JP3364746B2 - スパークプラグの製造方法及びスパークプラグ - Google Patents
スパークプラグの製造方法及びスパークプラグInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中心電極と接地電
極の発火面の少なくとも一方が耐火花消耗性に優れた貴
金属発火部により構成されるスパークプラグの製造方法
及びスパークプラグに関するものである。
極の発火面の少なくとも一方が耐火花消耗性に優れた貴
金属発火部により構成されるスパークプラグの製造方法
及びスパークプラグに関するものである。
【０００２】自動車エンジンなどの内燃機関に使用され
るスパークプラグは、耐火花消耗性向上のため中心電極
の先端部における発火面、または接地電極の前記中心電
極に対向した発火面に、耐火花消耗性に優れる白金（Ｐ
ｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）などか
ら構成される貴金属チップ、またはこれらを主体とする
合金からなる貴金属チップを溶接したスパークプラグが
使用されている。従来より、この貴金属チップの中心電
極または接地電極への固着させる方法としては、主にそ
れらの電極の発火面に電気抵抗溶接することにより成さ
れていた。
るスパークプラグは、耐火花消耗性向上のため中心電極
の先端部における発火面、または接地電極の前記中心電
極に対向した発火面に、耐火花消耗性に優れる白金（Ｐ
ｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）などか
ら構成される貴金属チップ、またはこれらを主体とする
合金からなる貴金属チップを溶接したスパークプラグが
使用されている。従来より、この貴金属チップの中心電
極または接地電極への固着させる方法としては、主にそ
れらの電極の発火面に電気抵抗溶接することにより成さ
れていた。
【０００３】この電気抵抗溶接による貴金属チップの固
着は、貴金属チップと中心電極または接地電極との溶接
面に沿って非常に薄い拡散層が形成されて固着される。
ここで、従来より、スパークプラグを構成する中心電極
または接地電極の電極母材成分としては、通常、耐蝕性
ニッケル（Ｎｉ）などＮｉを主体とする合金で構成され
るものであった。そのために、スパークプラグに内燃機
関の運転等の繰り返しによる冷熱サイクルが生じた場合
に、貴金属チップと電極母材との熱膨張差の影響により
繰り返し熱応力が作用し、その熱応力が溶接面に沿って
集中し易い。この結果、貴金属チップと電極母材との溶
接面またはその付近でクラックが発生してしまい、この
クラックが進行して貴金属チップの剥離が生じ易い欠点
があった。
着は、貴金属チップと中心電極または接地電極との溶接
面に沿って非常に薄い拡散層が形成されて固着される。
ここで、従来より、スパークプラグを構成する中心電極
または接地電極の電極母材成分としては、通常、耐蝕性
ニッケル（Ｎｉ）などＮｉを主体とする合金で構成され
るものであった。そのために、スパークプラグに内燃機
関の運転等の繰り返しによる冷熱サイクルが生じた場合
に、貴金属チップと電極母材との熱膨張差の影響により
繰り返し熱応力が作用し、その熱応力が溶接面に沿って
集中し易い。この結果、貴金属チップと電極母材との溶
接面またはその付近でクラックが発生してしまい、この
クラックが進行して貴金属チップの剥離が生じ易い欠点
があった。
【０００４】この発明の目的は、中心電極の発火面と接
地電極の発火面の少なくとも一方に形成される貴金属塊
と電極母材との剥離が発生しにくいスパークプラグの製
造方法およびスパークプラグを提供することにある。
地電極の発火面の少なくとも一方に形成される貴金属塊
と電極母材との剥離が発生しにくいスパークプラグの製
造方法およびスパークプラグを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に記
載のスパークプラグの製造方法は、中心電極の発火面と
対向して火花放電ギャップを形成する発火面を有する接
地電極を備え、該中心電極の発火面と該接地電極の発火
面の少なくともいずれか一方が貴金属塊によって形成さ
れるスパークプラグの製造方法であって、前記中心電極
と前記接地電極の少なくともいずれか一方の電極母材上
に貴金属部材を設置し、該貴金属部材側からレーザビー
ムを照射することにより、該貴金属部材を溶融させて、
該電極母材との接合面に貴金属成分と電極母材成分との
合金からなる拡散層を有する貴金属塊であって、該拡散
層を除く部分に該電極母材成分を０．５重量％以上、８
０重量％以下含有する貴金属塊を該電極部材に溶融固着
させることを特徴とする。
載のスパークプラグの製造方法は、中心電極の発火面と
対向して火花放電ギャップを形成する発火面を有する接
地電極を備え、該中心電極の発火面と該接地電極の発火
面の少なくともいずれか一方が貴金属塊によって形成さ
れるスパークプラグの製造方法であって、前記中心電極
と前記接地電極の少なくともいずれか一方の電極母材上
に貴金属部材を設置し、該貴金属部材側からレーザビー
ムを照射することにより、該貴金属部材を溶融させて、
該電極母材との接合面に貴金属成分と電極母材成分との
合金からなる拡散層を有する貴金属塊であって、該拡散
層を除く部分に該電極母材成分を０．５重量％以上、８
０重量％以下含有する貴金属塊を該電極部材に溶融固着
させることを特徴とする。
【０００６】かかる製造方法により得られるスパークプ
ラグは、電極母材に溶融固着される貴金属塊は、電極母
材との接合面に貴金属成分と電極母材成分との合金から
なる拡散層を有し、さらにこの拡散層を除く部分に電極
母材成分が０．５重量％以上、８０．０重量％以下含ま
れるために、貴金属塊の熱膨張率が電極母材のそれに近
くなる。その結果、内燃機関の運転の繰り返し等による
冷熱サイクルが生じた場合にも、両金属の熱膨張差の影
響が緩和されると共に繰り返し熱応力自体を小さくする
ことができる。それにより、貴金属塊が溶融固着されて
いる接合面においてクラックの発生およびその進行が生
じにくく、貴金属塊の電極母材からの剥離を有効に防止
することができる。
ラグは、電極母材に溶融固着される貴金属塊は、電極母
材との接合面に貴金属成分と電極母材成分との合金から
なる拡散層を有し、さらにこの拡散層を除く部分に電極
母材成分が０．５重量％以上、８０．０重量％以下含ま
れるために、貴金属塊の熱膨張率が電極母材のそれに近
くなる。その結果、内燃機関の運転の繰り返し等による
冷熱サイクルが生じた場合にも、両金属の熱膨張差の影
響が緩和されると共に繰り返し熱応力自体を小さくする
ことができる。それにより、貴金属塊が溶融固着されて
いる接合面においてクラックの発生およびその進行が生
じにくく、貴金属塊の電極母材からの剥離を有効に防止
することができる。
【０００７】なお、貴金属塊が溶融固着される中心電極
と接地電極の少なくともいずれか一方の電極母材の成分
としては、耐蝕性に優れる請求項２に記載のＮｉを主体
とする合金により構成されていることが好ましい。さら
に、貴金属塊が溶融固着される中心電極と接地電極の少
なくともいずれか一方の電極母材成分としては、耐蝕性
に非常に優れる請求項３に記載のＮｉを主体とする合金
により構成されていると共に少なくともＣｒを含有する
もの、請求項４に記載のＮｉを主体とする合金により構
成されていると共に少なくともＣｒ、Ｆｅを含有するも
のが好ましく、また、これらについては貴金属部材に対
する溶接性も良好といえる。
と接地電極の少なくともいずれか一方の電極母材の成分
としては、耐蝕性に優れる請求項２に記載のＮｉを主体
とする合金により構成されていることが好ましい。さら
に、貴金属塊が溶融固着される中心電極と接地電極の少
なくともいずれか一方の電極母材成分としては、耐蝕性
に非常に優れる請求項３に記載のＮｉを主体とする合金
により構成されていると共に少なくともＣｒを含有する
もの、請求項４に記載のＮｉを主体とする合金により構
成されていると共に少なくともＣｒ、Ｆｅを含有するも
のが好ましく、また、これらについては貴金属部材に対
する溶接性も良好といえる。
【０００８】請求項５に記載のスパークプラグの製造方
法は、請求項１ないし請求項４に記載のスパークプラグ
の製造方法であって、前記貴金属塊を前記電極母材に略
楔状に食い込ませた形で溶融固着させることを特徴とす
る。かかる製造方法にあっては、貴金属塊が、電極母材
に対して略楔状に食い込んだ形で溶融固着されるため
に、その溶融固着された接合面の面積が従来の電気抵抗
溶接時の溶接面と比較して大きくなり、内燃機関の繰り
返し等による冷熱サイクルが生じた場合の、貴金属塊と
電極母材との熱膨張差による繰り返し熱応力が分散され
易くなり、接合面においてクラックの発生およびその進
行が生じにくく、貴金属塊の剥離をより有効に防止する
ことができる。
法は、請求項１ないし請求項４に記載のスパークプラグ
の製造方法であって、前記貴金属塊を前記電極母材に略
楔状に食い込ませた形で溶融固着させることを特徴とす
る。かかる製造方法にあっては、貴金属塊が、電極母材
に対して略楔状に食い込んだ形で溶融固着されるため
に、その溶融固着された接合面の面積が従来の電気抵抗
溶接時の溶接面と比較して大きくなり、内燃機関の繰り
返し等による冷熱サイクルが生じた場合の、貴金属塊と
電極母材との熱膨張差による繰り返し熱応力が分散され
易くなり、接合面においてクラックの発生およびその進
行が生じにくく、貴金属塊の剥離をより有効に防止する
ことができる。
【０００９】ところで、上述した本発明の製造方法によ
り製造されるスパークプラグは、中心電極の発火面と接
地電極の発火面の少なくともいずれか一方が、貴金属塊
により構成されたものとなる。そのために、本発明のス
パークプラグにあっては、請求項６に記載のように、電
極母材成分として主体であるＮｉと、少なくともＣｒと
の合金よりなる中心電極と接地電極の少なくともいずれ
か一方に溶融固着された貴金属塊が、電極母材との接合
面に貴金属成分と電極母材成分との合金からなる拡散層
を有し、拡散層を除く部分に電極母材成分であるＮｉと
Ｃｒを含有した形で構成されることになる。
り製造されるスパークプラグは、中心電極の発火面と接
地電極の発火面の少なくともいずれか一方が、貴金属塊
により構成されたものとなる。そのために、本発明のス
パークプラグにあっては、請求項６に記載のように、電
極母材成分として主体であるＮｉと、少なくともＣｒと
の合金よりなる中心電極と接地電極の少なくともいずれ
か一方に溶融固着された貴金属塊が、電極母材との接合
面に貴金属成分と電極母材成分との合金からなる拡散層
を有し、拡散層を除く部分に電極母材成分であるＮｉと
Ｃｒを含有した形で構成されることになる。
【００１０】かかる構成のスパークプラグによれば、電
極母材に溶融固着される貴金属塊は、電極母材との接合
面に貴金属成分と電極母材成分との合金からなる拡散層
を有し、さらにこの拡散層を除く部分に耐熱性に優れか
つ電極母材と同成分でＮｉと少なくともＣｒが含有され
るために、貴金属塊の熱膨張率が電極母材のそれに近く
なる。その結果、内燃機関の運転の繰り返し等による冷
熱サイクルが生じた場合にも、両金属の熱膨張差の影響
が緩和されると共に繰り返し熱応力自体を小さくするこ
とができる。それにより、貴金属塊が溶融固着されてい
る接合面においてクラックの発生およびその進行が生じ
にくく、貴金属塊の電極母材からの剥離を有効に防止す
ることができる。なお、請求項７に記載のように、貴金
属塊のうちで拡散層を除く部分に電極母材成分と同成分
であるＮｉが含有されるとともに、少なくともＣｒとＦ
ｅが含有されることにより構成されるスパークプラグの
場合であっても、同様の効果を得ることができるものと
なる。
極母材に溶融固着される貴金属塊は、電極母材との接合
面に貴金属成分と電極母材成分との合金からなる拡散層
を有し、さらにこの拡散層を除く部分に耐熱性に優れか
つ電極母材と同成分でＮｉと少なくともＣｒが含有され
るために、貴金属塊の熱膨張率が電極母材のそれに近く
なる。その結果、内燃機関の運転の繰り返し等による冷
熱サイクルが生じた場合にも、両金属の熱膨張差の影響
が緩和されると共に繰り返し熱応力自体を小さくするこ
とができる。それにより、貴金属塊が溶融固着されてい
る接合面においてクラックの発生およびその進行が生じ
にくく、貴金属塊の電極母材からの剥離を有効に防止す
ることができる。なお、請求項７に記載のように、貴金
属塊のうちで拡散層を除く部分に電極母材成分と同成分
であるＮｉが含有されるとともに、少なくともＣｒとＦ
ｅが含有されることにより構成されるスパークプラグの
場合であっても、同様の効果を得ることができるものと
なる。
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明にかかるスパーク
プラグの一例である中心電極１を示す。中心電極１は、
複合材１０と、その先端面の中心に固着された貴金属塊
４とからなる。複合材１０は、１５．０重量％のクロム
（Ｃｒ）、８．０重量％の鉄（Ｆｅ）を含むＮｉ合金製
で、先端部２１が径小（直径１．０ｍｍ）となっている
直径２．５ｍｍの円柱状母材２、および該電極母材２の
軸心部に同心的に埋め込まれた銅（Ｃｕ）または銀（Ａ
ｇ）を主体とする直径１．３ｍｍの良熱伝導金属製芯３
とからなる。貴金属塊４は、２０．０重量％のＩｒを含
むＰｔ合金に若干の電極母材の成分が含有された形態
で、レーザ溶接されている。なお、貴金属塊４の材料と
しては、Ｐｔ、Ｉｒまたはこれらの合金のほか、Ｐｔ、
Ｎｉの合金、Ｐｔ、Ｉｒと希土類元素とのサーメット、
Ｐｔ、Ｎｉと希土類元素酸化物とのサーメットが挙げら
れる。
プラグの一例である中心電極１を示す。中心電極１は、
複合材１０と、その先端面の中心に固着された貴金属塊
４とからなる。複合材１０は、１５．０重量％のクロム
（Ｃｒ）、８．０重量％の鉄（Ｆｅ）を含むＮｉ合金製
で、先端部２１が径小（直径１．０ｍｍ）となっている
直径２．５ｍｍの円柱状母材２、および該電極母材２の
軸心部に同心的に埋め込まれた銅（Ｃｕ）または銀（Ａ
ｇ）を主体とする直径１．３ｍｍの良熱伝導金属製芯３
とからなる。貴金属塊４は、２０．０重量％のＩｒを含
むＰｔ合金に若干の電極母材の成分が含有された形態
で、レーザ溶接されている。なお、貴金属塊４の材料と
しては、Ｐｔ、Ｉｒまたはこれらの合金のほか、Ｐｔ、
Ｎｉの合金、Ｐｔ、Ｉｒと希土類元素とのサーメット、
Ｐｔ、Ｎｉと希土類元素酸化物とのサーメットが挙げら
れる。
【００１３】この中心電極１は以下に示すように製造さ
れる。図２に示すごとく、電極母材２となる前述したＮ
ｉ合金製のカップ状素材２ＡにＣｕ製チップ状芯材３Ａ
を嵌め込み（図示イ）、これを４ないし６工程の押出成
形および据込み成形に径小化し、後端部を略十字形に形
成する（図示ロ）。次に切削または絞り加工により径小
な先端部２１を形成する（図示ハ）。このようにして形
成した複合材１０の先端面に、図３に示すごとく、貴金
属部材としてＰｔ−Ｉｒ合金製で、直径０．９ｍｍ、厚
さ０．２ｍｍの寸法の円板ないし円柱状を呈する貴金属
チップ４Ａを設置し、レーザー溶接する。ここで、貴金
属部材としては板状ないし柱状の貴金属チップの他、
粒、粉末、または複数回捲回されたコイル状の貴金属線
等を用いることも可能である。なお、貴金属部材として
貴金属粒または粉末を用いる場合には、複合材１０（中
心電極１）の先端面に凹所を形成しておくと便利であ
る。
れる。図２に示すごとく、電極母材２となる前述したＮ
ｉ合金製のカップ状素材２ＡにＣｕ製チップ状芯材３Ａ
を嵌め込み（図示イ）、これを４ないし６工程の押出成
形および据込み成形に径小化し、後端部を略十字形に形
成する（図示ロ）。次に切削または絞り加工により径小
な先端部２１を形成する（図示ハ）。このようにして形
成した複合材１０の先端面に、図３に示すごとく、貴金
属部材としてＰｔ−Ｉｒ合金製で、直径０．９ｍｍ、厚
さ０．２ｍｍの寸法の円板ないし円柱状を呈する貴金属
チップ４Ａを設置し、レーザー溶接する。ここで、貴金
属部材としては板状ないし柱状の貴金属チップの他、
粒、粉末、または複数回捲回されたコイル状の貴金属線
等を用いることも可能である。なお、貴金属部材として
貴金属粒または粉末を用いる場合には、複合材１０（中
心電極１）の先端面に凹所を形成しておくと便利であ
る。
【００１４】貴金属チップ４Ａと複合材１０とのレーザ
ー溶接は、図３に示す（ａ）、（ｂ）のごとくなされ
る。 （ａ）貴金属チップ４Ａを、複合材１０の先端面に軸芯
を一致させて設置し、貴金属チップ４Ａの上方または斜
め上方からレーザービームＬＢを照射する。この溶接条
件としては、たとえば電圧３４０Ｖ、パルス幅９．０ｍ
秒の１〜数発照射、４．０ｍｍアンダーフォーカス（貴
金属チップ４Ａ端面から）でなされる。レーザービーム
ＬＢは、貴金属チップ４Ａを溶融させるとともに、電極
母材２を溶融させて、貴金属塊４の基部４２はその全体
が楔状に電極母材に食い込む。 （ｂ）この結果、この貴金属塊４の基部４２は、電極母
材２への食い込み面の全面にわたって溶融固着される。
ー溶接は、図３に示す（ａ）、（ｂ）のごとくなされ
る。 （ａ）貴金属チップ４Ａを、複合材１０の先端面に軸芯
を一致させて設置し、貴金属チップ４Ａの上方または斜
め上方からレーザービームＬＢを照射する。この溶接条
件としては、たとえば電圧３４０Ｖ、パルス幅９．０ｍ
秒の１〜数発照射、４．０ｍｍアンダーフォーカス（貴
金属チップ４Ａ端面から）でなされる。レーザービーム
ＬＢは、貴金属チップ４Ａを溶融させるとともに、電極
母材２を溶融させて、貴金属塊４の基部４２はその全体
が楔状に電極母材に食い込む。 （ｂ）この結果、この貴金属塊４の基部４２は、電極母
材２への食い込み面の全面にわたって溶融固着される。
【００１５】これにより貴金属塊４は、図４に示すごと
く、露出した頭部４１が半球状または角が丸い略円錐台
状（点線で示す）を呈し、電極母材２の内部に食い込ん
だ基部４２が略楔状となって複合材１０の先端面に溶融
固着される。これにより溶融固着された接合面は略円錐
ないし砲弾型となり、抵抗溶接に比較し面積が大きくな
る。
く、露出した頭部４１が半球状または角が丸い略円錐台
状（点線で示す）を呈し、電極母材２の内部に食い込ん
だ基部４２が略楔状となって複合材１０の先端面に溶融
固着される。これにより溶融固着された接合面は略円錐
ないし砲弾型となり、抵抗溶接に比較し面積が大きくな
る。
【００１６】また、貴金属塊４は、該電極母材２にレー
ザー溶接によって溶融固着されるとともに、貴金属塊４
の成分中に電極母材２成分が０．５重量％以上、８０．
０重量％以下含有され、さらに幅が数μｍ〜数百μｍの
拡散層４３が形成される。この拡散層４３は貴金属の拡
散の度合いが基部４２に近い方が大きく、電極母材２に
近づくに従い小さくなる。基部４２の貴金属成分中には
電極母材２成分が溶け込む為に、熱膨張係数が貴金属成
分単体（貴金属チップ４Ａ）の時よりさらに電極母材２
成分に近くなっている。そしてこの拡散層４３および基
部４２により、内燃機関の運転の繰り返し等により冷熱
サイクルが生じた場合にも、両金属の熱膨張差の影響が
緩和されて繰り返し熱応力自体が小さくなるとともに、
その繰り返し熱応力は溶接面の一面に局所的に集中せず
分散させるとともに、溶接面に垂直な方向の熱膨張差の
変化の度合いが緩和され、さらに繰り返し熱応力自体が
小さくなる。これらにより、溶接面またはその付近でク
ラックの発生およびその進行が抑制され、貴金属塊４の
電極母材２からの耐剥離性が向上する。
ザー溶接によって溶融固着されるとともに、貴金属塊４
の成分中に電極母材２成分が０．５重量％以上、８０．
０重量％以下含有され、さらに幅が数μｍ〜数百μｍの
拡散層４３が形成される。この拡散層４３は貴金属の拡
散の度合いが基部４２に近い方が大きく、電極母材２に
近づくに従い小さくなる。基部４２の貴金属成分中には
電極母材２成分が溶け込む為に、熱膨張係数が貴金属成
分単体（貴金属チップ４Ａ）の時よりさらに電極母材２
成分に近くなっている。そしてこの拡散層４３および基
部４２により、内燃機関の運転の繰り返し等により冷熱
サイクルが生じた場合にも、両金属の熱膨張差の影響が
緩和されて繰り返し熱応力自体が小さくなるとともに、
その繰り返し熱応力は溶接面の一面に局所的に集中せず
分散させるとともに、溶接面に垂直な方向の熱膨張差の
変化の度合いが緩和され、さらに繰り返し熱応力自体が
小さくなる。これらにより、溶接面またはその付近でク
ラックの発生およびその進行が抑制され、貴金属塊４の
電極母材２からの耐剥離性が向上する。
【００１７】図５は中心電極１を用いたスパークプラグ
１００を示す。スパークプラグ１００は、先端に接地電
極５が溶接された筒状主体金具６に、軸孔付き絶縁碍子
７を嵌め込み、該軸孔に中心電極１を嵌着して形成され
ている。中心電極１の先端と接地電極５の先端部とは発
火部となっており、火花放電ギャップＧが形成される。
この構成において、発火部（貴金属塊４）から良熱伝導
性金属芯３を経て中心電極１の後端部に伝達された熱
は、金属パッキン、主体金具６、金属ガスケットを介し
て、内燃機関のシリンダーヘッドに伝達される。
１００を示す。スパークプラグ１００は、先端に接地電
極５が溶接された筒状主体金具６に、軸孔付き絶縁碍子
７を嵌め込み、該軸孔に中心電極１を嵌着して形成され
ている。中心電極１の先端と接地電極５の先端部とは発
火部となっており、火花放電ギャップＧが形成される。
この構成において、発火部（貴金属塊４）から良熱伝導
性金属芯３を経て中心電極１の後端部に伝達された熱
は、金属パッキン、主体金具６、金属ガスケットを介し
て、内燃機関のシリンダーヘッドに伝達される。
【００１８】貴金属塊４は、使用時（高温時）において
火花放電による火花消耗と、電極母材２と良熱伝導金属
製芯３との熱膨張差による熱応力（繰り返し熱応力）を
受ける。このため前述のレーザー溶接は深溶込みでなさ
れ、溶融固着後の貴金属塊４の寸法は図４に示したごと
く中心電極先端部の直径をＤとしたとき、貴金属塊４の
直径Ｃが、０．３ｍｍ≦Ｃ≦Ｄであることが望ましい。
貴金属塊４の直径Ｃの下限は、後述するように耐久テス
トのデータから、貴金属塊４の火花消耗を考慮して決定
された値である。
火花放電による火花消耗と、電極母材２と良熱伝導金属
製芯３との熱膨張差による熱応力（繰り返し熱応力）を
受ける。このため前述のレーザー溶接は深溶込みでなさ
れ、溶融固着後の貴金属塊４の寸法は図４に示したごと
く中心電極先端部の直径をＤとしたとき、貴金属塊４の
直径Ｃが、０．３ｍｍ≦Ｃ≦Ｄであることが望ましい。
貴金属塊４の直径Ｃの下限は、後述するように耐久テス
トのデータから、貴金属塊４の火花消耗を考慮して決定
された値である。
【００１９】図６は他の実施形態を示す。
（イ）はＮｉ合金からなる接地電極５に貴金属チップ４
Ａを設置し、その貴金属チップ４Ａをレーザー溶接する
ことにより貴金属塊４を形成している。この場合、接地
電極５の断面が幅Ｗ、厚さＩの略矩形であるとすると、
レーザー溶接後の貴金属塊４の直径Ｃ、貴金属塊４（拡
散層４３まで含む）の電極母材２への食い込み深さＢ
は、０．２≦Ｃ≦Ｗ、０≦Ｂ≦Ｉであることが望まし
い。 （ロ）は上記（イ）において、接地電極５が１５．０重
量％のＣｒ、８．０重量％のＦｅを含むＮｉ合金製で角
柱状母材５１、および該母材５１の軸心部に同心的に埋
め込まれたＣｕ、ＮｉまたはＡｇあるいはこれら金属の
複数の組み合わせ主体とする良熱伝導性金属製芯５２と
からなる複合材５０からなる。 （ハ）は、接地電極５が複数設けられているスパークプ
ラグにおいて、中心電極１の発火面および／または接地
電極５の先端面に貴金属チップ４Ａをレーザー溶接し、
貴金属塊４を形成している。なお、貴金属塊４には、拡
散層４３を除く部分において電極母材成分が０．５重量
％以上、８０重量％以上含有されている。
Ａを設置し、その貴金属チップ４Ａをレーザー溶接する
ことにより貴金属塊４を形成している。この場合、接地
電極５の断面が幅Ｗ、厚さＩの略矩形であるとすると、
レーザー溶接後の貴金属塊４の直径Ｃ、貴金属塊４（拡
散層４３まで含む）の電極母材２への食い込み深さＢ
は、０．２≦Ｃ≦Ｗ、０≦Ｂ≦Ｉであることが望まし
い。 （ロ）は上記（イ）において、接地電極５が１５．０重
量％のＣｒ、８．０重量％のＦｅを含むＮｉ合金製で角
柱状母材５１、および該母材５１の軸心部に同心的に埋
め込まれたＣｕ、ＮｉまたはＡｇあるいはこれら金属の
複数の組み合わせ主体とする良熱伝導性金属製芯５２と
からなる複合材５０からなる。 （ハ）は、接地電極５が複数設けられているスパークプ
ラグにおいて、中心電極１の発火面および／または接地
電極５の先端面に貴金属チップ４Ａをレーザー溶接し、
貴金属塊４を形成している。なお、貴金属塊４には、拡
散層４３を除く部分において電極母材成分が０．５重量
％以上、８０重量％以上含有されている。
【００２０】図７は図５のスパークプラグ１００と、電
気抵抗溶接によって貴金属塊が溶融固着されている比較
品とを２０００ｃｃ、６気筒のガソリン機関に装着して
５０００ｒｐｍ×１分間とアイドリング×１分間の運転
条件で冷熱サイクルの繰り返しテストを行ったデータを
示す。この耐久テストでは、スパークプラグの中心電極
１の基部４２を含めた貴金属塊４に対する電極母材成分
の含有量が０．５重量％以上のときは、電気抵抗溶接し
た比較品よりも剥離耐久時間が長く、長期間使用するこ
とができることが判る。
気抵抗溶接によって貴金属塊が溶融固着されている比較
品とを２０００ｃｃ、６気筒のガソリン機関に装着して
５０００ｒｐｍ×１分間とアイドリング×１分間の運転
条件で冷熱サイクルの繰り返しテストを行ったデータを
示す。この耐久テストでは、スパークプラグの中心電極
１の基部４２を含めた貴金属塊４に対する電極母材成分
の含有量が０．５重量％以上のときは、電気抵抗溶接し
た比較品よりも剥離耐久時間が長く、長期間使用するこ
とができることが判る。
【００２１】図８は図５のスパークプラグの中心電極１
の基部４２を含めた貴金属塊４に対する電極母材成分の
含有量を変化させたスパークプラグ１００を１６００ｃ
ｃ、４気筒のガソリン機関に装着して５５００ｒｐｍ、
全負荷の運転条件で耐久テストを行ったデータを示す。
この耐久テストでは、電極母材成分の含有量が大きい
と、火花放電ギャップＧの増加率が大きくなる。このた
め、電極母材成分の含有量が８０重量％以下であれば火
花消耗に耐えうることが判る。
の基部４２を含めた貴金属塊４に対する電極母材成分の
含有量を変化させたスパークプラグ１００を１６００ｃ
ｃ、４気筒のガソリン機関に装着して５５００ｒｐｍ、
全負荷の運転条件で耐久テストを行ったデータを示す。
この耐久テストでは、電極母材成分の含有量が大きい
と、火花放電ギャップＧの増加率が大きくなる。このた
め、電極母材成分の含有量が８０重量％以下であれば火
花消耗に耐えうることが判る。
【００２２】図９は図５のスパークプラグ１００を２０
００ｃｃ、６気筒のガソリン機関に装着して５０００ｒ
ｐｍ、全負荷の運転条件で耐久テストを行ったデータを
示す。この耐久テストでは、貴金属塊４の直径Ｃをパラ
メータとして火花放電ギャップＧの増加量を測定した。
Ｃ＜０．２ｍｍであると、貴金属チップ４Ａを有さない
通常のスパークプラグと耐久性において差が生じないこ
とが判る。
００ｃｃ、６気筒のガソリン機関に装着して５０００ｒ
ｐｍ、全負荷の運転条件で耐久テストを行ったデータを
示す。この耐久テストでは、貴金属塊４の直径Ｃをパラ
メータとして火花放電ギャップＧの増加量を測定した。
Ｃ＜０．２ｍｍであると、貴金属チップ４Ａを有さない
通常のスパークプラグと耐久性において差が生じないこ
とが判る。
【００２３】図１０の（イ）、（ロ）は同じく図５のス
パークプラグ１００を用いて２０００ｃｃ、６気筒のガ
ソリン機関に装着して５０００ｒｐｍ、全負荷×１分間
とアイドリング×１分間の運転条件で冷熱サイクルの繰
り返しテストを行ったデータを示す。（イ）は図５に示
す本発明のスパークプラグ１００と、電気抵抗溶接によ
り貴金属塊が溶融固着された比較品との、貴金属塊４の
食い込み深さＢと貴金属塊４の剥離までの耐久時間との
関係を示すデータである。Ｂ＝０であっても剥離発生ま
での時間が電気抵抗溶接により貴金属塊が溶融固着した
比較品と比べて長いことを示している。（ロ）は接地電
極の発火部に電気抵抗溶接により貴金属塊が溶融固着さ
れた比較品と、レーザー溶接により貴金属塊４が溶融固
着された図５に示す本発明品（スパークプラグ１００）
との接地電極５における貴金属塊４の電極母材からの剥
離までの時間および火花消耗量の比較のデータである。
本発明品は４００時間たっても貴金属塊４が脱落が生じ
ないのに対して、比較品は２００時間前後で脱落した。
また火花消耗も本発明品の方が幾分少ない。
パークプラグ１００を用いて２０００ｃｃ、６気筒のガ
ソリン機関に装着して５０００ｒｐｍ、全負荷×１分間
とアイドリング×１分間の運転条件で冷熱サイクルの繰
り返しテストを行ったデータを示す。（イ）は図５に示
す本発明のスパークプラグ１００と、電気抵抗溶接によ
り貴金属塊が溶融固着された比較品との、貴金属塊４の
食い込み深さＢと貴金属塊４の剥離までの耐久時間との
関係を示すデータである。Ｂ＝０であっても剥離発生ま
での時間が電気抵抗溶接により貴金属塊が溶融固着した
比較品と比べて長いことを示している。（ロ）は接地電
極の発火部に電気抵抗溶接により貴金属塊が溶融固着さ
れた比較品と、レーザー溶接により貴金属塊４が溶融固
着された図５に示す本発明品（スパークプラグ１００）
との接地電極５における貴金属塊４の電極母材からの剥
離までの時間および火花消耗量の比較のデータである。
本発明品は４００時間たっても貴金属塊４が脱落が生じ
ないのに対して、比較品は２００時間前後で脱落した。
また火花消耗も本発明品の方が幾分少ない。
【図１】この発明にかかるスパークプラグにおける中心
電極の断面図である。
電極の断面図である。
【図２】複合材の製造工程図である。
【図３】図１に示す中心電極の製造工程図である。
【図４】図１に示す中心電極の要部拡大図である。
【図５】図１に示す中心電極を用いたスパークプラグの
要部拡大断面図である。
要部拡大断面図である。
【図６】この発明の他の実施例にかかるスパークプラグ
の断面図である。
の断面図である。
【図７】この発明かかるスパークプラグの電極母材成分
の含有率による耐久テストのデータを示すグラフであ
る。
の含有率による耐久テストのデータを示すグラフであ
る。
【図８】この発明にかかるスパークプラグの電極母材成
分の含有率を変化させたときの耐久テストのデータを示
すグラフである。
分の含有率を変化させたときの耐久テストのデータを示
すグラフである。
【図９】この発明にかかるスパークプラグの貴金属塊の
大きさを変化させたときの耐久テストのデータを示すグ
ラフである。
大きさを変化させたときの耐久テストのデータを示すグ
ラフである。
【図１０】この発明にかかるスパークプラグの冷熱サイ
クルの繰り返し耐久テストのデータを示すグラフであ
る。
クルの繰り返し耐久テストのデータを示すグラフであ
る。
１００ スパークプラグ
１ 中心電極
２ 電極母材
３ 良熱伝導金属製芯
４ 貴金属塊
４Ａ 貴金属チップ（貴金属部材）
４３ 拡散層
５ 接地電極
ＬＢ レーザービーム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01T 13/20
H01T 13/39
H01T 21/02
Claims (7)
- 【請求項１】 中心電極の発火面と対向して火花放電ギ
ャップを形成する発火面を有する接地電極を備え、該中
心電極の発火面と該接地電極の発火面の少なくともいず
れか一方が貴金属塊によって形成されるスパークプラグ
の製造方法であって、 前記中心電極と前記接地電極の少なくともいずれか一方
の電極母材上に貴金属部材を設置し、該貴金属部材側か
らレーザビームを照射することにより、該貴金属部材を
溶融させて、該電極母材との接合面に貴金属成分と電極
母材成分との合金からなる拡散層を有する貴金属塊であ
って、該拡散層を除く部分に該電極母材成分を０．５重
量％以上、８０重量％以下含有する貴金属塊を該電極部
材に溶融固着させることを特徴とするスパークプラグの
製造方法。 - 【請求項２】 前記貴金属塊によって発火面が形成され
る前記中心電極と前記接地電極の少なくともいずれか一
方は、その電極母材成分がＮｉを主体とする合金により
構成されていることを特徴とする請求項１に記載のスパ
ークプラグの製造方法。 - 【請求項３】 前記貴金属塊によって発火面が形成され
る前記中心電極と前記接地電極の少なくともいずれか一
方は、その電極母材成分がＮｉを主体とする合金により
構成されているとともに、少なくともＣｒを含有してい
ることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグの
製造方法。 - 【請求項４】 前記貴金属塊によって発火面が形成され
る前記中心電極と前記接地電極の少なくともいずれか一
方は、その電極母材成分がＮｉを主体とする合金により
構成されているとともに、少なくともＣｒとＦｅを含有
していることを特徴とする請求項１に記載のスパークプ
ラグの製造方法。 - 【請求項５】 前記貴金属塊を前記電極母材に略楔状に
食い込ませた形で溶融固着させることを特徴とする請求
項１ないし請求項４のいずれかに記載のスパークプラグ
の製造方法。 - 【請求項６】 中心電極の発火面と対向して火花放電ギ
ャップを形成する発火面を有する接地電極を備え、該中
心電極の発火面と該接地電極の発火面の少なくともいず
れか一方が貴金属塊によって形成されるスパークプラグ
であって、 前記貴金属塊は、電極母材成分が主体であるＮｉと、少
なくともＣｒとの合金よりなる前記中心電極と前記接地
電極の少なくとも一方に溶融固着されるとともに、該電
極母材との接合面に貴金属成分と電極母材成分との合金
からなる拡散層を有し、該拡散層を除く部分に該電極母
材成分である前記Ｎｉと前記Ｃｒが含有されていること
を特徴とするスパークプラグ。 - 【請求項７】 請求項６に記載のスパークプラグであっ
て、前記貴金属塊は、電極母材成分が主体であるＮｉ
と、少なくともＣｒ、Ｆｅとの合金よりなる前記中心電
極と前記接地電極の少なくとも一方に溶融固着されると
ともに、該拡散層を除く部分に該電極母材成分である前
記Ｎｉ、前記Ｃｒ、前記Ｆｅが含有されていることを特
徴とするスパークプラグ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11822799A JP3364746B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | スパークプラグの製造方法及びスパークプラグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11822799A JP3364746B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | スパークプラグの製造方法及びスパークプラグ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4114809A Division JPH05234662A (ja) | 1991-12-27 | 1992-05-07 | スパークプラグ用電極およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11329667A JPH11329667A (ja) | 1999-11-30 |
| JP3364746B2 true JP3364746B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=14731381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11822799A Expired - Lifetime JP3364746B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | スパークプラグの製造方法及びスパークプラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3364746B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10149630C1 (de) * | 2001-10-09 | 2003-10-09 | Beru Ag | Zündkerze und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| DE102015121862B4 (de) * | 2015-12-15 | 2017-12-28 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Zündkerze |
-
1999
- 1999-04-26 JP JP11822799A patent/JP3364746B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11329667A (ja) | 1999-11-30 |
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