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公開番号2025032702
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-12
出願番号2023138133
出願日2023-08-28
発明の名称スパークプラグ電極およびスパークプラグ
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類H01T 13/20 20060101AFI20250305BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】溶融再凝固部と貴金属合金チップ及びNi合金母材との両境界側において貴金属比率の範囲を従来よりも広げた状態で、Ni合金母材及び貴金属チップ合金の接合信頼性を確保可能なスパークプラグ電極、スパークプラグを提供する。
【解決手段】スパークプラグ電極1は、Ni合金母材101及び貴金属合金チップ102の間に両者の成分を含む溶融再凝固部103を有する。貴金属合金チップ102はPt:2～23質量%、Ta:0.3～5.4質量%を含有するIr-Pt-Ta合金よりなる。溶融再凝固部103はβ_max≦3.6、25%≦α1_ave、α2_ave≦90%を満たす。但し、β_max=α2_max/α1_min、α1_min:第1の仮想ラインL1上の貴金属比率α1の最小値、α2_max:第2の仮想ラインL2上の貴金属比率α2の最大値、α1_ave:上記貴金属比率α1の平均値、α2_ave:上記貴金属比率α2の平均値。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
Ｎｉ合金母材（１０１）と前記Ｎｉ合金母材に溶接された貴金属合金チップ（１０２）とを備える中心電極（１０）を有するスパークプラグ電極（１）であって、
前記Ｎｉ合金母材と前記貴金属合金チップとの間に、前記Ｎｉ合金母材の成分と前記貴金属合金チップの成分とを含む溶融再凝固部（１０３）が形成されており、
前記貴金属合金チップは、Ｐｔ：２質量％以上２３質量％以下、Ｔａ：０．３質量％以上５．４質量％以下を含有するＩｒ－Ｐｔ－Ｔａ合金より構成されており、
前記中心電極の中心軸線（Ｃ）方向に沿った電極断面において、
前記溶融再凝固部の前記中心軸線方向の最大幅をＨ
ｍａｘ
とし、
前記溶融再凝固部と前記貴金属合金チップとの第１の境界（Ｂ１）から前記中心軸線方向に０．１×Ｈ
ｍａｘ
分だけ前記溶融再凝固部側に入った位置に前記第１の境界と並走するように引いた第１の仮想ライン（Ｌ１）上における貴金属比率α１の最小値をα１
ｍｉｎ
とし、
前記溶融再凝固部と前記Ｎｉ合金母材との第２の境界（Ｂ２）から前記中心軸線方向に０．１×Ｈ
ｍａｘ
分だけ前記溶融再凝固部側に入った位置に前記第２の境界と並走するように引いた第２の仮想ライン（Ｌ２）上における貴金属比率α２の最大値をα２
ｍａｘ
とし、
α２
ｍａｘ
／α１
ｍｉｎ
の式により算出される貴金属比率の割合の最大値をβ
ｍａｘ
としたとき、
β
ｍａｘ
≦３．６、
前記第１の仮想ライン上における貴金属比率α１の平均値であるα１
ａｖｅ
が２５％以上、
前記第２の仮想ライン上における貴金属比率α２の平均値であるα２
ａｖｅ
が９０％以下である、
スパークプラグ電極（１）。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
前記溶融再凝固部は、電極外周面（１０３ａ）から前記中心軸線に向かって溶け込み再凝固することによって形成されたものであり、
前記中心軸線方向に沿った電極断面において、
前記溶融再凝固部は、中心部において連続している、
請求項１に記載のスパークプラグ電極。
【請求項３】
８００℃における前記溶融再凝固部の強度を、温度差７８０℃を与えたときに前記溶融再凝固部に生じる熱応力により除した値であるストレングス・ストレス比をＳＳ比とし、
前記貴金属合金チップを構成する前記Ｉｒ－Ｐｔ－Ｔａ合金をＩｒ：９０質量％－Ｒｈ：１０質量％であるＩｒ－Ｒｈ合金に置換して構成した比較用中心電極の前記ＳＳ比をＳＳ１とし、
前記貴金属合金チップが前記Ｉｒ－Ｐｔ－Ｔａ合金より構成されている前記中心電極の前記ＳＳ比をＳＳ２とし、
前記ＳＳ１に対する前記ＳＳ２の割合としてＳＳ２／ＳＳ１の式により算出される接合信頼性の向上割合をＳＳＲとしたとき、
１．２≦ＳＳＲである、
請求項１または請求項２に記載のスパークプラグ電極。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のスパークプラグ電極を有する、スパークプラグ（２）。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパークプラグ電極およびスパークプラグに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されるように、電極母材と電極母材に溶接されたＩｒ－Ｒｈ合金からなる貴金属合金チップとを有する中心電極を備えたスパークプラグ電極が知られている。
【０００３】
特許文献１によれば、電極母材と貴金属合金チップとの間に形成された、電極母材の成分と貴金属チップの成分とが混合した混合部において、貴金属合金チップとの境界に接する第１所定領域における貴金属比率が４０重量％以上であり、電極母材との境界に接する第２所定領域における貴金属比率が８０重量％以下である構成を採用することにより、電極母材と貴金属チップ合金との接合信頼性を安定的に確保することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－８２５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術は、以下の点で改善の余地がある。すなわち、特許文献１の技術に記載されるように、第１所定領域および第２所定領域における各貴金属比率を所定範囲に収めるためには、電極母材と貴金属合金チップとのレーザ溶接時に、溶融させる電極母材と貴金属合金チップの量を高精度にコントロールする必要がある。そのため、特許文献１の技術は、レーザ照射位置のバラツキが大きい場合には、電極母材と貴金属チップ合金との接合信頼性を確保することが困難である。つまり、特許文献１の技術は、第１所定領域および第２所定領域における各貴金属比率が特許文献１で規定される範囲以上に広がった場合には、電極母材と貴金属チップ合金との接合信頼性を確保することができない。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、溶融再凝固部と貴金属合金チップとの境界側、および、溶融再凝固部とＮｉ合金母材と境界側の両方において貴金属比率の範囲を従来よりも広げた状態で、Ｎｉ合金母材と貴金属チップ合金との接合信頼性を確保することが可能なスパークプラグ電極、また、これを用いたスパークプラグを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、
Ｎｉ合金母材（１０１）と前記Ｎｉ合金母材に溶接された貴金属合金チップ（１０２）とを備える中心電極（１０）を有するスパークプラグ電極（１）であって、
前記Ｎｉ合金母材と前記貴金属合金チップとの間に、前記Ｎｉ合金母材の成分と前記貴金属合金チップの成分とを含む溶融再凝固部（１０３）が形成されており、
前記貴金属合金チップは、Ｐｔ：２質量％以上２３質量％以下、Ｔａ：０．３質量％以上５．４質量％以下を含有するＩｒ－Ｐｔ－Ｔａ合金より構成されており、
前記中心電極の中心軸線（Ｃ）方向に沿った電極断面において、
前記溶融再凝固部の前記中心軸線方向の最大幅をＨ
ｍａｘ
とし、
前記溶融再凝固部と前記貴金属合金チップとの第１の境界（Ｂ１）から前記中心軸線方向に０．１×Ｈ
ｍａｘ
分だけ前記溶融再凝固部側に入った位置に前記第１の境界と並走するように引いた第１の仮想ライン（Ｌ１）上における貴金属比率α１の最小値をα１
ｍｉｎ
とし、
前記溶融再凝固部と前記Ｎｉ合金母材との第２の境界（Ｂ２）から前記中心軸線方向に０．１×Ｈ
ｍａｘ
分だけ前記溶融再凝固部側に入った位置に前記第２の境界と並走するように引いた第２の仮想ライン（Ｌ２）上における貴金属比率α２の最大値をα２
ｍａｘ
とし、
α２
ｍａｘ
／α１
ｍｉｎ
の式により算出される貴金属比率の割合の最大値をβ
ｍａｘ
としたとき、
β
ｍａｘ
≦３．６、
前記第１の仮想ライン上における貴金属比率α１の平均値であるα１
ａｖｅ
が２５％以上、
前記第２の仮想ライン上における貴金属比率α２の平均値であるα２
ａｖｅ
が９０％以下である、
スパークプラグ電極（１）にある。
【０００８】
本発明の他の態様は、
前記スパークプラグ電極を有する、スパークプラグ（２）にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記スパークプラグ電極は、上記構成を有している。また、上記スパークプラグは、上記スパークプラグ電極を有している。そのため、上記スパークプラグ電極および上記スパークプラグによれば、溶融再凝固部と貴金属合金チップとの第１の境界側、および、溶融再凝固部とＮｉ合金母材との第２の境界側の両方において貴金属比率の範囲を従来よりも広げても、冷熱サイクルによるクラック進展を抑制することができる。
【００１０】
それ故、上記スパークプラグ電極および上記スパークプラグによれば、溶融再凝固部と貴金属合金チップとの境界側、および、溶融再凝固部とＮｉ合金母材と境界側の両方において貴金属比率の範囲を従来よりも広げた状態で、Ｎｉ合金母材と貴金属チップ合金との接合信頼性を確保することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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