JP5662983B2 - 点火プラグ - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関等に使用される点火プラグに関する。
点火プラグは、内燃機関（エンジン）等に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられる。一般に点火プラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、当該軸孔の先端側に挿設される中心電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に固定される接地電極とを備える。接地電極は、自身の略中間部分において先端部が中心電極と対向するように曲げ返されており、接地電極の先端部と中心電極の先端部との間には火花放電間隙が形成される。
ところで、主体金具や接地電極における耐食性の向上を図るべく、その表面にニッケルを主成分とする金属からなるニッケル層を形成することがある。また、ニッケル層を形成するにあたっては、接地電極の接合された主体金具に対してメッキ処理を施すことが一般的に行われる。この場合には、主体金具及び接地電極の表面全域にニッケル層が形成されることとなる。
ところが、接地電極の表面全域にニッケル層が形成された状態で、接地電極を中心電極側へと屈曲させると、屈曲に伴いニッケル層が剥離してしまうおそれがある。ここで、ニッケル層が剥離してしまうと、ニッケル層の剥離部分と中心電極との間での火花放電（いわゆる横飛火）が生じてしまい、着火性が低下してしまうおそれがある。また、近年、耐消耗性や着火性の向上を図るという観点から、接地電極に対して耐消耗性に優れる金属からなるチップを接合することがあるが、接地電極の接合予定部位にニッケル層が形成されていると、接地電極に対するチップの接合性が不十分となってしまうおそれがある。
そこで、接地電極の表面に形成されたニッケル層のうち、少なくとも先端側に位置するニッケル層を除去（剥離）する方法が考えられる。ニッケル層の除去手法としては、所定の研削用治具を用いて、研削によりニッケル層の一部を除去する手法（例えば、特許文献１等参照）や、メッキ処理前に接地電極の先端部にマスキングを施す手法（例えば、特許文献２等）を挙げることができる。
ところで、上記手法では、ニッケル層のうち、除去処理がなされた側（接地電極のうち母材が露出する側）に位置する境界部分は、その厚さが急峻に変化することがある。ここで、ニッケル層のうち接地電極の外側面（中心電極とは反対側に位置する面）に形成された外側面ニッケル層は、内燃機関等の動作時において特に高温となりやすいため、外側面ニッケル層の境界部分において上述のように厚さが急峻に変化している場合には、内燃機関等の動作による加熱・冷却に伴い接地電極が変形（膨張・収縮）した際に、接地電極の変形に対して、外側面ニッケル層の境部分が追従して変形することができず、接地電極と外側面ニッケル層との間で非常に大きな応力差が生じてしまうおそれがある。そのため、加熱・冷却の繰り返しにより、外側面ニッケル層の境界部分が剥離してしまい、剥離したニッケル層が火花放電間隙に入り込むことで、正常な火花放電に支障が生じてしまうおそれがある。尚、接地電極を屈曲させる際においても、上記同様に、接地電極と外側面ニッケル層との間で大きな応力差が生じてしまい、外側面ニッケル層の境界部分が剥離してしまうおそれがある。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、外側面ニッケル層と接地電極との間で生じる応力差を効果的に低減させることができ、外側面ニッケル層の剥離をより確実に防止することができる点火プラグを提供することにある。
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。
構成１．本構成の点火プラグは、筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に固定された接地電極とを備え、
前記接地電極は、自身の母材が露出する母材露出部を有するとともに、
前記接地電極の外表面のうち少なくとも外側面に、前記母材露出部に隣接するニッケル層が形成された点火プラグであって、
前記接地電極の外側面に形成された前記ニッケル層である外側面ニッケル層のうち当該外側面ニッケル層の最大厚さの８０％の厚さを有する部位から、前記外側面ニッケル層のうち前記最大厚さの２０％の厚さを有する部位までの前記接地電極の延伸方向に沿った長さをＬＡとしたとき、ＬＡ≧２５μｍを満たすとともに、この部位における前記外側面ニッケル層の厚みが前記母材露出部側に向けて徐々に薄くなるように構成されていることを特徴とする。
前記主体金具の先端部に固定された接地電極とを備え、
前記接地電極は、自身の母材が露出する母材露出部を有するとともに、
前記接地電極の外表面のうち少なくとも外側面に、前記母材露出部に隣接するニッケル層が形成された点火プラグであって、
前記接地電極の外側面に形成された前記ニッケル層である外側面ニッケル層のうち当該外側面ニッケル層の最大厚さの８０％の厚さを有する部位から、前記外側面ニッケル層のうち前記最大厚さの２０％の厚さを有する部位までの前記接地電極の延伸方向に沿った長さをＬＡとしたとき、ＬＡ≧２５μｍを満たすとともに、この部位における前記外側面ニッケル層の厚みが前記母材露出部側に向けて徐々に薄くなるように構成されていることを特徴とする。
上記構成１によれば、外側面ニッケル層のうち母材露出部と隣接する境界部分は、母材露出部側に向けて徐々に薄くなるように構成されている。従って、冷熱サイクルや屈曲加工に伴い接地電極が変形（伸縮）した際に、外側面ニッケル層の境界部分が接地電極の変形（伸縮）に追従して変形しやすくなる。その結果、外側面ニッケル層と接地電極との間における応力差を効果的に低減させることができ、外側面ニッケル層の剥離をより確実に防止することができる。
構成２．本構成の点火プラグは、上記構成１において、ＬＡ≧５０μｍを満たすことを特徴とする。
上記構成２によれば、外側面ニッケル層と接地電極との間における応力差をより低減させることができ、外側面ニッケル層の剥離防止効果をより高めることができる。
構成３．本構成の点火プラグは、上記構成１又は２において、ＬＡ≧９０μｍを満たすことを特徴とする。
上記構成３によれば、外側面ニッケル層と接地電極との間における応力差を非常に小さくすることができ、外側面ニッケル層の剥離を極めて効果的に防止できる。
構成４．本構成の点火プラグは、筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に固定された接地電極とを備え、
前記接地電極は、自身の母材が露出する母材露出部を有するとともに、
前記接地電極の外表面のうち少なくとも外側面に、前記母材露出部に隣接するニッケル層が形成された点火プラグであって、
前記接地電極の外側面に形成された前記ニッケル層である外側面ニッケル層のうち当該外側面ニッケル層の最大厚さの８０％の厚さを有する部位において、前記接地電極の延伸方向に沿って前記主体金具の先端に対して最も接近する部位から、前記延伸方向に沿って前記主体金具の先端より最も離間する部位までの前記延伸方向に沿った長さをＬＢとしたとき、ＬＢ≧０．２５ｍｍを満たすことを特徴とする。
前記主体金具の先端部に固定された接地電極とを備え、
前記接地電極は、自身の母材が露出する母材露出部を有するとともに、
前記接地電極の外表面のうち少なくとも外側面に、前記母材露出部に隣接するニッケル層が形成された点火プラグであって、
前記接地電極の外側面に形成された前記ニッケル層である外側面ニッケル層のうち当該外側面ニッケル層の最大厚さの８０％の厚さを有する部位において、前記接地電極の延伸方向に沿って前記主体金具の先端に対して最も接近する部位から、前記延伸方向に沿って前記主体金具の先端より最も離間する部位までの前記延伸方向に沿った長さをＬＢとしたとき、ＬＢ≧０．２５ｍｍを満たすことを特徴とする。
上記構成４によれば、外側面ニッケル層と母材露出部との境界の長さが十分に大きなものとされている。従って、外側面ニッケル層の境界部分に加わる単位長さ当たりの応力を十分に小さくすることができる。これにより、外側面ニッケル層の境界部分においてその厚さが急峻に変化する場合であっても、外側面ニッケル層と接地電極との間における応力差を十分に低減させることができる。その結果、外側面ニッケル層の剥離をより確実に防止することができる。
構成５．本構成の点火プラグは、上記構成４において、ＬＢ≧０．４０ｍｍを満たすことを特徴とする。
上記構成５によれば、外側面ニッケル層の境界部分に加わる単位長さ当たりの応力をより一層小さくすることができ、外側面ニッケル層と接地電極との間における応力差を一層低減させることができる。その結果、外側面ニッケル層の剥離防止効果をより向上させることができる。
構成６．本構成の点火プラグは、上記構成４又は５において、ＬＢ≧０．８０ｍｍを満たすことを特徴とする。
上記構成６によれば、外側面ニッケル層の境界部分に加わる単位長さ当たりの応力を非常に小さくすることができ、外側面ニッケル層と接地電極との間における応力差を著しく低減させることができる。その結果、外側面ニッケル層の剥離を極めて効果的に防止することができる。
構成７．本構成の点火プラグは、上記構成４乃至６のいずれかにおいて、前記外側面ニッケル層のうち前記最大厚さの８０％の厚さを有する部位から、前記外側面ニッケル層のうち前記最大厚さの２０％の厚さを有する部位までの前記延伸方向に沿った長さをＬＡとしたとき、ＬＡ≧２５μｍを満たすことを特徴とする。
上記構成７によれば、上記構成１による作用効果と、上記構成４等による作用効果とが合わせて奏されることとなり、外側面ニッケル層の剥離をより一層確実に防止することができる。
構成８．本構成の点火プラグは、上記構成７において、ＬＡ≧５０μｍを満たすことを特徴とする。
上記構成８によれば、上記構成２による作用効果と、上記構成４等による作用効果とが合わせて奏されることとなり、外側面ニッケル層の剥離防止効果を一層高めることができる。
構成９．本構成の点火プラグは、上記構成７又は８において、ＬＡ≧９０μｍを満たすことを特徴とする。
上記構成９によれば、上記構成３による作用効果と、上記構成４等による作用効果とが合わせて奏されることとなり、外側面ニッケル層の剥離防止効果を著しく高めることができる。
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、点火プラグ１の一部破断正面図である。尚、図１では、点火プラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
点火プラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿設されている。中心電極５は、熱伝導性に優れる金属〔例えば、銅や銅合金、純ニッケル（Ｎｉ）等〕からなる内層５Ａ、及び、Ｎｉを主成分とする合金からなる外層５Ｂにより構成されている。さらに、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、絶縁碍子２の先端から突出している。加えて、耐消耗性の向上を図るべく、中心電極５の先端部には、所定の金属〔例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、又は、これらの少なくとも一種を主成分とする合金など〕からなる円柱状のチップ２８が接合されている。
また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により形成されており、軸線ＣＬ１方向に延びる筒状をなしている。また、主体金具３の先端側外周には点火プラグ１を燃焼装置（例えば、内燃機関や燃料電池改質器等）の取付孔に取付けるためのねじ部１５が形成されている。さらに、ねじ部１５よりも後端側には径方向外側に突出する座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。加えて、座部１６よりも後端側には、点火プラグ１を内燃機関等に取付ける際に所定の工具が係合される断面六角形状の工具係合部１９が設けられている。また、主体金具３のうち工具係合部１９よりも後端側には、絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が径方向内側に向けて屈曲形成されている。
さらに、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３に対してその後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。
また、主体金具３の先端部２６には、自身の中間部分にて屈曲され、先端部側面が中心電極５の先端部と対向する接地電極２７が接合されている。接地電極２７は、Ｎｉ合金〔例えば、インコネル６００やインコネル６０１（いずれも登録商標）〕により形成された外層２７Ａと、前記Ｎｉ合金よりも良熱導電性金属である銅合金や純銅等により形成された内層２７Ｂとから構成されている。
加えて、耐消耗性の向上を図るべく、接地電極２７の先端部には、抵抗溶接により、所定の金属（例えば、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｗ、Ｐｄ、又は、これらの少なくとも一種を主成分とする合金など）からなる円柱状のチップ２９が接合されている。そして、両チップ２８，２９間には、間隙としての火花放電間隙３０が形成されており、当該火花放電間隙３０において軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われるようになっている。
また、図２（図２では、図示の便宜上、ニッケル層３１を実際よりも厚く示している）に示すように、接地電極２７の基端部外表面には、Ｎｉを主成分とする金属からなるニッケル層３１が設けられている（尚、「主成分」とあるのは、材料中、最も質量比の高い成分を指すものである）。ニッケル層３１は、接地電極２７の外表面全域にＮｉを主成分とする金属からなるメッキ被膜を設けた上で、接地電極２７の先端部に形成された前記メッキ被膜を除去（剥離）することにより形成されている（メッキ被膜の除去手法については、後に詳述する）。
尚、メッキ被膜の除去に伴い、接地電極２７は、その母材が露出する母材露出部２７Ａを備えることとなり、母材露出部２７Ａは、表面においてニッケル層３１と隣接している。そして、チップ２９は、母材露出部２７Ａに対して溶接されているため、接地電極２７に対するチップ２９の溶接強度が良好なものとなっている。その結果、接地電極２７からのチップ２９の剥離（脱落）防止が図られている。また、メッキ被膜の除去に伴い、接地電極２７を屈曲させる際におけるメッキ被膜の剥離防止が図られている。
さらに、本実施形態において、ニッケル層３１のうち接地電極２７の外側（中心電極５とは反対側）に位置する外側面ニッケル層３１Ａは、母材露出部２７Ａと隣接する境界部分が、母材露出部２７Ａ側に向けて徐々に薄くなるように構成されている。より詳しくは、図３に示すように、接地電極２７の基端部を通り、軸線ＣＬ１を含む断面において、外側面ニッケル層３１Ａの最大厚さＴMaxの８０％の厚さを有する部位Ｐαから、外側面ニッケル層３１Ａのうち前記最大厚さＴMaxの２０％の厚さを有する部位Ｐβまでの接地電極２７の延伸方向に沿った長さをＬＡとしたとき、ＬＡ≧２５μｍを満たすように構成されている。尚、外側面ニッケル層３１Ａの耐剥離性をより向上させるという観点から、前記長さＬＡは大きいほど好ましい。従って、ＬＡ≧５０μｍを満たすことがより好ましく、ＬＡ≧９０μｍを満たすことがより一層好ましい。
また、本実施形態において、前記最大厚さＴMaxは、所定範囲（例えば、３μｍ以上４０μｍ以下）とされている。尚、ニッケル層３１の厚さは、所定の金属顕微鏡（例えば、オリンパス製：型番ＢＸ５１Ｍなど）によって計測することができる。
さらに、図４に示すように、外側面ニッケル層３１Ａと母材露出部２７Ａとの境界は、主体金具３の先端部２６側に向けて凸の湾曲状とされている。そして、外側面ニッケル層３１Ａのうち前記最大厚さＴMaxの８０％の厚さを有する部位Ｐαも同様に、前記先端部２６側に向けて凸の湾曲状をなすように構成されている。そして、外側面ニッケル層３１Ａのうち前記最大厚さＴMaxの８０％の厚さを有する部位Ｐαにおいて、接地電極２７の延伸方向に沿って主体金具３の先端に対して最も接近する部位Ｐα１から、前記延伸方向に沿って主体金具３の先端より最も離間する部位Ｐα２までの前記延伸方向に沿った長さをＬＢとしたとき、ＬＢ≧０．２５ｍｍを満たすように構成されている。すなわち、外側面ニッケル層３１Ａと母材露出部２７Ａとの境界は、その長さが十分に大きなものとなるように構成されている。尚、外側面ニッケル層３１Ａの耐剥離性を一層向上させるという観点から、前記長さＬＢは大きいほど好ましい。従って、ＬＢ≧０．４０ｍｍを満たすことがより好ましく、ＬＢ≧０．８０ｍｍを満たすことがより一層好ましい。
尚、本実施形態では、接地電極２７のうち外側面と内側面（中心電極５側に位置する面）との間に位置する両側面に形成されたニッケル層３１も、前記外側面ニッケル層３１Ａと同様の構成とされている。
次に、上記のように構成されてなる点火プラグ１の製造方法について説明する。
まず、主体金具３を予め製造しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えば、Ｓ１７ＣやＳ２５Ｃといった鉄系素材やステンレス素材）に冷間鍛造加工等を施すことにより貫通孔を形成し、概形を製造する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。
続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ合金等からなる直棒状の接地電極２７が抵抗溶接される。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部１５が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の溶接された主体金具３が得られる。
さらに、接地電極２７の溶接された主体金具３に対して、バレルメッキ法によるメッキ処理が施され、接地電極２７及び主体金具３の外表面全域に、Ｎｉを主成分とする金属からなるメッキ被膜が形成される。メッキ処理に際しては、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ4）や塩化ニッケル（ＮｉＣｌ2）、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）を含む酸性（ｐＨが３．７±０．５程度）のメッキ用水溶液が貯留されたメッキ槽と、壁面が網や穴開き板などにより形成され、前記メッキ用水溶液の液中に浸漬される保持容器とを備えたバレルメッキ装置（図示せず）が用いられる。具体的には、前記保持容器に接地電極２７の接合された主体金具３を収容し、接地電極２７及び主体金具３をメッキ用水溶液中に浸漬する。そして、所定のモータにより前記保持容器を回転させながら、接地電極２７及び主体金具３に対して所定の通電時間に亘って直流電流を流すことにより、接地電極２７及び主体金具３の外表面全域にメッキ被膜を形成する。尚、メッキ処理における通電時間や電流密度（Ａ／ｄｍ2）を調節することで、メッキ被膜の厚さを調節することができる。
メッキ被膜の形成後、メッキ除去装置４１によって、接地電極２７の先端部に形成されたメッキ被膜が剥離（除去）される。詳述すると、メッキ除去装置４１は、図５に示すように、複数の保持孔４２Ａを有する板状の保持治具４２と、ニトロ化合物や炭酸塩、アミン化合物などを含有する剥離液ＬＩが貯留された剥離液槽４３とを備えている。そして、まず、保持治具４２の各保持孔４２Ａに対して主体金具３の先端部を挿通させた上で、前記主体金具３の座部１６を保持治具４２の上面部に対して当接させる。これにより、主体金具３は、その先端部が下向きとなるようにして保持治具４２により保持される。この状態で、接地電極２７の先端部を剥離液槽４３に貯留された剥離液ＬＩに浸漬する。そして、所定時間（例えば、１０分間）、接地電極２７を剥離液ＬＩに浸漬することで、接地電極２７のうち剥離液ＬＩに浸漬された部位の表面に位置するメッキ被膜が除去（剥離）され、その結果、前記ニッケル層３１が形成される。
尚、剥離液ＬＩにおけるニトロ化合物等の濃度や、剥離液ＬＩの温度を変更することで、長さＬＡや長さＬＢを調節することができる。例えば、剥離液ＬＩの濃度を高くしたり、剥離液ＬＩの温度を低くしたりすると、剥離液ＬＩの表面張力が大きくなり、結果として、長さＬＡや長さＬＢを大きくすることができる。また、剥離液ＬＩの粘度を調節し、剥離液ＬＩの表面張力を調節することで、長さＬＡや長さＬＢを変更することも可能である。加えて、接地電極２７を通電状態とされた剥離液ＬＩに浸漬することにより、メッキ被膜の除去を行うこととしてもよい。
メッキ被膜の除去後、保持治具４２に主体金具３が保持された状態のままで、接地電極２７に対して洗浄及び乾燥処理が施される。
次いで、前記主体金具３とは別に、絶縁碍子２を成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用いて、成形用素地造粒物を調製し、これを用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。得られた成形体に対し、研削加工を施すことにより整形するとともに、整形されたものを焼成炉にて焼成することで、絶縁碍子２が得られる。
また、前記主体金具３、絶縁碍子２とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、中央部に放熱性向上を図るための銅合金等を配置したＮｉ合金に鍛造加工を施すことで中心電極５を作製する。さらに、レーザー溶接等により、中心電極５の先端部に対してチップ２８を溶接する。
そして、上記のようにして得られた絶縁碍子２に対して、中心電極５、端子電極６、及び、抵抗体７が、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されており、当該調製されたものが抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に注入された後、後方から端子電極６で押圧しつつ、焼成炉内にて加熱されることで、中心電極５等が封着固定される。尚、このとき、絶縁碍子２の後端側胴部１０表面に釉薬層を同時に焼成することとしてもよいし、事前に釉薬層を形成することとしてもよい。
その後、主体金具３に対して、その後端側開口から絶縁碍子２を挿入した上で、主体金具３の後端部を軸線ＣＬ１方向に沿って押圧し、前記後端部を径方向内側に向けて屈曲させること（すなわち、加締め部２０を形成すること）により、絶縁碍子２と主体金具３とが固定される。
次いで、接地電極２７の先端部（母材露出部２７Ａ）に、チップ２９が抵抗溶接される。そして最後に、接地電極２７を屈曲させるとともに、チップ２８，２９間に形成された火花放電間隙３０の大きさを調整することで、上述の点火プラグ１が得られる。
以上詳述したように、本実施形態によれば、ＬＡ≧２５μｍを満たすように構成されており、外側面ニッケル層３１Ａのうち母材露出部２７Ａと隣接する境界部分は、母材露出部２７Ａ側に向けて徐々に薄くなるように構成されている。従って、冷熱サイクルや屈曲加工に伴い接地電極２７が変形（伸縮）した際に、外側面ニッケル層３１Ａの境界部分が接地電極２７の変形（伸縮）に追従して変形しやすくなる。その結果、外側面ニッケル層３１Ａと接地電極２７との間における応力差を効果的に低減させることができ、外側面ニッケル層３１Ａの剥離をより確実に防止することができる。
さらに、ＬＢ≧０．２５ｍｍを満たすように構成されており、外側面ニッケル層３１Ａと母材露出部２７Ａとの境界の長さが十分に大きなものとされている。従って、外側面ニッケル層３１Ａの境界部分に加わる単位長さ当たりの応力を十分に小さくすることができる。これにより、ＬＡ≧２５μｍとされることと相俟って、外側面ニッケル層３１Ａと接地電極２７との間における応力差をより効果的に低減させることができる。その結果、外側面ニッケル層３１Ａの剥離をより一層確実に防止することができる。
また、本実施形態では、上述の作用効果が、接地電極２７の両側面に形成されたニッケル層３１においても同様に発揮されることとなる。従って、ニッケル層３１の剥離をより一層確実に防止することができる。
次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、剥離液における成分濃度を調節することで、前記長さＬＡを種々変更した点火プラグのサンプルを１００本ずつ作製し、各サンプルについて、耐剥離性評価試験を行った。耐剥離性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルの接地電極を１０００℃にて１５分間加熱した後、室温になるまで徐冷した。次いで、図６に示すように、主体金具の先端から接地電極の先端までの距離が３ｍｍ〜４ｍｍとなり、かつ、屈曲半径が約２ｍｍとなるように接地電極を屈曲させた。その後、目視又は倍率１０倍の拡大鏡により、接地電極の表面において、ニッケル層の剥離（割れ等）が生じているか否かを確認した。ここで、１００本のサンプルの全てにおいて、ニッケル層の剥離が生じていなかった場合には、格段に優れた耐剥離性を有するとして「☆☆☆」の評価を下し、１００本のサンプル中に、φ１ｍｍ未満のニッケル層の剥離が１本だけ生じていた場合には、極めて優れた耐剥離性を有するとして「☆☆」の評価を下すこととした。さらに、１００本のサンプル中に、φ１ｍｍ未満のニッケル層の剥離が２本だけ生じていた場合には、優れた耐剥離性を有するとして「☆」の評価を下し、φ１ｍｍ未満のニッケル層の剥離が３本だけ生じていた場合には、良好な耐剥離性を有するとして「◎」の評価を下すこととした。加えて、１００本のサンプル中に、φ１ｍｍ未満のニッケル層の剥離が４本生じていた場合、又は、φ１ｍｍ以上のニッケル層の剥離が１本生じていた場合には、十分な耐剥離性を有するとして「○」の評価を下すこととした。一方で、１００本のサンプル中に、φ１ｍｍ未満のニッケル層の剥離が５本以上生じていた場合、又は、φ１ｍｍ以上のニッケル層の剥離が２本以上生じていた場合には、耐剥離性に劣るとして「×」の評価を下すこととした。
表１に、当該試験の結果を示す。尚、メッキ被膜を剥離（除去）する際において、剥離液のＰＨを１０とし、剥離液の温度を６０℃とし、剥離液に対する接地電極の浸漬時間を１０分間とした。
表１に示すように、長さＬＡを２５μｍ以上としたサンプルは、優れた耐剥離性を有することが明らかとなった。これは、外側面ニッケル層のうち母材露出部に隣接する部分（境界部分）の厚さが急峻に変化することなく、母材露出部側に向けて徐々に変化するように構成したことで、冷熱サイクルや屈曲加工に伴い接地電極が変形（伸縮）した際に、外側面ニッケル層の境界部分が接地電極の変形（伸縮）に追従して変形し、その結果、外側面ニッケル層と接地電極との間における応力差が十分に低減したためであると考えられる。
また特に、長さＬＡを５０μｍ以上とした場合には、一層優れた耐剥離性を実現することができ、長さＬＡを９０μｍ以上とした場合には、より一層優れた耐剥離性を実現できることが分かった。
上記試験の結果より、耐剥離性の向上を図るべく、長さＬＡを２５μｍ以上とすることが好ましいといえる。
また、耐剥離性を一層向上させるという観点から、長さＬＡを５０μｍ以上とすることがより好ましく、長さＬＡを９０μｍ以上とすることがより一層好ましいといえる。
次に、長さＬＡを２５μｍ又は９０μｍとした上で、剥離液の温度を調節することにより前記長さＬＢを種々変更した点火プラグのサンプルを１００本ずつ作製し、各サンプルについて、上記耐剥離性評価試験を行った。尚、本試験においては、加熱温度を１０００℃から１０５０℃に変更し、接地電極からニッケル層がより剥離しやすい条件とした。表２に、長さＬＡを２５μｍとしたサンプルの試験結果を示し、表３に、長さＬＡを９０μｍとしたサンプルの試験結果を示す。
尚、メッキ被膜を剥離（除去）する際において、剥離液のＰＨを１０とし、剥離液の温度を６０℃とし、剥離液に対する接地電極の浸漬時間を１０分間とした。また、剥離液の成分濃度を調節することにより、長さＬＡを変更した。
表２及び表３に示すように、長さＬＢを０．２５ｍｍ以上としたサンプルは、ニッケル層の剥離がより生じやすい厳しい条件においても、良好な耐剥離性を確保できることが分かった。これは、長さＬＢを０．２５ｍｍ以上とし、外側面ニッケル層と母材露出部との境界の長さを比較的大きなものとしたことで、外側面ニッケル層の境界部分に加わる単位長さ当たりの応力が十分に小さくなり、その結果、外側面ニッケル層と接地電極との間における応力差が一層低減したためであると考えられる。
また特に、長さＬＢを０．４０ｍｍ以上とした場合には、耐剥離性を一層向上させることができ、長さＬＢを０．８０ｍｍ以上とした場合には、耐剥離性をより一層向上させることができることが確認された。
上記試験の結果より、耐剥離性の更なる向上を図るべく、長さＬＢを０．２５ｍｍ以上とすることが好ましいといえる。
また、耐剥離性をさらに向上させるという観点から、長さＬＢを０．４０ｍｍ以上とすることがより好ましく、長さＬＢを０．８０ｍｍ以上とすることがより一層好ましいといえる。
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
（ａ）上記実施形態において、接地電極２７は屈曲しているが、接地電極２７は必ずしも屈曲している必要はなく、直棒状であってもよい。
（ｂ）ニッケル層３１の表面に、三価クロメート層（含有されるクロム成分のうち９５質量％以上が三価クロムにより構成されるもの）を設けることとしてもよい。この場合には、耐食性の更なる向上を図ることができる。
（ｃ）ニッケル層３１の表面（三価クロメート層を設ける場合には、三価クロメート層の表面に）、炭素（Ｃ）、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、及び、硫黄（Ｓ）のうち少なくとも一種を含有する防錆油が塗布されてなる防錆油層を設けることとしてもよい。この場合には、耐食性を一層向上させることができる。
（ｄ）ニッケル層３１を設けるためのメッキ処理の前段階に、ニッケルストライク処理を施し、接地電極２７の表面に薄膜のニッケルストライク層を設けることとしてもよい。ニッケルストライク処理は、例えば、ＮｉＳＯ4やＮｉＣｌ2、Ｈ3ＢＯ3、ＨＣｌを含む強酸性（ｐＨが１以下）のメッキ用水溶液を用いてバレルメッキ処理を施すものであり、ニッケルストライク処理を施すことで、接地電極２７の表面に付着した不純物を除去することができる。その結果、接地電極２７に対するニッケル層３１の密着性をより向上させることができ、耐食性を一層向上させることができる。
（ｅ）上記実施形態において、点火プラグ１は、火花放電間隙３０において火花放電を生じさせるものであるが、本発明の技術思想を適用可能な点火プラグの構成はこれに限定されるものではない。従って、例えば、火花放電間隙に交流電力を投入し、火花放電間隙において交流プラズマを生成する点火プラグ（交流プラズマ点火プラグ）等に対して、本発明の技術思想を適用することとしてもよい。
（ｆ）上記実施形態では、中心電極５や接地電極２７にチップ２８，２９が設けられているが、チップを設けないこととしてもよい。
（ｇ）上記実施形態では、主体金具３の先端部に接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。
（ｈ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状は、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。
１…点火プラグ
３…主体金具
２７…接地電極
２７Ａ…母材露出部
３０…火花放電間隙（間隙）
３１…ニッケル層
３１Ａ…外側面ニッケル層
３…主体金具
２７…接地電極
２７Ａ…母材露出部
３０…火花放電間隙（間隙）
３１…ニッケル層
３１Ａ…外側面ニッケル層
Claims (9)
- 筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に固定された接地電極とを備え、
前記接地電極は、自身の母材が露出する母材露出部を有するとともに、
前記接地電極の外表面のうち少なくとも外側面に、前記母材露出部に隣接するニッケル層が形成された点火プラグであって、
前記接地電極の外側面に形成された前記ニッケル層である外側面ニッケル層のうち当該外側面ニッケル層の最大厚さの８０％の厚さを有する部位から、前記外側面ニッケル層のうち前記最大厚さの２０％の厚さを有する部位までの前記接地電極の延伸方向に沿った長さをＬＡとしたとき、ＬＡ≧２５μｍを満たすとともに、この部位における前記外側面ニッケル層の厚みが前記母材露出部側に向けて徐々に薄くなるように構成されていることを特徴とする点火プラグ。 - ＬＡ≧５０μｍを満たすことを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
- ＬＡ≧９０μｍを満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の点火プラグ。
- 筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に固定された接地電極とを備え、
前記接地電極は、自身の母材が露出する母材露出部を有するとともに、
前記接地電極の外表面のうち少なくとも外側面に、前記母材露出部に隣接するニッケル層が形成された点火プラグであって、
前記接地電極の外側面に形成された前記ニッケル層である外側面ニッケル層のうち当該外側面ニッケル層の最大厚さの８０％の厚さを有する部位において、前記接地電極の延伸方向に沿って前記主体金具の先端に対して最も接近する部位から、前記延伸方向に沿って前記主体金具の先端より最も離間する部位までの前記延伸方向に沿った長さをＬＢとしたとき、ＬＢ≧０．２５ｍｍを満たすことを特徴とする点火プラグ。 - ＬＢ≧０．４０ｍｍを満たすことを特徴とする請求項４に記載の点火プラグ。
- ＬＢ≧０．８０ｍｍを満たすことを特徴とする請求項４又は５に記載の点火プラグ。
- 前記外側面ニッケル層のうち前記最大厚さの８０％の厚さを有する部位から、前記外側面ニッケル層のうち前記最大厚さの２０％の厚さを有する部位までの前記延伸方向に沿った長さをＬＡとしたとき、ＬＡ≧２５μｍを満たすことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の点火プラグ。
- ＬＡ≧５０μｍを満たすことを特徴とする請求項７に記載の点火プラグ。
- ＬＡ≧９０μｍを満たすことを特徴とする請求項７又は８に記載の点火プラグ。
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