JP2005285490A - Spark plug and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、中心電極が挿設された絶縁碍子を保持する主体金具の表面上にめっき層を形成した内燃機関用のスパークプラグに関するものである。 The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine in which a plating layer is formed on the surface of a metal shell that holds an insulator in which a center electrode is inserted.
従来、内燃機関には点火のためのスパークプラグが用いられている。一般的なスパークプラグは、中心電極と、中心電極を軸孔の先端側で保持する絶縁碍子と、絶縁碍子を保持する主体金具と、中心電極と火花放電ギャップを形成する接地電極を備えている。そして、中心電極と接地電極との間で火花放電が行われ、両電極間に曝された混合気に点火する。 Conventionally, spark plugs for ignition are used in internal combustion engines. A general spark plug includes a center electrode, an insulator that holds the center electrode at the tip end side of the shaft hole, a metal shell that holds the insulator, and a ground electrode that forms a spark discharge gap with the center electrode. . Then, a spark discharge is performed between the center electrode and the ground electrode, and the air-fuel mixture exposed between the two electrodes is ignited.
ところで、このようなスパークプラグでは、主体金具の耐食性を高めるため、近年、主体金具の表面上にニッケルを主成分としたニッケルめっき層の形成を行うことが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
ところで、ニッケルは鉄よりもイオン化傾向が低いため、こうしたニッケルめっき層にピンホールが存在した場合、鋼鉄材料からなる素地が先に腐食してしまう。これを防止するには、ピンホールが生じないほど十分に、ニッケルめっき層を厚く形成することが望ましい。 By the way, since nickel has a lower ionization tendency than iron, when a pinhole exists in such a nickel plating layer, the base material made of a steel material is first corroded. In order to prevent this, it is desirable to form the nickel plating layer sufficiently thick so that no pinhole is generated.
しかしながら、ニッケルめっき層を厚く形成すると、ニッケルめっき層と主体金具との密着性が低減してしまう。このため、ニッケルめっき層形成後の主体金具を絶縁碍子を保持する際にかしめたり、内燃機関に組み込んだりすることで主体金具に外力が加わると、ニッケルめっき層の内部応力が高まって、剥離、脱落といった不具合が生じてしまうという問題があった。特に、天然ガスを燃料とする内燃機関にスパークプラグを用いた場合、燃焼室内が酸化雰囲気となるため、従来のニッケルめっき層では主体金具に対して十分な耐食性が得られないという問題があった。 However, when the nickel plating layer is formed thick, the adhesion between the nickel plating layer and the metal shell is reduced. For this reason, when an external force is applied to the metal shell by caulking the metal shell after forming the nickel plating layer when holding the insulator, or by incorporating it into an internal combustion engine, the internal stress of the nickel plating layer increases, peeling, There was a problem that problems such as dropout would occur. In particular, when a spark plug is used in an internal combustion engine using natural gas as a fuel, there is a problem that sufficient corrosion resistance cannot be obtained for the metal shell with the conventional nickel plating layer because the combustion chamber becomes an oxidizing atmosphere. .
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、スパークプラグの主体金具に形成したニッケルめっき層の耐食性および密着性を高めることができるスパークプラグを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a spark plug that can improve the corrosion resistance and adhesion of a nickel plating layer formed on a metal shell of the spark plug.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明のスパークプラグは、中心電極と、軸線方向に貫通する軸孔を有し、その軸孔の先端側で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具とを備えたスパークプラグであって、鋼鉄材料からなる前記主体金具の表面上に、ニッケルを主成分とする下層金属層と、前記下層金属層の表面上に、ニッケルを主成分とし、前記下層金属層よりも多量の硫黄を含有する上層金属層とが形成され、前記下層金属層と前記上層金属層とで構成される複合金属層の厚みは4μm以上、35μm以下であり、且つ、前記下層金属層の厚みが前記複合金属層の厚みの30%以上、80%以下であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a spark plug according to a first aspect of the present invention includes a center electrode, an insulator having an axial hole penetrating in the axial direction, and holding the central electrode on a tip side of the axial hole. A spark plug comprising a metal shell surrounding the insulator in the radial direction and holding the insulator, the lower metal layer having nickel as a main component on the surface of the metal shell made of a steel material And an upper metal layer containing nickel as a main component and containing a larger amount of sulfur than the lower metal layer is formed on the surface of the lower metal layer, and includes the lower metal layer and the upper metal layer. The thickness of the composite metal layer is 4 μm or more and 35 μm or less, and the thickness of the lower metal layer is 30% or more and 80% or less of the thickness of the composite metal layer.
また、請求項2に係る発明のスパークプラグは、中心電極と、軸線方向に貫通する軸孔を有し、その軸孔の先端側で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具とを備えたスパークプラグであって、鋼鉄材料からなる前記主体金具の表面上に、ニッケルを主成分とする下層金属層と、前記下層金属層の表面上に、ニッケルを主成分とし、前記下層金属層よりも多量の硫黄を含有する中層金属層と、前記中層金属層の表面上に、ニッケルを主成分とし、前記下層金属層よりも多量で、且つ、前記中層金属層よりも少量の硫黄を含有する上層金属層とが形成され、前記下層金属層と前記中層金属層と前記上層金属層とで構成される複合金属層の厚みは5μm以上、36μm以下であり、且つ、前記中層金属層の厚みは0.5μm以上、1.5μm以下であり、さらに前記下層金属層と前記上層金属層との両方の厚みを100%としたときの前記下層金属層の厚みが20%以上、80%以下であることを特徴とする。
The spark plug of the invention according to
また、請求項3に係る発明のスパークプラグは、請求項1または2に記載の発明の構成に加え、前記上層金属層の表面上に、含有されるクロム成分のうち95重量%以上が三価クロムであるクロメート被膜層が形成されている。
Further, in the spark plug of the invention according to
また、請求項4に係る発明のスパークプラグは、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記下層金属層と、前記主体金具の表面との間に、ニッケルまたは銅を主成分とし、厚みが0.2μm以上、0.7μm以下であるストライク層が形成されている。
In addition to the configuration of the invention according to any one of
請求項1に係る発明のスパークプラグでは、鋼鉄材料からなるスパークプラグの主体金具の表面上に、ニッケルを主成分とする下層金属層と、その表面上に、ニッケルを主成分とし、下層金属層よりも硫黄を多量に含有する上層金属層とを形成した。硫黄を多く含む上層金属層は下層金属層よりもイオン化傾向が高くなるため、いわゆる犠牲腐食により、下層金属層よりも先に腐食する。このため、上層金属層が腐食して部分的に下層金属層が外部に露出した場合でも、露出した下層金属層が腐食することよりも残部の上層金属層の腐食が優先的に進行するので、下層金属層が腐食して主体金具の表面が外部に露出するまでの期間がより長くなり、主体金具の耐食性を高めることができる。さらに、金属層が2層構造となるため、下層金属層や上層金属層の形成の際に、一方の金属層にピンホールが生じても他方の金属層で保護することができ、耐食性を高めることができる。一方、下層金属層は、上層金属層よりも硫黄の含有量が少ないため、上層金属層よりも延性が高く、主体金具の表面や上層金属層に対しての密着性が維持される。つまり、両方の金属層が主体金具の表面から剥離、脱落することを抑制することができる。なお、本発明において、「主成分」とは、その成分が、含有される全成分のうち70重量%以上を占める成分であることを示す。
In the spark plug of the invention according to
そして、下層金属層と上層金属層とで構成される複合金属層の厚みを4μm以上、35μm以下とした。複合金属層の厚みが4μm未満である場合、下層金属層や上層金属層のそれぞれの厚みが薄くなるため、主体金具の表面の露出までの期間が十分に確保できず、その結果、主体金具の保護を長期間行えず、耐食性に劣ることがある。しかし、請求項1に係る発明のスパークプラグでは、複合金属層の厚みを4μm以上としたので、複合金属層全体としての耐食性を高め、主体金具の保護を効果的に行うことができる。
And the thickness of the composite metal layer comprised by a lower layer metal layer and an upper layer metal layer was 4 micrometers or more and 35 micrometers or less. When the thickness of the composite metal layer is less than 4 μm, the thickness of each of the lower metal layer and the upper metal layer is reduced, so that it is not possible to secure a sufficient period until the surface of the metal shell is exposed. Protection cannot be performed for a long time and corrosion resistance may be inferior. However, in the spark plug of the invention according to
一方、複合金属層の厚みが35μmより大きい場合、耐食性に関しては優れているものの、主体金具の表面に対する密着性が低下し、主体金具から複合金属層の浮き、剥離、脱落が生ずることがある。また、めっきを施す際にかかる期間が長くなり、生産性が低下する。さらに、めっきに使用されるニッケルの量が多くなり、生産コストが高くなってしまう。しかし、請求項1に係る発明のスパークプラグでは、複合金属層の厚みを35μm以下としたため、複合金属層と主体金具との密着性が確保され、また、スパークプラグの生産性を高め、さらにニッケルの使用量を減らして生産コストを削減することができる。
On the other hand, when the thickness of the composite metal layer is larger than 35 μm, the corrosion resistance is excellent, but the adhesion to the surface of the metal shell is lowered, and the composite metal layer may float, peel or fall off from the metal shell. In addition, the time required for plating is lengthened, and productivity is lowered. Furthermore, the amount of nickel used for plating increases and the production cost increases. However, in the spark plug of the invention according to
さらに、下層金属層の厚みを複合金属層の厚みの30%以上、80%以下とした。下層金属層の厚みが複合金属層の厚みの30%未満である場合、複合金属層に対する上層金属層の厚みが厚くなり、下層金属層と上層金属層との密着性が低下し、上層金属層が剥離、脱落することがある。また、複合金属層に対する下層金属層が薄くなり、両金属層のイオン化傾向の差を利用することが難しくなるため、耐食性の向上を図ることができない虞がある。一方、下層金属層の厚みが複合金属層の厚みの80%を越える場合、複合金属層に対する下層金属層の厚みが厚くなり、下層金属層と主体金具表面との密着性が低下し、複合金属層が剥離、脱落することがある。また、複合金属層に対する上層金属層が薄くなり、両金属層のイオン化傾向の差を利用することが難しくなるため、耐食性の向上を図ることができない虞がある。しかし、請求項1に係る発明のスパークプラグでは、下層金属層を上記範囲としたので、主体金具の耐食性を向上することができ、且つ金属層の剥離、脱落を抑制することができる。 Furthermore, the thickness of the lower metal layer was 30% or more and 80% or less of the thickness of the composite metal layer. When the thickness of the lower metal layer is less than 30% of the thickness of the composite metal layer, the thickness of the upper metal layer with respect to the composite metal layer is increased, the adhesion between the lower metal layer and the upper metal layer is reduced, and the upper metal layer May peel off or fall off. Moreover, since the lower metal layer with respect to a composite metal layer becomes thin and it becomes difficult to utilize the difference of the ionization tendency of both metal layers, there exists a possibility that improvement in corrosion resistance cannot be aimed at. On the other hand, when the thickness of the lower metal layer exceeds 80% of the thickness of the composite metal layer, the thickness of the lower metal layer with respect to the composite metal layer is increased, and the adhesion between the lower metal layer and the surface of the metal shell is reduced. The layer may peel off or fall off. Moreover, since the upper metal layer with respect to the composite metal layer becomes thin and it becomes difficult to utilize the difference in ionization tendency between the two metal layers, there is a possibility that the corrosion resistance cannot be improved. However, in the spark plug according to the first aspect of the present invention, since the lower metal layer is in the above range, the corrosion resistance of the metal shell can be improved and the metal layer can be prevented from peeling off and falling off.
また、請求項2に係る発明のスパークプラグでは、鋼鉄材料からなるスパークプラグの主体金具の表面上に、ニッケルを主成分とする下層金属層と、その表面上に、ニッケルを主成分とし、下層金属層よりも多量の硫黄を含有する中層金属層と、その中層金属層の表面上に、ニッケルを主成分とし、下層金属層よりも硫黄を多量に含有し、且つ、中層金属層よりも少量の硫黄を含有する上層金属層とを形成した。一方、上記3つの金属層のうちで硫黄を最も多く含む中層金属層は、下層金属層や上層金属層よりもイオン化傾向が高いため、いわゆる犠牲腐食により、下層金属層や上層金属層よりも先に腐食する。このため、上層金属層が腐食して部分的に中層金属層が外部に露出した場合には、残部の上層金属層の腐食が抑制され、露出した中層金属層の腐食が進行する。すると、中層金属層の腐食により部分的に下層金属層が外部に露出するが、下層金属層が腐食することは抑制され、中層金属層の腐食がさらに進行することとなる。つまり、腐食は中層金属層の層方向に進行することとなる。そして、中層金属層が腐食した後は、上層金属層が下層金属層よりも硫黄が多く含まれているので、犠牲腐食により、上層金属層が下層金属層よりも先に腐食する。よって下層金属層が腐食して主体金具の表面が外部に露出するまでの期間がより長くなるので、主体金具の耐食性を高めることができる。下層金属層は、中層金属層や上層金属層よりも硫黄の含有量が少ないため、中層金属層や上層金属層よりも延性が高く、主体金具の表面や中層金属層に対しての密着性が維持される。つまり、3つの金属層が主体金具から剥離することを抑制できる。さらに、金属層が3層構造となるため、下層金属層、中層金属層および上層金属層の形成の際に、いずれかの金属層にピンホールが生じても他の金属層で保護することができ、耐食性を高めることができる。
Moreover, in the spark plug of the invention according to
さらに、下層金属層と中層金属層と上層金属層とで構成される複合金属層の厚みを5μm以上、36μm以下とした。複合金属層の厚みが5μm未満である場合、下層金属層や上層金属層のそれぞれの厚みが薄くなるため、主体金具の表面の露出までの期間が十分に確保できず、その結果、主体金具の保護を長期間行えず、耐食性に劣る。しかし、請求項2に係る発明のスパークプラグでは、複合金属層の厚みを5μm以上としたので、複合金属層全体としての耐食性を高め、主体金具の保護を効果的に行うことができる。
Furthermore, the thickness of the composite metal layer composed of the lower metal layer, the middle metal layer, and the upper metal layer was set to 5 μm or more and 36 μm or less. When the thickness of the composite metal layer is less than 5 μm, the thickness of each of the lower metal layer and the upper metal layer is reduced, so that it is not possible to secure a sufficient period until the surface of the metal shell is exposed. It cannot be protected for a long time and has poor corrosion resistance. However, in the spark plug of the invention according to
一方、複合金属層の厚みが36μmより大きい場合、耐食性に関しては優れているものの、主体金具の表面に対する密着性が低下し、主体金具から複合金属層の浮き、剥離、脱落が生ずる。また、めっきを施す際にかかる時間が長くなり、生産性が低下する。さらに、めっきに使用されるニッケルの量が多くなり、生産コストが高くなってしまう。しかし、請求項2に係る発明のスパークプラグでは、複合金属層の厚みを36μm以下としたため、複合金属層と主体金具との密着性が確保され、また、スパークプラグの生産性を高め、さらに、ニッケルの使用量を減らして生産コストを削減することができる。
On the other hand, when the thickness of the composite metal layer is larger than 36 μm, the corrosion resistance is excellent, but the adhesion to the surface of the metal shell is lowered, and the composite metal layer is lifted, peeled off, or dropped from the metal shell. In addition, the time required for plating is lengthened and productivity is lowered. Furthermore, the amount of nickel used for plating increases and the production cost increases. However, in the spark plug of the invention according to
また、このときの中層金属層の厚みを0.5μm以上、1.5μm以下としている。中層金属層の厚みが0.5μm未満である場合、上記効果を十分に得ることができず、主体金具の保護を長期間行えず、耐食性に劣ることがある。しかし、請求項2に係る発明のスパークプラグでは、中層金属層の厚みを0.5μm以上としているので、主体金具の保護を効果的に行うことができる。一方、1.5μmより大きい場合、中層金属層が厚くなり、中層金属層と下層金属層との密着性、中層金属層と上層金属層との密着性が低下する。しかし、請求項2に係る発明のスパークプラグでは、中層金属層を1.5μm以下としたため、有効に密着性が維持される。
In addition, the thickness of the middle metal layer at this time is 0.5 μm or more and 1.5 μm or less. When the thickness of the intermediate metal layer is less than 0.5 μm, the above effects cannot be sufficiently obtained, the metal shell cannot be protected for a long time, and the corrosion resistance may be inferior. However, in the spark plug of the invention according to
さらに、下層金属層の厚みを下層金属層および上層金属層の合計の厚みの20%以上、80%以下とした。下層金属層の厚みが下層金属層および上層金属層の合計の厚みの20%未満である場合、複合金属層に対する上層金属層の厚みが厚くなり、中層金属層と上層金属層との密着性が低下し、上層金属層が剥離、脱落することがある。また、複合金属層に対する下層金属層が薄くなり、中層金属層とのイオン化傾向の差を利用することが難しくなるため、耐食性の向上を図ることができない虞がある。一方、下層金属層の厚みが下層金属層および上層金属層の合計の厚みの80%を越える場合、複合金属層に対する下層金属層の厚みが厚くなり、下層金属層と主体金具表面との密着性が低下し、複合金属層が剥離、脱落することがある。また、複合金属層に対する上層金属層が薄くなり、中層金属層のイオン化傾向の差を利用することが難しくなるため、耐食性の向上を図ることができない虞がある。しかし、請求項2に係る発明のスパークプラグでは、下層金属層を上記範囲としたので、主体金具の耐食性を向上することができ、且つ金属層の剥離、脱落を抑制することができる。
Furthermore, the thickness of the lower metal layer was set to 20% or more and 80% or less of the total thickness of the lower metal layer and the upper metal layer. When the thickness of the lower metal layer is less than 20% of the total thickness of the lower metal layer and the upper metal layer, the thickness of the upper metal layer with respect to the composite metal layer is increased, and the adhesion between the middle metal layer and the upper metal layer is increased. The upper metal layer may peel off or fall off. Moreover, since the lower metal layer with respect to the composite metal layer becomes thin and it becomes difficult to utilize the difference in ionization tendency with the middle metal layer, there is a possibility that the corrosion resistance cannot be improved. On the other hand, when the thickness of the lower metal layer exceeds 80% of the total thickness of the lower metal layer and the upper metal layer, the thickness of the lower metal layer with respect to the composite metal layer is increased, and the adhesion between the lower metal layer and the surface of the metal shell is increased. May decrease, and the composite metal layer may peel off or fall off. Moreover, since the upper metal layer with respect to the composite metal layer becomes thin and it becomes difficult to utilize the difference in ionization tendency of the middle metal layer, there is a possibility that the corrosion resistance cannot be improved. However, in the spark plug of the invention according to
また、請求項3に係る発明のスパークプラグでは、請求項1または2に係る発明の効果に加え、上層金属層の表面上に、含有されるクロム成分のうち95重量%以上が三価クロムであるクロメート被膜層を形成した。このためクロメート被膜層で複合金属層の保護をすることができ、主体金具の耐食性を高めることができる。
In addition, in the spark plug of the invention according to
また、請求項4に係る発明のスパークプラグでは、請求項1乃至3のいずれかに係る発明の効果に加え、下層金属層と主体金具の表面との間に、ニッケルまたは銅を主成分とするストライク層を形成した。そして、このストライク層の厚みを0.2μm以上、0.7μm以下とした。ストライク層の厚みが0.2μm未満であれば、密着性をさらに向上させるストライク層の効果が得られにくい。また、ストライク層の厚みが0.7μmより大きければ、ストライク層の内部にて発生する内圧を緩衝することが難しくなり、内部応力に抗しきれずにストライク層自体が割れてしまったり、主体金具の表面から剥離してしまう可能性がある。しかし、請求項4に係る発明のスパークプラグでは、主体金具の表面上に形成するストライク層の厚みを上記範囲内に限定することで、主体金具の表面と、下層金属層との密着性を高めることができ、複合金属層の剥離、脱落を更に防止することができる。
Moreover, in the spark plug of the invention according to
以下、本発明を具体化したスパークプラグの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図1を参照して、第1の実施の形態におけるスパークプラグの一例としてのスパークプラグ100の構造について説明する。図1は、スパークプラグ100の部分断面図である。なお、図1に示す軸線O方向(図中一点鎖線Oで示す)において、中心電極2が設けられた側をスパークプラグ100の先端側とし、端子金具4が設けられた側を後端側として説明する。
Hereinafter, an embodiment of a spark plug embodying the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of a
図1に示すように、スパークプラグ100は、概略、絶縁体を構成する絶縁碍子1と、この絶縁碍子1を保持する主体金具5と、絶縁碍子1内に軸線O方向に延びるようにして保持された中心電極2と、主体金具5の先端面57に一端部62を溶接され、他端部61が中心電極2の先端部22に対向する一対の接地電極60と、絶縁碍子1の後端部に設けられた端子金具4とから構成されている。
As shown in FIG. 1, the
まず、このスパークプラグ100の絶縁体を構成する絶縁碍子1について説明する。絶縁碍子1は筒形状を有し、周知のようにアルミナ等を焼成して形成される。この絶縁碍子1の先端部(軸線O方向における先端側の端部)には、内燃機関の燃焼室に曝される脚長部13が設けられている。また、絶縁碍子1の軸中心には軸孔12が形成される。
First, the
中心電極2は、インコネル(商標名)600または601等のニッケル系合金等で形成され、内部に熱伝導性に優れる銅等からなる金属芯23を有している。また、中心電極2は、軸孔12の内部に設けられたシール体14および抵抗体3を経由して、上方の端子金具4に電気的に接続されている。そして端子金具4には高圧ケーブル(図示外)がプラグキャップ(図示外)を介して接続され、外部回路より高電圧が印加されるようになっている。
The
次に、主体金具5について説明する。主体金具5は絶縁碍子1を保持し、図示外の内燃機関にスパークプラグ100を固定するための円筒状の金具である。主体金具5は絶縁碍子1を取り囲むようにして保持している。主体金具5は低炭素鋼材で形成され、図示外のスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部51と、図示外の内燃機関上部に設けられたエンジンヘッドに螺合するねじ部52とを備えている。
Next, the
さらに、主体金具5は工具係合部51の後端側にかしめ部53を有している。そのかしめ部53をかしめることにより、板パッキン8を介して絶縁碍子1が主体金具5の段部56に支持されて、主体金具5と絶縁碍子1とが一体にされる。かしめによる密閉を完全なものとするため、主体金具5と絶縁碍子1との間に環状のリング部材6,7が介在され、リング部材6,7の間にはタルク(滑石)9の粉末が充填されている。また、主体金具5の中央部には鍔部54が形成され、ねじ部52の後端側近傍、すなわち鍔部54の座面55にはガスケット10(薄板を折りたたんだ環状のパッキン)が嵌挿されている。
Further, the
次に、接地電極60について説明する。接地電極60は耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、インコネル(商標名)600または601等のニッケル合金が用いられる。第1の実施の形態のスパークプラグ100では、2つの接地電極60が、中心電極2を挟んで対向するように設けられている。この接地電極60は、自身の長手方向の横断面が略長方形を有しており、一端部62が主体金具5の先端面57に溶接により接合されている。また、接地電極60の他端部61は、中心電極2の先端部22に対向するように屈曲されている。
Next, the
このような構成のスパークプラグ100において、第1の実施の形態では、主体金具5の耐食性を高めるために主体金具5の表面上に複数のめっきが施されている。具体的には、図2に示すように、主体金具5の素地の上にニッケルを主成分とするストライク層71が形成されている。このストライク層71は、ニッケルが99.9重量%含有されたニッケルストライク層であり、主体金具5の表面上に0.5μmの厚さで形成されている。そしてストライク層71上には、ニッケルを主成分とする下層金属層73が形成され、さらにその上に、下層金属層73よりも多量の硫黄を含有した上層金属層75が形成されている。この下層金属層73は、ニッケルを99.99重量%含有し、ストライク層71の表面上に6μmの厚さで形成されている。また、上層金属層75は、ニッケルを99.94重量%と硫黄を0.05重量%含有し、下層金属層73の表面上に4μmの厚さで形成されている。さらに、下層金属層73および上層金属層75からなる複合金属層70上には、上層金属層75を保護するためのクロメート被膜層76が形成されている。このクロメート被膜層76は、含有されるクロムの95重量%以上が三価クロムであり、上層金属層75の表面上に形成されている。なお、形成される金属層の厚み方向において、主体金具5の素地側を下側、それと反対側を上側として説明する。
In the
このように主体金具5の表面上に、下側に下層金属層73が、上側に上層金属層75が構成された複合金属層70が形成される。下層金属層73および上側に上層金属層75は、ともに主成分としてニッケルが含有されている。また、上層金属層75は下層金属層73よりも多くの硫黄が含有されており、上層金属層75の層全体のイオン化傾向は、下層金属層73に対して高くなる。すなわち、上層金属層75と下層金属層73との間では、上層金属層75が下層金属層73に対して犠牲腐食を行うことができる。このため、複合金属層70よりも下層となる主体金具5の表面が外部に露出されるまでの期間をより長くすることができるので、複合金属層70が形成されることで主体金具5の耐食性が良好となる。
In this way, the
また、めっきを施した際に下層金属層73や上層金属層75にピンホールが発生したとしても、2層に分けて金属層を形成することで、それぞれの層におけるピンホールの発生位置が一致しにくくなっている。これにより、複合金属層70を貫通して主体金具5の素地を露出させるようなピンホールができにくくなっている。
Further, even if pinholes are generated in the
このようなスパークプラグ100は、次のようにして製造する。ただし、スパークプラグ100の主体金具5の製造方法を中心に説明し、公知部分については、説明を省略または簡略化する。
Such a
まず、主原料にアルミナを使用し、高温の所定の形状に焼成することによって絶縁碍子1を形成する。また、鋼材を使用し、所定の形状に塑性加工することによって、主体金具5を形成する。この際、主体金具5の先端部の外周面にねじ部52を形成している。次いで、Ni耐熱合金からなる棒状の中心電極2、接地電極60を作製する。なお、中心電極2の形成時には、金属芯23を挿入して形成している。そして、接地電極60を主体金具5の先端面57に電気抵抗溶接する。
First, the
そして、主体金具5(接地電極60が溶接された)を、バレル装置を用いてストライクめっき処理を行い、端子金具4の表面にストライク層71を形成する。ストライクめっき処理とは、主体金具5をめっき浴(いわゆるウッド浴)に浸け、電流密度を高くした状態で、短時間(約1〜10分)で処理を行う電気めっきである。このウッド浴は、例えば、塩化ニッケルが150g〜300g/リットルおよび塩酸が100g〜180g/リットルの割合で含有されたものを使用する。
Then, the metal shell 5 (with the
次に、ストライク層71が形成された主体金具5にバレル装置によるバレルめっき処理を行い、ストライク層71の表面に複合金属層70を形成する。具体的には、下層金属層73を形成するための浴槽に主体金具5を浸けて下層金属層73を形成し、その後、一度取り出し、今度は上層金属層75を形成するための浴槽に浸ける。なお、下層金属層73を形成するために使用するめっき浴は、例えば、硫酸ニッケル(6水和物)が200g〜380g/リットル、塩化ニッケル(6水和物)が20g〜60g/リットル、ほう酸が20g〜60g/リットル、一次光沢剤が0.7cc〜1.0cc/リットル、二次光沢剤が0.7cc〜1.0cc/リットルの割合で含有されたものを使用する。また、上層金属層75を形成するために使用するめっき浴は、例えば、硫酸ニッケル(6水和物)が200g〜380g/リットル、塩化ニッケル(6水和物)が30g〜100g/リットル、ほう酸が20g〜60g/リットル、一次光沢剤が3cc〜7cc/リットル、二次光沢剤が7cc〜12cc/リットルの割合で含有されたものを使用する。
Next, the
そして、ストライク層71および複合金属層70が形成された主体金具5にバレル装置によるクロメート処理を行い、複合金属層70の表面にクロメート被膜層76を形成する。なお、クロメート処理に用いられるクロメート処理浴は、重クロム酸ナトリウムおよび重クロム酸カリウムの少なくとも一方が含有されたものを使用する。
Then, chromate treatment is performed on the
そして、クロメート被膜層76を主体金具5に形成後、水洗・乾燥し、公知の手法で中心電極2、端子金具4等が固設された絶縁碍子1を組み付ける。そして、接地電極60と中心電極2が火花放電ギャップを介して対向するように、接地電極60を中心電極2側に折り曲げ、図1に示すような、スパークプラグ100が完成する。
Then, after the
次に、第2の実施の形態のスパークプラグ200について説明する。なお、スパークプラグ200は、上記したスパークプラグ100の主体金具5の表面上に施しためっきの形態が異なるものであり、めっきにより形成された金属層を拡大した、主体金具5の断面図を図3に示す。この金属層以外については第1の実施の形態のスパークプラグ100と同様の構成であり、同一部分に関しては同一符号で示している。そこで、主体金具5の表面に形成した金属層について、以下に説明する。
Next, the
図3に示すように、第2の実施の形態のスパークプラグ200では、第1の実施の形態と同様に、主体金具5の表面上にストライク層71と、複合金属層70とを形成した。複合金属層70には、下層金属層73と上層金属層75との間に中層金属層74を設けた。この中層金属層74は、ニッケルを99.8重量%と硫黄を0.19重量%含有し、下層金属層73の表面上に1μmの厚さで形成されている。なお、複合金属層70上にはクロメート被膜層76が形成されている。
As shown in FIG. 3, in the
このように中層金属層74は、ニッケルを主成分とし、下層金属層73よりも硫黄の含有量が多い上層金属層75よりも、さらに多くの硫黄を含有している。これにより、上層金属層75が腐食して部分的に中層金属層74が外部に露出した場合には、残部の上層金属層75の腐食が抑制され、露出した中層金属層74の腐食が進行する。そして、中層金属層74の腐食により部分的に下層金属層73が外部に露出するが、下層金属層73が腐食することは抑制され、中層金属層74の腐食がさらに進行することとなる。よって、下層金属層73が腐食して主体金具5の表面が外部に露出するまでの期間が十分に確保できる。よって、主体金具5の耐食性が高くなる。
Thus, the
さらに、中層金属層74が犠牲腐食により腐食しても、今度は上層金属層75が下層金属層73に対する犠牲腐食となり、主体金具5の表面が外部に露出するまでの期間が十分に確保でき、主体金具5の耐食性が高くなる。そして、これら下層金属層73、中層金属層74、および上層金属層75にピンホールが発生したとしても、3層に分けて金属層を形成することで、それぞれの層におけるピンホールの発生位置が一致しにくくなっている。これにより、複合金属層70を貫通して、主体金具5の素地が露出されにくい。
Furthermore, even if the
この中層金属層74は、第1の実施の形態と同様に、ストライク層71および下層金属層73が形成された主体金具5にバレル装置によるバレルめっき処理を行い、下層金属層73の表面上に中層金属層74を形成する。具体的には、中層金属層74を形成するための浴槽に主体金具5を浸けて中層金属層74を形成し、その後、一度取り出し、今度は上層金属層75を形成するための浴槽に浸ける。なお、中層金属層74を形成するために使用するめっき浴は、例えば、硫酸ニッケル(6水和物)が200g〜380g/リットル、塩化ニッケル(6水和物)が50g〜130g/リットル、ほう酸が20g〜60g/リットル、一次光沢剤が10cc〜25cc/リットルの割合で含有されたものを使用する。
In the same way as in the first embodiment, the
次に、上記のように主体金具5に形成される金属層の密着性および耐食性について評価を行うために、実施例1〜6に示す6つの試験を行った。なお、実施例1〜3については、複合金属層70が下層金属層73および上層金属層75で形成されているものに対して試験を行い、実施例4〜6については、複合金属層70が下層金属層73、中層金属層74および上層金属層75で形成されているものに対して試験を行った。まず、第1〜第20のテストサンプルについては、材質がS20Cである主体金具5を所定形状に作製した。そして、塩化ニッケル:200g/リットル、塩酸:150g/リットル、溶媒:脱イオン水を用いためっき浴で、浴温:35℃、浴pH:0.5、陰極電流密度:0.7A/dm2の条件でストライクめっき処理を行った。そして、めっき時間を変えることで、第1〜第20のテストサンプルの厚さのストライク層71を形成した。次に、上記のストライク層71が形成された第1〜第20のテストサンプルを硫酸ニッケル(6水和物):300g/リットル、塩化ニッケル(6水和物):41g/リットル、ほう酸:43g/リットル、一次光沢剤:0.8cc/リットル、二次光沢剤:0.8cc/リットル、溶媒:脱イオン水を用いためっき浴で、浴温:58℃、浴pH:4、陰極電流密度:5A/dm2の条件でバレルめっき処理を行った。そして、めっき時間を変えることで、第1〜第20のテストサンプルの厚さの下層金属層73を形成した。さらに、下層金属層73が形成された第1〜第20のテストサンプルを硫酸ニッケル(6水和物):300g/リットル、塩化ニッケル(6水和物):65g/リットル、ほう酸:45g/リットル、一次光沢剤:5cc/リットル、二次光沢剤:10cc/リットル、溶媒:脱イオン水を用いためっき浴で、浴温:58℃、浴pH:4、陰極電流密度:7A/dm2の条件でバレルめっき処理を行った。そして、めっき時間を変えることで、第1〜第20のテストサンプルの厚さの上層金属層75を形成した。さらに、クロメート処理浴として、重クロム酸ナトリウム:34g/リットル、溶媒:脱イオン水を用い、浴温:30℃、浴pH:3.5、クロメート処理時間:90秒の条件でクロメート処理を行い、クロメート被膜層76を形成した。そして、上記4層を形成後、水洗した後、80℃の温風により乾燥した。なお、ストライク層71,複合金属層70,クロメート被膜層76の厚みは、蛍光X線膜厚計を用いて計測している。
Next, in order to evaluate the adhesion and the corrosion resistance of the metal layer formed on the
一方、第21〜第41のテストサンプルに関しても、上記と同様に主体金具5を作製するが、下層金属層73の形成と上層金属層75の形成との間に中層金属層74を形成している。これは、下層金属層75が形成された第21〜第41のテストサンプルを硫酸ニッケル(6水和物):300g/リットル、塩化ニッケル(6水和物):85g/リットル、ほう酸:35g/リットル、一次光沢剤:17cc/リットル、溶媒:脱イオン水を用い、浴温:45℃、浴pH:2.7、陰極電流密度:3.5A/dm2としためっき浴に浸け、バレルめっき処理時間:2分とし、中層金属層74を形成している。
On the other hand, for the 21st to 41st test samples, the
そして、密着性についての評価を行うための試験は、以下のように行われた。まず、上記のように作製された第1〜第41のテストサンプルについて、主体金具5の鍔部54を、軸線O方向と直交する第1の方向からプレスして、主体金具5に1〜2mmの変形を加える。次に、軸線O方向と直交し、且つ、上記第1の方向と直交する第2の方向から同様に鍔部54をプレスして、主体金具5に1〜2mmの変形を加える。そして、再度、第1の方向から鍔部54をプレスして、主体金具5に2〜3mmの変形を加える。こうした変形を行った後に、目視または約10倍の拡大鏡を用い、工具係合部51の上部および下部(軸線O方向における工具係合部51の先端側および後端側の部位)における複合金属層70の状態を観察した。
And the test for evaluating adhesiveness was performed as follows. First, about the 1st-41st test samples produced as mentioned above, the
複合金属層70に剥離、脱落のいずれかが発生していた場合には、「×」として、密着性に劣ると評価した。また、割れ、膨れが発生していた場合には、「○」として、密着性がよいと評価した。さらに、複合金属層70になにも発生していない場合には、「☆」として、密着性に優れると評価した。
When either peeling or dropping occurred in the
また、耐食性について評価を行うための試験は、以下のように行われた。上記のように作製された第1〜第41のテストサンプルについて主体金具5を用いて作製したスパークプラグ100に対し、JIS H8502に基づく中性塩水噴霧試験を48時間行った。その後、主体金具5の外観の発錆状態を観察した。
Moreover, the test for evaluating corrosion resistance was performed as follows. The neutral salt spray test based on JIS H8502 was performed for 48 hours with respect to the
主体金具5の全表面積に対し、赤錆が発生した部分の割合が5%未満であった場合、「☆」として、耐食性に優れると評価した。同様に、赤錆が発生した部分の割合が5%以上、10%未満であった場合、「○」として、耐食性に問題はないと評価した。赤錆が発生した部分が10%以上、20%未満であった場合、「△」として、耐食性に問題有りと評価した。赤錆が発生した部分が20%以上であった場合、「×」として、耐食性がよくないと評価した。
When the ratio of the portion where red rust was generated was less than 5% with respect to the total surface area of the
[実施例1]
まず、複合金属層70の厚みと耐食性との関係について試験を行った。図4に示すように、複合金属層70の厚みがそれぞれ異なる第1〜第8のテストサンプルを作製した。第1〜第8のテストサンプルには、0.5μmの厚みのストライク層71をそれぞれ形成した。そして、第1のテストサンプルの複合金属層70の厚みは1.5μm(下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ1μm,0.5μmとした。)、第2のテストサンプルの複合金属層70の厚みは3μm(下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ2μm,1μmとした。)となるように、めっきを施した。同様に、第3のテストサンプルの複合金属層70の厚みは4μm(下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ2.5μm,1.5μmとした。)、第4のテストサンプルの複合金属層70の厚みは6μm(下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ4μm,2μmとした。)とした。さらに、第5のテストサンプルの複合金属層70の厚みは12μm(下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ8μm,4μmとした。)、第6のテストサンプルの複合金属層70の厚みは18μm(下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ12μm,6μmとした。)とした。そして、第7のテストサンプルの複合金属層70の厚みは35μm(下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ22.5μm,12.5μmとした。)、第8のテストサンプルの複合金属層70の厚みは45μm(下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ30μm,15μmとした。)とした。
[Example 1]
First, the relationship between the thickness of the
第1〜第8のテストサンプルの耐食性についてそれぞれ評価した結果、第1のテストサンプルは「×」、第2のテストサンプルは「△」、第3〜第5のテストサンプルは「○」、第6〜第8のテストサンプルは「☆」となった。一方、第1〜第8のテストサンプルの密着性についてそれぞれ評価した結果、第1〜第7のテストサンプルは「○」、第8のテストサンプルは「×」となった。これより、複合金属層70の厚みは35μm以下とすることが好ましいことがわかった。
As a result of evaluating the corrosion resistance of the first to eighth test samples, the first test sample is “x”, the second test sample is “△”, the third to fifth test samples are “◯”, The sixth to eighth test samples were “☆”. On the other hand, as a result of evaluating the adhesiveness of the first to eighth test samples, the first to seventh test samples were “◯” and the eighth test sample was “x”. From this, it was found that the thickness of the
[実施例2]
次に、下層金属層73の厚み、および上層金属層75の厚みの比と耐食性との関係について、試験を行った。図5に示すように、下層金属層73と上層金属層75との厚みの比率が異なる第9〜第15のテストサンプルを作製した。第9〜第15のテストサンプルでは、ストライク層71の厚みを0.5μm、複合金属層70(下層金属層73および上層金属層75)の厚みを10μmとした。そして、第9のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みがそれぞれ9μm,1μm、第10のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みがそれぞれ8μm,2μmとなるようにめっきを施した。同様に、第11のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ6μm,4μm、第12のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ5μm,5μmとした。また、第13のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ3μm,7μm、第14のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ1.5μm,8.5μmとした。さらに、第15のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ0.5μm,9.5μmとした。
[Example 2]
Next, the thickness of the
第9〜第15のテストサンプルの耐食性についてそれぞれ評価した結果、第9および第12〜第14のテストサンプルは「△」、第15のテストサンプルは「×」、第10,第11のテストサンプルは「○」となった。一方、第9〜第15のテストサンプルの密着性についてそれぞれ評価した結果、第9,第14および第15のテストサンプルは「×」、第10,第12および第13のテストサンプルは「○」、第11のテストサンプルは「☆」となった。これより、下層金属層73の厚みを、複合金属層70の厚みの30%以上、80%以下とすることが好ましいことがわかった。
As a result of evaluating the corrosion resistance of the ninth to fifteenth test samples, the ninth and twelfth to fourteenth test samples are “Δ”, the fifteenth test sample is “x”, the tenth and eleventh test samples. Became "○". On the other hand, as a result of evaluating the adhesion of the ninth to fifteenth test samples, the ninth, fourteenth and fifteenth test samples are “x”, and the tenth, twelfth and thirteenth test samples are “◯”. The eleventh test sample was “☆”. From this, it was found that the thickness of the
[実施例3]
次いで、ストライク層71の厚みと密着性との関係について、試験を行った。図6に示すように、第16,第17,第18,第19,第20のテストサンプルでは、ストライク層71を、厚みがそれぞれ0.1,0.2,0.5,0.7,0.9(μm)となるように形成した。そして、下層金属層73および上層金属層75の厚みがそれぞれ6μmおよび4μmと一定になるようにして、第16〜第20のテストサンプルを作製した。
[Example 3]
Subsequently, the relationship between the thickness of the
第16〜第20のテストサンプルの密着性についてそれぞれ評価した結果、第16および第20のテストサンプルは「○」、第17〜第19のテストサンプルは「☆」となった。なお、第16〜第20のテストサンプルの耐食性についても評価を行ったが、いずれのテストサンプルにおいても「○」と評価された。これより、ストライク層71の厚みを、0.2μm以上、0.7μm以下とすることが好ましいことがわかった。
As a result of evaluating the adhesion of the sixteenth to twentieth test samples, the sixteenth and twentieth test samples were “◯”, and the seventeenth to nineteenth test samples were “☆”. In addition, although the corrosion resistance of the sixteenth to twentieth test samples was also evaluated, all the test samples were evaluated as “◯”. Thus, it was found that the thickness of the
[実施例4]
次いで、複合金属層70の厚みと耐食性との関係について試験を行った。図7に示すように、複合金属層70の厚みがそれぞれ異なる第21〜第28のテストサンプルを作製した。第21〜第28のテストサンプルには、0.5μmの厚みのストライク層71をそれぞれ形成した。そして、第21のテストサンプルの複合金属層70の厚みは2.5μm(下層金属層73,中層金属層74,上層金属層75の厚みをそれぞれ1μm,1μm,0.5μmとした。)、第22のテストサンプルの複合金属層70の厚みは4μm(下層金属層73,中層金属層74,上層金属層75の厚みをそれぞれ2μm,1μm,1μmとした。)となるように、めっきを施した。同様に、第23のテストサンプルの複合金属層70の厚みは5μm(下層金属層73,中層金属層74,上層金属層75の厚みをそれぞれ2.5μm,1μm,1.5μmとした。)、第24のテストサンプルの複合金属層70の厚みは7μm(下層金属層73,中層金属層74,上層金属層75の厚みをそれぞれ4μm,1μm,2μmとした。)とした。さらに、第25のテストサンプルの複合金属層70の厚みは13μm(下層金属層73,中層金属層74,上層金属層75の厚みをそれぞれ8μm,1μm,4μmとした。)、第26のテストサンプルの複合金属層70の厚みは19μm(下層金属層73,中層金属層74,上層金属層75の厚みをそれぞれ12μm,1μm,6μmとした。)とした。そして、第27のテストサンプルの複合金属層70の厚みは36μm(下層金属層73,中層金属層74,上層金属層75の厚みをそれぞれ22.5μm,1μm,12.5μmとした。)、第28のテストサンプルの複合金属層70の厚みは46μm(下層金属層73,中層金属層74,上層金属層75の厚みをそれぞれ30μm,1μm,15μmとした。)とした。
[Example 4]
Next, the relationship between the thickness of the
第21〜第28のテストサンプルの耐食性についてそれぞれ評価した結果、第21のテストサンプルは「×」、第22のテストサンプルは「△」、第23,第24のテストサンプルは「○」、第25〜第28のテストサンプルは「☆」となった。一方、第21〜第28のテストサンプルの密着性についてそれぞれ評価した結果、第21〜第27のテストサンプルは「○」、第28のテストサンプルは「×」となった。これより、複合金属層70の厚みは36μm以下とすることが好ましいことがわかった。
As a result of evaluating the corrosion resistance of each of the 21st to 28th test samples, the 21st test sample is “×”, the 22nd test sample is “△”, the 23rd and 24th test samples are “◯”, The 25th to 28th test samples were “☆”. On the other hand, as a result of evaluating the adhesiveness of the 21st to 28th test samples, the 21st to 27th test samples were “◯”, and the 28th test sample was “X”. From this, it was found that the thickness of the
[実施例5]
次に、下層金属層73の厚み、および上層金属層75の厚みの比と耐食性との関係について、試験を行った。図8に示すように、下層金属層73と上層金属層75との厚みの比率が異なる第29〜第36のテストサンプルを作製した。第29〜第36のテストサンプルでは、ストライク層71の厚みを0.5μm、複合金属層70(下層金属層73、中層金属層74および上層金属層75)の厚みを10μm(そのうち、中層金属層74については1μmとして一定の厚みとした。)とした。そして、第29のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みがそれぞれ8μm,1μm、第30のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みがそれぞれ7μm,2μmとなるようにめっきを施した。同様に、第31のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ6μm,3μm、第32のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ4μm,5μmとした。また、第33のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ3μm,6μm、第34のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ2μm,7μmとした。さらに、第35のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ1μm,8μm、第36のテストサンプルの下層金属層73,上層金属層75の厚みをそれぞれ0.5μm,8.5μmとした。
[Example 5]
Next, the thickness of the
第29〜第36のテストサンプルの耐食性についてそれぞれ評価した結果、第36のテストサンプルは「×」、第29および第33〜第35のテストサンプルは「△」、第32のテストサンプルは「○」、第30,第31のテストサンプルは「☆」となった。一方、第29〜第36のテストサンプルの密着性についてそれぞれ評価した結果、第29,第35および第36のテストサンプルは「×」、第30,第32,第33および第34のテストサンプルは「○」、第31のテストサンプルは「☆」となった。これより、下層金属層73の厚みを、下層金属層73および上層金属層75の合計の厚みの20%以上、80%以下とすることが好ましいことがわかった。
As a result of evaluating the corrosion resistance of the twenty-ninth to thirty-sixth test samples, the thirty-sixth test sample is “x”, the thirty-ninth and thirty-fifth to thirty-fifth test samples are “Δ”, and the thirty-second test sample is “◯”. The 30th and 31st test samples were “☆”. On the other hand, as a result of evaluating the adhesiveness of the 29th to 36th test samples, the 29th, 35th and 36th test samples are “x”, and the 30th, 32nd, 33rd and 34th test samples are “○” and the 31st test sample were “☆”. From this, it was found that the thickness of the
[実施例6]
次いで、ストライク層71の厚みと密着性との関係について、試験を行った。図9に示すように、第37,第38,第39,第40,第41のテストサンプルでは、ストライク層71を、厚みがそれぞれ0.1,0.2,0.5,0.7,0.9(μm)となるように形成した。そして、下層金属層73、中層金属層74および上層金属層75の厚みがそれぞれ、6μm、1μmおよび3μmと一定になるようにして、第37〜第41のテストサンプルを作製した。
[Example 6]
Subsequently, the relationship between the thickness of the
第37〜第41のテストサンプルの密着性についてそれぞれ評価した結果、第37および第41のテストサンプルは「○」、第38〜第40のテストサンプルは「☆」となった。なお、第37〜第41のテストサンプルの耐食性についても評価を行ったが、いずれのテストサンプルにおいても「☆」と評価された。これより、ストライク層71の厚みを、0.2μm以上、0.7μm以下とすることが好ましいことがわかった。
As a result of evaluating the adhesiveness of the 37th to 41st test samples, the 37th and 41st test samples were “◯”, and the 38th to 40th test samples were “☆”. In addition, although the corrosion resistance of the 37th to 41st test samples was also evaluated, all the test samples were evaluated as “☆”. Thus, it was found that the thickness of the
以上説明したように、第1の実施の形態のスパークプラグ100では、主体金具5の素地の上に、ニッケルを主成分とするストライク層71を形成し、その上に、ニッケルを主成分とする下層金属層73と、ニッケルを主成分とし、下層金属層73よりも硫黄を多量に含有する上層金属層75とを形成した。ストライク層71の厚みを0.2μm以上、0.7μm以下とすることで、主体金具5の素地と、下層金属層73および上層金属層75からなる複合金属層70との密着性を高めている。もっとも、ストライク層71が形成されていなくとも、硫黄の含有量が上層金属層75より少ない下層金属層73は上層金属層75よりも軟らかいため、腐食防止のためのめっきを一層の金属層から形成する場合とくらべ、主体金具5の素地に対する密着性が高まる。
As described above, in the
また、複合金属層70は下層金属層73と上層金属層75とからなるが、このように複層形成することで、一方の金属層にピンホールが発生したとしても、他方の金属層でピンホールを覆うことができ、金属層全体としての耐食性を高めることができる。
The
また、複合金属層70の厚みを4μm以上、35μm以下とした。これにより、複合金属層70全体としての耐食性を高めつつ、密着性も維持できる。そして、下層金属層73の厚みを複合金属層70の厚みの30%以上、80%以下とした。これにより、下層金属層73に対する上層金属層75の犠牲腐食による耐食性の向上および下層金属層73における主体金具5および上層金属層75の密着性の維持を図ることができる。
The thickness of the
第2の実施の形態のスパークプラグ200では、主体金具5の素地の上に、ニッケルを主成分とするストライク層71を形成し、その上に、ニッケルを主成分とする下層金属層73と、ニッケルを主成分とし、下層金属層73よりも硫黄を多く含有する中層金属層74と、ニッケルを主成分とし、下層金属層73よりも硫黄を多量に含有し、中層金属層74より硫黄を少量含有する上層金属層75とを形成した。ストライク層71の厚みを0.2μm以上、0.7μm以下とすることで、主体金具5の素地と、下層金属層73、中層金属層74および上層金属層75からなる複合金属層70との密着性を高めている。もっとも、ストライク層71が形成されていなくとも、硫黄の含有量が上層金属層75および中層金属層74より少ない下層金属層73は、上層金属層75や中層金属層74よりも軟らかいため、腐食防止のためのめっきを一層の金属層から形成する場合とくらべ、主体金具5の素地に対する密着性が高まる。
In the
また、複合金属層70は下層金属層73と中層金属層74と上層金属層75とからなるが、このように複層形成することで、いずれかの金属層にピンホールが発生したとしても、他の金属層でピンホールを覆うことができ、金属層全体としての耐食性を高めることができる。
In addition, the
また、複合金属層70の厚みを5μm以上、36μm以下とした。これにより、複合金属層70全体としての耐食性を高めつつも、過剰スペックとはならないように制限することができる。そして、下層金属層73の厚みを、下層金属層73および上層金属層75の合計の厚みの20%以上、80%以下とした。これにより、中層金属層74が犠牲腐食により腐食した後の下層金属層73に対する上層金属層75の犠牲腐食による耐食性の向上および主体金具5、複合金属層70それぞれの密着性の維持を図ることができる。
The thickness of the
なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、ストライクめっきはニッケルを主成分としたが、銅を主成分としてもよい。また、本実施の形態のクロメート被膜層76の表面に、クロメート被膜層76が外気に直接触れて酸化することを防止するための防錆油が塗布されていてもよい。
Needless to say, the present invention can be modified in various ways. For example, although strike plating has nickel as a main component, it may have copper as a main component. Further, rust preventive oil may be applied to the surface of the
本発明は内燃機関に用いられるスパークプラグに適用することができる。 The present invention can be applied to a spark plug used in an internal combustion engine.
1 絶縁碍子
2 中心電極
5 主体金具
12 軸孔
70 複合金属層
71 ストライク層
73 下層金属層
74 中層金属層
75 上層金属層
76 クロメート被膜層
100,200 スパークプラグ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
鋼鉄材料からなる前記主体金具の表面上に、ニッケルを主成分とする下層金属層と、
前記下層金属層の表面上に、ニッケルを主成分とし、前記下層金属層よりも多量の硫黄を含有する上層金属層と
が形成され、
前記下層金属層と前記上層金属層とで構成される複合金属層の厚みは4μm以上、35μm以下であり、且つ、前記下層金属層の厚みが前記複合金属層の厚みの30%以上、80%以下であることを特徴とするスパークプラグ。 A center electrode, an axial hole penetrating in the axial direction, and an insulator that holds the center electrode on the tip end side of the axial hole, and a metal shell that surrounds the periphery of the insulator in the radial direction and holds the insulator A spark plug with
On the surface of the metal shell made of steel material, a lower metal layer mainly composed of nickel,
On the surface of the lower metal layer, an upper metal layer containing nickel as a main component and containing a larger amount of sulfur than the lower metal layer is formed.
The thickness of the composite metal layer composed of the lower metal layer and the upper metal layer is 4 μm or more and 35 μm or less, and the thickness of the lower metal layer is 30% or more and 80% of the thickness of the composite metal layer. A spark plug characterized by:
鋼鉄材料からなる前記主体金具の表面上に、ニッケルを主成分とする下層金属層と、
前記下層金属層の表面上に、ニッケルを主成分とし、前記下層金属層よりも多量の硫黄を含有する中層金属層と、
前記中層金属層の表面上に、ニッケルを主成分とし、前記下層金属層よりも多量で、且つ、前記中層金属層よりも少量の硫黄を含有する上層金属層と
が形成され、
前記下層金属層と前記中層金属層と前記上層金属層とで構成される複合金属層の厚みは5μm以上、36μm以下であり、且つ、前記中層金属層の厚みは0.5μm以上、1.5μm以下であり、さらに前記下層金属層と前記上層金属層との両方の厚みを100%としたときの前記下層金属層の厚みが20%以上、80%以下であることを特徴とするスパークプラグ。 A center electrode, an axial hole penetrating in the axial direction, and an insulator that holds the center electrode on the tip end side of the axial hole, and a metal shell that surrounds the periphery of the insulator in the radial direction and holds the insulator A spark plug with
On the surface of the metal shell made of steel material, a lower metal layer mainly composed of nickel,
On the surface of the lower metal layer, nickel as a main component, an intermediate metal layer containing a larger amount of sulfur than the lower metal layer,
On the surface of the middle metal layer, an upper metal layer mainly composed of nickel, larger in amount than the lower metal layer, and containing a smaller amount of sulfur than the middle metal layer, is formed.
The composite metal layer composed of the lower metal layer, the middle metal layer, and the upper metal layer has a thickness of 5 μm to 36 μm, and the middle metal layer has a thickness of 0.5 μm to 1.5 μm. The spark plug is characterized in that the thickness of the lower metal layer is 20% or more and 80% or less when the thickness of both the lower metal layer and the upper metal layer is 100%.
A strike layer having nickel or copper as a main component and having a thickness of 0.2 μm or more and 0.7 μm or less is formed between the lower metal layer and the surface of the metal shell. Item 4. The spark plug according to any one of Items 1 to 3.
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- 2004-03-29 JP JP2004096384A patent/JP2005285490A/en active Pending
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