(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の圧延加工ロールの隙間にイリジウム又はイリジウム合金からなる断面略円形の線材又は棒材を挿入、通過させて断面角型又はテープ状に加工するイリジウム又はイリジウム合金の成形加工方法であって、
前記圧延加工ロールの前方に前記線材又は棒材を規制しつつ導入するためのガイドローラを設け、
前記一対の圧延加工ロールの少なくともいずれかと、前記ガイドローラと、前記線材又は棒材とを通電することにより、前記線材又は棒材を通電加熱しつつ加工するイリジウム又はイリジウム合金の成形加工方法。
【請求項２】
線材又は棒材への通電電流を２００Ａとすると共に、圧延加工ロールの圧下率を１０〜２０％とし、ロール速度を５〜１０ｍ／ｍｉｎとする請求項１記載のイリジウム又はイリジウム合金の成形加工方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の成形加工方法により成形加工されたイリジウム又はイリジウム合金を、所定長さに切断する点火プラグ用電極部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イリジウム又はイリジウム合金からなる線材又は棒材の成形加工方法に関する。また、その成形加工方法を用いた内燃機関用点火プラグの電極部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
白金族貴金属の一つであるイリジウムは高融点、高硬度及び高耐食性という性質から、従来からるつぼ、不溶性電極や他の貴金属合金の硬化元素として利用されているが、近年、その耐酸化特性及び特有の電気特性が注目されており、今後他の多くの分野での利用が検討されている。
【０００３】
近年検討されているイリジウムの利用例の一つとして、自動車等の内燃機関用点火プラグの電極材料がある。これは、近年の自動車用エンジンの高性能化に伴い、それに使用される点火プラグについてもより高性能で信頼性の高いものが求められているからであり、イリジウム及びイリジウムを主成分とする合金（イリジウム−白金合金、イリジウム−ロジウム合金等）が、白金族金属の中でも耐火花酸化特性に優れていることからである。ここで、イリジウム及びイリジウム合金の点火プラグ電極への適用は、中心電極及び接地電極双方への応用が検討されている。
【０００４】
ところで、イリジウム及びイリジウム合金を各種用途に供するためには、インゴットから熱間圧延、熱間線引き加工により板材又は断面円形の線材、棒材を製造し（１次加工）、更にこれを角材、テープ状の薄板といったその用途に応じた形状に成形加工（２次加工）することが必要となる。
【０００５】
例えば、上記点火プラグ用電極への利用に際しては、接地電極については断面角型の線材を加工したものが通常使用されている。また、イリジウムは資源的に希少な貴金属であることを考慮して、イリジウムをテープ状とし、インコネル合金等の他の材料からなる基材にこのテープ状イリジウムを貼付けることで、接地電極の耐久性を向上させることがある。
【０００６】
このような点火プラグ用電極部材への適用例をみても、イリジウム材は、一次加工品である断面円形の線材、棒材の形態のみならず、様々な形態で使用されるものであり、その成形加工技術の確立が求められるといえる。
【０００７】
ここで、イリジウム及びイリジウム合金の成形加工においては、イリジウムが高融点、高硬度の難加工性材料であることから８００〜１３００℃といった相当高温にして加工することが必要である。従来のイリジウムの成形加工においては、被加工材をバーナーの火焔で直接加熱して加工する方法が採られている。これは、上述のようにイリジウムの加工温度域は相当高温であることから、直火による加熱は加熱速度が高く、また、設備的にも簡易であるからである。
【０００８】
しかしながら、直火による加熱は加熱ムラが生じやすく被加工材の温度が不均一となるため、加工率にばらつきが生じ、加工精度に影響を与えることがある。また、加工率が不均一となる場合、加工途中に材料の破断、断線、及び加工品への欠陥混入が生じるおそれがある。他方、直火加熱をする場合においてこのような不均一加熱を防止するための工程管理は困難であると考えられる。
【０００９】
これに対し熱間加工法によらずに成形加工を行うことも可能ではある。即ち、断面円形の線材、棒材を断面角型の線材、棒材に成形加工するためには、その円弧部分を切削することで断面角型とすることができる。また、断面矩形の板材を短冊状に切断することによっても断面角型の棒材を得ることができる。更に、切削加工以外にも角型ダイスを用いて断面円形の線材、棒材を引き抜き加工することによっても断面を角型とすることが可能である。
【００１０】
しかしながら、切削加工による場合、切屑の発生により材料のロスが多いといえる。これは、イリジウムが希少な貴金属であることを考慮すれば、成形品のコストを上昇させることとなるため好ましくない。また、引き抜き加工による場合、被加工材とダイスとの摩耗によりダイスに負担がかかり、ダイス寿命に影響を及ぼすと考えられる。更に、角型ダイスによる引き抜き加工においては、隅の角部分では応力集中が発生すると考えられ、加工品に局部的な加工硬化が生じるおそれがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の背景の下なされたものであり、イリジウム又はイリジウム合金の成形加工において、断面円形の線材、棒材を効率的に断面角型又はテープ状に成形し、かつ、良好な品質の加工品とすることができる方法を提供することを目的とする。更に、この加工法を用いる効率的な点火プラグ用の電極部材の製造方法を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意研究の結果、被加工材の加熱方法を従来とは異なる方法を想到し、これにより上記課題を解決することができるとの結論に至った。即ち、本発明は、対向する一対の圧延加工ロールの隙間にイリジウム又はイリジウム合金からなる断面略円形の線材又は棒材を挿入、通過させて断面角型又はテープ状に加工するイリジウム又はイリジウム合金の成形加工方法であって、前記圧延加工ロールの前方に前記線材又は棒材を規制しつつ導入するためのガイドローラを設け、前記ガイドローラと前記圧延加工ロールの少なくともいずれかと前記線材又は棒材とを通電することにより、前記線材又は棒材を通電加熱しつつ加工するイリジウム又はイリジウム合金の成形加工方法である。
【００１３】
本発明は被加工材の加熱方法として電気抵抗加熱を採用するものである。つまり、被加工材であるイリジウム線材を抵抗体とし、これに電流が通過する際に生じる抵抗熱を利用して加工するものである。本発明によれば、印可電流を大きくすることで被加工材を相当高温にすることができ、イリジウムという加工温度域が高い材料であっても容易に加工することができる。また、この際の加熱温度は、被加工材の固有抵抗値及びその厚さとに印可電流の値との関連により定まるものであり、電流値を制御することにより容易に調節可能であり、加工時の温度管理も比較的容易である。
【００１４】
更に、電気抵抗加熱によれば、被加工材の温度分布はその厚さ方向及び平面方向いずれにおいても一様であり、バーナーの直火加熱とは異なり、被加工材を均一に加熱し加工率を均一にすることができる。従って、本発明によれば、加工品の寸法精度も良好であり、加工時においても被加工材の破壊、断線が生じることがなく、安定した加工が可能である。
【００１５】
そして、これら電気抵抗加熱の利点に加え、本発明は基本的に圧延加工によるものであり、加工圧力は圧延加工ロール面において均一であるため、ダイスを用いた引き抜き加工のように被加工材に局所的な応力集中は生じないと考えられることから、加工品に局部的な加工硬化が生じることもないといえる。
【００１６】
ここで、被加工材を通電加熱するための方法としては、一対の圧延加工ロールを通電することによっても被加工材加熱することはできるが、圧延加工ロールの前方に線材又は棒材を規制しつつ導入するためのガイドローラを設け、このガイドローラと線材又は棒材と圧延加工ロールとを通電して加工するのが好ましい。こうすることにより被加工材の通電時間を確保し加工に必要な温度とすることができるからである。
【００１７】
また、本発明は断面略円形の線材又は棒材から断面角型の材料に加工することを意図しているが、このときの加工法としては、圧延方向を垂直に交差するように２度圧延する方法でも所望の形状に加工可能である。しかし、加工効率を考慮して圧延加工ロールの手前に平形ダイスを配し被加工材を挟持し、圧延方向に垂直方向に押圧することにより一度の圧延で断面角型に加工することができる。
【００１８】
ここで、本発明において、イリジウムを加工する際の加工条件としては、被加工材への通電電流を２００Ａとすると共に、圧延加工ロールの圧下率１０〜２０％、ロール速度（送り速度）５〜１０ｍ／ｍｉｎとすることで加工が困難なイリジウム又はイリジウム合金を効率的に加工することができる。
【００１９】
以上のように本発明によれば、イリジウムという難加工性材料を容易に所望形状に成形加工することができる。そして、この本発明によれば、点火プラグ用の電極部材も容易に製造することができる。そこで、請求項２記載の発明は、請求項１記載の成形加工方法により成形加工されたイリジウム又はイリジウム合金を、所定長さに切断してなる点火プラグ用電極部材の製造方法である。即ち、本発明により成形加工した線材を用いた点火プラグ用の電極部材の製造方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施形態を図面と共に示す。
【００２１】
図１は本実施形態に係るイリジウムの加工工程を概略図示したものである。図１において、被加工材である断面円形のイリジウム線材１は、ガイドローラ２ａ〜２ｄにより導入され、圧延加工ロール３ａ、３ｂにより圧延加工されるようになっている。また、圧延加工ロール３ａ、３ｂの導入側には、圧延方向と垂直方向に加工するためのダイス４が設けられている。そして、ガイドローラ２ａと圧延加工ロール３ａとは、電源装置５を介して電気的に接続されており、イリジウム線材１を通電加熱するようになっている。尚、圧延加工ロール３ａ、３ｂの寸法は、外径８０ｍｍ、胴長１５０ｍｍの超鋼製のものを用いている。そして、被加工材であるイリジウム線１としては直径２．５ｍｍのイリジウム線を用いた。
【００２２】
そして、圧延加工ロール３ａ、３ｂの間隔を１．０ｍｍとし、更にダイス４の間隔を３．１ｍｍに規制しつつイリジウム線材１を通過させた。この際の印可電流は２００Ａとした。そして、このときのイリジウム線６の温度は１２００℃であった。
【００２３】
この結果、イリジウム線を厚さ１．０ｍｍ、幅３．０ｍｍの断面角型のイリジウム線材とすることができた。この加工工程において断線が生じることはなかった。そして、このようにして断面角型としたイリジウム線材を切断し、点火プラグ先端に接地電極として取り付け、試用したところ、耐消耗性、耐酸化性に優れた電極であることが確認された。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、イリジウム又はイリジウム合金製の断面円形の線材、棒材を効率的に断面角型又はテープ状に成形することができる。そして、本発明により成形されたイリジウム又はイリジウム合金材は、形状、品質ともに良好であり、点火プラグ用電極部材等の多くの用途に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるイリジウム線加工工程の概略図。
【符号の説明】
１  イリジウム線材
２ａ〜２ｄ  ガイドローラ
３ａ、３ｂ  圧延加工ロール
４  ダイス
５  電源装置
【図１】
0003546172.tif 000002