JPH05182742A - スパークプラグ用電極およびその製造方法 - Google Patents
スパークプラグ用電極およびその製造方法Info
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- JPH05182742A JPH05182742A JP34536091A JP34536091A JPH05182742A JP H05182742 A JPH05182742 A JP H05182742A JP 34536091 A JP34536091 A JP 34536091A JP 34536091 A JP34536091 A JP 34536091A JP H05182742 A JPH05182742 A JP H05182742A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複合材の先端に形成された穴に、貴金属チッ
プを嵌め込み、嵌合面をレーザー溶接する際に、深部の
隙間または空間を確実に金属で充填できるスパークプラ
グ用電極およびその製造方法の提供。 【構成】 円柱状を呈する耐蝕性ニッケル合金製母材２
に良熱伝導性金属芯３を配した複合材１０の先端に貴金
属チップ４を溶接してなるスパークプラグ用電極および
その製造方法において、母材または芯と同一金属を主体
とする融解用金属層４２を設けた貴金属チップを、複合
材の先端面の中心部に形成され、前記芯に達するかまた
は近接する深さの穴２２に嵌め込み、レーザー溶接によ
り前記融解用金属層を溶融させて嵌合面の隙間に充填す
ると同時に、チップと母材とを溶接する。
プを嵌め込み、嵌合面をレーザー溶接する際に、深部の
隙間または空間を確実に金属で充填できるスパークプラ
グ用電極およびその製造方法の提供。 【構成】 円柱状を呈する耐蝕性ニッケル合金製母材２
に良熱伝導性金属芯３を配した複合材１０の先端に貴金
属チップ４を溶接してなるスパークプラグ用電極および
その製造方法において、母材または芯と同一金属を主体
とする融解用金属層４２を設けた貴金属チップを、複合
材の先端面の中心部に形成され、前記芯に達するかまた
は近接する深さの穴２２に嵌め込み、レーザー溶接によ
り前記融解用金属層を溶融させて嵌合面の隙間に充填す
ると同時に、チップと母材とを溶接する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、発火部に耐消耗性の
貴金属チップを溶接したスパークプラグ用電極およびそ
の製造方法に関する。
貴金属チップを溶接したスパークプラグ用電極およびそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジンなどのガソリン機関で
は、着火性向上のため中心電極の先端部を径小に形成す
るとともに、耐火花消耗性向上のためＰｔ、Ｐｄ、Ｉｒ
等に貴金属またはこれらを主体とする合金からなる貴金
属チップを電極先端に溶接したスパークプラグが使用さ
れる。この中心電極は、円柱状を呈するＮｉ合金製母材
に熱伝導性の良いＣｕ、Ａｇなどの芯を埋設した複合材
と、その先端に溶接した貴金属チップとからなり、貴金
属チップと芯との間には比較的熱伝導性の悪い母材層が
１．５ｍｍ以上の厚さで介在していた。このため、燃焼
室に露出した貴金属チップが表面から受ける熱を、芯を
介して中心電極の後端側に逃がす、いわゆる熱引きが十
分でなく、高速、高負荷運転ではチップ先端が過昇温し
易かった。
は、着火性向上のため中心電極の先端部を径小に形成す
るとともに、耐火花消耗性向上のためＰｔ、Ｐｄ、Ｉｒ
等に貴金属またはこれらを主体とする合金からなる貴金
属チップを電極先端に溶接したスパークプラグが使用さ
れる。この中心電極は、円柱状を呈するＮｉ合金製母材
に熱伝導性の良いＣｕ、Ａｇなどの芯を埋設した複合材
と、その先端に溶接した貴金属チップとからなり、貴金
属チップと芯との間には比較的熱伝導性の悪い母材層が
１．５ｍｍ以上の厚さで介在していた。このため、燃焼
室に露出した貴金属チップが表面から受ける熱を、芯を
介して中心電極の後端側に逃がす、いわゆる熱引きが十
分でなく、高速、高負荷運転ではチップ先端が過昇温し
易かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記熱引きをよくする
ためには、貴金属チップと良熱伝導性金属芯とを近接さ
せることが必要で、このためには電極の母体となる複合
材の先端面に穴を形成し、この穴に貴金属チップを嵌め
込んで溶接する構造が効果的である。この場合、芯とな
るＣｕ、Ａｇなどと貴金属とは溶接しにくいため、溶接
強度はニッケル合金である母材と貴金属チップとの嵌合
面で維持される。チップは高温時に芯と母材との熱膨張
差により穴から押し出される方向の熱応力を受けるた
め、前記穴を深く形成するとともに、嵌合面の溶接はレ
ーザー溶接でなされ深溶込みであることが強度上必要と
なる。しかるに前記穴を深くすると、レーザー溶接時に
嵌合面の奥に溶接されない隙間が生じたり、チップと芯
との接合面に空間が形成される場合が生じやすい。この
隙間または空間が生じると、貴金属チップが高温となり
先端部の消耗が加速されるため、耐久性が低下する。こ
の発明の目的は、ニッケル合金製母材に良熱伝導性金属
芯を配した複合材の先端に形成した穴に、貴金属チップ
を嵌め込み、嵌合面をレーザー溶接する際に、深部の隙
間または空間を確実に金属で充填できるスパークプラグ
用電極およびその製造方法の提供にある。
ためには、貴金属チップと良熱伝導性金属芯とを近接さ
せることが必要で、このためには電極の母体となる複合
材の先端面に穴を形成し、この穴に貴金属チップを嵌め
込んで溶接する構造が効果的である。この場合、芯とな
るＣｕ、Ａｇなどと貴金属とは溶接しにくいため、溶接
強度はニッケル合金である母材と貴金属チップとの嵌合
面で維持される。チップは高温時に芯と母材との熱膨張
差により穴から押し出される方向の熱応力を受けるた
め、前記穴を深く形成するとともに、嵌合面の溶接はレ
ーザー溶接でなされ深溶込みであることが強度上必要と
なる。しかるに前記穴を深くすると、レーザー溶接時に
嵌合面の奥に溶接されない隙間が生じたり、チップと芯
との接合面に空間が形成される場合が生じやすい。この
隙間または空間が生じると、貴金属チップが高温となり
先端部の消耗が加速されるため、耐久性が低下する。こ
の発明の目的は、ニッケル合金製母材に良熱伝導性金属
芯を配した複合材の先端に形成した穴に、貴金属チップ
を嵌め込み、嵌合面をレーザー溶接する際に、深部の隙
間または空間を確実に金属で充填できるスパークプラグ
用電極およびその製造方法の提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明のスパークプラ
グ用電極は、円柱状を呈する耐蝕性ニッケル合金母材に
良熱伝導性金属芯を配した複合材の先端に貴金属チップ
を溶接してなるスパークプラグ用電極の製造方法におい
て、複合材の先端面の中心部に前記芯に達するかまたは
近接する深さの穴を設け、、該穴に外周に融解用金属層
を設けた貴金属チップの基部を嵌め込み、レーザー溶接
により前記融解用金属層を溶融させて嵌合面の隙間に充
填すると同時に、チップと母材とを溶接することを特徴
とする。
グ用電極は、円柱状を呈する耐蝕性ニッケル合金母材に
良熱伝導性金属芯を配した複合材の先端に貴金属チップ
を溶接してなるスパークプラグ用電極の製造方法におい
て、複合材の先端面の中心部に前記芯に達するかまたは
近接する深さの穴を設け、、該穴に外周に融解用金属層
を設けた貴金属チップの基部を嵌め込み、レーザー溶接
により前記融解用金属層を溶融させて嵌合面の隙間に充
填すると同時に、チップと母材とを溶接することを特徴
とする。
【０００５】
【発明の作用、効果】この発明のスパークプラグ用電極
では、レーザー溶接により融解用金属層を溶融させ、チ
ップと穴との隙間に流し込みながら、チップと穴との嵌
合面を溶接するため、嵌合面の隙間または空間が確実に
充填できる。この結果、電極の熱引きのばらつきが防止
でき、耐久性が向上する。
では、レーザー溶接により融解用金属層を溶融させ、チ
ップと穴との隙間に流し込みながら、チップと穴との嵌
合面を溶接するため、嵌合面の隙間または空間が確実に
充填できる。この結果、電極の熱引きのばらつきが防止
でき、耐久性が向上する。
【０００６】
【実施例】図１は、この発明にかかるスパークプラグ用
電極の一例である中心電極１を示す。中心電極１は、１
５．０重量％のＣｒ、８．０重量％の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、および該母材２の
軸心部に同心的に埋め込まれたＣｕまたはＡｇを主体と
する直径１．３ｍｍの良熱伝導金属製芯３とからなる複
合材１０を母体としている。複合材１０の先端面の中心
には、断面円形の穴２２が形成され、該穴２２には貴金
属チップ４がその基部４１を嵌め込まれて溶接されてい
る。
電極の一例である中心電極１を示す。中心電極１は、１
５．０重量％のＣｒ、８．０重量％の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、および該母材２の
軸心部に同心的に埋め込まれたＣｕまたはＡｇを主体と
する直径１．３ｍｍの良熱伝導金属製芯３とからなる複
合材１０を母体としている。複合材１０の先端面の中心
には、断面円形の穴２２が形成され、該穴２２には貴金
属チップ４がその基部４１を嵌め込まれて溶接されてい
る。
【０００７】複合材１０は、図２に示すごとく、母材２
となるカップ状素材２Ａにチップ状芯材３Ａを嵌め込み
（図示イ）、これを４ないし６工程の押出成形及び据込
み成形により径小化し、後端部を略十字形を形成する
（図示ロ）。つぎに切削加工により、径小な先端部２１
を形成するとともに穴２２を設け（図示ハ）製造され
る。
となるカップ状素材２Ａにチップ状芯材３Ａを嵌め込み
（図示イ）、これを４ないし６工程の押出成形及び据込
み成形により径小化し、後端部を略十字形を形成する
（図示ロ）。つぎに切削加工により、径小な先端部２１
を形成するとともに穴２２を設け（図示ハ）製造され
る。
【０００８】図３に示すごとく、チップ４はＰｔ合金製
で円柱状を呈し、外周面の前記穴２２に嵌め込まれたと
き該穴２２から突出した部分に、帯状に鍍金またはコー
ティングしたＮｉ、Ｃｕ、またはＡｇからなる融解用金
属層４２が設けられている。この金属層４２は、チップ
４の全外周面に層状に設けられてもよく、この実施例の
如く帯状に形成されてもよい。またＣｕ、Ａｇ、Ｎｉ等
の金属ろう材を巻き付ける方法に拠って形成しても良
い。さらに融解用金属層４２の材質は、母材２または芯
３の何れかと同一金属を主体とすることが結合強度増大
の観点から望ましいが、貴金属チップ４、母材２、また
は芯３と濡れ性の良いものであれば、それ以外の金属材
料も使用可能である。
で円柱状を呈し、外周面の前記穴２２に嵌め込まれたと
き該穴２２から突出した部分に、帯状に鍍金またはコー
ティングしたＮｉ、Ｃｕ、またはＡｇからなる融解用金
属層４２が設けられている。この金属層４２は、チップ
４の全外周面に層状に設けられてもよく、この実施例の
如く帯状に形成されてもよい。またＣｕ、Ａｇ、Ｎｉ等
の金属ろう材を巻き付ける方法に拠って形成しても良
い。さらに融解用金属層４２の材質は、母材２または芯
３の何れかと同一金属を主体とすることが結合強度増大
の観点から望ましいが、貴金属チップ４、母材２、また
は芯３と濡れ性の良いものであれば、それ以外の金属材
料も使用可能である。
【０００９】チップ４と複合材１０とのレーザー溶接
は、図３に示す（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のごとくなされ
る。 （ａ）チップ４の基部４１を、穴２２に軸心を一致させ
て嵌め込む。 （ｂ）嵌合面にレーザービームＬＢを照射する。レーザ
ービームＬＢは、金属層４２を溶融させるとともに、チ
ップ４と穴２２との嵌合面を融解してチップ４と母材２
とを溶接する。 （ｃ）この結果、溶融した金属層４２の金属が嵌合面間
に流れ込み、嵌合面の深部の隙間およびチップ４の基部
端面４３と芯３の先端面との空間を充填する。 このチップ４は、母材２との嵌合面が全周にわたって溶
接される。この際、チップ４と母材２とは共融して強固
に溶接されるが、芯３とチップ４とはほどんど溶接され
ない。
は、図３に示す（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のごとくなされ
る。 （ａ）チップ４の基部４１を、穴２２に軸心を一致させ
て嵌め込む。 （ｂ）嵌合面にレーザービームＬＢを照射する。レーザ
ービームＬＢは、金属層４２を溶融させるとともに、チ
ップ４と穴２２との嵌合面を融解してチップ４と母材２
とを溶接する。 （ｃ）この結果、溶融した金属層４２の金属が嵌合面間
に流れ込み、嵌合面の深部の隙間およびチップ４の基部
端面４３と芯３の先端面との空間を充填する。 このチップ４は、母材２との嵌合面が全周にわたって溶
接される。この際、チップ４と母材２とは共融して強固
に溶接されるが、芯３とチップ４とはほどんど溶接され
ない。
【００１０】チップ４は、使用時（高温時）において母
材２と芯３との熱膨張差による熱応力を受ける。このた
め上記溶接は嵌合面の全周に沿って、深溶込みでなされ
ること望ましい。この実施例においては、溶接前のチッ
プ４の寸法および穴２２の寸法は、チップ４が直径Ｄ＝
０．５ｍｍ、長さＨ＝１．０ｍｍの円柱であり、穴２２
が直径ｄ＝０．６ｍｍ、深さｈ＝０．５ｍｍとなってい
る。
材２と芯３との熱膨張差による熱応力を受ける。このた
め上記溶接は嵌合面の全周に沿って、深溶込みでなされ
ること望ましい。この実施例においては、溶接前のチッ
プ４の寸法および穴２２の寸法は、チップ４が直径Ｄ＝
０．５ｍｍ、長さＨ＝１．０ｍｍの円柱であり、穴２２
が直径ｄ＝０．６ｍｍ、深さｈ＝０．５ｍｍとなってい
る。
【００１１】この発明においては、図３の（ｃ）に示す
如くチップ４の基部端面４３と芯３の先端３１とが接触
している。従来の白金チップを抵抗溶接した中心電極に
おいては、チップの基部端面と芯の先端との間には１．
５ｍｍ以上の母材層が存在している。しかるに、母材２
であるＮｉ合金は熱伝導性が比較的小さく、芯３による
熱引きの妨げとなっている。この実施例の如く、芯３に
接触していると、１．５ｍｍの時と比較してチップ４の
温度をエンジンの高負荷、高速運転時において数１０℃
から１００℃程度低く保つことができる。
如くチップ４の基部端面４３と芯３の先端３１とが接触
している。従来の白金チップを抵抗溶接した中心電極に
おいては、チップの基部端面と芯の先端との間には１．
５ｍｍ以上の母材層が存在している。しかるに、母材２
であるＮｉ合金は熱伝導性が比較的小さく、芯３による
熱引きの妨げとなっている。この実施例の如く、芯３に
接触していると、１．５ｍｍの時と比較してチップ４の
温度をエンジンの高負荷、高速運転時において数１０℃
から１００℃程度低く保つことができる。
【００１２】図４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、先端に外側電
極１１が溶接された筒状主体金具１２に、軸孔付き絶縁
碍子１３を嵌め込み、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の先端と外側電極１１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（貴金属チップ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１４、主体金具１２、金属ガ
スケット１５を介して、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、先端に外側電
極１１が溶接された筒状主体金具１２に、軸孔付き絶縁
碍子１３を嵌め込み、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の先端と外側電極１１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（貴金属チップ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１４、主体金具１２、金属ガ
スケット１５を介して、機関のシリンダーヘッドに伝達
される。
【００１３】貴金属チップ４の材料としては、Ｐｔ、Ｐ
ｄ、Ｉｒ、またはこれらの合金のほか、Ｉｒと稀土類元
素の酸化物とのサーメットを用いることも可能である。
また、この発明の構成は、スパークプラグの接地電極
（外側電極１１）、貴金属チップ１６にも適用できる。
ｄ、Ｉｒ、またはこれらの合金のほか、Ｉｒと稀土類元
素の酸化物とのサーメットを用いることも可能である。
また、この発明の構成は、スパークプラグの接地電極
（外側電極１１）、貴金属チップ１６にも適用できる。
【図１】この発明にかかるスパークプラグ中心電極の断
面図である。
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に示す中心電極を用いたスパークプラグの
要部断面図である。
要部断面図である。
１ 中心電極 ２ 母材 ３ 芯 ４ 貴金属チップ ２２ 穴 ４３ 融解用金属層
Claims (2)
- 【請求項１】 円柱状を呈する耐蝕性ニッケル合金製母
材に良熱伝導性金属芯を配した複合材の先端に貴金属チ
ップを溶接してなるスパークプラグ用電極の製造方法に
おいて、 複合材の先端面の中心部に前記芯に達するかまたは近接
する深さの穴を設け、、該穴の外周に融解用金属層を設
けた貴金属チップの基部を嵌め込み、レーザー溶接によ
り前記融解用金属層を溶融させて嵌合面の隙間に充填す
ると同時に、チップと母材とを溶接することを特徴とす
るスパークプラグ用電極の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１の製造方法により製造したスパ
ークプラグ用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34536091A JPH05182742A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | スパークプラグ用電極およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34536091A JPH05182742A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | スパークプラグ用電極およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05182742A true JPH05182742A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=18376075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34536091A Pending JPH05182742A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | スパークプラグ用電極およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05182742A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11621544B1 (en) | 2022-01-14 | 2023-04-04 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Spark plug electrode and method of manufacturing the same |
| US12034278B2 (en) | 2023-10-23 | 2024-07-09 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Spark plug, spark plug electrode, and method of manufacturing the same |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP34536091A patent/JPH05182742A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11621544B1 (en) | 2022-01-14 | 2023-04-04 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Spark plug electrode and method of manufacturing the same |
| US11777281B2 (en) | 2022-01-14 | 2023-10-03 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Spark plug electrode and method of manufacturing the same |
| US12034278B2 (en) | 2023-10-23 | 2024-07-09 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Spark plug, spark plug electrode, and method of manufacturing the same |
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