JP2012048929A - スパークプラグ - Google Patents
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Abstract
【課題】主体金具の内面のニッケルめっき膜厚を規定して、耐応力腐食割れ性に優れたスパークプラグを提供する。
【解決手段】スパークプラグ１００は、工具係合部１ｅとガスシール部１ｆの間に軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部１ｈが設けられ、ニッケルめっき層で被覆された主体金具１を備える。第１の構成では当該溝部１ｈの内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．３〜２．０μｍ、第２の構成ではニッケルめっき層の上にクロム含有層を有し、当該溝部１ｈの内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．２〜２．２μｍ、第３の構成ではニッケルめっき層の上に防錆油が塗布され、当該溝部１ｈの内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．２〜２．２μｍ、第４の構成ではニッケルめっき層の上にクロム含有層を有し、その上に防錆油が塗布され、当該溝部１ｈの内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．１〜２．４μｍである。
【選択図】図１
【解決手段】スパークプラグ１００は、工具係合部１ｅとガスシール部１ｆの間に軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部１ｈが設けられ、ニッケルめっき層で被覆された主体金具１を備える。第１の構成では当該溝部１ｈの内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．３〜２．０μｍ、第２の構成ではニッケルめっき層の上にクロム含有層を有し、当該溝部１ｈの内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．２〜２．２μｍ、第３の構成ではニッケルめっき層の上に防錆油が塗布され、当該溝部１ｈの内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．２〜２．２μｍ、第４の構成ではニッケルめっき層の上にクロム含有層を有し、その上に防錆油が塗布され、当該溝部１ｈの内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．１〜２．４μｍである。
【選択図】図１
Description
本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。
ガソリンエンジンなどの内燃機関の点火に使用されるスパークプラグは、中心電極の外側に絶縁体が設けられ、さらにその外側に主体金具が設けられ、中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極が主体金具に取り付けられた構造を有する。主体金具は一般に炭素鋼等の鉄系材料で構成され、その表面には防食のためのめっきが施されることが多い。めっき層としては、Ｎｉめっき層とクロメート層の２層構造を採用する技術が知られている（特許文献１）。しかし、発明者らは、このような２層以上のめっき層を採用した場合にも、スパークプラグの加締め時に変形する箇所における耐食性が大きな問題となることを見いだした。以下では、まず、スパークプラグの構造例と加締め工程とを説明し、耐食性が問題となる加締め変形の箇所について説明する。
図１は、スパークプラグの構造の一例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（絶縁碍子）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。
絶縁体２は、例えばアルミナあるいは窒化アルミニウム等のセラミック焼結体により構成され、その内部には絶縁体２の軸方向に沿って中心電極３を嵌め込むための貫通孔６を有している。貫通孔６の一方の端部側には端子金具１３が挿入・固定され、他方の端部側には中心電極３が挿入・固定されている。また、貫通孔６内において、端子金具１３と中心電極３との間に抵抗体１５が配置されている。この抵抗体１５の両端部は、導電性ガラスシール層１６，１７を介して中心電極３と端子金具１３とにそれぞれ電気的に接続されている。
主体金具１は、炭素鋼等の金属により中空円筒状に形成されており、スパークプラグ１００のハウジングを構成する。主体金具１の外周面には、スパークプラグ１００を図示しないエンジンブロックに取り付けるためのねじ部７が形成されている。なお、六角部１ｅは、主体金具１をエンジンブロックに取り付ける際に、スパナやレンチ等の工具を係合させる工具係合部であり、六角状の横断面形状を有している。工具係合部の横断面形状（軸直交断面形状）は、六角以外の他の任意の形状を有していても良く、例えば八角形などの他の多角形形状を有していても良い。主体金具１の後方側（図中の上方）の開口部の内面と、絶縁体２の外面との間には、絶縁体２のフランジ状の突出部２ｅの後方側周縁にリング状の線パッキン６２が配置され、そのさらに後方側には、タルク等の充填層６１と、リング状のパッキン６０とがこの順に配置されている。組み立て時には、絶縁体２を主体金具１に向けて前方側（図中の下側）に押し込み、その状態で主体金具１の後端の開口縁をパッキン６０（ひいては加締め受部として機能する突出部２ｅ）に向けて内側に加締めることにより加締め部１ｄが形成され、主体金具１が絶縁体２に対して固定される。
主体金具１のねじ部７の基端部には、ガスケット３０がはめ込まれている。このガスケット３０は、炭素鋼等の金属板素材を曲げ加工したリング状の部品であり、ねじ部７をシリンダヘッド側のねじ孔にねじ込むことにより、主体金具１側のフランジ状のガスシール部１ｆとねじ孔の開口周縁部との間で、軸線方向に圧縮されてつぶれるように変形し、ねじ孔とねじ部７との間の隙間をシールする役割を果たす。
図２は、主体金具１を絶縁体２に加締め固定する工程の一例を示す説明図である（接地電極４は省略して描いている）。まず、図２（ａ）に示すような主体金具１に対し、図２（ｂ）のように、貫通孔６に中心電極３及び導電性ガラスシール層１６，１７、抵抗体１５及び端子金具１３を予め組みつけた絶縁体２を、主体金具後端の挿入開口部１ｐ（加締め部１ｄとなるべき加締め予定部２００が形成されている）から挿入し、絶縁体２の係合部２ｈと主体金具１の係合部１ｃとを、板パッキン６３を介して係合させた状態とする。
そして、図２（ｃ）に示すように、主体金具１の挿入開口部１ｐ側から内側に線パッキン６２を配置し、タルク等の充填層６１を形成してさらに線パッキン６０を配置する。そして、加締め金型１１１により、加締め予定部２００を線パッキン６２、充填層６１及び線パッキン６０を介して、加締め受部としての突出部２ｅの端面２ｎに加締めることにより、図２（ｄ）に示すように加締め部１ｄが形成され、主体金具１が絶縁体２に加締め固定される。この際、加締め部１ｄの他に、六角部１ｅとガスシール部１ｆとの間にある溝部１ｈ（図１）も、加締め時の圧縮応力に屈して変形する。この理由は、加締め部１ｄと溝部１ｈの厚みが主体金具１の中で最も薄く、変形しやすいからである。なお、溝部１ｈを「薄肉部」とも呼ぶ。図２（ｄ）の工程の後、接地電極４を中心電極３側に曲げ加工して火花放電ギャップｇを形成することにより、図１のスパークプラグ１００が完成する。なお、図２で説明した加締め工程は冷間加締め（特許文献２）であるが、熱加締め（特許文献３）も利用可能である。
上述の従来技術（特許文献１）では、クロメート層のクロム成分の９５質量％以上が三価クロムとなるような電解クロメート処理を実施しているが、その目的は、六価クロムをほぼゼロとして環境負荷の低減を図るとともに、塩水に対する耐腐食性（耐塩食性）を向上させることにあった。
しかし、上述のように、加締め加工によって加締め部１ｄや溝部１ｈに大きな変形が生じ、大きな残留応力が生じるため、これらの部分における耐食性が大きな問題となる。すなわち、加締め部１ｄ及び溝部１ｈの特徴として、加締め変形による大きな残留応力があること、という特徴がある。特に、熱加締めを利用した場合には、加熱による組織変化によって硬度が高くなる。このように硬度が高く、大きな残留応力が存在する箇所では、応力腐食割れが発生する可能性がある。特に、スパークプラグにおいては、加締め部１ｄや溝部１ｈに関して、耐塩食性のみでなく、耐応力腐食割れ性が大きな問題となることを発明者が見いだした。このような問題点は、特に、炭素量の多い材料(例えば炭素を０．１５重量％以上含む炭素鋼）で製造された主体金具を用いた場合に顕著である。また、加締め工程として熱加締めを採用した場合に顕著である。
また、従来は、ニッケルめっき仕様としては、主体金具の外面の耐腐食性のみを重視しためっき仕様を採用しており、内面のめっき厚はそれほど重視されていない傾向にあった。しかしながら、主体金具の内面は密閉された空間なので冷熱により結露が発生し易く、また、めっき厚も外面に対して薄いので、腐食の進行による応力腐食割れの問題がより懸念される。発明者らは、これらの知見及び考察から、応力腐食割れを抑制できるように主体金具の内面のめっき厚を設計することが重要であるという認識に達して、本発明に至ったものである。
なお、一般的には、主体金具の内面も外面と同レベルのめっき厚が確保できる（十分に厚く内面にめっきをのせることができる）のであれば、十分な耐応力腐食割れ性を確保できるとも考えられる。しかしながら、実際には、めっきが厚過ぎるとカシメ変形によって内面めっきにクラックが発生し、逆に耐応力腐食割れ性を低下させてしまうことが判明した。従って、加締め後にクラックが発生しないように、内面のめっき膜厚を適正な範囲の値にすることが重要であることが見いだされた。すなわち、主体金具のニッケルめっきの設計としては、内面のニッケルめっき膜厚を、応力腐食割れ性を重視した適正な膜厚とすることが好ましい。特に、外面に関しては耐腐食を重視し、内面に関しては応力腐食割れ性を重視して、相互に適正な膜厚のバランスを規定することが望ましい。
本発明は、主体金具の内面のニッケルめっき膜厚を適切に規定することによって、耐応力腐食割れ性に優れたスパークプラグを提供することを目的とする。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁碍子と、
前記軸孔の先端側に配置された中心電極と、
前記絶縁碍子の外周に設けられた主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、外周方向に張り出し軸直交断面形状が多角形状の工具係合部と、
外周方向に張り出したガスシール部と、
前記工具係合部および前記ガスシール部の間に形成され軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部と、を有するとともに、
ニッケルめっき層で被覆されており、
前記溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．３〜２.０μｍであることを特徴とするスパークプラグ。
この構成によれば、主体金具の溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みを０．３〜２．０μｍの範囲内の値とすることによって、耐応力腐食割れ性に優れたスパークプラグを提供することができる。
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁碍子と、
前記軸孔の先端側に配置された中心電極と、
前記絶縁碍子の外周に設けられた主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、外周方向に張り出し軸直交断面形状が多角形状の工具係合部と、
外周方向に張り出したガスシール部と、
前記工具係合部および前記ガスシール部の間に形成され軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部と、を有するとともに、
ニッケルめっき層で被覆されており、
前記溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．３〜２.０μｍであることを特徴とするスパークプラグ。
この構成によれば、主体金具の溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みを０．３〜２．０μｍの範囲内の値とすることによって、耐応力腐食割れ性に優れたスパークプラグを提供することができる。
［適用例２］
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁碍子と、
前記軸孔の先端側に配置された中心電極と、
前記絶縁碍子の外周に設けられた主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、外周方向に張り出し軸直交断面形状が多角形状の工具係合部と、
外周方向に張り出したガスシール部と、
前記工具係合部および前記ガスシール部の間に形成され軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部と、を有し、
ニッケルめっき層で被覆されているとともに、前記ニッケルめっき層の上にクロム成分を含有するクロム含有層を有し、
前記溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．２〜２．２μｍであることを特徴とするスパークプラグ。
この構成によれば、主体金具のニッケルめっき層の上にクロム成分を含有するクロム含有層を有している場合に、その主体金具の溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みを０．２〜２．２μｍの範囲内の値とすることによって、耐応力腐食割れ性に優れたスパークプラグを提供することができる。
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁碍子と、
前記軸孔の先端側に配置された中心電極と、
前記絶縁碍子の外周に設けられた主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、外周方向に張り出し軸直交断面形状が多角形状の工具係合部と、
外周方向に張り出したガスシール部と、
前記工具係合部および前記ガスシール部の間に形成され軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部と、を有し、
ニッケルめっき層で被覆されているとともに、前記ニッケルめっき層の上にクロム成分を含有するクロム含有層を有し、
前記溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．２〜２．２μｍであることを特徴とするスパークプラグ。
この構成によれば、主体金具のニッケルめっき層の上にクロム成分を含有するクロム含有層を有している場合に、その主体金具の溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みを０．２〜２．２μｍの範囲内の値とすることによって、耐応力腐食割れ性に優れたスパークプラグを提供することができる。
［適用例３］
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁碍子と、
前記軸孔の先端側に配置された中心電極と、
前記絶縁碍子の外周に設けられた主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、外周方向に張り出し軸直交断面形状が多角形状の工具係合部と、
外周方向に張り出したガスシール部と、
前記工具係合部および前記ガスシール部の間に形成され軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部と、を有し、
ニッケルめっき層で被覆されているとともに、前記ニッケルめっき層の上に防錆油が塗布されており、
前記溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．２〜２．２μｍであることを特徴とするスパークプラグ。
この構成によれば、主体金具のニッケルめっき層の上に防錆油が塗布されている場合に、その主体金具の溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みを０．２〜２．２μｍの範囲内の値とすることによって、耐応力腐食割れ性に優れたスパークプラグを提供することができる。
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁碍子と、
前記軸孔の先端側に配置された中心電極と、
前記絶縁碍子の外周に設けられた主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、外周方向に張り出し軸直交断面形状が多角形状の工具係合部と、
外周方向に張り出したガスシール部と、
前記工具係合部および前記ガスシール部の間に形成され軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部と、を有し、
ニッケルめっき層で被覆されているとともに、前記ニッケルめっき層の上に防錆油が塗布されており、
前記溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．２〜２．２μｍであることを特徴とするスパークプラグ。
この構成によれば、主体金具のニッケルめっき層の上に防錆油が塗布されている場合に、その主体金具の溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みを０．２〜２．２μｍの範囲内の値とすることによって、耐応力腐食割れ性に優れたスパークプラグを提供することができる。
［適用例４］
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁碍子と、
前記軸孔の先端側に配置された中心電極と、
前記絶縁碍子の外周に設けられた主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、外周方向に張り出し軸直交断面形状が多角形状の工具係合部と、
外周方向に張り出したガスシール部と、
前記工具係合部および前記ガスシール部の間に形成され軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部と、を有し、
ニッケルめっき層で被覆されており、前記ニッケルめっき層の上にクロム成分を含有するクロム含有層を有するとともに、前記クロム含有層の上に防錆油が塗布されており、
前記溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．１〜２．４μｍであることを特徴とするスパークプラグ。
この構成によれば、主体金具のニッケルめっき層の上にクロム成分を含有するクロム含有層を有するとともにそのクロム含有層の上に防錆油が塗布されている場合に、その主体金具の溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みを０．１〜２．４μｍの範囲内の値とすることによって、耐応力腐食割れ性に優れたスパークプラグを提供することができる。
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁碍子と、
前記軸孔の先端側に配置された中心電極と、
前記絶縁碍子の外周に設けられた主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、外周方向に張り出し軸直交断面形状が多角形状の工具係合部と、
外周方向に張り出したガスシール部と、
前記工具係合部および前記ガスシール部の間に形成され軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部と、を有し、
ニッケルめっき層で被覆されており、前記ニッケルめっき層の上にクロム成分を含有するクロム含有層を有するとともに、前記クロム含有層の上に防錆油が塗布されており、
前記溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．１〜２．４μｍであることを特徴とするスパークプラグ。
この構成によれば、主体金具のニッケルめっき層の上にクロム成分を含有するクロム含有層を有するとともにそのクロム含有層の上に防錆油が塗布されている場合に、その主体金具の溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みを０．１〜２．４μｍの範囲内の値とすることによって、耐応力腐食割れ性に優れたスパークプラグを提供することができる。
［適用例５］
適用例１〜４のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記工具係合部の外面における前記ニッケルめっき層の厚みが３〜１５μｍであることを特徴とするスパークプラグ。
この構成では、耐応力腐食割れ性に優れているだけでなく、耐食性（耐塩食性）と耐めっき剥がれ性にも優れたスパークプラグを提供することができる。
適用例１〜４のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記工具係合部の外面における前記ニッケルめっき層の厚みが３〜１５μｍであることを特徴とするスパークプラグ。
この構成では、耐応力腐食割れ性に優れているだけでなく、耐食性（耐塩食性）と耐めっき剥がれ性にも優れたスパークプラグを提供することができる。
［適用例６］
適用例１〜５のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記主体金具の内部に収納された絶縁体と前記主体金具との嵌合が熱カシメで行われていることを特徴とするスパークプラグ。
この構成によれば、熱カシメに起因するカシメ変形によって耐応力腐食割れ性が問題となるような場合にも、主体金具の内周面の先端の下端におけるニッケルめっき層の厚みを上述の適切な範囲内の値とすることによって、耐応力腐食割れ性に優れたスパークプラグを提供することができる。
適用例１〜５のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記主体金具の内部に収納された絶縁体と前記主体金具との嵌合が熱カシメで行われていることを特徴とするスパークプラグ。
この構成によれば、熱カシメに起因するカシメ変形によって耐応力腐食割れ性が問題となるような場合にも、主体金具の内周面の先端の下端におけるニッケルめっき層の厚みを上述の適切な範囲内の値とすることによって、耐応力腐食割れ性に優れたスパークプラグを提供することができる。
［適用例７]
適用例１〜６のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記軸線方向における前記溝部の高さが３．５〜６．５ｍｍであることを特徴とするスパークプラグ。
一般に、工具係合部の対辺寸法（例えば六角部の対向する辺同士の距離）が小径（例えば１４ｍｍ以下）になると、気密性を確保するために溝部の高さ（軸方向長さ）を大きくする必要が生じる。この理由は、溝部の高さを大きくすることで、加締め時の溝部の変形量を大きくでき、より強固に固定できるためである。そこで、溝部の高さを３．５ｍｍ以上とすれば、溝部の変形量が大きくなり、応力腐食割れがより発生しやすくなるので、応力腐食割れを防止するという本発明の効果がより顕著である。一方、溝部の高さを６．５ｍｍより大きくすると、溝部の変形が極端に大きくなるので、応力腐食割れの防止効果が抑えられてしまう。
適用例１〜６のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記軸線方向における前記溝部の高さが３．５〜６．５ｍｍであることを特徴とするスパークプラグ。
一般に、工具係合部の対辺寸法（例えば六角部の対向する辺同士の距離）が小径（例えば１４ｍｍ以下）になると、気密性を確保するために溝部の高さ（軸方向長さ）を大きくする必要が生じる。この理由は、溝部の高さを大きくすることで、加締め時の溝部の変形量を大きくでき、より強固に固定できるためである。そこで、溝部の高さを３．５ｍｍ以上とすれば、溝部の変形量が大きくなり、応力腐食割れがより発生しやすくなるので、応力腐食割れを防止するという本発明の効果がより顕著である。一方、溝部の高さを６．５ｍｍより大きくすると、溝部の変形が極端に大きくなるので、応力腐食割れの防止効果が抑えられてしまう。
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグおよびそのための主体金具、及び、それらの製造方法等の形態で実現することができる。
本発明の一実施形態としてのスパークプラグは、図１に示す構成を有している。この構成は前述したので、ここでは説明を省略する。このスパークプラグ１００は、例えば、図２で示した加締め工程に従って主体金具１と絶縁体２とが固定されることにより製造される。主体金具１に対しては、加締め工程の前に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、必要に応じて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。
＜ニッケルストライクめっきの処理条件の例＞
・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：
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
ステップＴ１１０では、電解ニッケルめっき処理が行われる。電解ニッケルめっき処理としては、回転バレルを使用したバレル式電解ニッケルめっき処理を利用可能であり、また、静止めっき法などの他のめっき処理方法を利用してもよい。電解ニッケル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。
＜電解ニッケルめっきの処理条件の例＞
・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： ０．０２〜３．０Ａ／ｄｍ2
・処理時間： ５〜６００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： ０．０２〜３．０Ａ／ｄｍ2
・処理時間： ５〜６００分
なお、陰極電流密度が小さいほど主体金具の外面と内面のＮｉめっき層の膜厚の差が小さくなり、陰極電流密度が大きいほどその差は大きくなる。一方、処理時間が長いほどＮｉめっき層の膜厚は大きくなる。従って、主体金具の外面と内面のＮｉめっき層の膜厚のバランスは、陰極電流密度と処理時間の組み合わせによって調整可能である。
ステップＴ１２０では、必要に応じて電解クロメート処理が行われてクロメート層（「クロム含有層」とも呼ぶ）が形成される。電解クロメート処理においても回転バレルを利用可能であり、また、静止めっき法などの他のめっき処理方法を利用してもよい。電解クロメート処理の好ましい処理条件の例は以下の通りである。
＜電解クロメート処理の処理条件の例＞
・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： ０．０２〜０．４５Ａ／ｄｍ2
・処理時間： １〜１０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： ０．０２〜０．４５Ａ／ｄｍ2
・処理時間： １〜１０分
なお、重クロム酸塩としては、重クロム酸ナトリウムの他に重クロム酸カリウムも利用可能である。また、他の処理条件（重クロム酸塩の量、陰極電流密度、処理時間など）は、望ましいクロメート層膜厚に応じて上記とは異なる組み合わせを採用可能である。この電解クロメート処理は、クロメート層中のクロム成分のほとんどが三価クロムである電解三価クロメート処理である。なお、クロメート処理の好ましい処理条件については、実験結果とともに後述する。
Ｎｉめっき処理と電解クロメート処理とが行われると、ニッケルめっき層とクロメート層との２層構造の皮膜が主体金具の外面及び内面に形成される。但し、電解クロメート処理は省略可能である。また、ニッケルめっき層とクロメート層との２層構造の上にさらに他の保護皮膜を形成してもよい。
ステップＴ１３０では、必要に応じて防錆油が保護被膜として塗布される。防錆油としては、市販の各種の防錆油が使用可能である。防錆油の塗布は、例えば主体金具全体を防錆油に浸すことによって行うことができる。成分としては、Ｃ(鉱物油)、Ｂａ、Ｃａ、Ｎａ、及びＳの少なくとも1種類を含有する防錆油を使用することができる。Ｂａが多すぎると主体金具の外観に変色が発生する可能性がある。また、Ｂａ以外の他の成分については、少なすぎると耐食性が低下する可能性があり、多すぎると塗布後に色むらや変色が発生する可能性がある。なお、防錆油の塗布は省略可能である。
こうして各種の保護皮膜が形成された後に、主体金具が加締め工程によって絶縁体等と固定されてスパークプラグが製造される。加締め工程としては、冷間加締めの他、熱加締めも利用可能である。
（１）第１実施例（Ｎｉストライク＋Ｎｉめっき）：
第１実施例では、図３のステップＴ１００（Ｎｉストライクめっき処理）及びステップＴ１１０（電解Ｎｉめっき処理）を実行するとともに、ステップＳ１２０（電解クロメート処理）及びステップＴ１３０（防錆油塗布）を省略して、内面のＮｉめっき膜厚が異なる複数の主体金具サンプルを製造した。そして、これらの主体金具に関して耐応力腐食割れ性評価試験を行った。
第１実施例では、図３のステップＴ１００（Ｎｉストライクめっき処理）及びステップＴ１１０（電解Ｎｉめっき処理）を実行するとともに、ステップＳ１２０（電解クロメート処理）及びステップＴ１３０（防錆油塗布）を省略して、内面のＮｉめっき膜厚が異なる複数の主体金具サンプルを製造した。そして、これらの主体金具に関して耐応力腐食割れ性評価試験を行った。
まず、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℃
・陰極電流密度： ０．３Ａ／ｄｍ2
・処理時間： １５分
＜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℃
・陰極電流密度： ０．３Ａ／ｄｍ2
・処理時間： １５分
次に、電解ニッケルめっき処理を、回転バレルを用いて下記の処理条件で行うことによって、ニッケルめっき層を形成した。
＜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℃
・陰極電流密度： ０．０３〜２．４Ａ／ｄｍ2
・処理時間： ５〜６００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℃
・陰極電流密度： ０．０３〜２．４Ａ／ｄｍ2
・処理時間： ５〜６００分
図４は、上記の処理で作成されたサンプルＳ１０１〜Ｓ１１３に関して、Ｎｉめっき処理の処理条件（処理時間及び陰極電流密度）と、Ｎｉめっき厚と、耐応力腐食割れ性の試験結果とを示す説明図である。図５は、Ｎｉめっき厚の測定箇所を示している。サンプルＳ１０１〜Ｓ１１３の溝部１ｈの水平断面積（以下、「横断面積」又は「軸直交断面積」と呼ぶ）は、２８ｍｍ2であった。溝部１ｈの横断面積は、図５の水平方向に沿って溝部１ｈを切断したときのリング状断面の面積である。めっき厚測定では、サンプルを軸線を含む断面にて切断し、六角部１ｅの外面におけるＮｉめっき厚と、溝部１ｈの下端の内面（溝部１ｈの内周面の先端）におけるＮｉめっき厚を蛍光Ｘ線膜厚計で測定した。六角部１ｅの外面におけるＮｉめっき厚は、すべてのサンプルＳ１０１〜Ｓ１１３でほぼ５μｍの一定値であった。
図４では、Ｎｉストライク処理とＮｉめっき処理を行った場合において、溝部１ｈの内面におけるＮｉめっき厚が耐応力腐食割れ性に与える影響を読取ることが可能である。これらのサンプルＳ１０１〜Ｓ１１３では、六角部１ｅの外面におけるめっき厚を一定に維持しつつ、溝部１ｈの内面におけるめっき厚を変化させるために、Ｎｉめっき処理の処理時間を７．５分〜５５５分の間で変化させ、また、陰極電流密度を２．４Ａ／ｄｍ2〜０．０３２Ａ／ｄｍ2の間で変化させた。この結果、溝部１ｈの内面におけるめっき厚は、０．０５μｍ〜２．５μｍの範囲で変化させることができた。これらのサンプルＳ１０１〜Ｓ１１３に関して、下記の耐応力腐食割れ性に関する評価試験を行った。
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。
＜加速腐食試験（耐応力腐食割れ性評価試験）の試験条件＞
・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±１０℃
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。
・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±１０℃
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。
この試験条件で１０時間後にサンプルを取り出して、外部から拡大鏡を用いて溝部１ｈを観察し、溝部１ｈに割れが発生していないか否かを調べた。割れが発生していない場合には、腐食液を交換して同一条件でさらに１０時間の加速腐食試験を追加し、この試験を累計試験時間が８０時間になるまで繰り返し行った。溝部１ｈには、加締め工程の結果として、大きな残留応力が生じている。従って、この加速腐食試験によって、溝部１ｈにおける耐応力腐食割れ性を評価することが可能である。サンプルＳ１０１〜Ｓ１０３，Ｓ１０９〜Ｓ１１３では、累計試験時間が２０時間以下で溝部１ｈに割れが発生した。サンプルＳ１０４，Ｓ１０７，Ｓ１０８では、累計試験時間が２０時間超５０時間未満で溝部１ｈに割れが発生した。サンプルＳ１０５，Ｓ１０６では、累計試験時間が８０時間に達しても溝部１ｈに割れが発生しなかった。Ｎｉストライクめっき処理とＮｉめっき処理とを行い電解クロメート処理や防錆油塗布を行わない場合には、耐応力腐食割れ性の観点からは、主体金具の内面におけるＮｉめっき層の膜厚は０．３〜２．０μｍの範囲が好ましく、０．４〜１．８μｍの範囲が更に好ましいことが理解できる。
（２）第２実施例（Ｎｉストライク＋Ｎｉめっき＋電解クロメート）：
第２実施例では、図３のステップＴ１００（Ｎｉストライクめっき処理）、ステップＴ１１０（電解Ｎｉめっき処理）、及び、ステップＴ１２０（電解クロメート処理）を実行するとともにＴ１３０（防錆油塗布）を省略して主体金具を製造し、耐応力腐食割れ性評価試験を行った。ステップＴ１００，Ｔ１１０の処理条件は第１実施例と同じとした。ステップＴ１２０における電解クロメート処理では、回転バレルを用いて下記の処理条件で行うことによって、ニッケルめっき層の上にクロメート層を形成した。
＜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： ０．２Ａ／ｄｍ2
・処理時間： ５分
第２実施例では、図３のステップＴ１００（Ｎｉストライクめっき処理）、ステップＴ１１０（電解Ｎｉめっき処理）、及び、ステップＴ１２０（電解クロメート処理）を実行するとともにＴ１３０（防錆油塗布）を省略して主体金具を製造し、耐応力腐食割れ性評価試験を行った。ステップＴ１００，Ｔ１１０の処理条件は第１実施例と同じとした。ステップＴ１２０における電解クロメート処理では、回転バレルを用いて下記の処理条件で行うことによって、ニッケルめっき層の上にクロメート層を形成した。
＜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： ０．２Ａ／ｄｍ2
・処理時間： ５分
図６は、上記の処理で作成されたサンプルＳ２０１〜Ｓ２１３に関して、Ｎｉめっき処理の処理条件（処理時間及び陰極電流密度）と、Ｎｉめっき厚と、耐応力腐食割れ性の試験結果とを示す説明図である。サンプルＳ２０１〜Ｓ２１３の溝部１ｈの横断面積は、２８ｍｍ2であった。また、六角部１ｅの外面におけるＮｉめっき厚は、すべてのサンプルＳ２０１〜Ｓ２１３でほぼ５μｍの一定値であった。
第２実施例においても、第１実施例と同様に、六角部１ｅの外面におけるめっき厚を一定に維持しつつ、溝部１ｈの内面におけるめっき厚を変化させるために、Ｎｉめっき処理の処理時間を７．５分〜５５５分の間で変化させ、また、陰極電流密度を２．４Ａ／ｄｍ2〜０．０３２Ａ／ｄｍ2の間で変化させた。この結果、溝部１ｈの内面におけるめっき厚は、０．０５μｍ〜２．５μｍの範囲で変化させることができた。これらのサンプルＳ２０１〜Ｓ２１３に関して、上述した耐応力腐食割れ性に関する評価試験を行った。
図６に示すように、サンプルＳ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２１１〜Ｓ２１３では、累計試験時間が２０時間以下で溝部１ｈに割れが発生した。サンプルＳ２０３，Ｓ２０９，Ｓ２１０では、累計試験時間が２０時間超５０時間未満で溝部１ｈに割れが発生した。サンプルＳ２０４〜Ｓ２０８では、累計試験時間が８０時間に達しても溝部１ｈに割れが発生しなかった。Ｎｉストライクめっき処理とＮｉめっき処理と電解クロメート処理とを行い、防錆油塗布を行わない場合に、耐応力腐食割れ性の観点からは、主体金具の内面におけるＮｉめっき層の膜厚は０．２〜２．２μｍの範囲が好ましく、０．３〜２．０μｍの範囲が更に好ましいことが理解できる。なお、第２実施例では、第１実施例に比べて好ましいＮｉめっき厚の範囲がやや広くなっている。この理由は、第２実施例では、電解クロメート処理によって形成されたクロメート層が、耐応力腐食割れ性の向上に寄与しているからであると推定される。
（３）第３実施例（Ｎｉストライク＋Ｎｉめっき＋防錆油）：
第３実施例では、図３のステップＴ１００（Ｎｉストライクめっき処理）、ステップＴ１１０（電解Ｎｉめっき処理）を実行し、ステップＴ１２０（電解クロメート処理）を省略するとともに、ステップＴ１３０（防錆油塗布）を実行して主体金具を製造し、耐応力腐食割れ性評価試験を行った。ステップＴ１００，Ｔ１１０の処理条件は第１実施例と同じとした。ステップＴ１３０における防錆油塗布では、防錆油の中に主体金具を１０秒間浸すことによって塗布を行った。
第３実施例では、図３のステップＴ１００（Ｎｉストライクめっき処理）、ステップＴ１１０（電解Ｎｉめっき処理）を実行し、ステップＴ１２０（電解クロメート処理）を省略するとともに、ステップＴ１３０（防錆油塗布）を実行して主体金具を製造し、耐応力腐食割れ性評価試験を行った。ステップＴ１００，Ｔ１１０の処理条件は第１実施例と同じとした。ステップＴ１３０における防錆油塗布では、防錆油の中に主体金具を１０秒間浸すことによって塗布を行った。
図７は、上記の処理で作成されたサンプルＳ３０１〜Ｓ３１３に関して、Ｎｉめっき処理の処理条件（処理時間及び陰極電流密度）と、Ｎｉめっき厚と、耐応力腐食割れ性の試験結果とを示す説明図である。サンプルＳ３０１〜Ｓ３１３の溝部１ｈの横断面積は、２８ｍｍ2であった。また、六角部１ｅの外面におけるＮｉめっき厚は、すべてのサンプルＳ３０１〜Ｓ３１３でほぼ５μｍの一定値であった。
第３実施例においても、第１及び第２実施例と同様に、六角部１ｅの外面におけるめっき厚を一定に維持しつつ、溝部１ｈの内面におけるめっき厚を変化させるために、Ｎｉめっき処理の処理時間を７．５分〜５５５分の間で変化させ、また、陰極電流密度を２．４Ａ／ｄｍ2〜０．０３２Ａ／ｄｍ2の間で変化させた。この結果、溝部１ｈの内面におけるめっき厚は、０．０５μｍ〜２．５μｍの範囲で変化させることができた。これらのサンプルＳ３０１〜Ｓ３１３に関して、上述した耐応力腐食割れ性に関する評価試験を行った。
図７に示すように、サンプルＳ３０１，Ｓ３０２，Ｓ３１１〜Ｓ３１３では、累計試験時間が２０時間以下で溝部１ｈに割れが発生した。サンプルＳ３０３，Ｓ３０９，Ｓ３１０では、累計試験時間が２０時間超５０時間未満で溝部１ｈに割れが発生した。サンプルＳ３０４〜Ｓ３０８では、累計試験時間が８０時間に達しても溝部１ｈに割れが発生しなかった。Ｎｉストライクめっき処理とＮｉめっき処理と防錆油塗布とを行い、電解クロメート処理を行わない場合に、耐応力腐食割れ性の観点からは、主体金具の内面におけるＮｉめっき層の膜厚は０．２〜２．２μｍの範囲が好ましく、０．３〜２．０μｍの範囲が更に好ましいことが理解できる。なお、第３実施例では、第１実施例に比べて好ましいＮｉめっき厚の範囲がやや広くなっている。この理由は、第３実施例では、防錆油の塗布層が、耐応力腐食割れ性の向上に寄与しているからであると推定される。
（４）第４実施例（Ｎｉストライク＋Ｎｉめっき＋電解クロメート＋防錆油）：
第４実施例では、図３のステップＴ１００〜Ｔ１３０をすべて実行して主体金具を製造し、耐応力腐食割れ性評価試験を行った。ステップＴ１００，Ｔ１１０の処理条件は第１実施例と同じとし、ステップＴ１２０の処理条件は第２実施例と同じとし、ステップＴ１３０の処理条件は第３実施例と同じとした。
第４実施例では、図３のステップＴ１００〜Ｔ１３０をすべて実行して主体金具を製造し、耐応力腐食割れ性評価試験を行った。ステップＴ１００，Ｔ１１０の処理条件は第１実施例と同じとし、ステップＴ１２０の処理条件は第２実施例と同じとし、ステップＴ１３０の処理条件は第３実施例と同じとした。
図８は、上記の処理で作成されたサンプルＳ４０１〜Ｓ４１３に関して、Ｎｉめっき処理の処理条件（処理時間及び陰極電流密度）と、Ｎｉめっき厚と、耐応力腐食割れ性の試験結果とを示す説明図である。サンプルＳ４０１〜Ｓ４１３の溝部１ｈの横断面積は、２８ｍｍ2であった。また、六角部１ｅの外面におけるＮｉめっき厚は、すべてのサンプルＳ４０１〜Ｓ４１３でほぼ５μｍの一定値であった。
第４実施例においても、第１〜第３実施例と同様に、六角部１ｅの外面におけるめっき厚を一定に維持しつつ、溝部１ｈの内面におけるめっき厚を変化させるために、Ｎｉめっき処理の処理時間を７．５分〜５５５分の間で変化させ、また、陰極電流密度を２．４Ａ／ｄｍ2〜０．０３２Ａ／ｄｍ2の間で変化させた。この結果、溝部１ｈの内面におけるめっき厚は、０．０５μｍ〜２．５μｍの範囲で変化させることができた。これらのサンプルＳ４０１〜Ｓ４１３に関して、上述した耐応力腐食割れ性に関する評価試験を行った。
図８に示すように、サンプルＳ４０１，Ｓ４１３では、累計試験時間が２０時間以下で溝部１ｈに割れが発生した。サンプルＳ４０２，Ｓ４１１，Ｓ４１２では、累計試験時間が２０時間超５０時間未満で溝部１ｈに割れが発生した。サンプルＳ４０３〜Ｓ４１０では、累計試験時間が８０時間に達しても溝部１ｈに割れが発生しなかった。Ｎｉストライクめっき処理とＮｉめっき処理と電解クロメート処理と防錆油塗布とをすべて行った場合に、耐応力腐食割れ性の観点からは、主体金具の内面におけるＮｉめっき層の膜厚は０．１〜２．４μｍの範囲が好ましく、０．２〜２．２μｍの範囲が更に好ましいことが理解できる。なお、第４実施例では、第１〜第３実施例に比べて好ましいＮｉめっき厚の範囲がさらに広くなっている。この理由は、第４実施例では、クロメート層と防錆油の塗布層の両方が、耐応力腐食割れ性の向上に寄与しているからであると推定される。
（５）第５実施例（外面のＮｉめっき厚による影響）：
上述した第１〜第４実施例では、主体金具の外面のめっき厚を５μｍの一定値に維持していたが、第５実施例では、主体金具の外面のめっき厚を変化させた場合について耐食性と耐めっき剥がれ性の評価試験を行った。
上述した第１〜第４実施例では、主体金具の外面のめっき厚を５μｍの一定値に維持していたが、第５実施例では、主体金具の外面のめっき厚を変化させた場合について耐食性と耐めっき剥がれ性の評価試験を行った。
図９は、第５実施例のサンプルに関して、Ｎｉめっき処理の処理条件（処理時間及び陰極電流密度）と、Ｎｉめっき厚と、耐食性及び耐めっき剥がれ性の試験結果を示す説明図である。図３の製造工程では、ステップＴ１００（Ｎｉストライクめっき処理）及びステップＴ１１０（電解Ｎｉめっき処理）を実行するとともに、ステップＳ１２０（電解クロメート処理）及びステップＴ１３０（防錆油塗布）を省略して主体金具を製造した。ステップＴ１００とステップＴ１１０の処理条件は第１実施例と同じとした。これらのサンプルＳ５０１〜Ｓ５０９では、Ｎｉめっき処理の処理時間を１６分〜１６０分の間で変化させ、また、陰極電流密度を０．４５Ａ／ｄｍ2の一定値とした。この結果、六角部１ｅの外面におけるめっき厚を２〜２０μｍの範囲で変化させ、また、溝部１ｈの内面におけるめっき厚は、０．３μｍのほぼ一定値とすることができた。これらのサンプルＳ５０１〜Ｓ５０９に関して、下記の耐食性（耐塩食性）及び耐めっき剥がれ性の評価試験を行った。
耐食性に関する評価試験としては、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。サンプルＳ５０１では、赤錆の発生面積割合が１０％を超えていた。サンプルＳ５０２，Ｓ５０３では、赤錆の発生面積割合が５％超１０％以下であった。サンプルＳ５０４では、赤錆の発生面積割合が０％超５％以下であった。サンプルＳ５０５〜Ｓ５０９では、赤錆は発生しなかった。Ｎｉストライクめっき処理とＮｉめっき処理とを行い電解クロメート処理や防錆油塗布を行わない場合には、耐塩食性の観点からは、主体金具の外面のＮｉめっき膜厚は、３μｍ以上が好ましく、５μｍ以上が更に好ましく、９μｍ以上が最も好ましい。
耐めっき剥がれ性試験では、各サンプルの主体金具に対して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て判定した。具体的には、加締め部１ｄの表面積に対して、めっきに浮きが発生している面積（以下、「めっき浮き面積」と呼ぶ）の割合を測定した。この測定は、上述した赤錆の発生面積割合の測定と同様に、写真を用いて行った。サンプルＳ５０１〜Ｓ５０６では、めっきに浮きや剥離が観察されなかったのに対して、サンプルＳ５０７〜Ｓ５０９では、めっき浮き又は剥離が観察された。Ｎｉストライクめっき処理とＮｉめっき処理とを行い電解クロメート処理や防錆油塗布を行わない場合には、耐めっき剥がれ性の観点からは、主体金具の外面のＮｉめっき膜厚は、１５μｍ以下とすることが好ましい。
図９の結果からは、耐食性（耐塩食性）と耐めっき剥がれ性の両方を考慮すると、主体金具の外面のＮｉめっき膜厚は、３〜１５μｍの範囲が好ましく、５〜１５μｍの範囲が更に好ましく、９〜１５μｍの範囲が最も好ましい。
図１０は、図３のステップＴ１００〜Ｔ１３０をすべて実行して主体金具を製造し、耐食性と耐めっき剥がれ性の評価試験を行った結果を示している。ステップＴ１００，Ｔ１１０の処理条件は第１実施例と同じとし、ステップＴ１２０の処理条件は第２実施例と同じとし、ステップＴ１３０の処理条件は第３実施例と同じとした。これらのサンプルＳ６０１〜Ｓ６０９についても、図９と同様に、Ｎｉめっき処理の処理時間を１６分〜１６０分の間で変化させ、また、陰極電流密度を０．４５Ａ／ｄｍ2の一定値とした。この結果、六角部１ｅの外面におけるめっき厚を２〜２０μｍの範囲で変化させ、また、溝部１ｈの内面におけるめっき厚は、０．３μｍのほぼ一定値とすることができた。これらのサンプルＳ６０１〜Ｓ６０９に関して、上述した耐食性及び耐めっき剥がれ性の評価試験を行った。
耐食性試験において、サンプルＳ６０１では、赤錆の発生面積割合が１０％を超えていた。サンプルＳ６０２では、赤錆の発生面積割合が５％超１０％以下であった。サンプルＳ６０３では、赤錆の発生面積割合が０％超５％以下であった。サンプルＳ６０４〜Ｓ６０９では、赤錆は発生しなかった。Ｎｉストライクめっき処理とＮｉめっき処理と電解クロメート処理と防錆油塗布をすべて行った場合には、耐塩食性の観点からは、主体金具の外面のＮｉめっき膜厚は３μｍ以上が好ましく、４μｍ以上が更に好ましく、５μｍ以上が最も好ましい。
耐めっき剥がれ性試験において、サンプルＳ６０１〜Ｓ６０６では、めっきに浮きや剥離が観察されなかったのに対して、サンプルＳ６０７〜Ｓ６０９では、めっき浮き又は剥離が観察された。Ｎｉストライクめっき処理とＮｉめっき処理と電解クロメート処理と防錆油塗布とをすべて行った場合にも、耐めっき剥れ性の観点からは、主体金具の外面のＮｉめっき膜厚は、１５μｍ以下とすることが好ましい。
図１０の結果からは、耐食性と耐めっき剥がれ性の両方を考慮すると、主体金具の外面のＮｉめっき膜厚は、３〜１５μｍの範囲が好ましく、４〜１５μｍの範囲が更に好ましく、５〜１５μｍの範囲が最も好ましい。
（６）第６実施例（Ｎｉストライク有無の影響）：
第６実施例では、Ｎｉストライク処理の有無が耐応力腐食割れ性に与える影響を評価した。図１１は、第６実施例の実験結果を示す説明図である。第６実施例では、図３のステップＴ１００〜Ｔ１３０の処理をすべて行った場合と、ステップＴ１００（Ｎｉストライク処理）を省略して他のステップＴ１１０〜Ｔ１３０の処理を行った場合とを比較した。ステップＴ１００，Ｔ１１０の処理条件は第１実施例と同じとし、ステップＴ１２０の処理条件は第２実施例と同じとし、ステップＴ１３０の処理条件は第３実施例と同じとした。
第６実施例では、Ｎｉストライク処理の有無が耐応力腐食割れ性に与える影響を評価した。図１１は、第６実施例の実験結果を示す説明図である。第６実施例では、図３のステップＴ１００〜Ｔ１３０の処理をすべて行った場合と、ステップＴ１００（Ｎｉストライク処理）を省略して他のステップＴ１１０〜Ｔ１３０の処理を行った場合とを比較した。ステップＴ１００，Ｔ１１０の処理条件は第１実施例と同じとし、ステップＴ１２０の処理条件は第２実施例と同じとし、ステップＴ１３０の処理条件は第３実施例と同じとした。
図１１では、主体金具の内面のＮｉめっき厚が大であるサンプル群と、小であるサンプル群をそれぞれ試験対象とした。主体金具の内面のＮｉめっき厚が大であるサンプル群は、六角部１ｅの外面のＮｉめっき厚が５μｍ、溝部１ｈの内面のＮｉめっき厚が０．３μｍであった。これらのめっき厚を実現するため、ステップＴ１１０におけるＮｉめっき処理では、めっき時間を４０分とし、陰極電流密度を０．４５Ａ／ｄｍ2とした。一方、主体金具の内面のＮｉめっき厚が小であるサンプル群は、六角部１ｅの外面のＮｉめっき厚が５μｍ、溝部１ｈの内面のＮｉめっき厚が０．１μｍであった。これらのめっき厚を実現するため、ステップＴ１１０におけるＮｉめっき処理では、めっき時間を１５分とし、陰極電流密度を１．２Ａ／ｄｍ2とした。
これらの２つのサンプル群に対して、上述した耐応力腐食割れ性の評価試験をそれぞれ行った。この評価試験では、２４時間の試験時間後に、１００個のサンプルのうち何個に割れが発生したか否かを調べた。主体金具の内面のＮｉめっき厚が大であるサンプル群では、Ｎｉストライク処理を行った場合もＮｉストライク処理を省略した場合も、いずれも割れ発生個数はゼロであった。一方、主体金具の内面のＮｉめっき厚が小であるサンプル群では、Ｎｉストライク処理を行った場合は１００個のうち８０個に割れが発生し、Ｎｉストライク処理を省略した場合には１００個のうち９５個に割れが発生した。この結果から、Ｎｉストライク処理によって耐応力腐食割れ性が若干向上することが解る。耐応力腐食割れ性が向上する理由は、Ｎｉストライク処理によって主体金具の表面におけるピンホールが塞がれて表面がより滑らかになるからであると推定される。但し、内面のＮｉめっき厚を十分に大きくすれば、Ｎｉストライク処理を行わなくても十分に耐応力腐食割れ性を確保できることが理解できる。
（７）第７実施例（溝部断面積の影響）：
第７実施例では、溝部１ｈの横断面積が耐応力腐食割れ性に与える影響を評価した。図１２は、第７実施例の実験結果を示す説明図である。第７実施例では、図３のステップＴ１００〜Ｔ１３０の処理をすべて行って主体金具のサンプルを作成した。ステップＴ１００，Ｔ１１０の処理条件は第１実施例と同じとし、ステップＴ１２０の処理条件は第２実施例と同じとし、ステップＴ１３０の処理条件は第３実施例と同じとした。
第７実施例では、溝部１ｈの横断面積が耐応力腐食割れ性に与える影響を評価した。図１２は、第７実施例の実験結果を示す説明図である。第７実施例では、図３のステップＴ１００〜Ｔ１３０の処理をすべて行って主体金具のサンプルを作成した。ステップＴ１００，Ｔ１１０の処理条件は第１実施例と同じとし、ステップＴ１２０の処理条件は第２実施例と同じとし、ステップＴ１３０の処理条件は第３実施例と同じとした。
図１２においても、図１１と同様に、主体金具の内面のＮｉめっき厚が大であるサンプル群と、小であるサンプル群をそれぞれ試験対象とした。主体金具の内面のＮｉめっき厚が大であるサンプル群は、六角部１ｅの外面のＮｉめっき厚が５μｍ、溝部１ｈの内面のＮｉめっき厚が０．３μｍであった。これらのめっき厚を実現するため、ステップＴ１１０におけるＮｉめっき処理では、めっき時間を４０分とし、陰極電流密度を０．４５Ａ／ｄｍ2とした。一方、主体金具の内面のＮｉめっき厚が小であるサンプル群は、六角部１ｅの外面のＮｉめっき厚が５μｍ、溝部１ｈの内面のＮｉめっき厚が０．１μｍであった。これらのめっき厚を実現するため、ステップＴ１１０におけるＮｉめっき処理では、めっき時間を１５分とし、陰極電流密度を１．２Ａ／ｄｍ2とした。なお、それぞれのサンプル群において、溝部１ｈの横断面積が２０ｍｍ2〜４４ｍｍ2の範囲の異なる値を有する異なるタイプの主体金具のサンプルをそれぞれ作成した。
これらの２つのサンプル群に対して、上述した耐応力腐食割れ性の評価試験をそれぞれ行った。この評価試験では、２４時間の試験時間後に、１００個のサンプルのうち何個に割れが発生したか否かを調べた。主体金具の内面のＮｉめっき厚が大であるサンプル群では、溝部１ｈの横断面積の値によらずにいずれも割れ発生個数はゼロであった。一方、主体金具の内面のＮｉめっき厚が小であるサンプル群では、溝部１ｈの横断面積が２０ｍｍ2〜３６ｍｍ2のサンプルにおいて割れが発生した。この結果から、主体金具の内面のＮｉめっき厚を大きくする効果は、溝部１ｈの横断面積が３６ｍｍ2以下の主体金具において特に顕著であることが理解できる。
（８）第８実施例（溝部の高さの影響）：
第８実施例では、溝部１ｈの高さが耐応力腐食割れ性に与える影響を評価した。図１３は、第８実施例の実験結果を示す説明図である。第８実施例では、第７実施例と同じ処理条件で図３のステップＴ１００〜Ｔ１３０の処理をすべて行って主体金具のサンプルを作成した。
第８実施例では、溝部１ｈの高さが耐応力腐食割れ性に与える影響を評価した。図１３は、第８実施例の実験結果を示す説明図である。第８実施例では、第７実施例と同じ処理条件で図３のステップＴ１００〜Ｔ１３０の処理をすべて行って主体金具のサンプルを作成した。
図１３においても、図１２と同様に、主体金具の内面のＮｉめっき厚が大であるサンプル群と、小であるサンプル群をそれぞれ試験対象とした。Ｎｉめっき厚の値やサンプル作成条件は第７実施例と同じである。これらの２つのサンプル群に対して、上述した耐応力腐食割れ性の評価試験をそれぞれ行った。この評価試験では、第４実施例と同様に、溝部１ｈにクラックが発生する試験時間で耐応力腐食割れ性を判定した。主体金具の内面のＮｉめっき厚が大であるサンプル群では、溝部１ｈの高さ（軸方向長さ）が３〜６．５ｍｍのサンプルについては、累計試験時間が８０時間に達しても溝部１ｈに割れが発生しなかった。また、溝部１ｈの高さが７ｍｍのサンプルでは、累計試験時間が２０〜５０時間の間で割れが発生した。一方、主体金具の内面のＮｉめっき厚が小であるサンプル群では、溝部１ｈの高さが３〜７ｍｍの間のいずれのサンプルにおいても、累計試験時間が２０時間以下で割れが発生した。特に、溝部１ｈの高さが３．５〜７ｍｍのサンプルでは、累計試験時間が１０時間以下で割れが発生した。この結果から、主体金具の内面のＮｉめっき厚を大きくする効果は、溝部１ｈの高さが３．５〜６．５ｍｍの主体金具において特に顕著であることが理解できる。
１…主体金具
１ｃ…係合部
１ｄ…加締め部
１ｅ…六角部（工具係合部）
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（絶縁碍子）
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
１ｃ…係合部
１ｄ…加締め部
１ｅ…六角部（工具係合部）
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（絶縁碍子）
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 (7)
- 軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁碍子と、
前記軸孔の先端側に配置された中心電極と、
前記絶縁碍子の外周に設けられた主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、外周方向に張り出し軸直交断面形状が多角形状の工具係合部と、
外周方向に張り出したガスシール部と、
前記工具係合部および前記ガスシール部の間に形成され軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部と、を有するとともに、
ニッケルめっき層で被覆されており、
前記溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．３〜２.０μｍであることを特徴とするスパークプラグ。 - 軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁碍子と、
前記軸孔の先端側に配置された中心電極と、
前記絶縁碍子の外周に設けられた主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、外周方向に張り出し軸直交断面形状が多角形状の工具係合部と、
外周方向に張り出したガスシール部と、
前記工具係合部および前記ガスシール部の間に形成され軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部と、を有し、
ニッケルめっき層で被覆されているとともに、前記ニッケルめっき層の上にクロム成分を含有するクロム含有層を有し、
前記溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．２〜２．２μｍであることを特徴とするスパークプラグ。 - 軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁碍子と、
前記軸孔の先端側に配置された中心電極と、
前記絶縁碍子の外周に設けられた主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、外周方向に張り出し軸直交断面形状が多角形状の工具係合部と、
外周方向に張り出したガスシール部と、
前記工具係合部および前記ガスシール部の間に形成され軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部と、を有し、
ニッケルめっき層で被覆されているとともに、前記ニッケルめっき層の上に防錆油が塗布されており、
前記溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．２〜２．２μｍであることを特徴とするスパークプラグ。 - 軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁碍子と、
前記軸孔の先端側に配置された中心電極と、
前記絶縁碍子の外周に設けられた主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、外周方向に張り出し軸直交断面形状が多角形状の工具係合部と、
外周方向に張り出したガスシール部と、
前記工具係合部および前記ガスシール部の間に形成され軸直交断面積が３６ｍｍ2以下の溝部と、を有し、
ニッケルめっき層で被覆されており、前記ニッケルめっき層の上にクロム成分を含有するクロム含有層を有するとともに、前記クロム含有層の上に防錆油が塗布されており、
前記溝部の内周面の先端におけるニッケルめっき層の厚みが０．１〜２．４μｍであることを特徴とするスパークプラグ。 - 請求項１〜４のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記工具係合部の外面における前記ニッケルめっき層の厚みが３〜１５μｍであることを特徴とするスパークプラグ。 - 請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記主体金具の内部に収納された絶縁体と前記主体金具との嵌合が熱カシメで行われていることを特徴とするスパークプラグ。 - 請求項１〜６のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記軸線方向における前記溝部の高さが３．５〜６．５ｍｍであることを特徴とするスパークプラグ。
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