高性能スパークプラグとして、長年使われていた白金プラグが新たな高性能プラグとして出てきたイリジウムプラグに世代交代を果たしましたが、イリジウムを超える新たな素材として「ルテニウム」を使用した「NGK プレミアムRXプラグ」が発売されています。この新しいスパークプラグのルテニウムとは何かを調べてみた所、一般的に語られていない意外な事実が判明しましたので、その性能の向上する理由と合わせて解説していきます。
NGK プレミアムRXプラグ
まず最初に、「プレミアムRXプラグ」とは、どんなものかというと「中心電極にルテニウムを配合することで耐久性が向上し、両貴金属タイプのイリジウムが交換推奨距離が10万ｋｍなのに対し、この商品は、12万ｋｍ交換で良くなったようです。
そして、消炎作用を低減するために外側電極に突き出した白金チップにより、通常のプラグに比べて外側電極を短くすることで熱温度の上昇をを抑え、熱による酸化、折損の発生を抑えています。また外部電極をオーバル形状にすることで着火性の向上を実現しているようです。
同社の調べでは、イリジウムプラグに比較して次のような効果が得られたそうです。
- 燃費 0.22ｋｍ/Lアップ（JC08モード）
- 燃料消費量 0.5ｍℓ／minダウン
- 始動時間の短縮 約0.2秒アップ
- 中心電極の消耗量 1/4ダウン
- 加速性能（30ｋｍ/ｈから70ｋｍ/ｈ） 約0.15秒アップ
次に、イリジウムを上回る性能を持つ「ルテニウム」とは、どんなものなのかを見ていきましょう。
ルテニウム（元素記号 Ru）
ルテニウムは白金族元素と呼ばれている元素のひとつで、白金の生成時に副産物として得られる元素ですので、白金の産出量に依存しているので希少な金属とされています。性質は、高度に優れ、高い融点、沸点をもつのが特徴です。
身近な所では、高級万年筆やボールペンの先端部やハードディスクの容量増大に欠かせないものとなっていて、白金合金やパラジウム合金の強度向上にも使用されています。
主要な産出国は南 アフリカやロシアなどで，世界的に見ると鉱床の分布が著しく偏在しているようです。
イリジウム（元素記号 Ir）
イリジウムも白金族元素と呼ばれている元素のひとつで、すべての金属の中で酸に強く、もっとも腐蝕しにくい金属として知られていて、硬く脆い性質があり、合金として用いた場合には他の白金族元素の硬化元素として作用することが知られています。
そして白金とイリジウムの合金（白金：イリジウム＝９：１）は特に硬度が高く、最も腐食されにくいことから130年に渡り、重さの基準となるグラム原器としても使われています。
この合金の腐食されにくい性質は、たいていの金属を溶かすと言われている「王水」と呼ばれる液体でも、イリジウムや銀、ロジウム、タンタル、タングステン、ニオブと並び溶かしきることができないほど酸に強いのです。
王水とは、濃塩酸と濃硝酸を3:1の体積比で混合してできる橙赤色の液体である。全ての金属ではないが、金や白金といった貴金属を始めとして多くの金属を溶解できることから、錬金術師によってこのように命名された。
Wikipedia
ルテニウムとイリジウムの融点
イリジウム・密度：22.42(g/cm3)・融点：2,443℃
ルテニウム・密度：12.2(g/cm3)・融点：2,250℃
イリジウム・ルテニウムは、共に合金の結晶粒を微細化させる作用があり、どちらも白金族元素の硬化元素として作用するのですが、「白金+イリジウム」が硬度があり、もっとも酸化にも強くイリジウムプラグは”適材適所””のように感じます。
そのイリジウムを超える金属として「ルテニウム」を中心電極に配合しているみたいですが、燃焼時の電極付近の温度は2,000度にもなるようなので、融点が高い方が中心電極の消耗が抑えられるはずですが、比較するとイリジウムの融点が2,443℃、ルテニウムの融点が2,250℃とルテニウムの方が低くなっています。
なぜ融点が低いルテニウムを使用したプレミアムRXプラグは、イリジウムより耐久性があるのでしょうか？いくら考えても良くわかりませんので、日本特殊陶業（NGK)に問い合わせてみました。
その答えは、以下のようなものでした。
「中心電極にルテニウムを配合としか記載しておらず、誤解を招いてしまいましたが、プレミアムRXプラグは、ルテニウムを配合したイリジウムプラグです。」
てっきり白金+ルテニウムの合金だと思っていましたが、ベースは、白金+イリジウムの合金だということですね。それなら納得できます。
要するに、白金にイリジウムを混ぜたイリジウム合金に、第二元素としてルテニウムを配合して、固溶強化したことで耐久性がアップし、交換推奨距離12万キロになったという事のようですね。その他は、付き出した白金チップにすることでの消炎作用の低減と、外部電極をオーバル状にしたことで混合気の流動が良くなることで着火性が向上しているようです。
スパークプラグ製造の新技術
NGK プレミアムRXプラグは、2011年6月に発売が開始されていますが、
田中金属工業が2011年7月28日に特許を出願している「点火プラグ用クラッド電極及びその製造方法」により白金の使用量を減らすことができるようになった様です。原材料コストの削減もあり、イリジウムと同じレアメタルである「ルテニウム」を配合しても採算が合うようになった事と、新たな接合方法が可能になり、付き出した白金チップの商品化が可能になったのかもしれませんね。
更に、田中ホールディングスが、2014年11月4日に発表した、クラッド技術を活用し放電に寄与する部分のみに白金合金を使用し、放電に寄与しない部分を電極台座と同じニッケルで構成することで、従来と同じパフォーマンスを有しながら、材料コストを最大５割削減できるようになった様です。販売価格にも反映されることを願います。
材料コストを半減できるスパークプラグ電極用白金チップを提供開始
最後に
イリジウムとルテニウムは、共に白金族元素と呼ばれている元素ですが、一般的に白金+イリジウムの合金が硬度、酸化に強くスパークプラグへの使用は最適と思われます。しかし、それを上回る性能を謳っている「プレミアムRXプラグ」も厳密にはイリジウムプラグだったわけです。NGKでは、効果の差を比較している部分では、標準プラグとが対象となっており、この記事内のイリジウムとの比較については、「中心電極の消耗量」以外は、筆者が標準プラグではなくイリジウムとの比較に変えて記載していますが、その差はごくわずかです。それを踏まえると、メーカーの言うような”言葉足らずではなく、意図的に”プレミアム”感を演出しているように感じます。
しかし、わずかでも性能アップするのなら使ってみたいと思うのが自働車・バイク好きの性ですよね。
当初は、四輪用のみでしたが、現在では二輪用のラインナップも充実してきています。もし交換して走りの違いが、あまり分からない程度であったとしても耐久性が伸びているのは事実ですので、一度使ってみても損はないかと思います。一度お試してみるのも面白いと思います。
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