JPH113765A - 内燃機関用スパークプラグ及びその製造方法 - Google Patents
内燃機関用スパークプラグ及びその製造方法Info
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- JPH113765A JPH113765A JP12427098A JP12427098A JPH113765A JP H113765 A JPH113765 A JP H113765A JP 12427098 A JP12427098 A JP 12427098A JP 12427098 A JP12427098 A JP 12427098A JP H113765 A JPH113765 A JP H113765A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶融固着層の熱応力緩和効果が大きく，Ｉｒ
合金チップと電極母材の接合強度に優れた長寿命の内燃
機関用スパークプラグ及びその製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 中心電極２と接地電極の少なくとも一方
の先端部に，貴金属チップ１をレーザ溶接により接合し
てなる内燃機関用スパークプラグにおいて，上記貴金属
チップ１は，少なくともＩｒを含有する融点が２２００
℃以上のイリジウム材よりなり，また上記貴金属チップ
１と上記中心電極２の電極母材との間には溶融固着層１
１を有しており，該溶融固着層１１中には，融点が１５
００〜２１００℃，線膨張係数が８〜１１×１０-6／℃
の貴金属が１重量％以上含有されている。
合金チップと電極母材の接合強度に優れた長寿命の内燃
機関用スパークプラグ及びその製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 中心電極２と接地電極の少なくとも一方
の先端部に，貴金属チップ１をレーザ溶接により接合し
てなる内燃機関用スパークプラグにおいて，上記貴金属
チップ１は，少なくともＩｒを含有する融点が２２００
℃以上のイリジウム材よりなり，また上記貴金属チップ
１と上記中心電極２の電極母材との間には溶融固着層１
１を有しており，該溶融固着層１１中には，融点が１５
００〜２１００℃，線膨張係数が８〜１１×１０-6／℃
の貴金属が１重量％以上含有されている。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，中心電極，接地電極のいずれか
一方の先端部に，貴金属チップを設けた内燃機関用スパ
ークプラグ及びその製造方法に関する。
一方の先端部に，貴金属チップを設けた内燃機関用スパ
ークプラグ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】内燃機関用スパークプラグ（以下，単にス
パークプラグもいう）は，中心電極，接地電極の放電部
材としてＰｔ合金を用いることにより長寿命化，高性能
化が図られている。そして，近年，排気浄化，希薄燃焼
の観点より，中心電極，接地電極を細径，伸長化し，飛
び火性，着火性を向上させることが行なわれている。
パークプラグもいう）は，中心電極，接地電極の放電部
材としてＰｔ合金を用いることにより長寿命化，高性能
化が図られている。そして，近年，排気浄化，希薄燃焼
の観点より，中心電極，接地電極を細径，伸長化し，飛
び火性，着火性を向上させることが行なわれている。
【０００３】しかしながら，Ｐｔ合金電極は，上記細
径，伸長化に伴って，使用中における電極消耗により，
火花隙間の拡大化，飛び火不良を生じるおそれがある。
そこで，中心電極，接地電極の少なくとも一方の面に，
貴金属チップを接合することが検討されている。そし
て，この接合方法としては，まず抵抗溶接法がある。し
かし，抵抗溶接法によるときには，貴金属チップと中心
電極，接地電極との接合部に熱膨張差に起因する熱応力
が発生し，接合部に損傷を生ずるおそれがある。
径，伸長化に伴って，使用中における電極消耗により，
火花隙間の拡大化，飛び火不良を生じるおそれがある。
そこで，中心電極，接地電極の少なくとも一方の面に，
貴金属チップを接合することが検討されている。そし
て，この接合方法としては，まず抵抗溶接法がある。し
かし，抵抗溶接法によるときには，貴金属チップと中心
電極，接地電極との接合部に熱膨張差に起因する熱応力
が発生し，接合部に損傷を生ずるおそれがある。
【０００４】そこで，上記接合法としてレーザ溶接法を
用いることが検討されている。このレーザ溶接によると
きには，レーザ光による高密度エネルギを，中心電極又
は接地電極の電極母材と貴金属チップとの接合部に集中
させる。そのため，上記電極母材の主成分であるＮｉ
と，Ｉｒ合金とが溶け合い，両者の中間の線膨張係数を
有する溶融固着層を形成でき，熱応力を緩和させること
ができる。
用いることが検討されている。このレーザ溶接によると
きには，レーザ光による高密度エネルギを，中心電極又
は接地電極の電極母材と貴金属チップとの接合部に集中
させる。そのため，上記電極母材の主成分であるＮｉ
と，Ｉｒ合金とが溶け合い，両者の中間の線膨張係数を
有する溶融固着層を形成でき，熱応力を緩和させること
ができる。
【０００５】
【解決しようとする課題】しかしながら，発明者らは，
上記溶融固着層中におけるＩｒとＮｉとの比率は，レー
ザ溶接時のレーザエネルギの大小によって大きく異な
り，これがスパークプラグの寿命に大きな影響を与える
ことを見出した。
上記溶融固着層中におけるＩｒとＮｉとの比率は，レー
ザ溶接時のレーザエネルギの大小によって大きく異な
り，これがスパークプラグの寿命に大きな影響を与える
ことを見出した。
【０００６】即ち，発明者らの研究によれば，レーザエ
ネルギが小さい場合には，接合時の溶融温度が低いた
め，Ｎｉのみが溶融し，Ｉｒの溶け込みが少なく，熱応
力緩和効果が発揮されない。これは，Ｎｉの融点が約１
４５０℃であるのに対してＩｒの融点は約２４５０℃と
極めて高く，両者の温度差が大きいこと，更にＮｉの沸
点は約２７００℃でＩｒの融点に近いことによると考え
られる。一方，レーザエネルギが過大の場合には，溶融
部が高温になり過ぎて，Ｎｉの蒸発が生じ，溶融固着層
に表面部のエグレが発生したり，内部に巣が発生する
（図２０参照）。
ネルギが小さい場合には，接合時の溶融温度が低いた
め，Ｎｉのみが溶融し，Ｉｒの溶け込みが少なく，熱応
力緩和効果が発揮されない。これは，Ｎｉの融点が約１
４５０℃であるのに対してＩｒの融点は約２４５０℃と
極めて高く，両者の温度差が大きいこと，更にＮｉの沸
点は約２７００℃でＩｒの融点に近いことによると考え
られる。一方，レーザエネルギが過大の場合には，溶融
部が高温になり過ぎて，Ｎｉの蒸発が生じ，溶融固着層
に表面部のエグレが発生したり，内部に巣が発生する
（図２０参照）。
【０００７】本発明はかかる問題点に鑑み，溶融固着層
の熱応力緩和効果が大きく，貴金属チップと電極母材と
の接合強度に優れた長寿命の内燃機関用スパークプラグ
及びその製造方法を提供しようとするものである。
の熱応力緩和効果が大きく，貴金属チップと電極母材と
の接合強度に優れた長寿命の内燃機関用スパークプラグ
及びその製造方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題の解決手段】請求項１に記載の発明は，貫通孔を
有する絶縁碍子と，少なくとも上記貫通孔の一端に配設
した中心電極と，上記絶縁碍子を保持するハウジング
と，上記ハウジングに設けられ上記中心電極と対向配設
し，中心電極と共に火花ギャップを形成する接地電極と
を有し，かつ上記中心電極と接地電極とが対向する少な
くとも一方の面には，貴金属チップをレーザ溶接により
接合してなる内燃機関用スパークプラグにおいて，上記
貴金属チップは，上記中心電極又は接地電極の電極母材
の少なくとも一部に対して溶融固着層を介して設けられ
ていると共に，少なくともＩｒを含有する融点が２２０
０℃以上のイリジウム材よりなり，また，上記溶融固着
層中には，融点が１５００〜２１００℃，線膨張係数が
８〜１１×１０-6／℃の貴金属が１重量％以上含有され
ていることを特徴とする内燃機関用スパークプラグであ
る。
有する絶縁碍子と，少なくとも上記貫通孔の一端に配設
した中心電極と，上記絶縁碍子を保持するハウジング
と，上記ハウジングに設けられ上記中心電極と対向配設
し，中心電極と共に火花ギャップを形成する接地電極と
を有し，かつ上記中心電極と接地電極とが対向する少な
くとも一方の面には，貴金属チップをレーザ溶接により
接合してなる内燃機関用スパークプラグにおいて，上記
貴金属チップは，上記中心電極又は接地電極の電極母材
の少なくとも一部に対して溶融固着層を介して設けられ
ていると共に，少なくともＩｒを含有する融点が２２０
０℃以上のイリジウム材よりなり，また，上記溶融固着
層中には，融点が１５００〜２１００℃，線膨張係数が
８〜１１×１０-6／℃の貴金属が１重量％以上含有され
ていることを特徴とする内燃機関用スパークプラグであ
る。
【０００９】本発明において最も注目すべきことは，貴
金属チップが少なくともＩｒ（イリジウム）を含有する
２２００℃以上の融点を有する上記イリジウム材である
こと，上記貴金属チップと電極母材との間には溶融固着
層を有し，該溶融固着層中には上記融点及び線膨張係数
を有する貴金属が１重量％以上含有されていることであ
る。
金属チップが少なくともＩｒ（イリジウム）を含有する
２２００℃以上の融点を有する上記イリジウム材である
こと，上記貴金属チップと電極母材との間には溶融固着
層を有し，該溶融固着層中には上記融点及び線膨張係数
を有する貴金属が１重量％以上含有されていることであ
る。
【００１０】そして，上記貴金属チップの融点は２２０
０℃以上であることが必要である。２２００℃未満では
火花ギャップ増加による飛火電圧上昇の問題がある。な
お，貴金属チップの融点の上限は，Ｎｉの沸点２７００
℃に対して約１００℃の余裕度をもたせるために２６０
０℃以下とすることが好ましい。また，上記イリジウム
材としては，Ｉｒ，ＩｒとＰｔ（白金），Ｐｄ（パラジ
ウム），Ｒｈ（ロジウム），Ａｕ（金），Ｎｉ（ニッケ
ル），Ｒｕ（ルテニウム）の１種以上の合金，ＩｒとＹ
2 Ｏ3 （イットリア），ＺｒＯ2 （ジルコニア）の１種
以上との合金などがある。
０℃以上であることが必要である。２２００℃未満では
火花ギャップ増加による飛火電圧上昇の問題がある。な
お，貴金属チップの融点の上限は，Ｎｉの沸点２７００
℃に対して約１００℃の余裕度をもたせるために２６０
０℃以下とすることが好ましい。また，上記イリジウム
材としては，Ｉｒ，ＩｒとＰｔ（白金），Ｐｄ（パラジ
ウム），Ｒｈ（ロジウム），Ａｕ（金），Ｎｉ（ニッケ
ル），Ｒｕ（ルテニウム）の１種以上の合金，ＩｒとＹ
2 Ｏ3 （イットリア），ＺｒＯ2 （ジルコニア）の１種
以上との合金などがある。
【００１１】次に，上記溶融固着層は，貴金属チップと
中心電極又は接地電極の電極母材との間に形成されてい
る。溶融固着層は，レーザ溶接によって貴金属チップと
電極母材との間が溶融し，次いで固化することによって
形成された接合層である。それ故，溶融固着層はＩｒ合
金と電極母材との合金層を形成している。なお，上記溶
融固着層は貴金属チップと電極母材との間に全て設ける
必要はなく，両者の間に未溶融部が残存していてもよい
（図１１，図１２参照）。
中心電極又は接地電極の電極母材との間に形成されてい
る。溶融固着層は，レーザ溶接によって貴金属チップと
電極母材との間が溶融し，次いで固化することによって
形成された接合層である。それ故，溶融固着層はＩｒ合
金と電極母材との合金層を形成している。なお，上記溶
融固着層は貴金属チップと電極母材との間に全て設ける
必要はなく，両者の間に未溶融部が残存していてもよい
（図１１，図１２参照）。
【００１２】上記溶融固着層中には融点が１５００〜２
１００℃で線膨張係数が８〜１１×１０-6／℃の貴金属
が１重量％含有されている。上記融点が１５００℃未満
の場合には，Ｎｉの融点と近くなりレーザエネルギ過大
時に溶融層表面にエグレ発生等の問題があり，一方２１
００℃を越えるとＮｉの融点との温度差が大であり，レ
ーザエネルギ過小の場合Ｎｉのみが溶け熱応力緩和作用
を発揮しないという問題がある。また，上記線膨張係数
が８×１０-6／℃未満の場合には，貴金属チップと同等
レベルの線膨張であり，また，１１×１０-6／℃を越え
ると電極母材と同等レベルになり熱応力緩和作用が減少
する問題がある。
１００℃で線膨張係数が８〜１１×１０-6／℃の貴金属
が１重量％含有されている。上記融点が１５００℃未満
の場合には，Ｎｉの融点と近くなりレーザエネルギ過大
時に溶融層表面にエグレ発生等の問題があり，一方２１
００℃を越えるとＮｉの融点との温度差が大であり，レ
ーザエネルギ過小の場合Ｎｉのみが溶け熱応力緩和作用
を発揮しないという問題がある。また，上記線膨張係数
が８×１０-6／℃未満の場合には，貴金属チップと同等
レベルの線膨張であり，また，１１×１０-6／℃を越え
ると電極母材と同等レベルになり熱応力緩和作用が減少
する問題がある。
【００１３】また，上記溶融固着層中における貴金属が
１重量％未満の場合には，後述するが冷熱繰り返しで使
用する環境下で強度が低下する問題がある。なお，貴金
属の上限は，加工性ならびにコスト面より１０重量％と
することが好ましい。
１重量％未満の場合には，後述するが冷熱繰り返しで使
用する環境下で強度が低下する問題がある。なお，貴金
属の上限は，加工性ならびにコスト面より１０重量％と
することが好ましい。
【００１４】次に，請求項８に記載の発明は，貫通孔を
有する絶縁碍子と，少なくとも上記貫通孔の一端に配設
したニッケルを主成分とする中心電極と，上記絶縁碍子
を保持するハウジングと，上記ハウジングに設けられ上
記中心電極と対向配設し，中心電極と共に火花ギャップ
を形成する接地電極とを有し，かつ上記中心電極の上記
接地電極に対向する面には，貴金属チップを接合してな
る内燃機関用スパークプラグの製造方法において，上記
中心電極の先端に径小部が形成されるとともに，かつ上
記径小部の先端に，略同一な径を有する円筒部を形成す
るとともに，上記中心電極の上記円筒部の径よりも小な
る径を有する少なくともＩｒを含有する融点が２２００
℃以上のイリジウム材よりなる貴金属チップを上記中心
電極の上記円筒部先端面に当接させ，上記貴金属チップ
と上記中心電極の上記円筒部とにレーザ光を照射させる
ことにより，上記貴金属チップと上記中心電極の上記円
筒部とを溶融固着させることを特徴とする内燃機関用ス
バークプラグの製造方法である。
有する絶縁碍子と，少なくとも上記貫通孔の一端に配設
したニッケルを主成分とする中心電極と，上記絶縁碍子
を保持するハウジングと，上記ハウジングに設けられ上
記中心電極と対向配設し，中心電極と共に火花ギャップ
を形成する接地電極とを有し，かつ上記中心電極の上記
接地電極に対向する面には，貴金属チップを接合してな
る内燃機関用スパークプラグの製造方法において，上記
中心電極の先端に径小部が形成されるとともに，かつ上
記径小部の先端に，略同一な径を有する円筒部を形成す
るとともに，上記中心電極の上記円筒部の径よりも小な
る径を有する少なくともＩｒを含有する融点が２２００
℃以上のイリジウム材よりなる貴金属チップを上記中心
電極の上記円筒部先端面に当接させ，上記貴金属チップ
と上記中心電極の上記円筒部とにレーザ光を照射させる
ことにより，上記貴金属チップと上記中心電極の上記円
筒部とを溶融固着させることを特徴とする内燃機関用ス
バークプラグの製造方法である。
【００１５】次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明のスパークプラグにおいては，上記溶融固着層が
上記条件下にあるため，電極母材と貴金属チップとの接
合部にレーザを照射すると例えば電極母材の主成分であ
るＮｉ（ニッケル）は上記貴金属と「Ｎｉ＋貴金属」合
金を形成し，このものは更にＩｒとの間に「Ｎｉ＋貴金
属＋Ｉｒ」合金を段階的に形成していく。
本発明のスパークプラグにおいては，上記溶融固着層が
上記条件下にあるため，電極母材と貴金属チップとの接
合部にレーザを照射すると例えば電極母材の主成分であ
るＮｉ（ニッケル）は上記貴金属と「Ｎｉ＋貴金属」合
金を形成し，このものは更にＩｒとの間に「Ｎｉ＋貴金
属＋Ｉｒ」合金を段階的に形成していく。
【００１６】このとき，レーザエネルギが小さい場合に
は，貴金属の存在によって融点がＩｒ＞Ｉｒ＋貴金属と
なり，「Ｉｒ＋貴金属」の溶け込みが増加する。つま
り，これらの貴金属はＩｒに対して全率固溶する性質を
有している。一方，レーザエネルギが大きい場合には，
貴金属の存在により融点がＮｉ＋貴金属＞Ｎｉとなる。
そのため，Ｎｉの蒸発が抑制され，溶融固着層における
エグレ，内部巣の発生が防止される。
は，貴金属の存在によって融点がＩｒ＞Ｉｒ＋貴金属と
なり，「Ｉｒ＋貴金属」の溶け込みが増加する。つま
り，これらの貴金属はＩｒに対して全率固溶する性質を
有している。一方，レーザエネルギが大きい場合には，
貴金属の存在により融点がＮｉ＋貴金属＞Ｎｉとなる。
そのため，Ｎｉの蒸発が抑制され，溶融固着層における
エグレ，内部巣の発生が防止される。
【００１７】したがって，レーザ溶接時におけるレーザ
エネルギの大小による，溶融固着層への悪影響がない。
また，そのため溶融固着層における熱応力を緩和するこ
とができ，その接合力が向上する。したがって，長寿命
のスパークプラグが得られる。
エネルギの大小による，溶融固着層への悪影響がない。
また，そのため溶融固着層における熱応力を緩和するこ
とができ，その接合力が向上する。したがって，長寿命
のスパークプラグが得られる。
【００１８】このように，本発明によれば，貴金属チッ
プと電極母材の接合強度に優れ，溶融固着層の熱応力緩
和効果が大きく，長寿命の内燃機関用スパークプラグ及
びその製造方法を提供することができる。
プと電極母材の接合強度に優れ，溶融固着層の熱応力緩
和効果が大きく，長寿命の内燃機関用スパークプラグ及
びその製造方法を提供することができる。
【００１９】次に請求項２に記載の発明のように，上記
溶融固着層中の貴金属は，Ｐｔ，Ｐｄ又はＲｈの１種以
上であり，一方上記中心電極の電極母材はＦｅ，Ｃｒを
含有するＮｉ基合金であることが好ましい。これによ
り，電極母材表面の酸化を抑制するという効果を得るこ
とができる。
溶融固着層中の貴金属は，Ｐｔ，Ｐｄ又はＲｈの１種以
上であり，一方上記中心電極の電極母材はＦｅ，Ｃｒを
含有するＮｉ基合金であることが好ましい。これによ
り，電極母材表面の酸化を抑制するという効果を得るこ
とができる。
【００２０】次に，請求項３に記載の発明のように，上
記溶融固着層中に上記貴金属が１重量％以上含有されて
いる貴金属含有層は，上記貴金属チップの半径の半分の
位置における軸方向の厚みが０．２ｍｍ以上であること
が好ましい。これにより，本発明の効果を確実に発揮さ
せることができる。これらのことは，図１１，図１２に
示すごとく，貴金属チップと中心電極との間に未溶融部
を有する場合についても同様である。
記溶融固着層中に上記貴金属が１重量％以上含有されて
いる貴金属含有層は，上記貴金属チップの半径の半分の
位置における軸方向の厚みが０．２ｍｍ以上であること
が好ましい。これにより，本発明の効果を確実に発揮さ
せることができる。これらのことは，図１１，図１２に
示すごとく，貴金属チップと中心電極との間に未溶融部
を有する場合についても同様である。
【００２１】次に，請求項４に記載の発明のように，上
記貴金属チップは，上記中心電極に対して溶接されてい
ることが好ましい。これにより，接地電極よりも放電に
よる消耗が激しい中心電極にＩｒを含有する貴金属チッ
プを採用したので，長寿命の内燃機関用スパークプラグ
を得ることができる。
記貴金属チップは，上記中心電極に対して溶接されてい
ることが好ましい。これにより，接地電極よりも放電に
よる消耗が激しい中心電極にＩｒを含有する貴金属チッ
プを採用したので，長寿命の内燃機関用スパークプラグ
を得ることができる。
【００２２】次に，請求項５に記載の発明のように，上
記溶融固着層中の貴金属は，貴金属チップ中の貴金属が
溶融されたものであることが好ましい。これにより，容
易に本発明の効果を達成させることができる。
記溶融固着層中の貴金属は，貴金属チップ中の貴金属が
溶融されたものであることが好ましい。これにより，容
易に本発明の効果を達成させることができる。
【００２３】次に，請求項６に記載の発明のように，貴
金属は，レーザによって接合される中心電極と貴金属チ
ップとの間に設けられるとともに，溶融固着層中の貴金
属は，中心電極と貴金属チップとの間に設けられた貴金
属から溶融される貴金属であることが好ましい。これに
より，溶融固着層中に，融点が１５００〜２１００℃で
あり，所定の線膨張係数を有する貴金属を１重量％以上
確実に含有させることができる。
金属は，レーザによって接合される中心電極と貴金属チ
ップとの間に設けられるとともに，溶融固着層中の貴金
属は，中心電極と貴金属チップとの間に設けられた貴金
属から溶融される貴金属であることが好ましい。これに
より，溶融固着層中に，融点が１５００〜２１００℃で
あり，所定の線膨張係数を有する貴金属を１重量％以上
確実に含有させることができる。
【００２４】次に，請求項７に記載の発明のように，上
記貴金属チップは，上記中心電極に対して上記溶融固着
層のみを介して設けられていることが好ましい。これに
より，中心電極に対して貴金属チップを確実に溶接固定
させることができる。
記貴金属チップは，上記中心電極に対して上記溶融固着
層のみを介して設けられていることが好ましい。これに
より，中心電極に対して貴金属チップを確実に溶接固定
させることができる。
【００２５】次に，請求項８に記載される内燃機関用ス
バークプラグの製造方法においては，中心電極先端に略
同一な径を有する円筒部を形成し，この円筒部の端面に
貴金属チップを当接させたのち，レーザ光を照射させる
ことにより，貴金属チップと中心電極とを溶接するよう
にした。このため，特に，中心電極先端には，貴金属チ
ップの径よりも大なる略同一な径を有する円筒部に貴金
属チップを当接した後に，当接しているため，レーザ光
の照射が貴金属チップと中心電極の端面との当接境界面
より多少ずれたとしても，貴金属チップと中心電極とか
らなる溶融固着層の組成が大きく変化することがない。
このため，溶融固着層の組成を安定化させることがき，
貴金属チップと中心電極との接合カの高い溶融固着層を
得ることができる。
バークプラグの製造方法においては，中心電極先端に略
同一な径を有する円筒部を形成し，この円筒部の端面に
貴金属チップを当接させたのち，レーザ光を照射させる
ことにより，貴金属チップと中心電極とを溶接するよう
にした。このため，特に，中心電極先端には，貴金属チ
ップの径よりも大なる略同一な径を有する円筒部に貴金
属チップを当接した後に，当接しているため，レーザ光
の照射が貴金属チップと中心電極の端面との当接境界面
より多少ずれたとしても，貴金属チップと中心電極とか
らなる溶融固着層の組成が大きく変化することがない。
このため，溶融固着層の組成を安定化させることがき，
貴金属チップと中心電極との接合カの高い溶融固着層を
得ることができる。
【００２６】また，請求項９に記載の発明のように，上
記貴金属チップを上記中心電極の上記円筒部先端面に当
接させた後，上記貴金属チップと上記中心電極の上記円
筒部先端面とを抵抗溶接した後に，レーザ光を照射さ
せ，上記貴金属チップと上記中心電極の上記円筒部とを
溶融固着させることが好ましい。これにより，貴金属チ
ップと中心電極とが抵抗溶接にて仮止めされた状態とな
っているため，レーザ照射により，貴金属チップと中心
電極との相対位置のずれが生じにくく，当接境界領域に
レーザを確実に照射させることができる。
記貴金属チップを上記中心電極の上記円筒部先端面に当
接させた後，上記貴金属チップと上記中心電極の上記円
筒部先端面とを抵抗溶接した後に，レーザ光を照射さ
せ，上記貴金属チップと上記中心電極の上記円筒部とを
溶融固着させることが好ましい。これにより，貴金属チ
ップと中心電極とが抵抗溶接にて仮止めされた状態とな
っているため，レーザ照射により，貴金属チップと中心
電極との相対位置のずれが生じにくく，当接境界領域に
レーザを確実に照射させることができる。
【００２７】また，請求項１０の発明のように，上記貴
金属チップと上記中心電極の上記円筒部との当接境界領
域にレーザ光を照射させることにより，上記貴金属チッ
プと上記中心電極の上記円筒部とを溶融固着させること
が好ましい。このように，当接境界領域にレーザ光を照
射させることにより，，溶融固着層を中心電極と中心電
極の円筒部端面との境界面に確実に形成することがで
き，貴金属チップと中心電極との接合カを向上させるこ
とができる。
金属チップと上記中心電極の上記円筒部との当接境界領
域にレーザ光を照射させることにより，上記貴金属チッ
プと上記中心電極の上記円筒部とを溶融固着させること
が好ましい。このように，当接境界領域にレーザ光を照
射させることにより，，溶融固着層を中心電極と中心電
極の円筒部端面との境界面に確実に形成することがで
き，貴金属チップと中心電極との接合カを向上させるこ
とができる。
【００２８】また，請求項１１の発明のように，上記当
接境界領域は，上記貴金属チップと上記中心電極の上記
円筒部との当接境界面を中心として，上記中心電極の軸
方向に±０．３ｍｍ領域であることが好ましい。もし，
レーザの照射位置が貴金属チップと中心電極の円筒部と
の当接境界面を中心として，中心電極の軸方向に±０．
３ｍｍよりも大きく偏ってしまうと，例え，中心電極に
円筒部が形成されているとしても，得られる溶融固着層
自体も貴金属チップ側もしくは中心電極側に大きく偏っ
てしまう。そのため，貴金属チップと中心電極との境界
面において，溶融固着層が形成されない箇所が生じてし
まうおそれがある。その結果，貴金属チップと中心電極
との十分な接合カを得ることができないおそれがある。
接境界領域は，上記貴金属チップと上記中心電極の上記
円筒部との当接境界面を中心として，上記中心電極の軸
方向に±０．３ｍｍ領域であることが好ましい。もし，
レーザの照射位置が貴金属チップと中心電極の円筒部と
の当接境界面を中心として，中心電極の軸方向に±０．
３ｍｍよりも大きく偏ってしまうと，例え，中心電極に
円筒部が形成されているとしても，得られる溶融固着層
自体も貴金属チップ側もしくは中心電極側に大きく偏っ
てしまう。そのため，貴金属チップと中心電極との境界
面において，溶融固着層が形成されない箇所が生じてし
まうおそれがある。その結果，貴金属チップと中心電極
との十分な接合カを得ることができないおそれがある。
【００２９】なお，上記溶融固着層中に上記貴金属を添
加する方法としては，上記貴金属を予め上記貴金属チッ
プ中に添加しておき，貴金属チップと電極母材とをレー
ザ溶接する方法（実施形態例１），貴金属チップ又は電
極母材の表面に予め貴金属板を接合しておき，これらに
レーザを照射して溶接する方法（実施形態例２）があ
る。或いは貴金属チップと電極母材との間に貴金属板を
挟持して，これらにレーザを照射して溶接する方法など
がある。
加する方法としては，上記貴金属を予め上記貴金属チッ
プ中に添加しておき，貴金属チップと電極母材とをレー
ザ溶接する方法（実施形態例１），貴金属チップ又は電
極母材の表面に予め貴金属板を接合しておき，これらに
レーザを照射して溶接する方法（実施形態例２）があ
る。或いは貴金属チップと電極母材との間に貴金属板を
挟持して，これらにレーザを照射して溶接する方法など
がある。
【００３０】
実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる内燃機関用スパークプラグ
及びその製造方法につき図１〜図７を用いて説明する。
まず，本例において得ようとするスパークプラグ９は，
図２，図３に示すごとく，貫通孔９２０を有する絶縁碍
子９２と，上記貫通孔９２０の一端に配設した中心電極
２と，上記絶縁碍子９２を保持するハウジング９１と，
上記ハウジング９１に設けられ上記中心電極２と対向配
設した接地電極３と，上記中心電極２と接地電極３との
間に設けた火花ギャップ２７とを有する。
及びその製造方法につき図１〜図７を用いて説明する。
まず，本例において得ようとするスパークプラグ９は，
図２，図３に示すごとく，貫通孔９２０を有する絶縁碍
子９２と，上記貫通孔９２０の一端に配設した中心電極
２と，上記絶縁碍子９２を保持するハウジング９１と，
上記ハウジング９１に設けられ上記中心電極２と対向配
設した接地電極３と，上記中心電極２と接地電極３との
間に設けた火花ギャップ２７とを有する。
【００３１】そして，上記中心電極２の先端面には，貴
金属チップ１をレーザ溶接により接合してなる。上記貴
金属チップ１は，少なくともＩｒを含有する融点が２２
００℃以上のイリジウム材よりなり，また上記貴金属チ
ップ１と上記中心電極の電極母材との間には溶融固着層
１１を有している。また，該溶融固着層１１中には，融
点が１５００〜２１００℃，線膨張係数が８〜１１×１
０-6／℃の貴金属が１重量％以上含有されている。な
お，図２において符号９３は，高圧コード接続用の端子
部である。また，本例においては，貴金属チップ１は，
中心電極２に接合する例を示すが，このことは，貴金属
チップ１を接地電極３に接合する場合も同様である。
金属チップ１をレーザ溶接により接合してなる。上記貴
金属チップ１は，少なくともＩｒを含有する融点が２２
００℃以上のイリジウム材よりなり，また上記貴金属チ
ップ１と上記中心電極の電極母材との間には溶融固着層
１１を有している。また，該溶融固着層１１中には，融
点が１５００〜２１００℃，線膨張係数が８〜１１×１
０-6／℃の貴金属が１重量％以上含有されている。な
お，図２において符号９３は，高圧コード接続用の端子
部である。また，本例においては，貴金属チップ１は，
中心電極２に接合する例を示すが，このことは，貴金属
チップ１を接地電極３に接合する場合も同様である。
【００３２】次に，上記貴金属チップ１を中心電極２に
レーザ溶接する場合につき図１を用いて説明する。ま
ず，本例においては，貴金属チップ１として，Ｉｒに予
めＲｈを添加したＩｒ−Ｒｈ合金を用いている。そし
て，図１に示すごとく，中心電極２の先端部２１の先端
面２１１に貴金属チップ１を載置して抵抗溶接により仮
接着しておき（図１Ａ，Ｂ），次いで貴金属チップ１と
中心電極２の先端部２１との間にレーザ光４を照射した
（図１Ｃ）。このとき，上記中心電極２を回転させなが
ら，上記ごとくレーザ光４を照射した。
レーザ溶接する場合につき図１を用いて説明する。ま
ず，本例においては，貴金属チップ１として，Ｉｒに予
めＲｈを添加したＩｒ−Ｒｈ合金を用いている。そし
て，図１に示すごとく，中心電極２の先端部２１の先端
面２１１に貴金属チップ１を載置して抵抗溶接により仮
接着しておき（図１Ａ，Ｂ），次いで貴金属チップ１と
中心電極２の先端部２１との間にレーザ光４を照射した
（図１Ｃ）。このとき，上記中心電極２を回転させなが
ら，上記ごとくレーザ光４を照射した。
【００３３】これにより，貴金属チップ１と中心電極２
の先端部２１との間がレーザエネルギによって溶融され
る。レーザ光４の照射を終了し，放冷することにより，
貴金属チップと中心電極２との間に溶融固着層１１が形
成される（図１Ｄ）。
の先端部２１との間がレーザエネルギによって溶融され
る。レーザ光４の照射を終了し，放冷することにより，
貴金属チップと中心電極２との間に溶融固着層１１が形
成される（図１Ｄ）。
【００３４】本例においては，上記貴金属チップ１は厚
み１．０ｍｍ，直径０．７ｍｍのＩｒ−Ｒｈ合金を用い
た。また，レーザ光はＹＡＧレーザを用いた。また，中
心電極２は，Ｃｒ１５．５重量％，Ｆｅ８．０重量％を
含有するＮｉ合金を用いた。また，上記貴金属チップ
は，Ｒｈ含量を種々に変えたものを用い，またレーザエ
ネルギは５，７．５，１０Ｊ（ジュール）の３種類を用
いた。
み１．０ｍｍ，直径０．７ｍｍのＩｒ−Ｒｈ合金を用い
た。また，レーザ光はＹＡＧレーザを用いた。また，中
心電極２は，Ｃｒ１５．５重量％，Ｆｅ８．０重量％を
含有するＮｉ合金を用いた。また，上記貴金属チップ
は，Ｒｈ含量を種々に変えたものを用い，またレーザエ
ネルギは５，７．５，１０Ｊ（ジュール）の３種類を用
いた。
【００３５】このようにして，中心電極２の先端部に貴
金属チップ１をレーザ溶接したスパークプラグ９につい
て，耐久テストを行なった。この耐久テストは，上記ス
パークプラグ９を６気筒，２０００ＣＣの内燃機関に装
着し，運転条件としてアイドリング１分間保持後スロッ
トル全開で６０００ｒｐｍ，１分間保持という条件を１
００時間繰り返した。
金属チップ１をレーザ溶接したスパークプラグ９につい
て，耐久テストを行なった。この耐久テストは，上記ス
パークプラグ９を６気筒，２０００ＣＣの内燃機関に装
着し，運転条件としてアイドリング１分間保持後スロッ
トル全開で６０００ｒｐｍ，１分間保持という条件を１
００時間繰り返した。
【００３６】耐久テストの結果を，図４に，横軸にレー
ザエネルギ（Ｊ）を縦軸に溶融固着層の接合強度（Ｎ；
ニュートン）を採って示す。上記接合強度（Ｎ）は，溶
融固着層における曲げ強度を示している。この値が大き
い程，貴金属チップと電極母材の接合性が高く，熱応力
緩和効果が大きく，長寿命のスパークプラグである。同
図より，貴金属チップ１としてＲｈを含有するＩｒ合金
を用いた場合には，レーザエネルギ強度の大小に影響さ
れることなく，優れた接合強度を得ることができること
が分かる。
ザエネルギ（Ｊ）を縦軸に溶融固着層の接合強度（Ｎ；
ニュートン）を採って示す。上記接合強度（Ｎ）は，溶
融固着層における曲げ強度を示している。この値が大き
い程，貴金属チップと電極母材の接合性が高く，熱応力
緩和効果が大きく，長寿命のスパークプラグである。同
図より，貴金属チップ１としてＲｈを含有するＩｒ合金
を用いた場合には，レーザエネルギ強度の大小に影響さ
れることなく，優れた接合強度を得ることができること
が分かる。
【００３７】次に，上記貴金属チップ１中におけるＲｈ
含有量を種々に変え，レーザエネルギ５Ｊでレーザ溶接
を行った。その他の条件は上記と同様である。耐久テス
トの結果を図５に，貴金属チップ中のＲｈ含有量と溶融
固着層の接合強度（Ｎ）を採って示す。同図より知られ
るごとく，貴金属チップ中のＲｈが増加すると共に接合
強度が向上し，Ｒｈ含有量が２％以上では１００Ｎ以上
の強度が得られることが分かる。なお，貴金属チップ中
におけるＲｈ含有量が２％の場合には，溶融固着層中に
おける「Ｒｈ含有量が１重量％以上のＲｈ含有量」の軸
方向の厚みＴは，約０．２ｍｍであった。
含有量を種々に変え，レーザエネルギ５Ｊでレーザ溶接
を行った。その他の条件は上記と同様である。耐久テス
トの結果を図５に，貴金属チップ中のＲｈ含有量と溶融
固着層の接合強度（Ｎ）を採って示す。同図より知られ
るごとく，貴金属チップ中のＲｈが増加すると共に接合
強度が向上し，Ｒｈ含有量が２％以上では１００Ｎ以上
の強度が得られることが分かる。なお，貴金属チップ中
におけるＲｈ含有量が２％の場合には，溶融固着層中に
おける「Ｒｈ含有量が１重量％以上のＲｈ含有量」の軸
方向の厚みＴは，約０．２ｍｍであった。
【００３８】次に，上記３種類のレーザ溶接における上
記溶融固着層の断面形状は，大略図６〜図８に示す状態
となった。即ち，図６に示すレーザエネルギ５Ｊの場合
には貴金属チップ１と中心電極２との間の溶融固着層１
１は，比較的小さく，Ｉｒの溶け込み量は，後述する比
較例（貴金属チップがＩｒ１００％）の場合に比較して
多かった。
記溶融固着層の断面形状は，大略図６〜図８に示す状態
となった。即ち，図６に示すレーザエネルギ５Ｊの場合
には貴金属チップ１と中心電極２との間の溶融固着層１
１は，比較的小さく，Ｉｒの溶け込み量は，後述する比
較例（貴金属チップがＩｒ１００％）の場合に比較して
多かった。
【００３９】また，図７に示すレーザエネルギ７．５Ｊ
の場合は，溶融固着層１１は比較的大きく，Ｉｒ，Ｎｉ
とも良好な溶け込み状態であった。また，図８に示すレ
ーザエネルギ１０Ｊの場合には，溶融固着層１１はかな
り大きく，側面のエグレ１１１が認められるが，内部に
は巣は全く認められなかった。
の場合は，溶融固着層１１は比較的大きく，Ｉｒ，Ｎｉ
とも良好な溶け込み状態であった。また，図８に示すレ
ーザエネルギ１０Ｊの場合には，溶融固着層１１はかな
り大きく，側面のエグレ１１１が認められるが，内部に
は巣は全く認められなかった。
【００４０】実施形態例２ 本例は，図９，図１０に示すごとく，貴金属チップ１０
と中心電極２との間に貴金属としてのＲｈチップを介在
させ，レーザ溶接を行なった例を示す。即ち，本例にお
いては，溶融固着層中にＲｈを添加する方法として，図
９（Ａ）に示すごとく，まず中心電極２の先端部２１の
先端面２１１にＲｈ板１５を，抵抗溶接により仮接合
し，次いで同図（Ｂ）に示すごとく，その上にＩｒ１０
０％の貴金属チップ１０を載置し，抵抗溶接により仮接
合した。
と中心電極２との間に貴金属としてのＲｈチップを介在
させ，レーザ溶接を行なった例を示す。即ち，本例にお
いては，溶融固着層中にＲｈを添加する方法として，図
９（Ａ）に示すごとく，まず中心電極２の先端部２１の
先端面２１１にＲｈ板１５を，抵抗溶接により仮接合
し，次いで同図（Ｂ）に示すごとく，その上にＩｒ１０
０％の貴金属チップ１０を載置し，抵抗溶接により仮接
合した。
【００４１】次いで，実施形態例１と同様にして，７．
５Ｊのレーザを照射し，同図（Ｃ）に示すごとく，貴金
属チップ１０と中心電極２とを溶融固着層１５０により
レーザ溶接した。この溶融固着層１５０は，中心電極２
中のＮｉと貴金属チップ１０のＩｒと上記Ｒｈとよりな
る合金である。そして，上記Ｒｈ板の厚みを種々に変え
て，上記溶融固着層中のＲｈ含有量を変化させたスパー
クプラグを作製した。
５Ｊのレーザを照射し，同図（Ｃ）に示すごとく，貴金
属チップ１０と中心電極２とを溶融固着層１５０により
レーザ溶接した。この溶融固着層１５０は，中心電極２
中のＮｉと貴金属チップ１０のＩｒと上記Ｒｈとよりな
る合金である。そして，上記Ｒｈ板の厚みを種々に変え
て，上記溶融固着層中のＲｈ含有量を変化させたスパー
クプラグを作製した。
【００４２】次いで，実施形態例１と同様に耐久テスト
を行なった。その結果を，図１０に，溶融固着層中のＲ
ｈ量と接合強度との関係を示す。同図より，溶融固着層
中のＲｈ量１％以上の場合には優れた接合強度を有する
ことが分かる。なお，上記実施形態例１，２について
は，Ｒｈの他にＰｔ，Ｐｄについても同様のテストを行
なった。その結果，上記と同様の結果が得られた。
を行なった。その結果を，図１０に，溶融固着層中のＲ
ｈ量と接合強度との関係を示す。同図より，溶融固着層
中のＲｈ量１％以上の場合には優れた接合強度を有する
ことが分かる。なお，上記実施形態例１，２について
は，Ｒｈの他にＰｔ，Ｐｄについても同様のテストを行
なった。その結果，上記と同様の結果が得られた。
【００４３】なお，上記実施形態例においては，貴金属
チップの直径は０．７ｍｍとしたが，これに限らず０．
４〜１．５ｍｍとした場合にも同様の効果を得ることが
できる。
チップの直径は０．７ｍｍとしたが，これに限らず０．
４〜１．５ｍｍとした場合にも同様の効果を得ることが
できる。
【００４４】実施形態例３ 本例は，図１１，図１２に示すごとく，貴金属チップと
中心電極との間に溶融固着層と未溶融部とを有する例で
ある。即ち，まず図１１は，上記実施形態例１のレーザ
溶接の際に，貴金属チップ１と中心電極２との間を完全
に溶融することなく，未溶融部１１６を残存させた例で
ある。
中心電極との間に溶融固着層と未溶融部とを有する例で
ある。即ち，まず図１１は，上記実施形態例１のレーザ
溶接の際に，貴金属チップ１と中心電極２との間を完全
に溶融することなく，未溶融部１１６を残存させた例で
ある。
【００４５】かかる未溶融部１１６は，レーザ溶接時の
レーザエネルギを，貴金属チップ１と中心電極２との間
が完全に溶融しないようにコントロールすることによっ
て形成される。そして，このとき，上記溶融固着層１１
は，「該溶融固着層中に上記貴金属が１重量％以上含有
されている貴金属含有層の厚みＴ」が０．２ｍｍ以上で
あることが好ましい。これにより，上記未溶融部１１６
が残存していても，本発明の効果を確実に発揮すること
ができる。
レーザエネルギを，貴金属チップ１と中心電極２との間
が完全に溶融しないようにコントロールすることによっ
て形成される。そして，このとき，上記溶融固着層１１
は，「該溶融固着層中に上記貴金属が１重量％以上含有
されている貴金属含有層の厚みＴ」が０．２ｍｍ以上で
あることが好ましい。これにより，上記未溶融部１１６
が残存していても，本発明の効果を確実に発揮すること
ができる。
【００４６】上記厚みＴは，同図に示すごとく，上記貴
金属チップ１の半径Ｒの半分の位置Ｓにおける軸方向の
厚みをいう。上記半分の位置Ｓとは，半径Ｒの貴金属チ
ップにおいて，貴金属チップの中心線Ｐから，上記半径
Ｒの半分（Ｒ／２）の位置，つまり半径Ｓの円の位置を
いう。
金属チップ１の半径Ｒの半分の位置Ｓにおける軸方向の
厚みをいう。上記半分の位置Ｓとは，半径Ｒの貴金属チ
ップにおいて，貴金属チップの中心線Ｐから，上記半径
Ｒの半分（Ｒ／２）の位置，つまり半径Ｓの円の位置を
いう。
【００４７】また，図１２は，実施形態例２のように，
貴金属チップ１０と中心電極２との間にＲｈ板１５を介
在させて，これら三者の間に溶融固着層１１を設ける場
合，Ｒｈ板１５の一部が未溶融部として残存している場
合を示している。この場合とも，上記と同様に，貴金属
チップ１０の半径Ｒの半分の位置Ｓにおける軸方向の，
上記貴金属含有量の厚みＴは０．２ｍｍ以上であること
が好ましい。その理由は，図１１の場合と同様である。
貴金属チップ１０と中心電極２との間にＲｈ板１５を介
在させて，これら三者の間に溶融固着層１１を設ける場
合，Ｒｈ板１５の一部が未溶融部として残存している場
合を示している。この場合とも，上記と同様に，貴金属
チップ１０の半径Ｒの半分の位置Ｓにおける軸方向の，
上記貴金属含有量の厚みＴは０．２ｍｍ以上であること
が好ましい。その理由は，図１１の場合と同様である。
【００４８】なお，上記図１１，図１２においては，未
溶融部を有している場合について述べたが，上記貴金属
含有層の厚みＴについては，未溶融部を有しない実施形
態例１，実施形態例２の場合についても同じである。
溶融部を有している場合について述べたが，上記貴金属
含有層の厚みＴについては，未溶融部を有しない実施形
態例１，実施形態例２の場合についても同じである。
【００４９】実施形態例４ 次に，本願発明の内燃機関用スパークプラグの製造方法
について，図１３〜か図１６を用いて説明する。本例に
おいては，中心電極２の先端部２１の先端に形成した円
筒部２２上に貴金属チップ１を当接した後に，レーザ照
射することを特徴とする。本例にて使用した貴金属チッ
プ１は，実施形態例１に採用した貴金属チップ１と同様
の貴金属チップであり，例えば，ｌｒにＲｈが１０重量
％含有されたイリジウム合金を採用している。
について，図１３〜か図１６を用いて説明する。本例に
おいては，中心電極２の先端部２１の先端に形成した円
筒部２２上に貴金属チップ１を当接した後に，レーザ照
射することを特徴とする。本例にて使用した貴金属チッ
プ１は，実施形態例１に採用した貴金属チップ１と同様
の貴金属チップであり，例えば，ｌｒにＲｈが１０重量
％含有されたイリジウム合金を採用している。
【００５０】また，図１３に示すごとく，中心電極１の
先端には，実施形態例１と同様，径小部である先端部２
１が形成されているが，さらに，この先端部２１の先端
に，略同一な径を有する円筒部２２が形成されている。
尚，この円筒部２２の径は，貴金属チップ１の直径０．
７ｍｍよりも大なる径である１．１ｍｍ及び高さが０．
３ｍｍを有する。
先端には，実施形態例１と同様，径小部である先端部２
１が形成されているが，さらに，この先端部２１の先端
に，略同一な径を有する円筒部２２が形成されている。
尚，この円筒部２２の径は，貴金属チップ１の直径０．
７ｍｍよりも大なる径である１．１ｍｍ及び高さが０．
３ｍｍを有する。
【００５１】そして，図１３に示すごとく，中心電極２
の円筒部２２に貴金属チップ１を当接させ，抵抗溶接に
より，貴金属チップ１と円筒部２２とを仮接着する。そ
の後，貴金属チップ１と中心電極２の円筒部２２との境
界である当接境界領域Ａに対して，レーザ光を照射し，
図１４に示すごとく，中心電極２と貴金属チップ１との
間に溶融固着層１１を形成した。
の円筒部２２に貴金属チップ１を当接させ，抵抗溶接に
より，貴金属チップ１と円筒部２２とを仮接着する。そ
の後，貴金属チップ１と中心電極２の円筒部２２との境
界である当接境界領域Ａに対して，レーザ光を照射し，
図１４に示すごとく，中心電極２と貴金属チップ１との
間に溶融固着層１１を形成した。
【００５２】本例においては，中心電極２の先端部に，
貴金属チップ１の径よりも大なる略同一の径を有する円
筒部２２を形成し，この円筒部２２の端面と貴金属チッ
プ１とを当接させた後にレーザ溶接している。このよう
な製法を採用することにより，レーザが照射される領域
が貴金属チップ１と中心電極２の円筒部２２との境界面
よりもずれたとしても，得られる溶融固着層１１の組成
が大きく変化することがないので，貴金属チップ１と中
心電極２との接合を確実に行うことができる。
貴金属チップ１の径よりも大なる略同一の径を有する円
筒部２２を形成し，この円筒部２２の端面と貴金属チッ
プ１とを当接させた後にレーザ溶接している。このよう
な製法を採用することにより，レーザが照射される領域
が貴金属チップ１と中心電極２の円筒部２２との境界面
よりもずれたとしても，得られる溶融固着層１１の組成
が大きく変化することがないので，貴金属チップ１と中
心電極２との接合を確実に行うことができる。
【００５３】ここで，図１３に示すレーザ光を当接溶解
領域Ａ内に照射した場合の溶融固着層１１の形状を図１
４に，レーザ光を当接溶解領域Ａよりも中心電極軸方向
の貴金属チップ１側に０．３５ｍｍずれた箇所に照射し
た場合の溶融固着層１１の形状を図１５に示した。更
に，レーザ光を当接溶解領域Ａよりも中心電極軸方向の
中心，電極２側に０．３５ｍｍずれた箇所に照射した場
合の溶融固着層１１の形状を図１６に示す。
領域Ａ内に照射した場合の溶融固着層１１の形状を図１
４に，レーザ光を当接溶解領域Ａよりも中心電極軸方向
の貴金属チップ１側に０．３５ｍｍずれた箇所に照射し
た場合の溶融固着層１１の形状を図１５に示した。更
に，レーザ光を当接溶解領域Ａよりも中心電極軸方向の
中心，電極２側に０．３５ｍｍずれた箇所に照射した場
合の溶融固着層１１の形状を図１６に示す。
【００５４】図１５及び図１６においては，溶融固着層
１１が形成されているにもかかわらず，貴金属チップ１
と中心電極２の先端面との当接境界面２１１が十分に溶
融固着層１１内に含まれていない。そのため，図１５及
び図１６のような状態では，貫金属チップ１と中心電極
２とは十分な接合カを得ることができないことは容易に
考えられる。それに対して，図１４のような溶融固着層
１１が形成された場合には，貴金属チップ１と中心電極
２の先端面との当接境界面が溶融固着層１１内に含まれ
ており，貴金属チップ１と中心電極２とは十分な接合力
を得ることができている。
１１が形成されているにもかかわらず，貴金属チップ１
と中心電極２の先端面との当接境界面２１１が十分に溶
融固着層１１内に含まれていない。そのため，図１５及
び図１６のような状態では，貫金属チップ１と中心電極
２とは十分な接合カを得ることができないことは容易に
考えられる。それに対して，図１４のような溶融固着層
１１が形成された場合には，貴金属チップ１と中心電極
２の先端面との当接境界面が溶融固着層１１内に含まれ
ており，貴金属チップ１と中心電極２とは十分な接合力
を得ることができている。
【００５５】比較例１ 本比較例においては，上記実施形態例１において，貴金
属チップとしてＩｒ−Ｒｈ合金を用いたのに変えて，貴
金属チップとして１００％Ｉｒを用いた。そして，実施
形態例１と同様にして，レーザエネルギ５，７．５，１
０Ｊのレーザ溶接を行なった。
属チップとしてＩｒ−Ｒｈ合金を用いたのに変えて，貴
金属チップとして１００％Ｉｒを用いた。そして，実施
形態例１と同様にして，レーザエネルギ５，７．５，１
０Ｊのレーザ溶接を行なった。
【００５６】その結果，図１７に示すごとく，耐久テス
トの前後の接合強度をみると，７．５，１０Ｊの場合は
余り変化はないが，５Ｊの場合には，耐久テストによっ
て接合強度が著しく低下していることが分かる。これ
は，溶融固着層中にＲｈが含有されていないために，レ
ーザ溶接時におけるレーザエネルギの強度の差異が影響
しているためである（図４と比較）。
トの前後の接合強度をみると，７．５，１０Ｊの場合は
余り変化はないが，５Ｊの場合には，耐久テストによっ
て接合強度が著しく低下していることが分かる。これ
は，溶融固着層中にＲｈが含有されていないために，レ
ーザ溶接時におけるレーザエネルギの強度の差異が影響
しているためである（図４と比較）。
【００５７】また，図４と比較して分かるように，実施
形態例１においては，溶融固着層中にＲｈを含有してい
るため，耐久テスト前後とも２００Ｎ近い接合強度を有
している。しかし，本比較例１（図１７）においては，
それよりも低い接合強度しか得られていない。
形態例１においては，溶融固着層中にＲｈを含有してい
るため，耐久テスト前後とも２００Ｎ近い接合強度を有
している。しかし，本比較例１（図１７）においては，
それよりも低い接合強度しか得られていない。
【００５８】また，図１８〜図２０は，本比較例におい
て，レーザエネルギを５，７．５，１０Ｊ照射した場合
の溶融固着層８１の断面を示している。まず，図１８は
レーザエネルギ５Ｊの場合を示し，これを実施形態例１
の図６と比較すると分かるように，貴金属チップ８は溶
融固着層８１中に余り溶け込んでいない。
て，レーザエネルギを５，７．５，１０Ｊ照射した場合
の溶融固着層８１の断面を示している。まず，図１８は
レーザエネルギ５Ｊの場合を示し，これを実施形態例１
の図６と比較すると分かるように，貴金属チップ８は溶
融固着層８１中に余り溶け込んでいない。
【００５９】図１９は，レーザエネルギ７．５Ｊの場合
を示し，これを図７と比較すると分かるように，やはり
溶融固着層８１の大きさが若干小さい。また，図２０は
レーザエネルギ１０Ｊの場合を示し，これを図８と比較
すると分かるように，大きなエグレ８１１と共に溶融固
着層の内部に巣８３が発生していることが分かる。
を示し，これを図７と比較すると分かるように，やはり
溶融固着層８１の大きさが若干小さい。また，図２０は
レーザエネルギ１０Ｊの場合を示し，これを図８と比較
すると分かるように，大きなエグレ８１１と共に溶融固
着層の内部に巣８３が発生していることが分かる。
【００６０】比較例２ 本例は，溶融固着層中に貴金属以外の金属を添加するこ
とについて検討した。即ち，線膨張係数がＮｉとＩｒと
の中間にある，Ｆｅ，Ｖ，Ｂ又はＴｉを貴金属チップ中
に５重量％添加した貴金属チップを用い，実施形態例１
と同様にスパークプラグを作製し，同様の耐久テストを
行なった。
とについて検討した。即ち，線膨張係数がＮｉとＩｒと
の中間にある，Ｆｅ，Ｖ，Ｂ又はＴｉを貴金属チップ中
に５重量％添加した貴金属チップを用い，実施形態例１
と同様にスパークプラグを作製し，同様の耐久テストを
行なった。
【００６１】その結果，これらを添加した場合には，溶
融固着層の接合強度は，上記Ｒｈを添加した場合に比較
して，いずれも約５〜２０％低くかった。また，耐久テ
ストにおいて，溶融固着層を切断面を見たところ，溶融
固着層中に微細なクラックが発生していた。これは，上
記Ｆｅ，Ｖ，Ｂ又はＴｉは酸化し易く，耐久テスト中
に，溶融固着層中において酸化物を生じること，これら
はＩｒと全率固溶せず，例えば「Ｉｒ３Ｔｉ」といった
線膨張係数が不連続な金属間化合物を生成し，熱応力緩
和効果が発揮されないためと判断される。
融固着層の接合強度は，上記Ｒｈを添加した場合に比較
して，いずれも約５〜２０％低くかった。また，耐久テ
ストにおいて，溶融固着層を切断面を見たところ，溶融
固着層中に微細なクラックが発生していた。これは，上
記Ｆｅ，Ｖ，Ｂ又はＴｉは酸化し易く，耐久テスト中
に，溶融固着層中において酸化物を生じること，これら
はＩｒと全率固溶せず，例えば「Ｉｒ３Ｔｉ」といった
線膨張係数が不連続な金属間化合物を生成し，熱応力緩
和効果が発揮されないためと判断される。
【００６２】上記実施形態例では，中心電極と貴金属チ
ップの接合について述べたが，本発明では接地電極に対
して本件構成の溶融固着層を適用しても同様の効果を得
ることができる。
ップの接合について述べたが，本発明では接地電極に対
して本件構成の溶融固着層を適用しても同様の効果を得
ることができる。
【００６３】上記実施形態例においては，中心電極の先
端面に対向する位置に接地電極を対向させる，１極接地
の場合の内燃機関用スバークプラグに関して述べたが，
本発明においては，接地電極の先端面が中心電極の側面
に対向する２極型の内燃機関用スバークプラグにも適用
させることができる。即ち，本発明は，内燃機関用スパ
ークプラグの電極にイリジウム材よりなる貴金属チップ
を強固に接合させるものであり，イリジウム材よりなる
貴金属チップを採用する内燃機関用スバークプラグであ
れば，どのような内燃機関用スパークブラグにも採用す
ることができるものである。
端面に対向する位置に接地電極を対向させる，１極接地
の場合の内燃機関用スバークプラグに関して述べたが，
本発明においては，接地電極の先端面が中心電極の側面
に対向する２極型の内燃機関用スバークプラグにも適用
させることができる。即ち，本発明は，内燃機関用スパ
ークプラグの電極にイリジウム材よりなる貴金属チップ
を強固に接合させるものであり，イリジウム材よりなる
貴金属チップを採用する内燃機関用スバークプラグであ
れば，どのような内燃機関用スパークブラグにも採用す
ることができるものである。
【図１】実施形態例１における，貴金属チップと中心電
極とのレーザ溶接の説明図。
極とのレーザ溶接の説明図。
【図２】実施形態例１における，内燃機関用スパークプ
ラグの一部断面図。
ラグの一部断面図。
【図３】実施形態例１における，内燃機関用スパークプ
ラグの要部説明図。
ラグの要部説明図。
【図４】実施形態例１における，レーザエネルギと接合
強度との関係図。
強度との関係図。
【図５】実施形態例１における，貴金属チップ中のＲｈ
量と接合強度との関係図。
量と接合強度との関係図。
【図６】実施形態例１における，レーザエネルギ５Ｊの
場合の溶融固着層の断面説明図。
場合の溶融固着層の断面説明図。
【図７】実施形態例１における，レーザエネルギ７．５
Ｊの場合の溶融固着層の断面説明図。
Ｊの場合の溶融固着層の断面説明図。
【図８】実施形態例１における，レーザエネルギ１０Ｊ
の場合の溶融固着層の断面説明図。
の場合の溶融固着層の断面説明図。
【図９】実施形態例２における，レーザ溶接の説明図。
【図１０】実施形態例２における，溶融固着層中のＲｈ
量と接合強度の関係図。
量と接合強度の関係図。
【図１１】実施形態例３における，未溶融部を有する場
合の，貴金属含有層の厚みＴの説明図。
合の，貴金属含有層の厚みＴの説明図。
【図１２】実施形態例３における，Ｒｈ板を残存させた
場合の，貴金属含有層の厚みＴの説明図。
場合の，貴金属含有層の厚みＴの説明図。
【図１３】実施形態例４における，貴金属チップと中心
電極とのレーザ溶接の説明図。
電極とのレーザ溶接の説明図。
【図１４】実施形態例４における，溶融固着層の断面説
明図。
明図。
【図１５】実施形態例４における，他の溶融固着層の断
面説明図。
面説明図。
【図１６】実施形態例４における，更に他の溶融固着層
の断面説明図。
の断面説明図。
【図１７】比較例１における，レーザエネルギと接合強
度の関係図。
度の関係図。
【図１８】比較例１における，レーザエネルギ５Ｊの場
合の溶融固着層の断面説明図。
合の溶融固着層の断面説明図。
【図１９】比較例１における，レーザエネルギ７．５Ｊ
の場合の溶融固着層の断面説明図。
の場合の溶融固着層の断面説明図。
【図２０】比較例１における，レーザエネルギ１０Ｊの
場合の溶融固着層の断面説明図。
場合の溶融固着層の断面説明図。
１．．．貴金属チップ， １１，１５０．．．溶融固着層， １５．．．Ｒｈ片， ２．．．中心電極， ２１．．．先端部， ３．．．接地電極，
Claims (11)
- 【請求項１】 貫通孔を有する絶縁碍子と，少なくとも
上記貫通孔の一端に配設した中心電極と，上記絶縁碍子
を保持するハウジングと，上記ハウジングに設けられ上
記中心電極と対向配設し，中心電極と共に火花ギャップ
を形成する接地電極とを有し，かつ上記中心電極と接地
電極とが対向する少なくとも一方の面には，貴金属チッ
プをレーザ溶接により接合してなる内燃機関用スパーク
プラグにおいて，上記貴金属チップは，上記中心電極又
は接地電極の電極母材の少なくとも一部に対して溶融固
着層を介して設けられていると共に，少なくともＩｒを
含有する融点が２２００℃以上のイリジウム材よりな
り，また，上記溶融固着層中には，融点が１５００〜２
１００℃，線膨張係数が８〜１１×１０-6／℃の貴金属
が１重量％以上含有されていることを特徴とする内燃機
関用スパークプラグ。 - 【請求項２】 請求項１において，上記溶融固着層中の
貴金属は，Ｐｔ，Ｐｄ又はＲｈの１種以上であることを
特徴とする内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項３】 請求項１又は２において，上記溶融固着
層中に上記貴金属が１重量％以上含有されている貴金属
含有層は，上記貴金属チップの半径の半分の位置におけ
る軸方向の厚みが０．２ｍｍ以上であることを特徴とす
る内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項４】 請求項１において，上記貴金属チップ
は，上記中心電極に対して溶接されていることを特徴と
する内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項５】 請求項４において，上記溶融固着層中の
貴金属は，貴金属チップ中の貴金属が溶融されたもので
あることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項６】 請求項４において，貴金属は，レーザに
よって接合される中心電極と貴金属チップとの間に設け
られるとともに，溶融固着層中の貴金属は，中心電極と
貴金属チップとの間に設けられた貴金属から溶融される
貴金属であることを特徴とする内燃機関用スバークプラ
グ。 - 【請求項７】 請求項４において，上記貴金属チップ
は，上記中心電極に対して上記溶融固着層のみを介して
設けられていることを特徴とする内燃機関用スパークプ
ラグ。 - 【請求項８】 貫通孔を有する絶縁碍子と，少なくとも
上記貫通孔の一端に配設したニッケルを主成分とする中
心電極と，上記絶縁碍子を保持するハウジングと，上記
ハウジングに設けられ上記中心電極と対向配設し，中心
電極と共に火花ギャップを形成する接地電極とを有し，
かつ上記中心電極の上記接地電極に対向する面には，貴
金属チップを接合してなる内燃機関用スパークプラグの
製造方法において，上記中心電極の先端に径小部が形成
されるとともに，かつ上記径小部の先端に，略同一な径
を有する円筒部を形成するとともに，上記中心電極の上
記円筒部の径よりも小なる径を有する少なくともＩｒを
含有する融点が２２００℃以上のイリジウム材よりなる
貴金属チップを上記中心電極の上記円筒部先端面に当接
させ，上記貴金属チップと上記中心電極の上記円筒部と
にレーザ光を照射させることにより，上記貴金属チップ
と上記中心電極の上記円筒部とを溶融固着させることを
特徴とする内燃機関用スバークプラグの製造方法。 - 【請求項９】 請求項８において，上記貴金属チップを
上記中心電極の上記円筒部先端面に当接させた後，上記
貴金属チップと上記中心電極の上記円筒部先端面とを抵
抗溶接した後に，レーザ光の照射により，上記貴金属チ
ップと上記中心電極の上記円筒部とを溶融固着させるこ
とを特徴とする内燃機関用スパークプラグの製造方法。 - 【請求項１０】 請求項８において，上記貴金属チップ
と上記中心電極の上記円筒部との当接境界領域にレーザ
光を照射させることにより，上記貴金属チップと上記中
心電極の上記円筒部とを溶融固着させることを特徴とす
る内燃機関用スバークプラグの製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１０において，上記当接境界領
域は，上記貴金属チップと上記中心電極の上記円筒部と
の当接境界面を中心として，上記中心電極の軸方向に±
０．３ｍｍの領域であることを特徴とする内燃機関用ス
パークプラグの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12427098A JP2921524B2 (ja) | 1997-04-16 | 1998-04-16 | 内燃機関用スパークプラグ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11531097 | 1997-04-16 | ||
| JP9-115310 | 1997-04-16 | ||
| JP12427098A JP2921524B2 (ja) | 1997-04-16 | 1998-04-16 | 内燃機関用スパークプラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH113765A true JPH113765A (ja) | 1999-01-06 |
| JP2921524B2 JP2921524B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=26453851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12427098A Expired - Lifetime JP2921524B2 (ja) | 1997-04-16 | 1998-04-16 | 内燃機関用スパークプラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2921524B2 (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1111746A1 (en) * | 1999-12-22 | 2001-06-27 | NGK Spark Plug Company Limited | Spark plug for internal combustion engine |
| EP1168542A1 (en) * | 2000-01-19 | 2002-01-02 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug for internal combustion engine |
| GB2381042A (en) * | 2001-08-27 | 2003-04-23 | Denso Corp | A spark plug where a noble metal chip is laser welded to an electrode |
| US6653766B2 (en) | 2000-05-12 | 2003-11-25 | Denso Corporation | Spark plug and method of manufacturing same |
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| JP2006185853A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグの製造方法 |
| US7282844B2 (en) | 2003-09-17 | 2007-10-16 | Denso Corporation | High performance, long-life spark plug |
| US7768184B2 (en) | 2006-10-24 | 2010-08-03 | Denso Corporation | Spark plug with stream shaper to shape tumble vortex into desired stream in combustion chamber |
| US7816846B2 (en) | 2006-10-24 | 2010-10-19 | Denso Corporation | Spark plug with slant peripheral surface |
| US7893604B2 (en) | 2006-10-24 | 2011-02-22 | Denso Corporation | Spark plug with stream shaper to shape tumble vortex into desired stream in combustion chamber |
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| US9184570B2 (en) | 2012-08-20 | 2015-11-10 | Denso Corporation | Spark plug for internal combustion engine of motor vehicles |
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| US9716370B2 (en) | 2015-06-09 | 2017-07-25 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
| CZ308814B6 (cs) * | 2013-04-18 | 2021-06-09 | BRISK Tábor a. s. | Způsob vytváření koncové části vnější elektrody zapalovací svíčky s nánosem přídavného materiálu metodou laserového navařování |
-
1998
- 1998-04-16 JP JP12427098A patent/JP2921524B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US6891318B2 (en) | 2001-08-27 | 2005-05-10 | Denso Corporation | Structure of spark plug designed to provide higher durability and fabrication method thereof |
| GB2381042B (en) * | 2001-08-27 | 2005-10-19 | Denso Corp | Improvements in and relating to spark plugs |
| GB2381042A (en) * | 2001-08-27 | 2003-04-23 | Denso Corp | A spark plug where a noble metal chip is laser welded to an electrode |
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|---|---|
| JP2921524B2 (ja) | 1999-07-19 |
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