JP2012243569A - Spark plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。 The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine.
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)。 A spark plug used for ignition of an internal combustion engine such as a gasoline engine is provided with an insulator on the outside of the center electrode, and a metal shell is provided on the outside of the spark plug to form a spark discharge gap with the center electrode. The electrode has a structure attached to the metal shell. The metal shell is generally made of an iron-based material such as carbon steel, and its surface is often plated for corrosion protection. As a plating layer, a technique that employs a two-layer structure of a Ni plating layer and a chromate layer is known (Patent Document 1).
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が実施されているが、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。 In the above-described prior art (Patent Document 1), an electrolytic chromate treatment is performed so that 95% by mass or more of the chromium component in the chromate layer becomes trivalent chromium. The aim was to reduce the environmental load and to improve the corrosion resistance against salt water (salt corrosion resistance).
しかし、発明者らは、主体金具に対してこのような2層以上のめっき層を採用した場合であっても、加締め時に変形する箇所ではその耐食性が大きな問題となることを見いだした。すなわち、主体金具の加締め加工によって変形する部分には、大きな残留応力が生じるため、応力腐食割れを防ぐための耐食性が大きな問題となることがわかった。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、大きな残留応力が存在するため、応力腐食割れがより発生する虞があった。このように、スパークプラグにおいて、主体金具の加締め加工により変形する部分では、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。 However, the inventors have found that even when two or more plating layers are used for the metal shell, the corrosion resistance becomes a big problem at a portion that deforms during caulking. That is, it has been found that the corrosion resistance for preventing stress corrosion cracking is a serious problem because a large residual stress is generated in the portion deformed by the caulking process of the metal shell. In particular, when heat caulking is used, there is a possibility that stress corrosion cracking may occur more because of the high hardness due to the structural change due to heating and the presence of large residual stress. Thus, in the spark plug, the inventor has found that not only the salt corrosion resistance but also the stress corrosion cracking resistance becomes a big problem in the portion deformed by the caulking process of the metal shell. Such a problem is particularly remarkable when a metal shell made of a material having a large amount of carbon (for example, carbon steel containing 0.15% by weight or more of carbon) is used. Moreover, it is remarkable when heat caulking is adopted as the caulking process.
発明者らは、この応力腐食割れを抑制するためには、Niめっき層や、クロメート層の仕様だけでなく、これらの層の上に塗布される防錆油によって形成される油膜層の仕様についても検討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。 In order to suppress this stress corrosion cracking, the inventors have not only specifications for Ni plating layers and chromate layers, but also specifications for oil film layers formed by rust-preventing oil applied on these layers. The present invention has been reached with the recognition that it is important to study the above.
本発明は、防錆油によって主体金具の表面に形成される油膜層の構成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。 An object of the present invention is to provide a spark plug excellent in stress corrosion cracking resistance by appropriately defining the configuration of an oil film layer formed on the surface of a metal shell by rust preventive oil.
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本願発明は、以下の態様または適用例として実現することが可能である。 In order to solve at least a part of the above problems, the present invention can be realized as the following aspects or application examples.
[適用例1]
軸方向に延びる中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられる筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられ、油膜層により被覆された筒状の主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記油膜層は、Ca元素およびNa元素の少なくとも一方と、C元素およびS元素を含有し、C元素およびS元素の重量比が20≦C/S≦125であり、前記主体金具の単位表面積当たりの付着量が0.02mg/cm2以上であることを特徴とするスパークプラグ。
[Application Example 1]
A central electrode extending in the axial direction;
A cylindrical insulator provided on the outer periphery of the center electrode;
A spark plug provided on the outer periphery of the insulator and having a cylindrical metal shell covered with an oil film layer,
The oil film layer contains at least one of Ca element and Na element, C element and S element, the weight ratio of C element and S element is 20 ≦ C / S ≦ 125, and the unit surface area of the metal shell The spark plug is characterized by having an adhesion amount of 0.02 mg / cm 2 or more.
この構成によれば、油膜層に含まれるC元素およびS元素の重量比を20≦C/S≦125とし、主体金具の単位表面積当たりの油膜層の付着量を0.02mg/cm2以上とすることによって、スパークプラグの耐応力腐食割れ性の向上を図ることができる。 According to this configuration, the weight ratio of C element and S element contained in the oil film layer is 20 ≦ C / S ≦ 125, and the amount of oil film layer deposited per unit surface area of the metal shell is 0.02 mg / cm 2 or more. By doing so, the stress corrosion cracking resistance of the spark plug can be improved.
[適用例2]
適用例1に記載のスパークプラグにおいて、
前記主体金具は、ニッケルめっき層により被覆されており、前記ニッケルめっき層の上に前記油膜層が形成されている、スパークプラグ。
[Application Example 2]
In the spark plug described in Application Example 1,
The metal shell is covered with a nickel plating layer, and the oil film layer is formed on the nickel plating layer.
この構成によれば、主体金具にニッケルめっき層が形成されたスパークプラグに対して、耐応力腐食割れ性の向上を図ることができる。 According to this configuration, it is possible to improve the stress corrosion cracking resistance of the spark plug in which the nickel plating layer is formed on the metal shell.
[適用例3]
適用例2に記載のスパークプラグにおいて、
前記主体金具は、軸直交断面形状が多角形状を有し、工具と係合するための複数の平面部を有する工具係合部を備え、
前記ニッケルめっき層は、前記平面部において、ピンホールの数が単位表面積当たり10箇所/cm2以下である、スパークプラグ。
[Application Example 3]
In the spark plug described in Application Example 2,
The metal shell has a polygonal shape in the cross-sectional shape perpendicular to the axis, and includes a tool engaging portion having a plurality of flat portions for engaging with the tool,
The nickel plating layer is a spark plug in which the number of pinholes is 10 locations / cm 2 or less per unit surface area in the planar portion.
この構成によれば、主体金具の工具と係合するための平面部において、ニッケルめっき層の単位表面積当たりのピンホールの数を10箇所/cm2以下とすることによって、スパークプラグの耐応力腐食割れ性の向上を図ることができる。 According to this configuration, the number of pinholes per unit surface area of the nickel plating layer is set to 10 places / cm 2 or less in the flat portion for engaging with the tool of the metal shell, whereby the stress corrosion resistance of the spark plug is reduced. It is possible to improve the cracking property.
[適用例4]
適用例1に記載のスパークプラグにおいて、
前記主体金具は、ニッケルめっき層により被覆されており、前記ニッケルめっき層の上にクロメート層が形成されており、前記クロメート層の上に前記油膜層が形成されている、スパークプラグ。
[Application Example 4]
In the spark plug described in Application Example 1,
The spark plug, wherein the metallic shell is covered with a nickel plating layer, a chromate layer is formed on the nickel plating layer, and the oil film layer is formed on the chromate layer.
この構成によれば、主体金具において、ニッケルめっき層の上にクロメート層が形成され、クロメート層の上に油膜層が形成されているため、スパークプラグの耐応力腐食割れ性をさらに向上させることができる。 According to this configuration, in the metal shell, since the chromate layer is formed on the nickel plating layer and the oil film layer is formed on the chromate layer, the stress corrosion cracking resistance of the spark plug can be further improved. it can.
[適用例5]
適用例4に記載のスパークプラグにおいて、
前記主体金具は、軸直交断面形状が多角形状を有し、工具と係合するための複数の平面部を有する工具係合部を備え、
前記ニッケルめっき層は、前記平面部において、ピンホールの数が単位表面積当たり13箇所/cm2以下である、スパークプラグ。
[Application Example 5]
In the spark plug described in Application Example 4,
The metal shell has a polygonal shape in the cross-sectional shape perpendicular to the axis, and includes a tool engaging portion having a plurality of flat portions for engaging with the tool,
The nickel plating layer is a spark plug in which the number of pinholes in the planar portion is 13 places / cm 2 or less per unit surface area.
この構成によれば、主体金具の工具と係合するための平面部において、ニッケルめっき層の単位表面積当たりのピンホールの数を13箇所/cm2以下とすることによって、スパークプラグの耐応力腐食割れ性の向上を図ることができる。 According to this configuration, the number of pinholes per unit surface area of the nickel plating layer is set to 13 places / cm 2 or less in the flat portion for engaging with the tool of the metal shell, whereby the stress corrosion resistance of the spark plug is reduced. It is possible to improve the cracking property.
[適用例6]
適用例1ないし適用例5のいずれかに記載のスパークプラグにおいて、
前記油膜層は、前記主体金具の単位表面積当たりの付着量が0.05mg/cm2以上である、スパークプラグ。
[Application Example 6]
In the spark plug according to any one of Application Examples 1 to 5,
The oil film layer is a spark plug in which an adhesion amount per unit surface area of the metal shell is 0.05 mg / cm 2 or more.
この構成によれば、主体金具の単位表面積当たりの油膜層の付着量を0.05mg/cm2以上とすることによって、スパークプラグの耐応力腐食割れ性をさらに向上させることができる。 According to this configuration, the stress corrosion cracking resistance of the spark plug can be further improved by setting the adhesion amount of the oil film layer per unit surface area of the metal shell to 0.05 mg / cm 2 or more.
[適用例7]
適用例1ないし適用例6のいずれかに記載のスパークプラグにおいて、
前記油膜層は、Ba元素の含有量が0.2重量%以下である、スパークプラグ。
[Application Example 7]
In the spark plug according to any one of Application Examples 1 to 6,
The oil film layer is a spark plug having a Ba element content of 0.2 wt% or less.
この構成によれば、油膜層のBa元素の含有量を0.2重量%以下とすることによって、スパークプラグの外観における変色の発生を抑制することができる。また、スパークプラグ製造時の環境負荷の軽減を図ることができる。 According to this configuration, the occurrence of discoloration in the appearance of the spark plug can be suppressed by setting the content of the Ba element in the oil film layer to 0.2% by weight or less. In addition, it is possible to reduce the environmental load when manufacturing the spark plug.
図1は、本実施例におけるスパークプラグの全体構成を説明するための要部断面図である。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。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part for explaining the overall configuration of the spark plug in the present embodiment. The
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。
The
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には、後述のめっき処理が施されている。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。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。
The
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。
A
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。
FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a process of caulking and fixing the
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であるが、熱加締めも利用可能である。
Then, as shown in FIG. 2 (c), the line packing 62 is arranged on the inner side from the insertion opening 1p side of the
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。 FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the metal plating process. In step T100, nickel strike plating is performed as necessary. This nickel strike plating is performed in order to clean the surface of the metallic shell made of carbon steel and improve the adhesion between the plating and the base metal. However, nickel strike plating may be omitted. As processing conditions for nickel strike plating, processing conditions that are normally used can be used. Examples of specific preferable processing conditions are as follows.
<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
<Examples of nickel strike plating treatment conditions>
・ Plating bath composition:
Nickel chloride: 150-600 g / L
35% hydrochloric acid: 50-300 ml / L
Solvent: deionized water / treatment temperature (bath temperature): 25-40 ° C
Cathode current density: 0.2 to 0.4 A / dm 2
・ Processing time: 5-20 minutes
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。 In step T110, an electrolytic nickel plating process is performed. As the electrolytic nickel plating treatment, a barrel type electrolytic nickel plating treatment using a rotating barrel can be used, and other plating treatment methods such as a static plating method may be used. As processing conditions for electrolytic nickel plating, processing conditions that are normally used can be used. Examples of specific preferable processing conditions are as follows.
<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
<Examples of electrolytic nickel plating treatment conditions>
・ Plating bath composition:
Nickel sulfate: 100-400 g / L
Nickel chloride: 20-60g / L
Boric acid: 20-60 g / L
Solvent: Deionized water / bath pH: 2.0 to 4.8
Processing temperature (bath temperature): 25-60 ° C
Cathode current density: 0.02-3.0 A / dm 2
・ Processing time: 5 to 600 minutes
上述の電解ニッケルめっき処理では、陰極電流密度や処理時間を調整することによって、ニッケルめっき層のピンホールの数が主体金具の単位面積当たり13箇所以下、望ましくは10箇所以下となるようにした。ピンホール数を上述のようにするための処理条件については、実験結果とともに後述する。 In the above-mentioned electrolytic nickel plating treatment, the number of pinholes in the nickel plating layer was adjusted to 13 or less, preferably 10 or less, per unit area of the metal shell by adjusting the cathode current density and the treatment time. The processing conditions for setting the number of pinholes as described above will be described later together with the experimental results.
ステップT120では、電解クロメート処理が行われる。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。 In step T120, electrolytic chromate treatment is performed. A rotary barrel can also be used in the electrolytic chromate treatment, and other plating treatment methods such as a static plating method may be used. Examples of preferable treatment conditions for the electrolytic chromate treatment are as follows.
<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(特に0.1〜0.45A/dm2が好ましい)
・処理時間: 1〜10分
<Example of treatment conditions for electrolytic chromate treatment>
・ Composition of treatment bath (chromate treatment solution):
Sodium dichromate: 20-70 g / L
Solvent: Deionized water / bath pH: 2-6
Processing temperature (bath temperature): 20-60 ° C
Cathode current density: 0.02 to 0.45 A / dm 2 (particularly 0.1 to 0.45 A / dm 2 is preferable)
・ Processing time: 1-10 minutes
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。 As the dichromate, potassium dichromate can be used in addition to sodium dichromate. In addition, other treatment conditions (amount of dichromate, cathode current density, treatment time, etc.) may employ a combination different from the above depending on the desired chromate layer thickness. This electrolytic chromate treatment is an electrolytic trivalent chromate treatment in which most of the chromium component in the chromate layer is trivalent chromium.
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、ニッケルめっき層の代わりにニッケル以外の金属によるめっき層を形成してもよい。また、ニッケル等の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。 When the Ni plating treatment and the electrolytic chromate treatment are performed, a coating having a two-layer structure of a nickel plating layer and a chromate layer is formed on the outer surface and the inner surface of the metal shell. However, the electrolytic chromate treatment can be omitted. Moreover, you may form the plating layer by metals other than nickel instead of a nickel plating layer. Further, another protective film may be formed on the two-layer structure of a plating layer such as nickel and a chromate layer.
ステップT130では、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。本実施例では、鉱物油を主成分とし、Ca、Na塩等を包含する防錆添加剤と、灯油等の溶剤を含有する防錆油を使用した。塗布された防錆油は水置換性を有し、塗布後乾燥して薄膜の軟質膜を形成する。 In step T130, rust preventive oil is applied as a protective coating. Various commercially available rust preventive oils can be used as the rust preventive oil. In this example, a rust preventive oil containing a mineral oil as a main component and containing a Ca, Na salt or the like and a solvent such as kerosene was used. The applied rust preventive oil has water-replaceability and is dried after application to form a thin soft film.
この防錆油には、鉱物油としてのCのほか、添加剤として、Ca及びNaの少なくとも1種類と、SとBaが含有されている。本実施例の防錆油は、CとSの重量比(C/S)が20≦C/S≦125となるように調整されている。また、Baの含有量が0.2重量%以下となるように調整されている。なお、一般的に、防錆油は、CとSの重量比(C/S)が大きくなるほど、耐食性が低下する可能性があり、小さくなるほど、塗布後に色むらや変色が発生する可能性がある。また、防錆油は、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り、また、製造時等の環境負荷が大きくなる虞がある。 In addition to C as mineral oil, this rust-preventing oil contains at least one of Ca and Na, and S and Ba as additives. The rust preventive oil of this example is adjusted so that the weight ratio (C / S) of C and S is 20 ≦ C / S ≦ 125. Further, the content of Ba is adjusted to be 0.2% by weight or less. In general, as the weight ratio of C and S (C / S) increases, the corrosion resistance of the rust-preventing oil may decrease, and as it decreases, color unevenness and discoloration may occur after application. is there. Moreover, when there is too much Ba for rust preventive oil, discoloration may occur in the appearance of the metal shell, and there is a risk that the environmental load during production and the like will increase.
防錆油の塗布は、例えば、主体金具全体をカゴに入れて防錆油に浸漬させることによっておこなうことができる。防錆油の塗布量は、防錆油に浸漬させた主体金具をカゴのまま自然放置して油切りをおこなった後、遠心分離乾燥機によって油を切るときに、遠心分離乾燥機の回転数や乾燥時間を変化させることよって調整することができる。また、他の方法として、防錆油の塗布と防錆油の塗布量調整は別々ではなく、遠心分離乾燥機の中で一度に行ってもよい。その場合は、防錆油がカゴに溜るよう適切なカゴの穴径にする必要があり、また、油を切った後防錆油を回収し再度供給できる機構が必要である。なお、どちらの方法でも主体金具に塗布された防錆油は、熱を加えることによって乾燥させてもよい。本実施例では、防錆油の塗布量は、主体金具の単位面積当たり0.02mg/cm2以上、望ましくは、0.05mg/cm2以上となるように調整される。なお、防錆油の好ましい塗布条件については、実験結果とともに後述する。 The application of the rust-preventing oil can be performed, for example, by putting the entire metal shell into a basket and immersing it in the rust-preventing oil. The amount of rust-preventive oil applied is determined by the number of revolutions of the centrifugal dryer when the metal shell immersed in the rust-proof oil is left in the cage and drained, and then the oil is removed by the centrifugal dryer. And by adjusting the drying time. As another method, the application of the rust preventive oil and the adjustment of the amount of the rust preventive oil are not performed separately, and may be performed at once in a centrifugal dryer. In that case, it is necessary to make the hole diameter of an appropriate cage so that the rust-preventing oil is accumulated in the cage, and a mechanism that can collect the rust-preventing oil and supply it again after the oil has been cut is necessary. In either method, the rust preventive oil applied to the metal shell may be dried by applying heat. In this embodiment, the coating amount of rust preventive oil, 0.02 mg / cm 2 or more per unit area of the metal shell, preferably, is adjusted to be 0.05 mg / cm 2 or more. In addition, the preferable application | coating conditions of rust prevention oil are mentioned later with an experimental result.
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。 After various protective coatings are formed in this way, the metal shell is fixed to an insulator or the like by a caulking process to manufacture a spark plug. As the caulking step, heat caulking can be used in addition to cold caulking.
(1)第1実施例(Niストライク+Niめっき+防錆油):
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)、ステップT110(電解Niめっき処理)及びステップT130(防錆油塗布)を実行するとともに、ステップT120(電解クロメート処理)を省略して、防錆油に含まれるC、Sの成分比、ニッケルめっき層のピンホール量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外観および耐食性(耐塩食性及び耐応力腐食割れ性)の評価試験を行った。
(1) 1st Example (Ni strike + Ni plating + rust prevention oil):
In the first embodiment, step T100 (Ni strike plating process), step T110 (electrolytic Ni plating process) and step T130 (rust preventive oil application) in FIG. 3 are executed, and step T120 (electrolytic chromate process) is omitted. Thus, a plurality of metal shell samples having different component ratios of C and S contained in the rust preventive oil and pinhole amounts of the nickel plating layer were manufactured. Then, an evaluation test of appearance and corrosion resistance (salt corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance) was performed on these metal shells.
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: 250〜350g/L
35%塩酸: 90〜110ml/L
・処理温度(浴温度):25〜35℃
・陰極電流密度: 0.3A/dm2
・処理時間: 15分
First, the
<Processing conditions for nickel strike plating>
・ Plating bath composition:
Nickel chloride: 250-350 g / L
35% hydrochloric acid: 90-110 ml / L
Processing temperature (bath temperature): 25 to 35 ° C
Cathode current density: 0.3 A / dm 2
・ Processing time: 15 minutes
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: 230〜270g/L
塩化ニッケル: 40〜60g/L
ホウ酸: 30〜50g/L
溶媒:脱イオン水
・浴pH: 3.8〜4.2
・処理温度(浴温度):50〜60℃
・陰極電流密度: 0.15〜1.2A/dm2
・処理時間: 15〜120分
Next, the nickel plating layer was formed by performing an electrolytic nickel plating process on the following process conditions using a rotating barrel.
<Processing conditions for electrolytic nickel plating>
・ Plating bath composition:
Nickel sulfate: 230-270 g / L
Nickel chloride: 40-60g / L
Boric acid: 30-50 g / L
Solvent: Deionized water / bath pH: 3.8-4.2
Processing temperature (bath temperature): 50-60 ° C
Cathode current density: 0.15 to 1.2 A / dm 2
・ Processing time: 15 to 120 minutes
次に、防錆油の塗布を下記の条件でおこなった。
<防錆油の塗布条件の例>
・防錆油浸漬時間:10分
・浸漬後放置時間:15分
・遠心乾燥処理:
処理時間: 5分
回転数: 600rpm
・塗布量: 0.5mg/cm2
Next, rust preventive oil was applied under the following conditions.
<Example of application conditions of rust preventive oil>
・ Rustproof oil immersion time: 10 minutes ・ Standing time after immersion: 15 minutes ・ Centrifuge drying treatment:
Processing time: 5 minutes Number of revolutions: 600 rpm
Application amount: 0.5 mg / cm 2
図4は、上記の処理で作成されたサンプルS101〜S125に関して、防錆油に含まれるC、Sの成分比およびニッケルめっき層のピンホール量と、外観および耐食性(耐塩食性及び耐応力腐食割れ性)の試験結果を示す説明図である。図4では主に、クロメート層を有しない主体金具において、防錆油の成分が主体金具の外観、耐久性に与える影響を読み取ることができる。サンプルS101〜S125では、防錆油に含まれるCとSの重量比(C/S)を17〜143の間で変化させた。また、電解ニッケルめっき処理において、陰極電流密度および処理時間を変化させることによって、ニッケルめっき層のピンホールの数を0〜16の間で変化させた。防錆油の塗布量は、0.5mg/cm2で一定とした。 FIG. 4 shows the sample ratios S101 to S125 prepared by the above processing, the component ratio of C and S contained in the rust preventive oil, the pinhole amount of the nickel plating layer, the appearance and the corrosion resistance (salt corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance). It is explanatory drawing which shows the test result of property. In FIG. 4, it is possible to read mainly the influence of the antirust oil component on the appearance and durability of the metallic shell in the metallic shell having no chromate layer. In samples S101 to S125, the weight ratio (C / S) of C and S contained in the rust preventive oil was changed between 17 and 143. Moreover, in the electrolytic nickel plating treatment, the number of pinholes in the nickel plating layer was changed between 0 and 16 by changing the cathode current density and the treatment time. The amount of rust preventive oil applied was constant at 0.5 mg / cm 2 .
サンプルS101〜S125の防錆油に含まれている成分について、電子線マイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe Micro Analyzer)を用いて定量分析をおこなった。X線分光器としては、波長分散型X線分光器(WDS:Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer)を使用した。分析条件は、加速電圧15kV、照射電流5.1×10−8A、ビーム径50μm、とした。測定箇所は、六角部1eにおいて工具と係合する6つの平面部(六角平面部)とした。この六角平面部の4箇所から測定された値の平均値を測定結果とした。
About the component contained in the antirust oil of sample S101-S125, the quantitative analysis was performed using the electron beam microanalyzer (EPMA: Electron Probe Micro Analyzer). As the X-ray spectrometer, a wavelength dispersive X-ray spectrometer (WDS) was used. The analysis conditions were an acceleration voltage of 15 kV, an irradiation current of 5.1 × 10 −8 A, and a beam diameter of 50 μm. The measurement locations were six plane portions (hexagon plane portions) that engage with the tool in the
分析の結果、サンプルS101、S106、S111、S116、S121の防錆油は、Cが10重量%、Sが0.6重量%、C/Sが17であった。サンプルS102、S107、S112、S117、S122の防錆油は、Cが10重量%、Sが0.5重量%、C/Sが20であった。サンプルS103、S108、S113、S118、S123の防錆油は、Cが10重量%、Sが0.1重量%、C/Sが100であった。サンプルS104、S109、S114、S119、S124の防錆油は、Cが10重量%、Sが0.08重量%、C/Sが125であった。サンプルS105、S110、S115、S120、S125の防錆油は、Cが10重量%、Sが0.07重量%、C/Sが143であった。 As a result of the analysis, the rust preventive oils of samples S101, S106, S111, S116, and S121 were 10% by weight for C, 0.6% by weight for S, and 17 for C / S. In the rust preventive oils of samples S102, S107, S112, S117, and S122, C was 10% by weight, S was 0.5% by weight, and C / S was 20. In the rust preventive oils of samples S103, S108, S113, S118, and S123, C was 10% by weight, S was 0.1% by weight, and C / S was 100. In the rust preventive oils of samples S104, S109, S114, S119, and S124, C was 10% by weight, S was 0.08% by weight, and C / S was 125. In the rust preventive oils of Samples S105, S110, S115, S120, and S125, C was 10% by weight, S was 0.07% by weight, and C / S was 143.
電解ニッケルめっき処理において、サンプルS101〜S105は、陰極電流密度を0.15A/dm2、処理時間を120分とした。サンプルS106〜S110は、陰極電流密度を0.3A/dm2、処理時間を60分とした。サンプルS111〜S115は、陰極電流密度を0.45A/dm2、処理時間を45分とした。サンプルS116〜S120は、陰極電流密度を0.6A/dm2、処理時間を30分とした。サンプルS116〜S120は、陰極電流密度を1.2A/dm2、処理時間を15分とした。 In the electrolytic nickel plating treatment, samples S101 to S105 had a cathode current density of 0.15 A / dm 2 and a treatment time of 120 minutes. Samples S106 to S110 had a cathode current density of 0.3 A / dm 2 and a treatment time of 60 minutes. Samples S111 to S115 had a cathode current density of 0.45 A / dm 2 and a processing time of 45 minutes. Samples S116 to S120 had a cathode current density of 0.6 A / dm 2 and a processing time of 30 minutes. Samples S116 to S120 had a cathode current density of 1.2 A / dm 2 and a processing time of 15 minutes.
サンプルS101〜S125のニッケルめっき層に形成されるピンホール数を確認するため、JIS H8617に基づくフェロキシル試験をおこなった。ピンホール数は、試験液をしみこませたろ紙上に現れた鉄錯イオンの青色斑点の数によって確認した。確認箇所は六角平面部とした。六角平面部における単位面積当たりのピンホール数(ヶ/cm2)を算出することによって、主体金具全体における単位面積当たりのピンホール数を推定した。 In order to confirm the number of pinholes formed in the nickel plating layers of samples S101 to S125, a ferroxyl test based on JIS H8617 was performed. The number of pinholes was confirmed by the number of blue spots of iron complex ions that appeared on the filter paper soaked with the test solution. The confirmation place was a hexagonal plane part. The number of pinholes per unit area in the whole metal shell was estimated by calculating the number of pinholes (unit / cm 2 ) per unit area in the hexagonal plane portion.
確認の結果、サンプルS101〜S105は、青色斑点数が0(ヶ/cm2)であった。サンプルS106〜S110は、青色斑点数が7(ヶ/cm2)であった。サンプルS111〜S115は、青色斑点数が10(ヶ/cm2)であった。サンプルS116〜S120は、青色斑点数が13(ヶ/cm2)であった。サンプルS121〜S125は、青色斑点数が16(ヶ/cm2)であった。なお、防錆油の塗布量の測定方法については、後述の第3実施例において説明する。 As a result of the confirmation, Samples S101 to S105 had a blue spot number of 0 (months / cm 2 ). Samples S106 to S110 had a blue spot number of 7 (months / cm 2 ). Samples S111 to S115 had a blue spot number of 10 (months / cm 2 ). Samples S116 to S120 had a number of blue spots of 13 (months / cm 2 ). Samples S121 to S125 had a blue spot number of 16 (months / cm 2 ). In addition, the measuring method of the application quantity of antirust oil is demonstrated in the below-mentioned 3rd Example.
サンプルS101〜S125の外観検査として、防錆油塗布後の主体金具の表面積に対する変色の発生面積の割合を測定した。この測定は、サンプルの主体金具の表面積に対する変色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、その写真中で変色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を変色の発生面積割合として算出した。 As an appearance inspection of samples S101 to S125, the ratio of the color change occurrence area to the surface area of the metal shell after the application of the rust preventive oil was measured. In this measurement, the ratio of the color change generation area to the surface area of the metal shell of the sample was measured. When determining the value of the generated area ratio, take a photograph of the sample after the test, and measure the area Sa of the discolored portion in the photograph and the area Sb of the metal shell in the photograph. The ratio Sa / Sb was calculated as a ratio of occurrence of discoloration.
サンプルS103〜S105、S108〜S110、S113〜S115、S118〜S120、S123〜S125では、主体金具の全体に渡って外観が良好であり、変色がほぼ発生しなかった。サンプルS102、S107、S112、S117、S122では、変色の発生面積割合が0%超5%以下であった。変色の発生面積割合が5%超10%以下のものは存在しなかった。サンプルS101、S106、S111、S116、S121では、変色の発生面積割合が10%より大きかった。このことから、主体金具の外観の点では、防錆油に含まれるCとSの重量比(C/S)は、20以上であることが好ましく、100以上であることがさらに好ましいことがわかる。 In samples S103 to S105, S108 to S110, S113 to S115, S118 to S120, and S123 to S125, the appearance of the metal shell was good and almost no discoloration occurred. In samples S102, S107, S112, S117, and S122, the ratio of the color change occurrence area was more than 0% and 5% or less. There was no discoloration area ratio of more than 5% and 10% or less. In samples S101, S106, S111, S116, and S121, the ratio of the color change occurrence area was greater than 10%. From this, it can be seen that the weight ratio (C / S) of C and S contained in the rust preventive oil is preferably 20 or more and more preferably 100 or more in terms of the appearance of the metal shell. .
サンプルS101〜S125の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おこなった。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方法は、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。 As an evaluation test regarding the salt corrosion resistance of samples S101 to S125, a neutral salt spray test defined in JIS H8502 was performed. In this test, after the salt spray test for 48 hours, the ratio of the area where red rust was generated to the surface area of the metal shell of the sample was measured. The method for determining the value of the generated area ratio is to take a photograph of the sample after the test, measure the area Sa of the portion where red rust is generated in the photograph, and the area Sb of the metal shell in the photograph, The ratio Sa / Sb was calculated as a red rust generation area ratio.
サンプルS101〜S103、S106では、赤錆は発生しなかった。サンプルS104、S107、S108、S111、S112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S109、S113、S114、S116、S121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S105、S110、S115、S117〜S120、S122〜S125では、赤錆の発生面積割合が10%を超えていた。耐塩食性の観点からは、青色斑点数(ヶ/cm2)は、10(ヶ/cm2)以下であることが好ましく、7(ヶ/cm2)以下であることがさらに好ましい。また、防錆油に含まれるCとSの重量比(C/S)は、125以下であることが好ましく、100以下であることがさらに好ましいことがわかる。 In samples S101 to S103, S106, red rust did not occur. In samples S104, S107, S108, S111, and S112, the area ratio of red rust generation was more than 0% and 5% or less. In samples S109, S113, S114, S116, and S121, the area ratio of red rust generation was more than 5% and 10% or less. In samples S105, S110, S115, S117 to S120, and S122 to S125, the ratio of the red rust generation area exceeded 10%. From the viewpoint of salt corrosion resistance, the number of blue spots (units / cm 2 ) is preferably 10 (units / cm 2 ) or less, and more preferably 7 (units / cm 2 ) or less. Further, it is understood that the weight ratio (C / S) of C and S contained in the rust preventive oil is preferably 125 or less, and more preferably 100 or less.
サンプルS101〜S125の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。
The following accelerated corrosion test was performed as an evaluation test regarding the stress corrosion cracking resistance of samples S101 to S125. First, after four holes having a diameter of about 2 mm were formed in the
<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: 30〜40℃
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。
<Test conditions for accelerated corrosion test (stress corrosion cracking resistance evaluation test)>
・ Corrosion composition:
Calcium nitrate tetrahydrate: 1036g
Ammonium nitrate: 36g
Potassium permanganate: 12g
Pure water: 116g
-PH: 3.5-4.5
-Processing temperature: 30-40 ° C
Here, the reason why potassium permanganate as an oxidizing agent is added to the corrosive solution is to accelerate the corrosion test.
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、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。サンプルS104、S107、S108、S111、S112では、累計試験時間が50時間超80時間未満で溝部1hに割れが発生した。サンプルS109、S113、S114、S116、S121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、S110、S115、S117〜S120、S122〜S125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。耐応力腐食割れ性の観点からは、青色斑点数(ヶ/cm2)は、10(ヶ/cm2)以下であることが好ましい。また、防錆油に含まれるCとSの重量比(C/S)は、125以下であることが好ましく、100以下であることがさらに好ましいことがわかる。
A sample was taken out after 10 hours under these test conditions, and the
図4の結果から、ニッケルめっき層の上に油膜層が形成された主体金具において、外観および耐食性(耐塩食性及び耐応力腐食割れ性)を考慮すると、防錆油に含まれるCとSの重量比(C/S)は、20≦C/S≦125であることが好ましく、100付近であることがさらに好ましいといえる。また、ニッケルめっき層における単位面積当たりのピンホール数は、10(ヶ/cm2)以下であることが好ましく、7(ヶ/cm2)以下であることがさらに好ましいといえる。なお、図4の結果は、めっき層を構成する金属の種類には影響されないため、ニッケル以外の金属めっき層の上に油膜層を形成した場合であっても同様の効果を得ることができる。一方、ニッケルめっき層にはピンホールが発生しやすいため、実施例の油膜層を利用して外観や耐食性の向上を図りやすいと考えられる。 From the results shown in FIG. 4, the weight of C and S contained in the rust-preventing oil is considered in the metal shell in which the oil film layer is formed on the nickel plating layer in consideration of the appearance and corrosion resistance (salt corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance). The ratio (C / S) is preferably 20 ≦ C / S ≦ 125, more preferably around 100. Further, the number of pinholes per unit area in the nickel plating layer is preferably 10 (units / cm 2 ) or less, and more preferably 7 (units / cm 2 ) or less. Since the result of FIG. 4 is not affected by the type of metal constituting the plating layer, the same effect can be obtained even when an oil film layer is formed on a metal plating layer other than nickel. On the other hand, since pinholes are likely to occur in the nickel plating layer, it is thought that the appearance and corrosion resistance can be easily improved by using the oil film layer of the example.
(2)第2実施例(Niストライク+Niめっき+電解クロメート+防錆油):
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)、ステップT120(電解クロメート処理)及びステップT130(防錆油塗布)を実行して主体金具を製造し、これらの主体金具に関して外観および耐食性(耐塩食性及び耐応力腐食割れ性)の評価試験を行った。ステップT100,T110,T130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): 30〜40℃
・陰極電流密度: 0.2A/dm2
・処理時間: 5分
(2) Second Example (Ni strike + Ni plating + electrolytic chromate + rust preventive oil):
In the second embodiment, the metal shell is obtained by executing step T100 (Ni strike plating process), step T110 (electrolytic Ni plating process), step T120 (electrolytic chromate process) and step T130 (rust-preventing oil application) in FIG. Manufactured and evaluated for appearance and corrosion resistance (salt corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance) of these metal shells. The processing conditions of steps T100, T110, and T130 were the same as those in the first example. In the electrolytic chromate treatment in Step T120, a chromate layer was formed on the nickel plating layer by performing the treatment under the following treatment conditions using a rotating barrel.
<Processing conditions for electrolytic chromate treatment>
・ Composition of treatment bath (chromate treatment solution):
Sodium dichromate: 40 g / L
Solvent: deionized water / treatment temperature (bath temperature): 30-40 ° C
Cathode current density: 0.2 A / dm 2
・ Processing time: 5 minutes
図5は、上記の処理で作成された第2実施例のサンプルS201〜S225に関して、防錆油に含まれるC、Sの成分比およびニッケルめっき層のピンホール量と、外観および耐食性(耐塩食性及び耐応力腐食割れ性)の試験結果を示す説明図である。図5では主に、クロメート層を有する主体金具において、防錆油の成分が主体金具の外観、耐久性に与える影響を読み取ることができる。サンプルS201〜S225では、第1実施例と同様に、防錆油に含まれるCとSの重量比(C/S)を17〜143の間で変化させた。また、電解ニッケルめっき処理において、ニッケルめっき層のピンホールの数を0〜16の間で変化させた。サンプルS201〜S225の防錆油に含まれている成分の分析方法や、電解ニッケルめっき処理における、陰極電流密度と処理時間、および、ニッケルめっき層に形成されるピンホール数の確認方法については、第1実施例と同様である。サンプルS201〜S225は、第1実施例のサンプルS101〜S125とそれぞれC/S、ピンホール量が対応している。 FIG. 5 shows the component ratios of C and S contained in the rust preventive oil, the pinhole amount of the nickel plating layer, the appearance and the corrosion resistance (salt corrosion resistance) with respect to the samples S201 to S225 of the second embodiment created by the above processing. And stress stress cracking resistance) is an explanatory view showing the test results. In FIG. 5, in the metal shell having a chromate layer, it is possible to read the influence of the rust preventive oil component on the appearance and durability of the metal shell. In samples S201 to S225, as in the first example, the weight ratio (C / S) of C and S contained in the rust preventive oil was changed between 17 and 143. In the electrolytic nickel plating treatment, the number of pinholes in the nickel plating layer was changed between 0 and 16. About the analysis method of the component contained in the rust preventive oil of samples S201 to S225, the cathode current density and the processing time in the electrolytic nickel plating process, and the confirmation method of the number of pinholes formed in the nickel plating layer, The same as in the first embodiment. Samples S201 to S225 correspond to the samples S101 to S125 of the first embodiment in terms of C / S and pinhole amount, respectively.
サンプルS201〜S225の外観検査として、第1実施例と同様に、防錆油塗布後の主体金具の表面積に対する変色の発生面積の割合を測定した。サンプルS203〜S205、S208〜S210、S213〜S215、S218〜S220、S223〜S225では、主体金具の全体に渡って外観が良好であり、変色がほぼ発生しなかった。サンプルS202、S207、S212、S217、S222では、変色の発生面積割合が0%超5%以下であった。変色の発生面積割合が5%超10%以下のものは存在しなかった。サンプルS201、S206、S211、S216、S221では、変色の発生面積割合が10%より大きかった。このことから、主体金具の外観の点では、防錆油に含まれるCとSの重量比(C/S)は、20以上であることが好ましく、100以上であることがさらに好ましいことがわかる。 As an appearance inspection of samples S201 to S225, the ratio of the color change occurrence area to the surface area of the metal shell after the application of the rust preventive oil was measured as in the first example. In samples S203 to S205, S208 to S210, S213 to S215, S218 to S220, and S223 to S225, the appearance of the metal shell was good, and almost no discoloration occurred. In samples S202, S207, S212, S217, and S222, the ratio of the color change occurrence area was more than 0% and 5% or less. There was no discoloration area ratio of more than 5% and 10% or less. In samples S201, S206, S211, S216, and S221, the ratio of the color change occurrence area was greater than 10%. From this, it can be seen that the weight ratio (C / S) of C and S contained in the rust preventive oil is preferably 20 or more and more preferably 100 or more in terms of the appearance of the metal shell. .
サンプルS201〜S225の耐塩食性に関する評価試験として、第1実施例と同様に、JIS H8502に規定された中性塩水噴霧試験をおこなった。サンプルS201〜S104、S206、S207、S211では、赤錆は発生しなかった。サンプルS208、S209、S212、S213、S216、S217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S214、S218、S219、S221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S205、S210、S215、S220、S222〜S225では、赤錆の発生面積割合が10%を超えていた。耐塩食性の観点からは、青色斑点数(ヶ/cm2)は、13(ヶ/cm2)以下であることが好ましく、10(ヶ/cm2)以下であることがさらに好ましい。また、防錆油に含まれるCとSの重量比(C/S)は、125以下であることが好ましく、100以下であることがさらに好ましいことがわかる。なお、第2実施例では、第1実施例に比べて好ましい青色斑点数(ヶ/cm2)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塩食性の向上に寄与しているからであると推定される。 As an evaluation test regarding the salt corrosion resistance of samples S201 to S225, a neutral salt spray test defined in JIS H8502 was performed as in the first example. In samples S201 to S104, S206, S207, and S211, red rust did not occur. In samples S208, S209, S212, S213, S216, and S217, the ratio of the area where red rust was generated was more than 0% and 5% or less. In samples S214, S218, S219, and S221, the area ratio of red rust generation was more than 5% and 10% or less. In samples S205, S210, S215, S220, and S222 to S225, the ratio of the area where red rust was generated exceeded 10%. From the viewpoint of salt corrosion resistance, the number of blue spots (units / cm 2 ) is preferably 13 (units / cm 2 ) or less, and more preferably 10 (units / cm 2 ) or less. Further, it is understood that the weight ratio (C / S) of C and S contained in the rust preventive oil is preferably 125 or less, and more preferably 100 or less. In the second example, the preferable range of the number of blue spots (months / cm 2 ) is slightly wider than that in the first example. The reason for this is presumed that in the second example, the chromate layer formed by the electrolytic chromate treatment contributes to the improvement of salt corrosion resistance.
サンプルS201〜S225の耐応力腐食割れ性に関する評価試験として、第1実施例と同様の加速腐食試験を実施した。サンプルS201〜S204、S206、S207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。サンプルS208、S209、S212、S213、S216、S217では、累計試験時間が50時間超80時間未満で溝部1hに割れが発生した。サンプルS214、S218、S219、S221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S205、S210、S215、S220、S222〜S225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。耐応力腐食割れ性の観点からは、青色斑点数(ヶ/cm2)は、13(ヶ/cm2)以下であることが好ましく、10(ヶ/cm2)以下であることがさらに好ましい。また、防錆油に含まれるCとSの重量比(C/S)は、125以下であることが好ましく、100以下であることがさらに好ましいことがわかる。なお、第2実施例では、第1実施例に比べて好ましい青色斑点数(ヶ/cm2)の範囲がやや広くなっている理由は、上述した耐塩食性と同様に、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。
As an evaluation test regarding the stress corrosion cracking resistance of samples S201 to S225, the same accelerated corrosion test as in the first example was performed. In samples S201 to S204, S206, and S207, no crack occurred in the
図5の結果から、ニッケルめっき層の上にクロメート層が形成され、さらにその上に油膜層が形成された主体金具において、外観および耐食性(耐塩食性及び耐応力腐食割れ性)を考慮すると、防錆油に含まれるCとSの重量比(C/S)は、20≦C/S≦125であることが好ましく、100付近であることがさらに好ましいといえる。また、ニッケルめっき層における単位面積当たりのピンホール数は、13(ヶ/cm2)以下であることが好ましく、10(ヶ/cm2)以下であることがさらに好ましいといえる。 From the results shown in FIG. 5, in the metal shell in which the chromate layer is formed on the nickel plating layer and the oil film layer is further formed thereon, the appearance and corrosion resistance (salt corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance) are considered. The weight ratio (C / S) of C and S contained in the rust oil is preferably 20 ≦ C / S ≦ 125, more preferably around 100. Further, the number of pinholes per unit area in the nickel plating layer is preferably 13 (units / cm 2 ) or less, and more preferably 10 (units / cm 2 ) or less.
(3)第3実施例(防錆油塗布量の影響):
上述した第1、第2実施例では、防錆油の塗布量を0.5mg/cm2の一定値に維持していたが、第3実施例では、防錆油の塗布量を変化させた場合について耐食性(耐塩食性及び耐応力腐食割れ性)の評価試験をおこなった。
(3) Third Example (Influence of coating amount of rust preventive oil):
In the first and second embodiments described above, the coating amount of the antirust oil was maintained at a constant value of 0.5 mg / cm 2 , but in the third embodiment, the coating amount of the antirust oil was changed. The case was evaluated for corrosion resistance (salt corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance).
図6は、第3実施例のサンプルS301〜S312に関して、防錆油の塗布量と、耐食性(耐塩食性及び耐応力腐食割れ性)の試験結果を示す説明図である。図6では主に、防錆油の塗布量が主体金具の耐久性に与える影響を読み取ることができる。サンプルS301〜S312の製造工程において、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),ステップT130(防錆油塗布)の処理条件は第1実施例と同じとした。また、ステップT120(電解クロメート処理)における処理条件は、第2実施例と同じとした。サンプルS301〜S312の防錆油に含まれている成分について、第1実施例と同様の定量分析をおこなったところ、CとSの重量比(C/S)はいずれも100であった。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing the test results of the coating amount of the rust preventive oil and the corrosion resistance (salt corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance) regarding the samples S301 to S312 of the third example. In FIG. 6, it is possible to read mainly the influence of the coating amount of the antirust oil on the durability of the metal shell. In the manufacturing process of samples S301 to S312, the processing conditions of step T100 (Ni strike plating process), step T110 (electrolytic Ni plating process), and step T130 (rust preventive oil application) were the same as those in the first example. The processing conditions in step T120 (electrolytic chromate treatment) were the same as in the second example. The components contained in the rust preventive oils of Samples S301 to S312 were subjected to the same quantitative analysis as in the first example. As a result, the weight ratio (C / S) of C and S was 100.
防錆油の塗布量(mg/cm2)は、防錆油の塗布により主体金具の表面に形成された油膜層を溶解した液体に含まれる油分量を測定し、測定した油分量を主体金具の表面積で割ることによって算出した。具体的には、まず、油分抽出用の溶媒としてジクロロペンタフルオロプロパン150mlと、後述する事前準備が実施された油分量の測定装置と、防錆油の塗布条件が等しい同一のサンプルを5つ用意した。ここでは、測定装置として、堀場製作所製の油分濃度計(品番:OCMA−355)を用意した。用意した油分抽出用溶媒の中に、5つサンプルを浸漬させて攪拌をおこない油膜層の溶解をおこなった。このときの液温は常温であり、溶解時間は10分間である。溶解後、溶媒と溶解した油分を含む液体を測定装置にセットして油分量を測定した。測定は室温にておこなった。測定された油分量を5つの主体金具の表面積の合計で割ることによって、主体金具の単位表面積当たりの防錆油の塗布量(mg/cm2)を算出した。 The coating amount (mg / cm 2 ) of the rust-preventing oil is determined by measuring the amount of oil contained in the liquid in which the oil film layer formed on the surface of the metallic shell is dissolved by applying the rust-preventing oil. It was calculated by dividing by the surface area. Specifically, first, 150 ml of dichloropentafluoropropane as a solvent for oil extraction, an oil content measuring device that has been prepared in advance, and five identical samples with the same coating conditions for rust preventive oil are prepared. did. Here, an oil concentration meter (product number: OCMA-355) manufactured by HORIBA, Ltd. was prepared as a measuring device. Five samples were immersed in the prepared oil extraction solvent and stirred to dissolve the oil film layer. The liquid temperature at this time is room temperature, and the dissolution time is 10 minutes. After dissolution, a liquid containing the solvent and the dissolved oil was set in a measuring device, and the amount of oil was measured. The measurement was performed at room temperature. The coating amount (mg / cm 2 ) of the rust preventive oil per unit surface area of the metallic shell was calculated by dividing the measured oil content by the total surface area of the five metallic shells.
例えば、溶媒と溶解した油分を含む液体(150ml)に含まれる油分濃度が100(mg/l)であった場合、油分量は、(100mg×150ml)/1000ml=15mgとなる。主体金具の表面積が30cm2であった場合、5つのサンプルの表面積の合計は、5×30cm2=150cm2となるため、主体金具の単位表面積当たりの防錆油の塗布量は、15mg/150cm2=0.1mg/cm2となる。 For example, when the oil concentration contained in the liquid (150 ml) containing the solvent and the dissolved oil is 100 (mg / l), the amount of oil is (100 mg × 150 ml) / 1000 ml = 15 mg. When the surface area of the metal shell is 30 cm 2 , the total surface area of the five samples is 5 × 30 cm 2 = 150 cm 2 , so the coating amount of rust preventive oil per unit surface area of the metal shell is 15 mg / 150 cm. 2 = 0.1 mg / cm 2 .
主体金具の表面積は、主体金具の各部の寸法を計測し、その値を用いて作成したCAD図のうちの断面(図2(a))を利用し、その断面の回転体の表面積として算出した。この際、ねじ部7もねじ山の凹凸断面の回転体で近似した。但し、六角部1eの部分の表面積は、回転体として算出した値の代わりに、主体金具の3次元CAD図面を基に算出した値を用いた。
The surface area of the metal shell was calculated as the surface area of the rotating body of the cross section by measuring the dimensions of each part of the metal shell and using the cross section (FIG. 2 (a)) of the CAD diagram created using that value. . At this time, the threaded
測定装置の事前準備として、油分濃度が0ppmの標準液と、油分濃度が測定装置の検出限界濃度(例えば、200ppm)の標準液を用いて測定装置の校正をおこなった。0ppmの標準液として、油分抽出用溶媒(ジクロロペンタフルオロプロパン)の新液を使用した。200ppmの標準液として、後述するOCB混合標準物質50mgに上記油分抽出用溶媒を添加して500mlとした溶液を使用した。事前準備は室温にておこなった。OCB混合標準物質は、2,2,4ートリメチルペンタン(イソオクタン)15ml、ヘキサデカン(セタン)15ml、ベンゼン10mlをホールピペットにより採取し、三角フラスコに入れて速やかに栓をしてよく混合することにより作成した(比重0.769/20℃)。なお、いずれの薬品も試薬特級または特級相当品を使用した。 As a preliminary preparation of the measuring device, the measuring device was calibrated using a standard solution having an oil concentration of 0 ppm and a standard solution having an oil concentration of the detection limit concentration (for example, 200 ppm) of the measuring device. A new oil extraction solvent (dichloropentafluoropropane) was used as a 0 ppm standard solution. As a 200 ppm standard solution, a solution in which the above oil extraction solvent was added to 50 mg of the OCB mixed standard substance described later to make 500 ml was used. Prior preparation was performed at room temperature. The OCB mixed standard substance is obtained by collecting 15 ml of 2,2,4-trimethylpentane (isooctane), 15 ml of hexadecane (cetane), and 10 ml of benzene with a whole pipette, putting them in an Erlenmeyer flask, quickly plugging them and mixing well. It was prepared (specific gravity 0.769 / 20 ° C.). All chemicals used were reagent special grades or special grade equivalents.
このサンプルS301〜S312に関して、耐塩食性及び耐応力腐食割れ性の評価試験を行った。サンプルS301〜S312の耐塩食性に関する評価試験として、第1実施例と同様に、JIS H8502に規定された中性塩水噴霧試験をおこなった。サンプルS306〜S312では、赤錆は発生しなかった。サンプルS305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S303、S304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S301、S302では、赤錆の発生面積割合が10%を超えていた。耐塩食性の観点からは、防錆油の塗布量は、0.02mg/cm2以上であることが好ましく、0.04mg/cm2以上であることがさらに好ましく、0.05mg/cm2以上であることが最も好ましいことがわかる。 With respect to the samples S301 to S312, evaluation tests for salt corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance were performed. As an evaluation test regarding the salt corrosion resistance of samples S301 to S312, a neutral salt spray test defined in JIS H8502 was performed in the same manner as in the first example. In samples S306 to S312, red rust did not occur. In sample S305, the area ratio of red rust generation was more than 0% and 5% or less. In samples S303 and S304, the red rust generation area ratio was more than 5% and 10% or less. In samples S301 and S302, the ratio of the area where red rust was generated exceeded 10%. From the viewpoint of salt corrosion resistance, the coating amount of rust preventive oil is preferably at 0.02 mg / cm 2 or more, more preferably 0.04 mg / cm 2 or more, with 0.05 mg / cm 2 or more It can be seen that it is most preferable.
サンプルS301〜S312の耐応力腐食割れ性に関する評価試験として、第1実施例と同様の加速腐食試験を実施した。サンプルS306〜S312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。サンプルS305では、累計試験時間が50時間超80時間未満で溝部1hに割れが発生した。サンプルS303、S304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S301、S302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。耐応力腐食割れ性の観点からは、防錆油の塗布量は、0.02mg/cm2以上であることが好ましく、0.04mg/cm2以上であることがさらに好ましく、0.05mg/cm2以上であることが最も好ましいことがわかる。
As an evaluation test regarding the stress corrosion cracking resistance of samples S301 to S312, an accelerated corrosion test similar to that of the first example was performed. In samples S306 to S312, no crack occurred in the
図6の結果から、主体金具の耐塩食性及び耐応力腐食割れ性を考慮すると、主体金具に形成される油膜層の付着量は、0.02mg/cm2以上であることが好ましく、0.04mg/cm2以上であることがさらに好ましく、0.05mg/cm2以上であることが最も好ましいといえる。 From the results shown in FIG. 6, in view of salt corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance of the metal shell, the amount of the oil film layer formed on the metal shell is preferably 0.02 mg / cm 2 or more, and 0.04 mg. / Cm 2 or more is more preferable, and 0.05 mg / cm 2 or more is most preferable.
(4)第4実施例(Ba含有濃度による外観への影響):
第4実施例では、防錆油に含まれるBaの濃度を変化させた場合について外観の評価試験をおこなった。
(4) Fourth Example (Influence on Appearance by Containing Ba Content):
In the fourth example, an external appearance evaluation test was performed when the concentration of Ba contained in the rust preventive oil was changed.
図7は、第4実施例のサンプルS401〜S406に関して、防錆油のBa濃度(重量%)と、外観の試験結果を示す説明図である。図7では主に、防錆油に含まれるBaの濃度が主体金具の外観に与える影響を読み取ることができる。サンプルS401〜S406の製造工程において、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),ステップT130(防錆油塗布)の処理条件は第1実施例と同じとした。ステップT120(電解クロメート処理)は省略した。サンプルS401〜S406の防錆油に含まれている成分について、第1実施例と同様の定量分析をおこなったところ、CとSの重量比(C/S)はいずれも100であった。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing the Ba concentration (% by weight) of the rust preventive oil and the appearance test results for the samples S401 to S406 of the fourth example. In FIG. 7, the influence which the density | concentration of Ba contained in antirust oil mainly has on the external appearance of a metal fitting can be read. In the manufacturing process of samples S401 to S406, the processing conditions of step T100 (Ni strike plating process), step T110 (electrolytic Ni plating process), and step T130 (rust preventive oil application) were the same as those in the first example. Step T120 (electrolytic chromate treatment) was omitted. About the component contained in the antirust oil of sample S401-S406, when the same quantitative analysis as 1st Example was performed, all the weight ratios (C / S) of C and S were 100.
サンプルS401〜S406の外観検査として、第1実施例と同様に、防錆油塗布後の主体金具の表面積に対する変色の発生面積の割合を測定した。サンプルS401〜S403では、主体金具の全体に渡って外観が良好であり、変色がほぼ発生しなかった。サンプルS404では、変色の発生面積割合が0%超5%以下であった。サンプルS405では、変色の発生面積割合が5%超10%以下であった。サンプルS406では、変色の発生面積割合が10%より大きかった。このことから、主体金具の外観の点では、防錆油のBa濃度は、0.2重量%以下であることが好ましく、0.15重量%以下であることがより好ましく、0.1重量%以下であることが最も好ましいことがわかる。また、環境負荷を軽減する観点からも、防錆油に含まれるBa濃度を低減させることが好ましいといえる。 As an appearance inspection of samples S401 to S406, the ratio of the color change occurrence area to the surface area of the metal shell after the application of rust preventive oil was measured in the same manner as in the first example. In samples S401 to S403, the appearance was good over the entire metal shell, and almost no discoloration occurred. In sample S404, the ratio of the color change occurrence area was more than 0% and 5% or less. In sample S405, the color change occurrence area ratio was more than 5% and 10% or less. In sample S406, the color change occurrence area ratio was larger than 10%. Therefore, in terms of the appearance of the metallic shell, the Ba concentration of the rust preventive oil is preferably 0.2% by weight or less, more preferably 0.15% by weight or less, and 0.1% by weight. It can be seen that the following is most preferable. Moreover, it can be said that it is preferable to reduce the Ba density | concentration contained in antirust oil also from a viewpoint of reducing environmental impact.
1…主体金具
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
DESCRIPTION OF
1h ... Groove (thin wall)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1p ...
Claims (7)
前記中心電極の外周に設けられる筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられ、油膜層により被覆された筒状の主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記油膜層は、Ca元素およびNa元素の少なくとも一方と、C元素およびS元素を含有し、C元素およびS元素の重量比が20≦C/S≦125であり、前記主体金具の単位表面積当たりの付着量が0.02mg/cm2以上であることを特徴とするスパークプラグ。 A central electrode extending in the axial direction;
A cylindrical insulator provided on the outer periphery of the center electrode;
A spark plug provided on the outer periphery of the insulator and having a cylindrical metal shell covered with an oil film layer,
The oil film layer contains at least one of Ca element and Na element, C element and S element, the weight ratio of C element and S element is 20 ≦ C / S ≦ 125, and the unit surface area of the metal shell The spark plug is characterized by having an adhesion amount of 0.02 mg / cm 2 or more.
前記主体金具は、ニッケルめっき層により被覆されており、前記ニッケルめっき層の上に前記油膜層が形成されている、スパークプラグ。 The spark plug according to claim 1, wherein
The metal shell is covered with a nickel plating layer, and the oil film layer is formed on the nickel plating layer.
前記主体金具は、軸直交断面形状が多角形状を有し、工具と係合するための複数の平面部を有する工具係合部を備え、
前記ニッケルめっき層は、前記平面部において、ピンホールの数が単位表面積当たり10箇所/cm2以下である、スパークプラグ。 The spark plug according to claim 2,
The metal shell has a polygonal shape in the cross-sectional shape perpendicular to the axis, and includes a tool engaging portion having a plurality of flat portions for engaging with the tool,
The nickel plating layer is a spark plug in which the number of pinholes is 10 locations / cm 2 or less per unit surface area in the planar portion.
前記主体金具は、ニッケルめっき層により被覆されており、前記ニッケルめっき層の上にクロメート層が形成されており、前記クロメート層の上に前記油膜層が形成されている、スパークプラグ。 The spark plug according to claim 1, wherein
The spark plug, wherein the metallic shell is covered with a nickel plating layer, a chromate layer is formed on the nickel plating layer, and the oil film layer is formed on the chromate layer.
前記主体金具は、軸直交断面形状が多角形状を有し、工具と係合するための複数の平面部を有する工具係合部を備え、
前記ニッケルめっき層は、前記平面部において、ピンホールの数が単位表面積当たり13箇所/cm2以下である、スパークプラグ。 The spark plug according to claim 4, wherein
The metal shell has a polygonal shape in the cross-sectional shape perpendicular to the axis, and includes a tool engaging portion having a plurality of flat portions for engaging with the tool,
The nickel plating layer is a spark plug in which the number of pinholes in the planar portion is 13 places / cm 2 or less per unit surface area.
前記油膜層は、前記主体金具の単位表面積当たりの付着量が0.05mg/cm2以上である、スパークプラグ。 The spark plug according to any one of claims 1 to 5,
The oil film layer is a spark plug in which an adhesion amount per unit surface area of the metal shell is 0.05 mg / cm 2 or more.
前記油膜層は、Ba元素の含有量が0.2重量%以下である、スパークプラグ。 The spark plug according to any one of claims 1 to 6,
The oil film layer is a spark plug having a Ba element content of 0.2 wt% or less.
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