KR101476519B1

KR101476519B1 - 내연기관용 스파크 플러그 및 스파크 플러그의 제조방법

Info

Publication number: KR101476519B1
Application number: KR1020127030135A
Authority: KR
Inventors: 가즈요시 도리이; 아키라 스즈키; 마모루 무사사
Original assignee: 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2014-12-24
Also published as: JPWO2011129439A1; US8638029B2; JP5173036B2; EP2560255A4; EP2560255B1; US20130038198A1; WO2011129439A1; CN102859815B; EP2560255A1; KR20130051947A; CN102859815A

Abstract

스파크 플러그(1)는 중심전극(5), 접지전극(27) 및 귀금속 팁(32)을 구비한다. 귀금속 팁(32)은 양 전극(5,27) 중 적어도 일방의 대상부분에 용융부(35)를 통해서 접합된다. 투영면(PF)에 있어서, 귀금속 팁(32)의 투영영역(AR1)에 대해서 귀금속 팁(32)과 용융부(35)가 겹치는 영역(AR2)이 차지하는 비율이 70% 이상이 된다. 대상부분을 구성하는 금속재료는 Si 또는 Si 및 Al을 함유하되, Si를 함유하는 경우는 Si의 함유량이 0.4질량% 이상이고, Si 및 Al을 함유하는 경우는 Si 및 Al의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 소정량 이하(단, Si의 함유량은 0.4질량% 이상)가 된다. 용융부(35)의 표면에는 다중용융영역(35X)이 존재하고, 기준선(BL) 중 다중용융영역(35X)을 통과하는 부위의 길이가 기준선(BL)의 길이의 소정값 이하가 된다. 이것에 의해서, 접합대상이 Si 등을 함유할 때에 귀금속 팁(32)의 접합강도를 비약적으로 향상시킬 수 있다.

Description

내연기관용 스파크 플러그 및 스파크 플러그의 제조방법{SPARK PLUG FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD OF MANUFACTURING SPARK PLUG}

본 발명은 내연기관에 사용되는 스파크 플러그 및 그 제조방법에 관한 것이다.

내연기관에 사용되는 스파크 플러그는, 예를 들면, 축선방향으로 연장되는 중심전극과, 중심전극의 외주에 설치되는 절연체와, 절연체의 외주에 조립되는 원통형의 금속 쉘과, 기단부가 상기 금속 쉘의 선단부에 접합되는 접지전극을 구비한다. 접지전극은 그 선단부가 상기 중심전극의 선단부와 대향하도록 자신의 대략 중간부분이 굴곡되어 있으며, 이것에 의해서 중심전극의 선단부와 접지전극의 선단부와의 사이에 불꽃방전간극이 형성된다.

또, 최근에는 내소모성의 향상을 도모하기 위해서 중심전극이나 접지전극에 있어서의 상기 불꽃방전간극을 형성하는 부위에 귀금속 팁을 접합하는 기술이 알려져 있다. 귀금속 팁을 접합하는 수법으로서는, 귀금속 팁과 전극의 접촉면 외연부(外緣部)에 레이저 빔을 간헐적으로 조사함에 의해서 복수의 용융영역이 줄지어 늘어서게 되는 환형상의 용융부를 형성하여, 이 용융부를 통해서 귀금속 팁을 전극에 접합하는 수법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 등 참조). 또한, 귀금속 팁을 접합할 때에는, 귀금속 팁을 보다 확실하게 접합할 수 있도록, 외표면에 있어서 용융영역끼리가 서로 겹쳐지도록 레이저 빔이 조사된다. 이 때, 귀금속 팁의 접합강도를 확보하기 위해서, 용융부의 표면에 3개 이상의 용융영역이 서로 겹쳐짐에 의해서 형성된 다중용융영역(多重溶融領域)이 형성될 수 있다.

또, 상기 중심전극이나 접지전극에는 불가피적으로 또는 표면에 산화피막을 형성하여 내산화성의 향상을 도모하기 위해서, 알루미늄(Al)이나 규소(Si)가 함유되는 일이 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 2005-158323호 공보

그러나, 본원 발명자가 예의 검토를 한 바, 중심전극이나 접지전극에 Al이나 Si가 함유되어 있으면, 상기 용융부의 내부(외부로 진전되는 경우도 있음)에 균열(크랙)이 생기게 되어 귀금속 팁의 접합강도가 저하될 우려가 있는 것이 분명하게 되었다. 그래서, 상기 크랙이 발생하는 요인에 대해서 본원 발명자가 좀더 검토를 한 바, 용융부의 표면에 상기 다중용융영역이 존재할 경우에 특히 크랙이 발생하기 쉽다는 것을 발견하였다. 이것은, 접합시에 있어서 용융상태에 있는 용융영역에 대해서 복수회에 걸쳐서 반복적으로 레이저 빔을 조사함에 의해서 레이저 빔의 피조사부위가 과도하게 가열됨과 아울러 고화될 때에 급속히 냉각되게 되고, 그 결과 용융영역이 급속하게 수축되어 Al이나 Si가 응축되기 때문이라고 생각된다.

이 검토결과를 감안하여, 크랙의 발생을 억제하기 위해서 다중용융영역이 형성되지 않도록 용융부를 구성하는 것을 생각할 수 있다. 그런데, 다중용융영역이 전혀 형성되지 않도록 용융부를 구성하면, 귀금속 팁의 접합강도를 충분히 확보할 수 없을 우려가 있다. 즉, 크랙의 발생 억제를 도모한다는 면에서는 다중용융영역이 존재하지 않도록 용융부를 구성하고 싶지만, 접합강도를 확보한다는 면에서는 다중용융영역이 필요한 것이다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 중심전극이나 접지전극에 Al이나 Si가 함유됨과 아울러 용융부의 표면에 다중용융영역이 형성된 내연기관용 스파크 플러그에 있어서, 귀금속 팁의 접합강도를 비약적으로 향상시킬 수 있는 내연기관용 스파크 플러그 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.

이하, 상기한 목적을 해결하는데 적합한 각 구성에 대해서 항목별로 나누어서 설명한다. 또한, 필요에 따라서는 대응하는 구성에 특유의 작용 효과를 부기한다.

구성 1. 본 구성의 내연기관용 스파크 플러그는,

축선방향으로 연장되는 봉형상의 중심전극과,

상기 중심전극의 외주에 설치된 통형상의 절연체와,

상기 절연체의 외주에 설치된 통형상의 금속 쉘과,

상기 금속 쉘의 선단부에 배치된 접지전극과,

귀금속 합금에 의해서 형성됨과 아울러, 상기 중심전극 및 상기 접지전극 중 적어도 일방의 대상부분에 형성된 귀금속 팁을 구비하고,

상기 대상부분을 구성하는 금속재료의 성분 및 상기 귀금속 팁을 구성하는 귀금속 합금의 성분을 함유하는 용융부를 통해서 상기 대상부분에 상기 귀금속 팁이 접합됨과 아울러,

상기 귀금속 팁의 중심축을 따라서 상기 중심축과 직교하는 투영면에 상기 귀금속 팁 및 상기 용융부를 투영한 투영면에 있어서,

상기 귀금속 팁이 투영되어 이루어지는 영역에 대해서, 상기 귀금속 팁과 상기 용융부가 겹치는 영역이 차지하는 비율이 70% 이상인 내연기관용 스파크 플러그로서,

상기 대상부분을 구성하는 금속재료는 니켈을 주성분으로 함과 아울러 규소 또는 규소 및 알루미늄을 함유하되, 규소를 함유하는 경우는 규소의 함유량이 0.4질량% 이상이고, 규소 및 알루미늄을 함유하는 경우는 규소 및 알루미늄의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 1.6질량% 이하(단, 규소의 함유량은 0.4질량% 이상)이고,

상기 용융부는 레이저 빔 또는 전자 빔을 간헐적으로 조사함에 의해서 형성된 복수의 용융영역이 줄지어 늘어서도록 형성되어 있고,

상기 용융부의 표면에는 3개 이상의 용융영역이 서로 겹쳐짐에 의해서 형성된 다중용융영역이 존재하는 한편으로,

각 용융영역의 외표면 상에 있어서의 각각의 중심을 통과하는 선(線)인 기준선을 취했을 때, 상기 기준선 중 상기 다중용융영역을 통과하는 부위의 길이가 상기 기준선의 길이의 35% 이하로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 「주성분」이라는 것은 재료 중에 가장 많이 함유되어 있는 성분인 것을 의미한다. 또, 일반적으로 용융영역은 그 외표면 상에 있어서 원형상의 외주선(外周線)(윤곽)을 가지지만, 용융영역이 서로 겹쳐짐에 의해서 외주선이 명확하게 되지 않는 경우가 있다. 이 경우에는, 용융영역의 외주선 중 비교적 명확한 것을 지나도록 그려진 가상원을 기준으로 함으로써, 외표면 상에 있어서의 용융영역의 중심이나 다중용융영역의 위치·크기를 특정할 수 있다(이하 같음).

상기 구성 1에 의하면, 대상부분(접지전극이나 중심전극에 있어서의 귀금속 팁이 접합되는 부분)에 있어서, Si의 함유량이 0.4질량% 이상으로 됨과 아울러 Al 및 Si의 합계 함유량이 0.5질량% 이상으로 되어 있기 때문에, 대상부분의 내산화성을 향상시킬 수 있다.

또한, 용융부의 표면에 다중용융영역이 형성되어 있기 때문에, 귀금속 팁에 있어서의 접합강도의 저하를 방지할 수 있다.

또, 상기 투영면에 있어서는 귀금속 팁이 투영되어 이루어지는 영역에 대해서 귀금속 팁과 용융부가 겹치는 영역이 차지하는 비율이 70% 이상으로 되어 있다. 즉, 귀금속 팁과 대상부분과의 사이의 비교적 넓은 범위에 걸쳐서 용융부가 형성되어 있으며, 당해 용융부에 의해서 귀금속 팁과 대상부분과의 사이의 열팽창의 차이를 보다 확실하게 흡수할 수 있다. 그 결과, 냉열 사이클의 반복에 수반되는 용융부와 귀금속 팁이나 대상부분과의 경계부분에 있어서의 크랙의 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 상기 대상부분에는 Al이나 Si가 함유되어 있기 때문에, 다중용융영역의 형성에 수반되는 크랙의 발생이 염려되지만, 상기 구성 1에 의하면, 대상부분 중의 Al 및 Si의 합계 함유량이 1.6질량% 이하인 것에 대응하여, 상기 기준선 중 다중용융영역을 통과하는 부위의 길이가 기준선의 길이의 35% 이하로 되어 있다. 따라서, 용융부 중 용접시에 있어서 과열·급냉되는 부분을 극히 적게 할 수 있고, 나아가서는 고화될 때의 용융부의 급속한 수축을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 그 결과, 용융부의 내부에 있어서의 크랙의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

이상, 상기 구성 1에 의하면, 다중용융영역을 형성하면서 용융부의 내부 및 용융부와 귀금속 팁 등과의 경계부분에 있어서의 크랙의 발생을 억제할 수 있으며, 그 결과 귀금속 팁의 접합강도를 비약적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 다중용융영역을 형성함에 의한 상기한 작용 효과를 보다 확실하게 실현하기 위해서, 상기 기준선 중 다중용융영역을 통과하는 부위의 길이를 기준선의 길이의 5% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 기준선의 길이의 10% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

구성 2. 본 구성의 내연기관용 스파크 플러그는,

축선방향으로 연장되는 봉형상의 중심전극과,

상기 중심전극의 외주에 설치된 통형상의 절연체와,

상기 절연체의 외주에 설치된 통형상의 금속 쉘과,

상기 금속 쉘의 선단부에 배치된 접지전극과,

상기 대상부분을 구성하는 금속재료는 Ni을 주성분으로 함과 아울러 Si 또는 Si 및 Al을 함유하되, Si를 함유하는 경우는 Si의 함유량이 0.4질량% 이상이고, Si 및 Al을 함유하는 경우는 Si 및 Al의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 1.9질량% 이하(단, 규소의 함유량은 0.4질량% 이상)이고,

각 용융영역의 외표면 상에 있어서의 각각의 중심을 통과하는 선인 기준선을 취했을 때, 상기 기준선 중 상기 다중용융영역을 통과하는 부위의 길이가 상기 기준선의 길이의 30% 이하로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본원 발명자가 예의 검토를 한 바, Al 및 Si의 합계 함유량이 많아 질수록 용융부의 내부에 있어서 크랙이 발생하기 쉬운 것이 발견되었다. 따라서, 상기 구성 2와 같이 Al 및 Si의 합계 함유량이 1.9질량% 이하로 되어, Al이나 Si가 비교적 많이 함유될 수 있는 경우에는, 용융부 내에 있어서의 크랙의 발생이 더욱 염려된다.

이 점에 대해서, 상기 구성 2에 의하면, Al 및 Si의 합계 함유량이 1.9질량% 이하로 비교적 많게 될 수 있는 것에 대응하여, 상기 기준선 중 다중용융영역을 통과하는 부위의 길이가 기준선의 길이의 30% 이하로 되어 있다. 따라서, 용접시에 있어서 과열·급냉되는 부분을 보다 적게 할 수 있어 용융부의 급속한 수축을 한층 더 확실하게 방지할 수 있다. 그 결과, Al 및 Si가 비교적 많이 함유되어 크랙의 발생이 더욱 염려되는 경우에서도 크랙의 발생을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

구성 3. 본 구성의 내연기관용 스파크 플러그는,

축선방향으로 연장되는 봉형상의 중심전극과,

상기 중심전극의 외주에 설치된 통형상의 절연체와,

상기 절연체의 외주에 설치된 통형상의 금속 쉘과,

상기 금속 쉘의 선단부에 배치된 접지전극과,

상기 귀금속 팁의 중심축을 따르는 상기 중심축과 직교하는 투영면에 상기 귀금속 팁 및 상기 용융부를 투영한 투영면에 있어서,

상기 대상부분을 구성하는 금속재료는 Ni을 주성분으로 함과 아울러 Si 또는 Si 및 Al을 함유하되, Si를 함유하는 경우는 Si의 함유량이 0.4질량% 이상이고, Si 및 Al을 함유하는 경우는 Si 및 Al의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 5.0질량% 이하(단, 규소의 함유량은 0.4질량% 이상)이고,

각 용융영역의 외표면 상에 있어서의 각각의 중심을 통과하는 선인 기준선을 취했을 때, 상기 기준선 중 상기 다중용융영역을 통과하는 부위의 길이가 상기 기준선의 길이의 20% 이하로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 3에 의하면, Al 및 Si의 합계 함유량이 5.0질량% 이하로 매우 많게 될 수 있는 것에 대응하여, 상기 기준선 중 다중용융영역을 통과하는 부위의 길이가 기준선의 길이의 20% 이하로 되어 있다. 따라서, 용접시에 있어서 과열·급냉되는 부분을 한층 더 적게할 수 있어, 크랙의 발생이 한층 더 염려되는 경우에서도 크랙의 발생을 극히 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, Al 및 Si의 합계 함유량이 5.0질량%를 넘으면, 금속재료가 취화(脆化)되어 가공성이 저하될 우려가 있다.

구성 4. 본 구성의 내연기관용 스파크 플러그는, 상기 구성 1 내지 구성 3 중 어느 한 구성에 있어서, 상기 귀금속 팁은 적어도 상기 접지전극에 형성되는 것을 특징으로 한다.

중심전극 및 접지전극은 그 사용시에 있어서 매우 고온으로 되는데, 연소실의 중심에 더 접근하는 접지전극 측이 중심전극보다도 더 고온으로 된다. 또, 일반적으로 접지전극은 스파크 플러그의 가장 선단에 배치되기 때문에, 내연기관의 동작에 의한 진동에 수반하여 중심전극보다도 큰 응력이 가해진다. 즉, 접지전극은 온도 및 진동 모두에 있어서 중심전극보다도 혹독한 환경에 놓여진다. 따라서, 접지전극에 접합된 귀금속 팁에 있어서는 우수한 접합강도가 요구된다.

이 점에 대해서, 상기 구성 4에 의하면, 귀금속 팁이 접합되는 대상부분이 접지전극으로 되어 있고, 우수한 접합강도가 요구되는 바, 상기 구성 1 등을 채용함으로써 소망하는 접합강도를 보다 확실하게 실현할 수 있다. 환언하면, 상기 구성 1 등은 귀금속 팁이 접지전극에 접합되는 경우에 있어서 특히 유효하다.

구성 5. 본 구성의 내연기관용 스파크 플러그는, 상기 구성 4에 있어서, 상기 접지전극의 기단부의 단면적이 3㎟ 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 구성 5에 의하면, 접지전극은 그 기단부의 단면적이 3㎟ 이하로 되어 있어, 사용시에 있어서 한층 더 고온으로 될 수 있다. 따라서, 귀금속 팁에 있어서는 한층 더 우수한 접합강도가 요구되는 바, 상기 구성 1 등을 채용함으로써 더욱더 혹독한 환경에서도 견딜 수 있는 충분한 접합강도를 실현할 수 있다. 환언하면, 상기 구성 1 등은 귀금속 팁이 접지전극에 접합됨과 아울러, 접지전극의 기단부의 단면적이 3㎟ 이하로 된 경우에 있어서 특히 유효하다.

구성 6. 본 구성의 스파크 플러그의 제조방법은,

축선방향으로 연장되는 봉형상의 중심전극과,

상기 중심전극의 외주에 설치된 통형상의 절연체와,

상기 절연체의 외주에 설치된 통형상의 금속 쉘과,

상기 금속 쉘의 선단부에 배치된 접지전극과,

상기 귀금속 팁이 투영되어 이루어지는 영역에 대해서, 상기 귀금속 팁과 상기 용융부가 겹치는 영역이 차지하는 비율이 70% 이상인 스파크 플러그의 제조방법으로서,

상기 대상부분을 구성하는 금속재료는 Ni을 주성분으로 함과 아울러 Si 또는 Si 및 Al을 함유하되, Si를 함유하는 경우는 Si의 함유량이 0.4질량% 이상이고, Si 및 Al을 함유하는 경우는 Si 및 Al의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 1.6질량% 이하(단, 규소의 함유량은 0.4질량% 이상)이고,

상기 대상부분 및 상기 귀금속 팁의 접촉면 외연부에 레이저 빔 또는 전자 빔을 간헐적으로 조사함에 의해서 복수의 용융영역이 줄지어 늘어서게 되는 상기 용융부를 형성하여, 상기 대상부분에 상기 귀금속 팁을 접합하는 공정에 있어서,

상기 용융부의 표면에 3개 이상의 용융영역을 서로 겹치게 하는 다중용융영역을 형성하는 한편으로,

각 용융영역의 외표면 상에 있어서의 각각의 중심을 통과하는 선인 기준선을 취했을 때, 상기 기준선 중 상기 다중용융영역을 통과하는 부위의 길이가 상기 기준선의 길이의 35% 이하가 되도록 레이저 빔 또는 전자 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 6에 의해서 제조된 스파크 플러그에 의하면, 상기 구성 1과 같은 작용 효과가 얻어지게 된다.

구성 7. 본 구성의 스파크 플러그의 제조방법은,

축선방향으로 연장되는 봉형상의 중심전극과,

상기 중심전극의 외주에 설치된 통형상의 절연체와,

상기 절연체의 외주에 설치된 통형상의 금속 쉘과,

상기 금속 쉘의 선단부에 배치된 접지전극과,

각 용융영역의 외표면 상에 있어서의 각각의 중심을 통과하는 선인 기준선을 취했을 때, 상기 기준선 중 상기 다중용융영역을 통과하는 부위의 길이가 상기 기준선의 길이의 30% 이하가 되도록 레이저 빔 또는 전자 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 7에 의해서 제조된 스파크 플러그에 의하면, 상기 구성 2와 같은 작용 효과가 얻어지게 된다.

구성 8. 본 구성의 스파크 플러그의 제조방법은,

축선방향으로 연장되는 봉형상의 중심전극과,

상기 중심전극의 외주에 설치된 통형상의 절연체와,

상기 절연체의 외주에 설치된 통형상의 금속 쉘과,

상기 금속 쉘의 선단부에 배치된 접지전극과,

각 용융영역의 외표면 상에 있어서의 각각의 중심을 통과하는 선인 기준선을 취했을 때, 상기 기준선 중 상기 다중용융영역을 통과하는 부위의 길이가 상기 기준선의 길이의 20% 이하가 되도록 레이저 빔 또는 전자 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 8에 의해서 제조된 스파크 플러그에 의하면, 상기 구성 3과 같은 작용 효과가 얻어지게 된다.

구성 9. 본 구성의 스파크 플러그의 제조방법은, 상기 구성 6 내지 구성 8 중 어느 한 구성에 있어서, 레이저 빔 또는 전자 빔의 펄스길이를 10ms 이상 30ms 이하로 함과 아울러, 1펄스 중에 있어서의 출력이 최대가 되는 때의 이후에, 상기 펄스길이의 50% 이상의 시간에 걸쳐서 1펄스 중에 있어서의 최대출력의 30% 이하의 출력으로 레이저 빔 또는 전자 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 9에 의하면, 1개의 용융영역을 형성할 때에 있어서, 1펄스 중에 있어서의 출력이 최대가 되는 때의 이후에, 상기 펄스길이의 50% 이상의 시간에 걸쳐서 1펄스 중에 있어서의 최대출력의 30% 이하의 출력으로 레이저 빔 등이 출력된다. 즉, 용융영역은 펄스길이의 50% 이상의 시간에 걸쳐서 서서히 냉각되게 된다. 따라서, 고화될 때의 용융영역의 급속한 수축을 보다 확실하게 방지할 수 있으며, 나아가서는 용융부의 내부에 있어서의 크랙의 발생을 매우 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 펄스길이를 10ms 미만으로 하면, 용접대상부분을 예열할 수 없거나(즉, 급속히 가열되게 되거나), 서냉(徐冷)시간이 짧아지기(즉, 급냉으로 되기) 때문에, 상기한 작용 효과가 충분히 발휘되지 않을 우려가 있다. 한편, 펄스길이를 30ms 초과하게 하면, 외표면에 있어서 용융영역의 외경(이른바, 비드 직경)이 커지게 되어 다중용융영역이 과도하게 크게 형성될 우려가 있다. 따라서, 이러한 점을 고려하여, 펄스길이를 10ms 이상 30ms 이하로 하는 것이 바람직하다.

구성 10. 본 구성의 스파크 플러그의 제조방법은, 상기 구성 6 내지 구성 8 중 어느 한 구성에 있어서, 레이저 빔 또는 전자 빔의 펄스길이를 10ms 이상 30ms 이하와 함과 아울러, 1펄스 중에 있어서 출력이 최대가 되는 때의 이후에, 상기 펄스길이의 70% 이상의 시간에 걸쳐서 1펄스 중에 있어서의 최대출력의 30% 이하의 출력으로 레이저 빔 또는 전자 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 10에 의하면, 1펄스 중에 있어서의 출력이 최대가 되는 때의 이후에, 펄스길이의 70% 이상의 시간에 걸쳐서 1펄스 중에 있어서의 최대출력의 30% 이하의 출력으로 레이저 빔 등이 조사된다. 따라서, 용융영역은 한층 더 천천히 냉각되게 되며, 그 결과, 용융부의 내부에 있어서의 크랙의 발생을 한층 더 확실하게 억제할 수 있다.

도 1은 스파크 플러그의 구성을 나타내는 일부 파단 정면도이다.
도 2는 스파크 플러그의 선단부의 구성을 나타내는 일부 파단 확대 정면도이다.
도 3의 (a)는 용융부 등의 구성을 나타내는 부분 확대 정면도이고, (b)는 용융부나 귀금속 팁을 투영한 투영면을 나타내는 투영도이다.
도 4는 용융부나 귀금속 팁의 외주면을 전개하였을 때의 전개도이다.
도 5는 레이저 빔의 파형을 나타내는 그래프이다.
도 6은 다른 실시형태에 있어서의 용융부 등을 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 7의 (a)∼(c)는 다른 실시형태에 있어서의 레이저 빔의 파형을 나타내는 그래프이다.

[제 1 실시형태]

이하에, 제 1 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 내연기관용 스파크 플러그(이하, "스파크 플러그"라 한다)(1)를 나타내는 일부 파단 정면도이다. 또한, 도 1에서는 스파크 플러그(1)의 축선(CL1)방향을 도면에 있어서의 상하방향으로 하고, 하측을 스파크 플러그(1)의 선단측, 상측을 스파크 플러그(1)의 후단측으로 하여 설명한다.

스파크 플러그(1)는 절연체로서의 절연애자(2), 이것을 유지하는 통형상의 금속 쉘(3) 등으로 구성되는 것이다.

절연애자(2)는 주지된 바와 같이 알루미나 등을 소성하여 형성되어 있으며, 그 외형부에 있어서, 후단측에 형성된 후단측 몸통부(10)와, 상기 후단측 몸통부(10)보다도 선단측에서 직경방향 외측으로 돌출형성된 대경부(大徑部)(11)와, 상기 대경부(11)보다도 선단측에서 이것보다도 작은 직경으로 형성된 중간 몸통부(12)와, 상기 중간 몸통부(12)보다도 선단측에서 이것보다도 작은 직경으로 형성된 긴 다리부(13)를 구비하고 있다. 또한, 절연애자(2)에 있어서의 대경부(11), 중간 몸통부(12) 및 대부분의 다리부(13)는 금속 쉘(3)의 내부에 수용되어 있다. 또, 중간 몸통부(12)와 다리부(13)의 연접부에는 테이퍼 형상의 단차부(14)가 형성되어 있으며, 상기 단차부(14)에 의해서 절연애자(2)가 금속 쉘(3)에 걸려 고정되어 있다.

또한, 절연애자(2)에는 축선(CL1)을 따라서 축구멍(4)이 관통되게 형성되어 있으며, 상기 축구멍(4)의 선단측에는 중심전극(5)이 삽입되어 고정되어 있다. 상기 중심전극(5)은 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 내층(5A)과 니켈(Ni)을 주성분으로 하는 Ni 합금으로 이루어지는 외층(5B)으로 구성되어 있다. 또, 중심전극(5)은 전체적으로 봉형상(원기둥 형상)을 이루며, 그 선단부가 절연애자(2)의 선단에서 돌출되어 있다. 또한, 중심전극(5)의 선단부에는 귀금속 합금(예를 들면, 백금 합금이나 이리듐 합금 등)으로 이루어지는 원기둥 형상의 귀금속부(31)가 접합되어 있다.

또, 축구멍(4)의 후단측에는 절연애자(2)의 후단에서 돌출된 상태로 단자전극(6)이 삽입되어 고정되어 있다. 상기 단자전극(6)은 저탄소강 등의 금속에 의해서 형성되어 있다.

또한, 축구멍(4) 내에 있어서의 중심전극(5)과 단자전극(6)의 사이에는 원기둥 형상의 저항체(7)가 배치되어 있다. 상기 저항체(7)의 양 단부는 도전성의 유리밀봉층(8,9)을 통해서 중심전극(5)과 단자전극(6)에 각각 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 상기 금속 쉘(3)은 저탄소강 등의 금속에 의해서 통형상으로 형성되어 있으며, 그 외주면에는 스파크 플러그(1)를 내연기관의 엔진 헤드에 부착하기 위한 나사부(수나사부)(15)가 형성되어 있다. 또, 나사부(15)의 후단측의 외주면에는 시트부(16)가 형성되고, 나사부(15)의 후단의 나사 목부(17)에는 링형상의 개스킷(18)이 끼워져 있다. 또한, 금속 쉘(3)의 후단측에는 스파크 플러그(1)를 엔진 헤드에 부착할 때에 렌치 등의 공구를 걸어맞추기 위한 단면 육각형상의 공구 걸어맞춤부(19)가 형성됨과 아울러, 후단부에 있어서 절연애자(2)를 유지하기 위한 코킹부(20)가 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 스파크 플러그(1)의 소형화를 도모하기 위해서, 금속 쉘(3)의 소경화(小徑化)가 도모되어 있다. 따라서, 나사부(15)의 나사 직경도 비교적 소경(예를 들면, M12 이하)으로 되어 있다.

또, 금속 쉘(3)의 내주면에는 절연애자(2)를 걸어 고정하기 위한 테이퍼 형상의 단차부(21)가 형성되어 있다. 그리고, 절연애자(2)는 금속 쉘(3)의 후단측에서 선단측으로 향해서 삽입되되, 자신의 단차부(14)가 금속 쉘(3)의 단차부(21)에 걸려 고정된 상태에서 금속 쉘(3)의 후단측의 개구부를 직경방향 내측으로 코킹함에 의해서, 즉 상기 코킹부(20)를 형성함에 의해서 고정되어 있다. 또한, 상기 양 단차부(14,21) 사이에는 원환 형상의 시트 패킹(22)이 개재되어 있다. 이것에 의해서, 연소실 내의 기밀성이 유지되며, 연소실 내에 노출되는 절연애자(2)의 다리부(13)와 금속 쉘(3)의 내주면의 틈새로 흘러 들어오는 연료 가스가 외부로 누설되지 않도록 되어 있다.

또한, 코킹에 의한 밀폐를 보다 완전하게 하기 위해서, 금속 쉘(3)의 후단측에 있어서는 금속 쉘(3)과 절연애자(2)의 사이에 환형상의 링부재(23,24)가 개재되고, 이들 링부재(23,24) 사이에는 탤크(활석)(25) 분말이 충전되어 있다. 즉, 금속 쉘(3)은 시트 패킹(22), 링부재(23,24) 및 탤크(25)를 개재하여 절연애자(2)를 유지하고 있다.

또, 도 2에 나타낸 바와 같이 금속 쉘(3)의 선단부(26)에는, 자신의 대략 중간부분이 굴곡되고 그 선단부의 측면이 중심전극(5){귀금속부(31)}의 선단부와 대향하는 접지전극(27)이 접합되어 있다. 상기 접지전극(27)은 Ni 합금에 의해서 형성된 갈고리 형상의 본체부(28)와, 상기 본체부(28) 중 상기 귀금속부(31)와 대향하는 부위에 형성된 원기둥 형상의 대좌부(臺座部)(29)로 구성되어 있다. 또한, 상기 대좌부(29)에는 소정의 귀금속 합금(예를 들면, 백금 합금이나 이리듐 합금 등)에 의해서 형성된 원기둥 형상의 귀금속 팁(32)이 레이저 용접에 의해서 접합되어 있다{즉, 본 실시형태에서는 상기 대좌부(29)가 본 발명의 "대상부분"에 상당한다}. 그리고, 상기 귀금속부(31)의 선단부와 귀금속 팁(32)의 선단부와의 사이에는 불꽃방전간극(33)이 형성되어 있으며, 상기 불꽃방전간극(33)에 있어서 상기 축선(CL1)을 거의 따르는 방향에서 불꽃방전이 일어나도록 되어 있다. 또한, 상기 대좌부(29)는 본체부(28)를 구성하는 Ni 합금과 귀금속 팁(32)을 구성하는 귀금속 합금과의 사이의 열팽창 계수를 가지는 합금에 의해서 형성되어 있다. 즉, 대좌부(29)에 의해서 본체부(28)와 귀금속 팁(32)과의 사이에 있어서의 열팽창의 차이가 흡수되도록 되어 있다.

또한, 귀금속 팁(32)은 상기 접지전극(27){대좌부(29)}을 구성하는 금속재료의 성분 및 귀금속 팁(32)을 구성하는 귀금속 합금의 성분을 함유하는 용융부(35)를 통해서 접지전극(27)에 접합되어 있다. 용융부(35)는 도 3(a)에 나타낸 바와 같이 레이저 빔을 간헐적으로 조사함에 의해서 형성된 복수(본 실시형태에서는 12개)의 용융영역(35A)이 환형상으로 줄지어 늘어서도록 형성되어 있다. 또, 용융부(35)는 그 용입(溶入)깊이{용융부(35)의 표면에서부터 가장 내부에 있는 부위까지의 길이}가 비교적 큰 것으로 되어 있으며, 그 결과, 접지전극(27)과 귀금속 팁(32)과의 사이의 비교적 큰 영역에 걸쳐서 형성되어 있다. 구체적으로는, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이 귀금속 팁(32)의 중심축(CL2)을 따라서 상기 중심축(CL2)과 직교하는 투영면에 귀금속 팁(32) 및 용융부(35)를 투영한 투영면(PF)에 있어서, 귀금속 팁(32)이 투영되어 이루어지는 영역(AR1)에 대해서, 귀금속 팁(32)과 용융부(35)가 겹치는 영역(AR2)[도 3(b)에서 사선으로 나타낸 부위]이 차지하는 비율(이하, "용융부 투영비율"이라 한다)이 70% 이상으로 되어 있다.

또한, 상기 대좌부(29)를 구성하는 금속재료는 Ni을 주성분으로 함과 아울러, 고온 하에 있어서의 내산화성의 향상을 도모하기 위해서 알루미늄(Al) 및 규소(Si) 중 적어도 Si가 함유되되, Si의 함유량이 0.4질량% 이상, 또한 Al 및 Si의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 1.6질량% 이하로 되어 있다.

또한, 용융부(35)를 형성할 때에는 상기 용융부 투영비율을 보다 확실하게 70% 이상으로 하기 위해서, 인접하는 용융영역(35A)의 표면끼리가 서로 겹치도록 레이저 빔이 조사되고 있다. 본 실시형태에서는 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 용융부(35)의 표면에는 3개 이상의 용융영역(35A)이 서로 겹치짐에 의해서 형성된 다중용융영역(多重溶融領域)(35X)[도 3(a)에서 점묘(點描)형태로 나타낸 부위]이 존재하고 있다.

또, 한편으로는, 용융부(35)의 외표면에 있어서 다중용융영역(35X)이 차지하는 범위가 과도하게 커지지 않도록, 각 용융영역(35A)의 외표면의 직경(이른바 비드 직경)이나 각 용융영역(35A)끼리의 간격이 설정되어 있다. 상세하게 설명하면, 도 4{도 4는 원기둥 형상을 이루는 용융부(35)나 귀금속 팁(32)의 외주면을 평면형상으로 펼친 전개도이다}에 나타낸 바와 같이, 각 용융영역(35A)의 외표면 상에 있어서의 각각의 중심을 통과하는 선(線)인 기준선(BL)를 취했을 때, 기준선(BL)의 길이에 대한, 기준선(BL) 중 다중용융영역(35X)을 통과하는 부위(도 4에서 굵은 선으로 나타낸 부위)가 차지하는 비율(이하, "다중용융비율"이라 한다)이 35% 이하로 되어 있다.

또한, 외표면에 있어서 용융영역(35A)이 서로 겹치는 부분에서는 각각의 용융영역(35A)의 외주선(윤곽)이 명확하게 나타나지 않아 용융영역(35A)의 중심이나 다중용융영역(35X)의 위치·크기를 특정하기 어려운 경우가 있다. 이 경우, 귀금속 팁(32)이나 접지전극(27){대좌부(29)} 측에서는 비교적 명확하게 용융영역(35A)의 외주선이 나타나는 것이므로, 이 외주선을 지나도록 그려진 가상원을 기준으로 함으로써 용융영역(35A)의 중심이나 다중용융영역(35X)의 위치·크기를 특정할 수 있다.

또, 상기한 바와 같이 금속 쉘(3)은 비교적 작은 직경으로 되어 있기 때문에, 금속 쉘(3)의 선단부(26)에 접합되는 접지전극(27){본체부(28)}은 비교적 가늘게 되어 있다. 구체적으로는, 접지전극(27){본체부(28)}의 기단부의 단면적이 3㎟ 이하로 되어 있다.

이어서, 상기한 바와 같이 구성되어 이루어지는 스파크 플러그(1)의 제조방법에 대해서 설명한다.

우선, 금속 쉘(3)을 미리 가공하여 둔다. 즉, 원기둥 형상의 금속 소재에 대해서 냉간 단조가공 등을 실시함에 의해서 관통구멍을 형성하면서 개형(槪形)을 제조한다. 그 후, 절삭가공을 실시함에 의해서 외형을 조정하여 금속 쉘 중간체를 얻는다.

그리고, 금속 쉘 중간체의 선단면에 Ni 합금(예를 들면, 인코넬계 합금 등)으로 이루어지는 긴 봉형상의 본체부(28)를 저항용접한다. 상기 용접시에는 이른바 웰딩 드루프가 생기기 때문에, 이 웰딩 드루프를 제거한 후, 금속 쉘 중간체의 소정 부위에 나사부(15)가 전조에 의해서 형성된다. 이것에 의해서 금속 쉘(3)이 얻어진다. 그 후, 본체부(28)가 접합된 금속 쉘(3)에 대해서 아연 도금 혹은 니켈 도금이 실시된다. 또한, 내식성 향상을 도모하기 위해서, 그 표면에 크로메이트 처리가 더 실시되는 것으로 하여도 좋다.

그 다음, 본체부(28)의 선단부에, Ni을 주성분으로 함과 아울러 Al이나 Si를 함유하는 합금으로 이루어지는 대좌부(29)를 통해서 귀금속 팁(32)이 접합된다.

구체적으로는, 우선 대좌부(29)의 단면 상에 귀금속 팁(32)을 얹어 놓은 후, 소정의 누름 핀(도시생략)으로 귀금속 팁(32)을 지지한다. 그리고, 레이저 조사수단에 대해서 귀금속 팁(32)의 중심축(CL2)을 회전축으로 하여 귀금속 팁(32)을 상대 회전시키면서, 대좌부(29)와 귀금속 팁(32)의 접촉면 외연부에 대해서 레이저 빔을 간헐적으로 조사한다. 이것에 의해서, 귀금속 팁(32)의 중심축(CL2)을 중심으로 하여 환형상으로 줄지어 늘어서는 복수의 용융영역(35A)이 형성되어 대좌부(29)와 귀금속 팁(32)이 접합된다(스폿 용접법).

또한, 레이저 빔을 조사하여 용융영역(35A)을 형성할 때에는, 직전에 형성된 용융영역(35A)과 서로 겹치는 한편으로 2개 전에 형성된 용융영역(35A)과 서로 겹치는 부분이 비교적 작아지도록 레이저 빔의 조사 위치나 출력이 조절됨으로써, 상기 다중용융비율이 35% 이하로 된다.

또한, 1개의 용융영역(35A)을 형성할 때에는, 도 5에 나타낸 바와 같이 레이저 빔의 펄스길이(T)가 10ms 이상 30ms 이하로 됨과 아울러, 1펄스 중에 있어서의 출력이 최대가 되는 때의 이후에는 펄스길이(T)의 50% 이상(더 바람직하게는 70% 이상)의 시간에 걸쳐서 1펄스 중에 있어서의 최대출력의 30% 이하의 출력으로 레이저 빔이 조사된다. 또한, 레이저 빔이 조사됨에 따라서 귀금속 팁(32)이나 대좌부(29)에 열에너지가 축적되어 가기 때문에, 용융량을 조절하기 위해서 레이저 빔의 출력 에너지를 단계적으로 감소시키는 것으로 하여도 좋다. 또한, 출력 에너지를 변경하는 일 없이 또는 출력 에너지를 변경하면서 레이저 빔의 촛점 거리를 변경함에 의해서 용융량을 조절하는 것으로 하여도 좋다.

그 다음, 귀금속 팁(32)이 접합된 대좌부(29)가 상기 본체부(28)의 선단부에 대해서 저항용접된다. 또한, 용접을 보다 확실하게 하기 위해서, 당해 용접에 앞서서 용접부위의 도금 제거가 실시되거나 또는 도금공정을 할 때에 용접 예정부위에 마스킹이 실시된다.

한편, 상기 금속 쉘(3)과는 별도로 절연애자(2)를 성형 가공하여 둔다. 예를 들면, 알루미나를 주체로 하되 바인더 등을 함유하는 원료 분말을 이용하여 성형용 소지 조립물(素地造粒物)을 조제하고, 이것을 이용하여 러버 프레스 성형을 실시함으로써 통형상의 성형체가 얻어진다. 그리고, 얻어진 성형체가 연삭 가공에 의해서 정형(整形)되고, 정형된 것이 소성로에 의해서 소성된다. 소성 후, 여러 가지 연마 가공을 실시함으로써 절연애자(2)가 얻어진다.

또, 상기 금속 쉘(3) 및 절연애자(2)와는 별도로 중심전극(5)을 제조하여 둔다. 즉, 중앙부에 방열성 향상을 도모하기 위한 구리 합금 등을 배치한 Ni 합금을 단조 가공하여 중심전극(5)을 제작한다. 그 다음, 중심전극(5)의 선단부에 대해서 귀금속 합금으로 이루어지는 귀금속부(31)가 레이저 용접 등에 의해서 접합된다.

그리고, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 절연애자(2)와 중심전극(5)과 저항체(7)와 단자전극(6)이 유리밀봉층(8,9)에 의해서 봉합 고정된다. 유리밀봉층(8,9)으로서는 일반적으로 붕규산 유리와 금속 분말이 혼합되어 조제되고 있으며, 이 조제된 것을 저항체(7)를 사이에 두고서 절연애자(2)의 축구멍(4) 내에 주입한 후, 상기 단자전극(6)을 후방에서 압압한 상태로 한 후 소성로 내에서 구워 굳힌다. 또한, 이 때에 절연애자(2)의 후단측 몸통부(10)의 표면에는 유약층이 동시에 소성되는 것으로 하여도 좋고, 사전에 유약층이 형성되는 것으로 하여도 좋다.

그 후, 상기한 바와 같이 각각 제작된 중심전극(5) 및 단자전극(6)을 구비하는 절연애자(2)와 접지전극(27)을 구비하는 금속 쉘(3)이 조립된다. 보다 상세하게는, 금속 쉘(3)에 절연애자(2)를 삽입한 후, 비교적 두께가 얇게 형성된 금속 쉘(3)의 후단측 개구부를 직경방향 내측으로 코킹함에 의해서, 즉 상기 코킹부(20)를 형성함에 의해서 고정된다.

그리고, 최후로 접지전극(27)을 굴곡시킴과 동시에 귀금속부(31)와 귀금속 팁(32) 간의 상기 불꽃방전간극(33)의 크기를 조정하는 가공이 실시됨으로써 상기한 스파크 플러그(1)가 얻어진다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 대좌부(29)에 있어서, Si의 함유량이 0.4질량% 이상으로 됨과 아울러 Al 및 Si의 합계 함유량이 0.5질량% 이상으로 되어 있기 때문에, 대좌부(29)에 있어서의 내산화성의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 용융부(35)의 표면에 다중용융영역(35X)이 형성되어 있기 때문에, 귀금속 팁(32)에 있어서의 접합강도의 저하를 방지할 수 있다.

또, 상기 투영면(PF)에 있어서는, 귀금속 팁(32)이 투영되어 이루어지는 영역(AR1)에 대해서 귀금속 팁(32)과 용융부(35)가 겹치는 영역(AR2)이 차지하는 비율이 70% 이상으로 되어 있다. 이 때문에, 용융부(35)에 의해서 귀금속 팁(32)과 대좌부(29)와의 사이의 열팽창의 차이를 보다 확실하게 흡수할 수 있으며, 그 결과, 냉열 사이클의 반복에 수반되는 용융부(35)와 귀금속 팁(32) 등과의 경계부분에 있어서의 크랙의 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 대좌부(29) 중의 Al 및 Si의 합계 함유량이 1.6질량% 이하인 것에 대응하여, 상기 기준선(BL) 중 다중용융영역(35X)을 통과하는 부위의 길이가 기준선(BL)의 길이의 35% 이하로 되어 있다. 따라서, 용융부(35) 중 용접시에 있어서 과열·급냉되는 부분을 극히 적게 할 수 있고, 나아가서는 고화될 때의 용융부(35)의 급속한 수축을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 그 결과, 용융부(35)의 내부에 있어서의 크랙의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

이상, 본 실시형태에 의하면, 다중용융영역(35X)을 형성하면서 용융부(35)의 내부 및 용융부(35)와 귀금속 팁(32) 등과의 경계부분에 있어서의 크랙의 발생을 억제할 수 있으며, 그 결과 귀금속 팁(32)의 접합강도를 비약적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 레이저 빔의 펄스길이(T)가 10ms 이상으로 됨과 아울러, 1개의 용융영역(35A)을 형성할 때에 있어서, 1펄스 중에 있어서의 출력이 최대가 되는 때의 이후에, 펄스길이(T)의 50% 이상의 시간에 걸쳐서 1펄스 중에 있어서의 최대출력의 30% 이하의 출력으로 레이저 빔이 출력되고 있다. 따라서, 고화될 때의 용융영역(35A)의 급속한 수축을 보다 확실하게 방지할 수 있고, 나아가서는 용융부(35)의 내부에 있어서의 크랙의 발생을 매우 효과적으로 억제할 수 있다.

또, 펄스길이(T)가 30ms 이하로 되어 있기 때문에, 다중용융영역(35X)이 과도하게 크게 형성되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

[제 2 실시형태]

이어서, 제 2 실시형태에 대해서 설명한다. 본 제 2 실시형태에서는 상기한 제 1 실시형태와 비교하여 볼 때, 접지전극(27){특히, 귀금속 팁(32)이 접합되는 대좌부(29)}을 구성하는 금속재료의 조성, 및 기준선(BL) 중 다중용융영역(35X)을 통과하는 부위의 길이가 서로 다르다. 즉, 본 제 2 실시형태에서는 대좌부(29)에 있어서의 Al이나 Si의 함유량이 더 많게 될 수 있는 구성으로 되어 있으며, Al 및 Si의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 1.9질량% 이하로 되어 있다.

또, 대좌부(29)에 있어서의 Al이나 Si의 합계 함유량의 변경에 대응하여 상기 다중용융비율이 설정되어 있으며, 본 제 2 실시형태에서는 다중용융비율이 30% 이하로 되어 있다. 또한, 다중용융비율을 30% 이하로 하기 위해서, 접지전극(27)에 대한 귀금속 팁(32)의 용접시에는, 상기한 제 1 실시형태와 비교하여 볼 때, 레이저 빔의 최대출력 등이 약간 낮게 조절되는 등의 대응이 이루어진다(다만, 상기 용융부 투영비율은 70% 이상으로 되어 있다).

이상, 본 제 2 실시형태에 의하면, Al 및 Si를 함유함에 의한 내산화성의 향상 효과가 보다 확실하게 발휘됨과 아울러, 용융부(35)의 내부에 있어서의 크랙의 발생이 억제되어 귀금속 팁(32)의 접합강도를 비약적으로 향상시킬 수 있다.

[제 3 실시형태]

이어서, 제 3 실시형태에 대해서 설명한다. 본 제 3 실시형태에서는 상기한 제 1, 제 2 실시형태와 비교하여 볼 때, 대좌부(29)에 있어서의 Al이나 Si의 함유량이 더 많게 될 수 있는 구성으로 되어 있으며, Al 및 Si의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 5.0질량% 이하로 되어 있다.

또, 대좌부(29)에 있어서의 Al이나 Si의 합계 함유량이 증대한 것에 대응하여 상기 다중용융비율이 설정되어 있으며, 본 제 3 실시형태에서는 다중용융비율이 20% 이하로 되어 있다. 다만, 상기 용융부 투영비율은 70% 이상으로 되어 있다.

이상, 본 제 3 실시형태에 의하면, Al 및 Si를 함유함에 의한 내산화성의 향상 효과가 한층 더 확실하게 발휘됨과 아울러, 용융부(35)의 내부에 있어서의 크랙의 발생이 억제되어 귀금속 팁(32)의 접합강도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.

이어서, 상기한 실시형태에서 얻어지는 작용 효과를 확인하기 위해서, 용융부의 용입깊이를 변경함에 의해서 용융부 투영비율을 여러 가지로 변경한 스파크 플러그의 샘플을 제작하고, 각 샘플에 대해서 실기 냉열 시험을 실시하였다. 실기 냉열 시험의 개요는 다음과 같다. 즉, 샘플을 직렬 6기통 2000cc 엔진에 부착하고, 1분간 스로틀 전개 상태(5000rpm)로 운전한 후 1분간 아이들링하는 것을 1사이클로 하여 100시간 실시하였다. 100시간 경과 후, 용융부와 접지전극의 경계부분 및 용융부와 귀금속 팁의 경계부분에 있어서의 크랙 유무를 확인하였다. 여기서, 경계부분에 있어서 크랙이 확인되지 않은 샘플은 접합강도가 우수한 것으로서 「○」의 평가를 내리는 한편으로, 크랙이 확인된 샘플은 접합강도가 떨어지는 것으로서 「×」의 평가를 내리는 것으로 하였다. 표 1에 실기 냉열 시험의 시험결과를 나타낸다. 또한, 각 샘플 모두는 귀금속 팁의 외경을 0.75㎜로 하였다.

샘플 No.	용입깊이(㎜)	용융부 투영비율(%)	평가
1	0.050	24.9	×
2	0.100	46.2	×
3	0.120	53.8	×
4	0.150	64.0	×
5	0.180	72.9	○
6	0.200	78.3	○
7	0.250	88.9	○
8	0.300	96.0	○
9	0.350	99.6	○
10	0.375	100.0	○

표 1에 나타낸 바와 같이, 용융부 투영비율을 70% 이상으로 한 샘플(샘플 5∼10)은 우수한 접합강도를 가지는 것을 알 수 있었다. 이것은, 접지전극과 귀금속 팁과의 사이에 있어서 충분히 넓은 용융부를 형성함으로써, 용융부에 의해서 접지전극과 귀금속 팁과의 열팽창의 차이를 효과적으로 흡수할 수 있었기 때문이라고 생각된다.

이어서, Ni을 주성분으로 함과 아울러 Al 및 Si의 함유량이 여러 가지로 변경된 대좌부(대상부분)에 대해서 레이저 빔의 출력 등을 조절함에 의해서 다중용융비율이 각각 달라지도록 하면서 귀금속 팁을 접합한 스파크 플러그의 샘플을 40개 또는 30개씩 제작하고, 각 샘플의 용융부 단면에 있어서의 크랙의 유무를 확인하였다. 표 2 및 표 3에, 40개 또는 30개 중에 있어서 크랙이 발생한 샘플의 개수(크랙 발생수)와 40개 또는 30개 중에 있어서의 크랙의 발생비율(크랙 발생율)을 나타낸다. 또, 참고로서 외표면에 있어서의 용융영역의 직경(비드 직경)을 나타낸다.

또한, 형성한 용융영역의 개수(즉, 레이저 빔의 조사회수)는 8, 10, 12, 또는 18로 하였다. 또, 대좌부로서는 Al을 0.0질량% Si를 0.4질량% 함유한 것, Al을 0.2질량% Si를 0.3질량% 한 것, Al을 0.1질량% Si를 0.4질량% 한 것, Al을 2.0질량% Si를 3.0질량% 함유한 것, Al을 1.4질량% Si를 1.0질량% 함유한 것, Al을 1.0질량% Si를 0.9질량% 함유한 것, Al을 0.9질량% Si를 0.7질량% 함유한 것이고, 각각 외경을 0.75㎜로 한 것을 이용하였다. 또한, Al을 2.0질량% Si를 3.0질량% 함유한 것에 대해서는 30개의 샘플을 제작하고, 그 외의 조성의 것은 40개씩의 샘플을 제작하였다.

			Al:0.0질량% Si:0.4질량%		Al:0.2질량% Si:0.3질량%		Al:0.1질량% Si:0.4질량%
용융영역개수	비드 직경 (㎜)	다중용 융비율 (%)	크랙 발생수 (n=40)	크랙 발생율 (%)	크랙 발생수 (n=40)	크랙 발생율 (%)	크랙 발생수 (n=40)	크랙 발생율 (%)
18	0.49	69.9	3	7.5	3	75	32	80
	0.52	74.5	3	7.5	4	10	35	87.5
	0.55	78.6	1	2.5	1	2.5	29	72.5
12	0.51	34.5	2	5.0	0	0	3	7.5
	0.54	40.9	4	10.0	2	5	13	32.5
	0.58	48.4	4	10.0	4	10	15	37.5
10	0.53	16.6	3	7.5	1	2.5	2	5
	0.55	21.5	2	5.0	2	5	2	5
	0.59	30.0	3	7.5	4	10	0	0
8	0.54	0.0	0	0.0	0	0.0	0	0.0
	0.57	0.0	0	0.0	0	0.0	0	0.0
	0.58	0.0	0	0.0	0	0.0	0	0.0

			Al:2.0질량% Si:3.0질량%		Al:1.4질량% Si:1.0질량%		Al:1.0질량% Si:0.9질량%		Al:0.9질량% Si:0.7질량%
용융영역개수	비드직경 (㎜)	다중용융비율 (%)	크랙 발생수 (n=30)	크랙 발생율 (%)	크랙 발생수 (n=40)	크랙 발생율 (%)	크랙 발생수 (n=40)	크랙 발생율 (%)	크랙 발생수 (n=40)	크랙 발생율 (%)
18	0.49	69.9	26	86.7	36	90	34	85	26	65
	0.52	74.5	28	93.3	34	85	35	87.5	29	72.5
	0.55	78.6	28	93.3	38	95	34	85	24	60
12	0.51	34.5	21	70.0	31	77.5	24	60	4	10
	0.54	40.9	22	73.3	28	70	30	75	18	45
	0.58	48.4	24	80.0	33	82.5	32	80	19	47.5
10	0.53	16.6	3	10.0	2	5	3	7.5	1	2.5
	0.54	19.8	3	10.0	3	7.5	2	5	2	5
	0.55	21.5	9	30.0	9	22.5	2	5	1	2.5
	0.59	30.0	12	40.0	11	27.5	4	10	2	5

표 2에 나타낸 바와 같이, Si의 함유량을 0.4질량% 미만으로 한 샘플이나 Al 및 Si의 합계 함유량을 0.5질량% 미만으로 한 샘플은 다중용융비율의 대소에 관계없이 크랙 발생율이 10% 이하로 되어 우수한 접합강도를 가지는 것을 알 수 있었다. 한편, 표 2 및 표 3에 나타낸 바와 같이, Si의 함유량을 0.4질량% 이상으로 하고, 또한 Al 및 Si의 합계 함유량을 0.5질량% 이상으로 한 샘플은 크랙이 발생하기 쉽게 되어 접합강도가 불충분하게 될 수 있는 것이 확인되었다.

이것에 대해서, 표 2 및 표 3에 나타낸 바와 같이, Al 및 Si의 합계 함유량을 1.6질량% 이하로 한 샘플에 대해서는 다중용융비율을 35% 이하로 함으로써, Al 및 Si의 합계 함유량을 1.6질량% 초과 1.9질량% 이하로 한 샘플에 대해서는 다중용융비율을 30% 이하로 함으로써, Al 및 Si의 합계 함유량을 1.9질량% 초과 5.0질량% 이하로 한 샘플에 대해서는 다중용융비율을 20% 이하로 함으로써, 크랙 발생율이 10% 이하로 저감되어 우수한 접합강도를 가지는 것이 분명하게 되었다.

이상의 시험결과로부터, 귀금속 팁의 접합강도를 비약적으로 향상시킨다고 하는 관점에서, 용융부 투영비율을 70% 이상과 함과 아울러, 대상부분에 있어서의 Al 및 Si의 합계 함유량이 1.6질량% 이하인 경우에는 다중용융비율을 35% 이하로 하고, Al 및 Si의 합계 함유량이 1.9질량% 이하인 경우에는 다중용융비율을 30% 이하로 하고, Al 및 Si의 합계 함유량이 5.0질량% 이하인 경우에는 다중용융비율을 20% 이하로 하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 실시형태의 기재내용에 한정되지 않고, 예를 들면 다음과 같이 실시하여도 좋다. 물론, 이하에서 예시하지 않는 다른 응용예, 변경예도 당연히 가능하다.

(a) 상기한 실시형태에서는 귀금속 팁(32)이 접합되는 대상부분이 접지전극(27)의 대좌부(29)로 되어 있고, 접지전극(27)의 대좌부(29)에 대한 귀금속 팁(32)의 접합에 있어서 본 발명의 기술사상이 적용되어 있다. 이것에 대해서, 대상부분을 중심전극으로 하고, 중심전극에 대한 귀금속 팁의 접합에 있어서 본 발명의 기술사상을 적용하는 것으로 하여도 좋다. 이 경우에는 중심전극에 대한 귀금속 팁의 접합강도를 향상시킬 수 있다. 또, 중심전극에 대한 귀금속 팁의 접합 및 접지전극의 대좌부에 대한 귀금속 팁의 접합 모두에 있어서 본 발명의 기술사상을 적용하는 것으로 하여도 좋다.

(b) 상기한 실시형태에서는 접지전극(27)의 대좌부(29)에 귀금속 팁(32)이 접합되어 있으나, 도 6에 나타낸 바와 같이, 대좌부(29)를 형성하지 않고, Ni을 주성분으로 함과 아울러 Al 및 Si를 합계 함유량으로 0.5질량% 이상 함유하는 접지전극(37)에 용융부(45)를 통해서 귀금속 팁(32)을 접합하는 것으로 하여도 좋다.

(c) 상기한 실시형태에 있어서의 레이저 빔의 파형은 예시이며, 이 파형에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 도 7의 (a),(b),(c)에 나타내는 파형으로 레이저 빔을 조사하는 것으로 하여도 좋다.

(d) 상기한 실시형태에서는 레이저 빔을 조사함에 의해서 귀금속 팁(32)을 대상부분에 접합하도록 하고 있으나, 전자 빔을 조사함에 의해서 귀금속 팁(32)을 대상부분에 접합하는 것으로 하여도 좋다.

(e) 상기한 실시형태에서는 귀금속 팁(32)을 소정의 누름 핀으로 지지한 상태에서 대좌부(29)에 귀금속 팁(32)이 레이저 용접되고 있으나, 저항용접에 의해서 귀금속 팁(32)을 임시 고정한 후, 귀금속 팁(32)을 레이저 용접하는 것으로 하여도 좋다. 이 경우에는, 누름 핀을 통해서 용융부(35)의 열이 방산되는 일이 없기 때문에, 용융부(35)의 급냉을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 그 결과, 용융부(35)의 내부에 있어서의 크랙의 발생을 한층 더 억제할 수 있다.

(f) 상기한 실시형태에서는 금속 쉘(3)의 선단부(26)에 접지전극(27)이 접합되는 경우에 대해서 구체화하고 있으나, 금속 쉘의 일부(또는 금속 쉘에 미리 용접되어 있는 선단 쉘의 일부)를 절삭하여 접지전극을 형성하는 경우에 대해서도 적용 가능하다(예를 들면, 일본국 특개 2006-236906호 공보 등).

(g) 상기한 실시형태에서는 공구 걸어맞춤부(19)가 단면 육각형상으로 되어 있으나, 공구 걸어맞춤부(19)의 형상에 관해서는 이와 같은 형상에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, Bi-HEX(변형 12각)형상 [ISO22977:2005(E)] 등으로 되어 있어도 좋다.

1 - 스파크 플러그(내연기관용 스파크 플러그)
2 - 절연애자(절연체) 3 - 금속 쉘
5 - 중심전극 27,37 - 접지전극
32 - 귀금속 팁 35,45 - 용융부
35A - 용융영역 35X - 다중용융영역
BL - 기준선 CL1 - 축선
CL2 - 중심축 PF - 투영면

Claims

축선방향으로 연장되는 봉형상의 중심전극(5)과,
상기 중심전극(5)의 외주에 설치된 통형상의 절연체(2)와,
상기 절연체(2)의 외주에 설치된 통형상의 금속 쉘(3)과,
상기 금속 쉘(3)의 선단부에 배치된 접지전극(27)과,
귀금속 합금에 의해서 형성됨과 아울러, 상기 중심전극(5) 및 상기 접지전극(27) 중 적어도 일방의 대상부분에 형성된 귀금속 팁(32)을 구비하고,
상기 대상부분을 구성하는 금속재료의 성분 및 상기 귀금속 팁(32)을 구성하는 귀금속 합금의 성분을 함유하는 용융부(35)를 통해서 상기 대상부분에 상기 귀금속 팁(32)이 접합됨과 아울러,
상기 귀금속 팁(32)의 중심축(CL2)을 따라서 상기 중심축(CL2)과 직교하는 투영면(PF)에 상기 귀금속 팁(32) 및 상기 용융부(35)를 투영한 투영면에 있어서,
상기 귀금속 팁(32)이 투영되어 이루어지는 영역에 대해서, 상기 귀금속 팁(32)과 상기 용융부(35)가 겹치는 영역이 차지하는 비율이 70% 이상인 내연기관용 스파크 플러그(1)로서,
상기 대상부분을 구성하는 금속재료는 니켈을 주성분으로 함과 아울러 규소 또는 규소 및 알루미늄을 함유하되, 규소를 함유하는 경우는 규소의 함유량이 0.4질량% 이상이고, 규소 및 알루미늄을 함유하는 경우는 규소 및 알루미늄의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 1.6질량% 이하(단, 규소의 함유량은 0.4질량% 이상)이고,
상기 용융부(35)는 레이저 빔 또는 전자 빔을 간헐적으로 조사함에 의해서 형성된 복수의 용융영역(35A)이 줄지어 늘어서도록 형성되어 있고,
상기 용융부(35)의 표면에는 3개 이상의 용융영역(35A)이 서로 겹쳐짐에 의해서 형성된 다중용융영역(35X)이 존재하는 한편으로,
각 용융영역(35A)의 외표면 상에 있어서의 각각의 중심을 통과하는 선(線)인 기준선(BL)을 취했을 때, 상기 기준선(BL) 중 상기 다중용융영역(35X)을 통과하는 부위의 길이가 상기 기준선(BL)의 길이의 35% 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.
축선방향으로 연장되는 봉형상의 중심전극(5)과,
상기 중심전극(5)의 외주에 설치된 통형상의 절연체(2)와,
상기 절연체(2)의 외주에 설치된 통형상의 금속 쉘(3)과,
상기 금속 쉘(3)의 선단부에 배치된 접지전극(27)과,
귀금속 합금에 의해서 형성됨과 아울러, 상기 중심전극(5) 및 상기 접지전극(27) 중 적어도 일방의 대상부분에 형성된 귀금속 팁(32)을 구비하고,
상기 대상부분을 구성하는 금속재료의 성분 및 상기 귀금속 팁(32)을 구성하는 귀금속 합금의 성분을 함유하는 용융부(35)를 통해서 상기 대상부분에 상기 귀금속 팁(32)이 접합됨과 아울러,
상기 귀금속 팁(32)의 중심축(CL2)을 따라서 상기 중심축(CL2)과 직교하는 투영면(PF)에 상기 귀금속 팁(32) 및 상기 용융부(35)를 투영한 투영면에 있어서,
상기 귀금속 팁(32)이 투영되어 이루어지는 영역에 대해서, 상기 귀금속 팁(32)과 상기 용융부(35)가 겹치는 영역이 차지하는 비율이 70% 이상인 내연기관용 스파크 플러그(1)로서,
상기 대상부분을 구성하는 금속재료는 니켈을 주성분으로 함과 아울러 규소 또는 규소 및 알루미늄을 함유하되, 규소를 함유하는 경우는 규소의 함유량이 0.4질량% 이상이고, 규소 및 알루미늄을 함유하는 경우는 규소 및 알루미늄의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 1.9질량% 이하(단, 규소의 함유량은 0.4질량% 이상)이고,
상기 용융부(35)는 레이저 빔 또는 전자 빔을 간헐적으로 조사함에 의해서 형성된 복수의 용융영역(35A)이 줄지어 늘어서도록 형성되어 있고,
상기 용융부(35)의 표면에는 3개 이상의 용융영역(35A)이 서로 겹쳐짐에 의해서 형성된 다중용융영역(35X)이 존재하는 한편으로,
각 용융영역(35A)의 외표면 상에 있어서의 각각의 중심을 통과하는 선인 기준선(BL)을 취했을 때, 상기 기준선(BL) 중 상기 다중용융영역(35X)을 통과하는 부위의 길이가 상기 기준선(BL)의 길이의 30% 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.
축선방향으로 연장되는 봉형상의 중심전극(5)과,
상기 중심전극(5)의 외주에 설치된 통형상의 절연체(2)와,
상기 절연체(2)의 외주에 설치된 통형상의 금속 쉘(3)과,
상기 금속 쉘(3)의 선단부에 배치된 접지전극(27)과,
귀금속 합금에 의해서 형성됨과 아울러, 상기 중심전극(5) 및 상기 접지전극(27) 중 적어도 일방의 대상부분에 형성된 귀금속 팁(32)을 구비하고,
상기 대상부분을 구성하는 금속재료의 성분 및 상기 귀금속 팁(32)을 구성하는 귀금속 합금의 성분을 함유하는 용융부(35)를 통해서 상기 대상부분에 상기 귀금속 팁(32)이 접합됨과 아울러,
상기 귀금속 팁(32)의 중심축(CL2)을 따라서 상기 중심축(CL2)과 직교하는 투영면(PF)에 상기 귀금속 팁(32) 및 상기 용융부(35)를 투영한 투영면에 있어서,
상기 귀금속 팁(32)이 투영되어 이루어지는 영역에 대해서, 상기 귀금속 팁(32)과 상기 용융부(35)가 겹치는 영역이 차지하는 비율이 70% 이상인 내연기관용 스파크 플러그(1)로서,
상기 대상부분을 구성하는 금속재료는 니켈을 주성분으로 함과 아울러 규소 또는 규소 및 알루미늄을 함유하되, 규소를 함유하는 경우는 규소의 함유량이 0.4질량% 이상이고, 규소 및 알루미늄을 함유하는 경우는 규소 및 알루미늄의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 5.0질량% 이하(단, 규소의 함유량은 0.4질량% 이상)이고,
상기 용융부(35)는 레이저 빔 또는 전자 빔을 간헐적으로 조사함에 의해서 형성된 복수의 용융영역(35A)이 줄지어 늘어서도록 형성되어 있고,
상기 용융부(35)의 표면에는 3개 이상의 용융영역(35A)이 서로 겹쳐짐에 의해서 형성된 다중용융영역(35X)이 존재하는 한편으로,
각 용융영역(35A)의 외표면 상에 있어서의 각각의 중심을 통과하는 선인 기준선(BL)을 취했을 때, 상기 기준선(BL) 중 상기 다중용융영역(35X)을 통과하는 부위의 길이가 상기 기준선(BL)의 길이의 20% 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 귀금속 팁(32)은 적어도 상기 접지전극(27)에 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.
청구항 4에 있어서,
상기 접지전극(27)의 기단부의 단면적이 3㎟ 이하인 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.
축선방향으로 연장되는 봉형상의 중심전극(5)과,
상기 중심전극(5)의 외주에 설치된 통형상의 절연체(2)와,
상기 절연체(2)의 외주에 설치된 통형상의 금속 쉘(3)과,
상기 금속 쉘(3)의 선단부에 배치된 접지전극(27)과,
귀금속 합금에 의해서 형성됨과 아울러, 상기 중심전극(5) 및 상기 접지전극(27) 중 적어도 일방의 대상부분에 형성된 귀금속 팁(32)을 구비하고,
상기 대상부분을 구성하는 금속재료의 성분 및 상기 귀금속 팁(32)을 구성하는 귀금속 합금의 성분을 함유하는 용융부(35)를 통해서 상기 대상부분에 상기 귀금속 팁(32)이 접합됨과 아울러,
상기 귀금속 팁(32)의 중심축(CL2)을 따라서 상기 중심축(CL2)과 직교하는 투영면(PF)에 상기 귀금속 팁(32) 및 상기 용융부(35)를 투영한 투영면에 있어서,
상기 귀금속 팁(32)이 투영되어 이루어지는 영역에 대해서, 상기 귀금속 팁(32)과 상기 용융부(35)가 겹치는 영역이 차지하는 비율이 70% 이상인 스파크 플러그의 제조방법으로서,
상기 대상부분을 구성하는 금속재료는 니켈을 주성분으로 함과 아울러 규소 또는 규소 및 알루미늄을 함유하되, 규소를 함유하는 경우는 규소의 함유량이 0.4질량% 이상이고, 규소 및 알루미늄을 함유하는 경우는 규소 및 알루미늄의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 1.6질량% 이하(단, 규소의 함유량은 0.4질량% 이상)이고,
상기 대상부분 및 상기 귀금속 팁(32)의 접촉면 외연부에 레이저 빔 또는 전자 빔을 간헐적으로 조사함에 의해서 복수의 용융영역(35A)이 줄지어 늘어서게 되는 상기 용융부(35)를 형성하여, 상기 대상부분에 상기 귀금속 팁(32)을 접합하는 공정에 있어서,
상기 용융부(35)의 표면에 3개 이상의 용융영역(35A)을 서로 겹치게 하는 다중용융영역(35X)을 형성하는 한편으로,
각 용융영역(35A)의 외표면 상에 있어서의 각각의 중심을 통과하는 선인 기준선(BL)을 취했을 때, 상기 기준선(BL) 중 상기 다중용융영역(35X)을 통과하는 부위의 길이가 상기 기준선(BL)의 길이의 35% 이하가 되도록 레이저 빔 또는 전자 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
축선방향으로 연장되는 봉형상의 중심전극(5)과,
상기 중심전극(5)의 외주에 설치된 통형상의 절연체(2)와,
상기 절연체(2)의 외주에 설치된 통형상의 금속 쉘(3)과,
상기 금속 쉘(3)의 선단부에 배치된 접지전극(27)과,
귀금속 합금에 의해서 형성됨과 아울러, 상기 중심전극(5) 및 상기 접지전극(27) 중 적어도 일방의 대상부분에 형성된 귀금속 팁(32)을 구비하고,
상기 대상부분을 구성하는 금속재료의 성분 및 상기 귀금속 팁(32)을 구성하는 귀금속 합금의 성분을 함유하는 용융부(35)를 통해서 상기 대상부분에 상기 귀금속 팁(32)이 접합됨과 아울러,
상기 귀금속 팁(32)의 중심축(CL2)을 따라서 상기 중심축(CL2)과 직교하는 투영면(PF)에 상기 귀금속 팁(32) 및 상기 용융부(35)를 투영한 투영면에 있어서,
상기 귀금속 팁(32)이 투영되어 이루어지는 영역에 대해서, 상기 귀금속 팁(32)과 상기 용융부(35)가 겹치는 영역이 차지하는 비율이 70% 이상인 스파크 플러그의 제조방법으로서,
상기 대상부분을 구성하는 금속재료는 니켈을 주성분으로 함과 아울러 규소 또는 규소 및 알루미늄을 함유하되, 규소를 함유하는 경우는 규소의 함유량이 0.4질량% 이상이고, 규소 및 알루미늄을 함유하는 경우는 규소 및 알루미늄의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 1.9질량% 이하(단, 규소의 함유량은 0.4질량% 이상)이고,
상기 대상부분 및 상기 귀금속 팁(32)의 접촉면 외연부에 레이저 빔 또는 전자 빔을 간헐적으로 조사함에 의해서 복수의 용융영역(35A)이 줄지어 늘어서게 되는 상기 용융부(35)를 형성하여, 상기 대상부분에 상기 귀금속 팁(32)을 접합하는 공정에 있어서,
상기 용융부(35)의 표면에 3개 이상의 용융영역(35A)을 서로 겹치게 하는 다중용융영역(35X)을 형성하는 한편으로,
각 용융영역(35A)의 외표면 상에 있어서의 각각의 중심을 통과하는 선인 기준선(BL)을 취했을 때, 상기 기준선(BL) 중 상기 다중용융영역(35X)을 통과하는 부위의 길이가 상기 기준선(BL)의 길이의 30% 이하가 되도록 레이저 빔 또는 전자 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
축선방향으로 연장되는 봉형상의 중심전극(5)과,
상기 중심전극(5)의 외주에 설치된 통형상의 절연체(2)와,
상기 절연체(2)의 외주에 설치된 통형상의 금속 쉘(3)과,
상기 금속 쉘(3)의 선단부에 배치된 접지전극(27)과,
귀금속 합금에 의해서 형성됨과 아울러, 상기 중심전극(5) 및 상기 접지전극(27) 중 적어도 일방의 대상부분에 형성된 귀금속 팁(32)을 구비하고,
상기 대상부분을 구성하는 금속재료의 성분 및 상기 귀금속 팁(32)을 구성하는 귀금속 합금의 성분을 함유하는 용융부(35)를 통해서 상기 대상부분에 상기 귀금속 팁(32)이 접합됨과 아울러,
상기 귀금속 팁(32)의 중심축(CL2)을 따라서 상기 중심축(CL2)과 직교하는 투영면(PF)에 상기 귀금속 팁(32) 및 상기 용융부(35)를 투영한 투영면에 있어서,
상기 귀금속 팁(32)이 투영되어 이루어지는 영역에 대해서, 상기 귀금속 팁(32)과 상기 용융부(35)가 겹치는 영역이 차지하는 비율이 70% 이상인 스파크 플러그의 제조방법으로서,
상기 대상부분을 구성하는 금속재료는 니켈을 주성분으로 함과 아울러 규소 또는 규소 및 알루미늄을 함유하되, 규소를 함유하는 경우는 규소의 함유량이 0.4질량% 이상이고, 규소 및 알루미늄을 함유하는 경우는 규소 및 알루미늄의 합계 함유량이 0.5질량% 이상 5.0질량% 이하(단, 규소의 함유량은 0.4질량% 이상)이고,
상기 대상부분 및 상기 귀금속 팁(32)의 접촉면 외연부에 레이저 빔 또는 전자 빔을 간헐적으로 조사함에 의해서 복수의 용융영역(35A)이 줄지어 늘어서게 되는 상기 용융부(35)를 형성하여, 상기 대상부분에 상기 귀금속 팁(32)을 접합하는 공정에 있어서,
상기 용융부(35)의 표면에 3개 이상의 용융영역(35A)을 서로 겹치게 하는 다중용융영역(35X)을 형성하는 한편으로,
각 용융영역(35A)의 외표면 상에 있어서의 각각의 중심을 통과하는 선인 기준선(BL)을 취했을 때, 상기 기준선(BL) 중 상기 다중용융영역(35X)을 통과하는 부위의 길이가 상기 기준선(BL)의 길이의 20% 이하가 되도록 레이저 빔 또는 전자 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
레이저 빔 또는 전자 빔의 펄스길이를 10ms 이상 30ms 이하로 함과 아울러,
1펄스 중에 있어서의 출력이 최대가 되는 때의 이후에, 상기 펄스길이의 50% 이상의 시간에 걸쳐서 1펄스 중에 있어서의 최대출력의 30% 이하의 출력으로 레이저 빔 또는 전자 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
레이저 빔 또는 전자 빔의 펄스길이를 10ms 이상 30ms 이하로 함과 아울러,
1펄스 중에 있어서의 출력이 최대가 되는 때의 이후에, 상기 펄스길이의 70% 이상의 시간에 걸쳐서 1펄스 중에 있어서의 최대출력의 30% 이하의 출력으로 레이저 빔 또는 전자 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.