JP2015138726A - spark plug - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spark plug capable of achieving both of wear resistance and peeling resistance of a grounding electrode forming a melting part on the periphery of an electrode chip in an electrode base material.SOLUTION: The spark plug includes: a center electrode; and the grounding electrode including the electrode chip forming a gap from the center electrode and the electrode base material to which the electrode chip is joined. The electrode chip is projected from a base material surface to the center electrode, and the melting part containing a component of the electrode base material and a component of the electrode chip is formed on the periphery of the electrode chip. When it is defined that a section formed from the tip portion side from an axis of the electrode chip is a first section and a section formed from the base end portion side from the axis is a second section in a cross section of the grounding electrode cut by a virtual surface passing the axis of the electrode chip in parallel with a longitudinal direction of the electrode base material directed from the tip portion to the base end portion, length from the tip surface of the electrode chip opposed to the center electrode up to the first section is shorter than the length from the tip surface up to the second section, and the first section contains a nobel metal component more than the second section.

Description

本発明は、スパークプラグに関する。   The present invention relates to a spark plug.

スパークプラグとしては、接地電極の耐久性を高めるために、電極母材に電極チップを接合した接地電極を備えるスパークプラグが知られている(例えば、特許文献1を参照)。このようなスパークプラグの電極チップは、火花放電や酸化に対する耐久性が電極母材よりも優れた材質から成る。例えば、電極チップの材質は、貴金属(例えば、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウムなど)、または、貴金属を主成分とする合金などである。特許文献1のスパークプラグでは、電極母材に電極チップを接合する際の溶接によって、電極母材における電極チップの周囲に溶融部が形成されている。   As a spark plug, there is known a spark plug including a ground electrode in which an electrode tip is joined to an electrode base material in order to increase the durability of the ground electrode (see, for example, Patent Document 1). The electrode tip of such a spark plug is made of a material that is more resistant to spark discharge and oxidation than the electrode base material. For example, the material of the electrode tip is a noble metal (for example, platinum, iridium, ruthenium, rhodium, etc.) or an alloy containing the noble metal as a main component. In the spark plug of Patent Document 1, a melted portion is formed around the electrode tip in the electrode base material by welding when joining the electrode tip to the electrode base material.

接地電極の溶融部は、電極母材の成分と電極チップの成分とを含有する合金であり、電極チップと比較して火花放電によって消耗しやすい。したがって、火花放電による消耗に対する耐消耗性を向上させる観点からは、溶融部を小さくすることが望まれる。   The melted portion of the ground electrode is an alloy containing a component of the electrode base material and a component of the electrode tip, and is easily consumed by spark discharge as compared with the electrode tip. Therefore, from the viewpoint of improving the wear resistance against wear due to spark discharge, it is desirable to make the melting portion small.

その一方、電極チップが電極母材から剥離することを防止するために、溶融部の強度を十分に確保する必要がある。したがって、電極チップの剥離に対する耐剥離性を向上させる観点からは、溶融部を大きくすることが望まれる。   On the other hand, in order to prevent the electrode tip from peeling from the electrode base material, it is necessary to sufficiently ensure the strength of the melted portion. Therefore, from the viewpoint of improving the peeling resistance against peeling of the electrode tip, it is desired to enlarge the melted part.

特開2006−128076号公報JP 2006-128076 A

特許文献1のスパークプラグでは、電極母材における電極チップの周囲に溶融部が形成された接地電極において、耐消耗性および耐剥離性を両立させることについて十分な検討がなされていなかった。   In the spark plug of Patent Document 1, sufficient studies have not been made to achieve both wear resistance and peeling resistance in a ground electrode in which a melted portion is formed around an electrode tip in an electrode base material.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、中心電極と;前記中心電極との間に間隙を形成する電極チップと、前記電極チップが接合された電極母材とを有する接地電極と;を備えるスパークプラグが提供される。このスパークプラグにおいて、前記電極チップは、前記電極母材における先端部から基端部へと広がる母材面から、前記中心電極に向けて突出し;前記電極母材における前記電極チップの周囲に、前記電極母材の成分と前記電極チップの成分とを含有する溶融部が形成され;前記先端部から前記基端部に向かう前記電極母材の長手方向に対して平行に前記電極チップの軸心を通る仮想面で切断した前記接地電極の断面において、前記溶融部のうち、前記軸心より前記先端部側から形成された部分を第1部分とし、前記軸心より前記基端部側から形成された部分を第2部分とするとき、前記中心電極に対向する前記電極チップの先端面から前記第1部分までの長さは、前記先端面から前記第2部分までの長さより短く;前記第1部分は、貴金属成分を前記第2部分より多く含有する。この形態によれば、燃焼熱による熱応力の影響を受けやすい第1部分では、第2部分より大きさを確保することによって、電極チップの剥離に対する耐剥離性を向上させるとともに、貴金属成分を第2部分より多く含有することによって、火花放電による消耗に対する耐消耗性を向上させることができる。また、第2部分では、第1部分と比較して電極チップの先端面から離れることによって、火花放電による消耗に対する耐消耗性を向上させることができる。これらのことから、接地電極の耐消耗性および耐剥離性を両立させることができる。その結果、スパークプラグの寿命を引き延ばすことができる。 (1) According to one aspect of the present invention, a center electrode; and a ground electrode having an electrode tip that forms a gap between the center electrode and an electrode base material to which the electrode tip is joined are provided. A spark plug is provided. In this spark plug, the electrode tip protrudes toward the center electrode from a base material surface extending from a distal end portion to a base end portion of the electrode base material; around the electrode tip in the electrode base material, A melted portion containing an electrode base material component and an electrode tip component is formed; the axial center of the electrode tip is parallel to the longitudinal direction of the electrode base material from the tip portion toward the base end portion. In the cross section of the ground electrode cut along the imaginary plane that passes through, the portion formed from the distal end side of the melt center of the melt portion is defined as a first portion, and is formed from the base end side from the shaft center. A length from the front end surface of the electrode tip facing the center electrode to the first portion is shorter than a length from the front end surface to the second portion; Part is precious metal Minute containing more than said second portion. According to this aspect, the first part that is easily affected by thermal stress due to combustion heat improves the resistance to peeling of the electrode tip by securing a size larger than that of the second part, and the precious metal component is added to the first part. By containing more than 2 parts, the wear resistance with respect to the consumption by a spark discharge can be improved. Further, in the second portion, it is possible to improve wear resistance against wear due to spark discharge by moving away from the tip surface of the electrode tip as compared with the first portion. For these reasons, it is possible to achieve both wear resistance and peel resistance of the ground electrode. As a result, the life of the spark plug can be extended.

(2)上述のスパークプラグにおいて、前記第1部分および前記第2部分は、10〜80質量%の貴金属成分をそれぞれ含有してもよい。この形態によれば、溶融部の強度不足を回避できる。したがって、接地電極の耐剥離性を十分に確保できる。 (2) In the above-described spark plug, the first portion and the second portion may each contain 10 to 80% by mass of a noble metal component. According to this embodiment, it is possible to avoid an insufficient strength of the melted part. Therefore, it is possible to sufficiently ensure the peel resistance of the ground electrode.

(3)上述のスパークプラグにおいて、前記第1部分は、貴金属成分を前記第2部分より20〜30質量%多く含有してもよい。この形態によれば、熱応力に起因するクラック(ひび割れ)の発生を、第1部分と第2部分とに分散させることができる。これによって、第1部分と第2部分との一方に偏ってクラックが進展することに起因する電極チップの傾斜を防止できる。その結果、スパークプラグの寿命をさらに引き延ばすことができる。 (3) In the spark plug described above, the first portion may contain a noble metal component in an amount of 20 to 30% by mass more than the second portion. According to this form, generation | occurrence | production of the crack (crack) resulting from a thermal stress can be disperse | distributed to a 1st part and a 2nd part. Accordingly, it is possible to prevent the electrode tip from being inclined due to the cracks being biased toward one of the first portion and the second portion. As a result, the life of the spark plug can be further extended.

(4)上述のスパークプラグにおいて、前記電極チップの外径は、0.7〜1.5mmであってもよい。この形態によれば、電極チップの小径化に伴って第2部分が熱応力を受けやすくなることに起因する第2部分でのクラックの増大を防止できるとともに、電極チップの大径化に伴う溶融部の強度不足を防止できる。したがって、接地電極の耐剥離性を十分に確保できる。 (4) In the above spark plug, the outer diameter of the electrode tip may be 0.7 to 1.5 mm. According to this embodiment, it is possible to prevent an increase in cracks in the second portion due to the second portion becoming susceptible to thermal stress as the electrode tip is reduced in diameter, and to melt as the electrode tip is increased in diameter. Insufficient strength of the part can be prevented. Therefore, it is possible to sufficiently ensure the peel resistance of the ground electrode.

(5)上述のスパークプラグにおいて、前記電極チップの主成分は白金(Pt)であってもよい。この形態によれば、電極チップの耐酸化性を十分に確保できる。 (5) In the spark plug described above, the main component of the electrode tip may be platinum (Pt). According to this embodiment, the oxidation resistance of the electrode tip can be sufficiently ensured.

本発明は、スパークプラグ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、スパークプラグの接地電極、スパークプラグの製造方法、スパークプラグの製造装置、その製造装置を制御するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体などの形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms other than the spark plug. For example, it may be realized in the form of a spark plug ground electrode, a spark plug manufacturing method, a spark plug manufacturing apparatus, a computer program for controlling the manufacturing apparatus, a non-temporary recording medium storing the computer program, and the like. it can.

スパークプラグの部分断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the partial cross section of a spark plug. スパークプラグの先端側を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the front end side of a spark plug. 接地電極の先端側を切断した断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross section which cut | disconnected the front end side of the ground electrode. 電極母材に電極チップを接合する様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that an electrode tip is joined to an electrode base material. スパークプラグの耐久性を評価した結果を示す表である。It is a table | surface which shows the result of having evaluated the durability of a spark plug.

A.第1実施形態
A−1.スパークプラグの構成
図1は、スパークプラグ10の部分断面を示す説明図である。図1には、スパークプラグ10の軸心である軸線CAを境界として、軸線CAより紙面左側にスパークプラグ10の外観形状が図示され、軸線CAより紙面右側にスパークプラグ10の断面形状が図示されている。本実施形態の説明では、スパークプラグ10における図1の紙面下側を「先端側」といい、図1の紙面上側を「後端側」という。
A. First embodiment A-1. Configuration of Spark Plug FIG. 1 is an explanatory view showing a partial cross section of a spark plug 10. FIG. 1 illustrates the external shape of the spark plug 10 on the left side of the drawing with respect to the axis CA, which is the axis of the spark plug 10, and the cross-sectional shape of the spark plug 10 on the right side of the drawing with respect to the axis CA. ing. In the description of the present embodiment, the lower side of the spark plug 10 in FIG. 1 is referred to as “front end side”, and the upper side of FIG. 1 is referred to as “rear end side”.

スパークプラグ10は、中心電極100と、絶縁体200と、主体金具300と、接地電極400とを備える。本実施形態では、スパークプラグ10の軸線CAは、中心電極100、絶縁体200および主体金具300の各部材における軸心でもある。   The spark plug 10 includes a center electrode 100, an insulator 200, a metal shell 300, and a ground electrode 400. In the present embodiment, the axis CA of the spark plug 10 is also the axis of each member of the center electrode 100, the insulator 200, and the metal shell 300.

スパークプラグ10は、中心電極100と接地電極400との間に形成された間隙SGを先端側に有する。スパークプラグ10の間隙SGは、火花ギャップとも呼ばれる。スパークプラグ10は、間隙SGが形成された先端側を燃焼室920の内壁910から突出させた状態で内燃機関90に取り付け可能に構成されている。スパークプラグ10を内燃機関90に取り付けた状態で高電圧(例えば、1万〜3万ボルト)を中心電極100に印加した場合、間隙SGに火花放電が発生する。間隙SGに発生した火花放電は、燃焼室920における混合気に対する着火を実現する。   The spark plug 10 has a gap SG formed between the center electrode 100 and the ground electrode 400 on the tip side. The gap SG of the spark plug 10 is also called a spark gap. The spark plug 10 is configured to be attachable to the internal combustion engine 90 in a state where the tip end side where the gap SG is formed protrudes from the inner wall 910 of the combustion chamber 920. When a high voltage (for example, 10,000 to 30,000 volts) is applied to the center electrode 100 with the spark plug 10 attached to the internal combustion engine 90, a spark discharge is generated in the gap SG. The spark discharge generated in the gap SG realizes ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber 920.

図1には、相互に直交するXYZ軸を図示した。図1のXYZ軸は、後述する他の図におけるXYZ軸に対応する。   FIG. 1 shows XYZ axes orthogonal to each other. The XYZ axes in FIG. 1 correspond to the XYZ axes in other figures described later.

図1のXYZ軸のうち、X軸は、Y軸およびZ軸に直交する軸である。X軸に沿ったX軸方向のうち、+X軸方向は、図1の紙面奥から紙面手前に向かう方向であり、−X軸方向は、+X軸方向の逆方向である。   Of the XYZ axes in FIG. 1, the X axis is an axis orthogonal to the Y axis and the Z axis. Among the X-axis directions along the X-axis, the + X-axis direction is a direction from the back of the sheet of FIG. 1 toward the front of the sheet, and the −X-axis direction is a direction opposite to the + X-axis direction.

図1のXYZ軸のうち、Y軸は、X軸およびZ軸に直交する軸である。Y軸に沿ったY軸方向のうち、+Y軸方向は、図1の紙面右から紙面左に向かう方向であり、−Y軸方向は、+Y軸方向の逆方向である。   Of the XYZ axes in FIG. 1, the Y axis is an axis orthogonal to the X axis and the Z axis. Among the Y-axis directions along the Y-axis, the + Y-axis direction is a direction from the right side to the left side in FIG. 1, and the −Y-axis direction is a direction opposite to the + Y-axis direction.

図1のXYZ軸のうち、Z軸は、軸線CAに沿った軸である。Z軸に沿ったZ軸方向(軸線方向)のうち、+Z軸方向は、スパークプラグ10の後端側から先端側に向かう方向であり、−Z軸方向は、+Z軸方向の逆方向である。   Of the XYZ axes in FIG. 1, the Z axis is an axis along the axis CA. Of the Z-axis direction (axial direction) along the Z-axis, the + Z-axis direction is a direction from the rear end side to the front-end side of the spark plug 10, and the −Z-axis direction is a direction opposite to the + Z-axis direction. .

スパークプラグ10の中心電極100は、導電性を有する電極である。中心電極100は、軸線CAを中心に延びた棒状を成す。本実施形態では、中心電極100は、ニッケル(Ni)を主成分とするニッケル合金(例えば、インコネル600(「INCONEL」は登録商標))から成る。中心電極100の外側面は、絶縁体200によって外部から電気的に絶縁されている。中心電極100の先端側は、絶縁体200の先端側から突出している。中心電極100の後端側は、絶縁体200の後端側へと電気的に接続されている。本実施形態では、中心電極100の後端側は、端子金具190を介して絶縁体200の後端側へと電気的に接続されている。   The center electrode 100 of the spark plug 10 is an electrode having conductivity. The center electrode 100 has a rod shape extending about the axis CA. In the present embodiment, the center electrode 100 is made of a nickel alloy containing nickel (Ni) as a main component (for example, Inconel 600 (“INCONEL” is a registered trademark)). The outer surface of the center electrode 100 is electrically insulated from the outside by an insulator 200. The distal end side of the center electrode 100 protrudes from the distal end side of the insulator 200. The rear end side of the center electrode 100 is electrically connected to the rear end side of the insulator 200. In the present embodiment, the rear end side of the center electrode 100 is electrically connected to the rear end side of the insulator 200 via the terminal fitting 190.

スパークプラグ10の絶縁体200は、電気絶縁性を有する碍子である。絶縁体200は、軸線CAを中心に延びた筒状を成す。本実施形態では、絶縁体200は、絶縁性セラミックス材料(例えば、アルミナ)を焼成することによって作製される。絶縁体200は、軸線CAを中心に延びた貫通孔である軸孔290を有する。絶縁体200の軸孔290には、中心電極100を絶縁体200の先端側から突出させた状態で、中心電極100が軸線CA上に保持されている。   The insulator 200 of the spark plug 10 is an insulator having electrical insulation. The insulator 200 has a cylindrical shape extending about the axis CA. In this embodiment, the insulator 200 is produced by firing an insulating ceramic material (for example, alumina). The insulator 200 has a shaft hole 290 that is a through hole extending about the axis CA. In the shaft hole 290 of the insulator 200, the center electrode 100 is held on the axis CA in a state where the center electrode 100 protrudes from the distal end side of the insulator 200.

スパークプラグ10の主体金具300は、導電性を有する金属体である。主体金具300は、軸線CAを中心に延びた筒状を成す。本実施形態では、主体金具300は、筒状に成形された低炭素鋼にニッケルめっきを施した部材である。他の実施形態では、主体金具300は、亜鉛めっきを施した部材であっても良いし、めっきを施していない部材(無めっき)であっても良い。主体金具300は、中心電極100から電気的に絶縁された状態で絶縁体200の外側面にカシメによって固定されている。主体金具300の先端側には、端面310が形成されている。端面310の中央からは、中心電極100と共に絶縁体200が+Z軸方向に向けて突出している。端面310には、接地電極400が接合されている。   The metal shell 300 of the spark plug 10 is a metal body having conductivity. The metal shell 300 has a cylindrical shape extending about the axis CA. In the present embodiment, the metal shell 300 is a member obtained by applying nickel plating to a low carbon steel formed into a cylindrical shape. In other embodiments, the metallic shell 300 may be a member that has been galvanized or a member that has not been plated (no plating). The metal shell 300 is fixed to the outer surface of the insulator 200 by caulking while being electrically insulated from the center electrode 100. An end face 310 is formed on the front end side of the metal shell 300. From the center of the end surface 310, the insulator 200 together with the center electrode 100 protrudes in the + Z-axis direction. A ground electrode 400 is joined to the end face 310.

スパークプラグ10の接地電極400は、導電性を有する電極である。接地電極400は、電極母材410と、電極チップ450とを有する。電極母材410は、主体金具300の端面310から+Z軸方向に延びた後に軸線CAに向けて屈曲した形状を成す。電極母材410の後端側は、主体金具300に接合されている。電極母材410の先端側には、電極チップ450が接合されている。電極チップ450は、中心電極100との間に間隙SGを形成する。   The ground electrode 400 of the spark plug 10 is an electrode having conductivity. The ground electrode 400 includes an electrode base material 410 and an electrode tip 450. The electrode base material 410 has a shape bent from the end surface 310 of the metal shell 300 in the + Z-axis direction and then bent toward the axis CA. The rear end side of the electrode base material 410 is joined to the metal shell 300. An electrode tip 450 is joined to the tip side of the electrode base material 410. The electrode tip 450 forms a gap SG between the electrode tip 450 and the center electrode 100.

本実施形態では、電極母材410の材質は、中心電極100と同様に、ニッケル(Ni)を主成分とするニッケル合金である。本実施形態では、電極チップ450の材質は、白金(Pt)を主成分とする合金である。他の実施形態では、電極チップ450の材質は、電極母材410より耐久性に優れた材質であればよく、純粋な貴金属(例えば、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)など)であってもよいし、これらの貴金属を主成分とする他の合金であってもよい。白金(Pt)はイリジウム(Ir)より耐酸化性に優れるため、電極チップ450の主成分は白金(Pt)であることが好ましい。   In the present embodiment, the material of the electrode base material 410 is a nickel alloy containing nickel (Ni) as a main component, like the center electrode 100. In the present embodiment, the material of the electrode tip 450 is an alloy containing platinum (Pt) as a main component. In other embodiments, the material of the electrode tip 450 may be any material that is more durable than the electrode base material 410 and may be a pure noble metal (for example, platinum (Pt), iridium (Ir), ruthenium (Ru), Rhodium (Rh) or the like, or other alloys mainly composed of these noble metals. Since platinum (Pt) has better oxidation resistance than iridium (Ir), the main component of the electrode tip 450 is preferably platinum (Pt).

A−2.接地電極の詳細構成
図2は、スパークプラグ10の先端側を示す説明図である。図2における上段の図2(A)は、中心電極100および接地電極400を+X軸方向から見た部分拡大図である。図2における下段の図2(B)は、接地電極400の先端側を−Z軸方向から見た部分拡大図である。図3は、接地電極400の先端側を切断した断面を示す説明図である。図3の断面は、図2(B)の矢視F3−F3から見た接地電極400の部分断面である。
A-2. Detailed Configuration of Ground Electrode FIG. 2 is an explanatory view showing the tip side of the spark plug 10. FIG. 2A in the upper stage in FIG. 2 is a partially enlarged view of the center electrode 100 and the ground electrode 400 as seen from the + X-axis direction. 2B in FIG. 2 is a partially enlarged view of the tip side of the ground electrode 400 as viewed from the −Z axis direction. FIG. 3 is an explanatory view showing a cross section of the tip end side of the ground electrode 400. The cross section of FIG. 3 is a partial cross section of the ground electrode 400 viewed from the arrow F3-F3 in FIG.

中心電極100は、円柱状を成す。中心電極100は、先端面101と側面107とを有する。先端面101および側面107は、中心電極100の先端側の端部を構成する。中心電極100の先端面101は、X軸およびY軸に平行であるとともに+Z軸方向を向く面である。中心電極100の側面107は、軸線CAの周囲に形成されたZ軸に平行な面である。本実施形態では、中心電極100の部位のうち先端面101が、接地電極400の電極チップ450との間に間隙SGを形成する。   The center electrode 100 has a cylindrical shape. The center electrode 100 has a tip surface 101 and a side surface 107. The distal end surface 101 and the side surface 107 constitute an end portion on the distal end side of the center electrode 100. The tip surface 101 of the center electrode 100 is a surface that is parallel to the X axis and the Y axis and faces the + Z axis direction. The side surface 107 of the center electrode 100 is a surface parallel to the Z axis formed around the axis CA. In the present embodiment, the front end surface 101 among the portions of the center electrode 100 forms a gap SG between the ground electrode 400 and the electrode tip 450.

接地電極400の電極母材410は、母材面411,412,413,414,415,416を有する。母材面411は、電極母材410の後端側から先端側にわたって形成され、接地電極400の先端側において−Z軸方向を向く面である。母材面412は、電極母材410の後端側から先端側にわたって形成され、接地電極400の先端側において+Z軸方向を向く面である。母材面413は、接地電極400の先端部を構成し、+Y軸方向を向く面である。母材面414は、接地電極400の基端部を構成し、−Z軸方向を向く面である。母材面415は、電極母材410の後端側から先端側にわたって形成され、−X軸方向を向く面である。母材面416は、電極母材410の後端側から先端側にわたって形成され、+X軸方向を向く面である。電極母材410の部位のうち、電極母材410の先端部(母材面413)から基端部(母材面414)へと広がる母材面411の先端側には、電極チップ450が設けられている。   The electrode base material 410 of the ground electrode 400 has base material surfaces 411, 412, 413, 414, 415, 416. The base material surface 411 is a surface that is formed from the rear end side to the front end side of the electrode base material 410 and faces the −Z-axis direction on the front end side of the ground electrode 400. The base material surface 412 is a surface formed from the rear end side to the front end side of the electrode base material 410 and facing the + Z-axis direction on the front end side of the ground electrode 400. The base material surface 413 is a surface that constitutes the tip of the ground electrode 400 and faces the + Y-axis direction. The base material surface 414 constitutes the base end portion of the ground electrode 400 and is a surface facing the −Z axis direction. The base material surface 415 is a surface that is formed from the rear end side to the front end side of the electrode base material 410 and faces the −X axis direction. The base material surface 416 is a surface that is formed from the rear end side to the front end side of the electrode base material 410 and faces the + X-axis direction. An electrode tip 450 is provided on the distal end side of the base material surface 411 extending from the distal end portion (base material surface 413) to the base end portion (base material surface 414) of the electrode base material 410. It has been.

接地電極400の電極チップ450は、電極母材410の母材面411から−Z軸方向に向けて突出した円柱状の突出部である。本実施形態では、電極チップ450の軸心CAcは、Z軸に平行である。電極チップ450は、チップ面451,453を有する。チップ面451は、X軸およびY軸に平行であるとともに−Z軸方向を向く先端面である。チップ面451は、中心電極100の先端面101との間に間隙SGを形成する。チップ面453は、軸心CAcの周囲に形成されたZ軸に平行な側面である。電極チップ450は、チップ面453における+Z軸方向側の周囲において電極母材410に接合されている。   The electrode tip 450 of the ground electrode 400 is a columnar protrusion protruding from the base material surface 411 of the electrode base material 410 toward the −Z axis direction. In the present embodiment, the axis CAc of the electrode tip 450 is parallel to the Z axis. The electrode tip 450 has tip surfaces 451 and 453. The tip surface 451 is a tip surface that is parallel to the X axis and the Y axis and faces the −Z axis direction. The tip surface 451 forms a gap SG between the tip surface 101 of the center electrode 100. The chip surface 453 is a side surface that is formed around the axis CAc and is parallel to the Z axis. The electrode tip 450 is joined to the electrode base material 410 around the + Z-axis direction side on the tip surface 453.

図4は、電極母材410に電極チップ450を接合する様子を示す説明図である。本実施形態では、電極母材410に接合する前の電極チップ450は、チップ面453よりも外側に張り出た張出部459を、チップ面451とは反対側の端部に有する。電極母材410に対する電極チップ450の接合は、電極母材410の母材面411に電極チップ450の張出部459を向けた状態で電極母材410に電極チップ450を配置した後、電極母材410と電極チップ450との境界をレーザ溶接することによって行われる。   FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which the electrode tip 450 is joined to the electrode base material 410. In the present embodiment, the electrode tip 450 before being joined to the electrode base material 410 has an overhanging portion 459 that projects outward from the tip surface 453 at the end opposite to the tip surface 451. The electrode tip 450 is bonded to the electrode base material 410 after the electrode tip 450 is disposed on the electrode base material 410 with the protruding portion 459 of the electrode tip 450 facing the base material surface 411 of the electrode base material 410. This is done by laser welding the boundary between the material 410 and the electrode tip 450.

電極母材410に電極チップ450を接合するレーザ溶接において、レーザを入射する入射方向LDは、電極母材410の母材面411および電極チップ450のチップ面453に対して傾斜する方向であって、電極チップ450の張出部459に向かう方向である。電極母材410に電極チップ450を接合するレーザ溶接において、レーザを移動させる移動方向LMは、電極チップ450の周囲を一周する方向である。   In laser welding in which the electrode tip 450 is joined to the electrode base material 410, the incident direction LD in which the laser is incident is a direction inclined with respect to the base material surface 411 of the electrode base material 410 and the tip surface 453 of the electrode tip 450. This is the direction toward the protruding portion 459 of the electrode tip 450. In laser welding in which the electrode tip 450 is joined to the electrode base material 410, the moving direction LM for moving the laser is a direction that goes around the periphery of the electrode tip 450.

電極母材410における電極チップ450の周囲には、電極母材410に電極チップ450を接合するレーザ溶接によって溶融部430が形成されている。図2には、溶融部430にハッチングが施されている。溶融部430は、レーザ溶接によって一旦溶融した電極母材410および電極チップ450に由来する金属が凝固した部位(いわゆる、溶接ビード)である。溶融部430は、電極母材410の成分と、電極チップ450の成分とを含有する。溶融部430は、電極チップ450に由来する貴金属成分を含有する。本実施形態では、電極母材410の張出部459は、レーザ溶接によって完全に消失している。他の実施形態では、張出部459の少なくとも一部は、電極母材410にレーザ溶接された後の電極チップ450に残されていてもよい。   Around the electrode tip 450 in the electrode base material 410, a melting part 430 is formed by laser welding for joining the electrode tip 450 to the electrode base material 410. In FIG. 2, the melting part 430 is hatched. The melting part 430 is a part (so-called weld bead) in which the metal derived from the electrode base material 410 and the electrode tip 450 once melted by laser welding is solidified. The melting part 430 contains the component of the electrode base material 410 and the component of the electrode tip 450. Melting part 430 contains a noble metal component derived from electrode tip 450. In this embodiment, the overhang | projection part 459 of the electrode base material 410 has lose | disappeared completely by laser welding. In another embodiment, at least a part of the overhang portion 459 may be left on the electrode tip 450 after being laser welded to the electrode base material 410.

溶融部430は、露出面431と、境界面433とを有する。溶融部430の露出面431は、レーザ溶接時にレーザが入射された部位に形成され、電極母材410および電極チップ450から露出した面である。露出面431は、チップ面453との接点Aから母材面411との接点Bにわたって形成されている。溶融部430の境界面433は、電極母材410および電極チップ450との境界を画定する面である。   Melting portion 430 has an exposed surface 431 and a boundary surface 433. The exposed surface 431 of the fusion part 430 is a surface that is formed at a site where a laser is incident during laser welding and is exposed from the electrode base material 410 and the electrode tip 450. The exposed surface 431 is formed from the contact A with the chip surface 453 to the contact B with the base material surface 411. The boundary surface 433 of the melting part 430 is a surface that defines the boundary between the electrode base material 410 and the electrode tip 450.

図3に示す接地電極400の断面は、母材面413から母材面414に向かう電極母材410の長手方向(Y軸方向)に対して平行に電極チップ450の軸心CAcを通る仮想面VPで接地電極400を切断した断面である。図3に示す溶融部430の断面形状において、溶融部430は、電極チップ450の軸心CAcより+Y軸方向側(母材面413側)から形成された第1部分430Aと、電極チップ450の軸心CAcより−Y軸方向側(母材面414側)から形成された第2部分430Bとを含む。第1部分430Aは、貴金属成分を第2部分430Bより多く含有する。図3に示す溶融部430の断面形状において、チップ面451から第1部分430Aまでの長さLaは、チップ面451から第2部分430Bまでの長さLbより短い。これによって、接地電極400の耐消耗性および耐剥離性を両立させることができる。長さLaおよび長さLbに関する評価については後述する。   The cross section of the ground electrode 400 shown in FIG. 3 is an imaginary plane passing through the axis CAc of the electrode chip 450 in parallel with the longitudinal direction (Y-axis direction) of the electrode base material 410 from the base material surface 413 toward the base material surface 414. It is the cross section which cut | disconnected the ground electrode 400 by VP. In the cross-sectional shape of the melted part 430 shown in FIG. 3, the melted part 430 includes a first portion 430 </ b> A formed from the + Y-axis direction side (base material surface 413 side) from the axial center CAc of the electrode chip 450 and the electrode chip 450. And a second portion 430B formed from the −Y-axis direction side (base material surface 414 side) from the axis CAc. The first portion 430A contains more noble metal component than the second portion 430B. 3, the length La from the chip surface 451 to the first portion 430A is shorter than the length Lb from the chip surface 451 to the second portion 430B. As a result, both the wear resistance and the peel resistance of the ground electrode 400 can be achieved. Evaluation regarding the length La and the length Lb will be described later.

接地電極400の耐剥離性を十分に確保する観点から、第1部分430Aおよび第2部分430Bは、10〜80質量%の貴金属成分をそれぞれ含有することが好ましい。言い換えると、第1部分430Aにおける貴金属成分の含有率CRaは、10〜80質量%であるとともに、第2部分430Bにおける貴金属成分の含有率CRbは、10〜80質量%であることが好ましい。本実施形態では、含有率CRaおよび含有率CRbは、それぞれ10〜80質量%である。他の実施形態では、含有率CRaは80質量%より多くてもよいし、含有率CRbは10質量%より少なくてもよい。含有率CRaおよび含有率CRbに関する評価ついては後述する。   From the viewpoint of sufficiently ensuring the peel resistance of the ground electrode 400, the first portion 430A and the second portion 430B preferably each contain 10 to 80% by mass of a noble metal component. In other words, the content ratio CRa of the noble metal component in the first portion 430A is preferably 10 to 80% by mass, and the content ratio CRb of the noble metal component in the second portion 430B is preferably 10 to 80% by mass. In the present embodiment, the content rate CRa and the content rate CRb are 10 to 80% by mass, respectively. In other embodiment, content rate CRa may be more than 80 mass%, and content rate CRb may be less than 10 mass%. Evaluation on the content ratio CRa and the content ratio CRb will be described later.

第1部分430Aと第2部分430Bとの一方に偏ってクラックが進展することに起因する電極チップ450の傾斜を防止する観点から、第1部分430Aは、貴金属成分を第2部分430Bより20〜30質量%多く含有することが好ましい。言い換えると、含有率の差(CRa−CRb)は、20〜30質量%であることが好ましい。本実施形態では、含有率の差(CRa−CRb)は、20〜30質量%である。他の実施形態では、含有率の差(CRa−CRb)は、10質量%以上20質量%未満であってもよいし、30質量%超過80質量%以下であってもよい。含有率の差(CRa−CRb)に関する評価については後述する。   From the viewpoint of preventing the inclination of the electrode tip 450 caused by the cracks being developed to be biased to one of the first part 430A and the second part 430B, the first part 430A has a precious metal component 20 to 20% higher than the second part 430B. It is preferable to contain 30% by mass. In other words, the content difference (CRa-CRb) is preferably 20 to 30% by mass. In this embodiment, the difference in content (CRa-CRb) is 20 to 30% by mass. In another embodiment, the content difference (CRa−CRb) may be 10% by mass or more and less than 20% by mass, or may be more than 30% by mass and 80% by mass or less. Evaluation regarding the difference in content (CRa-CRb) will be described later.

接地電極400の耐剥離性を十分に確保する観点から、電極チップ450の外径ODcは、0.7〜1.5mmであることが好ましい。電極チップ450の外径ODcに関する評価については後述する。   From the viewpoint of sufficiently ensuring the peel resistance of the ground electrode 400, the outer diameter ODc of the electrode tip 450 is preferably 0.7 to 1.5 mm. Evaluation regarding the outer diameter ODc of the electrode tip 450 will be described later.

A−3.評価試験
図5は、スパークプラグ10の耐久性を評価した結果を示す表である。図5の評価試験では、試験者は、溶融部430の態様、および、電極チップ450の外径ODcの少なくとも一方が異なる複数のスパークプラグ10を、試料1〜17として評価した。試験者は、レーザ溶接によって電極母材410に電極チップ450を接合する際に、レーザ出力、加工速度および照射位置の組み合わせを設定することによって、溶融部430の態様が異なる試料を作製した。
A-3. Evaluation Test FIG. 5 is a table showing the results of evaluating the durability of the spark plug 10. In the evaluation test of FIG. 5, the tester evaluated a plurality of spark plugs 10 having different aspects of the melting part 430 and at least one of the outer diameters ODc of the electrode tips 450 as samples 1 to 17. When the tester joins the electrode tip 450 to the electrode base material 410 by laser welding, the tester prepared samples having different aspects of the melting portion 430 by setting a combination of laser output, processing speed, and irradiation position.

各試料における電極母材410の仕様は、次の通りである。
・材質:インコネル601
・先端側における断面寸法(X軸方向の長さ):2.7mm(ミリメートル)
・先端側における断面寸法(Z軸方向の長さ):1.3mm
The specifications of the electrode base material 410 in each sample are as follows.
・ Material: Inconel 601
-Cross-sectional dimension on the tip side (length in the X-axis direction): 2.7 mm (millimeters)
-Cross-sectional dimension on the tip side (length in the Z-axis direction): 1.3 mm

各試料における電極チップ450の仕様は、次の通りである。
・材質:白金(Pt)を主成分とし20質量%のイリジウム(Ir)を含有する合金
・形状:円柱
・外径ODc:0.6〜1.6mm
・溶接前における軸心CAc方向の長さ:1.1mm
・溶接後における母材面411からの突出量:0.9mm
The specifications of the electrode tip 450 in each sample are as follows.
-Material: Alloy containing platinum (Pt) as a main component and containing 20% by mass of iridium (Ir)-Shape: cylinder-Outer diameter ODc: 0.6-1.6 mm
-Length in the axial center CAc direction before welding: 1.1 mm
-Protrusion from the base metal surface 411 after welding: 0.9 mm

試験者は、各試料の接地電極400を仮想面VPで切断した断面を、電子線マイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe MicroAnalyser)を用いて観察した。試験者は、EPMAによる画像を画像解析することによって、長さLa,Lbと、含有率CRa,CRbとを測定した。   The tester observed the cross section which cut | disconnected the ground electrode 400 of each sample with the virtual surface VP using the electron beam microanalyzer (EPMA: Electron Probe MicroAnalyser). The tester measured the lengths La and Lb and the content ratios CRa and CRb by analyzing the image of the EPMA image.

含有率CRa,CRbの測定では、第1段階として、試験者は、EPMAが備える波長分散型X線分光器(WDS:Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer)を用いて、各試料の接地電極400を仮想面VPで切断した断面における溶融部430に対して定性分析を実施した。この定性分析によって、試験者は、溶融部430の断面に含まれる元素を特定し、これらの元素のうち最大質量パーセント濃度となる元素を主成分元素として特定した。   In the measurement of the content ratios CRa and CRb, as a first step, the tester virtually uses the wavelength dispersive X-ray spectrometer (WDS) included in the EPMA to virtually connect the ground electrode 400 of each sample. A qualitative analysis was performed on the melted part 430 in the cross section cut by the plane VP. By this qualitative analysis, the tester specified the elements included in the cross section of the fusion zone 430, and specified the element having the maximum mass percentage concentration as the main component element among these elements.

第2段階として、試験者は、分析精度を向上させるためにEPMAの測定条件を決定した。この測定条件は、第1段階で特定した主成分元素を検出する際に、X線の大量入射による数え落としが起こらないビーム電流量で、測定カウント数が1万カウント以上得られる条件である。   As a second step, the tester determined EPMA measurement conditions in order to improve the analysis accuracy. This measurement condition is a condition under which a measurement count number of 10,000 counts or more can be obtained with a beam current amount that does not cause counting down due to a large amount of X-ray incidence when detecting the main component element specified in the first stage.

具体的な測定条件を次に示す。
・加速電圧:20kV(キロボルト)
・プローブ電流:2.5×10-8A(アンペア)
・ビーム照射径:50〜200μm
・主ピーク取り込み時間:10秒
・バックグラウンド取り込み時間:高角側および低角側でそれぞれ5秒
Specific measurement conditions are as follows.
・ Acceleration voltage: 20 kV (kilovolts)
Probe current: 2.5 × 10 −8 A (ampere)
-Beam irradiation diameter: 50 to 200 μm
・ Main peak capture time: 10 seconds ・ Background capture time: 5 seconds each on the high angle side and low angle side

試験者は、溶融部430の第1部分430Aにおける観察領域を、次の手順1〜6によって設定した。
手順1:第1部分430Aにおける接点Aおよび接点Bを特定。
手順2:接点Aと接点Bとを結ぶ線分ABの中点Cを特定。
手順3:第1部分430Aにおいて中点Cから最も離れた端点Dを特定。
手順4:中点Cと端点Dとを結ぶ線分CDが露出面431と交わる交点Eを特定。
手順5:端点Dと交点Eを結ぶ線分DEを4等分する3つの点F1,F2,F3を特定。
手順6:線分DEを4等分した長さを直径とし点F1,F2,F3をそれぞれ中心とする円CL1,CL2,CL3を観察領域として設定。
試験者は、溶融部430の第2部分430Bにおける観察領域についても、第1部分430Aと同様に設定した。
The tester set the observation region in the first portion 430A of the melting part 430 by the following procedures 1 to 6.
Procedure 1: Identify contact A and contact B in the first part 430A.
Procedure 2: Specify midpoint C of line segment AB connecting contact A and contact B.
Procedure 3: Specify the end point D farthest from the midpoint C in the first portion 430A.
Procedure 4: The intersection point E where the line segment CD connecting the middle point C and the end point D intersects the exposed surface 431 is specified.
Step 5: Specify three points F1, F2, and F3 that divide the line segment DE connecting the end point D and the intersection point E into four equal parts.
Procedure 6: Circles CL1, CL2, and CL3 centering on points F1, F2, and F3, respectively, having a length obtained by dividing the line segment DE into four equal parts are set as observation regions.
The tester also set the observation region in the second portion 430B of the melting part 430 in the same manner as the first portion 430A.

第3段階として、試験者は、第1段階で特定した各元素について、第2段階で決定した測定条件で定量分析を行った。具体的には、試験者は、正味のX線強度から得た各元素の計数率(CPS:Count Per Second)に対して、アルミニウムの含有率が予め分析されている比較試料(ASTIMEX社製標準試料)から同条件で得た係数率を用いたZAF補正法(Z(Atomic number) effect - Absorption effect - Fluorescence excitation correction method)によって定量計算を行った。この定量計算において、試験者は、含有率の合計が100%になるように正規化(ノーマライズ)を行った。   As a third stage, the tester performed a quantitative analysis on each element specified in the first stage under the measurement conditions determined in the second stage. Specifically, the tester compares the count rate (CPS: Count Per Second) of each element obtained from the net X-ray intensity with a comparative sample in which the aluminum content is analyzed in advance (STIMEX standard). Quantitative calculation was performed by the ZAF correction method (Z (Atomic number) effect-Absorption effect-Fluorescence excitation correction method) using the coefficient rate obtained from the sample under the same conditions. In this quantitative calculation, the tester normalized (normalized) so that the total content was 100%.

試験者は、溶融部430の第1部分430Aにおける円CL1,CL2,CL3の各観察領域に対する定量分析による測定値を平均した平均値に基づいて、第1部分430Aにおける貴金属成分の含有率CRaを算出した。試験者は、溶融部430の第2部分430Bにおける円CL1,CL2,CL3の各観察領域に対する定量分析による測定値を平均した平均値に基づいて、第2部分430Bにおける貴金属成分の含有率CRbを算出した。   The tester calculates the content ratio CRa of the noble metal component in the first portion 430A based on the average value obtained by averaging the measurement values obtained by the quantitative analysis for the observation regions of the circles CL1, CL2, and CL3 in the first portion 430A of the melting portion 430. Calculated. The tester calculates the content ratio CRb of the noble metal component in the second portion 430B based on the average value obtained by averaging the measurement values by the quantitative analysis for each observation region of the circles CL1, CL2, and CL3 in the second portion 430B of the melting portion 430. Calculated.

試験者は、断面の観察に用いた試料とは別に、試料1〜17の各々について複数用意した試料に対して、耐久試験を実施した。この耐久試験では、試験者は、各試料を内燃機関(排気量2.0リットル、4気筒)に取り付け、次の運転状態1,2を繰り返し、電極チップ450に異常が発生するまでの耐久時間を計測した。
運転状態1:スロットル全開にして5000rpm(回転毎分)で内燃機関を1分間運転。
運転状態2:アイドリング状態で内燃機関を1分間運転。
The tester conducted an endurance test on the samples prepared for each of the samples 1 to 17 separately from the sample used for the observation of the cross section. In this endurance test, the tester attaches each sample to the internal combustion engine (displacement 2.0 liters, 4 cylinders), repeats the following operation states 1 and 2, and the endurance time until an abnormality occurs in the electrode tip 450 Was measured.
Operation state 1: The internal combustion engine is operated for 1 minute at 5000 rpm (rotation per minute) with the throttle fully opened.
Operating state 2: The internal combustion engine is operated for 1 minute in the idling state.

試験者は、電極チップ450の傾斜および剥離を、電極チップ450の異常として判断した。電極チップ450の傾斜は、電極チップ450の一部が電極母材410から剥離することによって、電極チップ450のチップ面451が電極母材410の母材面411に対して傾斜した状態である。電極チップ450の剥離は、電極チップ450が電極母材410から完全に剥離した状態である。   The tester judged the inclination and peeling of the electrode tip 450 as an abnormality of the electrode tip 450. The inclination of the electrode tip 450 is a state in which the tip surface 451 of the electrode tip 450 is inclined with respect to the base material surface 411 of the electrode base material 410 when a part of the electrode tip 450 is peeled from the electrode base material 410. The electrode tip 450 is peeled from the electrode tip 450 completely peeled from the electrode base material 410.

試験者は、試料1〜17の各々について、電極チップ450に異常が発生するまでの耐久時間の平均に応じて、各試料の耐久性を次の評価基準で評価した。
☆(評価レベル5):400時間超過
◎(評価レベル4):300時間超過400時間以下
○(評価レベル3):200時間超過300時間以下
△(評価レベル2):100時間超過200時間以下
×(評価レベル1):100時間以下
The tester evaluated the durability of each sample according to the following evaluation criteria for each of the samples 1 to 17 according to the average of the durability time until an abnormality occurred in the electrode tip 450.
☆ (Evaluation level 5): Over 400 hours ◎ (Evaluation level 4): Over 300 hours 400 hours or less ○ (Evaluation level 3): Over 200 hours 300 hours or less △ (Evaluation level 2): Over 100 hours 200 hours or less × (Evaluation level 1): 100 hours or less

試料4〜7,10〜16と試料1〜3,8,9,17との対比から、長さLaを長さLbより短くするとともに、含有率CRaを含有率CRbより高くすることによって、より長い耐久時間を実現できることが分かる。この結果は、次の作用に起因すると考えられる。
・燃焼熱による熱応力の影響を受けやすい第1部分430Aでは、第2部分430Bより大きさを確保することによって、電極チップ450の剥離に対する耐剥離性が向上するとともに、貴金属成分を第2部分430Bより多く含有することによって、火花放電による消耗に対する耐消耗性が向上したこと。
・第2部分430Bでは、第1部分430Aと比較して電極チップ450のチップ面451から離れることによって、火花放電による消耗に対する耐消耗性が向上したこと。
From the comparison between Samples 4-7, 10-16 and Samples 1-3, 8, 9, 17, the length La is made shorter than the length Lb, and the content CRa is made higher than the content CRb. It can be seen that a long endurance time can be realized. This result is considered to be caused by the following action.
In the first part 430A that is easily affected by thermal stress due to combustion heat, by securing a size larger than that of the second part 430B, the resistance to peeling of the electrode tip 450 is improved, and the noble metal component is added to the second part 430A. Containing more than 430B improved wear resistance against wear due to spark discharge.
The second portion 430B has improved wear resistance against wear due to spark discharge by moving away from the tip surface 451 of the electrode tip 450 as compared to the first portion 430A.

試料6,7,10〜12,14〜16と、試料4,5,13との対比から、含有率CRaおよび含有率CRbをそれぞれ10〜80質量%にすることによって、より長い耐久時間を実現できることが分かる。この結果は、貴金属成分の含有率が10質量%未満または80質量%超過になった場合には、溶融部430の機械的強度が低下することに起因すると考えられる。   Compared with Samples 6, 7, 10-12, and 14-16 and Samples 4, 5, and 13, the content CRa and the content CRb are 10 to 80% by mass, thereby realizing a longer durability time. I understand that I can do it. This result is considered to result from a decrease in the mechanical strength of the melted portion 430 when the content of the noble metal component is less than 10% by mass or more than 80% by mass.

試料6と試料7との対比、および、試料15と試料16との対比から、含有率の差(CRa−CRb)を20〜30質量%にすることによって、より長い耐久時間を実現できることが分かる。この結果は、含有率の差(CRa−CRb)が20質量%未満になった場合には、第1部分430Aに偏ってクラックが進展し、含有率の差(CRa−CRb)が30質量%超過になった場合には、第2部分430Bに偏ってクラックが進展することによって、電極チップ450の傾斜が発生しやすくなることに起因すると考えられる。   From the comparison between the sample 6 and the sample 7 and the comparison between the sample 15 and the sample 16, it is understood that a longer durability time can be realized by setting the difference in content (CRa-CRb) to 20 to 30% by mass. . As a result, when the difference in content (CRa-CRb) is less than 20% by mass, cracks are biased toward the first portion 430A, and the difference in content (CRa-CRb) is 30% by mass. In the case of exceeding, it is considered that the inclination of the electrode tip 450 is likely to occur due to the cracks being biased toward the second portion 430 </ b> B.

試料6,11,15と試料10,12との対比から、電極チップ450の外径ODcを0.7〜1.5mmにすることによって、より長い耐久時間を実現できることが分かる。この結果は、外径ODcが0.7mm未満である場合には、第2部分430Bが熱応力を受けやすくなることに起因して第2部分430Bでのクラックが増大し、外径ODcが1.5mm超過である場合には、溶融部430の機械的強度が不足することに起因すると考えられる。   From the comparison between the samples 6, 11, 15 and the samples 10, 12, it can be seen that a longer durability time can be realized by setting the outer diameter ODc of the electrode tip 450 to 0.7 to 1.5 mm. As a result, when the outer diameter ODc is less than 0.7 mm, the second portion 430B is easily subjected to thermal stress, and cracks in the second portion 430B increase. If it exceeds 0.5 mm, it is considered that the mechanical strength of the fusion zone 430 is insufficient.

A−4.効果
以上説明した実施形態によれば、チップ面451から第1部分430Aまでの長さLaは、チップ面451から第2部分430Bまでの長さLbより短く、第1部分430Aは、貴金属成分を第2部分430Bより多く含有する。これによって、接地電極400の耐消耗性および耐剥離性を両立させることができる。その結果、スパークプラグ10の寿命を引き延ばすことができる。
A-4. Effects According to the embodiment described above, the length La from the chip surface 451 to the first portion 430A is shorter than the length Lb from the chip surface 451 to the second portion 430B, and the first portion 430A has a noble metal component. More than the second part 430B. As a result, both the wear resistance and the peel resistance of the ground electrode 400 can be achieved. As a result, the life of the spark plug 10 can be extended.

また、第1部分430Aおよび第2部分430Bは、10〜80質量%の貴金属成分をそれぞれ含有するため、溶融部430の強度不足を回避できる。したがって、接地電極400の耐剥離性を十分に確保できる。   Moreover, since the 1st part 430A and the 2nd part 430B contain 10-80 mass% of noble metal components, respectively, the intensity | strength lack of the fusion | melting part 430 can be avoided. Therefore, the peel resistance of the ground electrode 400 can be sufficiently ensured.

また、第1部分430Aは、貴金属成分を第2部分430Bより20〜30質量%多く含有するため、熱応力に起因するクラックの発生を、第1部分430Aと第2部分430Bとに分散させることができる。これによって、第1部分430Aと第2部分430Bとの一方に偏ってクラックが進展することに起因する電極チップ450の傾斜を防止できる。その結果、スパークプラグ10の寿命をさらに引き延ばすことができる。   Further, since the first portion 430A contains a noble metal component in an amount of 20 to 30% by mass more than the second portion 430B, the generation of cracks due to thermal stress is dispersed in the first portion 430A and the second portion 430B. Can do. Accordingly, it is possible to prevent the inclination of the electrode tip 450 caused by the cracks being developed to be biased to one of the first portion 430A and the second portion 430B. As a result, the life of the spark plug 10 can be further extended.

また、電極チップ450の外径ODcは、0.7〜1.5mmであるため、電極チップ450の小径化に伴って第2部分430Bが熱応力を受けやすくなることに起因する第2部分430Bでのクラックの増大を防止できるとともに、電極チップ450の大径化に伴う溶融部430の強度不足を防止できる。したがって、接地電極400の耐剥離性を十分に確保できる。   Further, since the outer diameter ODc of the electrode tip 450 is 0.7 to 1.5 mm, the second portion 430B caused by the second portion 430B being easily subjected to thermal stress as the electrode tip 450 is reduced in diameter. In addition, it is possible to prevent an increase in cracks at the same time, and to prevent insufficient strength of the melted portion 430 accompanying the increase in the diameter of the electrode tip 450. Therefore, the peel resistance of the ground electrode 400 can be sufficiently ensured.

また、電極チップ450の主成分は白金(Pt)であるため、電極チップ450の耐酸化性を十分に確保できる。   Moreover, since the main component of the electrode tip 450 is platinum (Pt), the oxidation resistance of the electrode tip 450 can be sufficiently ensured.

B.他の実施形態
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
B. Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above-described effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

第1部分430Aにおける貴金属成分の含有率CRa、および、第2部分430Bにおける貴金属成分の含有率CRbに関し、含有率CRaは、第1部分430A全域における平均値を意図し、含有率CRbは、第2部分430B全域における平均値を意図する。そのため、含有率CRa,CRbを求める手法は、円CL1,CL2,CL3の各観察領域に基づく手法に限られず、第1部分430Aおよび第2部分430Bの各部分全域における平均値に相当する値が得られる手法であればよい。   Regarding the content rate CRa of the noble metal component in the first portion 430A and the content rate CRb of the noble metal component in the second portion 430B, the content rate CRa intends an average value in the entire first portion 430A, and the content rate CRb is The average value in the entire area of the two portions 430B is intended. Therefore, the method for obtaining the content ratios CRa and CRb is not limited to the method based on the observation regions of the circles CL1, CL2, and CL3, and a value corresponding to the average value in the entire portions of the first portion 430A and the second portion 430B is obtained. Any technique can be used.

10…スパークプラグ
90…内燃機関
100…中心電極
101…先端面
107…側面
190…端子金具
200…絶縁体
290…軸孔
300…主体金具
310…端面
400…接地電極
410…電極母材
411,412,413,414,415,416…母材面
430…溶融部
430A…第1部分
430B…第2部分
431…露出面
433…境界面
450…電極チップ
451…チップ面(先端面)
453…チップ面
459…張出部
910…内壁
920…燃焼室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Spark plug 90 ... Internal combustion engine 100 ... Center electrode 101 ... Front end surface 107 ... Side surface 190 ... Terminal metal fitting 200 ... Insulator 290 ... Shaft hole 300 ... Main metal fitting 310 ... End surface 400 ... Ground electrode 410 ... Electrode base material 411,412 , 413, 414, 415, 416 ... base material surface 430 ... melting part 430A ... first part 430B ... second part 431 ... exposed surface 433 ... boundary surface 450 ... electrode tip 451 ... tip surface (tip surface)
453 ... Chip surface 459 ... Overhang 910 ... Inner wall 920 ... Combustion chamber

Claims (5)

中心電極と、
前記中心電極との間に間隙を形成する電極チップと、前記電極チップが接合された電極母材とを有する接地電極と、を備えるスパークプラグであって、
前記電極チップは、前記電極母材における先端部から基端部へと広がる母材面から、前記中心電極に向けて突出し、
前記電極母材における前記電極チップの周囲に、前記電極母材の成分と前記電極チップの成分とを含有する溶融部が形成され、
前記先端部から前記基端部に向かう前記電極母材の長手方向に対して平行に前記電極チップの軸心を通る仮想面で切断した前記接地電極の断面において、前記溶融部のうち、前記軸心より前記先端部側から形成された部分を第1部分とし、前記軸心より前記基端部側から形成された部分を第2部分とするとき、前記中心電極に対向する前記電極チップの先端面から前記第1部分までの長さは、前記先端面から前記第2部分までの長さより短く、
前記第1部分は、貴金属成分を前記第2部分より多く含有することを特徴とするスパークプラグ。
A center electrode;
A spark plug comprising: an electrode tip that forms a gap with the center electrode; and a ground electrode having an electrode base material to which the electrode tip is joined,
The electrode tip protrudes toward the center electrode from the base material surface that spreads from the distal end portion to the base end portion of the electrode base material,
Around the electrode tip in the electrode base material, a melting portion containing the component of the electrode base material and the component of the electrode tip is formed,
In the cross section of the ground electrode cut along a virtual plane passing through the axis of the electrode tip parallel to the longitudinal direction of the electrode base material from the distal end toward the base end, the shaft of the melting portion The tip of the electrode tip that faces the center electrode when the portion formed from the tip side of the center is the first portion and the portion formed from the base end side of the axis is the second portion The length from the surface to the first portion is shorter than the length from the tip surface to the second portion,
The spark plug according to claim 1, wherein the first portion contains more noble metal component than the second portion.
前記第1部分および前記第2部分は、10〜80質量%の貴金属成分をそれぞれ含有する、請求項1に記載のスパークプラグ。   The spark plug according to claim 1, wherein the first portion and the second portion each contain 10 to 80% by mass of a noble metal component. 前記第1部分は、貴金属成分を前記第2部分より20〜30質量%多く含有する、請求項1または請求項2に記載のスパークプラグ。   The spark plug according to claim 1, wherein the first portion contains a noble metal component in an amount of 20 to 30% by mass more than the second portion. 前記電極チップの外径は、0.7〜1.5mmである、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のスパークプラグ。   The spark plug according to any one of claims 1 to 3, wherein an outer diameter of the electrode tip is 0.7 to 1.5 mm. 前記電極チップの主成分は白金(Pt)である、請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のスパークプラグ。   The spark plug according to any one of claims 1 to 4, wherein a main component of the electrode tip is platinum (Pt).
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