KR100965741B1

KR100965741B1 - 스파크 플러그 및 스파크 플러그의 제조방법

Info

Publication number: KR100965741B1
Application number: KR1020030040238A
Authority: KR
Inventors: 데라무라히데키; 가토도모아키; 도리이가즈요시
Original assignee: 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2010-06-24
Also published as: EP1376791B1; CN1472854A; DE60302012D1; DE60302012T2; CN1472854B; US7084558B2; KR20040000325A; EP1376791A1; US20060238092A1; US20040041506A1; US7321187B2

Abstract

(과제) 접지전극측에 귀금속 발화부가 돌출 형성되고, 또한 불꽃이 가스류에 의해서 흐르기 쉬운 사용환경 하에서도 접지전극에 편소모를 일으키기 어려운 구조의 스파크 플러그를 제공하다.

(해결수단) 접지전극측 발화부(32)는 가장 함유율이 높은 성분이 Pt인 귀금속으로 이루어지고, 접지전극(4)에 대해서, 상기 접지전극측 발화부(32)를 구성하는 금속성분과 상기 접지전극(4)을 구성하는 금속성분이 합금화된 두께 0.5㎛ 이상 100㎛ 이하의 합금화층(40)을 통해서 접합되어 있다. 또, 접지전극측 발화부(32)는, 불꽃방전간극(g)측을 향하는 선단면(32t)이 접지전극(4)에 접합되는 저면(32u)보다도 작은 지름으로 되고, 또한 선단면(32t)이 접지전극(4)의 측면(4s)보다도 돌출된다. 또한, 선단면(32t)측에서 접지전극측 발화부(32)를 평면으로 보았을 때, 이 선단면(32t)의 주위에는, 접지전극측 발화부(32)의 표면의 일부가 접지전극(4)의 측면(4s)에 노출된 주위노출영역면(32p)으로서 인정된다.

Description

스파크 플러그 및 스파크 플러그의 제조방법{SPARK PLUG AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 본 발명에 관한 제 1 실시형태의 스파크 플러그(100)를 나타내는 측단면도

도 2는 도 1의 요부를 나타내는 정면 확대도

도 3은 본 발명에 관한 제 1 실시형태의 스파크 플러그(100)의 제조공정을 나타내는 설명도

도 4는 본 발명에 관한 제 2 실시형태의 스파크 플러그(200)의 제조공정을 나타내는 설명도

도 5는 도 2의 요부를 더 확대하여 나타내는 평면도 및 측면도

도 6은 도 5의 제 1 변형예를 나타내는 평면도 및 측면도

도 7은 도 5의 제 2 변형예를 나타내는 평면도 및 측면도

도 8은 도 5의 제 3 변형예를 나타내는 평면도 및 측면도

도 9는 본 발명의 효과확인실험의 제 1 결과를 나타내는 그래프

도 10은 본 발명의 효과확인실험의 제 2 결과를 나타내는 그래프

도 11은 본 발명의 효과확인실험의 제 3 결과를 나타내는 그래프

도 12는 본 발명의 효과확인실험의 제 4 결과를 나타내는 그래프

도 13은 종래의 스파크 플러그의 문제점을 나타내는 제 1 도면

도 14는 종래의 스파크 플러그의 문제점을 나타내는 제 2 도면

도 15는 종래의 스파크 플러그의 문제점을 나타내는 제 3 도면

도 16은 본 발명의 효과확인실험의 제 5 결과를 나타내는 그래프

도 17은 본 발명에 관한 제 2 실시형태의 스파크 플러그의 요부를 나타내는 정면 확대도

도 18은 본 발명의 스파크 플러그의 변형예의 제조공정을 나타내는 설명도

도 19는 본 발명의 효과확인실험의 제 6 결과를 나타내는 그래프

* 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

3 - 중심전극 4 - 접지전극

4s - 측면 4m - 전극모재

31 - 중심전극측 발화부 32 - 접지전극측 발화부

32t - 선단면 32u - 저면

32p - 상면(주위노출영역면) g - 불꽃방전간극

40 - 합금화층 41 - 완화 금속부

100 - 스파크 플러그

본 발명은 스파크 플러그와 그 제조방법에 관한 것이다.

최근, 자동차용 가솔린 엔진을 비롯한 내연기관에 대해서 고성능화의 요구가 높아지고 있고, 점화용 스파크 플러그에 대해서도 착화성 향상과 방전전압의 저감이 요구되고 있다. 착화성 향상 및 방전전압의 저감을 위해서는 중심전극측의 발화부를 세경화(細徑化)하는 것이 유효하고, 지름이 축소된 전극의 선단에 귀금속 칩을 접합하여 발화부를 형성한 구조가 많이 채용되고 있다. 그러나, 최근에는 연비향상이나 배기가스의 규제 강화에 대응하기 위해서 혼합기의 희박화(稀薄化:lean burn)가 추진되고 있어, 착화조건이 더욱더 엄격하게 되고 있다. 그래서, 연소실의 보다 내측에 위치하는 접지전극측에 대해서도, 귀금속 칩의 접합에 의해서 접지전극의 측면에서 중심전극의 선단면측으로 돌출된 발화부를 형성하고, 또한 이 선단부를 세경화하는 것이 시도되고 있다.

본원 출원인이 출원한 선원발명(일본국 특개평3-176979호 공보)에는, 접지전극측의 귀금속 발화부를 세경화하기 위한 구체적인 구조가 개시되어 있다. 상기 공보의 도 2에 나타낸 스파크 플러그에 있어서는, 『Ir 내지 Ir합금으로 이루어지는 지름이 작은 원기둥형상의 칩을 Ni계 전극모재에 직접, 또는 Pt계 금속 중간층을 개재한 상태에서 전기용접(저항용접)에 의해서 접합한다. 전기용접에 의해서 칩은 통전 가열되어 변형가공이 가능한 상태로 되고, 가압에 의해서 칩의 접합측 기단부가 변형되어 플랜지부를 형성한다. 이 플랜지부의 형성에 의해서 접합면적이 증대 됨으로써, 지름이 작은 칩을 충분한 강도를 가지고서 접합할 수 있다』라는 것이 상기 선원발명의 주된 요지이다.

그러나, 그 후의 조사에 의해서, 귀금속 칩을 전극에 대해서 충분한 강도로 접합하기 위해서는 접합부위가 되는 접지전극측의 구성 금속부와 귀금속 칩과의 사이에 일정 이상의 두께로 된 합금화층을 형성하여야 하는 것을 알게 되었다. 여기서, 상기한 선원발명에서 귀금속 칩의 재질로서 사용되고 있는 Ir은 융점이 2400℃ 이상의 고온이고, 합금화층을 형성하기 위해서는 상당한 고온까지 저항 발열시킬 필요가 있다. 그러나, 접지전극측의 구성 금속부를 이루는 Ni계 전극모재나 Pt계 금속 중간층은, 어느 것이나 Ir에 비해서 그 융점이 훨씬 낮다(Ni의 융점은 1453℃, Pt의 융점은 1769℃). 따라서, Ir과의 합금화에 필요한 온도까지 저항 발열시키려고 하면, 도 13에 나타낸 바와 같이, 귀금속 칩(32')보다도 접지전극(4)측의 구성 금속부가 과도하게 연화(軟化)되어 그 변형이 현저하게 되기 때문에, 정상적인 발화부의 형성이 매우 곤란하게 된다. 또, 접지전극(4)은 연화가 현저하여 귀금속 칩(32')의 접합측 기단부에 대한 압축 변형력을 충분히 받아낼 수 없기 때문에, 플랜지부(32t)가 생각한 것 만큼 크게 퍼지지 않게 되고, 또 대부분의 플랜지부가 접지전극(4) 내에 매몰될 확률이 높다. 즉, 이와 같이 하여 얻어지는 발화부(32)는 플랜지부(32t)가 충분한 폭으로 형성되지 않거나 혹은 접지전극 내에 매몰되기 때문에, 접지전극(4)에서 돌출된 그 기단부(돌출 기단부)의 주위가 융점이 낮은 전극 모재(4)의 노출 표면에 의해서 둘러싸이는 구조로 되게 된다.

또, 도 14에 나타낸 바와 같이, 접지전극(4)측의 Ir계 귀금속 칩(32')을, 중심전극측과 마찬가지로 레이저 용접에 의해서 접합하는 방법을 생각할 수 있다. 그러나, 레이저 용접을 사용한 경우, 도 14에 나타낸 바와 같이, 접합부를 이루는 용접비드(WB)가, 얻어지는 발화부(32)의 돌출 기단부의 주위를 따라서 상당한 폭(예를 들면, 0.2㎜ 이상)으로 형성된다. 이 용접비드(WB)는 레이저 빔(LB)에 의한 열집중에 의해서 전극모재와 귀금속 칩(32')의 양방을 용융상태로 녹인 후 응고시킴으로써 형성되는 것이고, 귀금속 칩(32')의 상당 부분을 잠식한 형태로 형성된다. 당연한 것이지만, 이 용접비드(WB)는, 예를 들면 Ni계 금속으로 이루어지는 전극모재가 다량으로 녹아 있기 때문에, Ir계 금속으로 이루어지는 발화부(32)보다는 융점의 저하가 현저하다. 즉, 얻어지는 발화부(32)의 돌출 기단부의 주위는 융점이 낮은 용접비드(WB)에 의해서 둘러싸인 구조로 된다.

여기서, 접지전극(4)측의 발화부(32)를 세경화하였을 때, 다음과 같은 현상이 쉽게 발생하게 되는 것에 유의할 필요가 있다. 즉, 최근에는 내연기관의 고효율화와 희박화(lean burn)를 꾀하기 위해서 연료의 분사압력을 높이고, 또 연소실로 연료를 직접 분사하는 직분식 엔진의 채용도 추진되고 있기 때문에, 연소실 내의 가스류는 현격하게 강하고 거센 것으로 된다. 그리고, 착화성 향상 등을 위해서 발화부(32)가 세경화되면, 불꽃이 튀는 발화부 선단면의 면적도 당연히 작아지게 된다. 그리고, 불꽃방전시에 상기한 바와 같은 강한 가스류를 횡방향으로부터 받게 되면, 도 15에 나타낸 바와 같이, 불꽃(SP)이 발화부(32)의 선단면(32t)으로부터 벗어나서 그 돌출 기단부를 둘러싸는 주위 전극면과의 사이에서 점프 스파크가 발생하기 쉬워지게 된다. 이 때, 도 13 또는 도 14에 나타낸 바와 같이 발화부(32)보다 융점이 낮은 전극모재나 용접비드(WB)에 의해서 주위 전극면이 구성되어 있으면, 도 15에 나타낸 바와 같이, 당해 부분이 불꽃 소모에 의해서 파헤쳐지게 됨으로써 편소모(片消耗)를 일으키게 되고, 따라서 접지전극(4)의 수명이 조기에 다해 버린다는 문제가 발생하게 된다.

본 발명의 과제는, 접지전극측에 귀금속 발화부를 돌출 형성한 스파크 플러그에 있어서, 불꽃이 가스류에 의해서 흐르기 쉬운 사용환경 하에서도 접지전극에 편소모를 일으키기 어려운 구조의 스파크 플러그와, 이러한 구조를 얻는데 매우 적합한 스파크 플러그의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단 및 작용ㆍ효과)

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 스파크 플러그는,

중심전극의 선단에 고착된 귀금속제의 중심전극측 발화부에 접지전극의 측면에 고착된 접지전극측 발화부를 대향시킴으로써, 상기 중심전극측 발화부와 상기 접지전극측 발화부와의 사이에 불꽃방전간극이 형성되고,

상기 접지전극측 발화부는, 가장 함유율이 높은 성분이 Pt인(즉, Pt을 주성분으로 하는) 귀금속으로 이루어지고, 상기 접지전극에 대해서, 상기 접지전극측 발화부를 구성하는 금속성분과 상기 접지전극을 구성하는 금속성분이 합금화된 두께 0.5㎛ 이상 100㎛ 이하의 합금화층을 통해서 접합되어 있고,

상기 접지전극측 발화부는, 상기 불꽃방전간극측을 향하는 선단면이 상기 접지전극에 고착된 저면보다도 작은 지름으로 되고, 또한 상기 선단면이 상기 접지전극의 측면보다도 중심전극의 선단측으로 돌출되는 것으로 되고, 상기 선단면측에서 상기 접지전극측 발화부를 평면으로 보았을 때, 상기 선단면의 주위를 둘러싸도록 상기 접지전극측 발화부의 표면의 일부가 상기 접지전극의 측면에 노출된 주위노출영역면으로서 인정{즉, 시인(視認)}되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에 있어서, 「주성분」이란, 착안하고 있는 재료 중에서 가장 함유율이 높은 성분인 것을 말한다.

상기한 본 발명의 스파크 플러그에 있어서는, 접지전극측 발화부는 그 선단면이 접지전극의 측면보다도 중심전극의 선단측으로 돌출되고 또한 선단면이 저면보다도 작은 지름으로 된 형상을 가지기 때문에, 착화성 향상 및 방전전압 저감에 기여한다. 또, 접지전극측 발화부의 선단면의 주위 영역을 이루는 주위노출영역면이 귀금속의 면으로 되어 있기 때문에, 불꽃이 가스류에 의해서 접지전극측 발화부의 선단면의 외측으로 벗어난 경우에도, 귀금속으로 이루어지는 주위노출영역면에서 상기 불꽃을 받아들임으로써 전극의 편소모를 방지할 수 있다.

또, 접지전극측 발화부는 가장 함유율이 높은 성분이 Pt인 귀금속으로 이루어지고, 접지전극에 대해서 두께 0.5㎛ 이상 100㎛ 이하의 합금화층을 통해서 접합된다. 따라서, 합금화층의 두께 범위가 상기한 바와 같은 값으로 되어 있기 때문에, 주위노출영역면을 이루는 귀금속 면이 접합에 수반되는 합금화층의 형성에 의해서 과도하게 잠식되는 일이 없다. 이 결과, 접지전극측 발화부의 선단면 주위에 충분히 넓은 귀금속 면이 확보되게 됨으로써, 편소모 방지에 일층 더 유리하게 된다. 또한, 본 명세서에 있어서의 「합금화층의 두께」는, 접지전극측 발화부와 합금화층과의 경계면에 대해서 수직방향의 거리인 것으로 한다.

또한, 접지전극측 발화부를 귀금속 칩의 접합에 의해서 형성하는 경우, 접합을 위한 합금화층의 두께 범위는, 용접비드가 비교적 넓게 형성되는 레이저 용접에 의해서는 실현이 매우 곤란하지만, 저항용접법을 채용하면 용이하게 실현할 수 있다. 본 발명에 관한 스파크 플러그의 제 1 구성에서는, 상기한 일본국 특개평 3-176979호 공보에 개시된 스파크 플러그와 같이 접지전극측 발화부를 Ir계 금속으로 구성하는 것이 아니고, 이것 보다도 융점이 낮은 Pt을 주성분(가장 함유율이 높은 성분)으로 하는 금속에 의해서 구성하고 있기 때문에, 저항용접에 의해서 아무런 문제없어 접합하는 것이 가능하다.

합금화층의 두께가 0.5㎛ 미만이 되면, 접지전극측 발화부의 접합강도가 불충분하게 되어 발화부의 박리 등이 쉽게 발생하게 된다. 또한, 통상의 조건에 의한 저항용접을 채용한 경우, 합금화층은 예를 들면 0.1㎛∼1㎛정도의 두께로 형성되지만, 저항용접 후에 열확산 처리 등을 함으로써 합금화층의 두께를 100㎛정도까지 증가시키는 것이 가능하다. 그러나, 100㎛ 이상의 두께로 하는 것은 열처리 시간이 길어지게 되어 제조능률의 저하를 초래한다.

또한, 접지전극측 발화부는 그 저면측을 포함하는 기단부를 접지전극 내에 매설할 수 있다. 접지전극측 발화부의 기단부를 매설함으로써 발화부의 접합강도를 일층 더 높일 수 있다. 이 경우, 매설된 발화부의 기단부의 외주면을 둘러싸는 형 태로 합금화층이 형성되는데, 그 두께가 100㎛를 넘으면, 발화부의 주위노출영역면의 외측 둘레 가장자리부가 합금화층에 의해서 과도하게 잠식되어 주위노출영역면의 실질적인 폭이 감소하게 됨으로써, 전극의 편소모의 방지효과가 불충분하게 된다.

또한, 본 명세서에 있어서의 「합금화층」은 다음과 같은 조성을 가지는 영역으로서 정의한다. 즉, 발화부를 형성하기 위해서 용접 접합된 귀금속 칩 중, 용접에 의한 조성변동의 영향을 받지 않는 부분의 Pt농도를 CPt1이라 한다. 또, 귀금속 칩이 용접되는 접지전극 중, 용접에 의한 조성변동의 영향을 받지 않는 부분의 Pt농도를 CPt2라 한다. 그리고, 접지전극과 접지전극측 발화부와의 사이에서 양자의 중간 Pt조성을 가지는 영역 중, 그 Pt농도 CPt3가

0.2(CPt1-CPt2)+CPt2≤CPt3≤0.8(CPt1-CPt2)+CPt2

를 만족하는 영역을 합금화층이라 한다.

또한, 각부의 Pt농도는 공지의 분석방법, 예를 들면, 전자선 프로브 미소분석(Electron Probe Micro Analysis:EPMA)에 의해서 특정할 수 있다. 예를 들면, 접지전극측 발화부의 선단면의 기하학적 중심위치를 통과하고 중심전극의 축선과 평행한 직선을 포함하는 평면을 따라서 접지전극측 발화부 및 그 주변부를 절단하고, 그 단면 상의 Pt농도분포를 EPMA에 의한 라인분석 혹은 면분석에 의해서 측정함으로써 합금화층을 식별할 수 있다.

또한, 상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 스파크 플러그는,

중심전극의 선단에 고착된 귀금속제의 중심전극측 발화부에, 접지전극의 측면에 완화 금속부를 개재시키고서 고착된 접지전극측 발화부를 대향시킴으로써, 상기 중심전극측 발화부와 상기 접지전극측 발화부와의 사이에 불꽃방전간극이 형성되고,

상기 접지전극측 발화부는 가장 함유율이 높은 성분이 Pt인 귀금속으로 이루어지고, 또한 상기 완화 금속부는 상기 접지전극을 구성하는 금속과 상기 접지전극측 발화부를 구성하는 귀금속의 중간 선팽창계수를 가지는 금속으로 이루어지고,

상기 접지전극측 발화부와 상기 완화 금속부와의 사이에는, 상기 접지전극측 발화부를 구성하는 금속성분과 상기 완화 금속부를 구성하는 금속성분이 합금화된 두께 0.5㎛ 이상 100㎛ 이하의 제 1 합금화층이 형성되어 이루어지고,

상기 접지전극측 발화부는, 상기 불꽃방전간극측을 향하는 선단면이 상기 완화 금속부에 고착된 저면보다도 작은 지름으로 되고, 또한 상기 선단면이 상기 접지전극의 상기 측면보다도 중심전극의 선단측으로 돌출되는 것으로 되고, 상기 선단면측에서 상기 접지전극측 발화부를 평면으로 보았을 때, 상기 선단면의 주위를 둘러싸도록 상기 접지전극측 발화부의 표면의 일부가 상기 접지전극의 측면에 노출된 주위노출영역면으로서 인정되는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 스파크 플러그에 있어서는, 접지전극측 발화부는 그 선단면이 접지전극의 측면보다도 중심전극의 선단측으로 돌출되고 또한 선단면이 저면보다도 작은 지름으로 된 형상을 가지기 때문에, 착화성 향상 및 방전전압 저감에 기여한다. 또, 접지전극측 발화부의 선단면의 주위 영역을 이루는 주위노출영역면이 귀금속의 면으로 되어 있기 때문에, 불꽃이 가스류에 의해서 접지전극측 발화부의 선단면의 외측으로 벗어난 경우에도, 귀금속으로 이루어지는 주위노출영역면에 서 상기 불꽃을 받아들임으로써 전극의 편소모를 방지할 수 있다.

또, 접지전극측 발화부는 가장 함유율이 높은 성분이 Pt인 금속으로 이루어지고, 또한 완화 금속부는 접지전극을 구성하는 금속과 접지전극측 발화부를 구성하는 귀금속의 중간 선팽창계수를 가지는 금속으로 이루어지고, 접지전극측 발화부와 완화 금속부와의 사이에는 상기 접지전극측 발화부를 구성하는 금속성분과 상기 완화 금속부를 구성하는 금속성분이 합금화된 두께 0.5㎛ 이상 100㎛ 이하의 제 1 합금화층이 형성된다. 따라서, 제 1 합금화층의 두께 범위가 상기한 바와 같은 값으로 되어 있기 때문에, 주위노출영역면을 이루는 귀금속 면이 접합에 수반되는 제 1 합금화층의 형성에 의해서 과도하게 잠식되는 일이 없다. 이 결과, 접지전극측 발화부의 선단면 주위에 충분히 넓은 귀금속 면이 확보되게 됨으로써, 편소모 방지에 일층 더 유리하게 된다. 또한, 본 명세서에 있어서의 「제 1 합금화층의 두께」는, 접지전극측 발화부와 제 1 합금화층과의 경계면에 대해서 수직방향의 거리인 것으로 한다.

또한, 접지전극측 발화부를 귀금속 칩의 접합에 의해서 형성하는 경우, 접합을 위한 제 1 합금화층의 두께 범위는, 용접비드가 비교적 넓게 형성되는 레이저 용접에 의해서는 실현이 매우 곤란하지만, 저항용접법을 채용하면 용이하게 실현할 수 있다. 또한, Ir에 비해서 융점이 낮은 Pt을 주성분(가장 함유율이 높은 성분)으로 하는 금속에 의해서 구성하고 있기 때문에, 저항용접에 의해서 아무런 문제없어 접합하는 것이 가능하다.

제 1 합금화층의 두께가 0.5㎛ 미만이 되면, 접지전극측 발화부의 접합강도가 불충분하게 되어 발화부의 박리 등이 쉽게 발생하게 된다. 또한, 통상의 조건에 의한 저항용접을 채용한 경우, 제 1 합금화층은 예를 들면 0.1㎛∼1㎛정도의 두께 로 형성되지만, 저항용접 후에 열확산 처리 등을 함으로써 제 1 합금화층의 두께를 100㎛정도까지 증가시키는 것이 가능하다. 그러나, 100㎛ 이상의 두께로 하는 것은 열처리 시간이 길어지게 되어 제조능률의 저하를 초래한다.

또한, 접지전극측 발화부는 그 저면측을 포함하는 기단부를 완화 금속부 내에 매설할 수 있다. 접지전극측 발화부의 기단부를 매설함으로써 발화부의 접합강도를 일층 더 높일 수 있다. 이 경우, 매설된 발화부의 기단부의 외주면을 둘러싸는 형태로 제 1 합금화층이 형성되는데, 그 두께가 100㎛를 넘으면, 발화부의 주위노출영역면의 외측 둘레 가장자리부가 제 1 합금화층에 의해서 과도하게 잠식되어 주위노출영역면의 실질적인 폭이 감소하게 됨으로써, 전극의 편소모의 방지효과가 불충분하게 된다.

또한, 본 명세서에 있어서의 「제 1 합금화층」은 다음과 같은 조성을 가지는 영역으로서 정의한다. 즉, 발화부를 형성하기 위해서 용접 접합된 귀금속 칩 중, 용접에 의한 조성변동의 영향을 받지 않는 부분의 Pt농도를 CPt4라 한다. 또, 귀금속 칩이 용접되는 완화 금속부 중, 용접에 의한 조성변동의 영향을 받지 않는 부분의 Pt농도를 CPt5라 한다. 그리고, 완화 금속부와 접지전극측 발화부와의 사이에서 양자의 중간 Pt조성을 가지는 영역 중, 그 Pt농도 CPt6가

0.2(CPt4-CPt5)+CPt5≤CPt6≤0.8(CPt4-CPt5)+CPt5

를 만족하는 영역을 제 1 합금화층이라 한다.

또한, 각부의 Pt농도는 공지의 분석방법, 예를 들면, 전자선 프로브 미소분석(Electron Probe Hicro Analysis:EPMA)에 의해서 특정할 수 있다. 예를 들면, 접 지전극측 발화부의 선단면의 기하학적 중심위치를 통과하고 중심전극의 축선과 평행한 직선을 포함하는 평면을 따라서 접지전극측 발화부 및 그 주변부를 절단하고, 그 단면 상의 Pt농도분포를 EPMA에 의한 라인분석 혹은 면분석에 의해서 측정함으로써, 제 1 합금화층을 식별할 수 있다.

또, 본 발명의 스파크 플러그는, 중심전극측 발화부의 선단면과 접지전극측 발화부의 선단면과의 사이의 중심전극의 축선방향에 있어서의 최단거리를 G라 하고, 중심전극측 발화부의 선단면의 외측 둘레 가장자리와 주위노출영역면의 외측 둘레 가장자리를 최단거리로 잇는 선분의 길이를 L이라 하였을 때,

1.3G≤L≤3G ………①

를 충족하고 있는 것이 바람직하다.

또, 중심전극의 축선과 직교하는 평면에 대한 정사투영에 있어서, 주위노출영역면의 폭을 A라 하고, 접지전극의 폭을 W라 하고, 접지전극측 발화부의 선단면의 직경을 d라 하였을 때,

0.15≤A≤{(W-d)/2}-0.4 (단위:㎜) ………②

를 충족하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 명세서에 있어서의 「주위노출영역면의 폭」이란, 상기한 정사투영에 있어서, 접지전극측 발화부의 선단면의 기하학적 중심위치에 관한 반경방향에 있어서의 주위노출영역면의 평균적인 치수를 나타낸다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 중심전극(3)의 축선(0)방향에 있어서, 주위노출영역면(32p)의 외측 둘레 가장자리(32e)를 기준위치로 하면, 상기 선분의 길이(L)는 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)의 상기 기준위치로부터의 돌출높이(t)와 주위노출영역면(32p)의 폭(A)에 의해서 정해진다. 따라서, 예를 들면, 주위노출영역면의 폭(A)이 한없이 0에 가까운 값으로 된다 하더라도, 선단면(32t)의 돌출높이(t)를 적당하게 설정하면, 선분의 길이(L)를 불꽃방전간극(g)의 길이에 상당하는 최단거리(G)의 1.3배 이상으로 설정할 수 있다. 그러나, 이것만에 의해서는 불꽃이 가스류에 의해서 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)의 외측으로 벗어나서 주위노출영역면(32p) 밖에 떨어지게 되므로, 접지전극(4)의 편소모를 방지하는 효과는 거의 얻어지지 않는다.

그래서, 본 발명자들이 실험에 의해서 검토한 결과, 불꽃이 가스류에 의해서 접지전극측 발화부의 선단면의 외측으로 벗어날 때에 주위노출영역면에서 상기 불꽃을 받아들여서 접지전극의 편소모를 방지하는 효과는, 주위노출영역면의 폭(A)이 0.15㎜ 이상인 것과 상기에서 정의한 G와 L이 "1.3G≤L"을 만족하는 것을 모두 충족하였을 때, 특히 현저하게 되는 것이 판명되었다.

또한, "A<0.15"인 경우에는 본 발명의 편소모를 억제하는 효과가 얻어지지 않는다. 또. "1.3G≥L"인 경우에서도 편소모를 억제하는 효과가 얻어지지 않는다.

또한, "A>{(W-d)/2}-0.4"으로 되면, 접지전극측 발화부를 형성하기 위한 귀금속 칩의 사이즈가 너무 커지게 되어 재료 코스트가 증대되는 것 외에, 귀금속 칩 그 자체 혹은 용접 새그(sag)부분이 접지전극의 폭방향으로 비어져 나오는 좋지 않은 상태로 이어진다. 또, "L>3G"으로 되면, 선단면(32t)의 돌출높이(t)가 너무 커지게 되거나 혹은 주위노출영역면의 폭(A)이 너무 넓어지게 되는 것 중 어느 하나 의 상황이 된다. 전자에 있어서는, 접지전극측 발화부의 높이가 너무 커지게 되는 결과, 방열이 악화되어 발화부 선단의 온도가 과도하게 상승함으로써, 전극 소모가 가속화되어 조기에 스파크 플러그의 수명이 다해 버리는 좋지 않은 상태로 이어진다. 한편, 후자에 있어서는, "A>((W-d)/2)-0.4"으로 되는 경우와 같게 된다.

또, 접지전극측 발화부의 선단면의 상기 기준위치로부터의 돌출높이(t)는 0.3㎜ 이상 1.5㎜ 이하인 것이 바람직하다. 상기 돌출높이(t)가 1.5㎜를 넘으면, 방열이 악화되어 발화부 선단의 온도가 과도하게 상승함으로써, 전극 소모가 가속화되어 조기에 스파크 플러그의 수명이 다해 버리는 좋지 않은 상태로 이어진다. 또, 0.3㎜ 미만에서는, 발화부를 돌출시킴에 의한 착화성 향상의 효과가 불충분하게 된다. 또한, 기준위치는 주위노출영역면의 외측 둘레 가장자리를 포함하는 평면으로 한다.

또, 착화성을 향상시키는 관점에 있어서는, 접지전극측 발화부의 선단면의 상기 접지전극의 측면으로부터의 돌출높이(H)를 0.5㎜ 이상으로 설정하는 것이 더 바람직하다. 이 경우, 접지전극의 측면으로부터의 돌출높이(H)는, 상기 기준위치로부터의 돌출높이(t)가 1.5㎜를 넘지 않는 범위에서 설정된다. 또한, 돌출높이(H)는, 접지전극의 측면에 있어서, 귀금속 칩의 접합에 의해서 접지전극측 발화부의 주위에 형성되는 융기부를 제외한 평탄한 면영역을 기준으로 하여 측정하는 것으로 한다.

접지전극측 발화부의 선단면의 직경(d)은 0.3㎜ 이상 0.9㎜ 이하인 것이 바람직하다. 상기 직경(d)이 0.3㎜ 미만으로 되면, 접지전극측 발화부의 소모가 너무 격화되어 조기에 스파크 플러그의 수명이 다해 버리는 좋지 않은 상태로 이어진다. 한편, 직경(d)이 0.9㎜를 넘으면, 착화성 향상의 효과가 불충분하게 된다.

또한, 주위노출영역면 전부가 접지전극의 측면보다도 중심전극측에 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 중심전극측 발화부의 선단면과의 거리가 접지전극의 측면보다도 가까워지게 되고, 따라서 접지전극측으로 점프 스파크되는 일이 없게 됨으로써, 전극의 편소모를 방지할 수 있다.

계속해서, 본 발명의 스파크 플러그의 제조방법은,

중심전극의 선단에 고착된 귀금속제의 중심전극측 발화부에 접지전극의 측면에 고착된 귀금속제의 접지전극측 발화부를 대향시킴으로써, 상기 중심전극측 발화부와 상기 접지전극측 발화부와의 사이에 불꽃방전간극이 형성되고, 또한 상기 접지전극측 발화부는 상기 불꽃방전간극측을 향하는 선단면이 상기 접지전극에 접합되는 저면보다도 작은 지름으로 되고, 또한 상기 선단면이 상기 접지전극의 측면보다도 중심전극의 선단측으로 돌출되는 것으로 되고, 상기 선단면측에서 상기 접지전극측 발화부를 평면으로 보았을 때, 상기 선단면의 주위를 둘러싸도록 상기 접지전극측 발화부의 표면의 일부가 상기 접지전극의 측면에 노출된 주위노출영역면으로서 인정되는 스파크 플러그의 제조방법으로서,

상기 접지전극에 대한 접합에 앞서서, 가장 함유율이 높은 성분이 Pt인 귀금속 소재의 가공에 의해서 선단면이 저면보다도 작은 지름으로 된 접지전극측 발화부용 귀금속 칩을 제조하는 칩제조공정과,

제조된 상기 귀금속 칩을 그 저면측이 접지전극에 놓여지도록 겹쳐놓고, 상기 선단면측에서 상기 귀금속 칩을 평면으로 보았을 때의 상기 선단면의 주위 영역을 이루는 귀금속 칩의 표면에 상기 귀금속 칩과 상기 접지전극을 밀착시키는 가압력을 선택적으로 부여하고, 이 상태에서 상기 귀금속 칩과 상기 접지전극을 저항용접에 의해서 접합하는 저항용접공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일본국 특개평 3-176979호 공보에서는, 주위노출영역면을 가지는 접지전극측 발화부를 형성하기 위해서, Ir계 귀금속 칩의 기단부를 저항용접시에 압축변형시켜서 플랜지부를 형성하는 방법을 채용하여 왔다. 그러나, Ir계 금속의 융점이 높기 때문에, 접합이 불충분하게 되는 것은 물론, 귀금속 칩을 압축변형시키는 것이 사실상 곤란하고, 결과적으로 플랜지부 더 나아가서는 주위노출영역면을 충분히 형성할 수 없는 문제가 있었다.

그래서, 상기한 본 발명의 방법에서는, Pt을 주성분(가장 함유율이 높은 성분)으로 하는 귀금속 소재의 가공{예를 들면, 헤더가공(header working) 등의 소성가공}에 의해서 선단면이 저면보다도 작은 지름으로 된 접지전극측 발화부용 귀금속 칩을 미리 제조해 두고, 이 귀금속 칩을 접지전극에 겹쳐놓고서 저항용접하도록 하였다. 즉, 칩제조단계에서 주위노출영역면을 충분히 확보할 수 있기 때문에, 저항용접시에 귀금속 칩을 변형시킬 필요가 없다. 또, 접지전극측 발화부를 Ir계 금속으로 구성하지 않고 융점이 낮은 Pt계 금속으로 구성하였기 때문에, 저항용접에 의해서 양호한 접합상태를 간단하게 얻을 수 있다. 또한, 선단면의 주위 영역(즉, 주위노출영역면이 되는 부분)을 이루는 귀금속 칩의 표면에 귀금속 칩과 접지전극을 밀착시키는 가압력을 선택적으로 부여하고, 이 상태에서 상기 귀금속 칩과 상기 접지전극을 저항용접하기 때문에, 용접시에 발화부의 선단면을 손상시키거나 변형시킬 우려가 없다.

또한, 본 발명의 스파크 플러그의 제조방법은,

중심전극의 선단에 고착된 귀금속제의 중심전극측 발화부에, 접지전극의 측면에 완화 금속부를 개재시키고서 고착된 귀금속제의 접지전극측 발화부를 대향시킴으로써, 상기 중심전극측 발화부와 상기 접지전극측 발화부와의 사이에 불꽃방전간극이 형성되고, 또한 상기 접지전극측 발화부는 상기 불꽃방전간극측을 향하는 선단면이 상기 완화 금속부에 접합되는 저면보다도 작은 지름으로 되고, 또한 상기 선단면이 상기 접지전극의 측면보다도 중심전극의 선단측으로 돌출되는 것으로 되고, 상기 선단면측에서 상기 접지전극측 발화부를 평면으로 보았을 때, 상기 선단면의 주위를 둘러싸도록 상기 접지전극측 발화부의 표면의 일부가 상기 접지전극의 측면에 노출된 주위노출영역면으로서 인정되는 스파크 플러그의 제조방법으로서,

제조된 상기 귀금속 칩의 상기 저면측에, 상기 접지전극을 구성하는 금속과 상기 접지전극측 발화부를 구성하는 귀금속의 중간 선팽창계수를 가지는 완화 금속부용 제 2 귀금속 칩을 겹쳐놓고, 상기 귀금속 칩을 구성하는 금속성분과 상기 제 2 귀금속 칩을 구성하는 금속성분이 합금화된 두께 0.5㎛ 이상 100㎛ 이하의 제 1 합금화층을 성형하도록 접합하는 접합공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 방법에서는, Pt을 주성분(가장 함유율이 높은 성분)으로 하는 귀금속 소재의 가공{예를 들면, 헤더가공 등의 소성가공}에 의해서 선단면이 저면보다도 작은 지름으로 된 접지전극측 발화부용 귀금속 칩을 미리 제조해 두고, 이 귀금속 칩을 제 2 귀금속 칩에 겹쳐놓고서 저항용접하도록 하였다. 즉, 칩제조단계에서 주위노출영역면을 충분히 확보할 수 있기 때문에, 저항용접시에 귀금속 칩을 변형시킬 필요가 없다. 또, 접지전극측 발화부를 Ir계 금속으로 구성하지 않고 융점이 낮은 Pt계 금속으로 구성하였기 때문에, 저항용접에 의해서 양호한 접합상태를 간단하게 얻을 수 있다. 또한, 상기 접지전극을 구성하는 금속과 상기 접지전극측 발화부를 구성하는 귀금속의 중간 선팽창계수를 가지는 제 2 귀금속 칩에 접합함으로써, 보다 용이하게 접합시킬 수 있다.

(발명의 실시형태)

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 제조방법의 적용대상이 되는 스파크 플러그의 제 1 실시형태를 나타내는 측단면도이고, 도 2는 그 요부 확대도이다.

스파크 플러그(100)는, 통형상의 금속 셸(metallic shell)(1), 선단부(21)가 돌출되도록 상기 금속 셸(1)의 내측에 끼워진 절연체(2), 선단을 돌출시킨 상태로 절연체(2)의 내측에 설치된 중심전극(3), 및 금속 셸(1)에 일단이 용접 등에 의해서 결합됨과 아울러 타단측이 측방으로 굽혀지고, 그 측면이 중심전극(3)의 선단부(여기서는 선단면)와 대향하도록 배치된 접지전극(4) 등을 구비하고 있다. 접지전극(4)의 측면(4s)에는 Pt계 금속으로 이루어지는 귀금속 칩을 저항용접함으로써 접지전극측 발화부(32)가 형성되어 있다. 또, 중심전극(3)의 선단에는 Ir계 금속으로 이루어지는 귀금속 칩을 레이저 용접함으로써 중심전극측 발화부(31)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 접지전극측 발화부(32)와 상기 중심전극측 발화부(31)와의 사이에 불꽃방전간극(g)이 형성되어 있다.

접지전극측 발화부(32)는 순(純)Pt을 사용하여도 되지만, 내불꽃소모성 (spark ablation resistance)을 향상시키기 위해서 Pt을 주성분(가장 함유율이 높은 성분)으로 하고, 부성분으로서 Ir 및 Ni에서 선택되는 1종 또는 2종을 합계 5∼50질량% 함유하는 Pt합금으로 구성할 수 있다. 한편, 중심전극측 발화부(31)는 Ir을 주성분(가장 함유율이 높은 성분)으로 하고, 또 Ir의 산화휘발을 억제하거나 가공성을 개선하기 위한 부성분으로서 Pt, Rh, Ru 및 Re에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 합계 3∼50질량% 함유하는 Ir합금으로 구성할 수 있다.

절연체(2)는, 예를 들면 알루미나 혹은 질화알루미늄 등의 세라믹 소결체에 의해서 구성되고, 그 내부에는 자신의 축방향을 따라서 중심전극(3)을 끼워넣기 위한 구멍부(6)를 가지고 있다. 또, 금속 셸(1)은 저탄소강 등의 금속에 의해서 통형상으로 형성되어 있으며, 스파크 플러그(100)의 하우징을 구성함과 아울러, 그 외측 둘레면에는 스파크 플러그(100)를 도시하지 않은 엔진 블럭에 부착하기 위한 나사부(7)가 형성되어 있다.

접지전극(4) 및 중심전극(3)은 적어도 표층부를 이루는 부분{이하, "전극모재(electrode base metal)"라 한다}(4m,3m)이 Ni합금으로 구성되어 있다. 구체적인 재질로서, INCONEL 600(상표명){Ni:76질량%, Cr:15.5질량%, Fe:8질량%(잔부 미량 첨가원소 또는 불순물)}, INCONEL 601(상표명){Ni:60.5질량%, Cr:23질량%, Fe:14질량%(잔부 미량 첨가원소 또는 불순물)}을 예시할 수 있다. 또한, 접지전극(4) 및 중심전극(3)은 어느 것이나 상기한 전극모재(4m,3m) 내에 Cu 또는 Cu합금으로 이루어지는 열전도 촉진부(4c,3c)가 매설되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 중심전극(3)의 선단부(3a)는 그 지름이 점차 축소되는 테이퍼 형상으로 되어 있으며, 그 선단면에 귀금속 칩을 겹쳐놓고, 또한 그 접합면의 외측 둘레 가장자리부를 따라서 레이저 용접에 의해서 용접비드(WB)를 형성함으로써 중심전극측 발화부(31)가 형성된다.

한편, 접지전극측 발화부(32)는, 접지전극(4)측의 전극모재(4m)에 대해서, 상기 접지전극측 발화부(32)를 구성하는 금속성분과 상기 전극모재(4m)를 구성하는 금속성분이 합금화된 합금화층(40)을 통해서 접합되어 있다. 합금화층(40)의 두께(B)는 0.5㎛이상 100㎛이하이다. 이 접지전극측 발화부(32)는, 불꽃방전간극(g)측을 향하는 선단면(32t)이 접지전극(4)에 접합되는 저면(32u)보다도 작은 지름으로 되어 있고, 또한 이 선단면(32t)이 접지전극(4)의 측면(4s)보다도 불꽃방전간극(g)측으로 돌출되도록 위치하여 있다. 또, 도 5에 나타낸 바와 같이, 선단면(32t)측에서 접지전극측 발화부(32)를 평면으로 보았을 때, 이 선단면(32t)의 주위에는, 접지전극측 발화부(32)의 표면의 일부가 접지전극(4)의 측면(4s)에서 중심전극(3)의 선단측으로 노출된 주위노출영역면(32p)으로서 인정된다.

제 1 실시형태에 있어서는, 접지전극측 발화부(32)는 저면(32u)을 가지는 본체부(32b)와, 이 본체부(32b)의 상면(32p)과, 이 상면(32p)의 중앙부에서 돌출되는 돌출부(32a)를 가지고 있다. 그리고, 돌출부(32a)의 선단면(32t)이 중심전극측 발화부(31)의 선단면(31t)과 대향하여 불꽃방전간극(g)을 형성하고 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본체부(32b)와 돌출부(32a)는 동일 축선상에 배치된 원형상의 평면 형태를 가지며, 상면(32p)의 외측 둘레 가장자리(32e)와 선단면(32t)의 외측 둘레 가장자리(32k)에 의해서 인정되는 원환형상의 영역이 주위노출영역면을 이룬다. 또, 돌출부(32a) 및 본체부(32b)의 외측 둘레면은 모두 원통형상의 면으로 되어 있다.

이어서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 중심전극측 발화부(31)의 선단면(31t)과 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)과의 사이의 중심전극(3)의 축선(O)방향에 있어서의 최단거리{불꽃방전간극(g)의 길이}를 G라 한다. 또, 중심전극측 발화부(31)의 선단면(31t)의 외측 둘레 가장자리(32j)와 주위노출영역면(32p)의 외측 둘레 가장자리(32e)를 최단거리로 잇는 선분의 길이를 L이라 한다. 그리고, 이들 G와 L과의 사이에

1.3G≤L≤3G ……… ①

가 되는 관계가 성립하고 있다.

제 1 실시형태에서는, 중심전극측 발화부(31)의 선단면(31t)과 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)은, 축선(0)과 직교하는 평면으로의 정사투영에 있어서 중심이 거의 일치하고, 또한 서로가 축선(0)과 직교하는 평면에 대해서 거의 평행하게 대향하고 있다. 그리고, 최단거리{불꽃방전간극(g)의 거리}(G)는, 축선(0)방향으로 측정한 선단면(31t,32t)의 임의 위치의 면(面)간 거리로서 측정된다. 또, 선분의 길이(L)는 중심전극측 발화부(31)의 선단면(31t)과 접지전극측 발화부(32)의 본체부(32b)의 상면(32p)을 각각 양 단면으로 하는 원뿔대의 외측 둘레면의 모선길이로서 측정할 수 있다.

또, 중심전극(3)의 축선(0)과 직교하는 평면으로의 정사투영(도 5 참조)에 있어서, 주위노출영역면(32p)의 폭을 A라 하고, 접지전극(4)의 폭을 W라 하고, 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)의 직경을 d라 한다. 그리고, 이들 A, W, d의 사이에는

0.15≤A≤{(W-d)/2}-0.4 (단위:㎜) ………②

가 되는 관계가 성립하고 있다.

또한, 제 1 실시형태에서는, 본체부(32b)의 저면(32u)의 직경을 D라 하였을 때, 주위노출영역면(32p)의 폭(A)은 "(D-d)/2"와 같다. 또한, 접지전극(4)의 폭(W)은 다음과 같이 정의한다. 즉, 도 1에 있어서, 금속 셸(1)의 상기 접지전극(4)이 접합되어 있는 단면으로부터 1㎜ 떨어진 위치에서 중심전극(3)의 중심축선(0)과 직교하는 평면으로 절단하였을 때의 접지전극(4)의 단면의 기하학적 중심위치를 지나고 또한 중심축선(0)과 직교하는 기준방향(F)을 정하고, 중심축선(0)에 대해서 접지전극(4)의 접합 기단부가 위치하는 측의 반대측에 있어서, 상기 기준방향(F)과 직교하는 투영면(PP)을 정한다. 그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 투영면(PP)에 대한 정사투영에 있어서, 접지전극(4)의 중심축선(0)과 직교하는 방향의 치수를 접지전극(4)의 폭(W)으로서 정한다.

또한, 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)의 직경(d)은 0.3㎜ 이상 0.9㎜ 이하이다. 또, 중심전극(3)의 축선(0)방향에 있어서, 주위노출영역면(32p)의 외측 둘레 가장자리(32e)를 기준위치로 하였을 때, 접지전극측 발화부(32)의 선단면 (32t)은 기준위치로부터의 돌출높이(t)가 0.3㎜ 이상 1.5㎜ 이하로 된다. 또, 접지전극(4)의 측면(4s)으로부터의 선단면(32t)의 돌출높이(H)는 0.5㎜ 이상이고, 또 돌출높이(t)가 1.5㎜를 넘는 일이 없도록 정해진다. 이상의 각 수치 범위의 임계적 의미에 대해서는 "과제를 해결하기 위한 수단 및 작용ㆍ효과"란에서 상세하게 설명하였기 때문에, 여기서는 그 설명을 반복하지 않는다.

또, 접지전극측 발화부(32)는, 저면(32u)측을 이루는 기단부가 접지전극(4){전극모재(4m)} 내에 매설되어 있다. 상기한 합금화층(40)은 이 매설된 기단부의 둘레측면을 둘러싸는 형태로 형성되어 있다. 또, 저면(32u)과 전극모재(4m)와의 사이에도 합금화층(40)이 형성된다. 상기 합금화층(40)의 두께(B)는 어느 부분에서나 0.5㎛ 이상 100㎛ 이하이다.

이하, 제 1 실시형태의 스파크 플러그(100)의 제조공정에 대해서 설명한다.

도 3은 접지전극측 발화부(32)의 형성방법을 나타낸 것이다. 즉, 공정 1에 나타낸 바와 같이, 접지전극측 발화부(32)를 형성하기 위한 원판형상의 귀금속 칩(32c)을, Pt을 주성분(가장 함유율이 높은 성분)으로 하는 귀금속 소재, 예를 들면 귀금속 선재(NW)의 절단(혹은 판자의 블랭킹)에 의해서 얻는다. 그리고, 접지전극(4)에 대한 접합에 앞서서, 공정 2에 나타낸 바와 같이, 상기 원판형상의 귀금속 칩(32c)에 대해서 금형(P)을 사용한 주지의 헤더가공을 실시하여 최종적인 접합에 사용할 귀금속 칩(32'){본체부(32b)와 돌출부(32a)를 가지는 것}으로 한다.

상기한 바와 같이 하여 얻어진 귀금속 칩(32')을, 공정 3에 나타낸 바와 같이, 그 저면(32u)측이 접지전극(4){전극모재(4m)}의 측면(4s)에 놓여지도록 겹쳐놓는다. 그리고, 공정 4에 나타낸 바와 같이, 이 상태로 전극(50,51) 사이에 끼우고서 가압하면서 통전 발열한다. 따라서, 귀금속 칩(32')과 전극모재(4m)와의 사이에서 발열되어 상기 귀금속 칩(32')이 전극모재(4m) 내로 파고 들어감과 동시에, 전극모재(4m)와의 사이에 발열에 의한 합금화층(40)이 형성됨으로써 접지전극측 발화부(32)가 된다.

이와 같이 저항용접을 할 때에는, 선단면(32t)측에서 귀금속 칩(32')을 평면으로 보았을 때, 선단면(32t)의 주위영역을 이루는 칩 표면{주위노출영역면(32p)이 되는 부분}에 대해서, 귀금속 칩(32')과 전극모재(4m)를 밀착시키는 가압력을 선택적으로 부여한다. 본 실시형태에 있어서는, 압압부재(50)(저항용접용 전극을 겸한다)에는 상기 귀금속 칩(32')의 돌출부(32a)가 위치하는 대응부분에 오목부(50a)를 형성하고 있기 때문에, 귀금속 칩(32')의 본체부(32b)의 상면(32p){돌출부(32a)의 주위영역}에 가압력을 선택적으로 부가하고 있다. 그리고, 접지전극(4)의 반대측 면에 지지부재(51)(전극으로서 기능한다)를 배치하여, 접지전극(4)과 귀금속 칩(32')을 지지하면서 통전함으로써, 합금화층(저항용접부)(40)을 형성할 수 있다. 또한, 주위노출영역면(32p)의 폭(A)을 0.15㎜ 이상으로 확보하는 것은, 상기 방법에 의한 저항용접을 실시할 때에, 압압부재(50)에 의한 귀금속 칩(32')의 가압값을 확보하는 관점에서도 매우 적합하다고 말할 수 있다.

이어서, 본 발명에 관한 제 2 실시형태에 대해서 도 17을 참조하여 설명한 다.

또한, 이 제 2 실시형태의 스파크 플러그는, 상기한 제 1 실시형태의 스파크 플러그(100)와 비교하면, 접지전극측 발화부와 접지전극과의 사이에 완화 금속부를 형성한 점만이 상이하다. 따라서, 제 1 실시형태의 스파크 플러그(100)와 상이한 부분을 중심으로 하여 설명하고, 같은 부분에 대해서는 그 설명을 생략 또는 간략화한다.

도 17에 나타낸 바와 같이, 접지전극측 발화부(32)와 접지전극(4)과의 사이에는 완화 금속부(41)가 형성되어 있다. 이 완화 금속부(41)는, 접지전극(4)을 구성하는 금속과 접지전극측 발화부(32)를 구성하는 귀금속의 중간 선팽창계수를 가지는 것으로서, 예를 들면 Pt-Ni합금{단, 접지전극측 발화부(32)보다도 Pt함유량이 낮고, Ni함유량이 높은 것}을 들 수 있다.

그리고, 접지전극측 발화부(32)와 완화 금속부(41)와의 사이에는, 상기 접지전극측 발화부(32)를 구성하는 금속성분과 상기 완화 금속부(41)를 구성하는 금속성분이 합금화된 두께(B)가 0.5㎛ 이상 100㎛ 이하의 제 1 합금화층 (42)이 형성되어 있다. 이와 같이 완화 금속부(41)를 접지전극 발화부(32)와 접지전극(4)과의 사이에 개재시킴으로써, 보다 접지전극측 발화부(32)의 박리가 억제된다.

이어서, 제 2 실시형태에 관한 스파크 플러그의 제조방법에 대해서 설명한다.

도 4는 접지전극측 발화부(32)의 형성방법을 나타낸 것이다. 도 4의 공정 5에 나타낸 바와 같이, 완화 금속부(41)가 되는 제 2 귀금속 칩(41')을 접지전극(4) 의 측면(4s)에 겹쳐놓고, 이 상태로 전극(48,49) 사이에 끼우고서 가압하면서 통전 가열함으로써, 상기 제 2 귀금속 칩(41')을 전극모재(4m)에 접합한다. 제 2 실시형태에서는, 접합강도를 높이기 위해서, 상기 제 2 귀금속 칩(41')이 전극모재(4m) 내로 파고 들어 가도록 하면서 접합하고 있다. 그리고, 공정 6에 나타낸 바와 같이, 완화 금속부(41)를 형성하기 위한 제 2 귀금속 칩(41')에 대해서, 접지전극측 발화부(32)를 형성하기 위한 상기 제 2 귀금속 칩(41')보다도 작은 지름으로 된 귀금속 칩(32')을 겹쳐놓고서 가압하면서 통전 가열함으로써, 귀금속 칩(32')을 제 2 귀금속 칩(41')에 접합한다. 여기서도, 귀금속 칩(32')이 제 2 귀금속 칩(41') 내로 파고 들어 가도록 하면서 접합하고 있다. 이들 공정에 의해서, 공정 7에 나타낸 바와 같이, 제 2 귀금속 칩(41')과 귀금속 칩(32')이 각각 완화 금속부(41) 및 접지전극측 발화부(32)가 된다.

이하, 본 발명에 관한 스파크 플러그의 변형예에 대해서 설명한다.

우선, 접지전극측 발화부(32)의 형상은 도 2 또는 도 5에 나타낸 형태에 한정되는 것이 아니며, 불꽃방전간극(g)측을 향하는 선단면(32t)이 접지전극(4)에 접합되는 저면(32u)보다도 지름이 작은 형상이라면, 이것 외에도 여러가지 형태를 채용할 수 있다.

예를 들면, 도 6은 주위노출영역면을 이루는 본체부(32b)의 상면(32p)을 테이퍼형상의 면으로 형성한 예이다. 또, 도 7 및 도 8은 본체부(32b)와 돌출부(32a)가 특히 식별되지 않는 형상의 예를 나타낸 것으로, 도 7은 전체를 원뿔대 형상으로, 도 8은 전체를 각뿔대 형상으로 구성한 예이다. 어느 것이나 뿔체의 외측 둘레 면이 주위노출영역면(32p)을 형성한다. 또한, 도 8과 같이, 외형선이 반드시 원형상이 아닌 일반 형상의 주위노출영역면(32p)의 폭(A)에 대해서는, 선단면(32t)측에서 접지전극측 발화부(32)를 평면으로 보았을 때의 투영도형에 있어서, 다음과 같이 정의한다. 즉, 선단면(32t)의 외측 둘레 가장자리(32k)와 동일한 둘레길이를 가지는 제 1 원의 반경을 r1이라 하고, 이 제 1 원과 중심을 공통으로 하는 제 2 원을, 상기 제 1 원과의 사이의 환형상 영역의 면적이 주위노출영역면(32p)의 투영면적과 동일하게 되도록 정한다. 그리고, 이 제 2 원의 반경을 r2라 하였을 때, 상기한 제 1 원의 반경 r1을 사용하여 주위노출영역면(32p)의 폭(A)을,

A≡r2-r1 ……… ③

으로서 정의한다.

상기한 제 2 실시형태에서는, 제 2 귀금속 칩(41')을 접지전극(4)의 전극모재(4m)에 저항용접하고, 그 후 귀금속 칩(32')을 상기 접지전극(4)에 접합된 제 2 귀금속 칩(41')에 접합하는 제조방법에 대해서 설명하였으나, 이것이 한정하지 않고, 도 18에 나타낸 바와 같은 제조방법으로 하여도 된다.

도 18에서는, 공정 8에서, 귀금속 칩(32')에 제 2 귀금속 칩(41')을 저항용접 등의 접합방법에 의해서 접합하고, 공정 9에서, 귀금속 칩(32')이 접합된 제 2 귀금속 칩(41')을 접지전극(4)의 전극모재(4m)에 겹쳐놓고서 저항용접 등에 의해서 용접한다. 그리고, 공정 10과 같이, 제 2 귀금속 칩(41')이 완화 금속층(41)이 되고, 귀금속 칩(32')이 접지전극측 발화부(32)가 된다. 이와 같이 함으로써, 귀금속 칩(32')이 제 2 귀금속 칩(41')으로부터 어긋나는 일 없이 확실하게 접합할 수 있 다.

(실시예)

도 1 및 도 2에 나타낸 스파크 플러그(100)의 여러가지 시험품을 다음과 같이 하여 준비하였다. 즉, Pt-20질량%Ir합금으로 도 2에 나타낸 형상의 접지전극측 발화부(32)를, 본체부(32b)의 두께가 0.3㎜, 직경(D)이 1.5㎜, 돌출부(32a)의 돌출높이(t)가 0.1∼2.O㎜, 선단면(32t)의 직경(d)이 0.3∼1.5㎜, 상면(주위노출영역면)(32p)의 폭(A)이 0∼0.7㎜가 되도록, 도 3의 공정 1 및 공정 2에 나타낸 헤더가공에 의해서 제작하였다. 이것을 사용하여 INCONEL 600(상표명)으로 이루어지는 접지전극(4)에, 도 3의 공정 3 및 공정 4에 따라서 저항용접하였다. 또한, 저항용접의 조건은 통전전류값 900A, 가압하중 150N으로 설정하였다. 용접에 의해서 얻어진 접지전극측 발화부(32)를 주변부분과 함께 절단하고, Pt농도분포를 EPMA 면분석에 의해서 측정한 바, 대략 1㎛ 전후의 두께로 합금화층이 형성되어 있는 것을 알았다. 한편, 중심전극측 발화부(31)는, Ir-20질량%Rh합금으로 이루어지는 직경 0.6㎜, 높이 0.8㎜의 귀금속 칩을, INCONEL 600(상표명)으로 이루어지는 중심전극(3)의 선단면에 레이저 용접함으로써 형성하였다. 그리고, 상기 접지전극(4)과 상기 중심전극(3)을 사용하여, 도 1에 나타낸 스파크 플러그(100)를, 불꽃방전간극(g)의 길이(G)가 1.1㎜가 되도록 조립하였다.

상기 스파크 플러그의 시험품을 사용하여 이하의 시험을 하였다.

＜착화성 시험＞

스파크 플러그 시험품을 6기통, 총배기량 2000cc의 가솔린 엔진의 1기통에 장착하였다. 그리고, 연료혼합비를 린측으로 추이하면서 아이들링 700rpm의 조건으로 운전함과 아울러, HC 스파이크(spike)가 3분당 10회 발생하였을 때의 A/F의 값을 착화한계로 판단하였다.

＜내(耐)불꽃소모성 시험＞

스파크 플러그 시험품을 6기통, 총배기량 2000cc의 가솔린 엔진에 장착하고, 스로틀 전개(全開)상태, 엔진 회전수 5000rpm에서 100시간 연속 운전을 하고, 시험 후의 불꽃방전간극의 간극 증가량을 측정하였다.

＜접지전극 비화율(飛火率)＞

스파크 플러그를 시험용 챔버에 부착하고, 챔버 내에 10m/s의 유속으로 공기를 유통시키면서 스파크 플러그를 200회, 방전전압 20KV로 불꽃방전시킴과 동시에, 불꽃의 비화상태를 비디오로 고속 촬영하고, 불꽃이 접지전극측 발화부(32)의 주위노출영역면(32p)을 벗어나서 비화되는 비율(접지전극 비화율)을 구하였다.

도 12는, L/G을 변경하였을 때, 접지전극 비화율이 어떻게 변화하는지를 나타낸 그래프이다. 또한, 선단면(32t)의 직경(d)을 0.6㎜, 주위노출영역면(32p)의 폭(A)을 0.2㎜로 한다. 이것에 의하면, L/G이 1.3 이상일 때, 주위노출영역면(32p)을 벗어나서 비화되는 확률이 충분히 낮아지게 되어, 접지전극의 편소모를 방지함에 있어서 매우 적합하게 되는 것을 알 수 있다.

또한, 도 19는, 주위노출영역면(32p)의 폭(A)의 치수를 변경하였을 때, 접지전극 비화율이 어떻게 변화하는지를 나타낸 그래프이다. 또한, 선단면(32t)의 직경(d)을 0.6㎜, 선분의 길이(L)를 1.9G로 한다. 이것에 의하면, 주위노출영역면 (32p)의 폭(A)이 0.15㎜ 이상일 때, 주위노출영역면(32p)에서 벗어나서 비화되는 확률이 충분히 낮아지게 되어, 접지전극의 편소모를 방지함에 있어서 매우 적합하게 되는 것을 알 수 있다.

도 9는, 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)의 직경(d)에 따라서 착화한계 공연비가 어떻게 변화하는지를 나타내는 그래프이다. 또한, 주위노출영역면(32p)의 폭(A)을 0.2㎜, 선단면(32t)의 돌출높이(t)를 0.8㎜, L≥1.3G로 한다. 이것에 의하면, 선단면(32t)의 직경(d)이 0.9㎜를 넘으면, 착화한계 공연비가 린측으로 이행하여 착화성이 저하되는 것을 알 수 있다.

또, 도 10은, 선단면(32t)의 돌출높이(t)에 따라서 착화한계 공연비가 어떻게 변화하는지를 나타내는 그래프이다. 또한, 선단면(32t)의 직경(d)을 0.6㎜, 주위노출영역면(32p)의 폭(A)을 0.2㎜, L≥1.3G로 한다. 이것에 의하면, 선단면(32t)의 돌출높이(t)가 0.3㎜ 미만이 되면, 착화한계 공연비가 린측으로 이행하여 착화성이 저하되는 것을 알 수 있다.

또한, 도 11은, 선단면(32t)의 돌출높이(t)에 따라서 간극 증가량이 어떻게 변화하는지를 나타내는 그래프이다. 또한, 선단면(32t)의 직경(d)을 0.6㎜, 주위노출영역면(32p)의 폭(A)을 0.2㎜, L≥1.3G로 한다. 이것에 의하면, 선단면(32t)의 돌출높이(t)가 1.5㎜를 넘으면, 간극 증가량이 급격하게 커지게 되어 내불꽃소모성을 충분히 확보할 수 없는 것을 알 수 있다.

또한, 도 16은, 내불꽃소모성 시험에 있어서, 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)의 직경(d)에 따라서 간극 증가량이 어떻게 변화하는지를 나타내는 그래프 이다. 또한, 주위노출영역면(32p)의 폭(A)을 0.2㎜, 선단면(32t)의 돌출높이(t)를 0.8㎜, L≤1.3G로 한다. 이것에 의하면, 선단면(32t)의 직경(d)이 0.3㎜ 미만이 되면, 간극 증가량이 급격하게 커지게 되어 내불꽃소모성을 충분히 확보할 수 없는 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 접지전극측에 귀금속 발화부를 돌출 형성한 스파크 플러그에 있어서, 불꽃이 가스류에 의해서 흐르기 쉬운 사용환경 하에서도 접지전극에 편소모를 일으키기 어려운 구조의 스파크 플러그와, 이러한 구조를 얻는데 매우 적합한 스파크 플러그의 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims

중심전극(3)의 선단에 고착된 귀금속제의 중심전극측 발화부(31)에 접지전극(4)의 측면(4s)에 고착된 접지전극측 발화부(32)를 대향시킴으로써, 상기 중심전극측 발화부(31)와 상기 접지전극측 발화부(32)와의 사이에 불꽃방전간극(g)이 형성되고,

상기 접지전극측 발화부(32)는 가장 함유율이 높은 성분이 Pt인 귀금속으로 이루어지고, 상기 접지전극(4)에 대해서, 상기 접지전극측 발화부(32)를 구성하는 금속성분과 상기 접지전극을 구성하는 금속성분이 합금화된 두께 0.5㎛ 이상 100㎛ 이하의 합금화층(40)을 통해서 접합되어 있고,

상기 접지전극측 발화부(32)는, 상기 불꽃방전간극(g)측을 향하는 선단면(32t)이 상기 접지전극(4)에 고착된 저면(32u)보다도 작은 지름으로 되고, 또한 상기 선단면(32t)이 상기 접지전극(4)의 측면(4s)보다도 중심전극(3)의 선단측으로 돌출되는 것으로 되고, 상기 선단면(32t)측에서 상기 접지전극측 발화부(32)를 평면으로 보았을 때, 상기 선단면(32t)의 주위를 둘러싸도록 상기 접지전극측 발화부(32)의 표면의 일부가 상기 접지전극(4)의 측면(4s)에 노출된 주위노출영역면(32p)으로서 인정되고,

상기 중심전극측 발화부(31)의 선단면(31t)과 상기 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)과의 사이의 상기 중심전극(3)의 축선(0)방향에 있어서의 최단거리를 G라 하고, 상기 중심전극측 발화부(31)의 선단면(31t)의 외측 둘레 가장자리(32j)와 상기 주위노출영역면(32p)의 외측 둘레 가장자리(32e)를 최단거리로 잇는 선분의 길이를 L이라 하였을 때,

1.3G≤L≤3G

를 충족하고,

또한, 상기 중심전극(3)의 축선(0)과 직교하는 평면에 대한 정사투영에 있어서, 상기 주위노출영역면(32p)의 폭을 A라 하고, 상기 접지전극(4)의 폭을 W라 하고, 상기 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)의 직경을 d라 하였을 때,

0.15≤A≤{(W-d)/2}-0.4 (단위:㎜)

를 충족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)의 직경(d)이 0.3㎜ 이상 0.9㎜ 이하인 스파크 플러그.
삭제
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

상기 중심전극(3)의 축선(0)방향에 있어서, 상기 주위노출영역면(32p)의 외측 둘레 가장자리(32e)를 기준위치로 하였을 때, 상기 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)은 상기 기준위치로부터의 상기 중심전극(3)의 선단면(31t)측으로의 돌출높이(t)가 0.3㎜ 이상 1.5㎜ 이하인 스파크 플러그.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

상기 주위노출영역면(32p) 전부가 상기 접지전극(4)의 측면(4s)보다도 상기 중심전극(3)측에 있는 스파크 플러그.
청구항 5에 있어서,

상기 주위노출영역면(32p) 전부가 상기 접지전극(4)의 측면(4s)보다도 상기 중심전극(3)측에 있는 스파크 플러그.
중심전극(3)의 선단에 고착된 귀금속제의 중심전극측 발화부(31)에, 접지전극(4)의 측면(4s)에 완화 금속부(41)를 개재시키고서 고착된 접지전극측 발화부(32)를 대향시킴으로써, 상기 중심전극측 발화부(31)와 상기 접지전극측 발화부(32)와의 사이에 불꽃방전간극(g)이 형성되고,

상기 접지전극측 발화부(32)는 가장 함유율이 높은 성분이 Pt인 귀금속으로 이루어지고, 또한 상기 완화 금속부(41)는 상기 접지전극(4)을 구성하는 금속과 상기 접지전극측 발화부(32)를 구성하는 귀금속의 중간 선팽창계수를 가지는 금속으로 이루어지고,

상기 접지전극측 발화부(32)와 상기 완화 금속부(41)와의 사이에는, 상기 접지전극측 발화부(32)를 구성하는 금속성분과 상기 완화 금속부(41)를 구성하는 금속성분이 합금화된 두께 0.5㎛ 이상 100㎛ 이하의 제 1 합금화층(42)이 형성되어 이루어지고,

상기 접지전극측 발화부(32)는, 상기 불꽃방전간극(g)측을 향하는 선단면(32t)이 상기 완화 금속부(41)에 고착된 저면(32u)보다도 작은 지름으로 되고, 또한 상기 선단면(32t)이 상기 접지전극(4)의 측면(4s)보다도 중심전극(3)의 선단측으로 돌출되는 것으로 되고, 상기 선단면(32t)측에서 상기 접지전극측 발화부(32)를 평면으로 보았을 때, 상기 선단면(32t)의 주위를 둘러싸도록 상기 접지전극측 발화부(32)의 표면의 일부가 상기 접지전극(4)의 측면(4s)에 노출된 주위노출영역면(32p)으로서 인정되는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 8에 있어서,

상기 중심전극측 발화부(31)의 선단면(31t)과 상기 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)과의 사이의 상기 중심전극(3)의 축선(0)방향에 있어서의 최단거리를 G라 하고, 상기 중심전극측 발화부(31)의 선단면(31t)의 외측 둘레 가장자리(32j)와 상기 주위노출영역면(32p)의 외측 둘레 가장자리(32e)를 최단거리로 잇는 선분의 길이를 L이라 하였을 때,

1.3G≤L≤3G

를 충족하고,

또한, 상기 중심전극(3)의 축선(0)과 직교하는 평면에 대한 정사투영에 있어서, 상기 주위노출영역면(32p)의 폭을 A라 하고, 상기 접지전극(4)의 폭을 W라 하고, 상기 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)의 직경을 d라 하였을 때,

0.15≤A≤{(W-d)/2}-0.4 (단위:㎜)

를 충족하는 스파크 플러그.
청구항 8에 있어서,

상기 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)의 직경(d)이 0.3㎜ 이상 0.9㎜ 이하인 스파크 플러그.
청구항 9에 있어서,

상기 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)의 직경(d)이 0.3㎜ 이상 0.9㎜ 이하인 스파크 플러그.
청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,

상기 중심전극(3)의 축선(0)방향에 있어서, 상기 주위노출영역면(32p)의 외측 둘레 가장자리(32e)를 기준위치로 하였을 때, 상기 접지전극측 발화부(32)의 선단면(32t)은 상기 기준위치로부터의 상기 중심전극(3)의 선단면(31t)측으로의 돌출높이(t)가 0.3㎜ 이상 1.5㎜ 이하인 스파크 플러그.
청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,

상기 주위노출영역면(32p) 전부가 상기 접지전극(4)의 측면(4s)보다도 상기 중심전극(3)측에 있는 스파크 플러그.
청구항 12에 있어서,

상기 주위노출영역면(32p) 전부가 상기 접지전극(4)의 측면(4s)보다도 상기 중심전극(3)측에 있는 스파크 플러그.
중심전극(3)의 선단에 고착된 귀금속제의 중심전극측 발화부(31)에 접지전극(4)의 측면(4s)에 고착된 귀금속제의 접지전극측 발화부(32)를 대향시킴으로써, 상기 중심전극측 발화부(31)와 상기 접지전극측 발화부(32)와의 사이에 불꽃방전간극(g)이 형성되고, 또한 상기 접지전극측 발화부(32)는 상기 불꽃방전간극(g)측을 향하는 선단면(32t)이 상기 접지전극(4)에 접합되는 저면(32u)보다도 작은 지름으로 되고, 또한 상기 선단면(32t)이 상기 접지전극(4)의 측면(4s)보다도 중심전극(3)의 선단측으로 돌출되는 것으로 되고, 상기 선단면(32t)측에서 상기 접지전극측 발화부(32)를 평면으로 보았을 때, 상기 선단면(32t)의 주위를 둘러싸도록 상기 접지전극측 발화부(32)의 표면의 일부가 상기 접지전극(4)의 측면(4s)에 노출된 주위노출영역면(32p)으로서 인정되는 스파크 플러그의 제조방법으로서,

상기 접지전극(4)에 대한 접합에 앞서서, 가장 함유율이 높은 성분이 Pt인 귀금속 소재의 가공에 의해서 선단면(32t)이 저면(32u)보다도 작은 지름으로 된 접지전극측 발화부(32)용 귀금속 칩(32')을 제조하는 칩제조공정과,

제조된 상기 귀금속 칩(32')을 그 저면(32u)측이 접지전극(4)에 놓여지도록 겹쳐놓고, 상기 선단면(32t)측에서 상기 귀금속 칩(32')을 평면으로 보았을 때의 상기 선단면(32t)의 주위 영역을 이루는 귀금속 칩(32')의 표면에 상기 귀금속 칩(32')과 상기 접지전극(4)을 밀착시키는 가압력을 선택적으로 부여하고, 이 상태에서 상기 귀금속 칩(32')과 상기 접지전극(4)을 저항용접에 의해서 접합하는 저항용접공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
중심전극(3)의 선단에 고착된 귀금속제의 중심전극측 발화부(31)에, 접지전극(4)의 측면(4s)에 완화 금속부(41)를 개재시키고서 고착된 귀금속제의 접지전극측 발화부(32)를 대향시킴으로써, 상기 중심전극측 발화부(31)와 상기 접지전극측 발화부(32)와의 사이에 불꽃방전간극(g)이 형성되고, 또한 상기 접지전극측 발화부(32)는 상기 불꽃방전간극(g)측을 향하는 선단면(32t)이 상기 완화 금속부(41)에 접합되는 저면(32u)보다도 작은 지름으로 되고, 또한 상기 선단면(32t)이 상기 접지전극(4)의 측면(4s)보다도 중심전극(3)의 선단측으로 돌출되는 것으로 되고, 상기 선단면(32t)측에서 상기 접지전극측 발화부(32)를 평면으로 보았을 때, 상기 선단면(32t)의 주위를 둘러싸도록 상기 접지전극측 발화부(32)의 표면의 일부가 상기 접지전극(4)의 측면(4s)에 노출된 주위노출영역면(32p)으로서 인정되는 스파크 플러그의 제조방법으로서,

상기 접지전극(4)에 대한 접합에 앞서서, 가장 함유율이 높은 성분이 Pt인 귀금속 소재의 가공에 의해서 선단면(32t)이 저면(32u)보다도 작은 지름으로 된 접지전극측 발화부(32)용 귀금속 칩(32')을 제조하는 칩제조공정과,

제조된 상기 귀금속 칩(32')의 저면(32u)측에, 상기 접지전극(4)을 구성하는 금속과 상기 접지전극측 발화부(32)를 구성하는 귀금속의 중간 선팽창계수를 가지는 완화 금속부(41)용 제 2 귀금속 칩(41')을 겹쳐놓고, 상기 귀금속 칩(32')을 구성하는 금속성분과 상기 제 2 귀금속 칩(41')을 구성하는 금속성분이 합금화된 두께 0.5㎛ 이상 100㎛ 이하의 제 1 합금화층(42)을 성형하도록 접합하는 접합공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
청구항 16에 있어서,

상기 제 2 귀금속 칩(41')은, 상기 귀금속 칩(32')과의 접합공정 전에 상기 접지전극(4)에 겹쳐놓고, 상기 제 2 귀금속 칩(41')과 상기 접지전극(4)을 밀착시키는 압압력을 선택적으로 부여하고, 이 상태에서 상기 제 2 귀금속 칩(41')과 상기 접지전극(4)을 저항용접에 의해서 접합하는 저항용접공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.