JP2006222023A - Method for manufacturing spark plug - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関用のスパークプラグの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a spark plug for an internal combustion engine.
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、中心電極が挿設された絶縁碍子を保持する主体金具と、この主体金具の先端面に溶接された接地電極を有しており、この接地電極の他端部と、中心電極の先端部とが対向して火花放電ギャップを形成している。そして、中心電極と接地電極との間で火花放電が行われる。 Conventionally, spark plugs for ignition are used in internal combustion engines. A general spark plug has a metal shell that holds an insulator having a center electrode inserted therein, and a ground electrode welded to a tip surface of the metal shell, and the other end of the ground electrode, A spark discharge gap is formed facing the tip of the center electrode. Then, a spark discharge is performed between the center electrode and the ground electrode.
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、主体金具の表面上にめっき処理によるめっき層の形成が行われている。その製造工程ではスパークプラグの生産性やコスト面などを考慮し、主体金具への接地電極の溶接を行って、主体金具に接地電極が接合された状態(以下、この状態の主体金具を「金具組立体」という。)でバレルめっき処理を施し、接地電極ごと主体金具にめっき層を形成している。 In such a spark plug, in order to improve the corrosion resistance of the metallic shell, a plating layer is formed on the surface of the metallic shell by plating. In the manufacturing process, in consideration of the productivity and cost of the spark plug, the ground electrode is welded to the metal shell, and the ground electrode is joined to the metal shell (hereinafter, the metal shell in this state is referred to as “metal fitting”). Barrel plating treatment is performed on the assembly, and a plating layer is formed on the metal shell together with the ground electrode.
ところで接地電極は高温、高圧となる内燃機関の燃焼室に曝されるため、その材料にニッケル系合金が使用される。ニッケル系合金は酸素に触れると、自身の表面に酸化被膜を形成して自身の内部へ酸化が進行することを防ぐ特性を有するため耐酸化消耗性に優れた効果を発揮する反面、その酸化被膜の形成によってめっき層の密着性が低下する。このためめっき層形成後に、火花放電ギャップを形成するため接地電極を曲げる加工を行った際や、内燃機関への組み付け後で火花放電を行った際などに、めっき層に浮き(膨れ)や剥離、脱落が生ずる可能性がある。剥離して脱落しためっき層によって中心電極と接地電極との間でブリッジが形成されると、それが失火の原因となってしまう虞が生ずる。 By the way, since the ground electrode is exposed to the combustion chamber of the internal combustion engine which becomes high temperature and high pressure, a nickel-based alloy is used as its material. Nickel-based alloys have the property of forming an oxide film on their surface when they come into contact with oxygen and preventing the oxidation from proceeding to the inside. Due to the formation of, the adhesion of the plating layer decreases. For this reason, when the ground electrode is bent to form a spark discharge gap after forming the plating layer, or when spark discharge is performed after assembly to the internal combustion engine, the plating layer floats (swells) or peels off. Dropout may occur. When a bridge is formed between the center electrode and the ground electrode by the plating layer that has been peeled off and dropped off, there is a risk that it may cause a misfire.
これを防止するには、金具組立体へめっき処理を施す前に事前に接地電極に対してマスキング処理を行い、接地電極にめっき層が形成されないようにする方法が考えられる。しかし、マスキング処理を施す工程や、めっき層の形成後にマスクを取り除く工程が必要となるため、生産性やコスト面を鑑みると実用的ではない。そこで従来では、マスキング処理を行わず金具組立体に対しめっき処理を施した後、接地電極に形成されためっき層を化学的に剥離除去したり(例えば特許文献1参照。)、研削して剥がしたりすることで(例えば特許文献2参照。)、工程数を減らして生産性を高めるとともに、ブリッジ等の問題が生じないようにしている。
しかしながら、接地電極のめっき層を化学的に剥離除去する場合、めっき層が形成された金具組立体の接地電極の部分のみを薬液に浸してめっき層の除去を行うが、薬液の表面張力や液面の不安定さから、主体金具に形成されためっき層まで剥離してしまう虞があった。また、接地電極のめっき層をフライス盤等の工具を用いて研削により除去する場合、めっき層を研削する際に接地電極の母体も一緒に削ってしまうことがあるため、初期の寸法が得られず接地電極の強度の低下を招くという虞があり、特に接地電極の曲げ加工の際に接地電極の切削痕を起点にした疲労破壊が生ずる虞があった。 However, when the plating layer of the ground electrode is chemically peeled and removed, the plating layer is removed by immersing only the ground electrode portion of the metal fitting assembly on which the plating layer is formed in the chemical solution. Due to the instability of the surface, the plating layer formed on the metal shell may be peeled off. In addition, when the ground electrode plating layer is removed by grinding using a tool such as a milling machine, the ground electrode base material may be shaved together when grinding the plating layer, so the initial dimensions cannot be obtained. There is a concern that the strength of the ground electrode may be reduced, and in particular, there is a risk of fatigue failure starting from the cutting trace of the ground electrode during bending of the ground electrode.
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、接地電極に形成するめっき層の密着性を高めることができるスパークプラグの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a spark plug manufacturing method capable of improving the adhesion of a plating layer formed on a ground electrode.
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の製造方法は、中心電極と、前記中心電極の軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔の内部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んで保持する主体金具と、一端が前記主体金具の先端面に接合され、他端が前記中心電極に対向する接地電極とを備えたスパークプラグを製造する方法であって、前記接地電極にブラスト処理を施すブラスト処理工程と、前記接地電極の一端を前記主体金具に溶接する溶接工程と、前記溶接工程によって、前記接地電極と前記主体金具とが接合され一体となった金具組立体であって、前記ブラスト処理工程によって、少なくとも前記接地電極にブラスト処理が施された前記金具組立体に、めっきを施すめっき工程とを備えている。 In order to achieve the above object, a spark plug manufacturing method according to a first aspect of the present invention includes a center electrode and an axial hole extending in an axial direction of the central electrode, and the central electrode is disposed inside the axial hole. A spark including an insulator to be held, a metal shell that surrounds and holds the periphery of the insulator in a radial direction, and a ground electrode that has one end joined to a front end surface of the metal shell and the other end facing the center electrode A method of manufacturing a plug, comprising: a blasting process for blasting the ground electrode; a welding process for welding one end of the ground electrode to the metal shell; and the welding process, the ground electrode and the metal shell Is a metal fitting assembly that is integrally joined to each other, and plating is performed on the metal fitting assembly in which at least the ground electrode is blasted by the blasting process. And a degree.
また、請求項2に係る発明のスパークプラグの製造方法は、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記ブラスト処理工程において前記接地電極に施されるブラスト処理は、粉粒体と液体の混合物を吹き付ける湿式ブラスト法を用いることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a spark plug manufacturing method according to the first aspect of the present invention, wherein the blasting process applied to the ground electrode in the blasting process is performed between a powder and a liquid. It is characterized by using a wet blasting method in which the mixture is sprayed.
また、請求項3に係る発明のスパークプラグの製造方法は、請求項1または2に記載の発明の構成に加え、前記ブラスト処理工程において、前記接地電極にブラスト処理が施される期間は、1秒以上90秒以下であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a spark plug manufacturing method according to the first or second aspect of the invention, wherein, in the blasting process, the ground electrode is subjected to a blasting process for 1 period. It is more than second and less than 90 seconds.
また、請求項4に係る発明のスパークプラグの製造方法は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記めっき工程では、前記金具組立体の表面上に、ニッケルまたは亜鉛を主成分とする金属層と、前記金属層の表面上に、クロメート被膜層とが形成されている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a spark plug manufacturing method according to any one of the first to third aspects, wherein in the plating step, nickel or zinc is formed on the surface of the metal fitting assembly. And a chromate film layer is formed on the surface of the metal layer.
請求項1に係る発明のスパークプラグの製造方法では、主体金具と一体に溶接される接地電極に対しブラスト処理を施すことで、接地電極の表面上に形成された酸化被膜を除去することができる。さらに接地電極の表面を凹凸状に形成することができ、表面面積を大きくすることができる。そして、酸化被膜が除去され、表面面積の大きくなった接地電極に対してめっき処理を行えば、ブラスト処理を行わなかった場合と比べ、めっき層の密着性を高めることができる。密着性の高いめっき層が形成された接地電極であれば、内燃機関で使用してもめっき層に剥離や脱落が発生しにくいため、火花放電ギャップにおいて剥離や脱落によるブリッジが形成され失火してしまう虞を低減することができる。また、めっき層の剥離や脱落の虞がなければ、スパークプラグの製造工程において、接地電極のめっき層を研削や薬品処理などにより除去する工程を行う必要がなく、スパークプラグの生産性を向上させることができる。 In the spark plug manufacturing method according to the first aspect of the present invention, the oxide film formed on the surface of the ground electrode can be removed by blasting the ground electrode welded integrally with the metal shell. . Furthermore, the surface of the ground electrode can be formed in an uneven shape, and the surface area can be increased. And if the plating process is performed on the ground electrode with the oxide film removed and the surface area increased, the adhesion of the plating layer can be improved as compared with the case where the blasting process is not performed. If a ground electrode with a highly adhesive plating layer is formed, it is difficult for the plating layer to peel off or drop off even if it is used in an internal combustion engine. It is possible to reduce the risk of being lost. In addition, if there is no risk of peeling or falling off of the plating layer, it is not necessary to perform a step of removing the plating layer of the ground electrode by grinding or chemical treatment in the spark plug manufacturing process, thereby improving the productivity of the spark plug. be able to.
なお、ブラスト処理工程により酸化被膜を除去した接地電極を溶接工程により主体金具に接合してもよいが、溶接工程を先に行って主体金具に接地電極を接合してからブラスト処理工程を行って、接地電極の表面上の酸化被膜を除去してもよい。 The ground electrode from which the oxide film has been removed by the blasting process may be joined to the metal shell by the welding process. However, after the welding process is performed first and the ground electrode is joined to the metal shell, the blasting process is performed. The oxide film on the surface of the ground electrode may be removed.
ところで、金属に応力を加えると結晶にすべりが生じ、そのすべり面に対する抵抗が次第に増加する。この抵抗が有る程度大きくなると金属は塑性変形し、より硬度が増す、いわゆる加工硬化が生ずる。ブラスト処理により接地電極に力が加わると、この加工硬化により、接地電極の硬度は高くなる。ビッカース硬さがHV180である接地電極に対してブラスト処理を行えば、HV200以上の硬度とすることができ、接地電極の強度を増すことができる。 By the way, when stress is applied to the metal, the crystal slips, and the resistance to the slip surface gradually increases. When this resistance is increased to some extent, the metal is plastically deformed, so that the hardness increases, so-called work hardening occurs. When a force is applied to the ground electrode by blasting, the hardness of the ground electrode increases due to this work hardening. If blasting is performed on a ground electrode having a Vickers hardness of HV180, the hardness can be HV200 or higher, and the strength of the ground electrode can be increased.
また、請求項2に係る発明のスパークプラグの製造方法では、請求項1に係る発明の効果に加え、接地電極の表面をより滑らかにし、粉粒体がその表面に残留してしまうことを低減することが可能となる。ブラスト処理は粉粒体(投射材ともいわれる研磨材)が加工面に投射されることにより、その加工面を洗浄したり摩耗したりする処理である。このブラスト処理を粉粒体と液体とが混合された湿式ブラスト処理とすることによって、加工面に対して液体が介在するためクッションの役目を果たし、粉粒体が加工面へ突き刺さって残留してしまうことを抑制することができる。残留物の少ない接地電極はめっき層の接合力を良好にすることができ、接地電極へのめっき層の密着性を高めたスパークプラグを製造することができる。 Moreover, in the spark plug manufacturing method of the invention according to claim 2, in addition to the effect of the invention according to claim 1, the surface of the ground electrode is made smoother and the powder particles are reduced from remaining on the surface. It becomes possible to do. The blasting process is a process in which the processed surface is washed or worn by projecting a granular material (abrasive material also called a projecting material) onto the processed surface. By performing this blasting process as a wet blasting process in which powder and liquid are mixed, liquid acts on the processed surface, so that it acts as a cushion, and the granular material is stuck into the processed surface and remains. Can be suppressed. The ground electrode with less residue can improve the bonding strength of the plating layer, and a spark plug with improved adhesion of the plating layer to the ground electrode can be manufactured.
また、請求項3に係る発明のスパークプラグの製造方法では、請求項1または2に係る発明の効果に加え、接地電極に施すブラスト処理の期間を1秒以上90秒以下としたので、接地電極の表面上に形成された酸化被膜を確実に除去することができ、また、接地電極の表面積を大きくすることができる。ブラスト処理の期間が1秒未満であると、接地電極の表面から酸化被膜を除去できるだけの十分な処理時間が得られない虞がある。また、ブラスト処理の期間が90秒以下であってもめっき層の密着性を十分得られ、それより長い期間ブラスト処理を行ってもめっき層の密着性は変わらないため、スパークプラグの生産性が低下する虞がある。
In the spark plug manufacturing method of the invention according to
また、請求項4に係る発明のスパークプラグの製造方法では、請求項1乃至3のいずれかに係る発明の効果に加え、金具組立体の表面上にニッケルまたは亜鉛を主成分とする金属層を形成することで、金具組立体の耐食性を高めることができる。さらに、その金属層の表面上にクロメート被膜層を形成することで、金属層の保護をすることができ、主金具組立体の耐食性をより高めることができる。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。
Further, in the spark plug manufacturing method of the invention according to
以下、本発明を具体化したスパークプラグの製造方法の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本実施の形態のスパークプラグの製造方法によって製造され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において、スパークプラグ100の軸線O方向において、中心電極20が設けられた側をスパークプラグ100の先端側とし、接続端子40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 manufacturing method 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、絶縁碍子10と、この絶縁碍子10を保持する主体金具50と、絶縁碍子10の軸孔12内に保持された中心電極20と、主体金具50に接合され、先端部31が中心電極20の先端部22に対向する接地電極30と、絶縁碍子10の後端側に設けられた接続端子40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10について説明する。絶縁碍子10は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、軸線O方向に軸孔12を有する筒状の絶縁部材である。軸線O方向の略中央には外径が最も大きな鍔部19が形成されており、これより後端側には後端側胴部18が形成されている。また、その後端側胴部18よりさらに後端側に、沿面距離を稼ぐためのコルゲーション部16が形成されている。鍔部19より先端側には後端側胴部18より外径の小さな先端側胴部17が形成され、さらにその先端側胴部17よりも先端側に、先端側胴部17よりも外径の小さな脚長部13が形成されている。脚長部13は先端側ほど縮径されており、スパークプラグ100が図示外の内燃機関に組み付けられた際には、その燃焼室に曝される。
First, the
次に、中心電極20について説明する。中心電極20は、インコネル(商標名)600または601等のニッケル系合金等からなる電極母材の中心部に、放熱促進のための銅または銅合金などで構成された金属芯23が埋設された棒状の電極である。この中心電極20は、軸孔12の内部に設けられたシール材4および抵抗体3を経由して、軸孔12の後端側に保持される接続端子40と電気的に接続されている。接続端子40の後端部42は絶縁碍子10の後端より露出され、この後端部42に、プラグキャップ(図示外)を介して高圧ケーブル(図示外)が接続され、外部回路より中心電極20に高電圧が印加されるようになっている。
Next, the
次に、主体金具50について説明する。主体金具50は絶縁碍子10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50は、絶縁碍子10の鍔部19近傍の後端側胴部18から、鍔部19、先端側胴部17および脚長部13を取り囲むようにして絶縁碍子10を保持している。主体金具50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。さらに、主体金具50は工具係合部51の後端側に加締め部53を有している。この加締め部53を加締めることにより、主体金具50の内周に形成した段部56に、絶縁碍子10の先端側胴部17と脚長部13との間の段部15が板パッキン8を介して支持され、主体金具50と絶縁碍子10とが一体にされる。加締めによる密閉を完全なものとするため、主体金具50の加締め部53近傍の内周面と、絶縁碍子10の鍔部19近傍の後端側胴部18の外周面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50の中央部には鍔部54が形成され、ねじ部52の後端部側(図1における上部)近傍、すなわち鍔部54の座面55にはガスケット5が嵌挿されている。
Next, the
次に、接地電極30について説明する。接地電極30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などのニッケル系合金が用いられている。この接地電極30は、自身の長手方向と直交する横断面が略長方形であり、屈曲された角棒状の外形を呈している。そして、角棒状の基端側の基部32が、主体金具50の軸線方向の先端側の先端面57に抵抗溶接により接合されている。一方、この接地電極30の基部32とは反対側の先端部31は中心電極20の先端部22に対向するよう屈曲され、両者間で火花放電ギャップが形成されている。なお、基部32が、本発明における「接地電極の一端」に相当し、先端部31が、本発明における「接地電極の他端」に相当する。
Next, the
本実施の形態のスパークプラグ100では、主体金具50および主体金具50に接合された接地電極30にめっき処理が施され、主体金具50および接地電極30の表面上にはめっき層が形成されている。めっき層は2層に形成され、主体金具50および接地電極30の表面上には、亜鉛を主成分とする金属層80が形成されている。さらに金属層80の表面上には、含有されるクロム成分の内98重量%以上が三価クロムであるクロメート被膜層85が形成されている。
In
次に、このような構成のスパークプラグ100を製造するにあたって、主体金具50と接地電極30とが接合された金具組立体にめっき処理を施す一連の工程について説明する。なお、本実施の形態の要部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。
Next, when manufacturing the
まず、主原料にアルミナを使用し、所定の形状になるように研削等を行い高温で焼成することによって絶縁碍子10を形成する。一方、前述のニッケル系合金により棒状の中心電極20および接地電極30を作製する。なお、中心電極20の形成時には、金属芯23を挿入して形成している。形成された絶縁碍子10へガラスシール工程によって中心電極20、シール材4、抵抗体3、予め塑性加工等によって作製された接続端子40等が一体に形成される。なお、このガラスシール工程において絶縁碍子10の表面に釉薬層を形成してもよい。
First, the
主体金具50は、鋼鉄材料を使用し、所定の形状に塑性加工や切削、転造加工を行うことによって作製される。この際、主体金具50には所定の形状の工具係合部51、ねじ部52、鍔部54等が形成される。
The
そして、絶縁碍子10等を組み付ける前の円筒状の主体金具50の先端面57に、接地電極30の基部32が抵抗溶接により接合され、金具組立体200(図2参照)が形成される(溶接工程)。接地電極30は曲げ加工が施される前の棒状の状態であり、その先端部31を主体金具50の軸線方向先端側に向けて接合される。
Then, the
次に、図2に示すように、金具組立体200を後端側(主体金具50の加締め部53側)より軸線方向を垂直方向とする支持棒210の先端に、主体金具50を、軸線方向を揃えて係合させて固定する。そして、支持棒210の軸を中心として1分当たり0〜20回転となるように回転させる。また、接地電極30に対する噴射方向が0〜90°の伏角となるように、ブラスト処理機(図示外)の噴射口220を接地電極30に向ける。そして、粉粒体としての噴射材230を噴射口220より所定時間エアで吹き付ける、いわゆる乾式ブラスト法を用い、接地電極30にブラスト処理を施す(ブラスト処理工程)。このとき、噴射された噴射材230は接地電極30に衝突し、接地電極30の表面上に形成された酸化被膜を除去するとともに、接地電極30の表面が凹凸状に形成される。
Next, as shown in FIG. 2, the
なお、ブラスト処理機(図示外)の噴射口220より噴射される噴射材230としては、ガラス、金属、セラミック等からなる粉粒体を使用することができる。例えばSUSビーズより形成した粉粒体を噴射材230として用いるとき、ブラスト処理を行う時間は10〜20秒とすることが望ましい。後述するが、ブラスト処理は1つの加工面あたり1秒以上行えば、酸化被膜を除去するのに十分な効果が得られる。また、噴射口220と、接地電極30との間の距離は10〜200mmとすることが望ましい。
In addition, as the
そして、接地電極30に対してブラスト処理が施された金具組立体200に対し、バレル装置(図示外)によるめっき処理を施す(めっき工程)。まず、亜鉛を主成分とする亜鉛めっき浴に金具組立体200を浸し、金具組立体200の表面上に金属層80を形成する。次いで、クロメート処理浴に金具組立体200を浸し、金属層80の表面上にクロメート被膜層85を形成する。すなわち、めっき工程では、主体金具50の表面上と、主体金具50に接合された接地電極30の表面上とに、金属層80およびクロメート被膜層85が形成される。
And the metal-
次に、めっき処理が施された金具組立体200を乾燥させた後、中心電極20等が一体となった絶縁碍子10は、前述の板パッキン8、リング部材6,7、タルク9等を用い、加締め部53を形成することによって金具組立体200へ組み付けられる。次いで、図1に示すように接地電極30を折り曲げる加工を行い、スパークプラグ100が組み立てられた際に接地電極30の先端部31と中心電極20の先端部22とが対向して火花放電ギャップを形成するようにする。金属層80は、ブラスト処理により酸化被膜が除去され、さらに表面が凹凸状に形成されることで表面積が大きくなった接地電極30の表面に形成されている。このため、接地電極30の母材との密着性が高く、この折り曲げ加工による浮き(膨れ)や剥離、脱落が生じることがない。このように加工される金具組立体200内に中心電極20を保持した絶縁碍子10が挿入され、加締められることで、スパークプラグ100が完成する。
Next, after drying the metal
上記のように作製されるスパークプラグ100の接地電極30に形成しためっき層の密着性について評価を行うため、以下に示す評価試験を行った。
In order to evaluate the adhesion of the plating layer formed on the
[実施例1]
まず、ブラスト処理の有無によるめっき層の密着性についての評価試験を行った。この評価試験では、本実施の形態で説明した溶接工程、ブラスト処理工程およびめっき工程を行ったブラスト処理有り金具組立体と、溶接工程およびめっき工程を行ったブラスト処理無し金具組立体とをサンプルとして、それぞれ7つずつ作製した。なお、接地電極はインコネル(商標名)600を材料として作製し、主体金具に抵抗溶接により接合した。その後、ブラスト処理有り金具組立体のサンプルの接地電極に対し、30秒間のブラスト処理を行った。ブラスト処理は乾式ブラスト法により行い、噴射材としてはSUS304を材料とする粒度#150(74〜105μm)のSUSビーズを用いた。なお、本実施例においては0.3〜0.5MPaの投射圧力にてブラスト処理を行っている。また、めっき処理はバレル装置を使用し、亜鉛を主成分とする亜鉛めっき浴を用いて金具組立体の表面上に金属層を形成した後、三価クロメートを用いたクロメート処理浴に金具組立体を浸し、クロメート被膜層を形成した。その後水洗し、乾燥させた。
[Example 1]
First, the evaluation test about the adhesiveness of the plating layer by the presence or absence of a blast process was done. In this evaluation test, the blasted metal fitting assembly subjected to the welding process, the blasting process, and the plating process described in the present embodiment and the blasting-free metal fitting assembly subjected to the welding process and the plating process were used as samples. 7 each were prepared. The ground electrode was made of Inconel (trade name) 600, and joined to the metal shell by resistance welding. Thereafter, a blasting treatment for 30 seconds was performed on the ground electrode of the sample of the bracket assembly with the blasting treatment. Blasting was performed by a dry blasting method, and SUS beads having a particle size of # 150 (74 to 105 μm) made of SUS304 were used as the propellant. In this embodiment, blasting is performed at a projection pressure of 0.3 to 0.5 MPa. In addition, the metal plating layer is formed on the surface of the metal fitting assembly using a zinc plating bath containing zinc as a main component for the plating treatment, and then the metal fitting assembly is applied to the chromate treatment bath using trivalent chromate. Was immersed to form a chromate film layer. Thereafter, it was washed with water and dried.
そして、ブラスト処理有り金具組立体およびブラスト処理無し金具組立体の一対のサンプル6種に対し、めっき不良が発生しやすくなる状態とするため、恒温槽でそれぞれ260,280,300,320,340,360(℃)の加熱処理を15分間行った。また比較例として、加熱処理を行わなかったサンプルを用意した。加熱後、各サンプルを室温まで冷却し、図3に示すように、各サンプルの接地電極の軸が直角となるまで、接地電極の先端部を外側(軸線Oから遠ざかる方向)に折り曲げた。そして、接地電極の折り曲げ位置Rの表面を10倍の拡大鏡で観察した。 And in order to make it easy to generate | occur | produce a plating defect with respect to a pair of 6 types of samples of a metal fitting assembly with a blasting process and a metal fitting assembly without a blasting process, 260,280,300,320,340, The heat treatment at 360 (° C.) was performed for 15 minutes. Moreover, the sample which did not heat-process as a comparative example was prepared. After heating, each sample was cooled to room temperature, and as shown in FIG. 3, the tip of the ground electrode was bent outward (in a direction away from the axis O) until the axis of the ground electrode of each sample became a right angle. And the surface of the bending position R of the ground electrode was observed with a 10 × magnifier.
めっき層の密着性の良否についての評価では、図4に示すように、接地電極の折り曲げ位置Rの表面の状態が良好で、めっき層に浮き(膨れ)、剥離、脱落の発生していないもの(図中Aで示す。)を「◎」と評価した。また、鳥肌状の浮き(膨れ)が発生していたもの(図中Bで示す。)を「○」と評価した。横縞状のクラックが発生し、一部に剥離が生じていたもの(図中Cで示す。)を「△」と評価した。そして完全に剥離が発生していたもの(図中Dで示す。)を「×」と評価した。この評価試験の結果を表1に示す。 In the evaluation of the adhesion of the plating layer, as shown in FIG. 4, the surface state of the ground electrode bending position R is good, and the plating layer does not float (swell), peel off or drop off. (Indicated by A in the figure) was evaluated as “◎”. Moreover, the thing (it shows with B in a figure) in which the goosebump-like float (swelling) generate | occur | produced was evaluated as "(circle)". A horizontal stripe-like crack that occurred and partly peeled (indicated by C in the figure) was evaluated as “Δ”. And what peeled completely (it shows with D in a figure) was evaluated as "x". The results of this evaluation test are shown in Table 1.
評価試験の結果、ブラスト処理無し金具組立体のサンプルでは、加熱処理を行わなかった場合、めっき層に浮き(膨れ)、剥離、脱落が発生せず「◎」と評価された。また、260℃で加熱処理を行ったサンプルでは、めっき層に鳥肌状の浮き(膨れ)が発生したが剥離や脱落はなく「○」と評価された。280℃で加熱処理を行ったサンプルでは、めっき層に横縞状のクラックが発生し、一部に剥離が生じたため「△」と評価された。そして300℃以上で加熱処理を行ったサンプルでは、完全に剥離が発生し「×」と評価された。 As a result of the evaluation test, the sample of the metal assembly without blasting treatment was evaluated as “◎” when the heat treatment was not performed and the plating layer did not float (swell), peeled off, or dropped off. Moreover, in the sample which heat-processed at 260 degreeC, the goosebump-like float (swelling) generate | occur | produced in the plating layer, but it was evaluated as "(circle)" without peeling and dropping. In the sample subjected to the heat treatment at 280 ° C., cracks in the form of horizontal stripes were generated in the plating layer, and peeling was caused in part. And in the sample which heat-processed above 300 degreeC, peeling generate | occur | produced completely and was evaluated as "x".
一方、ブラスト処理有り金具組立体のサンプルでは、加熱処理を行わなかった場合や、260℃〜320℃で加熱処理を行ったサンプルでは、めっき層に浮き(膨れ)、剥離、脱落が発生せず「◎」と評価された。そして340℃以上で加熱処理を行ったサンプルでは、めっき層に鳥肌状の浮き(膨れ)が発生したが剥離や脱落はなく「○」と評価された。 On the other hand, in the case of the blasted metal fitting assembly sample, when the heat treatment was not performed or when the heat treatment was performed at 260 ° C. to 320 ° C., the plating layer was not lifted (swelled), peeled off, or dropped off. It was evaluated as “◎”. And in the sample which heat-processed above 340 degreeC, the goosebump-like floating (swelling) generate | occur | produced in the plating layer, but it was evaluated as "(circle)" without peeling and dropping.
この結果から、接地電極に対してブラスト処理を行って表面上に形成された酸化被膜を除去し、表面積を大きくした後にめっき処理を施せば、接地電極の母材に対するめっき層の密着性が向上し、剥離や脱落の発生を防止することができることがわかった。 From this result, the adhesion of the plating layer to the base material of the ground electrode is improved by blasting the ground electrode to remove the oxide film formed on the surface and increasing the surface area and then plating. As a result, it was found that the occurrence of peeling and dropping can be prevented.
[実施例2]
次に、ブラスト処理を行う時間によるめっき層の密着性についての評価試験を行った。この評価試験では、本実施の形態で説明した溶接工程、ブラスト処理工程およびめっき工程を行った金具組立体をサンプルとして7種類作製した。なお、サンプルの接地電極の材質やめっき条件等については実施例1と同様である。また、ブラスト処理工程では、実施例1と同じ方法で、各サンプルに対してそれぞれ0,1,10,30,60,90,120秒間のブラスト処理を行った。
[Example 2]
Next, the evaluation test about the adhesiveness of the plating layer by the time which performs a blast process was done. In this evaluation test, seven types of metal fitting assemblies that were subjected to the welding process, the blasting process, and the plating process described in this embodiment were produced as samples. The material of the ground electrode of the sample and the plating conditions are the same as in Example 1. In the blasting process, blasting was performed for each sample for 0, 1, 10, 30, 60, 90, and 120 seconds in the same manner as in Example 1.
このように作製した各サンプルをめっき不良が発生しやすくなる状態とするため、恒温槽で300℃の加熱処理を15分間行った。そして実施例1と同様に各サンプルの接地電極を折り曲げ、折り曲げ位置Rの表面を10倍の拡大鏡で観察した(図3参照)。めっき層の密着性の良否についての評価もまた実施例1と同様に行った(図4参照)。この評価試験の結果を表2に示す。 In order to make each sample produced in this way in a state in which defective plating is likely to occur, a heat treatment at 300 ° C. was performed for 15 minutes in a thermostatic bath. And the ground electrode of each sample was bent like Example 1, and the surface of the bending position R was observed with the 10 times magnifier (refer FIG. 3). Evaluation on the adhesion of the plating layer was also performed in the same manner as in Example 1 (see FIG. 4). The results of this evaluation test are shown in Table 2.
評価試験の結果、ブラスト処理を行わなかった(0秒)サンプルでは、完全に剥離が発生し「×」と評価された。また、ブラスト処理を1秒もしくは10秒間行ったサンプルでは、めっき層に鳥肌状の浮き(膨れ)が発生したが剥離や脱落はなく「○」と評価された。そして、ブラスト処理を30秒以上行ったサンプルでは、めっき層に浮き(膨れ)、剥離、脱落が発生せず「◎」と評価された。 As a result of the evaluation test, the sample that was not subjected to blasting (0 second) was completely peeled off and evaluated as “x”. Moreover, in the sample which performed the blasting process for 1 second or 10 seconds, although the goosebump-like float (swelling) generate | occur | produced in the plating layer, there was no peeling and dropping, and it evaluated as "(circle)". The sample subjected to the blast treatment for 30 seconds or more was evaluated as “◎” without floating (blowing), peeling, or dropping off in the plating layer.
この結果から、接地電極に対して少なくとも1秒以上ブラスト処理を行って表面上に形成された酸化被膜を除去し、表面積を大きくした後にめっき処理を施せば、接地電極の母材に対するめっき層の密着性が向上し、剥離や脱落の発生を防止することができることがわかった。 From this result, if the ground electrode is subjected to blasting for at least 1 second to remove the oxide film formed on the surface and the plating is performed after increasing the surface area, the plating layer on the base material of the ground electrode It was found that the adhesion was improved and the occurrence of peeling and dropping could be prevented.
なお、本発明は上記実施の形態に限られず、各種の変更が可能である。例えば、本実施の形態では接地電極30を主体金具50に接合してから接地電極30に対してブラスト処理を行ったが、ブラスト処理を施した接地電極を主体金具に接合してもよい。図5に示すように、ブラスト処理機300を用い、切断加工して接地電極30を形成する前の電極材料330にブラスト処理を施してもよい。電極材料330を搬送ローラ310により軸線方向に沿って搬送する際に、図6に示すように、軸線と直交し、互いに対向する2方向にブラスト処理機300の2つの噴射口320をそれぞれ配置し、電極材料330に向けて、水と混ぜた噴射材360をエアで吹き付ける。このとき、噴射口320の噴射方向が、電極材料330の軸線断面の対角となる2つの角にそれぞれ向かう方向となることが好ましい。こうすることで、電極材料330の外周面全面に渡って噴射材360を衝突させることができる。なお、湿式ブラスト法を用いたブラスト処理を行うブラスト処理機300には、ブラスト処理により濡れた電極材料330を乾燥させる乾燥機340を備えることが好ましい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the present embodiment, the
また本実施の形態では、接地電極30に対するブラスト処理は噴射材230をエアで吹き付ける、いわゆる乾式ブラスト法を用いたが、この噴射材230と、例えば水などの液体とを混合してエアで吹き付ける、いわゆる湿式ブラスト法を用いてもよい。
In this embodiment, the blasting process for the
また、めっき工程において形成した金属層80は、亜鉛を主成分とする亜鉛めっき浴によりめっき処理を行って形成したが、ニッケルを主成分とするニッケルめっき浴によりめっき処理を行い、金属層80を形成してもよい。
In addition, 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.
10 絶縁碍子
12 軸孔
20 中心電極
30 接地電極
31 先端部
32 基部
50 主体金具
57 先端面
80 金属層
85 クロメート被膜層
100 スパークプラグ
200 金具組立体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記接地電極にブラスト処理を施すブラスト処理工程と、
前記接地電極の一端を前記主体金具に溶接する溶接工程と、
前記溶接工程によって、前記接地電極と前記主体金具とが接合され一体となった金具組立体であって、前記ブラスト処理工程によって、少なくとも前記接地電極にブラスト処理が施された前記金具組立体に、めっきを施すめっき工程と
を備えたことを特徴とするスパークプラグの製造方法。 A central electrode, an axial hole extending in the axial direction of the central electrode, an insulator that holds the central electrode inside the axial hole, and a metal shell that surrounds and holds the radial periphery of the insulator; A method of manufacturing a spark plug having one end joined to a front end surface of the metal shell and the other end having a ground electrode facing the center electrode,
A blasting process for blasting the ground electrode;
A welding step of welding one end of the ground electrode to the metal shell,
A metal fitting assembly in which the ground electrode and the metallic shell are joined and integrated by the welding process, and at least the ground electrode subjected to the blasting process by the blasting process, A spark plug manufacturing method comprising: a plating step of performing plating.
前記金具組立体の表面上に、ニッケルまたは亜鉛を主成分とする金属層と、
前記金属層の表面上に、クロメート被膜層と
が形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法。
In the plating step,
On the surface of the metal fitting assembly, a metal layer mainly composed of nickel or zinc;
The spark plug manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein a chromate film layer is formed on a surface of the metal layer.
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