JP2012038672A - スパークプラグ及びスパークプラグ用の主体金具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ニッケルめっき層とニッケルめっき層の上に形成されたクロメート層とを含む複合層で被覆された主体金具を備えたスパークプラグであって、ニッケルめっき層の厚みAは、3μm≦A≦15μmであり、クロメート層の厚みBは、2nm≦B≦45nmであることを特徴とする、スパークプラグ。
【選択図】図4
Description
前記ニッケルめっき層の厚みAは、3μm≦A≦15μmであり、
前記クロメート層の厚みBは、2nm≦B≦45nmであることを特徴とする、スパークプラグ。
20nm≦B≦45nmを満たすことを特徴とするスパークプラグ。
このような構成により、耐腐食割れ性を、より高めることができる。
5μm≦A≦15μmを満たすことを特徴とするスパークプラグ。
このような構成により、耐めっき剥がれ性及び耐塩食性を、より高めることができる。
前記ニッケルめっき層の厚みAは、3μm≦A≦15μmであり、
前記クロメート層の厚みBは、2nm≦B≦45nmであることを特徴とする、スパークプラグ用の主体金具。
図1は、本発明の一実施例としてのスパークプラグの構造を示す要部断面図である。このスパークプラグ100は、筒状の主体金具1と、先端部が突出するようにその主体金具1内に嵌め込まれた筒状の絶縁体2と、先端部を突出させた状態で絶縁体2の内側に設けられた中心電極3と、主体金具1に一端が結合され他端側が中心電極3の先端と対向するように配置された接地電極4と、を備えている。接地電極4と中心電極3の間には火花放電ギャップgが形成されている。
スパークプラグ100の製造時において、前述の加締め工程の前に、主体金具1に対してめっき処理が行われる。図3は、主体金具のめっき処理の手順を示すフローチャートである。ステップT100では、ニッケルストライクめっきが行われる。このニッケルストライクめっきは、炭素鋼で形成された主体金具の表面を洗浄するとともに、めっきと下地金属との密着性を向上させるために行われるものである。但し、ニッケルストライクめっきは省略してもよい。ニッケルストライクめっきの処理条件としては、通常利用される処理条件を利用可能である。具体的な好ましい処理条件の例は以下の通りである。
・めっき浴組成:
塩化ニッケル: 150〜600g/L
35%塩酸: 50〜300ml/L
溶媒:脱イオン水
・処理温度(浴温度): 25〜40℃
・陰極電流密度: 0.2〜0.4A/dm2
・処理時間: 5〜20分
・めっき浴組成:
硫酸ニッケル: 100〜400g/L
塩化ニッケル: 20〜60g/L
ホウ酸: 20〜60g/L
溶媒:脱イオン水
・浴pH: 2.0〜4.8
・処理温度(浴温度): 25〜60℃
・陰極電流密度: 0.2〜0.4A/dm2
・処理時間: 24〜192分
・処理浴(クロメート処理液)組成:
重クロム酸ナトリウム: 20〜70g/L
溶媒:脱イオン水、
・浴pH: 2〜6
・処理温度(浴温度): 20〜60℃
・陰極電流密度: 0.01〜0.50A/dm2(特に0.02〜0.45A/dm2が好ましい)
・処理時間: 1〜10分
C1.処理条件:
JISG3539に規定された冷間圧造用炭素鋼線SWCH17Kを素材として用い、主体金具1を冷間鍛造により製造した。この主体金具1に接地電極4を溶接接合し、脱脂・水洗を行なった後、下記の処理条件で回転バレルを用いたニッケルストライクめっき処理を行なった。
<ニッケルストライクめっきの処理条件>
・めっき浴組成:
塩化ニッケル: 300g/L
35%塩酸: 100ml/L
・処理温度(浴温度): 30±5℃
・陰極電流密度: 0.3A/dm2
・処理時間: 15分
<電解ニッケルめっきの処理条件>
・めっき浴組成:
硫酸ニッケル: 250g/L
塩化ニッケル: 50g/L
ホウ酸: 40g/L
・浴pH: 4.0
・処理温度(浴温度): 55±5℃
・陰極電流密度: 0.3A/dm2
・処理時間: 24分〜192分
・処理時間:24分 ニッケルめっき層厚み:2μm
・処理時間:36分 ニッケルめっき層厚み:3μm
・処理時間:48分 ニッケルめっき層厚み:4μm
・処理時間:60分 ニッケルめっき層厚み:5μm
・処理時間:108分 ニッケルめっき層厚み:9μm
・処理時間:180分 ニッケルめっき層厚み:15μm
・処理時間:192分 ニッケルめっき層厚み:16μm
なお、処理時間とニッケルめっき層の厚みとの関係は、予め実験により求めておいた。ニッケルめっき層の厚みの測定は、蛍光X線膜厚計を用いて、X線のビーム径:0.2mm,照射時間:10秒間の条件下で実施した。
<電解クロメート処理の処理条件>
・処理浴(クロメート処理液)組成:
重クロム酸ナトリウム: 40g/L
溶媒:脱イオン水
・処理温度(浴温度): 35±℃
・陰極電流密度: 0.01A/dm2〜0.50A/dm2
・処理時間: 5分
・陰極電流密度:0.01A/dm2 クロメート層厚み:1nm
・陰極電流密度:0.02A/dm2 クロメート層厚み:2nm
・陰極電流密度:0.10A/dm2 クロメート層厚み:10nm
・陰極電流密度:0.20A/dm2 クロメート層厚み:20nm
・陰極電流密度:0.40A/dm2 クロメート層厚み:40nm
・陰極電流密度:0.45A/dm2 クロメート層厚み:45nm
・陰極電流密度:0.50A/dm2 クロメート層厚み:50nm
なお、陰極電流密度とクロメート層の厚みとの関係は、予め実験により求めた。クロメート層の厚みの測定は、以下のように行った。まず、収束イオンビーム加工装置(FIB加工装置)を用いて各サンプルの外表面近くから小片を切り出した。そして、この小片を走査型透過型電子顕微鏡(STEM)を用いて加速電圧200kVにて分析することによって、主体金具の横断面(図1に一点鎖線で示す中心軸に垂直な断面)のうちの外表面近傍において、Cr元素のカラーマップ画像を得た。そして、このカラーマップ画像からクロメート層の膜厚を測定した。
<耐塩食性試験>
耐塩食性に関する評価試験として、JIS H8502に規定された中性塩水噴霧試験を行った。この試験では、48時間の塩水噴霧試験後に、サンプルの主体金具の表面積に対する赤錆の発生面積の割合を測定した。発生面積割合の値を求める際には、試験後のサンプルの写真を撮影し、その写真中で赤錆の発生している部分の面積Saと、写真中での主体金具の面積Sbとを測定し、その比Sa/Sbを赤錆の発生面積割合として算出した。
耐めっき剥がれ性に関する評価試験として、各サンプルの主体金具をクロメート処理した後に加締め工程によって絶縁体等を固定し、その後に加締め部1dにおけるめっき状態を観察し、めっきに浮き又は剥離が生じているか否かを判定した。
耐応力腐食割れ性に関する評価試験として、以下の加速腐食試験を実施した。まず、各サンプル(主体金具)の溝部1h(図1)に直径約2mmの穴を4カ所開けた後に、加締めによって絶縁体等を固定した。穴を開けた理由は、試験用の腐食液が主体金具の内部に入るようにするためである。加速腐食試験の試験条件は以下の通りである。
・腐食液組成:
硝酸カルシウム四水和物: 1036g
硝酸アンモニウム: 36g
過マンガン酸カリウム: 12g
純水: 116g
・pH: 3.5〜4.5
・処理温度: 30〜40℃
ここで、腐食液に酸化剤としての過マンガン酸カリウムを入れた理由は、腐食試験を加速するためである。
図4は、上記の処理条件で作成された49個のサンプルS1〜S49についての耐めっき剥がれ性と、耐塩食性と、耐応力腐食割れ性の試験結果を示す説明図である。
1c…係合部
1d…加締め部
1e…六角部
1f…ガスシール部(フランジ部)
1h…溝部(薄肉部)
1p…挿入開口部
2…絶縁体
2e…突出部
2h…係合部
2n…端面
3…中心電極
4…接地電極
6…貫通孔
7…ねじ部
13…端子金具
15…抵抗体
16,17…導電性ガラスシール層
30…ガスケット
60…線パッキン
61…充填層
62…線パッキン
63…板パッキン
100…スパークプラグ
111…金型
200…加締め予定部
Claims (4)
- ニッケルめっき層と前記ニッケルめっき層の上に形成されたクロメート層とを含む複合層で被覆された主体金具を備えるスパークプラグであって、
前記ニッケルめっき層の厚みAは、3μm≦A≦15μmであり、
前記クロメート層の厚みBは、2nm≦B≦45nmであることを特徴とする、スパークプラグ。 - 請求項1に記載のスパークプラグであって、
20nm≦B≦45nmを満たすことを特徴とするスパークプラグ。 - 請求項2に記載のスパークプラグであって、
5μm≦A≦15μmを満たすことを特徴とするスパークプラグ。 - ニッケルめっき層と前記ニッケルめっき層の上に形成されたクロメート層とを含む複合層で被覆されたスパークプラグ用の主体金具であって、
前記ニッケルめっき層の厚みAは、3μm≦A≦15μmであり、
前記クロメート層の厚みBは、2nm≦B≦45nmであることを特徴とする、スパークプラグ用の主体金具。
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