JPH0414175B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は少量のルテニウム及びマンガン並びに
随意的に少量のけい素を含有するニツケル合金に
関する。 点火プラグ電極は、使用中に腐食と浸食の両者
の支配を受ける。前者は化学的侵食によつて起
り、後者は火花放電の結果である。点火プラグの
有効性の乏しい性能及び終局の点火プラグの故障
は腐食及び浸食の究極の結果であることがある。 点火端（firing end）における直径がほゞ1/10
インチである大きな（massive）点火プラグ中心
電極及び点火端における直径がほゞ数1000分の１
インチの細い（fine）ワイヤ点火プラグ中心電極
の両者の腐食と浸食とを減ずるために種々の手段
で貴金属が使用されている。金、オヌミウム、イ
リジウム、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、
白金及び同効物のような貴金属が高価でない卑金
属の大きな中心電極に挿入材（insert）として利
用されている（例えば米国特許第3146370号、第
3407326号、第3691419号参照）。このような電極
は、使用寿命における有効な増加を達成するため
に多量の貴金属を必要とするので、高価である。
その上、このような電極は、特に卑金属と貴金属
との界面において甚だしく腐食を受け易い。ルテ
ニウム、白金、イリジウムの如き貴金属で全体を
生成された点火チツプを有する細いワイヤ中心電
極も又示唆されている（例えば、米国特許第
3315113号及び第3548239号参照）。最後に、耐酸
化性及び耐浸食性の金属又は合金で被覆された大
きな中心電極が示唆されている（例えば、米国特
許第3958114号及び第3984717号参照）。 Co又はNiが主体であり、かつRu、Rh、Pd、
Ir、Pt、Ag又はAuと合金化又は混合
（compound）した合金又はその組合せが記載さ
れている（米国特許第4081710号）。貴金属の必要
量は合金の痕跡乃至20wt％であるとして開示さ
れている。好ましい貴金属は１〜20wt％の白金
である。 本発明は腐食に対し意外にも耐えるために、大
きな点火プラグ中心電極として特に有用である改
良せる合金の発見に基くものである。合金は一定
の割合におけるニツケル、ルテニウム及びマンガ
ンより本質的に成る。合金は又少量のけい素を包
含する。 従つて、大きな点火プラグ中心電極として有用
な改良せる合金を提供するのが本発明の目的であ
る。 他の目的及び利点は以下の詳細な説明から明ら
かであり、解説及び開示のみを意図しているが、
特許請求の範囲に記載した発明を決して限定しよ
うとするものではない。 明細書中、“％”及び“部”は何れも別に示さ
ない限り重量％及び重量部である。 点火プラグ電極として有用な本発明の改良せる
合金は、本質的に、0.9〜1.5％のルテニウム、0.9
〜1.5％のマンガン及び97〜98.2％のニツケルよ
り成る。さらに好ましくは実質的に１％のけい素
を含有する。最適の合金は本質的に大体において
１％のルテニウム、１％のマンガン、１％のけい
素乃び97％のニツケルより成る。 本発明の合金は適当な割合でのニツケル、ルテ
ニウム、マンガン及びけい素の粉末から通常の粉
末冶金技術によつて製造することができる。然し
ながら、好ましくは合金は例えば溶融ニツケルに
添加されるピレツトに、粉末のルテニウム、マン
ガン及びけい素を圧縮する処の溶融方法によつて
製造される。溶融方法により生成される本発明の
合金より製造される点火プラグ電極は同じ組成の
合金より製造されるが粉末冶金によつて生成され
る電極より耐食性が幾分良いことが発見された。
粉末冶金技術により生成される本発明合金の結晶
構造は、時には初めて不均質であることが観察さ
れている。然しながら、点火プラグ電極がこのよ
うな不均質合金より製造され、該電極を結合した
点火プラグが内燃機関で約３分間運転されると、
走査電子検鏡（scanning electron microscopy）
は合金が均質となることを示している。それ故に
点火プラグ電極は不均質か又は均質のいずれかで
ある本発明による合金で製造できることが認めら
れる。本発明により、大体において１％のルテニ
ウム、１％のマンガン、１％のけい素及び97％の
ニツケルより本質的に成る前述の最適の合金より
製造された点火プラグ電極はすぐれた耐食性を有
することが発見された。 実施例 １ ニツケル合金を、主として慣用の溶融方式によ
り、227ｇのルテニウム金属粉末、227ｇのマンガ
ン金属粉末、227ｇのけい素金属粉末及び22.02Kg
の実質的に純粋なニツケル金属より製造した。直
径12.7mm、長さ12.7cmの実質的に真円形の円筒形
のビレツトをルテニウム、マンガン、けい素粉末
の207N／cm²の均衡加圧（isostatic pressing）に
よつて生成した。ニツケルを誘導炉で約1500℃の
温度に空気中で溶融し、その後ルテニウム−マン
ガン−けい素ビレツトを溶融ニツケルに装入し
た。溶融体を約５分間均一となるように混合し、
それからインゴツトを溶融体から鋳造した。直径
で実質的に6.4mmの円筒状ロツドをそれからビレ
ツトの１つを熱間圧延して製造し、その後1.8mm
の公称直径を有するワイヤーにロツドを冷間引抜
きする。短かい長さのワイヤーをそれから頭付け
し（head）補充の卑金属部品に溶接して中心電
極を製造した。 普通のニツケル合金の接地電極と火花すきま
（spark gap）の関係で、本発明のニツケル合金
を有し、上述のように生成した中心電極より６個
の点火プラグを製造した。点火プラグは全部で
150時間試験サイクルで運転された普通の自動車
の６−気筒エンジンで試験された。試験サイクル
は５分間空転（600r.p.m.無負荷）、次いで55分間
広く開いた絞り弁（3200r.p.m.負荷中）でエンジ
ンを走行することを包含する。点火前進（spark
advance）は、試験プラグと同じ加熱範囲を有す
る測温点火プラグ（thermocouple spark plug）
が845℃の平均電極先端温度で操作されるように
調節された。標準自動車試験燃料（２ml／ガロン
の４エチル鉛を含有する）と固体ワイヤー点火ケ
ーブルが使用され；点火プラグは毎10時間気筒か
ら気筒へ回転された。試験後、本発明による合金
は顕微鏡検査で試験された。 実施例 ２ 合金成分を割合を変える点を除き、前述の方式
（procedure）で追加合金を製造した。合金組成
を下記に示す：

【表】 ６個の点火プラグを上述の各合金より製造した
中心電極より生成した；合金組成は別として、点
火プラグは実施例１と同じであつた。これらの点
火プラグは実施例２の組成及び方式Ａが140時間
エンジン試験されたということを除いては、前述
の装置と方式とを実質的に使用してエンジン試験
された。上述の合金は顕微鏡検査で試験された。 実施例１の合金は最小の腐食を示すことが発見
された。方式Ａ及びＣの合金は不都合に腐食され
た。実施例２と方式Ｂとの合金の腐食は中間であ
り、後者は前者より実質的にさらに腐食される。
方式Ａ、Ｂ、Ｃの合金の腐食は、それらが望まし
くない電極材料であることを示しているが、一方
実施例１及び２の合金の限定された腐食はそれら
が優れた電極材料であることを示している。 実施例 ３ 数種のニツケル合金ビレツトを10部のルテニウ
ム金属粉末、10部のマンガン金属粉末、10部のけ
い素金属粉末、970部のニツケル金属粉末及び１
部の一時の結合剤としてのパラフインの均一な混
合物より製造した。真円の円筒状予備成形体を粉
末混合物より、約207N／cm²で均衡に圧縮した。
予備成形体は直径約12.7mm、長さ12.7cmであつ
た。予備成形体は約1090〜1320℃の温度で約90分
間、分解させるアンモニア雰囲気中にて焼結さ
た。焼結予備成形体はそれから約590℃の最高温
度で熱間加工により直径約11.1mmに減径される。
熱間加工された予備成形体はそれから分解アンモ
ニア雰囲気中にて約1090℃で約90分間再加熱さ
れ、その後実質的に6.4mmの直性を有する円筒状
ロツドをそれから約590℃で熱間加工により生成
した。ワイヤーは公称直径1.8mmにロツドを冷間
引抜きにより生成された。短かい長さのワイヤー
はそれから頭付けされ、補充の卑金属部品に溶接
されて中心電極を生成した。 普通のニツケル合金の接地電極と火花すきまの
関係で実施例３の合金を有し、前述のように生成
された中心電極より６個の点火プラグを製造し
た。点火プラグは実施例１に述べた装置と方式と
を実質的に使用してエンジン試験が行なわれた。
方式は２つの点において異なる：即ち(1)点火前進
は、試験プラグと同じ加熱範囲を有する測温点火
プラグが790℃の平均電極先端温度で操作される
ように調節された及び(2)プラグは150時間試験さ
れた。点火プラグはそれからエンジンより取り出
され、実施例３の合金は顕微鏡検査により試験さ
れた。 実施例 ４ 合金成分の割合を変える点を除いて、実施例３
に述べた方式によつて追加の合金を製造した。合
金組成を下記に示す：

【表】 上述の各合金より製造した中心電極から６個の
点火プラグを生成した；合金組成は別として、点
火プラグは実施例３と同じであつた。これらの点
火プラグは200時間エンジン試験される以外は実
施例３に述べたエンジン試験に付された。合金は
それから顕微鏡検査により試験された。 実施例３の合金は実施例４の合金より僅かに少
ない腐食を示すことが発見された。 マンガンを含有しない合金の中、方式Ｄの合金
は最少量の腐食を示すことが発見された。方式Ｅ
及びＦの合金は不都合に腐食され、後者は前者よ
りさらにそのようである。方式Ｄ〜Ｆの合金によ
つて示される腐食はそれらが望ましくない電極材
料であることを示している。 実施例４の合金は方式Ｇの合金より腐食の非常
に少ないことが発見された。実施例３の合金と比
較すると、実施例４の合金は耐食性の点から劣つ
ているが、双方の合金はすぐれた電極材料であ
る。方式Ｇの合金の腐食は電極材料として望まし
くないことを示している。 実施例１と３との合金の顕微鏡写真の比較は、
前者がより良い耐食性を有することを示してい
る。合金成分の割合は実施例１と３とで同一であ
るから、前者の増加せる耐食性は実施例１の好ま
しい溶融方式に帰因する。 前述の観察及び結論に鑑み、ニツケル、マンガ
ン及びルテニウムは本発明の耐食性合金の必須元
素であることが明らかである。さらに、試験デー
タは、ルテニウム及びマンガンは少くとも１％に
近い量、即ち0.9％以上で存在するときにのみニ
ツケル合金の耐食性を有効に増加することを示し
ている。マンガン又はルテニウムのいずれかが約
1.5％より多い量でニツケル合金に存在するとき
は、このような合金は甚だしく粒界腐食を受け易
くなり、そのために電極材料として望ましくない
ものとなる。加うるに、１％のけい素はマンガン
及びルテニウムを各々0.9〜1.5％含有するニツケ
ル合金の耐食性を著しく増加する。 本発明及びその好ましい具体例を述べたけれど
も、この記載は説明及び開示のみであり、本発明
は特許請求の範囲における記載による以外に限定
されないことを意図している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 0.9〜1.5％のルテニウム、0.9〜1.5％のマン
   ガン及び97〜98.2％のニツケルより本質的に成る
   点火プラグ電極用ニツケル合金。 ２ 0.9〜1.5％のルテニウム、0.9〜1.5％のマン
   ガン、１％のケイ素及び96.0〜97.2％のニツケル
   より本質的に成る点火プラグ電極用ニツケル合
   金。 ３ １％のルテニウム、１％のマンガン、１％の
   ケイ素、及び97％のニツケルより成る特許請求の
   範囲第２項記載のニツケル合金。