JP6391759B2 - 点火プラグ - Google Patents

Description

本明細書は、内燃機関等において燃料ガスに点火するための点火プラグに関する。

内燃機関に用いられる点火プラグは、例えば、中心電極と接地電極との間に形成される間隙に火花放電を発生させて、内燃機関等において燃料ガスに点火する。耐消耗性の向上を図るべく、中心電極や接地電極のうち、火花放電が発生する間隙を形成する部位に、例えば、イリジウムなどの貴金属製の電極チップが接合された点火プラグが知られている。

また、特許文献１には、イリジウム（Ｉｒ）合金の表面に、ＩｒＡｌ金属間化合物の被膜を形成した材料が開示されている。この材料は、高温耐酸化性に優れているとされている。

国際公開第２０１２／０３３１６０号

しかしながら、上記材料を、点火プラグの電極チップに適用することについて、十分な検討がされていなかった。特に、上記材料を用いた電極チップと電極本体との接合については、十分な検討がされていないので、電極チップの耐剥離性を十分に確保できない可能性があった。

本明細書は、ＩｒＡｌ金属間化合物の被覆層を有する電極チップを備える点火プラグにおいて、電極チップの耐剥離性を向上する技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、以下の適用例または形態として実現することが可能である。
［形態１］
中心電極と、前記中心電極との間に間隙を形成する接地電極と、を備え、前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は、電極本体と、前記間隙を形成する放電面を有する電極チップと、前記電極本体と前記電極チップとの間に形成され、前記電極本体の成分と前記電極チップとの成分とを含む溶接部と、を備える点火プラグであって、
前記電極チップは、前記放電面の反対側に位置し、前記溶接部と少なくとも一部が接触する反対面と、前記放電面と交差する方向に沿う側面と、を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記側面を少なくとも覆う被覆層と、を備え、
前記チップ本体は、イリジウム（Ｉｒ）またはイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする合金で形成され、
前記被覆層は、イリジウム（Ｉｒ）とアルミニウム（Ａｌ）との金属間化合物（ＩｒＡｌ）によって形成された厚さ５０μｍ以下の層であり、
前記電極本体は、５０重量％以上のニッケル（Ｎｉ）を含む合金で形成され、
前記溶接部と前記電極チップとの境界近傍に位置し、かつ、前記放電面と平行で、かつ、前記電極チップを通り、かつ、前記溶接部を通らない面で、前記電極チップを切断した特定断面において、
前記チップ本体の面積をＳａとし、
前記反対面のうち、前記溶接部と非接触である非接触部分を、前記放電面と垂直に前記特定断面に投影した場合に、投影される前記非接触部分の面積をＳｂとするとき、
前記チップ本体のうち、前記溶接部を挟んで前記電極本体と接合される接合部分の面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、前記チップ本体の面積Ｓａの３５％以上であり、
前記チップ本体と前記溶接部との境界近傍における前記溶接部中のアルミニウム（Ａｌ）の含有率は、１０質量％以下であることを特徴とする、点火プラグ。
［形態２］
中心電極と、前記中心電極との間に間隙を形成する接地電極と、を備え、前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は、電極本体と、前記間隙を形成する放電面を有する電極チップと、前記電極本体と前記電極チップとの間に形成され、前記電極本体の成分と前記電極チップとの成分とを含む溶接部と、を備える点火プラグであって、
前記電極チップは、前記放電面の反対側に位置し、前記溶接部と少なくとも一部が接触する反対面と、前記放電面と交差する方向に沿う側面と、を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記側面を少なくとも覆う被覆層と、を備え、
前記チップ本体は、イリジウム（Ｉｒ）またはイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする合金で形成され、
前記被覆層は、イリジウム（Ｉｒ）とアルミニウム（Ａｌ）との金属間化合物（ＩｒＡｌ）によって形成された厚さ５０μｍ以下の層であり、
前記電極本体は、５０重量％以上のニッケル（Ｎｉ）を含む合金で形成され、
前記溶接部と前記電極チップとの境界近傍に位置し、かつ、前記放電面と平行で、かつ、前記電極チップを通り、かつ、前記溶接部を通らない面で、前記電極チップを切断した特定断面において、
前記チップ本体の面積をＳａとし、
前記反対面のうち、前記溶接部と非接触である非接触部分を、前記放電面と垂直に前記特定断面に投影した場合に、投影される前記非接触部分の面積をＳｂとするとき、
前記チップ本体のうち、前記溶接部を挟んで前記電極本体と接合される接合部分の面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、前記チップ本体の面積Ｓａの３５％以上であり、
前記電極チップの表面のうち、露出している部分の面積をＳｃとするとき、
前記接合部分の面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、面積Ｓｃの７％以上であることを特徴とする、点火プラグ。

［適用例１］中心電極と、前記中心電極との間に間隙を形成する接地電極と、を備え、前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は、電極本体と、前記間隙を形成する放電面を有する電極チップと、前記電極本体と前記電極チップとの間に形成され、前記電極本体の成分と前記電極チップとの成分とを含む溶接部と、を備える点火プラグであって、
前記電極チップは、前記放電面の反対側に位置し、前記溶接部と少なくとも一部が接触する反対面と、前記放電面と交差する方向に沿う側面と、を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記側面を少なくとも覆う被覆層と、を備え、
前記チップ本体は、イリジウム（Ｉｒ）またはイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする合金で形成され、
前記被覆層は、イリジウム（Ｉｒ）とアルミニウム（Ａｌ）との金属間化合物（ＩｒＡｌ）によって形成された厚さ５０μｍ以下の層であり、
前記電極本体は、５０重量％以上のニッケル（Ｎｉ）を含む合金で形成され、
前記溶接部と前記電極チップとの境界近傍に位置し、かつ、前記放電面と平行で、かつ、前記電極チップを通り、かつ、前記溶接部を通らない面で、前記電極チップを切断した特定断面において、
前記チップ本体の面積をＳａとし、
前記反対面のうち、前記溶接部と非接触である非接触部分を、前記放電面と垂直に前記特定断面に投影した場合に、投影される前記非接触部分の面積をＳｂとするとき、
前記チップ本体のうち、前記溶接部を挟んで前記電極本体と接合される接合部分の面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、前記チップ本体の面積Ｓａの３５％以上であることを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、チップ本体と電極本体とを十分に広い面積において、溶接部によって接合することができる。この結果、ＩｒＡｌ金属間化合物の被覆層を有する電極チップを備える点火プラグにおいて、電極チップの耐剥離性を向上することができる。

［適用例２］適用例１に記載の点火プラグであって、
前記接合部分の面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、前記チップ本体の面積Ｓａの４５．７％以上であることを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、チップ本体と電極本体とを、さらに広い面積において、溶接部によって接合することができる。この結果、ＩｒＡｌ金属間化合物の被覆層を有する電極チップを備える点火プラグにおいて、電極チップの耐剥離性をさらに向上することができる。

［適用例３］適用例１または２に記載の点火プラグであって、
前記電極チップの表面のうち、露出している部分の面積をＳｃとするとき、
前記接合部分の面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、面積Ｓｃの７％以上であることを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、電極チップにおいて熱を受ける部分の面積Ｓｃに対して、十分に広い面積で、チップ本体と電極本体とを接合することができる。この結果、ＩｒＡｌ金属間化合物の被覆層を有する電極チップを備える点火プラグにおいて、電極チップの耐剥離性をさらに向上することができる。

［適用例４］適用例１〜３のいずれか１項に記載の点火プラグであって、
前記チップ本体と前記溶接部との境界近傍における前記溶接部中のアルミニウム（Ａｌ）の含有率は、１０質量％以下であることを特徴とする、点火プラグ。

溶接部におけるアルミニウムの含有率が高いほど、溶接部が変形しにくく、脆くなりやすい。上記構成によれば、チップ本体と溶接部との境界近傍において、溶接部が変形しにくく脆くなることを抑制して、電極チップの耐剥離性をさらに向上することができる。

［適用例５］適用例４に記載の点火プラグであって、
前記チップ本体と前記溶接部との境界近傍における前記溶接部中のアルミニウム（Ａｌ）の含有率は、５質量％以下であることを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、チップ本体と溶接部との境界近傍において、溶接部が変形しにくく脆くなることを、さらに抑制して、電極チップの耐剥離性を特に向上することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、点火プラグや点火プラグを用いた点火装置、その点火プラグを搭載する内燃機関や、その点火プラグを用いた点火装置を搭載する内燃機関、点火プラグの電極等の態様で実現することができる。

本実施形態の点火プラグ１００の断面図である。 中心電極２０の先端近傍の構成の説明図である。 Ｉｒ−Ａｌの二元状態図である。 中心電極チップ２９の近傍の断面画像である。 図２（Ａ）の領域ＳＡの拡大図である。 第２実施形態の中心電極の先端近傍の構成の説明図である。 第３実施形態の中心電極の先端近傍の断面図である。 変形例の接地電極３０の接地電極チップ３９近傍の断面図である。 変形例の中心電極チップ２９近傍の構造の説明図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．点火プラグの構成：
図１は本実施形態の点火プラグ１００の断面図である。図１の一点破線は、点火プラグ１００の軸線ＣＯを示している。軸線ＣＯと平行な方向（図１の上下方向）を軸線方向とも呼ぶ。軸線ＣＯを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、軸線ＣＯを中心とする円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。図１における下方向を先端方向ＦＤと呼び、上方向を後端方向ＢＤとも呼ぶ。図１における下側を、点火プラグ１００の先端側と呼び、図１における上側を点火プラグ１００の後端側と呼ぶ。点火プラグ１００は、絶縁体としての絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０と、を備える。

絶縁体１０はアルミナ等を焼成して形成されている。絶縁体１０は、軸線方向に沿って延び、絶縁体１０を貫通する貫通孔１２（軸孔）を有する略円筒形状の部材である。絶縁体１０は、鍔部１９と、後端側胴部１８と、先端側胴部１７と、段部１５と、脚長部１３とを備えている。後端側胴部１８は、鍔部１９より後端側に位置し、鍔部１９の外径より小さな外径を有している。先端側胴部１７は、鍔部１９より先端側に位置し、鍔部１９の外径より小さな外径を有している。脚長部１３は、先端側胴部１７より先端側に位置し、先端側胴部１７の外径よりも小さな外径を有している。脚長部１３は、点火プラグ１００が内燃機関（図示せず）に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。段部１５は、脚長部１３と先端側胴部１７との間に形成されている。

主体金具５０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼材）で形成され、内燃機関のエンジンヘッド（図示省略）に点火プラグ１００を固定するための円筒状の金具である。主体金具５０は、軸線ＣＯに沿って貫通する挿入孔５９が形成されている。主体金具５０は、絶縁体１０の径方向の周囲（すなわち、外周）に配置される。すなわち、主体金具５０の挿入孔５９内に、絶縁体１０が挿入・保持されている。絶縁体１０の先端は、主体金具５０の先端より先端側に突出している。絶縁体１０の後端は、主体金具５０の後端より後端側に突出している。

主体金具５０は、点火プラグレンチが係合する六角柱形状の工具係合部５１と、内燃機関に取り付けるための取付ネジ部５２と、工具係合部５１と取付ネジ部５２との間に形成された鍔状の座部５４と、を備えている。取付ネジ部５２の呼び径は、例えば、Ｍ８（８ｍｍ（ミリメートル））、Ｍ１０、Ｍ１２、Ｍ１４、Ｍ１８のいずれかとされている。

主体金具５０の取付ネジ部５２と座部５４との間には、金属板を折り曲げて形成され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、点火プラグ１００が内燃機関に取り付けられた際に、点火プラグ１００と内燃機関（エンジンヘッド）との隙間を封止する。

主体金具５０は、さらに、工具係合部５１の後端側に設けられた薄肉の加締部５３と、座部５４と工具係合部５１との間に設けられた薄肉の圧縮変形部５８と、を備えている。主体金具５０における工具係合部５１から加締部５３に至る部位の内周面と、絶縁体１０の後端側胴部１８の外周面との間に形成される環状の領域には、環状のリング部材６，７が配置されている。当該領域における２つのリング部材６，７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３の後端は、径方向内側に折り曲げられて、絶縁体１０の外周面に固定されている。主体金具５０の圧縮変形部５８は、製造時において、絶縁体１０の外周面に固定された加締部５３が先端側に押圧されることにより、圧縮変形する。圧縮変形部５８の圧縮変形によって、リング部材６、７およびタルク９を介し、絶縁体１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。金属製の環状の板パッキン８を介して、主体金具５０の取付ネジ部５２の内周に形成された段部５６（金具側段部）によって、絶縁体１０の段部１５（絶縁体側段部）が押圧される。この結果、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具５０と絶縁体１０との隙間から外部に漏れることが、板パッキン８によって防止される。

中心電極２０は、軸線方向に延びる棒状の中心電極本体２１と、中心電極チップ２９と、を備えている。中心電極本体２１は、絶縁体１０の貫通孔１２の内部の先端側の部分に保持されている。中心電極本体２１の内部には、芯部２１Ｂが埋設されている。中心電極本体２１は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはＮｉを５０重量％以上含む合金（例えば、ＩＮＣ６００、ＩＮＣ６０１）を用いて形成されている。芯部２１Ｂは、中心電極本体２１を形成する合金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、本実施形態では、銅で形成されている。

また、中心電極本体２１は、軸線方向の所定の位置に設けられた鍔部２１２（フランジ部とも呼ぶ。）、鍔部２１２よりも後端側の部分である頭部２１１（電極頭部）と、鍔部２１２よりも先端側の部分である脚部２１３（電極脚部）と、を備えている。鍔部２１２は、絶縁体１０の段部１６に支持されている。脚部２１３の先端部分、すなわち、中心電極本体２１の先端は、絶縁体１０の先端より先端側に突出している。

中心電極チップ２９は、略円柱形状を有する部材であり、中心電極本体２１の先端（脚部２１３の先端）に、例えば、レーザ溶接を用いて、接合されている。中心電極チップ２９の先端面は、後述する接地電極チップ３９との間で、火花放電が発生する間隙（火花ギャップとも呼ぶ）を形成する第１放電面２９５である。中心電極チップ２９の詳細については、後述する。

接地電極３０は、主体金具５０の先端に接合された接地電極本体３１と、略円柱形状の接地電極チップ３９と、を備えている。接地電極本体３１は、断面が四角形の湾曲した棒状体である。接地電極本体３１は、両端面として、自由端面３１１と、接合端面３１２と、を有している。接合端面３１２は、主体金具５０の先端面５０Ａに、例えば、抵抗溶接によって、接合されている。これによって、主体金具５０と接地電極本体３１とは、電気的に接続される。接地電極本体３１は、湾曲されており、接地電極本体３１の一側面は、中心電極２０の中心電極チップ２９と、軸線ＣＯ上で軸線方向に対向している。

接地電極本体３１は、例えば、ＮｉまたはＮｉを５０重量％以上含む合金（例えば、ＩＮＣ６００、ＩＮＣ６０１）を用いて形成されている。接地電極本体３１には、より熱伝導性が高い金属（例えば、銅）を用いて形成された芯部が埋設されていても良い。

接地電極チップ３９は、自由端面３１１近傍の一側面において、中心電極チップ２９と対抗する位置に溶接されている。接地電極チップ３９には、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や、白金（Ｐｔ）などの貴金属を主成分とする合金などが用いられる。接地電極チップ３９の後端面は、中心電極チップ２９の第１放電面２９５と対向し、第１放電面２９５との間に、間隙を形成する第２放電面３９５である。

端子金具４０は、軸線方向に延びる棒状の部材である。端子金具４０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼）で形成され、端子金具４０の表面には、防食のための金属層（例えば、Ｎｉ層）がめっきなどによって形成されている。端子金具４０は、軸線方向の所定位置に形成された鍔部４２（端子顎部）と、鍔部４２より後端側に位置するキャップ装着部４１と、鍔部４２より先端側の脚部４３（端子脚部）と、を備えている。端子金具４０のキャップ装着部４１は、絶縁体１０より後端側に露出している。端子金具４０の脚部４３は、絶縁体１０の貫通孔１２に挿入されている。キャップ装着部４１には、高圧ケーブル（図示外）が接続されたプラグキャップが装着され、火花放電を発生するための高電圧が印加される。

絶縁体１０の貫通孔１２内において、端子金具４０の先端（脚部４３の先端）と中心電極２０の後端（頭部２３の後端）との間には、火花発生時の電波ノイズを低減するための抵抗体７０が配置されている。抵抗体７０は、例えば、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む組成物で形成されている。貫通孔１２内において、抵抗体７０と中心電極２０との隙間は、導電性シール６０によって埋められている。抵抗体７０と端子金具４０との隙間は、導電性シール８０によって埋められている。導電性シール６０、８０は、例えば、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系等のガラス粒子と金属粒子（Ｃｕ、Ｆｅなど）とを含む組成物で形成されている。

Ａ−２． 中心電極の先端部分の構成：
図２は、中心電極２０の先端近傍の構成の説明図である。図２（Ａ）には、点火プラグ１００および中心電極チップ２９の軸線ＣＯを含む面で切断した断面図が示されている。中心電極チップ２９は、略円筒形状を有し、上述した第１放電面２９５と、第１放電面２９５と交差する側面２９３と、を有する。中心電極チップ２９の径Ｒ１は、これに限られるものではないが、例えば、０．２ｍｍ以上であることが好ましく、０．４ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、中心電極チップ２９の径Ｒ１は、１．５ｍｍ以下であることが好ましく、１．０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

中心電極チップ２９は、チップ本体２７と、中心電極チップ２９の側面２９３を形成する被覆層２８と、を備えている。チップ本体２７は、略円筒形状を有し、第１放電面２９５の一部を形成する先端側の面２７５と、第１放電面２９５の反対側に位置する反対面２７１（後端側の面）と、第１放電面２９５と交差する方向（本実施形態では軸線方向）に沿う側面２７３と、を有する。チップ本体２７は、ＩｒまたはＩｒを主成分とする合金（以下、単に、Ｉｒ合金とも呼ぶ）で形成されている。Ｉｒを主成分とするとは、Ｉｒの含有量（単位は、重量％）が最も多いことを意味する。チップ本体２７を形成する合金は、Ｉｒの含有量が５０重量％以上であることが好ましい。チップ本体２７を形成する合金は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、Ｎｉ、ロジウム（Ｒｈ）、Ｐｔ、アルミニウム（Ａｌ）などの他の１種類以上の成分を含み得る。

本実施形態では、被覆層２８は、チップ本体２７の側面２７３を覆っており、チップ本体２７の先端側の面２７５と、反対面２７１と、を覆っていない。被覆層２８の先端側の面２８５は、第１放電面２９５の一部を形成している。被覆層２８の第１放電面２９５とは反対側に位置する反対面２８１は、後述する溶接部２５と接触している。被覆層２８の厚さｔは、例えば、５０μｍ以下である。被覆層２８の厚さｔは、２μｍ以上であることが好ましい。

被覆層２８は、ＩｒとＡｌとの金属間化合物であるＩｒＡｌ金属間化合物によって形成されている。被覆層２８（ＩｒＡｌ金属間化合物）は、空間群Ｐｍ３ｍ、空間群番号２２１で指定された結晶構造を有する。図３は、Ｉｒ−Ａｌの二元状態図である。ＩｒＡｌ金属間化合物は、図３でハッチング示す組成（ＡｌのＩｒに対する割合が約４７．５〜５２．５原子％）および温度（約摂氏２０００度以下）の範囲において、平衡状態で形成される。なお、被覆層には、Ｉｒ固溶体もしくはＡｌ_２Ｏ_３が含まれていても良い。ＩｒＡｌ金属間化合物は、上記の結晶構造が維持される範囲において、Ｉｒ、Ａｌに加えて、他の１種類以上の成分、例えば、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔなどのチップ本体２７を形成する合金に含まれる成分や不純物を含み得る。

中心電極本体２１に接合される前の中心電極チップ２９は、ＩｒまたはＩｒ合金で形成された基材に対して、アルミナイズ法を用いて、ＩｒＡｌ金属間化合物を被覆することによって作製される。アルミナイズ法は、Ａｌを含む合金粉末中に基材と還元剤を入れ、所定の保持温度（例えば摂氏８００度〜１３００度）に所定の保持時間（例えば、２〜６時間）だけ保持することによって、基材表面にＡｌ化合物を生成するプロセスである。具体的には、（１）Ａｌの活量を低減させるためのＡｌ合金粉末、（２）電極チップとＡｌ合金粉末の反応の急激な進行を制御するためのアルミナ粉末、および、（３）Ａｌ合金粉末中のＡｌを活性化して気相のＡｌ塩化物を発生させる活性剤粉末の３種類から構成される処理粉末を用いる。Ａｌ合金粉末には、Ｆｅ、ＮｉまたはＣｒの１種以上を含むものが例示される。活性剤粉末は、アンモニアの塩化物またはＮａ、Ｃｒ、ＡｇなどのＡｌの塩化物の生成を促進させるような金属の塩化物が適当である。Ａｌ合金粉末と、Ａｌ合金粉末と同量のアルミナ粉末と、活性剤粉末としてのＮＨ_４Ｃｌと、を混合した処理粉末中に、Ｉｒ合金の基材を浸漬し、所定の保持温度に、所定の保持時間だけ保持する。これによって、Ｉｒ合金の基材の表面に、ＩｒＡｌ金属間化合物を被覆させることができる。Ａｌ合金粉末におけるＡｌの含有率や、保持温度、保持時間などの条件を調整することによって、ＩｒＡｌ金属間化合物の被覆層の厚さを調整することができる。Ａｌの含有率が高いほど、保持温度が高いほど、保持時間が長いほど、ＩｒＡｌ金属間化合物の被覆層が厚くなる。なお、アルミナイズ法の詳細は、例えば、特開２０１４−５５３２５号公報、および、国際公開第２０１２／０３３１６０号公報に、開示されている。

本実施形態では、基材として、線材を用いて、線材の表面に被覆層２８を形成した後に、線材を切断することで、中心電極チップ２９が作製される。これによって、側面が被覆層２８に覆われ、端面（第１放電面２９５および反対面）が被覆層２８に覆われていない中心電極チップ２９を作製することができる。

中心電極チップ２９は、中心電極本体２１に対して、レーザ溶接によって接合されている。このために、中心電極チップ２９と中心電極本体２１との間には、レーザ溶接によって形成された溶接部２５が配置されている。溶接部２５は、溶接前の中心電極チップ２９の一部分と、中心電極本体２１の一部分と、が溶融・凝固した部分である。このために、溶接部２５は、中心電極チップ２９の成分と、中心電極本体２１の成分と、を含んでいる。溶接部２５は、中心電極チップ２９と中心電極本体２１とを接合する接合部、とも言うことができ、中心電極チップ２９と中心電極本体２１とを接合するビード、とも言うことができる。レーザ溶接では、例えば、ＹＡＧレーザや、ＹＡＧレーザと比較して集光性が高いために形成できる溶接部の形状の自由度が高いファイバーレーザが用いられる。

溶接部２５は、中心電極チップ２９の側面２９３において、中心電極本体２１と中心電極チップ２９との間に、周方向の全周に亘って、形成されている。溶接部２５の径方向内側の端Ｐ１は、軸線ＣＯに達していない。すなわち、溶接深さＤ（側面２９３から溶接部２５の径方向内側の端Ｐ１までの径方向の長さ）は、中心電極チップ２９の半径（Ｒ１／２）より小さい（Ｄ＜（Ｒ１／２））。このために、チップ本体２７の反対面２７１は、非接触部分２７１Ａと、接触部分２７１Ｂと、を含んでいる。非接触部分２７１Ａは、溶接部２５とは、非接触の部分であり、図２では、軸線ＣＯと交差する中央部分である。本実施形態では、非接触部分２７１Ａは、中心電極本体２１の先端面２１５と、直接に接触している。接触部分２７１Ｂは、非接触部分２７１Ａより径方向外側の部分であり、溶接部２５と接触している。

図２（Ｂ）には、溶接部２５と中心電極チップ２９との境界近傍に位置し、かつ、第１放電面２９５と平行で、かつ、中心電極チップ２９を通り、かつ、溶接部２５を通らない面で、中心電極チップ２９を切断した特定断面ＣＦが図示されている。図２（Ａ）の破線は、この特定断面ＣＦを示している。特定断面ＣＦは、より厳密には、溶接部２５と中心電極チップ２９との側面における中心電極チップ２９と溶接部２５との境界の先端方向ＦＤの端（すなわち、中心電極チップ２９側の端）Ｐ２から軸線方向に３０μｍだけ離れた点Ｐ３を通り、軸線ＣＯと垂直な面である（Δｈ＝３０μｍ）。

図２（Ｂ）の特定断面ＣＦには、チップ本体２７と、被覆層２８と、が現れ、非接触部分２７１Ａは現れない。ここで、非接触部分２７１Ａを、第１放電面２９５と垂直な方向に、すなわち、軸線方向に、特定断面ＣＦに投影した投影像ＰＩを、図２（Ｂ）に破線で示す。図を見やすくするため、図２（Ｂ）では、被覆層２８と、投影像ＰＩと、チップ本体２７のうちの投影像ＰＩを除いた部分ＡＡと、がそれぞれハッチングを変えて示されている。

特定断面ＣＦにおいて、チップ本体２７の面積をＳａとし、非接触部分２７１Ａの投影像ＰＩの面積をＳｂとし、チップ本体２７のうちの投影像ＰＩを除いた部分ＡＡの面積をＳｘとする。部分ＡＡの面積Ｓｘは、チップ本体２７の面積をＳａから、非接触部分２７１Ａの投影像ＰＩの面積Ｓｂを減じて得られる（Ｓｘ＝（Ｓａ−Ｓｂ））。部分ＡＡの面積Ｓｘは、チップ本体２７のうち、溶接部２５を挟んで中心電極本体２１と接合される接合部分の面積である、と言うことができる。また、部分ＡＡの面積Ｓｘは、上述した接触部分２７１Ｂを、軸線方向に、特定断面ＣＦに投影した投影面積である、とも言うことができる。

本実施形態では、特定断面ＣＦにおいて、部分ＡＡの面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、チップ本体２７の面積Ｓａの３５％以上である（｛（Ｓａ−Ｓｂ）／Ｓａ）｝×１００≧３５）。この結果、チップ本体２７と中心電極本体２１とを十分に広い面積において、溶接部２５によって接合することができる。この結果、中心電極チップ２９と中心電極本体２１との接合強度を向上することができ、中心電極チップ２９の耐剥離性を向上することができる。以下、｛（Ｓａ−Ｓｂ）／Ｓａ）｝×１００の値を、面積比Ａとする。

より詳しく説明すると、ＩｒＡｌ金属間化合物は、ＩｒやＩｒ合金と比較して、硬く脆いために、変形し難い。このために、高温時に、ＩｒＡｌ金属間化合物で形成された被覆層２８と溶接部２５との間に熱応力が発生すると、早期に被覆層２８と溶接部２５との間にクラックなどに起因する剥離が発生する。図４は、中心電極チップ２９の近傍の断面画像である。図４（Ｂ）には、図４（Ａ）の領域ＳＡを拡大した断面画像が示されている。図４の断面画像は、ＦＥ−ＳＥＭ（Field Emission Scanning Electron Microscope）を用いて撮影された画像である。図４（Ｂ）の画像では、被覆層２８と溶接部２５との境界近傍に、径方向に延びるクラックＣＲが発生している。このようなクラックＣＲが発生すると、当該部位は、中心電極チップ２９と中心電極本体２１との接合に寄与しない。したがって、被覆層２８の反対面２８１と溶接部２５との接触面積を増やしても、中心電極チップ２９と中心電極本体２１との耐剥離性の向上への寄与は、極めて小さい。また、溶接部２５にも、Ａｌが混入するために、溶接部２５自体も、被覆層２８がない場合やＰｔの被覆層がある場合と比較して、硬く脆いために、変形し難い。このために、中心電極チップ２９と中心電極本体２１との接合強度が低下しやすい。中心電極チップ２９と中心電極本体２１との耐剥離性を向上するためには、ＩｒやＩｒ合金で形成されたチップ本体２７の溶接部２５との接触部分２７１Ｂの面積を確保することが重要である。特定断面ＣＦにおいて、部分ＡＡの面積（Ｓａ−Ｓｂ）を、チップ本体の面積Ｓａの３５％以上とすれば、すなわち、面積比Ａを３５％以上とすれば、チップ本体２７に対する接触部分２７１Ｂの面積を十分に確保できるので、中心電極チップ２９と中心電極本体２１との接合強度を向上することができ、中心電極チップ２９の耐剥離性を向上することができる。

さらに、本実施形態では、面積比Ａを４５．７％以上とすることが好ましい。こうすれば、チップ本体２７と中心電極本体２１とを、さらに広い面積において、溶接部２５によって接合することができ、中心電極チップ２９と中心電極本体２１との接合強度をより向上することができる。この結果、中心電極チップ２９の耐剥離性をさらに向上することができる。

さらに、本実施形態では、中心電極チップ２９の表面のうち、露出している部分の面積をＳｃとするとき、部分ＡＡの面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、面積Ｓｃの７％以上であることが好ましい。図２の例では、中心電極チップ２９の表面のうち、露出している部分は、第１放電面２９５と側面２９３とを含み、溶接部２５や中心電極本体２１と接触している反対面２７１、２８１を含まない。したがって、露出している部分の面積Ｓｃは、第１放電面２９５の面積と側面２９３の面積の和である。

露出している部分の面積Ｓｃは、中心電極チップ２９において、使用時に燃焼ガスに曝されて熱を受ける部分の面積（受熱面積）とも言うことができる。部分ＡＡの面積（Ｓａ−Ｓｂ）を、面積Ｓｃの７％以上とすれば、熱を受ける部分の面積Ｓｃに対して、十分に広い面積で、チップ本体２７と中心電極本体２１とを接合することができる。この結果、チップ本体２７と中心電極本体２１との接合強度を向上することができ、中心電極チップ２９の耐剥離性をさらに向上することができる。以下、｛（Ｓａ−Ｓｂ）／Ｓｃ）｝×１００の値を、面積比Ｂとする。

より詳しく説明すると、被覆層２８の溶接部２５との接触面（反対面２８１）は、ほとんど接合に寄与していないので、被覆層２８の溶接部２５との接触面（反対面２８１）は使用初期にそのほとんどが剥離している。従って、中心電極チップ２９の露出している部分が受けた熱は、実質的に接合に寄与している接合部分ＡＡの面積（Ｓａ−Ｓｂ）を介して中心電極本体２１へ移動する。従って、被覆層２８を有する場合には、被覆層２８がない場合やＰｔの被覆層がある場合と比較して、受熱面積に対する実質的に接合に寄与する面積の割合が小さくなりやすいために過熱しやすく、その結果、耐剥離性が劣化しやすい。従って、面積Ｓｃに対する接合部分ＡＡの面積（Ｓａ−Ｓｂ）の割合（面積比Ｂ）が十分に大きくなるように、構成することが重要である。面積比Ｂを７％以上とすれば、表面積Ｓｃに対する接合部分ＡＡの面積（Ｓａ−Ｓｂ）を十分に確保できるので、中心電極チップ２９と中心電極本体２１との接合強度をさらに向上することができ、中心電極チップ２９の耐剥離性をさらに向上することができる。

ここで、面積Ｓａ、Ｓｂの測定方法について説明する。先ず、同一種類の点火プラグ１００のサンプルを２個準備する。１個のサンプルの中心電極チップ２９の特定断面ＣＦを鏡面に研磨し、特定断面ＣＦに対して、Ａｌ成分のマッピング画像の撮影と、Ａｌ成分の定量分析と、構造解析と、を行うことによって、特定断面ＣＦにおけるＩｒＡｌ金属間化合物（すなわち、被覆層２８）を特定する。マッピング画像の生成や定量分析には、例えば、ＦＥ−ＥＰＭＡ（Field Emission-Electron Probe Micro Analysis）、具体的には、日本電子株式会社製のＪＸＡ−８５００Ｆに付属されたＷＤＳ（Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer）が用いられる。構造解析は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ：X-Ray Diffractometer）、具体的には、Ｒｉｇａｋｕ社製の微小部Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ１５００が用いられる。被覆層２８が薄く、構造解析による特定が困難な場合は、特定断面ＣＦではなく、中心電極チップ２９の側面２９３に対して、解析を行っても良い。そして、特定された被覆層２８の厚さを測定する。

次に、もう１個のサンプルの特定断面ＣＦを、マイクロＣＴスキャナ（具体的には、東芝ＩＴコントロールシステム株式会社製ＴＯＳＣＡＮＥＲ−３２２５０μｈｄ）を用いて撮影し、撮影画像において、被覆層２８の厚さが、上述した鏡面において測定された被覆層２８の厚さと同じになるように、撮影画像の色調の閾値を調整する。特定断面ＣＦの撮影画像には、図２（Ｂ）における被覆層２８の外縁と、チップ本体２７と被覆層２８との境界と、が現れる。

次に、軸線ＣＯに垂直で、図２（Ａ）の非接触部分２７１Ａを通る断面を、マイクロＣＴスキャナを用いて撮影する。非接触部分２７１Ａを通る断面の撮影画像には、非接触部分２７１Ａと、溶接部２５と、の境界、すなわち、図２（Ｂ）における投影像ＰＩの外縁が現れる。

そして、特定断面ＣＦの撮影画像と、非接触部分２７１Ａを通る断面の撮影画像にて、画像処理プログラムを用いて、上述した面積Ｓａ、Ｓｂを算出する。

なお、被覆層２８の厚さｔが極めて薄い場合のように、マイクロＣＴスキャナによる撮影画像では、面積Ｓａ、Ｓｂを算出することが困難である場合には、１個のサンプルの中心電極チップ２９を鏡面に研磨し、特定断面ＣＦを観察した後に、さらに研磨を行い、非接触部分２７１Ａを通る断面を観察することによって、面積Ｓａ、Ｓｂを算出しても良い。

次に、面積Ｓｃの測定方法について説明する。面積Ｓｃの測定は、前述のＣＴスキャナやＣＣＤカメラを用いて、中心電極チップ２９の第１放電面２９５の面積Ｓｚ１を測定する。また、第１放電面２９５と交差する側面２９３の面積Ｓｚ２を次のように測定する。まず、前述のＣＴスキャナやＣＣＤカメラを用いて、特定断面ＣＦ（図２（Ｂ））の外周の全長（以下、周長Ｌｚと呼ぶ）を測定する。ＣＣＤカメラを用いる場合は、中心電極チップ２９を鏡面に研磨し、特定断面ＣＦを観察する。次に、第１放電面２９５と交差する側面２９３の全周にわたり、外観観察を行い、第１放電面２９５と、溶接部２５と中心電極チップ２９との側面における中心電極チップ２９と溶接部２５との境界の先端方向ＦＤの端Ｐ２と、の距離に関して、全周のうち最短距離Ｈｚを特定する。そして、側面２９３の面積Ｓｚ２を（Ｌｚ×Ｈｚ）として算出する。そして、面積Ｓｃを、Ｓｃ＝Ｓｚ１＋Ｓｚ２として算出する。

図５は、図２（Ａ）の領域ＳＡの拡大図である。本実施形態では、さらに、チップ本体２７と溶接部２５との境界近傍における溶接部２５のＡｌの含有率（以下、境界Ａｌ濃度とも呼ぶ）は、１０質量％以下であることが好ましい。溶接部２５におけるＡｌの含有率が高いほど、溶接部２５が変形しにくく、脆くなりやすい。上記構成によれば、チップ本体２７と溶接部２５との境界近傍において、溶接部２５が変形しにくく脆くなることを抑制して、中心電極チップ２９の耐剥離性をさらに向上することができる。

本実施形態では、さらに、境界Ａｌ濃度は、５質量％％以下であることが、特に好ましい。こうすれば、チップ本体２７と溶接部２５との境界近傍において、溶接部２５が変形しにくく脆くなることを、さらに抑制して、中心電極チップ２９の耐剥離性を特に向上することができる。

ここで、チップ本体２７と溶接部２５との境界近傍とは、例えば、図５に示すように、チップ本体２７と溶接部２５との境界（すなわち、接触部分２７１Ｂ）から、境界と垂直に２０μｍだけ溶接部２５側の位置ＢＬである。

ここで、境界Ａｌ濃度の測定方法について説明する。中心電極チップ２９と溶接部２５と中心電極本体２１とを含む部分を、軸線ＣＯを含む面で切断し、該断面を鏡面に研磨したものを準備する。当該鏡面において、図５に示す点ａ０すなわち、チップ本体２７と溶接部２５との境界（接触部分２７１Ｂ）と、被覆層２８とチップ本体２７との境界と、の交点ａ０を特定する。交点ａ０から、チップ本体２７と溶接部２５との境界に沿って軸線ＣＯ側に向かって、３０μｍ間隔で順次に参照点を取る。図５には、参照点ａ１〜ａ５が示されているが、参照点は、図２（Ａ）の点Ｐ１、すなわち、チップ本体２７と溶接部２５との境界の軸線ＣＯ側の端まで存在する。そして、各参照点から、チップ本体２７と溶接部２５との境界と垂直で、かつ、溶接部２５に向かう方向に、２０μｍだけ移動した点（例えば、図５の点ｂ１〜ｂ５）を、測定点として特定する。そして、各測定点について測定したＡｌの含有率を測定し、測定されたＡｌの含有率の平均値を、境界Ａｌ濃度として算出する。各測定点におけるＡｌの含有率の測定は、上述したＷＤＳを用いて、加速電圧２０ｋＶ、スポット径１０μｍで行われる。

Ｂ．第２実施形態
図６は、第２実施形態の中心電極の先端近傍の構成の説明図である。図６（Ａ）には、中心電極の先端近傍を、軸線ＣＯを含む面で切断した断面図が示されている。第２実施形態では、第１実施形態の中心電極チップ２９に代えて、中心電極チップ２９ｂが用いられている。この中心電極チップ２９ｂでは、チップ本体２７ｂの側面２７３ｂと、第１放電面２９５ｂ側の面（先端側の面）２７５ｂと、第１放電面２９５ｂの反対面２７１ｂと、が、被覆層２８ｂで覆われている。このため、第２実施形態では、中心電極チップ２９ｂの側面２９３ｂに加えて、第１放電面２９５ｂも被覆層２８ｂによって形成されている。このような中心電極チップ２９ｂは、予めチップ本体２７ｂの円柱形状に作製された基材に対して、上述したアルミナイズ法によって、ＩｒＡｌ金属間化合物の被膜を形成することによって作製できる。

また、チップ本体２７ｂの反対面２７１ｂのうち、溶接部２５とは非接触の非接触部分２７１Ａｂは、中心電極本体２１ではなく、被覆層２８ｂと接触している。なお、反対面２７１ｂのうち、非接触部分２７１Ａｂの外側の接触部分２７１Ｂｂは、レーザ溶接によって、被覆層２８ｂが溶けるために、第１実施形態と同様に、溶接部２５と接触している。また、被覆層２８ｂのうち、側面に形成された部分の反対面２８１ｂは、第１実施形態と同様に、溶接部２５と接触している。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

図６（Ｂ）には、図２（Ｂ）と同様の位置で、中心電極チップ２９ｂを切断した特定断面ＣＦｂが示されている。中心電極の先端近傍を、軸線ＣＯを含む面で切断した断面図が示されている。図６（Ｂ）においても、図２（Ｂ）と同様に、非接触部分２７１Ａｂを、第１放電面２９５ｂと垂直な方向に、すなわち、軸線方向に、特定断面ＣＦｂに投影した投影像ＰＩｂを、破線で示す。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、特定断面ＣＦｂにおいて、チップ本体２７ｂの面積をＳａとし、非接触部分２７１Ａｂの投影像ＰＩｂの面積をＳｂとし、チップ本体２７ｂのうちの投影像ＰＩｂを除いた部分ＡＡｂの面積をＳｘとする。この場合には、部分ＡＡｂの面積Ｓｘは、Ｓｘ＝（Ｓａ−Ｓｂ）で表される。そして、部分ＡＡｂの面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、チップ本体２７ｂの面積Ｓａの３５％以上である。すなわち、面積比Ａは、３５％以上である。この結果、中心電極チップ２９ｂと中心電極本体２１との接合強度を向上することができ、中心電極チップ２９ｂの耐剥離性を向上することができる。そして、部分ＡＡｂの面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、チップ本体２７ｂの面積Ｓａの４５．７％以上であることが、好ましい。

さらに、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、中心電極チップ２９ｂの表面のうち、露出している部分の面積をＳｃとするとき、部分ＡＡｂの面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、面積Ｓｃの７％以上であることが好ましい。すなわち、面積比Ｂは、７％以上であることが好ましい。この結果、中心電極チップ２９ｂと中心電極本体２１との接合強度を向上することができ、中心電極チップ２９ｂの耐剥離性をさらに向上することができる。そして、第２実施形態においても、溶接部２５ｂの境界Ａｌ濃度は、１０質量％以下であることが好ましい。この結果、中心電極チップ２９ｂの耐剥離性をさらに向上することができる。また、溶接部２５ｂの境界Ａｌ濃度は、５質量％以下であることが、さらに好ましい。この結果、中心電極チップ２９ｂの耐剥離性を特に向上することができる。

Ｃ．第３実施形態
図７は、第３実施形態の中心電極の先端近傍を、軸線ＣＯを含む面で切断した断面図が示されている。第３実施形態では、第１実施形態とは異なり、溶接深さＤが十分に大きいために、溶接部２５ｃは、軸線ＣＯと交差する位置まで到達している。このために、溶接部２５ｃは、例えば、略円柱形状を有している。そして、中心電極チップ２９の反対面２７１は、全体が、溶接部２５と接触する接触部分となっており、溶接部２５と非接触である非接触部分は存在しない。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

第３実施形態では、非接触部分が存在しないために、特定断面ＣＦｃに投影すべき投影像も存在しない。このために、第３実施形態では、非接触部分の投影像の面積をＳｂは、０である。この結果、面積比Ａは、１００％である。面積比Ｂは、中心電極チップ２９の表面のうち、露出している部分の面積Ｓｃに対するチップ本体２７の面積Ｓａの比である（面積比Ｂ（％）＝（Ｓａ／Ｓｃ）×１００）。

Ｄ．第１評価試験
第１評価試験では、表１に示すように、被覆層の材質と、被覆層の厚さｔと、レーザ溶接に用いるレーザの種類と、レーザの照射位置と、溶接深さＤと、の少なくとも１つが互いに異なる１９種類のサンプル１〜１９を準備した。サンプル５〜７、９〜１２、１４〜１９は、実施形態のサンプルである。サンプル１〜４、８、１３は、比較のためのサンプルである。レーザの照射位置は、中心電極チップと中心電極本体との境界の軸線方向の位置を基準（０）とし、中心電極チップ側を正、中心電極本体側を負として、レーザが照射される部位の軸線方向の中心位置を示している。各サンプルについて、面積比Ａ、Ｂの測定結果を合わせて表１に示す。

なお、各サンプルに共通な項目は、以下の通りである。
中心電極本体の材料：ＩＮＣ６００
中心電極チップの径Ｒ１：０．６ｍｍ
中心電極チップの軸線方向の幅Ｈ１（高さ）：０．８ｍｍ
チップ本体の材料：Ｉｒ含有率６８重量％、Ｒｕ含有率１１重量％、Ｒｈ含有率２０重量％、Ｎｉ含有率１重量％の合金

サンプル１では、中心電極チップに被覆層が形成されていない。なお、サンプル２〜１９では、第１実施形態の中心電極チップ２９（図２）のように、チップ本体の側面にのみ被覆層を形成し、チップ本体の端面には、被覆層を形成しない態様で、被覆層が形成された。サンプル２〜１９の被覆層の厚さｔは、０．００３ｍｍ、０．０１ｍｍ、０．０１５ｍｍ、０．０２ｍｍ、０．０２５ｍｍ、０．１ｍｍのいずれかとされた。

サンプル２、３では、中心電極チップにＰｔの被覆層が形成された。Ｐｔの被覆層は、公知のめっき処理によって形成された。サンプル４〜１９では、上述したアルミナイズ法によって、中心電極チップにＩｒＡｌ金属間化合物の被覆層が形成された。

サンプル１〜１９の溶接深さＤは、０．０４５ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０６ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．０７５ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．０９ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３ｍｍのいずれかとされた。なお、溶接深さＤが、０．３ｍｍであるとは、図７の第３実施形態のように、溶接深さＤが大きいために、非接触部分２７１Ａが存在しないことを意味している。このために、溶接深さＤが、０．３ｍｍであるサンプル１１、１６の面積比Ａは、１００％となっている。また、サンプル３では、被覆層の厚さｔ（０．１ｍｍ）より溶接深さＤが小さい（０．０８ｍｍ）ために、溶接部がチップ本体に到達していない（（Ｓａ−Ｓｂ）＝０）。このために面積比Ａと、面積比Ｂと、が０％となっている。

レーザ溶接のレーザは、サンプル１〜１４、１７〜１９では、ＹＡＧレーザが用いられ、サンプル１５、１６では、ファイバーレーザ（表１では、ＦＬと表記する）が用いられた。ＹＡＧレーザが用いられたサンプルでは、側面における溶接部の軸線方向の長さＨ２（図２参照）は、溶接深さＤに応じて、０．１〜０．６ｍｍの範囲であった。ファイバーレーザが用いられたサンプルでは、長さＨ２（図２参照）は、溶接深さＤに応じて、０．１５〜０．４ｍｍの範囲であった。

レーザの照射位置は、中心電極チップと中心電極本体との境界から、中心電極チップ側に、０．０５ｍｍ、０．０１ｍｍ、０．０２ｍｍ、０．０８ｍｍのいずれかとされた。

第１評価試験では、各サンプルが２個ずつ準備され、２個の同一サンプルのうちの１個について、上述した方法で面積比Ａ、Ｂを測定した。そして、残りの１個について、以下に説明する実機冷熱試験が行われた。各サンプルを搭載した内燃機関を１００時間に亘って運転し、運転中は、１分間のアイドル運転と１分間のスロットル全開運転とで構成される１サイクルの運転を繰り返した。内燃機関には、４気筒、排気量２．０Ｌの過給器付きガソリンエンジンが用いられた。点火プラグの先端から先端側に１ｍｍの位置の温度は、最高でおおよそ摂氏７５０度であった。

そして、１００時間経過時に、中心電極チップが脱落していなかったサンプルの評価を「Ｓ」とし、７５時間経過時には中心電極チップが脱落しておらず、１００時間経過時までに中心電極チップが脱落したサンプルの評価を「Ａ」とし、５０時間経過時には中心電極チップが脱落しておらず、７５時間経過時までに中心電極チップが脱落したサンプルの評価を「Ｂ」とし、５０時間経過時までに中心電極チップが脱落したサンプルの評価を「Ｃ」とした。

評価結果は、表１に示すとおりである。被覆層が形成されていないサンプル１の評価は、面積比Ａが３５％未満（２７．８％）であるにも関わらずに、「Ｂ」であった。これは、熱伝導率が低いＩｒＡｌ金属間化合物の被膜層がないために、熱引き性能の低下や、Ａｌの含有による脆化が発生せず、面積比Ａ、Ｂがある程度小さくても、耐剥離性を確保できるためであると考えられる。

Ｐｔの皮膜層が形成されたサンプル２、３の面積比Ａは、１４．０％、０％であり、面積比Ｂは、２．７％、０％であった。サンプル２、３の評価は、面積比Ａが３５％未満であるにも関わらずに、「Ｂ」以上であった。特に、サンプル３は、面積比Ａ、Ｂが０％であるにも関わらずに、「Ａ」であった。これは、上述した熱引き性能の低下や、Ａｌの含有による脆化が発生せず、皮膜層と溶融部との接合強度が十分に高いために、チップ本体と溶融部との接合面積が低くても、あるいは、０であっても、耐剥離性を確保できるためであると考えられる。

これに対して、ＩｒＡｌ金属間化合物の被膜層が形成されたサンプル４〜１９のうち、サンプル４、８、１３の面積比Ａは、それぞれ、２６．３％、２３．１％、３０．０％であり、いずれも３５％未満であった。そして、これらのサンプルの評価は、レーザの種類やレーザの照射位置など面積比Ａ以外の条件に関わらずに、いずれも「Ｃ」であった。

そして、ＩｒＡｌ金属間化合物の被膜層が形成されたサンプル４〜１９のうち、サンプル５〜７、９〜１２、１４〜１９の面積比Ａは、それぞれ、３５．１％、５０．０％、９７．０％、３５．０％、４５．７％、１００％、３５．４％、３６．０％、９７．７％、１００％、９８．５％、３７．５％、９６．２％であり、いずれも３５％以上であった。そして、これらのサンプルの評価は、レーザの種類やレーザの照射位置など面積比Ａ以外の条件に関わらずに、いずれも「Ｂ」以上であった。

さらに、面積比Ａが３５％以上であるサンプルのうち、サンプル６、７、１０、１１、１５〜１７、１９の面積比Ａは、いずれも４５．７％以上であった。また、サンプル５〜７、９〜１１、１４〜１９の面積比Ｂは、それぞれ、７．３％、１０．６％、２０．７％、７．０％、８．３％、２１．６％、８．３％、１６．７％、１８．６％、１８．７％、７．７％、２１．１％であり、いずれも７％以上であった。

そして、面積比Ａが３５％以上であるサンプルのうち、面積比Ｂが７％未満であり、かつ、面積比Ａが４５％以下であるサンプル１２の評価は、「Ｂ」であった。これに対して、面積比Ａが３５％以上であるサンプルのうち、面積比Ｂが７％以上であり、かつ、面積比Ａが４５％以下であるサンプル５、９、１４、１８の評価は、「Ａ」であった。さらに、面積比Ａが３５％以上であるサンプルのうち、面積比Ｂが７％以上であり、かつ、面積比Ａが４５．７％以上であるサンプル６、７、１０、１１、１５〜１７、１９の評価は、「Ｓ」であった。

以上の第１評価試験の結果から、ＩｒＡｌ金属間化合物の被膜層を有する中心電極チップを備える点火プラグにおいて、面積比Ａが３５％以上である場合には、耐剥離性を向上できることが確認された。そして、さらに、当該点火プラグにおいて、面積比Ａが４５．７％以上である場合には、さらに、耐剥離性を向上できることが確認された。また、当該点火プラグにおいて、面積比Ｂが７％以上である場合には、特に、耐剥離性を向上できることが確認された。

Ｅ．第２評価試験
第２評価試験では、表２に示すように、表２に示すように、中心電極本体の材料と、中心電極チップの径（チップ径）Ｒ１と、被覆層の厚さｔと、端面の被覆の有無と、レーザの照射位置と、溶接深さＤと、の少なくとも１つが互いに異なる９種類のサンプル２０〜２８を準備した。

なお、各サンプルに共通な項目は、以下の通りである。
被覆層の材料：ＩｒＡｌ金属間化合物
中心電極チップの軸線方向の幅Ｈ１（高さ）：０．８ｍｍ
チップ本体の材料：Ｉｒ含有率６８重量％、Ｒｕ含有率１１重量％、Ｒｈ含有率２０重量％、Ｎｉ含有率１重量％の合金
レーザの種類：ＹＡＧレーザ

中心電極本体の材料は、ＩＮＣ６００、ＩＮＣ６０１、Ａｌｌｏｙ６０２のいずれかとされた。中心電極チップ２９の径Ｒ１は、０．４ｍｍ、０．６ｍｍのいずれかとされた。

被覆層の厚さｔと溶接深さＤとは、上述した面積比Ａが３５％以上であり、かつ、面積比Ｂが７％以上となる範囲で、調整された。具体的には、被覆層の厚さｔは、０．０１５ｍｍ、０．００３ｍｍ、０．０３ｍｍ、０．０４ｍｍ、０．０５ｍｍのいずれかとされた。溶接深さＤは、０．１５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍのいずれかとされた。

レーザの照射位置は、中心電極チップと中心電極本体との境界から、中心電極チップ側に、０．０５ｍｍ、０．０３ｍｍ、０．１ｍｍのいずれかとされた。

表２に示すように端面被覆があるサンプルと端面被覆がないサンプルとが準備された。端面被覆があるサンプルは、第２実施形態（図６）のように、チップ本体の側面に加えて、チップ本体の軸線方向の両端面に、被覆層が形成されたサンプルである。端面被覆がないサンプルは、第１実施形態（図２）のように、チップ本体の側面にのみ被覆層が形成されたサンプルである。

これらの条件を調整することによって、被覆層から溶接部に導入されるＡｌの量が変化するために、溶接部中の境界Ａｌ濃度が調整できる。例えば、中心電極チップ２９の径Ｒ１が小さいほど、境界Ａｌ濃度は高くなる傾向にある。

第２評価試験では、各サンプルが２個ずつ準備され、２個の同一サンプルのうちの１個について、上述した方法で境界Ａｌ濃度を測定した。そして、残りの１個について、以下に説明する実機耐久試験が行われた。各サンプルを搭載した内燃機関を１００時間に亘って運転し、運転中は、１分間のアイドル運転と１分間のスロットル全開運転とで構成される１サイクルの運転を繰り返した。内燃機関には、４気筒、排気量２．０Ｌの過給器付きガソリンエンジンが用いられた。点火プラグの先端から先端側に１ｍｍの温度は、最高でおおよそ摂氏９００度であった。

試験、各サンプルの中心電極の先端近傍を、軸線ＣＯを含む面で切断した断面を研磨したうえで観察した。そして、この断面において、中心電極チップと溶接部との境界のうち、剥離が発生している部分と、接合が維持されている部分と、を特定した。接合が維持されている部分には、酸化スケールが発生せず、剥離が発生している部分には、酸化スケールが発生するので金属顕微鏡を用いて断面を観察することによって、接合が維持されている部分と、剥離が発生している部分と、を特定することができる。そして、中心電極チップと溶接部との境界の径方向の幅のうち、剥離が発生している部分が占める割合（剥離割合とも呼ぶ）を算出した。そして、剥離割合が、７０％未満であるサンプルの評価を「Ａ」とし、剥離割合が、７０％以上８０％未満であるサンプルの評価を「Ｂ」とし、剥離割合が、８０％以上であるサンプルの評価を「Ｃ」とした。

評価結果は、表２に示すとおりである。サンプル２０〜２８の境界Ａｌ濃度は、それぞれ、１重量％、２重量％、２重量％、３重量％、４重量％、５重量％、８重量％、１０重量％、１１重量であった。境界Ａｌ濃度が、１０重量％以下である８個のサンプル２０〜２７の評価は、「Ｂ」以上であった。そして、境界Ａｌ濃度が、１０重量％より大きなサンプル２８の評価は、「Ｃ」であった。以上の結果から、耐剥離性を向上する観点から、境界Ａｌ濃度は、１０重量％以下であることが好ましいことが確認された。

さらに、境界Ａｌ濃度が、１０重量％以下である８個のサンプル２０〜２７のうち、境界Ａｌ濃度が、５重量％以下である６個のサンプル２０〜２５の評価は、「Ａ」であった。そして、これらの８個のサンプル２０〜２７のうち、境界Ａｌ濃度が、５重量％より大きなサンプル２６、２７の評価は、「Ｂ」であった。以上の結果から、耐剥離性を向上する観点から、境界Ａｌ濃度は、５重量％以下であることが、さらに好ましいことが確認された。

Ｆ．変形例
（１）上記実施形態では、ＩｒＡｌ金属間化合物の被覆層を備える電極チップは、中心電極２０に採用されているが、接地電極３０に採用されても良い。図８は、変形例の接地電極３０の接地電極チップ３９近傍を、軸線ＣＯを含む面で切断した断面図である。

図８の接地電極チップ３９は、第１実施形態の中心電極チップ２９と同様に、ＩｒまたはＩｒ合金で形成されたチップ本体３７と、チップ本体３７の側面を覆うＩｒＡｌ金属間化合物の被覆層３８と、を備えている。ニッケル合金で形成された接地電極本体３１は、後端方向ＢＤの面３１５に接合され、ニッケル合金で形成された円柱状の台座３６を含んでいる。台座３６の後端方向ＢＤの面に、レーザ溶接によって、接地電極チップ３９が接合されている。このために、台座３６と接地電極チップ３９との間には、溶接部３５が形成されている。

接地電極チップ３９の第２放電面３９５の反対面３７１は、溶接部３５とは非接触の非接触部分３７１Ａと、非接触部分３７１Ａの外側に位置し、溶接部３５と接触する接触部分３７１Ｂと、を含んでいる。

本変形例においても、第１実施形態と同様に、接地電極チップ３９と溶接部３５との境界近傍の特定断面ＣＦｃにおいて、チップ本体３７の面積をＳａとし、非接触部分３７１Ａを軸線方向に特定断面ＣＦｃに投影した場合に、チップ本体３７上に投影される投影像の面積をＳｂとする。また、特定断面ＣＦｃにおいて、チップ本体３７のうちの投影像を除いた部分の面積をＳｘ＝（Ｓａ−Ｓｂ）とする。この場合には、面積比Ａは、３５％以上である（｛（Ｓａ−Ｓｂ）／Ｓａ）｝×１００≧３５）。この結果、接地電極チップ３９と接地電極本体３１との接合強度を向上することができ、接地電極チップ３９の耐剥離性を向上することができる。

さらに、本変形例においても、面積比Ａは、４５．７％以上であることが好ましい。また、接地電極チップ３９の表面のうち、露出している部分の面積をＳｃとするとき、面積比Ｂは、７％以上であることが好ましい（｛（Ｓａ−Ｓｂ）／Ｓｃ）｝×１００≧７）。この結果、接地電極チップ３９と接地電極本体３１との接合強度を向上することができ、接地電極チップ３９の耐剥離性をさらに向上することができる。そして、本変形例においても、溶接部３５中の境界Ａｌ濃度は、５質量％以下であることが好ましい。この結果、接地電極チップ３９の耐剥離性をさらに向上することができる。

（２）上記各実施形態では、溶接部２５は、中心電極チップ２９と中心電極本体２１の側面の全周に亘って形成されている。これに代えて、溶接部２５は、中心電極チップ２９と中心電極本体２１の側面に、周方向に間隔を開けて、間欠的に形成されていても良い。

図９は、変形例の中心電極チップ２９近傍の構造の説明図である。図９には、変形例の中心電極チップ２９について、図２（Ｂ）の断面と同じ位置の特定断面ＣＦが示されている。この例では、中心電極チップ２９と中心電極本体２１の側面に沿って、周方向に６０度間隔で、６個の溶接部２５が形成されている（図示省略）。このために、図９に示すように、特定断面ＣＦに対して、投影される非接触部分２７１Ａの投影像ＰＩは、軸線ＣＯと交差する中央部だけでなく、溶接部２５が形成されていない周方向の位置において、チップ本体２７の側面にまで延びている。そして、特定断面ＣＦにおいて、チップ本体２７から投影像ＰＩを除いた部分ＡＡの形状は、周方向に６０度間隔で形成される６個の溶接部２５に対応して、６個に分かれている。

本変形例においても上述した面積比Ａは、３５％以上である。そして、面積比Ａは、４５．７％以上であることが好ましく、面積比Ｂは、７％以上であることが好ましい。

（３）上記各実施形態および変形例では、中心電極チップ２９や接地電極チップ３９は、円柱形状を有しているが、これに代えて、四角柱形状や、五角柱形状などの他の形状を有してもよい。

（４）図８の変形例において、台座３６は省略され、接地電極チップ３９は、接地電極本体３１の後端方向ＢＤ側の面に、直接にレーザ溶接によって接合されていても良い。

（５）点火プラグ１００において、接地電極３０、主体金具５０、中心電極２０、絶縁体１０等の材質、寸法は、様々に変更可能である。例えば、主体金具５０の材質は、亜鉛めっきまたはニッケルめっきされた低炭素鋼でも良いし、めっきがなされていない低炭素鋼でも良い。また、絶縁体１０の材質は、アルミナ以外の様々な絶縁性セラミックスでもよい。中心電極本体２１の材料は、ＩＮＣ６００、ＩＮＣ６０１、Ａｌｌｏｙ６０１、Ａｌｌｏｙ６０２に限られず、ニッケルまたはニッケルを５０重量％以上含む他の合金で形成されていても良い。

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

５…ガスケット、６…リング部材、８…板パッキン、９…タルク、１０…絶縁体、１２…貫通孔、１３…脚長部、１５…段部、１６…段部、１７…先端側胴部、１８…後端側胴部、１９…鍔部、２０…中心電極、２３…頭部、２５、２５ｂ、２５ｃ…溶接部、２７、２７ｂ…チップ本体、２８、２８ｂ…被覆層、２９、２９ｂ…中心電極チップ、３０…接地電極、３１…接地電極本体、３５…溶接部、３６…台座、３７…チップ本体、３８…被覆層、３９…接地電極チップ、４０…端子金具、４１…キャップ装着部、４２…鍔部、４３…脚部、５０…主体金具、５１…工具係合部、５２…取付ネジ部、５３…加締部、５４…座部、５６…段部、５８…圧縮変形部、５９…挿入孔、６０…導電性シール、７０…抵抗体、８０…導電性シール、１００…点火プラグ、２１１…頭部、２１２…鍔部、２１３…脚部、２１５…先端面、２７１、２７１ｂ…反対面、２７１Ａ、２７１Ａｂ…非接触部分、２７１Ｂ、２７１Ｂｂ…接触部分、２９５、２９５ｂ…第１放電面、３１１…自由端面、３１２…接合端面、３７１…反対面、３７１Ａ…非接触部分、３７１Ｂ…接触部分、３９５…第２放電面、ＣＦ、ＣＦｂ、ＣＦｃ…特定断面、ＰＩ、ＰＩｂ…投影像

Claims (4)

1. 中心電極と、前記中心電極との間に間隙を形成する接地電極と、を備え、前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は、電極本体と、前記間隙を形成する放電面を有する電極チップと、前記電極本体と前記電極チップとの間に形成され、前記電極本体の成分と前記電極チップとの成分とを含む溶接部と、を備える点火プラグであって、
   前記電極チップは、前記放電面の反対側に位置し、前記溶接部と少なくとも一部が接触する反対面と、前記放電面と交差する方向に沿う側面と、を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記側面を少なくとも覆う被覆層と、を備え、
   前記チップ本体は、イリジウム（Ｉｒ）またはイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする合金で形成され、
   前記被覆層は、イリジウム（Ｉｒ）とアルミニウム（Ａｌ）との金属間化合物（ＩｒＡｌ）によって形成された厚さ５０μｍ以下の層であり、
   前記電極本体は、５０重量％以上のニッケル（Ｎｉ）を含む合金で形成され、
   前記溶接部と前記電極チップとの境界近傍に位置し、かつ、前記放電面と平行で、かつ、前記電極チップを通り、かつ、前記溶接部を通らない面で、前記電極チップを切断した特定断面において、
   前記チップ本体の面積をＳａとし、
   前記反対面のうち、前記溶接部と非接触である非接触部分を、前記放電面と垂直に前記特定断面に投影した場合に、投影される前記非接触部分の面積をＳｂとするとき、
   前記チップ本体のうち、前記溶接部を挟んで前記電極本体と接合される接合部分の面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、前記チップ本体の面積Ｓａの３５％以上であり、
   前記チップ本体と前記溶接部との境界近傍における前記溶接部中のアルミニウム（Ａｌ）の含有率は、１０質量％以下であることを特徴とする、点火プラグ。
2. 請求項１に記載の点火プラグであって、
   前記チップ本体と前記溶接部との境界近傍における前記溶接部中のアルミニウム（Ａｌ）の含有率は、５質量％以下であることを特徴とする、点火プラグ。
3. 中心電極と、前記中心電極との間に間隙を形成する接地電極と、を備え、前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は、電極本体と、前記間隙を形成する放電面を有する電極チップと、前記電極本体と前記電極チップとの間に形成され、前記電極本体の成分と前記電極チップとの成分とを含む溶接部と、を備える点火プラグであって、
   前記電極チップは、前記放電面の反対側に位置し、前記溶接部と少なくとも一部が接触する反対面と、前記放電面と交差する方向に沿う側面と、を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記側面を少なくとも覆う被覆層と、を備え、
   前記チップ本体は、イリジウム（Ｉｒ）またはイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする合金で形成され、
   前記被覆層は、イリジウム（Ｉｒ）とアルミニウム（Ａｌ）との金属間化合物（ＩｒＡｌ）によって形成された厚さ５０μｍ以下の層であり、
   前記電極本体は、５０重量％以上のニッケル（Ｎｉ）を含む合金で形成され、
   前記溶接部と前記電極チップとの境界近傍に位置し、かつ、前記放電面と平行で、かつ、前記電極チップを通り、かつ、前記溶接部を通らない面で、前記電極チップを切断した特定断面において、
   前記チップ本体の面積をＳａとし、
   前記反対面のうち、前記溶接部と非接触である非接触部分を、前記放電面と垂直に前記特定断面に投影した場合に、投影される前記非接触部分の面積をＳｂとするとき、
   前記チップ本体のうち、前記溶接部を挟んで前記電極本体と接合される接合部分の面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、前記チップ本体の面積Ｓａの３５％以上であり、
   前記電極チップの表面のうち、露出している部分の面積をＳｃとするとき、
   前記接合部分の面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、面積Ｓｃの７％以上であることを特徴とする、点火プラグ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の点火プラグであって、
   前記接合部分の面積（Ｓａ−Ｓｂ）は、前記チップ本体の面積Ｓａの４５．７％以上であることを特徴とする、点火プラグ。