JPH07109783B2 - 内燃機関用スパークプラグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は内燃機関に使用されるスパークプラグに関す
るものである。

（従来の技術） 近年、内燃機関の高性能化とともにメンテナンスフリー
の観点から点火プラグは耐火花消耗性に優れた長寿命プ
ラグが益々要望されている。かかる長寿命化を図るため
に点火プラグは従来、Ni合金等の耐熱性、耐食性金属か
らなる中心電極、外側電極の火花放電部に貴金属を用い
ることによって改善することがよく知られており、この
ため主にPt,Pt−Ir合金等の貴金属材の棒状チップまた
は薄板チップを電気抵抗溶接、電子ビーム溶接、レーザ
ー溶接によって接合して用いることが提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、前者は高価な貴金属材の使用量が多くコスト高
となり、後者は貴金属板より円盤状のチップを打抜き、
これを接合するものであるからチップ以外の部分が多
く、歩留りが30％も悪化してコスト高の要因となった。
しかも、溶解法によって製造されたPt−Ir合金は伸性及
び脆性を併せ持ち、且つ2300℃以上という高融点の合金
であるので加工が困難であり、ワイヤー状の加工するた
めには作業を高熱内で行なわざるを得ず、しかもそれを
切断するに際し、せん断力による割れやクラックが生じ
易く、複雑形状への安定した加工は不可能であった。
又、放電加工はPt−Ir合金の融点が高いために、時間が
かかるという問題があった。

そこで、この発明は上記従来のものの持つ欠点を改善す
るものであり、貴金属の浪費がなく、コストの低減が可
能で、且つ火花消耗性に優れた貴金属材を火花放電部の
チップとして使用することによってプラグの長寿命化を
達成しようとするものである。

（課題を解決するための手段） そのために、発火部電極をイリジウムにより構成し、そ
のイリジウム粉末を金型プレス成形、CIP成形、押出成
形、射出成形等により成形した上、脱脂し、真空中或い
は非酸化性ないし還元雰囲気下で1700〜2200℃の温度で
焼結し、かつ、焼結密度が90％以上となるように焼結し
てなるものである。

（作用） 上記構成を備えるので、貴金属の浪費がなくて量産性に
富むことによりコストを低減でき、しかも溶解法によっ
ては成形加工が困難であった複雑形状で且つ火花消耗性
に優れた発火部電極チップを使用することによりスパー
クプラグの長寿命化を図ることができる。

（実施例） この発明を図に示す実施例により更に説明する。（１）
は、この発明の第１の実施例である内燃機関用スパーク
プラグであり、この内燃機関用スパークプラグ（１）
は、先端に、後述するように製造されて火花放電部とな
る発火部電極（６）がそれをとりまくアルミナや窒化物
系セラミック（AlN,Si₃N₄）の絶縁体（２）軸孔（８）
の先端孔内に挿設されて絶縁体（２）と同時に焼成され
ている。この絶縁体（２）は、内燃機関に取り付ける時
に使用するネジ部（５）と上記発火部電極（６）と対向
する位置に外側電極（４）を配置する主体金具（３）
と、絶縁体（２）内の軸孔（８）内に発火部電極（６）
と電気抵抗溶接された金属製の中間電極（７）、或は導
電性セラミック粉末ないしはセラミック粉末に金属をコ
ートした粉末が充填されてなる中間電極（７）をガラス
シール（９）とともに封入される端子電極（10）から構
成されるものである。そして発火部電極（６）は、イリ
ジウム粉末を金型プレス成形、CIP成形、押出成形或い
は射出成形等により成形した上脱脂し、真空中或いは非
酸化性ないし還元雰囲気下で焼結密度が90％以上となる
ように焼結したものを、第３図に示すように、先端径
（ａ）0.8mm、基底部径（ｂ）1.2mm、全長（ｃ）2mm、
基底部長（ｄ）0.5mm、鍔角α45゜とする鍔（11）付き
形状とする。

表１には、プレス成形密度比、焼成雰囲気及びその条件
における焼結密度の関係を示したものであり、この発火
部電極（６）材作成に際し、焼成雰囲気を大気中とする
とイリジウムが酸化して黒色のIr酸化物が形成されて揮
発性が促進されるため、焼成工程は非酸化性、より好ま
しくは還元雰囲気下ないし真空中で行われなければなら
ない。又、その焼成工程における焼結温度は1700〜2200
℃であり、2000℃以上がより好ましい。更に、焼結密度
が低いと、作成した電極材に残存する多くの空孔が、火
花放電の高エネルギーによる温度上昇を局所化するた
め、電極材の消耗が加速させるので、焼結密度は、第６
図に示すように少なくとも90％以上は必要である。又、
その際、表２に示すように２次焼成を行うことにより、
焼結密度を一層高めることができる。

以上の構成を具えるので、発火部電極（６）として市販
のイリジウム地金粉末をプレス成形密度比が66.3％とな
るように金型プレス後、水素雰囲気中で2200℃で60分間
焼結させて、焼結密度の92.5％としたものを、更にAr雰
囲気中で1400℃で60分間２次焼結し、熱間静水圧成形に
より第３図に示す鍔付き形状とした試料Ｋを使用して火
花消耗テストを行ったところ、溶解法により作成したPt
−Ir合金と同等の優れた耐火花消耗性を得ることができ
た。

第４図はこの発明の第２の実施例を示したスパークプラ
グ（1A）であって、発火部電極（６）の形状は、第５図
に示すように径（ｅ）0.5mm、長さ（ｆ）1.5mmの円筒形
状としたものであり、この発火部電極（６）は内部に銅
に封入したニッケル合金からなる中心電極（12）の先端
凹部（13）内に載置されるとともに電子ビーム溶接、或
はレーザー溶接（Ｌ）によって接合されている。この中
心電極（12）は絶縁体（２）の軸孔（８）内に挿入され
て鍔部（14）において係止されて同様にガラスシール
（９）でもって加熱封着され、全体金具（３）の内腔に
固定されたスパークプラグである。更にこの発火部電極
（６）の構成はイグナイタプラグにおいても有用であ
る。

（発明の効果） 以上のとおり、イリジウム粉末地金により発火部電極を
構成することにより、火花耐久性に優れた長寿命プラグ
を得ることができるとともに、材料の無駄がなく量産に
優れ、コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１の実施例である内燃機関用ス
ハパークプラグの部分断面図、第２図は、第１図の発火
部拡大の部分断面図、第３図は、第２図の発火部電極の
拡大図、第４図は、この発明の第２の実施例であるスパ
ークプラグの部分断面図、第５図は、第４図の中心電極
先端の拡大図、第６図は焼結密度と消耗割合を示すグラ
フである。 １、1A……内燃機関用スパークプラグ、２……絶縁体、
３……主体金具、４……外側電極、５……ネジ部、６…
…発火部電極、７……中間電極、８……軸孔、９……ガ
ラスシール、10……端子電極、11……鍔、12……中心電
極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イリジウム粉末を成形の上、脱脂し、真空
   中或いは非酸化性ないし還元雰囲気下で1700〜2200℃の
   温度で焼結し、かつ、焼結密度が90％以上となるように
   焼結してなる発火部電極を有する内燃機関用スパークプ
   ラグ。