JP2003197346A

JP2003197346A - スパークプラグ

Info

Publication number: JP2003197346A
Application number: JP2001393919A
Authority: JP
Inventors: Taiji Koyama; 泰司小山; Yasuyuki Sato; 保幸佐藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】電極母材に貴金属チップを接合したスパーク
プラグにおいて、電極母材と貴金属チップとの接合信頼
性を向上する。【解決手段】電極母材４０と貴金属チップ６０との接
合界面８０近傍に、１０００℃における酸化物の標準生
成自由エネルギーが−１７０ｋｃａｌ／ｇ・ｍｏｌＯ₂
以下の金属９０ａ〜９０ｅを分散させる。この分散した
金属９０ａ〜９０ｅは酸素と結合しやすいため、接合時
に他の金属と結合した酸素も、使用中の冷熱繰り返しに
より離脱、結合を繰り返す中で、上記の分散した金属９
０ａ〜９０ｅと結合する。これにより酸素の拡散が抑制
されるため、接合界面８０近傍の粒界が受けるダメージ
を小さくでき、接合信頼性を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中心電極と接地電
極の少なくとも一方を電極母材とし、この電極母材に貴
金属チップを接合したスパークプラグに関し、自動車、
コージェネレーション、ガス圧送用ポンプなどに使用さ
れる内燃機関等に適用することができる。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関用スパークプラグは、中心電極
と、中心電極を保持する絶縁碍子と、絶縁碍子を保持固
定するハウジングと、一端部がハウジングに接合され他
端部が中心電極と対向する接地電極とを備えている。そ
して、高着火性、長寿命化のため、中心電極や接地電極
先端の火花放電部に貴金属チップを抵抗溶接により接合
している。ここで、電極母材としてはＮｉ基合金が使用
され、貴金属チップとしては、白金、イリジウム、また
はこれらを５０％以上含有する合金が使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のスパー
クプラグの場合、電極母材の線膨張係数は約１４×１０
^-6／℃、貴金属チップの線膨張係数は、白金またはその
合金で約９×１０^-6／℃、イリジウムまたはその合金で
約７×１０^-6／℃であり、内燃機関運転中の冷熱繰り返
しにより、線膨張係数の差に起因する熱応力が発生す
る。この熱応力は、電極母材と貴金属チップとの接合界
面近傍が最も大きく、この熱応力を緩和するように、接
合界面で選択的に酸化が進行する。

【０００４】ところで、近年の内燃機関は、高出力、低
燃費、排気浄化等の要求に応えるために、直噴化やリ−
ンバーン化が図られ、それに伴い、燃焼雰囲気温度は従
来の内燃機関よりも高温になり、スパークプラグの電極
の温度が高くなる傾向にある。そして、従来の内燃機関
と近年の内燃機関とでは、燃焼雰囲気温度の差により、
以下述べるように電極母材と貴金属チップとの接合界面
での酸化の進行の形態が異なる。

【０００５】すなわち、従来の内燃機関のように燃焼雰
囲気温度が比較的低い使用環境においては、まず、冷熱
繰り返しによる熱応力の繰り返しにより、接合界面の外
周部、換言すると接合界面において外部に露出した部位
（以下、露出部位という）から、接合界面の内部、換言
すると接合界面において外部に露出していない部位（以
下、非露出部位という）に向かって酸化が進行する。酸
化が進行して接合面積が小さくなると、発生する熱応力
は小さくなり、冷熱繰り返しによる熱応力に起因する酸
化の進行は非常に遅くなる。

【０００６】経験的には、φ１ｍｍの円板状の貴金属チ
ップを用いたスパークプラグの場合、酸化が片側で０．
２ｍｍ程度進行すると酸化の進行は非常に遅くなる。以
降の酸化は高温による酸化が支配的となり、従来は燃焼
雰囲気温度が比較的低かったため酸化の進行は非常に遅
くなり、従って、接合界面に酸化は認められるものの、
貴金属チップの脱落には至らなかった。

【０００７】一方、近年の内燃機関のように燃焼雰囲気
温度が高い使用環境においては、冷熱繰り返しの高温側
の温度が高くなり、発生する熱応力も高くなる。その結
果、酸化が進行して接合面積が小さくなった後も、高温
による酸化が比較的速い速度で進行してしまい、貴金属
チップの脱落に至る恐れがあった。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、電極母材に貴金属チップを接合したスパークプラグ
において、燃焼雰囲気温度が高い使用環境においても、
電極母材と貴金属チップとの接合信頼性を確保可能にす
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく、以下のような検討を行った。近年の内燃機
関のように燃焼雰囲気温度が高い使用環境を模擬した条
件で、スパークプラグの冷熱繰り返し試験をベンチで行
い、冷熱繰り返し回数毎に、経時的に接合界面の断面を
観察したところ、接合界面近傍で結晶粒界が観察され、
この結晶粒界は冷熱繰り返し回数の増加と共に顕著にな
ることがわかった。

【００１０】この結晶粒界が顕著になるメカニズムにつ
いては、以下のように推定される。まず、電極母材と貴
金属チップの接合時に、電極母材中の金属元素の酸化物
が接合界面に点在して形成される。この酸化物の酸素
は、高温および冷熱繰り返しによる熱応力を受ける環境
下では、熱応力を低減するように、それまで結合してい
た金属原子との結合が切れて他の金属原子と結合すると
いうように、近くにある原子と離脱、結合を繰り返す。

【００１１】その結果、接合時に接合界面に点在してい
た酸化物の酸素が拡散し、粒界にダメージを与える。そ
して、熱応力の繰り返しによって接合界面の露出部位か
ら非露出部位に向かう酸化が進行した後も、ダメージを
与えられた粒界の酸化が、高温環境下で選択的且つ加速
度的に進行するものと考えられる。

【００１２】以上の考察に基づき、接合時に接合界面に
点在していた酸化物の酸素の拡散を抑制することによ
り、粒界が受けるダメージを小さくできるものと考え、
上記酸化物の酸素の拡散を抑制する手段を実験検討した
ところ、１０００℃における酸化物の標準生成自由エネ
ルギーが−１７０ｋｃａｌ／ｇ・ｍｏｌＯ₂以下の金属
が接合界面近傍に分散していれば、酸素の拡散を抑制し
て粒界が受けるダメージを小さくでき、電極母材と貴金
属チップとの接合信頼性を確保できることが判明した。

【００１３】本発明は、以上のような実験検討により得
られた事実に基づいてなされたもので、請求項１に記載
の発明では、中心電極（３０）と、中心電極を保持する
絶縁碍子（２０）と、絶縁碍子を保持固定するハウジン
グ（１０）と、一端部がハウジングに接合され他端部が
中心電極と対向する接地電極（４０）とを備え、中心電
極と接地電極の少なくとも一方を電極母材とし、この電
極母材に貴金属チップ（６０）を抵抗溶接にて接合した
スパークプラグにおいて、電極母材と貴金属チップとの
接合界面（８０）近傍に、１０００℃における酸化物の
標準生成自由エネルギーが−１７０ｋｃａｌ／ｇ・ｍｏ
ｌＯ₂以下の金属が分散していることを特徴とする。

【００１４】これによると、１０００℃における酸化物
の標準生成自由エネルギーが−１７０ｋｃａｌ／ｇ・ｍ
ｏｌＯ₂以下の金属（以下、分散金属という）は酸素と
結合しやすいため、抵抗溶接時に酸素が分散金属と結合
し、また、他の金属と結合した酸素も、使用中の冷熱繰
り返しにより離脱、結合を繰り返す中で分散金属と結合
する。そして、分散金属は酸素との結合力が強いため、
分散金属と結合した酸素は離脱しにくく、酸素の拡散が
抑制される。

【００１５】従って、接合界面近傍の粒界が受けるダメ
ージを小さくでき、燃焼雰囲気温度が高い使用環境にお
いても、電極母材と貴金属チップとの接合信頼性を確保
して、貴金属チップの脱落を防止することができる。

【００１６】請求項３に記載の発明のように、分散して
いる金属が、接合界面の厚み方向中心を基準として±６
μｍ以内に存在する場合、請求項１の効果を確実に得る
ことができる。

【００１７】請求項４に記載の発明では、電極母材は、
Ａｌが１．０〜７．５重量％添加されたＮｉ基合金より
なることを特徴とする。

【００１８】これによると、１０００℃における酸化物
の標準生成自由エネルギーは、Ｎｉが−６０ｋｃａｌ／
ｇ・ｍｏｌＯ₂、Ａｌが−２００ｋｃａｌ／ｇ・ｍｏｌ
Ｏ₂であり、標準生成自由エネルギーが小さいＡｌと結
合した酸素は離脱しにくく、酸素の拡散が抑制される。
そして、本発明者の実験検討によれば、Ｎｉ基合金に
１．０〜７．５重量％のＡｌを添加した場合、接合界面
近傍にＡｌが分散されて、請求項１の効果を確実に得る
ことができる。

【００１９】また、請求項５に記載の発明のように、Ａ
ｌの添加量を２．２〜５重量％にした場合、電極母材の
曲げ加工性と、電極母材と貴金属チップとの接合信頼性
とを、高レベルで両立させることができる。

【００２０】請求項６に記載の発明では、Ｃｒが１０〜
２０重量％添加されていることを特徴とする。

【００２１】これによると、１０００℃における酸化物
の標準生成自由エネルギーは、Ｃｒが−１２０ｋｃａｌ
／ｇ・ｍｏｌＯ₂、Ａｌが−２００ｋｃａｌ／ｇ・ｍｏ
ｌＯ₂であり、Ｃｒが１０〜２０重量％添加されている
場合でも、標準生成自由エネルギーが小さいＡｌと結合
した酸素は離脱しにくく、酸素の拡散が抑制されるた
め、請求項１の効果を確実に得ることができる。

【００２２】請求項７に記載の発明のように、分散して
いる金属の濃度が高いところが、接合界面の長さ０．５
ｍｍ当たり２ヶ所以上存在する場合、請求項１の効果を
確実に得ることができる。

【００２３】請求項８に記載の発明では、中心電極（３
０）と、中心電極を保持する絶縁碍子（２０）と、絶縁
碍子を保持固定するハウジング（１０）と、一端部がハ
ウジングに接合され他端部が中心電極と対向する接地電
極（４０）とを備え、中心電極と接地電極の少なくとも
一方を電極母材とし、この電極母材に貴金属チップ（６
０）を接合したスパークプラグにおいて、電極母材はＡ
ｌが添加されたＮｉ基合金よりなり、電極母材に貴金属
チップが抵抗溶接にて接合されていることを特徴とす
る。

【００２４】これによると、接合界面近傍にＡｌが分散
されたスパークプラグを容易に製造することができ、請
求項１と同様の効果を得ることができる。

【００２５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。

【００２７】図１は本実施形態のスパークプラグを示す
半断面図であり、このスパークプラグは、導電性の鉄鋼
材料（例えば低炭素鋼）よりなる筒形状のハウジング１
０を有しており、このハウジング１０は、内燃機関のシ
リンダヘッド（図示せず）に固定するための取付ネジ部
１０ａを備えている。ハウジング１０の内部には、アル
ミナセラミック（Ａｌ₂Ｏ₃）等からなる絶縁碍子２０が
固定されており、この絶縁碍子２０の一端部２１は、ハ
ウジング１０の一端部１１から露出するように設けられ
ている。

【００２８】絶縁碍子２０の軸孔２２には中心電極３０
が固定されており、この中心電極３０はハウジング１０
に対して絶縁保持されている。中心電極３０は、例え
ば、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材が
Ｎｉ基合金、Ｆｅ基合金、またはＣｏ基合金といった耐
熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円
柱体で、その細径化された一端部３１が、絶縁碍子２０
の一端部２１から露出して延びるように設けられてい
る。

【００２９】一方、接地電極４０はＮｉ基合金よりな
り、その一端部４１にてハウジング１０の一端部１１に
溶接により固定され、途中で曲げられて、その他端部４
２側が中心電極３０の一端部３１と放電ギャップ５０を
隔てて対向している。

【００３０】また、図２に示すように、接地電極４０の
他端部４２には、接地電極４０を電極母材として、貴金
属チップ６０が抵抗溶接により接合されている。この貴
金属チップ６０は、材質はＰｔ−２０％Ｉｒ−２％Ｎｉ
であり、寸法および形状は、直径Ｄが０．７ｍｍ、厚さ
が０．３ｍｍの、円板状である。

【００３１】ここで、上記構成のスパークプラグにおい
て、図３および図４の図表に示すＮｏ１ないしＮｏ１８
のＮｉ基合金材料（以下、試料という）にて形成した接
地電極４０を用いたスパークプラグ（以下、試験品とい
う）を用意し、各試験品について下記の冷熱繰り返し試
験をベンチで行い、電極母材としての接地電極４０と貴
金属チップ６０との接合信頼性、および接地電極４０の
耐酸化性に関する評価を行った。なお、試料Ｎｏ１の材
質はＮＣＦ６００であり、ＮＣＦ６００はＪＩＳ（日本
工業規格）に記されたＮｉ基合金である。

【００３２】冷熱繰り返し試験は、温度条件の厳しい内
燃機関でのハードな運転状態を模擬したベンチ評価とし
て、室温（２０℃）で１分間保持し、１０００℃で１分
間保持する冷熱サイクルを１０００サイクル実施した。

【００３３】図３および図４の項目において、（ａ）は
Ｎｉ基合金の成分組成、（ｂ）は項目（ａ）に記載の元
素のうち、１０００℃における酸化物の標準生成自由エ
ネルギーが最小となるものの値である。因みに、１００
０℃における酸化物の標準生成自由エネルギー（単位：
ｋｃａｌ／ｇ・ｍｏｌＯ₂）は、Ｎｉが−６０、Ｃｒが
−１２０、Ｆｅが−８５、Ａｌが−２００、Ｍｇが−２
２０、Ｔｉが−１７０、Ｍｎが−１４５である。

【００３４】図３および図４の項目（ｃ）および（ｄ）
は、冷熱繰り返し試験後の試験品について、接地電極４
０と貴金属チップ６０との接合界面を観察して評価した
結果である。なお、本明細書では、溶接により接地電極
４０と貴金属チップ６０とが溶融してそれらの合金層と
なった部位を、接合界面という。

【００３５】ここで、項目（ｃ）の評価方法および判定
基準について説明する。貴金属チップ６０の径方向中心
部における０．３Ｄの範囲内（図５参照）で試験品を切
断して接合界面を観察した。図６は、図５の０．３Ｄの
範囲内で切断した接合界面の酸化状態を示すモデル図で
あり、接合界面の露出部位から非露出部位にかけて酸化
部７０が存在し、接合界面の非露出部位の一部には酸化
していない健全部が存在する。

【００３６】そして、切断面における貴金属チップ６０
の最大長さをＡ、切断面における接合界面の健全部の長
さをＢ、（Ｂ／Ａ）×１００％を健全部比率とし、健全
部比率が６０％以下を×（不可）、健全部比率が６０％
を超え７５％未満を△（良）、健全部比率が７５％以上
を○（優）とした。

【００３７】また、項目（ｄ）は、接合界面の健全部を
目視して、そこに粒界ダメージがあれば×（不可）、粒
界ダメージが無ければ○（良）とした。

【００３８】さらに、図３および図４の項目（ｅ）は、
冷熱繰り返し試験後の試験品の接地電極４０における、
接合界面以外の部位の表面酸化深さから、接地電極４０
の耐酸化性を評価した結果である。そして、表面酸化深
さが０．１５ｍｍ以下を○（優）、表面酸化深さが０．
１５ｍｍを超え０．２ｍｍ未満を△（良）、表面酸化深
さが０．２ｍｍ以上を×（不可）とした。

【００３９】また、項目（ｆ）は、項目（ｃ）ないし
（ｅ）の結果に基づく総合判定であり、項目（ｃ）ない
し（ｅ）が全て○の場合は総合判定は○（優）、項目
（ｃ）ないし（ｅ）に１つでも×がある場合は総合判定
は×（不可）、その他の場合は△（良）とした。但し、
試料Ｎｏ７およびＮｏ１１は、接地電極４０の曲げ加工
性の低下が著しいため、総合判定は×とした。

【００４０】次に、図３および図４に基づき、接地電極
４０と貴金属チップ６０との接合信頼性および接地電極
４０の耐酸化性の評価結果を説明する。

【００４１】前述したように、酸化物の標準生成自由エ
ネルギーが小さい金属元素が接合界面近傍に分散してい
れば、接合時に接合界面に点在していた酸化物の酸素の
拡散を抑制して粒界が受けるダメージを小さくできると
の考えに基づき、酸化物の標準生成自由エネルギーが小
さい金属元素を添加した試料について接合信頼性を評価
した。

【００４２】まず、酸化物の標準生成自由エネルギーが
小さい金属元素としてＡｌを選択し、試料Ｎｏ２ないし
Ｎｏ７では、Ａｌの添加量をパラメータとして比較し
た。これによると、Ｎｉ基合金に１．０〜７．５重量％
のＡｌを添加した場合（試料Ｎｏ３ないしＮｏ７）、接
合信頼性および耐酸化性に関して良好な結果が得られ
た。但し、試料Ｎｏ７は、Ａｌの添加量が多いため硬度
が高くなってしまい、接地電極４０の曲げ加工性の低下
が著しいため、総合判定は×である。

【００４３】そして、Ａｌの添加量を２．２〜５重量％
にした場合（試料Ｎｏ５およびＮｏ６）、接合信頼性、
耐酸化性、接地電極４０の曲げ加工性のいずれも、極め
て良好な結果が得られた。

【００４４】Ａｌの添加により接合信頼性が向上するメ
カニズムは、次の通りである。まず、酸化物の標準生成
自由エネルギーが小さいＡｌは酸素と結合しやすいた
め、接地電極４０と貴金属チップ６０との抵抗溶接時に
発生するブローホール（空気の巻き込み）内の酸素をＡ
ｌがトラップし、接合界面近傍にアルミナが分散形成さ
れる。また、抵抗溶接時に他の金属元素と結合した酸素
も、冷熱繰り返しにより離脱、結合を繰り返す中でＡｌ
と結合する。

【００４５】そして、アルミナは安定な酸化物であるた
め酸素が離脱しにくく、酸素の拡散が抑制される。その
結果、接合界面の非露出部位での酸化が抑制されて、接
合界面近傍の粒界が受けるダメージが小さくなり、接合
信頼性が向上する。

【００４６】ここで、図７は図２のＣ部の拡大図であ
り、接合界面８０の近傍にＡｌまたはアルミナが分散し
ている状態を示している。符号９０ａないし９０ｅは、
分散したＡｌまたはアルミナであり、９０ａは貴金属チ
ップ６０内に位置する例、９０ｂは貴金属チップ６０と
接合界面８０との境界部に位置する例、９０ｃは接合界
面８０内に位置する例、９０ｄは接地電極４０と接合界
面８０との境界部に位置する例、９０ｅは接地電極４０
内に位置する例である。

【００４７】そして、抵抗溶接により形成される接合界
面８０の厚さは通常０．５〜６μｍであり、分散したＡ
ｌまたはアルミナ９０ａ〜９０ｅが、接合界面８０の厚
み方向中心を基準として±６μｍ以内に存在する場合、
接合界面８０の非露出部位での酸化が抑制されて接合信
頼性が向上する。また、分散したＡｌまたはアルミナ９
０ａ〜９０ｅが、接合界面８０の厚み方向中心を基準と
して±６μｍ以内で、且つ接合界面８０の長さ０．５ｍ
ｍの範囲内に２ヶ以上存在する場合、接合界面８０の非
露出部位での酸化が抑制されて接合信頼性が向上する。
なお、分散したＡｌまたはアルミナ９０ａ〜９０ｅは、
例えばＥＰＭＡ（シマヅ製作所製、型式ＥＰＭ−８１
０）にて接合界面８０を２０００倍に拡大して観察する
ことができる。

【００４８】一方、Ａｌの添加により接地電極４０の表
面にもアルミナが形成され、この安定した酸化物である
アルミナによって接地電極４０の内部への酸化の進行が
抑制されるため、接地電極４０の耐酸化性も向上する。

【００４９】次に、試料Ｎｏ８ないしＮｏ１１では、Ａ
ｌの添加量を２．２重量％に固定し、Ｃｒの添加量をパ
ラメータとして接合信頼性および耐酸化性への影響を調
べた。そして、Ｎｉ基合金に１０〜２２重量％のＣｒを
添加した場合（試料Ｎｏ９ないしＮｏ１１）でも、添加
されたＡｌによって接合信頼性および耐酸化性が向上す
ることが確認された。但し、試料Ｎｏ１１は、Ｃｒの添
加量が多いため硬度が高くなってしまい、接地電極４０
の曲げ加工性の低下が著しいため、総合判定は×であ
る。従って、Ｃｒの添加量は１０〜２０重量％とするの
が望ましい。

【００５０】次に、試料Ｎｏ１２およびＮｏ１３では、
Ａｌの添加量を２．２重量％に固定し、Ｆｅの添加量を
パラメータとして接合信頼性および耐酸化性への影響を
調べた。そして、Ｎｉ基合金に６〜１０重量％のＦｅを
添加した場合でも、添加されたＡｌによって接合信頼性
および耐酸化性が向上することが確認された。

【００５１】次に、試料Ｎｏ１４およびＮｏ１５では、
Ａｌの添加量を２．２重量％に固定し、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ａｌ以外の添加元素および不純物の影響を調べた。
因みに、試料Ｎｏ１４の、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｌ以外
の添加元素および不純物は、０．２％Ｍｎ、０．００５
％Ｃ、０．２％Ｓｉ、０．０５％Ｃｕ、０．００１％Ｓ
である。また、試料Ｎｏ１５の、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａ
ｌ以外の添加元素および不純物は、１％Ｍｎ、０．２％
Ｃ、１．４％Ｓｉ、０．６％Ｃｕ、０．０２％Ｓであ
る。そして、試料Ｎｏ１４およびＮｏ１５のいずれも、
添加されたＡｌによって接合信頼性および耐酸化性が向
上することが確認された。

【００５２】次に、試料Ｎｏ１６ないしＮｏ１８では、
酸化物の標準生成自由エネルギーが小さい金属元素とし
てＡｌ以外の金属元素を選択して評価した。因みに、試
料Ｎｏ１６では、１０００℃における酸化物の標準生成
自由エネルギーが−２２０ｋｃａｌ／ｇ・ｍｏｌＯ₂の
Ｍｇを２．５％添加し、試料Ｎｏ１７では、１０００℃
における酸化物の標準生成自由エネルギーが−１７０ｋ
ｃａｌ／ｇ・ｍｏｌＯ ₂のＴｉを２．５％添加し、試料
Ｎｏ１８では、１０００℃における酸化物の標準生成自
由エネルギーが−１４５ｋｃａｌ／ｇ・ｍｏｌＯ₂のＭ
ｎを２．５％添加した。

【００５３】その結果、試料Ｎｏ１６およびＮｏ１７で
は、接合信頼性および耐酸化性が向上することが確認さ
れた。これは、酸化物の標準生成自由エネルギーが小さ
いＭｇやＴｉは酸素と結合しやすいため、上記したＡｌ
の場合と同様のメカニズムにより、安定な酸化物である
マグネシアやチタニアが接合界面近傍に分散形成され
て、酸素の拡散が抑制されるためである。

【００５４】以上の検討によると、貴金属チップ６０が
接合される接地電極４０を、１０００℃における酸化物
の標準生成自由エネルギーが−１７０ｋｃａｌ／ｇ・ｍ
ｏｌＯ₂以下の金属元素が添加されたＮｉ基合金にて形
成することにより、安定な酸化物が接合界面近傍に分散
形成されて酸素の拡散が抑制され、その結果、接合界面
近傍の粒界が受けるダメージが小さくなり、接合信頼性
が向上する。

【００５５】（他の実施形態）上記実施形態では、薄板
円板状の貴金属チップ６０を用いたが、貴金属チップ６
０としては、図８に示すような種々の形状、すなわち、
角柱形状（図８ａ）、丸棒形状（図８ｂ）、鍔付き丸棒
形状（図８ｃ）、球状（図８ｄ）のものを用いてもよ
い。

【００５６】また、上記実施形態では、接地電極４０に
貴金属チップ６０を接合する例を示したが、図９に示す
ような中心電極３０に貴金属チップ６０を接合するスパ
ークプラグにも、本発明は適用することができる。ま
た、接地電極４０および中心電極３０に共に貴金属チッ
プ６０を接合するスパークプラグにも、本発明は適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るスパークプラグの全
体構成を示す半断面図である。

【図２】図１の接地電極とチップとの接合部の拡大断面
図である。

【図３】検討した電極母材の各種成分組成を示す図表で
ある。

【図４】図３に続く電極母材の各種成分組成を示す図表
である。

【図５】試験品の切断部位を示す図である。

【図６】接合界面の酸化状態を示すモデル図である。

【図７】図２のＣ部の拡大断面図である。

【図８】本発明の他の実施形態を示す図である。

【図９】本発明の他の実施形態を示す図である。

【符号の説明】

４０…接地電極（電極母材）、６０…貴金属チップ、８
０…接合界面、９０ａ〜９０ｅ…分散した金属。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心電極（３０）と、前記中心電極を保持する絶縁碍子（２０）と、前記絶縁碍子を保持固定するハウジング（１０）と、一端部が前記ハウジングに接合され他端部が前記中心電
極と対向する接地電極（４０）とを備え、前記中心電極と前記接地電極の少なくとも一方を電極母
材とし、この電極母材に貴金属チップ（６０）を抵抗溶
接にて接合したスパークプラグにおいて、前記電極母材と前記貴金属チップとの接合界面（８０）
近傍に、１０００℃における酸化物の標準生成自由エネ
ルギーが−１７０ｋｃａｌ／ｇ・ｍｏｌＯ₂以下の金属
が分散していることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】分散している前記金属の少なくとも一部
は、前記抵抗溶接を行った時点で酸化物となっているこ
とを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】分散している前記金属は、前記接合界面
（８０）の厚み方向中心を基準として±６μｍ以内に存
在することを特徴とする請求項１または２に記載のスパ
ークプラグ。
【請求項４】前記電極母材は、Ａｌが１．０〜７．５
重量％添加されたＮｉ基合金よりなることを特徴とする
請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスパークプラ
グ。
【請求項５】前記電極母材は、Ａｌが２．２〜５重量
％添加されたＮｉ基合金よりなることを特徴とする請求
項１ないし３のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
【請求項６】Ｃｒが１０〜２０重量％添加されている
ことを特徴とする請求項４または５に記載のスパークプ
ラグ。
【請求項７】分散している前記金属の濃度が高いとこ
ろが、前記接合界面（８０）の長さ０．５ｍｍ当たり２
ヶ所以上存在することを特徴とする請求項１に記載のス
パークプラグ。
【請求項８】中心電極（３０）と、前記中心電極を保持する絶縁碍子（２０）と、前記絶縁碍子を保持固定するハウジング（１０）と、一端部が前記ハウジングに接合され他端部が前記中心電
極と対向する接地電極（４０）とを備え、前記中心電極と前記接地電極の少なくとも一方を電極母
材とし、この電極母材に貴金属チップ（６０）を接合し
たスパークプラグにおいて、前記電極母材はＡｌが添加されたＮｉ基合金よりなり、前記電極母材に前記貴金属チップが抵抗溶接にて接合さ
れていることを特徴とするスパークプラグ。