た。
、中央電極がニッケル合金製の標準的な比較プラグおよ
び中央電極が従来技術に従った導電性サーメットの比較
プラグに比べて、耐用寿命が著しく長いことが確認され
た。
変化態様として、第1図に示したプラグのグランド電極
4に、中央電極と同等のサーメット組成物で作られた小
さい棒あるいはキャップ5を溶接またはろう付けするこ
ともできる。この場合、プラグの耐用寿命は更に長くな
る。
4に、中央電極と同等のサーメット組成物で作られた小
さい棒あるいはキャップ5を溶接またはろう付けするこ
ともできる。この場合、プラグの耐用寿命は更に長くな
る。
例5(本発明)
例1と同様なサーメット組成物を用いてディーゼルエン
ジン用グロープラグを作製した。第2図にこのようなプ
ラグを模式的に示す。
ジン用グロープラグを作製した。第2図にこのようなプ
ラグを模式的に示す。
このプラグは、金属製アウターシェル12に(例4のプ
ラグの場合のように)ネジ部13が設けられており、こ
のシェルは2つの部材14と15が軸方向に突き合わせ
られて成る中空絶縁部材を取り囲んでいる。絶縁部材1
4の中空部内にある金属製ターミナルロッド16は、部
材15の内側環状部に接触し、且つ大きな断面の張出底
部17によって部材14内に保持されている。中空円筒
状絶縁部材15は、外側面および内側面が本発明に従っ
た組成のサーメツト層18で被覆されている。第2図に
示したように、この層18は絶縁体15の外部ターミナ
ル面19を含めた部材15の全自由表面を途切れなく覆
って、連続した電気抵抗体を成している。この電気抵抗
体の両端は、それぞれロッド16の底部17およびその
外周部20で金属製シース12と電気的に接続している
。
ラグの場合のように)ネジ部13が設けられており、こ
のシェルは2つの部材14と15が軸方向に突き合わせ
られて成る中空絶縁部材を取り囲んでいる。絶縁部材1
4の中空部内にある金属製ターミナルロッド16は、部
材15の内側環状部に接触し、且つ大きな断面の張出底
部17によって部材14内に保持されている。中空円筒
状絶縁部材15は、外側面および内側面が本発明に従っ
た組成のサーメツト層18で被覆されている。第2図に
示したように、この層18は絶縁体15の外部ターミナ
ル面19を含めた部材15の全自由表面を途切れなく覆
って、連続した電気抵抗体を成している。この電気抵抗
体の両端は、それぞれロッド16の底部17およびその
外周部20で金属製シース12と電気的に接続している
。
適当な電圧をシース12 (グランドターミナル)とタ
ーミナルロッド16 (プラグターミナル)との間に引
加すると、層18に電流が流れてこの層が加熱され白熱
状態になる。この層18を形成するのに用いたサーメッ
ト組成物が高い耐高温腐食性を有するため、このグロー
プラグをディーゼルエンジンに用いると作動寿命が著し
く長くなる。
ーミナルロッド16 (プラグターミナル)との間に引
加すると、層18に電流が流れてこの層が加熱され白熱
状態になる。この層18を形成するのに用いたサーメッ
ト組成物が高い耐高温腐食性を有するため、このグロー
プラグをディーゼルエンジンに用いると作動寿命が著し
く長くなる。
中空絶縁体15の表面に層18.19.20を被覆する
には、浸漬被覆法を用いることが望ましい。例1の調合
で、溶媒の代わりに下記の分散剤およびバインダーを用
いる。すなわち、トリクロロエチレン:エタノール=1
=1の混合物を50g(溶媒)、5〜10%のポリエチ
レンブチラール、ポリエチレンリコール:ジオクチルフ
タレー)=l:lの混合物を6%、および0.5〜1%
(7)FLUORAD (3M製)(界面活性剤)であ
る。溶媒の量は変えることができ、スラリーに付与する
粘性に依存し、結局サーメット18.19.20上に被
覆する層の厚さによる。上記の通常の条件では、1回の
浸漬処理により乾燥後厚さで約100〜300μmの層
が形成される。もちろん、被覆厚さをこれより厚くした
い場合には、1層目を乾燥してから浸漬処理を繰り返せ
ばよい。浸漬処理により付着した層を(高温または室温
の)空気中で乾燥して溶媒を蒸発させてから、例1に記
載した条件で約1550℃で焼結する。グロープラグの
部品を従来通り組み立てる。すなわち、ロッド16を絶
縁された部材14内に挿入し、ロッドの底部17を部材
15に押し当てて(部材15には前もって焼結サーメツ
ト層を設けである)サーメツト層と底部17とが良好な
電気的接触をするようにしく接触状態をより良好にする
には、柔らかい導電性ガスケット、例えば焼鈍した銅製
ワッシャを用いることができる)、得られた組立体をシ
ェル12内に一体として嵌め込む。
には、浸漬被覆法を用いることが望ましい。例1の調合
で、溶媒の代わりに下記の分散剤およびバインダーを用
いる。すなわち、トリクロロエチレン:エタノール=1
=1の混合物を50g(溶媒)、5〜10%のポリエチ
レンブチラール、ポリエチレンリコール:ジオクチルフ
タレー)=l:lの混合物を6%、および0.5〜1%
(7)FLUORAD (3M製)(界面活性剤)であ
る。溶媒の量は変えることができ、スラリーに付与する
粘性に依存し、結局サーメット18.19.20上に被
覆する層の厚さによる。上記の通常の条件では、1回の
浸漬処理により乾燥後厚さで約100〜300μmの層
が形成される。もちろん、被覆厚さをこれより厚くした
い場合には、1層目を乾燥してから浸漬処理を繰り返せ
ばよい。浸漬処理により付着した層を(高温または室温
の)空気中で乾燥して溶媒を蒸発させてから、例1に記
載した条件で約1550℃で焼結する。グロープラグの
部品を従来通り組み立てる。すなわち、ロッド16を絶
縁された部材14内に挿入し、ロッドの底部17を部材
15に押し当てて(部材15には前もって焼結サーメツ
ト層を設けである)サーメツト層と底部17とが良好な
電気的接触をするようにしく接触状態をより良好にする
には、柔らかい導電性ガスケット、例えば焼鈍した銅製
ワッシャを用いることができる)、得られた組立体をシ
ェル12内に一体として嵌め込む。
例6(本発明)
下記の成分をアルミナボール200gを用いてボールミ
ル中で24時間混練してサーメット組成物を調合した。
ル中で24時間混練してサーメット組成物を調合した。
ムライト粉末 28.5g酸化(5%
)したクロム粉末 21.5g魚油(分散剤)
0.75 g第三ブタノールと石油エーテル の1:2混合物(溶媒) 50g 樟脳(成形バインダー) 4.0g上記の調合
物を例1と同様に円板に成形し、得られたグリーン円板
をアルゴン中で1480℃で2時間焼°結した。焼結し
た組成物を前記各側と全く同様に試験した。結果を第1
表に示す。
)したクロム粉末 21.5g魚油(分散剤)
0.75 g第三ブタノールと石油エーテル の1:2混合物(溶媒) 50g 樟脳(成形バインダー) 4.0g上記の調合
物を例1と同様に円板に成形し、得られたグリーン円板
をアルゴン中で1480℃で2時間焼°結した。焼結し
た組成物を前記各側と全く同様に試験した。結果を第1
表に示す。
例7 (本発明)
例6と同様の操作を行った。ただし、下記の点で異なる
。
。
調合物にタルク粉末(4SiCh・3 M g O・H
2C)を0.85 g加え、焼結温度を1450℃とし
た。試験結果をまとめて第1表に示す。
2C)を0.85 g加え、焼結温度を1450℃とし
た。試験結果をまとめて第1表に示す。
例8(比較例)
例7と同様の操作を行った。ただし、酸化したCr粉末
の代わりに純粋クロム粉末を用いた点のみが異なる。結
果を第1表にまとめて示す。
の代わりに純粋クロム粉末を用いた点のみが異なる。結
果を第1表にまとめて示す。
第1表
(幻無印:本発明、#:比較例
(車重 標準のニッケル合金についての値(20rn
m’のサンプルについて0.33mm’の体積損)をエ
ロージョン100%とした相対値。
m’のサンプルについて0.33mm’の体積損)をエ
ロージョン100%とした相対値。
第1表の結果から、導電性サーメット中に酸化した金属
粉末を用いると、あるいは更にガラス質相が存在すると
、電気的エロージョン特性および耐食性が向上すること
が分かる。
粉末を用いると、あるいは更にガラス質相が存在すると
、電気的エロージョン特性および耐食性が向上すること
が分かる。
第3図に本発明に従った例7のサーメットのミクロ組織
を示し、第4図に比較例である例8のサーメットのミク
ロ組織を示す。
を示し、第4図に比較例である例8のサーメットのミク
ロ組織を示す。
本発明のサーメットにおいては、金属粒がセラミックス
相中に緊密に取り込まれており、明瞭な境界線は観察さ
れない。
相中に緊密に取り込まれており、明瞭な境界線は観察さ
れない。
これに対して、例8の比較サンプルにおいては、金属粒
とセラミックス相との間に鮮明な境界線が観察される。
とセラミックス相との間に鮮明な境界線が観察される。
例9 (本発明)
下記の成分をジルコンボール400gを用いて250m
1ジヤー中で48時間混練してサーメット組成物を調合
した。
1ジヤー中で48時間混練してサーメット組成物を調合
した。
A1,0コ粉末(例1と同じもの):61.9gクロム
粉末(粒度〜1μm0約3,5wt%のCr1esを含
有):40.47g 魚油:1.5g 第三ブタノール/石油エーテル(9/3):0g 樟脳:8g 得られた混合物を減圧下の蒸発によって乾燥させてから
300μmのスクリーンで篩掛けした。
粉末(粒度〜1μm0約3,5wt%のCr1esを含
有):40.47g 魚油:1.5g 第三ブタノール/石油エーテル(9/3):0g 樟脳:8g 得られた混合物を減圧下の蒸発によって乾燥させてから
300μmのスクリーンで篩掛けした。
次に、例4で説明したスパークプラグ電極の形に成形し
、1560℃で焼結した。
、1560℃で焼結した。
得られたサーメットを中央電極として用いたスパークプ
ラグをRVIブジョーエンジン内で98ROM燃料、0
.15gPb/Ilを用イテ試験した。時間(hr)に
対する電極のエロージョン量(mm)を第2表に示す。
ラグをRVIブジョーエンジン内で98ROM燃料、0
.15gPb/Ilを用イテ試験した。時間(hr)に
対する電極のエロージョン量(mm)を第2表に示す。
上記と同様にして比較サンプルを作製した。ただし、用
いたクロム粉末中の酸化クロムはゼロあるいは無視でき
る量であった(POUDNETクロム粉末)。この結果
も第2表に示す。
いたクロム粉末中の酸化クロムはゼロあるいは無視でき
る量であった(POUDNETクロム粉末)。この結果
も第2表に示す。
第2表
下記の調合組成で例9のようにサーメット電極を作製し
た。
た。
A11o3(例1と同一粒度):53.36gクロム粉
末(Cr203として3.5%のOa):46.64g 上記調合物を(前記の例と同様に)魚油1,5g1第三
BuOH/石油エーテル1:3混合物50g1および樟
脳8gの存在下でジルコンボール200gと一緒に24
時間混練した。得られた混合物を例1ふよび8のように
処理した後、例8よりも緩い条件で(低温、短時間で)
焼結した(サンプル記号3゜502で表示する)。
末(Cr203として3.5%のOa):46.64g 上記調合物を(前記の例と同様に)魚油1,5g1第三
BuOH/石油エーテル1:3混合物50g1および樟
脳8gの存在下でジルコンボール200gと一緒に24
時間混練した。得られた混合物を例1ふよび8のように
処理した後、例8よりも緩い条件で(低温、短時間で)
焼結した(サンプル記号3゜502で表示する)。
別に、上記と同様の調合比率、操作条件で、ただし酸素
(Cr203)量5wt%のクロム粉末を用いてサーメ
ット組成物を作製した。このサンプルを記号602で表
示する。
(Cr203)量5wt%のクロム粉末を用いてサーメ
ット組成物を作製した。このサンプルを記号602で表
示する。
両方のサンプルを例9と同様に試験した。結果を第3表
に示す。
に示す。
第3表
電極のエロージョン量(mm)
第1図は、部品の幾つかが本発明に従った導電性サーメ
ットで作られているガソリンエンジン用点火スパークプ
ラグを模式的に示す断面図、第2図は、部品の幾つかが
本発明に従った導電性サーメットで作られているディー
ゼルエンジン用グロープラグを模式的に示す断面図、第
3図は、本発明に従ったサーメット組成物の金属組織を
示す顕微鏡写真、および 第4図は、比較のために従来のサーメット組成物の金属
組織を示す顕微鏡写真である。 1:金属シェル、 2:絶縁部材、 4ニゲランド電極、 5:棒あるいはキャップ、 6:中央電極、 7:導電ガスケット、 8:干渉抑制抵抗体(インタフイアランス・サプレッサ
・レジスタ)、 9:ターミナルロッド、 12:金属製アウターシェル、 13:ネジ部、 14.15:絶縁部材、 16:金属製ターミナルロッド、 17:張出底部、 18:サーメツト層、 19:外部ターミナル面。
ットで作られているガソリンエンジン用点火スパークプ
ラグを模式的に示す断面図、第2図は、部品の幾つかが
本発明に従った導電性サーメットで作られているディー
ゼルエンジン用グロープラグを模式的に示す断面図、第
3図は、本発明に従ったサーメット組成物の金属組織を
示す顕微鏡写真、および 第4図は、比較のために従来のサーメット組成物の金属
組織を示す顕微鏡写真である。 1:金属シェル、 2:絶縁部材、 4ニゲランド電極、 5:棒あるいはキャップ、 6:中央電極、 7:導電ガスケット、 8:干渉抑制抵抗体(インタフイアランス・サプレッサ
・レジスタ)、 9:ターミナルロッド、 12:金属製アウターシェル、 13:ネジ部、 14.15:絶縁部材、 16:金属製ターミナルロッド、 17:張出底部、 18:サーメツト層、 19:外部ターミナル面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.アルミナ基セラミックスおよび30〜60wt%の
金属粒子を含有し、上記金属粒子が部分的に酸化されて
おり、上記粒子中の金属に対する酸素の重量比率が0.
3〜10%である耐食性および耐エロージョン性の優れ
た導電性サーメット組成物。 2.前記粒子の金属酸化物が、上記粒子の表面の少なく
とも一部に付着した被膜の形である請求項1記載の導電
性サーメット組成物。 3.2〜20wt%の珪酸塩基ガラス質相を更に含有す
る請求項2記載の導電性サーメット組成物。 4.前記ガラス質相が、SiO_2と、MgO,CaO
,Na_2O,Fe_2O_3,TiO_2,ZnO,
PbO_2およびB_2O_3の内の少なくとも一種の
酸化物とを含有する請求項3記載の導電性サーメット組
成物。 5.前記セラミックスが少なくとも部分的に、式3Al
_2O_3・2SiO_2で表されるムライトからなる
請求項2記載の導電性サーメット組成物。 6.下記工程(1)〜(3): (1)前記導電性サーメット組成物の成分またはその前
駆体と成形添加剤および焼結添加剤とを所定調合比率で
混合する工程、 (2)得られた調合混合物をグリーン成形体に成形する
工程、および (3)上記グリーン成形体を高温で焼結して所望のサー
メット組成物にする工程を含み、 前記金属粒子の部分的な酸化を、上記の混合工程(1)
の前か、または上記の焼結工程(3)中に行う請求項1
記載の導電性サーメット組成物の製造方法。 7.前記金属粒子の部分的な酸化を前記焼結工程中に行
い、焼結温度での加熱中に前記混合物の酸化体が分解し
て放出した酸素によって上記酸化を行う請求項6記載の
方法。 8.前記金属粒子の部分的な酸化を前記焼結工程中に行
い、上記焼結を酸化性雰囲気下で行い、この酸化性雰囲
気の酸化反応によって上記酸化を行う請求項6記載の方
法。 9.請求項1記載の導電性サーメット組成物を用い、請
求項6記載の方法によって点火プラグの1または2以上
の電極の少なくとも一部分を形成するガソリンエンジン
用スパークもしくはプラズマ放電点火プラグの製造方法
。 10.請求項1記載の導電性サーメット組成物を用い、
絶縁性セラミックス誘引体を請求項6記載の調合比率の
サーメットの層で浸漬被覆することによってグローエレ
メントとして作用するプラグ部分を形成した後、上記層
を焼結するディーゼルエンジン用グロープラグの製造方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH02876/88-4 | 1988-07-28 | ||
| CH2876/88A CH676525A5 (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250938A true JPH02250938A (ja) | 1990-10-08 |
Family
ID=4243560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1191573A Pending JPH02250938A (ja) | 1988-07-28 | 1989-07-26 | 耐食性および耐エロージョン性の優れた導電性サーメット組成物およびその製造方法およびそれを用いた点火プラグまたはグロープラグの製造方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0353196B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02250938A (ja) |
| KR (1) | KR920000219B1 (ja) |
| AR (1) | AR241806A1 (ja) |
| AU (1) | AU603737B2 (ja) |
| CH (1) | CH676525A5 (ja) |
| DE (1) | DE68906610T2 (ja) |
| MX (1) | MX170365B (ja) |
| ZA (1) | ZA895656B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008116192A (ja) * | 1999-12-20 | 2008-05-22 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics Inc | 焼成セラミックイグナイター |
| JP2010507219A (ja) * | 2006-10-19 | 2010-03-04 | フェデラル−モーグル コーポレイション | 多層セラミック加熱素子を製造する方法 |
| JP2014072164A (ja) * | 2012-10-02 | 2014-04-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ |
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|---|---|---|---|---|
| JPH07109783B2 (ja) * | 1989-05-29 | 1995-11-22 | 日本特殊陶業株式会社 | 内燃機関用スパークプラグ |
| DE19756988C1 (de) * | 1997-12-20 | 1999-09-02 | Daimler Benz Ag | Elektrisch beheizbare Glühkerze oder Glühstab für Verbrennungsmotoren |
| DE19900698C2 (de) * | 1999-01-04 | 2001-04-26 | Gabor Keresztury | Ballonkatheter mit anpaßbarem Mittelteil |
| DE10031893A1 (de) * | 2000-06-30 | 2002-01-10 | Bosch Gmbh Robert | Glühstiftkerze mit Ionenstromsensor sowie Verfahren zum Betreiben einer derartigen Glühstiftkerze |
| DE10104121C2 (de) * | 2001-01-29 | 2003-03-06 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Herstellung eines Startelementes |
| DE10348778B3 (de) * | 2003-10-21 | 2005-07-07 | Robert Bosch Gmbh | Elektrode für eine Zündkerze und Verfahren zum Herstellen einer Elektrode |
| US7275415B2 (en) | 2003-12-31 | 2007-10-02 | Honeywell International Inc. | Particulate-based flow sensor |
| US6971258B2 (en) * | 2003-12-31 | 2005-12-06 | Honeywell International Inc. | Particulate matter sensor |
| DE102005043415A1 (de) * | 2005-09-13 | 2007-03-15 | Robert Bosch Gmbh | Glühstiftkerze |
| US7765792B2 (en) | 2005-10-21 | 2010-08-03 | Honeywell International Inc. | System for particulate matter sensor signal processing |
| EP3358686A1 (de) * | 2017-02-01 | 2018-08-08 | Kistler Holding AG | Zuendkerze und verfahren zu deren fertigung |
| CN116477953A (zh) * | 2023-05-15 | 2023-07-25 | 西安交通大学 | 一种SiC半导体点火材料、制备方法及应用 |
| US20250048497A1 (en) * | 2023-08-01 | 2025-02-06 | Electrified Thermal Solutions, Inc. | Chromium Electrodes to Deliver Electric Power to Oxide Brick Circuits |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS5712221A (en) * | 1980-06-25 | 1982-01-22 | Hitachi Ltd | Glow plug for diesel engine |
| US4659960A (en) * | 1984-05-09 | 1987-04-21 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Electrode structure for a spark plug |
| EP0171153A1 (en) * | 1984-07-09 | 1986-02-12 | General Motors Corporation | Spark plug |
-
1988
- 1988-07-28 CH CH2876/88A patent/CH676525A5/fr not_active IP Right Cessation
-
1989
- 1989-07-24 DE DE89810563T patent/DE68906610T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-07-24 EP EP89810563A patent/EP0353196B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-25 ZA ZA895656A patent/ZA895656B/xx unknown
- 1989-07-25 KR KR1019890010514A patent/KR920000219B1/ko not_active Expired
- 1989-07-26 AU AU38991/89A patent/AU603737B2/en not_active Ceased
- 1989-07-26 JP JP1191573A patent/JPH02250938A/ja active Pending
- 1989-07-27 AR AR89314519A patent/AR241806A1/es active
- 1989-07-27 MX MX016946A patent/MX170365B/es unknown
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| JP2014072164A (ja) * | 2012-10-02 | 2014-04-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH676525A5 (ja) | 1991-01-31 |
| EP0353196B1 (en) | 1993-05-19 |
| AR241806A1 (es) | 1992-12-30 |
| KR920000219B1 (ko) | 1992-01-10 |
| DE68906610D1 (de) | 1993-06-24 |
| AU603737B2 (en) | 1990-11-22 |
| MX170365B (es) | 1993-08-18 |
| AU3899189A (en) | 1990-05-03 |
| ZA895656B (en) | 1990-07-25 |
| DE68906610T2 (de) | 1993-11-25 |
| KR900002344A (ko) | 1990-02-28 |
| EP0353196A1 (en) | 1990-01-31 |
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