JP4885837B2

JP4885837B2 - スパークプラグの製造方法

Info

Publication number: JP4885837B2
Application number: JP2007338088A
Authority: JP
Inventors: 直道宮下; 守無笹; 彰鈴木; 計良鳥居
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-12-27
Also published as: JP2009158408A

Description

本発明は、中心電極との間で火花放電間隙を形成する針状の発火部を接地電極に設けたスパークプラグの製造方法に関するものである。

中心電極と対向する接地電極の他端部の内面（一面）に針状の発火部を設け、その発火部と中心電極との間で火花放電間隙を形成したスパークプラグが知られている。このような針状の発火部を有するスパークプラグでは、従来のものと比べ接地電極を火花放電間隙から遠ざけることができるため、火花放電間隙で形成される火炎核が、その成長過程の初期の段階において接地電極に接触しにくい。このため、火炎核が接地電極と接触して熱を奪われることによりその成長が阻害される、いわゆる消炎作用が低減されるので、スパークプラグの着火性を向上することができる。

このような発火部（チップ付き中間部材）として、貴金属部材（チップ）と中間部材とから構成し、中間部材側を接地電極に接合したスパークプラグが知られている（例えば特許文献１参照。）。さらに特許文献１では、中間部材の接地電極との接合面である底面（第２面）を貴金属部材との接合面である天面（第１面）よりも広くすることで溶接面積を広げ、接合強度の向上を図っている。これにより、発火部と接地電極との接合を汎用的な抵抗溶接で行えるようにしている。

ところで、貴金属部材と中間部材との接合は一般にレーザ溶接でなされるが、その接合部位に形成される溶融部は、一般的に、貴金属部材や中間部材に比べ強度が低い。このため、発火部を接地電極に抵抗溶接する際に、中間部材と接地電極との接合面同士を密接させるために必要な押圧力を、貴金属部材を介して中間部材に印加すると、溶融部において内部応力が高まり変形を生じたり、スパークプラグの使用に伴う冷熱負荷を受けた際に、残留する内部応力によってクラックや剥離等を生じたりする虞がある。これを防止するためには、特許文献１のように、天面よりも底面を広くする構成により設けられる鍔部（フランジ部）に対し押圧力を印加して、貴金属部材には押圧力がかからないようにしつつ、中間部材の底面と接地電極の内面とを密接させて抵抗溶接を行うとよい。
特開２００４−１３４２０９号公報

しかしながら、特許文献１のように、抵抗溶接時に筒状の治具等を用いて中間部材の鍔部に押圧力を加えると、底面では、その周縁部において接地電極の内面に対する抗力が大きくなるが、中央部では抗力が小さい状態となる。このため治具を介して溶接電流を流すと、接地電極の内面と密接状態にある底面の周縁部で溶接電流が流れやすく、ここを起点に広がっていく形態で溶融部が形成され、溶接条件（溶接電流の大きさや流す時間など）によっては、周縁部から遠い中央部にて溶融部の形成されない部位が生ずる虞があった。特に、鍔部の剛性が低く押圧時に撓みが生ずるような状態では、底面の中央部において接地電極の内面に対し当接せず間隙を生ずる虞もあり、周縁部から内部に進行した酸化スケールがこうした溶融部の非形成部位に達すると酸化スケールが拡大し、クラックや剥離等を生ずる虞があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、貴金属部材と一体となった中間部材を接地電極に抵抗溶接する際の接合強度を高めることができるスパークプラグの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のスパークプラグの製造方法は、中心電極と、軸線方向に沿って延びる軸孔を有し、その軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、当該絶縁碍子を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、一端部が前記主体金具に接合され、他端部における自身の一面が前記中心電極の先端部に向き合うように屈曲され、前記中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極と、当該接地電極の前記他端部における前記一面上で前記火花放電間隙の形成される位置に設けられ、前記一面から前記中心電極へ向けて突出する形態をなす発火部であって、自身の突出方向において、前記中心電極側に配置される貴金属部材、および当該貴金属部材と前記接地電極との間に配置される中間部材を互いに接合してなる発火部とを備えたスパークプラグを製造するためのスパークプラグの製造方法であって、前記発火部の前記中間部材は、前記貴金属部材との接合面である天面を含み、前記突出方向に沿って延びる柱状をなす柱部と、前記接地電極との接合面である底面を含み、前記柱部よりも径方向に拡径された鍔状をなす鍔部と、当該鍔部の前記底面の中央部にて前記突出方向に最も突出する頂部を有し、前記底面の一部もしくは全部が前記底面の縁部よりも前記突出方向に突出する形態をなす突部とを有すると共に、前記突出方向において前記頂部が前記縁部から突出する突出長さＬが０．０５≦Ｌ≦０．２０［ｍｍ］を満たしつつ、前記突部のうち、前記頂部から前記突出方向に沿って０．０５ｍｍまでに含まれる部位の体積Ｖが０．００２ｍｍ^３≦Ｖ≦０．０２５ｍｍ^３を満たし、且つ、前記突出方向に沿う自身の中心線を含む断面において、前記頂部を通り前記突出方向に沿う第１仮想線上の複数の位置における前記中間部材のビッカース硬さの平均値をＨＳとし、前記接地電極の幅方向の中心線を含む断面において、前記接地電極の厚み方向に沿う第２仮想線上の複数の位置における前記接地電極のビッカース硬さの平均値をＨＢとしたときに、４０≦ＨＳ−ＨＢ≦２４０［ＨＶ］を満たすものであり、前記スパークプラグの製造過程において、この中間部材と、前記貴金属部材とを前記突出方向に重ねてレーザ溶接し、前記発火部を形成するレーザ溶接工程と、前記中間部材の前記突部を前記接地電極の前記一面側へ向けつつ前記鍔部を押圧し、前記発火部を前記一面上に配置する配置工程と、前記鍔部を介して前記中間部材と前記接地電極との間に溶接電流を流し、前記中間部材の前記底面を前記接地電極の前記一面に抵抗溶接する抵抗溶接工程とを有することを特徴とする。

また、請求項２に係る発明のスパークプラグの製造方法は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記中間部材は、前記突出方向と直交する径方向において、前記鍔部が前記柱部の外周面の位置よりも突出する長さをＡとし、前記突出方向における前記鍔部の厚みをＢとしたときに、Ａ／Ｂ≦３．０を満たすと共に、前記柱部と前記鍔部との境界線を通り前記突出方向に沿う仮想面にて前記鍔部が切り取られる断面上で前記突出方向の中央の位置をＰＥとし、その位置ＰＥを通り、前記突出方向に直交する仮想平面が前記中間部材の中心線と交差する位置をＰＣとしたときに、位置ＰＥにおける自身のビッカース硬さＨＥと、位置ＰＣにおける自身のビッカース硬さＨＣとが１．０≦ＨＥ／ＨＣ≦１．３を満たすものであることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明のスパークプラグの製造方法は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記中間部材は、Ｎｉを主成分とするＮｉ合金からなることを特徴とする。

請求項１に係る発明のスパークプラグの製造方法では、貴金属部材と中間部材とを接合してなる発火部を接地電極に抵抗溶接するにあたり、接合面となる中間部材の底面を接地電極の一面に密接させるため、中間部材に設けた鍔部を押圧して、接地電極に対して発火部を押しつけている。これにより、貴金属部材に外部応力がかかることがなく、特に、貴金属部材と中間部材との接合部位に形成された溶融部において内部応力が高まることがないので、貴金属部材と中間部材との接合強度を維持することができる。

また、鍔部の押圧により、中間部材の底面では周縁部において接地電極の一面に対する抗力が大きくなるため、一面と周縁部との間は、一面と中央部との間よりもより密着した状態となる。このため、両者間の接触抵抗が小さくなり、溶接電流は周縁部側にて流れやすくなる一方で、中央部側では流れにくくなり、溶接に必要な発熱量が得られなくなると中央部側にて溶融部が形成されない部位が生ずる虞がある。請求項１に係る発明のスパークプラグでは、底面の中央部に、最も突出する頂部を有する突部が設けられているので、発火部と接地電極との接合の際には、接地電極の一面に対し中間部材の底面全体が当接する前に、まず突部が当接する形態となる。この状態で溶接電流が流れると、底面の周縁部が一面に当接する前に、突部の先端から溶融して溶融部が形成される形態となるので、底面において中央部から周縁部へ向けて溶融部が広がる形態となる。さらに、突部が溶融し、底面全体が接地電極の一面に当接した際には、上記のように、底面と一面とが密接状態となりやすい周縁部において溶融部が形成される。従って、溶融部の非形成部位を少なくすることができるので、発火部と接地電極との間での接合強度を高めることができる。

このように、発火部と接地電極との間での接合強度を高めるには、接合の過程において突部が確実に接地電極の一面と当接し、その突部を介して溶接電流が流れることが肝要である。そのためには突出方向において、底面の縁部を基準に頂部が突出する突出長さＬが０．０５ｍｍ以上となるように突部を突出させるとよい。このようにすれば、発火部と接地電極との接合の初期の段階で確実に突部を介して溶接電流を流すことができ、底面の中央部に確実に溶融部を形成させることができる。

もっとも、ただ突部を突出させるだけでなく、頂部から突出方向に０．０５ｍｍまでに含まれる突部の体積Ｖを０．００２ｍｍ^３以上とすることも、上記同様、突部において溶接電流が流れにくくなるのを防止する上で望ましい。体積Ｖが０．００２ｍｍ^３未満であると、発火部と接地電極との接合の初期の段階において突部がすぐに溶融してしまい、底面の中央部において十分な溶融部が形成される前に周縁部が接地電極と接触し、中央部における溶融部の形成が阻害されて、発火部と接地電極との接合強度の低下を招く虞がある。

一方、突部が大きすぎると抵抗溶接の際に突部が溶融しきれなくなり、底面の周縁部と一面との接触が難しくなって、底面全体でみたときの溶融部の形成が不十分となり、接合強度の低下を招く虞がある。これを防止するには、突出方向における突部の突出長さＬを０．２０ｍｍ以下とすることが望ましい。同様に、頂部から突出方向に０．０５ｍｍまでに含まれる突部の体積Ｖについても０．０２５ｍｍ^３以下とするとよい。このように突部の大きさを規定すれば、突部の溶融による底面の中央部において十分な大きさの溶融部を形成することができると共に、その中央部における溶融部の形成を妨げることなく周縁部においても溶融部を形成することができ、発火部と接地電極との接合強度を高めることができる。

また、中間部材のビッカース硬さの平均値ＨＳと接地電極のビッカース硬さの平均値ＨＢとの硬度差（ＨＳ−ＨＢ）を４０ＨＶ以上とすれば、抵抗溶接の際に中間部材を接地電極に押し当てたとき、中間部材の突部側の一方的な変形を抑制することができる。この硬度差（ＨＳ−ＨＢ）が４０ＨＶ未満であると、抵抗溶接の際に、底面の中央部において十分な溶融部が形成される前に突部が変形し、底面の周縁部と接地電極の一面が接触する虞がある。すると、底面の周縁部と一面との接触抵抗の低下に伴い、底面の周縁部側で溶接電流が流れやすくなる一方で中央部側では溶接電流が流れにくくなることから発熱量が不十分となり、中央部側での溶融部の形成が阻害されて、発火部と接地電極との間で十分な接合強度を得られなくなる虞がある。

一方、中間部材と接地電極との硬度差（ＨＳ−ＨＢ）が大きくなりすぎると、抵抗溶接の際に、中間部材の押圧と共に突部が接地電極の一面にめり込み、底面の突部を除く部位と一面とが接触しやすくなる。この状態で溶接電流が流れると、突部を介さずに溶接電流が流れる虞がある。これを防止するには、硬度差（ＨＳ−ＨＢ）を２４０ＨＶ以下とし、抵抗溶接の際に押圧力が加えられても、突部が接地電極の一面にめり込むことがないようにすればよい。

また、上記のように、配置工程において押圧される中間部材の鍔部の撓みを抑制するには、請求項２に係る発明によれば、鍔部が径方向に突出する径方向長さＡと厚みＢとの関係Ａ／Ｂが、Ａ／Ｂ≦３．０を満たすことが好ましい。Ａ／Ｂが３．０より大きくなると鍔部の径方向長さＡが長くなり、接合の際の押圧力によって、鍔部において柱部の外周を基準に外方へ突出する部分の根元に相当する部位にかかる応力が大きくなるので、その根元の部位より突出する部分にて鍔部が撓みやすくなる。これにより、発火部と接地電極との接合の初期の段階において底面の周縁部が接地電極の一面と接触し、中央部側での溶融部の形成が阻害され、発火部と接地電極との間で十分な接合強度を得られなくなる虞がある。

そして確実に鍔部の撓みを抑制するには、請求項２に係る発明によれば、上記に加え、鍔部の根元部分に相当する位置ＰＥにおける中間部材の硬さ（ビッカース硬さ）ＨＥと、鍔部の中央部分に相当する位置ＰＣにおける中間部材の硬さ（ビッカース硬さ）ＨＣとの関係ＨＥ／ＨＣが、１．０≦ＨＥ／ＨＣ≦１．３を満たすことが好ましい。位置ＰＥにおける硬さＨＥが位置ＰＣにおける硬さＨＣよりも小さい場合、すなわち、ＨＥ／ＨＣが１．０未満の場合、鍔部の上記した根元部分よりも径方向に突出する部分が、根元部分を基点に撓りやすくなる。そして発火部と接地電極との接合の初期の段階において底面の周縁部が接地電極の一面と接触すると、中央部側での溶融部の形成が阻害され、発火部と接地電極との間で十分な接合強度を得られなくなる虞がある。

よって硬さＨＥは硬さＨＣよりも大きいとよいが、硬度差が大きくなってＨＥ／ＨＣが１．３より大きくなると、底面の中央部において底面の凹みや突部の潰れを生ずる虞がある。するとその中央部において底面と接地電極の一面との間で十分な抗力が生じず、溶接電流が周縁部と比べて流れにくくなるので溶融部の形成されない部位が生じ、発火部と接地電極との接合強度が低下する虞がある。

また、請求項３に係る発明のように、中間部材を、Ｎｉを主成分とするＮｉ合金から形成することで、一般にＮｉ合金から形成される接地電極との接合性を高めることができるので、レーザ溶接よりも加工の手間がかからない抵抗溶接であっても十分な接合強度を得ることができる。なお、本発明において「主成分」とは、その成分が、含有される全成分のうち最も含有量（重量％）の高い成分であるものをいう。

以下、本発明を具体化したスパークプラグの製造方法の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１〜図３を参照し、一例として、本製造方法によって製造されるスパークプラグ１００の構造について説明する。図１は、スパークプラグ１００の部分断面図である。図２は、スパークプラグ１００の火花放電間隙ＧＡＰ付近を拡大してみた断面図である。図３は、発火部７０付近の断面図である。なお、図１，図２において、スパークプラグ１００の軸線Ｏ方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。

図１に示すように、スパークプラグ１００は、概略、絶縁碍子１０の軸孔１２内の先端側に中心電極２０を保持し、後端側に端子金具４０を保持し、さらにその絶縁碍子１０を主体金具５０で周方向に取り囲んで保持した構造を有する。また、主体金具５０の先端面５７には接地電極３０が接合されており、その他端部（先端部３１）側が中心電極２０の先端部２２と向き合うように屈曲されて、中心電極２０との間で火花放電間隙ＧＡＰを形成している。

まず、このスパークプラグ１００の絶縁碍子１０について説明する。絶縁碍子１０は周知のようにアルミナ等を焼成して形成され、軸中心に軸線Ｏ方向へ延びる軸孔１２が形成された筒形状を有する。軸線Ｏ方向の略中央には外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、それより後端側（図１における上側）には後端側胴部１８が形成されている。鍔部１９より先端側（図１における下側）には後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成され、更にその先端側胴部１７よりも先端側に、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は先端側ほど縮径されており、スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド（図示外）に取り付けられた際には、その燃焼室内に曝される。また、脚長部１３と先端側胴部１７との間は段部１５として段状に形成されている。

次に、中心電極２０について説明する。中心電極２０は、インコネル（商標名）６００または６０１等のＮｉまたはＮｉを主成分とする合金から形成された母材２４の内部に、その母材２４よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金からなる芯材２５を埋設した構造を有する棒状の電極である。中心電極２０は絶縁碍子１０の軸孔１２内の先端側に保持されており、図２に示すように、その先端部２２が、絶縁碍子１０の先端よりも先端側に突出されている。中心電極２０の先端部２２は先端側に向かって径小となるように形成されており、その先端部２２の先端面には、耐火花消耗性を向上するため貴金属からなる電極チップ９０が接合されている。

この中心電極２０は、図１に示すように、軸孔１２内で軸線Ｏ方向に沿って延設される導電性のシール体４およびセラミック抵抗３を経由して、後方（図１における上方）の端子金具４０と電気的に接続されている。スパークプラグ１００の使用時に、この端子金具４０には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、高電圧が印加されるようになっている。

次に、主体金具５０について説明する。主体金具５０は、内燃機関のエンジンヘッド（図示外）にスパークプラグ１００を固定するための円筒状の金具であり、絶縁碍子１０を、その後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位を取り囲むようにして、内部に保持している。主体金具５０は低炭素鋼材より形成され、図示外のスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部５１と、エンジンヘッドの取付孔（図示外）に螺合するねじ山が形成された取付ねじ部５２とを備えている。

また、主体金具５０の工具係合部５１と取付ねじ部５２との間には鍔状のシール部５４が形成されている。そして、取付ねじ部５２とシール部５４との間のねじ首５９には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１００をエンジンヘッドの取付孔（図示外）に取り付けた際に、シール部５４の座面５５と取付孔の開口周縁との間で押し潰されて変形し、両者間を封止することで、取付孔を介したエンジン内の気密漏れを防止するものである。

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には薄肉の加締部５３が設けられ、シール部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に薄肉の座屈部５８が設けられている。そして、工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０の内周面と絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には円環状のリング部材６，７が介在されており、更に両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３を内側に折り曲げるようにして加締めることにより、リング部材６，７およびタルク９を介し、絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。これにより、主体金具５０の内周で取付ねじ部５２の位置に形成された段部５６に、環状の板パッキン８を介し、絶縁碍子１０の段部１５が支持されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とが一体となる。このとき、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。また、座屈部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の軸線Ｏ方向の圧縮長を長くして主体金具５０内の気密性を高めている。

次に、接地電極３０について説明する。接地電極３０は、断面矩形の棒状に形成した電極であり、中心電極２０と同様に、インコネル（商標名）６００または６０１等のＮｉまたはＮｉを主成分とする合金からなる。図２に示すように、一端部（基端部３２）を主体金具５０の先端面５７に接合し、軸線Ｏ方向に沿って延びつつ屈曲部３４にて折り曲げられ、他端部（先端部３１）において、自身の一面（内面３３）が中心電極２０の先端部２２と向き合う形態をなす。この接地電極３０の先端部３１と、中心電極２０の先端部２２との間で火花放電間隙ＧＡＰを形成している。

この接地電極３０の先端部３１における内面３３で、その火花放電間隙ＧＡＰが形成された位置には、その先端部２２へ向けて内面３３から針状に突出する形態をなす発火部７０が設けられている。発火部７０は、接地電極３０からの突出方向（本実施の形態では軸線Ｏ方向）に沿って重ねて接合された中間部材７５と貴金属部材７１とから構成される。

図３に示す中間部材７５は、Ｎｉを主成分とするＮｉ合金から形成され、円柱状をなす柱部７６と、その柱部７６より接地電極３０側に、径方向に拡径した鍔状をなす鍔部７７とが形成されている。鍔部７７は接地電極３０との接合面（図中点線で示す底面８０）を含み、中間部材７５と接地電極３０とは抵抗溶接によって接合されている。なお、底面８０は、抵抗溶接によって接地電極３０の内面３３と共に溶けて混ざり溶融部７３を形成するため、接合後にその形状を確認することは難しく、図３では点線で示している。また、底面８０の中央部８３には底面８０から円柱状の突部７８が突出形成されており、突部７８の形成位置付近における確実な溶融部７３の形成を担っている。この突部７８付近における溶融部７３の形成過程については後述する。

次に、貴金属部材７１は、耐火花消耗性の高い貴金属を主成分とする部材から円柱状に形成されたものであり、中間部材７５の柱部７６の鍔部７７とは反対側の接合面（天面７９）に接合されている。中間部材７５と貴金属部材７１との接合は、両者の接合面（合わせ面）付近を狙ったレーザ溶接（あるいは電子ビーム溶接）によって行われ、溶接部位には、両者を構成する成分が溶け合い混ざった溶融部７２が形成されている。図２に示すように、この発火部７０が火花放電間隙ＧＡＰに設けられることにより、火花放電時には、中心電極２０の電極チップ９０と発火部７０の貴金属部材７１との間で火花放電が行われる。なお、火花放電間隙ＧＡＰは、中心電極２０と接地電極３０との間にて火花放電が行われる部位をいうが、本実施の形態のようにそれぞれに電極チップ９０や発火部７０を設けた場合、主に両者の間で火花放電が行われる。よって狭義には、電極チップ９０と発火部７０との間の間隙を指す場合もある。

このような構成のスパークプラグ１００では、上記のように、貴金属部材７１と中間部材７５とをレーザ溶接により接合してなる発火部７０が、接地電極３０の内面３３に、その内面３３から針状に突出するように抵抗溶接されている。その抵抗溶接の過程では、発火部７０の底面８０と接地電極３０の内面３３との間に確実に溶融部が形成されるようにするため、接地電極３０に対し発火部７０を押しつけつつ溶接電流が流される。その際に、貴金属部材７１を介して中間部材７５を押圧すると溶融部７２に負荷（外部応力）がかかるので、これを防止するため、本実施の形態では中間部材７５に設けた鍔部７７に治具１５０（図７参照）を当て、貴金属部材７１には非接触の状態で接地電極３０への押圧を行っている。

以下、図３〜図７を参照し、発火部７０を接地電極３０に接合する過程を中心にスパークプラグ１００の製造方法について説明する。図４は、レーザ溶接工程を示す図である。図５は、配置工程を示す図である。図６は、抵抗溶接工程において、溶融部７３が形成され始める様子を示す図である。図７は、抵抗溶接工程において、溶融部７３の形成が進行する様子を示す図である。なお、スパークプラグ１００を製造する過程については公知であるため、ここでは発火部７０を接地電極３０に接合する過程について詳細に説明し、その他の過程については説明を簡略化あるいは省略する。

スパークプラグ１００の製造過程では、主体金具５０の原形となる筒状でねじ無しの金具中間体（図示外）が形成され、その先端面５７に屈曲部３４が形成される前の状態の接地電極３０の基端部３２が接合される。そして取付ねじ部５２にねじ山が転造され、メッキ処理が施される。なお、メッキ処理後に、発火部７０の接合が予定されている接地電極３０の先端部３１における内面３３のメッキを除去する処理が施される場合もある。

また、別工程において作製された、中心電極２０および端子金具４０が組み付けられた状態の絶縁碍子１０が、接地電極３０と一体の主体金具５０の筒孔内に挿通されて、加締め保持される。

一方、発火部７０を構成する貴金属部材７１は、貴金属を主成分とする部材を細長い棒状に成形し、所定の長さに切断することで形成される。また、中間部材７５は、Ｎｉ合金にヘッダー加工を施し、柱部７６、鍔部７７および突部７８を形成することにより作製される。

［レーザ溶接工程］
そして図４に示すように、中間部材７５の天面７９上に貴金属部材７１を配置した状態で治具（図示外）により保持し、中間部材７５の中心線Ｑを軸に両者を回転（図中矢印Ｃで示す。）させつつ、両者の合わせ面を狙ってレーザ光を照射し（図中矢印Ｄで示す。）、溶融部７２を形成する。これにより、貴金属部材７１と中間部材７５とが一体となった発火部７０が形成される。

［配置工程］
次に、図５に示すように、主体金具５０と一体となった接地電極３０の先端部３１における内面３３で、スパークプラグ１００としての完成時に火花放電間隙ＧＡＰが形成される位置（図２参照）に、発火部７０が配置される。中間部材７５の中心線Ｑが接地電極３０との接合後の突出方向に沿う向きに、底面８０が接地電極３０の内面３３と向かい合わされ、その底面８０より突出する突部７８が内面３３に当接される。さらに円筒状の治具１５０の先端周縁部が鍔部７７に当接され、その治具１５０によって接地電極３０へ向けて押しつけられることで（図中矢印Ｅで示す。）、発火部７０が接地電極３０の内面３３上に配置される。

［抵抗溶接工程］
そして図６に示すように、治具１５０による中間部材７５の鍔部７７を介した発火部７０の押圧力が所定の大きさを超えたら治具１５０から接地電極３０へ溶接電流が流される（図中矢印Ｆで示す。）。接地電極３０の内面３３と中間部材７５の突部７８との接触点において発熱が生じ、溶融部７３が形成される。溶融部７３の形成に伴い突部７８が溶けて次第に小さくなり、また治具１５０による押圧が継続されるため、中間部材７５の底面８０は接地電極３０の内面３３に近づいていく。なお、治具１５０は水冷等により冷却されており、治具１５０と鍔部７７との接触部位では十分な発熱量が得られないので溶融は生じない。そして図７に示すように、底面８０が内面３３に接触すると、その接触部位、すなわち突部７８以外の部位においても溶接電流が流れ（図中矢印Ｇで示す。）、発熱が生じて溶融部７３が形成される。

もっとも、底面８０の周縁部８４側ほど治具１５０の押圧に伴う撓みによって内面３３との接触がより早く生じ、溶融部７３を形成するのに必要な発熱量に達しやすい。よって溶融部７３の形成は、底面８０において周縁部８４側から中央部８３側へ向けて広がるように生ずる。その一方で、先に溶融部７３が形成された、底面８０の中央部８３側から周縁部８４側へ向けて溶融部７３の形成が広がっていく。このため抵抗溶接の終了時には、図３に示したように、底面８０の全体に溶融部７３が広がって形成され、発火部７０と接地電極３０との接合は強固になされる。また、底面８０の全体に溶融部７３が形成されなくとも、少なくとも周縁部８４と中央部８３において溶融部７３が形成されるため、溶融部７３の非形成部位の大きさが小さく、発火部７０と接地電極３０との接合は強固になされる。

そして図２に示すように、接地電極３０の先端部３１における内面３３が中心電極２０の先端部２２に向き合うように屈曲部３４が屈曲され、火花放電間隙ＧＡＰが形成されてスパークプラグ１００が完成する。

このように、スパークプラグ１００の製造過程における抵抗溶接工程では、発火部７０の中間部材７５の構成成分と接地電極３０の構成成分とが溶け合い混ざった溶融部７３が形成される。その際に、底面８０の周縁部８４のみならず中央部８３においても確実に溶融部７３を形成させ、発火部７０と接地電極３０との接合がより強固になされるように、本実施の形態では、中間部材７５の形状や大きさ、硬さ（ビッカース硬さ）について、各種規定を設けている。以下、図８を参照し、中間部材７５等に設けられた各種規定について説明する。図８は、発火部７０と接地電極３０とを接合する前の状態における各部位の形状について説明するため、それらの断面を見た分解斜視図である。

図８に示すように、貴金属部材７１や接地電極３０との接合前の中間部材７５は、上記のように、鍔部７７が底面８０を含み、その底面８０の中央部８３に、突部７８が形成されている。本実施の形態では、突部７８のうち最も突出方向に突出する部位を頂部８１としたとき、底面８０の縁部８２を基準にその頂部８１が突出する突出長さＬが、０．０５≦Ｌ≦０．２０［ｍｍ］を満たすことを規定している。なお、縁部８２は、突出方向に沿って底面８０を見たときの縁となる部位であり、この場合、底面８０の輪郭線に相当する部位である。

突出長さＬが０．０５ｍｍより小さいと、治具１５０によって鍔部７７が押圧された際に、その撓り具合によっては突部７８と共に周縁部８４が接地電極３０の内面３３に接触する場合がある。さらに、治具１５０に押圧された周縁部８４と内面３３との接触抵抗が、突部７８と内面３３との接触抵抗よりも小さくなりやすい。すると周縁部８４側で溶接電流が流れやすくなり、突部７８側には十分な大きさの電流が流れず、溶接に必要な発熱量が得られなくなる虞がある。そして溶融部７３が主に底面８０の周縁部８４で形成され、中央部８３では溶融部７３が非形成となると、発火部７０と接地電極３０との十分な接合強度が得られなくなる虞がある。また、溶融部７３の非形成部位が大きいと、酸化腐食が生じたときその非形成部位を介して広がりやすく、接合強度を低下させる虞がある。

一方、突出長さＬが０．２０ｍｍより大きいと突部７８の大きさが大きくなるため、抵抗溶接工程において突部７８が十分に溶融しきれなくなる虞が生ずる。すると、中間部材７５の底面８０と接地電極３０の内面３３とが十分に密接することができなくなり、周縁部８４などで溶融部７３の形成が不十分となって、接合強度が低下する虞がある。

また、突部７８の体積も溶融部７３の形成具合に影響を与えるため、本実施の形態では、突部７８の頂部８１から突出方向へ０．０５ｍｍまでに含まれる部位の体積Ｖが、０．００２ｍｍ^３≦Ｖ≦０．０２５ｍｍ^３を満たすことを規定している。体積Ｖが０．００２ｍｍ^３未満では、突部７８が比較的早い段階で溶融してしまい、底面８０の中央部８３にて十分な大きさの溶融部７３が形成される前に周縁部８４にて溶接電流が流れやすくなり、中央部８３において十分な接合強度が得られなくなる虞がある。一方、体積Ｖが０．０２５ｍｍ^３より大きいと、突部７８が十分に溶融しきれず、周縁部８４などで底面８０と内面３３とが密接し難くなって溶融部７３の形成が不十分となり、接合強度が低下する虞がある。

また、抵抗溶接の際に、治具１５０により鍔部７７を介して押圧力を与え、突部７８を接地電極３０の内面３３に押し当てることとなるため、突部７８の変形を抑制するには、中間部材７５の硬さは接地電極３０の硬さよりも大きいことが好ましい。具体的に、中間部材７５のビッカース硬さの平均値をＨＳとし、接地電極３０のビッカース硬さの平均値をＨＢとしたとき、硬度差（ＨＳ−ＨＢ）が、４０≦ＨＳ−ＨＢ≦２４０［ＨＶ］を満たすことが好ましい。

なお、中間部材７５の平均の硬さＨＳは、以下のように求める。図８に示すように、中間部材７５の中心線Ｑを含む断面において、突部７８の頂部８１を通り突出方向と平行な第１仮想線Ｘを想定する。この第１仮想線Ｘを６等分し、５つの等分点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を定める。そして各等分点Ｓ１〜Ｓ５においてそれぞれ中間部材７５のビッカース硬さを測定し、それらの平均値を算出することで、中間部材７５の平均の硬さＨＳを求める。

また、接地電極３０の平均の硬さＨＢについても同様である。接地電極３０の内面３３（接地電極３０の長手方向における内向きの面）上で、接地電極３０の長手方向と直交する方向を幅方向とし、その幅方向の中心線Ｒを得る。次に、中心線Ｒを含み、内面３３と直交する接地電極３０の断面において、中心線Ｒと直交する方向を、接地電極３０の厚み方向とする。そして、接地電極３０のその断面上で、厚み方向と平行な第２仮想線Ｙを想定する。この第２仮想線Ｙを６等分し、５つの等分点Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５を定め、各等分点Ｔ１〜Ｔ５においてそれぞれ接地電極３０のビッカース硬さを測定し、それらの平均値を算出することで、接地電極３０の平均の硬さＨＢを求める。

このようにして求めた平均の硬さＨＳ，ＨＢから、その差分を硬度差として算出する。硬度差（ＨＳ−ＨＢ）が４０ＨＶ未満であると、抵抗溶接の際に、底面８０の中央部８３において十分な溶融部７３が形成される前に突部７８が変形し、底面８０の周縁部８４と接地電極３０の内面３３が接触する虞がある。すると、底面８０の周縁部８４と内面３３との接触抵抗の低下に伴い、底面８０の周縁部８４側で溶接電流が流れやすくなる。その一方で、中央部８３側では溶接電流が流れにくくなることから発熱量が不十分となり、中央部８３での溶融部７３の形成が阻害されて発火部７０と接地電極３０との間で十分な接合強度を得られなくなる虞がある。

一方、中間部材７５と接地電極３０との硬度差（ＨＳ−ＨＢ）が大きくなりすぎると、抵抗溶接の際に、中間部材７５の押圧と共に突部７８が接地電極３０の内面３３にめり込み、底面８０の突部７８を除く部位と内面３３とが接触しやすくなる。この状態で溶接電流が流れると、突部７８を介さずに溶接電流が流れる虞がある。治具１５０による鍔部７７の押圧で、底面８０の周縁部８４と内面３３との接触抵抗が小さくなるため、周縁部８４側で溶接電流が流れやすくなる。その一方で、中央部８３側では溶接電流が流れにくくなることから発熱量が不十分となり、溶融部７３の形成が阻害され、上記同様、発火部７０と接地電極３０との間で十分な接合強度を得られなくなる虞がある。これを防止するには、硬度差（ＨＳ−ＨＢ）を２４０ＨＶ以下とし、抵抗溶接の際に押圧力が加えられても、突部７８が接地電極３０の内面３３にめり込むことがないようにすればよい。

また、抵抗溶接の際に、突部７８が溶融して底面８０の中央部８３に溶融部７３が形成されるが、その過程で治具１５０によって押圧される鍔部７７が撓むと、底面８０の周縁部８４が接地電極３０の内面３３に接触しやすくなる。上記のように硬さや突部７８の大きさなどが狙いの範囲にあっても、鍔部７７の撓みを抑制できないと、発火部７０と接地電極３０との間で十分な接合強度が得られない。そこで本実施の形態では、鍔部７７が柱部７６の外周面８５の位置よりも径方向に突出する径方向長さＡと、その鍔部７７の厚みＢとの関係Ａ／Ｂが、Ａ／Ｂ≦３．０を満たすことを規定している。

また、図８に示すように、柱部７６と鍔部７７との境界線を通り突出方向に沿う仮想面によって切り取られる鍔部７７の断面において、突出方向の中央の位置を、鍔部７７の径方向に突出する部分の根元に相当する位置ＰＥとする。そして位置ＰＥを通り突出方向と直交する仮想平面Ｚを想定し、その仮想平面Ｚが中間部材７５の中心線Ｑと交差する位置を、鍔部７７の中央に相当する位置ＰＣとする。このとき、上記した鍔部７７の径方向長さＡと厚みＢとの関係に加え、位置ＰＥにおける中間部材７５のビッカース硬さＨＥと、位置ＰＣにおける中間部材７５のビッカース硬さＨＣとの関係ＨＥ／ＨＣが、１．０≦ＨＥ／ＨＣ≦１．３を満たすことを規定している。

鍔部７７の厚みＢがより薄く、または径方向長さＡがより大きくなれば、抵抗溶接時の治具１５０の押圧により鍔部７７の径方向に突出する部分が撓みやすくなる。厚みＢに対する径方向長さＡ（Ａ／Ｂ）が３．０より大きくなると、抵抗溶接工程の初期の段階で鍔部７７の撓みによって底面８０の周縁部８４が接地電極３０の内面３３と接触する虞がある。すると上記同様、中央部８３側での溶融部７３の形成が阻害され、発火部７０と接地電極３０との間で十分な接合強度を得られなくなる虞がある。

また、鍔部７７の径方向に突出する部分の根元に相当する位置ＰＥの硬さＨＥが、鍔部７７の中央に相当する位置ＰＣの硬さＨＣよりも小さく、すなわちＨＥ／ＨＣが１．０未満であると、鍔部７７の径方向に突出する部分が、根元を起点に撓りやすくなる。抵抗溶接工程の初期の段階で、鍔部７７のその撓りによって底面８０の周縁部８４が接地電極３０の内面３３と接触すれば、上記同様、中央部８３側での溶融部７３の形成が阻害され、発火部７０と接地電極３０との間で十分な接合強度を得られなくなる虞がある。

従って、位置ＰＥの硬さＨＥが位置ＰＣの硬さＨＣよりも大きいとよいが、硬度差が大きくなってＨＥ／ＨＣが１．３より大きくなると、抵抗溶接工程において、底面８０の中央部８３において底面８０の凹みや突部７８の潰れを生ずる虞がある。するとその中央部８３において底面８０と接地電極３０の内面３３との間で十分な抗力が生じず、溶接電流が周縁部８４と比べて流れにくくなるので溶融部７３の形成されない部位が生じ、発火部７０と接地電極３０との接合強度の低下を招く虞がある。

このように、中間部材７５の形状や大きさ、硬さについて各種規定を設けることで、発火部７０と接地電極３０とを抵抗溶接により接合するにあたって底面８０全体に、あるいは少なくとも周縁部８４および中央部８３に溶融部７３を形成することができる。これにより、発火部７０と接地電極３０との接合を強固なものとすることができる。

なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、中間部材７５の突部７８は、本実施の形態では円柱状の突起としたが、底面８０の中央部８３において最も突出する頂部８１を有する形態であればよい。例えば図９に示す、中間部材１７５のように、突部１７８が頂部１８１を頂点とし、底面１８０の縁部１８２を底辺とする円錐状をなしてもよく、頂部１８１が底面１８０の中央部１８３にあれば足りる。突部１７８は、この中間部材１７５のように鍔部１７７に含まれる底面１８０全体により構成されてもよいし、あるいは本実施の形態の突部７８をそのまま円錐状にしたものであってもよい。また、図１０に示す、中間部材２７５のように、突部２７８が縁部２８２を基準に頂部２８１で最も突出する球状をなしてもよく、この場合も頂部２８１が底面２８０の中央部２８３にあればよい。この中間部材２７５においても同様に、突部２７８が鍔部２７７に含まれる底面２８０全体により構成され、鍔部２７７と突部２７８とがシームレスに形成されてもよい。もちろん、鍔部２７７が、中間部材１７５の鍔部１７７のように、ある程度厚みを確保した上で、突部２７８が突出する形態であってもよい。

また、中間部材７５の柱部７６は円柱状をなすとしたが、必ずしもその外径は一定でなくともよく、また、その形状も円柱に限るものではない。例えば図１１に示す、中間部材３７５のように、柱部３７６の外径が、突出方向に鍔部３７７から遠ざかるにつれて縮径するものであってもよい。こうした場合に鍔部３７７の径方向に突出する部分の根元に相当する位置ＰＥを求めるには、柱部３７６と鍔部３７７との境界線を通り突出方向に沿う仮想面によって切り取られる鍔部３７７の断面において、突出方向の中央の位置をＰＥとすればよい。

また、本実施の形態では、接地電極３０の内面３３が中心電極２０と向き合って火花放電間隙ＧＡＰを形成する形態であり、その内面３３を、本発明における「一面」に相当するものとして発火部７０を設けたが、「一面」は、必ずしも接地電極３０の屈曲された内向きの面を指すものではなく、接地電極３０の外表面上で、中心電極２０との間で火花放電間隙ＧＡＰを形成する位置における面であればよい。例えば、図１２に示す、スパークプラグ４００のように、中心電極２０に接合された電極チップ４９０が軸線Ｏ方向に沿って長く延びる形態のものであり、接地電極４３０の先端部４３１がその電極チップ４９０に向かうように屈曲された形態のものであれば、火花放電間隙ＧＡＰは、接地電極４３０の先端側の端面４３３と電極チップ４９０との間で形成されることとなる。このような場合、火花放電間隙ＧＡＰを構成する接地電極４３０の端面４３３を「一面」として捉え、その端面４３３に発火部４７０を設ければよい。

また、スパークプラグ１００の製造過程では、主体金具５０に絶縁碍子１０を組み付けた状態で、接地電極３０の先端部３１における内面３３に発火部７０を接合したが、主体金具５０への絶縁碍子１０の組み付け前に配置工程および抵抗溶接工程を行って発火部７０を接地電極３０に接合してもよい。その後、主体金具５０に絶縁碍子１０を組み付けて、さらに屈曲部３４を屈曲して火花放電間隙ＧＡＰを形成し、スパークプラグ１００を完成させればよい。

このように、中間部材７５の形状や大きさ、硬さについて各種規定を設けたことで、発火部７０と接地電極３０との接合強度の向上を図れることについて確認するため、以下の評価試験を行った。

［実施例１］
まず、突部の突出長さＬの大きさと、発火部および接地電極の接合強度との関係について確認するため、評価試験を行った。この評価試験を行うにあたって、Ｎｉ合金を用い、突部の形状の異なる３０種の中間部材のサンプルを作製した。サンプル１１〜１６は、突部の外径をφ０．２ｍｍとし、突出長さＬを順に０．０２，０．０５，０．１０，０．１５，０．２０，０．２５［ｍｍ］とした。また、サンプル２１〜２６，３１〜３６，４１〜４６，５１〜５６についても同様に、それぞれ突部の外径をφ０．３ｍｍ，φ０．５ｍｍ，φ０．８ｍｍ，φ０．９ｍｍとし、突出長さＬを０．０２〜０．２５［ｍｍ］の範囲で適宜変更した。いずれのサンプルも、鍔部の外径をφ１．４ｍｍ、鍔部の厚みＢを０．１５ｍｍ、柱部の外径をφ０．７５ｍｍとし、平均の硬さ（ビッカース硬さ）ＨＳが３８０ＨＶとなるようにヘッダー加工により作製した。

そして前述した製造過程に従って各サンプルと貴金属部材とを接合して発火部を作製し、試験用の接地電極に抵抗溶接で接合した。なお、接地電極には、平均の硬さ（ビッカース硬さ）ＨＢが１６０ＨＶとなるように形成したものを用いた。本評価試験は発火部と接地電極との接合状態について評価を行うものであり、スパークプラグとして完成させたもので評価試験を行ってもよいが、ここでは単体の接地電極に発火部を接合したものを用いて評価試験を行った。この試験用の接地電極に取り付けた各サンプルをバーナーで１０５０℃に加熱し、２分間保持した後、常温まで自然冷却を行った。これを１サイクルとして１０００サイクルの冷熱試験を行った。

この冷熱試験後に、図１３に示すように、各サンプルを、その中心線Ｑを通る断面で切断し、拡大鏡を用い、発火部５７０と接地電極５３０との間の溶融部５７３の観察を行った。断面における溶融部５７３を観察し、酸化によるクラックや剥離等が発生しなかった部位（すなわち冷熱試験に耐えることのできた部位）の長さｂを、発火部の突出方向と直交する方向において測定した。対象箇所が断続している場合には、各対象箇所の長さ（ｂ１，ｂ２，ｂ３）をそれぞれ測定し、合計した（ｂ＝ｂ１＋ｂ２＋ｂ３）。さらに、発火部５７０と接地電極５３０との接合面全体の長さａ（中間部材５７５の鍔部５７７の外径を、接合面全体の長さａとみなしてもよい。）を測定し、接合面全体の長さａから剥離等が発生しなかった部位の長さｂを差し引いたもの（ａ−ｂ）を酸化スケールが生じた部位の大きさとみなし（発火部５７０と接地電極５３０との間で溶融部５７３を形成できなかった部位も含まれる。）、接合面全体の長さａに対する酸化スケールの大きさの割合｛（ａ−ｂ）／ａ｝×１００［％］を求めた。

酸化スケールの大きさの割合が１０％未満であるものは、発火部と接地電極との間において溶融部が適切に形成され、剥離やクラック等の発生や拡大を十分に抑制でき、高い接合強度を得られる優良なものとして◎と評価した。酸化スケールの大きさの割合が１０％以上５０％未満であるものは、溶融部の形成が適切であり、剥離やクラック等が生じたとしても発火部と接地電極との接合状態を維持可能であり、十分な接合強度を得られる良好なものとして○と評価した。酸化スケールの大きさの割合が５０％以上のものは、溶融部の形成が不十分であり、あるいは溶融部に生じた剥離やクラック等が拡大し、発火部と接地電極との接合状態を維持するのは難しく、十分な接合強度が得られない、望ましくないものとして×と評価した。この評価試験の結果を表１に示す。また、突部の突出長さＬと酸化スケールの大きさの割合との関係に着目し、これをグラフ化したものを図１４に示す。さらに、頂部から突出方向に０．０５ｍｍの長さに含まれる突部の体積Ｖ（０．０５ｍｍ切取り体積Ｖ）と酸化スケールの大きさの割合との関係に着目し、これをグラフ化したものを図１５に示す。

表１および図１４に示すように、突部の突出長さＬに着目すると、突部の外径の違いに関わらず、０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲にて酸化スケールの大きさの割合が減少し、それらの範囲外では酸化スケールの大きさの割合が増加する傾向がみられた。具体的に、突出長さＬが０．０２ｍｍのサンプル１１，２１，３１，４１，５１や突出長さＬが０．２５ｍｍのサンプル１６，２６，３６，４６，５６は、いずれも酸化スケールの大きさの割合が５０％以上となった。

さらに、表１および図１５に示すように、突部の０．０５ｍｍ切取り体積Ｖに着目すると、０．０２５ｍｍ^３を超えると、突部の突出長さＬが０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲にあっても酸化スケールの大きさの割合が５０％以上となった。具体的に、０．０５ｍｍ切取り体積Ｖが０．０２５ｍｍ^３以下のサンプル１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５，４２〜４５は、いずれも酸化スケールの大きさの割合が５０％未満であった。これに対し、０．０５ｍｍ切取り体積Ｖが０．０２５ｍｍ^３より大きな０．０３２ｍｍ^３であるサンプル５２〜５５は、酸化スケールの大きさの割合が５０％以上となった。

また、０．０５ｍｍ切取り体積Ｖが０．０１０ｍｍ^３以下で、突出長さＬが０．１０ｍｍ〜０．１５ｍｍのサンプル１３，１４，２３，２４，３３，３４では、酸化スケールの大きさの割合が１０％未満となり、十分な接合強度を得られることがわかった。

［実施例２］
次に、突部の形状と、発火部および接地電極の接合強度との関係について確認するため、評価試験を行った。この評価試験では、本実施の形態で例示した、突部の形状が円柱状（図８参照）の中間部材のサンプル６１〜６６，７１〜７６と、変形例として説明した、突部の形状が球状（図１０参照）の中間部材のサンプル８１〜８５と、突部の形状が円錐状（図９参照）の中間部材のサンプル９１〜９７とを用意した。サンプル６１〜６６は突部の突出長さＬを０．１０ｍｍとし、サンプル７１〜７６は突部の突出長さＬを０．２０ｍｍとし、共にその外径をφ０．２〜１．０［ｍｍ］の範囲で適宜変更したものである。また、サンプル８１〜８５は、図１０に示すように、球状をなす突部２７８の頂部２８１が、底面２８０の端部２８２を基準に突出方向に延びる長さを突出長さＬとして、０．１０〜０．７５［ｍｍ］の範囲で適宜変更したものである。サンプル９１〜９７も同様に、図９に示すように、円錐状をなす突部１７８の頂部１８１が、底面１８０の縁部１８２を基準に突出方向に延びる長さを突出長さＬとして、０．０５〜０．７５［ｍｍ］の範囲で適宜変更したものである。

各中間部材のサンプルのその他の部位の大きさについては、実施例１と同様に、鍔部の外径をφ１．４ｍｍ、鍔部の厚みＢを０．１５ｍｍ（突部が球状のサンプル８１〜８５は除く。）、柱部の外径をφ０．７５ｍｍとした。また、各サンプルは、平均の硬さ（ビッカース硬さ）ＨＳが３８０ＨＶとなるようにヘッダー加工により作製した。さらに実施例１と同様に、平均の硬さ（ビッカース硬さ）ＨＢが１６０ＨＶとなるように形成した試験用の接地電極に、各サンプルと貴金属部材とを接合した発火部を抵抗溶接で接合し、バーナーで１０５０℃に加熱し、２分間保持した後、常温まで自然冷却を行う１サイクルの冷熱試験を１０００サイクル行った。この冷熱試験後に各サンプルの溶融部の観察を行い、酸化スケールの大きさの割合を求め、上記同様、１０％未満は優良として◎、１０％以上５０％未満は良好として○、５０％以上は望ましくないとして×と評価した。この評価試験の結果を表２に示す。また、頂部から突出方向に０．０５ｍｍの長さに含まれる突部の体積Ｖ（０．０５ｍｍ切取り体積Ｖ）と酸化スケールの大きさの割合との関係に着目し、これをグラフ化したものを図１６に示す。

表２および図１６に示すように、突部が円柱状のサンプル６１〜６６，７１〜７６では、突部の外径を大きくし、０．０５ｍｍ切取り体積Ｖが大きくするに従って、酸化スケールの大きさの割合が増加する傾向がみられた。具体的に、０．０５ｍｍ切取り体積Ｖが０．０２５ｍｍ^３以下の範囲に含まれるサンプル６１〜６４，７１〜７４では、酸化スケールの大きさの割合が５０％未満となった。一方、突部が球状のサンプル８１〜８５は、突部の外周面がそのまま底面全体を構成するため、突部が円柱状のもののように、底面の突部と突部を除く部位との間に段差がなく、また、突部が円柱状のものと比べ、突出長さＬの変化に対する０．０５ｍｍ切取り体積Ｖの変化が小さい。０．０５ｍｍ切取り体積Ｖが０．０２３ｍｍ^３以下の範囲において、酸化スケールの大きさの割合は５０％未満となり、特に、０．０５ｍｍ切取り体積Ｖが０．００８〜０．０２３［ｍｍ^３］の範囲を満たすサンプル８３〜８５では、酸化スケールの大きさの割合が１０％未満となった。そして、突部が円錐状のサンプル９１〜９７は、球状のものと同様に、突部の外周面がそのまま底面全体を構成するため底面との段差がない。しかし頂部が尖った形状となるため、突出長さＬの変化に対する０．０５ｍｍ切取り体積Ｖの変化が大きい。０．０５ｍｍ切取り体積Ｖが０．００２〜０．０２９［ｍｍ^３］以下の範囲において、酸化スケールの大きさの割合は５０％未満となったものの、０．００２ｍｍ^３未満では酸化スケールの大きさの割合が５０％以上となった。

［実施例３］
次に、中間部材の硬さと接地電極の硬さとの関係について確認するため、評価試験を行った。この評価試験で用意した中間部材のサンプル１０１〜１０７は、その形状や寸法を、実施例１の評価試験で優良と評価された中間部材のサンプル２３と同一にした。そして各サンプル作製時に行うヘッダー加工において、図８で説明した５つの等分点Ｓ１〜Ｓ５において測定されるビッカース硬さの平均値ＨＳが、１７５〜４１５［ＨＶ］の範囲で異なる値になるように調整した。

さらに実施例１と同様に、平均の硬さ（ビッカース硬さ）ＨＢが１６０ＨＶとなるように形成した試験用の接地電極に、各サンプルと貴金属部材とを接合した発火部を抵抗溶接で接合し、バーナーで１０５０℃に加熱し、２分間保持した後、常温まで自然冷却を行う１サイクルの冷熱試験を１０００サイクル行った。この冷熱試験後に各サンプルの溶融部の観察を行い、酸化スケールの大きさの割合を求め、上記同様に優良だったものを◎、良好だったものを○、望ましくなかったものを×と評価した。この評価試験の結果を表３に示す。

表３に示すように、中間部材の平均硬さＨＳと接地電極の平均硬さＨＢとの差分（硬度差ＨＳ−ＨＢ）を求めてみると、硬度差ＨＳ−ＨＢが４０〜２４０［ＨＶ］の範囲であるサンプル１０２〜１０６において、酸化スケールについて優良または良好の評価が得られた。特に硬度差ＨＳ−ＨＢが４８〜２２０［ＨＶ］のサンプル１０３〜１０５では、酸化スケールについて優良の評価が得られた。一方、硬度差ＨＳ−ＨＢが４０ＨＶ未満となったサンプル１０１や、２４０ＨＶより大きかったサンプル１０７では、酸化スケールについて望ましくないとの評価となった。

［実施例４］
次に、中間部材の鍔部について、十分な剛性を得るのに望ましい形状と硬さとの関係について確認するため、評価試験を行った。この評価試験では、本実施の形態で例示した、突部の形状が円柱状の中間部材のサンプル１１１〜１２９を用意する上で、柱部の外径と、鍔部の外径および厚みとを適宜調整することで、鍔部の径方向長さＡと厚みＢとの関係（Ａ／Ｂ）を１．１〜３．３の範囲で変更した。さらに、中間部材の加工の際に、切削、鍛造、焼鈍などの加工方法を適宜組み合わせることで、鍔部の根元に相当する位置ＰＥの硬さ（ビッカース硬さ）ＨＥと中央に相当する位置ＰＣの硬さ（ビッカース硬さ）ＨＣとの関係（ＨＥ／ＨＣ）を、０．９〜１．４の範囲で変更した。

そして実施例１と同様に、各サンプルと貴金属部材とを接合した発火部を試験用の接地電極に抵抗溶接で接合したものに対し、バーナーで１０５０℃に加熱し、２分間保持した後、常温まで自然冷却を行う１サイクルの冷熱試験を実施例１より試験条件の厳しい２０００サイクル行った。この冷熱試験後に各サンプルの溶融部の観察を行い、酸化スケールの大きさの割合を求め、上記同様に優良だったものを◎、良好だったものを○、望ましくなかったものを×と評価した。この評価試験の結果を表４に示す。また、Ａ／ＢとＨＥ／ＨＣとの関係に着目し、これをグラフ化したものを図１７に示す。なお、図１７において、◎、○、×で示される評価に添えた数字はサンプル番号を示す。

表４および図１７に示すように、Ａ／Ｂが３．０より大きい値をとるサンプル１１４，１２５，１２８は、酸化スケールについて、いずれも望ましくないとの評価となった。また、ＨＥ／ＨＣが１．０〜１．３の範囲から外れるサンプル１１３，１１４，１１７，１１８についても同様に、酸化スケールについて、いずれも望ましくないとの評価となった。しかし、Ａ／Ｂが３．０以下であり、且つ、ＨＥ／ＨＣが１．０〜１．３の範囲に含まれるサンプル１１１，１１２，１１５，１１６，１１９〜１２４，１２６，１２７，１２９については、酸化スケールについて優良または良好の評価が得られた。

スパークプラグ１００の部分断面図である。スパークプラグ１００の火花放電間隙ＧＡＰ付近を拡大してみた断面図である。発火部７０付近の断面図である。レーザ溶接工程を示す図である。配置工程を示す図である。抵抗溶接工程において、溶融部７３が形成され始める様子を示す図である。抵抗溶接工程において、溶融部７３の形成が進行する様子を示す図である。発火部７０と接地電極３０とを接合する前の状態における各部位の形状について説明するため、それらの断面を見た分解斜視図である。変形例としての中間部材１７５の溶接前の形状を示す断面図である。変形例としての中間部材２７５の溶接前の形状を示す断面図である。変形例としての中間部材３７５の溶接前の形状を示す断面図である。変形例としてのスパークプラグ４００の火花放電間隙ＧＡＰ付近を拡大してみた断面図である。溶融部３７３に生じた酸化スケールの大きさの割合について説明するための図である。突部の突出長さＬと酸化スケールの大きさの割合との関係を示すグラフである。０．０５ｍｍ切取り体積Ｖと酸化スケールの大きさの割合との関係を示すグラフである。０．０５ｍｍ切取り体積Ｖと酸化スケールの大きさの割合との関係を示すグラフである。Ａ／ＢとＨＥ／ＨＣとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１０絶縁碍子
１２軸孔
２０中心電極
２２先端部
３０接地電極
３１先端部
３２基端部
３３内面
５０主体金具
５７先端面
７０発火部
７１貴金属部材
７５中間部材
７６柱部
７７鍔部
７８突部
７９天面
８０底面
８１頂部
８２縁部
８３中央部
８５外周面
１００スパークプラグ

Claims

中心電極と、軸線方向に沿って延びる軸孔を有し、その軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、当該絶縁碍子を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、一端部が前記主体金具に接合され、他端部における自身の一面が前記中心電極の先端部に向き合うように屈曲され、前記中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極と、当該接地電極の前記他端部における前記一面上で前記火花放電間隙の形成される位置に設けられ、前記一面から前記中心電極へ向けて突出する形態をなす発火部であって、自身の突出方向において、前記中心電極側に配置される貴金属部材、および当該貴金属部材と前記接地電極との間に配置される中間部材を互いに接合してなる発火部と
を備えたスパークプラグを製造するためのスパークプラグの製造方法であって、
前記発火部の前記中間部材は、
前記貴金属部材との接合面である天面を含み、前記突出方向に沿って延びる柱状をなす柱部と、
前記接地電極との接合面である底面を含み、前記柱部よりも径方向に拡径された鍔状をなす鍔部と、
当該鍔部の前記底面の中央部にて前記突出方向に最も突出する頂部を有し、前記底面の一部もしくは全部が前記底面の縁部よりも前記突出方向に突出する形態をなす突部と
を有すると共に、
前記突出方向において前記頂部が前記縁部から突出する突出長さＬが０．０５≦Ｌ≦０．２０［ｍｍ］を満たしつつ、
前記突部のうち、前記頂部から前記突出方向に沿って０．０５ｍｍまでに含まれる部位の体積Ｖが０．００２ｍｍ^３≦Ｖ≦０．０２５ｍｍ^３を満たし、且つ、
前記突出方向に沿う自身の中心線を含む断面において、前記頂部を通り前記突出方向に沿う第１仮想線上の複数の位置における前記中間部材のビッカース硬さの平均値をＨＳとし、前記接地電極の幅方向の中心線を含む断面において、前記接地電極の厚み方向に沿う第２仮想線上の複数の位置における前記接地電極のビッカース硬さの平均値をＨＢとしたときに、４０≦ＨＳ−ＨＢ≦２４０［ＨＶ］を満たすものであり、
前記スパークプラグの製造過程において、
この中間部材と、前記貴金属部材とを前記突出方向に重ねてレーザ溶接し、前記発火部を形成するレーザ溶接工程と、
前記中間部材の前記突部を前記接地電極の前記一面側へ向けつつ前記鍔部を押圧し、前記発火部を前記一面上に配置する配置工程と、
前記鍔部を介して前記中間部材と前記接地電極との間に溶接電流を流し、前記中間部材の前記底面を前記接地電極の前記一面に抵抗溶接する抵抗溶接工程と
を有することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
前記中間部材は、
前記突出方向と直交する径方向において、前記鍔部が前記柱部の外周面の位置よりも突出する長さをＡとし、前記突出方向における前記鍔部の厚みをＢとしたときに、Ａ／Ｂ≦３．０を満たすと共に、
前記柱部と前記鍔部との境界線を通り前記突出方向に沿う仮想面にて前記鍔部が切り取られる断面上で前記突出方向の中央の位置をＰＥとし、その位置ＰＥを通り、前記突出方向に直交する仮想平面が前記中間部材の中心線と交差する位置をＰＣとしたときに、位置ＰＥにおける自身のビッカース硬さＨＥと、位置ＰＣにおける自身のビッカース硬さＨＣとが１．０≦ＨＥ／ＨＣ≦１．３を満たすものであ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。
前記中間部材は、Ｎｉを主成分とするＮｉ合金からなることを特徴とする請求項１または２に記載のスパークプラグの製造方法。