KR101580363B1 - 스파크 플러그 - Google Patents

Abstract

(과제)　본 발명은 중심전극 및 접지전극이 적어도 일측에 팁이 설치된 팁의 불꽃 방전면의 산화소모 및 불꽃소모를 억제하는 것에 의해 내구성이 우수한 스파크 플러그를 제공하는 것을 과제로 한다.
(해결수단)　중심전극 및 접지전극이 적어도 일측에 설치된 팁은, Ir과 Rh과 Ru을 전체 질량에 대해서 합계로 95질량％ 이상 함유하고, Rh 및 Ru의 함유율{(Rh, Ru)(질량％)}이 각 점 A(6, 1), 점 B(6, 15), 점 C(33, 18), 점 D(33, 4), 점 A(6, 1)를 점 A - 점 B - 점 C - 점 D - 점 A의 순서로 연결하는 선분으로 둘러싸인 영역 내(선상을 포함함)에 있으며, 상기 팁을 상기 축선을 포함하는 평면으로 절단했을 때의 절단면에 있어서의 비커즈 경도를 Has, 상기 팁을 Ar분위기의 로 내에 1300℃로 10시간 유지한 후에 냉각한 후에 측정한, 상기 팁의 상기 절단면에 있어서의 비커즈 경도를 Han로 했을 때, 1.5≤Has/Han≤2.2를 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.

Description

스파크 플러그{SPARK PLUG}

본 발명은 스파크 플러그에 관한 것으로, 특히, 중심전극 및 접지전극의 적어도 일측에 팁이 설치된 스파크 플러그에 관한 것이다.

자동차 엔진 등의 내연기관의 점화용으로 사용되는 스파크 플러그는, 일반적으로, 통 형상의 금속 쉘과, 상기 금속 쉘의 내측 구멍에 배치되는 통 형상의 절연체와, 상기 절연체의 선단측 내측 구멍에 배치되는 중심전극과, 일단이 금속 쉘의 선단측에 접합되고, 타단이 중심전극과의 사이에 불꽃 방전 간극을 가지는 접지전극을 구비한다. 그리고 스파크 플러그는 내연기관의 연소실 내에서 중심전극의 선단부와 접지전극의 선단부의 사이에 형성되는 불꽃 방전 간극에 불꽃 방전되어 연소실 내에 충전된 연료를 연소시킨다.

중심전극 및 접지전극을 형성하는 재료로서는, Ni합금 등이 일반적으로 사용된다. Ni합금은 내산화성 및 내소모성에 관해서 Pt 및 Ir 등의 귀금속을 주성분으로 한 귀금속 합금에 비하면 다소 뒤떨어지지만, 귀금속에 비해 저렴하기 때문에 접지전극 및 중심전극을 형성하는 재료로서 매우 적합하게 사용된다.

근래, 고출력화 및 연비 향상을 도모하기 위해 연소실 내의 온도를 높이는 경향이 있고, 또, 착화성 향상을 위해 불꽃 방전 간극을 형성하는 방전부를 연소실의 내부로 돌출시키도록 배치하는 엔진이 사용되도록 되어 오고 있다. 이와 같은 상황에서는 스파크 플러그의 방전부가 고온에 노출되므로 방전부를 형성하는 중심전극 및 접지전극의 산화소모가 진행되기 쉬워진다. 그래서, 중심전극과 접지전극이 대향하는 각각의 선단부에 팁을 설치하고, 상기 팁으로 불꽃 방전이 발생하도록 하는 것에 의해, 중심전극 및 접지전극의 산화소모를 억제하는 방법이 개발되고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 「ㆍㆍ상기 중심전극 및/또는 상기 접지전극의 선단부의 방전 부위에 귀금속 팁을 접합한 내연기관용 스파크 플러그에 있어서, 상기 귀금속 팁은, Ir-Rh합금으로 이루어지고, Rh첨가량이 1wt％∼60wt％의 범위인 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.」(특허문헌 1의 청구항 1 참조)가 기재되어 있다. 상기 내연기관용 스파크 플러그에 있어서의 귀금속 팁에서는, 고융점인 Ir에 의해 내소모성이 향상되고, Ir에 Rh이 첨가되는 것에 의해 Ir의 고온에서의 휘발 소모가 방지되는 것이 개시되어 있다(특허문헌 1의 단락번호 0022 참조).

특허문헌 2에는, 「ㆍㆍ상기 귀금속 부재는, Ir을 주성분으로 하고, Rh을 6.5질량％ 이상 43질량％ 이하와, Ru을 5.2질량％ 이상 41질량％ 이하와, Ni을 0.4질량％ 이상 19질량％ 이하를 포함하는 스파크 플러그.」(특허문헌 2의 청구항 1 참조)가 기재되어 있다. 상기 스파크 플러그에 있어서의 귀금속 부재에서는, 고융점인 Ir을 주성분으로 하고 있으므로 내열성이 양호하고, Rh이 소정량 첨가되어 있으므로 고온 시라도 Ir의 휘발 소모를 억제할 수 있으며, Ni이 소정량 첨가되어 있으므로 사용 조건에 따라서 귀금속 부재에 발생할 수 있는 푹 패인 형상의 이상 소모를 억제할 수 있으며, Ru이 소정량 첨가되어 있으므로 귀금속 부재의 소모나 입상물의 부착을 발생시키는 발한(發汗) 현상의 발생, 및 게다가 이것이 진행된 박리 현상의 발생을 억제할 수 있는 것이 개시되어 있다(특허문헌 2의 단락번호 0011 및 0012 참조).

특허문헌 3에는 고온에서의 Ir성분의 산화ㆍ휘발에 의한 소모가 일어나기 어렵고, 나아가서는 내구성이 우수한 스파크 플러그를 제공하는 것을 과제로 하여(특허문헌 3의 단락번호 0004 참조), 불꽃 방전 갭을 형성하는 발화부가 Ir을 주체로 구성됨과 아울러, 비커즈 경도(Vickers hardness)가 Hv400 이하로 되는 영역이, 그 표면으로부터 0.05㎜ 이상의 두께로 형성되고, 그 단면 조직을 관찰했을 때에 그 단면상에 나타나는 입자의 최대 직경(dmax)에 대한 최소 직경(dmin)의 비 (dmin/dmax)의 평균값이 0.7 이상인 스파크 플러그가 개시되어 있다(특허문헌 3의 청구항 1 및 2 참조). Ir을 주체로 하는 금속 소재에 압연, 단조, 절삭, 절단, 펀칭 등의 가공을 거쳐 제조된 팁은, 소성가공에 의한 변형이 상당 정도로 잔류해서 가공 경화를 일으키고 있고, 특히 변형 잔류의 정도가 큰 표층부 영역은 경도가 상당히 높아지고 있다. 이와 같은 팁으로 그대로 발화부를 형성하면, Ir성분의 산화ㆍ휘발에 의한 소모가 진행되기 쉬우므로, 상기 팁에 900∼1700℃로 소둔을 시행하여 비커즈 경도가 Hv400 이하가 되는 소정 두께의 표층부 영역이 형성되도록 팁을 연화시키는 것에 의해 Ir성분의 산화ㆍ휘발이 효과적으로 억제되는 것이 개시되어 있다(특허문헌 3의 단락번호 0008∼0010 참조). 또, 상기한 바와 같이 가공 경화된 팁의 소재에 있어서의 입자는 가공 방향으로 크게 확대되고, 상기 비(dmin/dmax)는 꽤 작은 값을 나타낸다. 그러나 상기의 소둔을 시행하면 재결정이 진행되어 비 (dmin/dmax)는 점차 커지고, 발화부의 Ir성분의 산화ㆍ휘발이 한층 효과적으로 억제되는 것이 개시되어 있다(특허문헌 3의 단락번호 0012 참조).

특허문헌 4에는, 팁 길이에 걸치는, 기둥 형상의 결정을 가지고, 가공 후의 경도와 그 사용 조건을 본뜬 1100℃, 20hr의 열처리 후의 경도의 비인 경화율[(가공 후의 경도 Hv)/(사용 조건을 본뜬 1100℃, 20hr의 열처리 후의 경도 Hv)×100 (％)]이 130％ 이하인 내연기관용 플러그 전극재료가 기재되어 있다(특허문헌 4의 청구항 1 및 2 참조). 고온 산화소모에 대한 억제 효과를 향상한 내연기관용 플러그 전극재료로서는, 「결정입자가 거칠고 큰 아울러 그 형상이 긴 것, 또, 그 사용 온도 조건하에서 재결정이 진행되지 않도록 가공 변형이 잔존하지 않는 것이 필요하다.」(특허문헌 4의 단락번호 0011 참조)라고 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본국 특개평9-7733호 공보 특허문헌 2: 일본국 특허 제4402046호 공보 특허문헌 3: 일본국 특개평11-154583호 공보 특허문헌 4: 일본국 특개2010-218778호 공보 특허문헌 5: 일본국 특허 제3672718호 공보

그런데 근래, 과급기 장착의 엔진의 적용, 연비 향상을 목적으로 한 가일층의 착화성 개선이 요구되고 있고, 점화코일의 에너지도 큰 것이 적용되고 있는 것으로부터, 고온하에 있어서의 산화소모뿐만이 아니라 높은 불꽃에너지 조건에서 사용되는 스파크 플러그에 있어서의 팁의 불꽃 방전면의 산화소모 및 불꽃소모를 억제하는 것이 중요하게 되어 있다.

본 발명은 중심전극 및 접지전극이 적어도 일측에 팁이 설치된 스파크 플러그에 있어서, 상기 팁의 불꽃 방전면의 산화소모 및 불꽃소모를 억제하는 것에 의해 내구성이 우수한 스파크 플러그를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단은,

[1] 축선 방향으로 연장되는 축 구멍을 가지는 절연체와, 상기 축 구멍의 선단측에 배치되는 중심전극과, 상기 축 구멍의 후단측에 배치되는 금속단자와, 상기 중심전극과 상기 금속단자와 상기 축 구멍 내에서 전기적으로 접속하는 접속부와, 상기 절연체를 수용하는 금속 쉘과, 일단부가 상기 금속 쉘의 선단부에 접합됨과 아울러 타단부가 상기 중심전극과 간극을 설치해서 배치된 접지전극을 구비하는 스파크 플러그로서,

상기 중심전극 및 상기 접지전극의 적어도 일측에는 상기 간극을 형성하는 팁을 가지고,

상기 팁은 Ir과 Rh과 Ru을 전체 질량에 대해서 합계로 95질량％ 이상 함유하며, Rh 및 Ru의 함유율{(Rh, Ru)(질량％)}이 각 점 A(6, 1), 점 B(6, 15), 점 C(33, 18), 점 D(33, 4), 점 A(6, 1)를 점 A - 점 B - 점 C - 점 D - 점 A의 순서로 연결하는 선분으로 둘러싸인 영역 내(선상(線上)을 포함함)에 있고,

상기 팁을 상기 축선을 포함하는 평면으로 절단했을 때의 절단면에 있어서의 비커즈 경도를 Has, 상기 팁을 Ar분위기의 로 내에 1300℃로 10시간 유지한 후에, 냉각한 후에 측정한, 상기 팁의 상기 절단면에 있어서의 비커즈 경도를 Han으로 했을 때, 1.5≤Has/Han≤2.2를 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그이다.

(또한, 「냉각」이란, Ar을 2ℓ/min으로 흘리면서 가열한 상태로부터 상기 로 내의 가열을 멈추고, 가열을 멈춘 후도 똑같이 Ar을 상기 로 내로 흘리는 것에 의해 실시함.)

상기 [1]의 바람직한 형태는,

[2] 상기 팁은 Rh 및 Ru의 함유율{(Rh, Ru)(질량％)}이 각 점 E(11, 4), 점 F(11, 14), 점 G(31, 16), 점 H(31, 6), 점 E(11, 4)를 점 E - 점 F - 점 G - 점 H - 점 E의 순서로 연결하는 선분으로 둘러싸인 영역 내(선상을 포함함)에 있다.

[3] 상기 팁은 Rh 및 Ru의 함유율{(Rh, Ru)(질량％)}이 각 점 I(15, 7), 점 J(15, 13), 점 K(27, 14), 점 L(27, 8), 점 I(15, 7)를 점 I - 점 J - 점 K - 점 L - 점 I의 순서로 연결하는 선분으로 둘러싸인 영역 내(선상을 포함함)에 있다.

[4] 상기 [1]∼[3]의 어느 하나에 기재된 스파크 플러그에 있어서, 상기 중심전극은 상기 접속부에 접하는 후단부와 상기 후단부에서 선단측으로 연장되는 봉형상부를 가지고,　

(1) 상기 봉형상부에 있어서의 동일 직경의 부위 중 상기 축선 방향의 길이가 가장 긴 몸통부의 직경(d)이 커도 2.25㎜이며,　

(2) 상기 봉형상부와 상기 금속 쉘의 상기 축선에 직교하는 방향의 거리(h)가 3㎜ 이하인 영역의 상기 축선 방향의 길이(H)가 적어도 9㎜이다.

본 발명에 따르면, 상기 팁이 Ir과 Rh과 Ru을 특정의 비율로 함유하고, 경도 비(Has/Han)가 특정의 범위에 있으므로, 팁의 불꽃 방전면의 산화소모와 불꽃소모를 억제할 수 있음으로써, 내구성을 가지는 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

중심전극에 있어서의 직경(d)이 작으면 불꽃 방전에 의해 발생한 열을 팁에서 중심전극 및 절연체로 전달하기 어려워지므로, 팁이 고온화되어 산화소모뿐만 아니라, 불꽃소모되기 쉬워진다. 또, 중심전극과 금속 쉘의 거리(h)가 작은 영역의 상기 축선 방향의 길이(H)가 크면, 중심전극에 축적되는 전하량이 증대하고, 용량방전에너지가 커지며, 팁이 산화소모뿐만 아니라, 불꽃소모되기 쉬워진다. 본 발명에 있어서의 팁은 상기 직경(d)이 커도 2.25㎜이며, 상기 거리(h)가 3㎜ 이하인 영역의 상기 축선 방향의 길이(H)가 적어도 9㎜라고 하는 내산화성 및 내불꽃소모성에 대해서 엄격한 구조를 가지는 스파크 플러그에 구비되면, 방전부 부근의 산화소모 및 불꽃소모를 억제하는 효과가 높다.

도 1은 본 발명에 관련되는 스파크 플러그의 일실시예인 스파크 플러그의 일부 단면 전체 설명도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 스파크 플러그에 있어서의 주요부를 나타내는 주요부 단면 설명도이다.
도 3은 팁에 있어서의 비커즈 경도를 측정하는 위치를 나타내는 단면 설명도이다.
도 4는 팁에 함유되는 Rh과 Ru의 질량 비율의 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명에 관련되는 스파크 플러그는 상기 축 구멍의 선단측에 배치되는 중심전극과, 상기 축 구멍의 후단측에 배치되는 금속단자와, 상기 중심전극과 상기 금속단자와 상기 축 구멍 내에서 전기적으로 접속하는 접속부와, 상기 절연체를 수용하는 금속 쉘과, 일단부가 상기 금속 쉘의 선단부에 접합됨과 아울러 타단부가 상기 중심전극과 간극을 설치하여 배치된 접지전극을 구비한다. 본 발명에 관련되는 스파크 플러그는 이와 같은 구성을 가지는 스파크 플러그이면, 그 밖의 구성은 특별히 한정되지 않고, 공지의 여러 가지의 구성을 채용할 수 있다.

　본 발명에 관련되는 스파크 플러그의 일실시예인 스파크 플러그를 도 1 및 도 2에 나타낸다. 도 1은 본 발명에 관련되는 스파크 플러그의 일실시예인 스파크 플러그(1)의 일부 단면 전체 설명도이다. 도 2는 도 1에 나타내는 스파크 플러그에 있어서의 주요부를 나타내는 주요부 단면 설명도이다. 또한, 도 1 및 도 2에서는 지면(紙面) 하측을 축선(O)의 선단 방향, 지면 상측을 축선(O)의 후단 방향으로서 설명한다.

본 스파크 플러그(1)는 도 1 및 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 축선(O) 방향으로 연장되는 축 구멍(2)을 가지는 대략 원통 형상의 절연체(3)와, 상기 축 구멍 (2) 내의 선단측에 배치된 대략 봉 형상의 중심전극(4)과, 상기 축 구멍(2) 내의 후단측에 배치된 금속단자(5)와, 상기 중심전극(4)과 상기 금속단자(5)를 상기 축 구멍(2) 내에서 전기적으로 접속하는 접속부(6)와, 상기 절연체(3)를 유지하는 대략 원통 형상의 금속 쉘(7)과, 일단부가 상기 금속 쉘(7)의 선단부에 접합됨과 아울러 타단부가 상기 중심전극(4)과 간극(G)을 통하여 대향하도록 배치된 접지전극(8)을 구비하고, 상기 중심전극(4)은 그 선단면에 팁(9)이 설치되어 있다.

상기 절연체(3)는 대략 원통 형상을 가지고 있고, 금속단자(5)를 수용하며, 금속단자(5)와 금속 쉘(7)을 절연하는 후단측 몸통부(11)와, 상기 후단측 몸통부 (11)보다도 선단측에 있어서 직경 방향 외측 방향으로 돌출된 대경부{(大徑部) (12)}와, 상기 대경부(12)의 선단측에 있어서 접속부(6)를 수용하고, 대경부(12)보다도 외경이 작은 선단측 몸통부(13)와, 상기 선단측 몸통부(13)의 선단측에 있어서 중심전극(4)을 수용하며, 선단측 몸통부(13)보다 외경 및 내경이 작은 긴 다리부(14)를 구비하고 있다. 선단측 몸통부(13)와 긴 다리부(14)의 내주면은 선반부 (15)를 통하여 접속되고, 상기 선반부(15)에 후술하는 중심전극(4)의 플랜지부(16)가 맞닿도록 배치되며, 중심전극(4)이 축 구멍(2) 내에 고정되어 있다. 선단측 몸통부(13)와 긴 다리부(14)의 외주면은 단차부(17)를 통하여 접속되고, 상기 단차부 (17)에 후술하는 금속 쉘(7)의 테이퍼부(18)가 판 패킹(19)을 통하여 맞닿으며, 절연체(3)가 금속 쉘(7)에 대해서 고정되어 있다. 절연체(3)는, 절연체(3)에 있어서의 선단 방향의 단부가 금속 쉘(7)의 선단면으로부터 돌출된 상태에서 금속 쉘(7)에 고정되어 있다. 절연체(3)는 기계적 강도, 열적 강도, 전기적 강도를 가지는 재료로 형성되는 것이 바람직하고, 이와 같은 재료로서 예를 들면, 알루미나를 주체로 하는 세라믹 소결체가 들어진다.

상기 절연체(3)의 축 구멍(2) 내에는 그 선단측에 중심전극(4), 후단측에 금속단자(5), 중심전극(4)과 금속단자(5)의 사이에는 중심전극(4) 및 금속단자(5)를 축 구멍(2) 내에 고정하기 위한 접속부(6)가 설치되어 있다. 상기 접속부(6)는 전파 잡음을 저감하기 위한 저항체(21)와, 상기 저항체(21)와 중심전극(4)의 사이에 설치된 제 1 밀봉체(22)와, 상기 저항체(21)와 금속단자(5)의 사이에 설치된 제 2 밀봉체(23)에 의해 형성되어 있다. 저항체(21)는 유리분말, 비금속 도전성 분말 및 금속분말 등을 함유하는 조성물을 소결하여 형성되고, 그 저항값은 통상 100Ω 이상이다. 제 1 밀봉체(22) 및 제 2 밀봉체(23)는 유리분말 및 금속분말 등을 함유하는 조성물을 소결하여 형성되고, 그 저항값은 통상 100mΩ 이하이다. 본 실시형태에 있어서의 접속부(6)는, 저항체(21)와 제 1 밀봉체(22)와 제 2 밀봉체(23)에 의해 형성되어 있지만, 저항체(21)와 제 1 밀봉체(22)와 제 2 밀봉체(23)의 적어도 하나에 의해 형성되어 있어도 좋다.

상기 금속 쉘(7)은 대략 원통 형상을 가지고 있고, 절연체(3)를 내장함으로써 절연체(3)를 유지하도록 형성되어 있다. 금속 쉘(7)에 있어서의 선단 방향의 외주면에는 나사부(24)가 형성되어 있고, 상기 나사부(24)를 이용하여 도시하지 않는 내연기관의 실린더 헤드에 스파크 플러그(1)가 장착된다. 상기 금속 쉘(7)은 나사부(24)의 후단측에 차양 형상의 가스 밀봉부(25)를 가지고, 가스 밀봉부(25)의 후단측에 스패너나 렌치 등의 공구를 걸어 맞추게 하기 위한 공구 걸어 맞춤부(26), 공구 걸어 맞춤부(26)의 후단측에 크림프(crimp)부(27)를 가진다. 크림프부(27) 및 공구 걸어 맞춤부(26)의 내주면과 절연체(3)의 외주면의 사이에 형성되는 환 형상의 공간에는 링 형상의 패킹(28, 29) 및 활석(30)이 배치되고, 절연체(3)가 금속 쉘(7)에 대해서 고정되어 있다. 나사부(24)는 그 내주면에 있어서의 선단측에 절연체(3)의 긴 다리부(14)에 대해서 공간을 가지도록 배치된 선단측 내주면(31)과, 상기 선단측 내주면(31)보다 후단측에 직경 방향 내측 방향으로 돌출하는 돌기부(32)와, 상기 돌기부(32)보다 후단측에 이것보다 내경이 작고, 절연체(3)의 선단측 몸통부(13)를 둘러싸도록 배치된 후단측 내주면(33)을 가진다. 상기 돌기부(32)는 그 후단측에 테이퍼 형상으로 확경(擴徑)하는 테이퍼부(18)를 가지고, 테이퍼부(18)와 절연체(3)의 단차부(17)가 환 형상의 판 패킹(19)을 통하여 맞닿아 있다. 상기 돌기부(32)의 축선(O) 방향 길이(t), 즉 상기 선단측 내주면(31)에서 후단측으로 향하여 직경 방향 내측 방향으로 축경(縮徑)하기 시작하는 점과 상기 후단측 내주면 (33)에서 선단측으로 향하여 직경 방향 내측 방향으로 축경하기 시작하는 점의 거리(t)는, 통상 1.8∼3.0㎜로 설정된다. 금속 쉘(7)은 도전성의 철강재료, 예를 들면, 저탄소강에 의해 형성될 수 있다.

금속단자(5)는 중심전극(4)과 접지전극(8)의 사이에서 불꽃 방전을 실시하기 위한 전압을 외부로부터 중심전극(4)에 인가하기 위한 단자이며, 절연체(3)의 후단측으로부터 그 일부가 노출된 상태에서 축 구멍(2) 내로 삽입되어 밀봉체(11)에 의해 고정되어 있다. 금속단자(5)는 점화코일에 의해서 전압이 인가된다(도시생략). 예를 들면, 점화코일에 의해서 금속단자(5)에 고전압이 인가되고, 팁(9)과 접지전극(8)의 사이에 고전류가 흐르는 것에 의해 높은 불꽃에너지의 불꽃 방전이 발생한다. 불꽃에너지는 통상 10∼60mJ이며, 본 발명에 있어서의 팁을 구비한 스파크 플러그는, 70mJ 이상이라고 하는 높은 불꽃에너지라도 방전부 부근의 산화소모 및 불꽃소모를 억제할 수 있다. 금속단자(5)는 저탄소강 등의 금속재료에 의해 형성될 수 있다.

상기 중심전극(4)은 상기 접속부(6)에 접하는 후단부(34)와, 상기 후단부 (34)에서 선단측으로 연장되는 봉형상부(35)와, 상기 봉형상부(35)의 선단면에 접합된 팁(9)을 가진다. 후단부(34)는 직경 방향 외측 방향으로 돌출되는 플랜지부 (16)와 상기 플랜지부(16)에서 후단측으로 연장되는 머리부(36)를 가진다. 상기 플랜지부(16)가 절연체(3)의 선반부(15)에 맞닿도록 배치되고, 축 구멍(2)의 내주면과 후단부(34)의 외주면의 사이에 제 1 밀봉체(22)가 충전되어 있는 것에 의해, 중심전극(4)은 그 선단이 절연체(3)의 선단면으로부터 돌출된 상태에서 절연체(3)의 축 구멍(2) 내에 고정되고, 금속 쉘(7)에 대해서 절연 유지되어 있다. 봉형상부 (35)는 원기둥 형상으로 축선(O) 방향으로 연장되는 몸통부(37)와 그 선단에 원뿔대 형상의 선단부(38)를 가지고, 상기 선단부(38)에 팁(9)이 접합되어 있다. 중심전극(4)에 있어서의 후단부(34)와 봉형상부(35)는 Ni합금 등의 중심전극(4)에 사용되는 공지의 재료에 의해 형성될 수 있다. 중심전극(4)은 Ni합금 등에 의해 형성되는 외층과, Ni합금보다도 열전도율이 높은 재료에 의해 형성되고, 상기 외층의 내부의 축심부에 동일 중심에 매립되도록 형성되어 이루어지는 심부(芯部)에 의해 형성되어도 좋다. 심부를 형성하는 재료로서는, 예를 들면, Cu, Cu합금, Ag, Ag합금, 순Ni 등을 들 수 있다.

상기 팁(9)은 후술하는 특성을 가지는 재료에 의해 형성되고, 원기둥 형상 및 각기둥 형상 등 적절한 형상을 가질 수 있다. 상기 팁(9)은 레이저용접 및 저항용접 등의 적절한 방법에 의해 봉형상부(35)의 선단면에 접합된다.

상기 접지전극(8)은 예를 들면, 대략 각기둥 형상으로 형성되어 이루어지고, 일단부가 금속 쉘(7)의 선단부에 접합되며, 도중에 대략 ㄴ자 형상으로 굴곡되어 타단부가 중심전극(4)의 선단부의 사이에 간극(G)을 통하여 대향하도록 형성되어 있다. 상기 접지전극(8)은 Ni합금 등의 접지전극(8)에 사용되는 공지의 재료로 형성될 수 있다. 상기 실시형태의 스파크 플러그(1)에 있어서의 간극(G)은 중심전극 (4)의 선단부에 설치된 팁(9)과 접지전극(8)의 사이의 최단 거리이고, 상기 간극 (G)은 통상, 0.3∼1.5㎜로 설정된다. 팁은 중심전극(4)과 접지전극(8)의 양측에 설치되어 있어도 좋고, 적어도 일측의 팁이 후술하는 특성을 가지는 재료에 의해 형성된 팁에 의해 형성되어 있으면 좋으며, 타측의 팁은 팁으로서 이용되는 공지의 재료에 의해 형성되어도 좋다. 접지전극(8)의 선단부에 팁이 설치되어 있는 경우에는, 접지전극(8)에 설치된 팁과 중심전극(4)에 설치된 팁(9)이 대향하는 각각의 대향면의 사이의 최단 거리가 간극(G)이 되고, 상기 간극(G)에서 불꽃 방전이 발생한다.

다음에, 본 발명의 특징 부분인 중심전극(4)에 설치된 팁(9)에 대해서 더욱더 상세하게 설명한다.

특허문헌 3 및 특허문헌 4에 나타내어져 있는 바와 같이, 지금까지, 변형의 잔류의 정도가 큰 팁은 산화소모가 진행되기 쉽고, 소둔에 의해 재결정이 진행된 입자 형상의 결정조직은 산화소모가 억제된다고 생각되고 있었다. 또, 지금까지, 팁을 형성하는 재료의 융점이 높을수록, 또 열전도율이 높을수록, 내불꽃소모 성에 유리하다라고 생각되어 왔다. 상기 점에서 보면, 변형의 잔류의 정도가 큰 팁은, 변형의 잔류의 정도가 작은 팁이나 변형이 잔류하고 있지 않은 재결정조직으로 이루어지는 팁에 비해서 열전도율이 낮아지기 때문에, 내불꽃소모성에 대해서 불리하다고 생각된다. 또, 종래부터 생각되고 있는 불꽃소모의 메커니즘으로서는, 팁 표면으로부터 원자가 튕겨 날아가는 스퍼터링 및 팁 표면의 금속의 용융 및 증발 등을 들 수 있다. 변형의 잔류의 정도가 큰 팁은, 열역학적으로 불안정상태에 있으므로, 스퍼터링 및 금속의 용융 및 증발이 진행되기 쉽고, 소모되기 쉽다고 생각된다. 따라서, 어떠한 조성의 재료에 의해 팁이 형성되었다고 해도, 변형의 잔류의 정도가 작은 팁이나 재결정조직으로 이루어지는 팁이, 내산화성 및 내불꽃소모성에 유리하다고 생각된다.

그러나 발명자들이 검토한바, 변형의 잔류의 정도가 작은 팁이나 재결정조직으로 이루어지는 팁은, 고온하에 있어서의 내산화성이 우수한 결과로서, 내구성이 우수한 스파크 플러그가 얻어지지만, 높은 불꽃에너지 조건하에서는 내불꽃소모성이 뒤떨어지고, 그 결과, 내구성이 뒤떨어지는 스파크 플러그가 되어 버리는 것을 알았다.

가일층의 검토의 결과, 특정의 조성 범위에 있고, 일정한 변형을 가지는 팁 (9)으로 하는 것에 의해, 높은 불꽃에너지 조건하에서 사용되는 스파크 플러그라도, 불꽃 방전면의 내산화성을 유지하면서 내불꽃소모성이 향상되고, 그것에 의해 내구성이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있는 것을 알았다.　

본 발명에 있어서의 팁(9)은, 상기 팁(9)을 상기 축선(O)을 포함하는 평면으로 절단했을 때의 절단면에 있어서의 비커즈 경도를 Has로 하며, 상기 팁(9)을 로 내에 얹어 놓고, Ar를 2ℓ/분으로 흘리면서 가열하여 1300℃로 10시간 유지한 후에 가열을 멈추고, 가열을 멈춘 후도 Ar을 2ℓ/분으로 계속 흘린 상태에서 자연 냉각 한(이하에 있어서, 가열처리로 하는 일이 있다) 후에 로 내로부터 꺼내어 측정한, 상기 팁(9)의 상기 절단면에 있어서의 비커즈 경도를 Han으로 했을 때, 1.5≤Has/Han≤2.2를 만족한다.

Han에 대한 Has의 비인 경도비(Has/Han)는 팁에 잔류하는 변형의 정도를 나타내고 있다. 후술하는 공정을 거쳐 형성된 팁은 특정의 조성을 가지고, 어느 일정한 변형을 가진다. 얻어진 팁은 팁의 조성 등에 대응하여 결정되는 경도와 변형의 잔류의 정도에 대응하여 결정되는 경도를 합한 결과로서의 경도(Has)를 나타낸다. 상기 팁을 가열처리하면, 변형이 완전히 제거되고, 입자 형상의 재결정조직이 된다. 따라서, 가열처리 후의 팁의 경도(Han)의 값은, 팁의 조성 등에 대응하여 결정되는 경도와 변형이 잔류하고 있지 않을 때의 경도를 합한 결과로서의 경도를 나타낸다. 따라서, 팁의 경도의 비(Has/Han)는, 변형이 잔류하고 있지 않은 팁의 경도 (Han)에 대한 변형을 가지는 팁의 경도(Has)의 비를 나타내고, 팁에 잔류하는 변형의 정도의 지표가 된다.

경도비(Has/Han)가 상기 범위에 있는 팁은, 일정한 변형을 가진다. 상기 가열처리 후의 팁은, 재결정이 일어나는 것에 의해 변형이 완전히 제거된다.

상기 경도비(Has/Han)가 상기 범위 내에 있으면, 스파크 플러그를 높은 불꽃에너지 조건하에서 사용해도, 팁에 잔류하고 있는 변형이 제거되기 어렵다. 팁에 일정한 변형이 잔류하고 있으면 불꽃소모를 억제할 수 있고, 그것에 의해서, 내구성이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다. 팁이 일정한 변형을 가지는 것에 의해 불꽃소모를 억제할 수 있는 이유는 다음과 같이 추정된다. 불꽃 방전시에는 팁의 불꽃 방전면에 매우 큰 열에너지가 투입되므로, 팁의 불꽃 방전면은 국소적으로 매우 고온이 된다. 그로 인해, 고온하에 있어서의 금속의 산화 및 금속의 용융 및 증발에 의해 팁이 소모된다. 또, 불꽃 방전에 의해 스퍼터링이 발생하고, 또 불꽃 방전의 충격에 의해 팁의 불꽃 방전면에 변형이 발생하며, 그로 인해 금속의 덩어리의 일부가 탈락하고, 불꽃소모가 가속된다고 생각된다. 일정한 변형이 잔류하고 있는 팁은 높은 강도를 가진다. 즉, 일정한 변형이 잔류하고 있는 팁은, 변형이 잔류하고 있지 않은 팁보다도 그 항복 응력이 커지고, 불꽃 방전의 충격에 의해, 항복 응력 이상의 응력이 가해졌을 때의 소성변형량이 적어지므로, 금속의 덩어리가 탈락하기 어렵고, 불꽃소모가 억제된다고 생각된다. 한편, 변형의 잔류의 정도가 작은 팁이나 변형이 완전히 제거된 재결정조직으로 이루어지는 팁은, 상대적으로 항복 응력이 작아지고, 항복 응력 이상의 응력이 가해졌을 때의 소성변형량이 커지므로, 금속의 덩어리가 탈락하기 쉬워진다고 생각된다.

상기 경도비(Has/Han)가 1.5보다 작으면, 팁에 잔류하고 있는 변형의 정도가 작으므로, 불꽃 방전의 충격에 의해 팁의 불꽃 방전면이 변형되고, 금속이 탈락하기 쉬워지며, 내불꽃소모성이 뒤떨어진다. 상기 비(Has/Han)가 2.2보다 크면, 팁에 잔류하고 있는 변형이 너무 많아서 재결정 온도가 내려간다. 이로 인해, 실제 기계(이하, ‘실기(實機)’라고 하는 일도 있다) 내구(耐久)와 같은 고온의 연소가스하 및 높은 불꽃에너지 조건하에서 사용하면, 불꽃 방전에 의해서 광범위하게 걸쳐 변형이 제거되므로, 상기한 바와 같이, 내불꽃소모성이 뒤떨어진다.

물론, 팁의 조성에 의해서 결정되는 융점이나 열전도율 등에 의해, 내불꽃소모성은 다르므로, 이상적인 조성 범위는 있지만, 조성 범위를 호적화(내산화성이나 내불꽃소모성을 최적화)하는 것 만으로는 불충분하고, 특정의 조성 범위에서 일정한 변형을 가지는 팁으로 하는 것에 의해, 불꽃 방전면의 산화소모나 불꽃소모를 억제하고, 그 결과, 내구성이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

팁(9)에 있어서의 비커즈 경도(Has 및 Han)는, 다음과 같이 하여 측정할 수 있다. 도 3은 팁(9)에 있어서의 비커즈 경도를 측정하는 위치를 나타내는 단면 설명도이다. 우선, 팁(9)을 중심 축선(O)을 포함하는 평면으로 절단하고, 상기 절단면(S)에 있어서, 상기 중심 축선(O) 상이며, 불꽃 방전을 받는 면(불꽃 방전면)을 나타내는 선단 가장자리(T)에서 내부로 0.05㎜의 위치를 측정점으로 하고, 상기 점에서 직경 방향 양측으로 0.1㎜ 간격으로 복수의 측정점을 취한다. 또한, 상기 중심 축선(O) 상이며, 선단 가장자리(T)에서 내부로 0.15㎜의 위치에 있어서, 마찬가지로 하여 직경 방향 양측으로 0.1㎜ 간격으로 복수의 측정점을 취한다. 비커즈 경도는, 이들 복수의 측정점에 있어서, 비커즈 경도계에 의해 하중 1N, 유지시간 10초로 한 것 이외는, JIS Z 2244에 준거해서 측정한다. 이들 복수의 측정값의 산술평균값을 산출하고, 이것을 비커즈 경도(Has)로 한다. 또한, 측정에 의해서 형성되는 압흔(壓痕)이 팁(9)과 중심전극(4)의 용융에 의해 형성되어 이루어지는 용융부 상에 있는 경우 및 팁(9)의 불꽃 방전면을 나타내는 선단 가장자리(T)에서 0.05㎜ 이내의 영역에 있는 경우에는, 측정값에서 제한다. 비커즈 경도(Han)는, 비커즈 경도 (Has)를 측정하는데 사용한 절반의 팁과는 다른 타측의 절반의 팁을, 전기로 등의 로 내에 얹어 놓고, 상기 가열처리를 실시한 후에, 비커즈 경도(Has)의 경우와 마찬가지로 하여 비커즈 경도를 측정한다.

경도비(Has/Han)가 상기 범위 내에 있는 팁은, 섬유 형상의 결정조직을 가지고 있고, 그 섬유는 축선(O) 방향으로 배향하고 있는 경우도 있으며, 축선(O)에 직교하는 방향으로 배향하고 있는 경우도 있다. 변형이 완전히 제거된 팁은 입자 형상의 재결정조직을 가진다. 상기 팁(9)의 결정조직은 금속현미경에 의해 확인할 수 있다.

본 발명에 있어서의 팁(9)은 Ir과 Rh과 Ru을 전체 질량에 대해서 합계로 95질량％ 이상 함유하고, Rh 및 Ru의 함유율{(Rh, Ru)(질량％)}이 각 점 A(6, 1), 점 B(6, 15), 점 C(33, 18), 점 D(33, 4), 점 A(6, 1)를 점 A - 점 B - 점 C - 점 D - 점 A의 순서로 연결하는 선분으로 둘러싸인 영역 내(선상을 포함한다.)에 있다(도 4 참조). 상기 팁이 상기한 바와 같이, 일정한 변형을 가지고, 또, 그 조성이 상기 범위 내에 있으면, 불꽃 방전면의 내산화성을 유지하면서 내불꽃소모성을 향상시킬 수 있으므로, 내구성이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

본 발명에 있어서의 팁(9)은 Ir과 Rh과 Ru을 전체 질량에 대해서 합계로 95질량％ 이상 함유하고, Rh 및 Ru의 함유율{(Rh, Ru)(질량％)}이 각 점 E(11, 4), 점 F(11, 14), 점 G(31, 16), 점 H(31, 6), 점 E(11, 4)를 점 E - 점 F - 점 G - 점 H - 점 E의 순서로 연결하는 선분으로 둘러싸인 영역 내(선상을 포함함)에 있는 것이 바람직하고, Ir과 Rh과 Ru을 전체 질량에 대해서 합계로 95질량％ 이상 함유하고, Rh 및 Ru의 함유율{(Rh, Ru)(질량％)}이 각 점 I(15, 7), 점 J(15, 13), 점 K(27, 14), 점 L(27, 8), 점 I(15, 7)를 점 I - 점 J - 점 K - 점 L - 점 I의 순서로 연결하는 선분으로 둘러싸인 영역 내(선상을 포함함)에 있는 것이 특히 바람직하다(도 4 참조).

상기 팁(9)은 Ir을 주성분으로서 포함하는 Ir합금이다. 여기서, 주성분이란 팁(9)에 함유되는 성분 중에서 가장 함유율이 많은 성분을 말한다. Ir의 함유율은 팁의 전체 질량에 대해서 44질량％ 이상 93질량％ 이하이며, Ir과 Rh과 Ru의 합계 질량이 95질량％ 이상 100질량％ 이하가 되는 범위에서, 상기 Rh와 Ru의 함유율에 대응하여 적절히 설정된다. Ir은 융점이 2454℃라고 하는 고융점의 재료이며, 내불꽃소모성이 우수하다.

상기 팁(9)은 Rh를 상기 범위의 비율로 함유한다. Rh가 포함되면, 연소분위기와 접하는 팁 표면으로부터 Ir이 산화 휘발하기 어려워지므로, 순Ir에 의해 형성되는 팁보다도 방전부 부근의 내산화성이 향상된다. Rh의 함유율이 너무 낮으면, 방전부 부근의 내산화성을 유지할 수 없다. Rh의 함유율이 너무 높으면, 재결정 온도가 저하되므로 변형이 제거되기 쉽고, 또 상대적으로 Ir의 함유율이 줄어드므로, 고융점인 Ir의 특성을 살리지 못하고, 내불꽃소모성이 뒤떨어진다.

상기 팁(9)은 Ru를 상기 범위의 비율로 함유한다. Ir을 주성분으로 하여 Rh를 함유하는 팁은, 방전부 부근의 내산화성이 향상되는 한편, 재결정 온도가 낮아지므로, 변형이 제거되기 쉬워진다. 그러나 Ir 및 Rh에 더불어서 Ru를 함유하면, 재료 자체의 항복 응력이 커질 뿐만 아니라, 재결정 온도도 높아져, 변형의 제거를 방지할 수 있다. 일반적으로, Ir에 소정량 이상의 Ru를 함유시킨 경우, 그 함유량의 증가에 수반하여 재결정 온도가 내려간다. 그러나 본 발명의 범위 내에서 Ir-Rh합금에 Ru를 함유시킨 경우에는 재결정 온도가 올라간다.

또, 높은 불꽃에너지 조건하에서 스파크 플러그를 사용하면, 통상의 불꽃에너지 조건하와 비교해서 불꽃 방전면이 매우 고온이 되고, 오존 등이 대량으로 발생하며, 더욱 산화되기 쉬운 환경이 된다. Ir과 Rh만을 함유하는 팁이라면, 이와 같은 환경하에서는, 팁 표면이나 결정 립계(粒界)에서 Rh이 풍부한 층이 형성된다. Rh이 풍부한 층이 형성되는 이유는, 다음과 같이 추정된다. 즉, 오존 등의 존재에 의해서 Ir의 산화 휘발은 가속되지만, 상기와 같은 고온 조건은, Rh에 있어서는 환원분위기라고 할 수 있으므로, Rh는 산화되지 않고 Ir이 우선적으로 IrO₃가 되어 산화 휘발되며, Rh가 농화(濃化)된다고 생각한다. Rh의 융점은 낮고, Rh이 풍부한 층이 된 부분은, 변형이 완전히 제거되므로, Rh이 풍부한 층이 팁 표면 및 결정립계에 두껍게 형성될수록 불꽃소모되기 쉬워진다. 즉, Ir과 Rh만을 함유하는 팁에서는, 재료 자체의 항복 응력이나 재결정 온도가 낮은 것뿐만이 아니고, 불꽃 방전면에 있어서의 Ir의 산화 휘발이 진행되는 것에 의해, 한층더 내불꽃소모성이 저하되는 것을 알았다. 한편, Ir 및 Rh에 더불어서 Ru를 함유하는 팁은, 상기와 같이 Ir이 산화 휘발되기 쉬운 환경하에서도, Ru가 Ir의 산화를 억제하는 것에 의해 Rh이 풍부한 층의 형성을 억제할 수 있고, 불꽃소모를 억제할 수 있다.

Ru은 도 4에 나타내는 바와 같이, Rh의 함유율에 대응한 함유율로 함유되는 것에 의해, 재결정 온도를 올리고, 재료 자체의 항복 응력을 크게 하며, 또, Rh이 풍부한 층의 형성을 억제할 수 있다. Ru의 함유율이 너무 낮으면, 상기 효과를 얻을 수 없고, Ru의 함유율이 너무 높으면, 오히려 재결정 온도가 내려가, 변형이 제거되기 쉬워져, 내불꽃소모성이 뒤떨어진다. 또한, Rh의 함유율이 증가할수록, 재결정 온도는 내려가고, Rh이 풍부한 층이 두껍게 형성되기 쉬워지기 때문에, Rh의 함유율에 비례하여 Ru의 함유율을 늘리지 않으면, 재결정 온도를 올리고 또한 Rh이 풍부한 층의 형성을 억제할 수 없다. 또, Rh의 함유율이 적으면, 재결정 온도가 내려가는 것을 억제하는데 필요한 Ru의 함유율이 적어지기 때문에, Rh의 함유율이 적은 경우는, Ru의 함유율도 적어진다.

본 발명에 있어서의 팁은, Ir과 Rh과 Ru을 전체 질량에 대해서 합계로 95질량％ 이상 함유하고 있으면 좋고, 5질량％보다 작은 함유율로, Ni, Pt, Co, Mo, Re, W, Al 등과 불가피 불순물을 함유하고 있어도 좋다. 불가피 불순물로서는, 예를 들면, Cr, Si, Fe 등을 들 수 있다. 이들 불가피 불순물의 함유율은 적은 것이 바람직하지만, 본 발명의 과제를 달성할 수 있는 범위 내로 함유하고 있어도 좋고, 상기한 성분의 합계 질량을 100질량부로 했을 때에, 상기한 1종류의 불가피 불순물의 비율은 0.1질량부 이하, 함유되는 전체 종류의 불가피 불순물의 합계 비율은 0.2질량부 이하인 것이 좋다.

상기 팁(9)에 포함되는 각 성분의 함유율은, 다음과 같이 해서 측정할 수 있다. 즉, 우선 팁(9)을 중심 축선(O)을 포함하는 평면으로 절단하여 절단면을 노출시키고, 상기 팁(9)의 절단면에 있어서 임의의 복수 개소, 예를 들면, 상기한 비커즈 경도를 측정하는 측정점을 선택하며, EPMA를 이용하여 WDS(Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer)분석을 실시함으로써 각각의 개소의 질량 조성을 측정한다. 다음에, 측정한 복수 개소의 측정값의 산술평균값을 산출하고, 상기 평균값을 팁(9)의 조성으로 한다.

특정의 조성 범위에 있고, 또한 일정한 변형을 가지는, 본 발명에 있어서의 팁은, 음극인 중심전극(4)의 선단면에 설치되는 것에 의해 그 효과가 보다 한층 발휘된다. 불꽃 방전시에는, 양극인 접지전극(8)에서 음극인 중심전극(4)으로 향하여 양성자가 날아가서 중심전극(4)의 선단에 접합된 팁(9)의 표면에 충돌한다. 팁(9)의 표면에 무거운 양성자가 충돌하면, 그 표면이 변형되고, 금속의 덩어리의 일부가 탈락하여 불꽃소모되기 쉬워진다. 한편, 본 발명에 있어서의 팁은, 특정의 조성 범위에 있고, 또한 일정한 변형을 가지므로, 불꽃 방전에 의해서도 그 변형이 제거되지 않고, 높은 강도를 가지므로, 무거운 양성자가 팁의 표면에 충돌해도 변형되기 어렵고, 불꽃소모를 억제할 수 있다고 추정된다.

본 발명에 관련되는 스파크 플러그(1)는 중심전극(4) 및 접지전극(8)의 적어도 일측, 특히 중심전극(4)에, 상기한 팁을 가지는 것에 의해 불꽃 방전면의 내산화성을 유지하면서 내불꽃소모성을 향상시킬 수 있고, 그 밖의 구성은 특별히 한정되지 않지만, 다음의 조건 (1) 및 (2)의 양측을 만족하는 스파크 플러그라면, 조건 (1) 및 조건 (2)의 적어도 일측을 만족하지 않는 스파크 플러그보다, 방전부 부근의 내산화성 및 내불꽃소모성의 향상 효과가 높다.

조건(1): 상기 봉형상부에 있어서의 동일 직경의 부위 중 상기 축선 방향의 길이가 가장 긴 몸통부의 직경(d)이 커도 2.25㎜이다.　

조건(2): 상기 봉형상부와 상기 금속 쉘의 상기 축선에 직교하는 방향의 거리(h)가 3㎜ 이하인 영역의 상기 축선 방향의 길이(H)가 적어도 9㎜이다.

스파크 플러그(1)가 조건 (1)을 만족할 경우, 조건 (1)을 만족하지 않는 스파크 플러그보다도 중심전극이 가늘어지고, 불꽃 방전에 의해 발생한 열을 팁(9)에서 중심전극(4) 및 절연체(3)로 전달하기 어려워지므로, 팁(9)이 고온화되기 쉬워진다. 그러면 팁(9)의 방전부 부근의 산화소모뿐만이 아니고, 불꽃소모도 또한 가속되기 쉬워진다.

스파크 플러그(1)가 조건 (2)를 만족할 경우, 조건 (2)를 만족하지 않는 스파크 플러그보다도 중심전극(4)과 금속 쉘(7)의 거리(h)의 작은 영역이 광범위하게 존재하므로, 방전 직전에 중심전극(4)에 축적되는 정전용량이 커지고, 용량 방전의 에너지가 증대된다. 그러면 불꽃 방전시에 있어서의 팁의 불꽃 방전면의 변형에 의한 금속의 덩어리의 일부의 탈락에 의해 불꽃소모되기 쉬워진다.

조건 (1) 및 조건 (2)의 양측을 만족하는 스파크 플러그는, 상기한 바와 같이, 특히 팁이 소모되기 쉬워지는 곳, 본 발명에 있어서의 팁(9)은, 특정의 조성 범위에 있고, 또한 일정한 변형을 가지므로, 불꽃 방전에 의해서도 그 변형이 모두 제거되는 일이 없고, 높은 강도를 가지며, 또한, 방전부 부근에 있어서의 Ir의 산화 휘발이 진행되는 것에 의해 Rh이 풍부한 층이 형성되는 것을 억제할 수 있어 방전부 부근의 내산화성 및 내불꽃소모성의 향상 효과가 보다 한층 높아진다.

상기 스파크 플러그(1)는, 예를 들면 다음과 같이 해서 제조된다. 우선, 중심전극(4)에 접합되는 팁(9)은 각 성분의 함유율이 상기한 범위가 되는 금속성분을 배합하고, 원료 분말을 준비한다. 이것을 아크 용해하여 잉곳(ingot)을 형성하고, 상기 잉곳을 열간 단조하여 봉재로 한다. 다음에, 상기 봉재를 복수회 홈 롤 압연하여 필요에 따라서 스웨징을 실시하고, 다이스 뽑아냄으로 신선(伸線) 가공을 시행하는 것에 의해서, 미세한 섬유 형상의 단결정 조직을 가지는 단면 원형 형상의 원형 봉재로 하고, 상기 원형 봉재를 소정의 길이로 절단하는 것에 의해서, 원기둥 형상의 팁을 형성한다. 또한, 팁(9)의 형상은 원기둥 형상으로 한정되지 않고, 예를 들면 상기 잉곳을 사각형 다이스를 이용해서 신선 가공을 실시하여 각재(角材)로 가공하고, 그 각재를 소정의 길이로 절단하는 것에 의해서 예를 들면 각봉(角棒) 형상으로 형성할 수도 있다.

본 발명에 있어서의 팁(9)은 상기 공정에 더불어서 열처리 공정을 실시한다. 그렇다고 하는 것도, Ru은 Ir과는 결정구조가 다른 원소이며, Ir에 Ru을 함유하는 합금은, 예를 들면 가공성이 향상된다고 말해지는 Rh이 함유되어 있었다고 해도, 소성가공이 어렵고, 가공 경화하기 쉬운 성질을 가지기 때문이다. 열처리 공정은, 상기한 팁의 각 가공 공정의 사이, 또는 전체 가공 공정의 종료 후, 즉, 가공 중 이외에 실시하고, 이에 따라 팁에 잔류하는 변형의 정도를 조정한다. 즉, 팁이 상기한 경도비(Has/Han)의 범위가 되도록 조제한다. 상기 열처리 공정은 재결정이 발생하지 않고, 변형이 일정 정도 제거되는 정도의 온도로 소정 시간 유지되는 것에 의해 실시되고, 온도는, 예를 들면 800∼1500℃이며, 유지시간은 예를 들면 1시간 이하로 하는 것이 바람직하다. 0시간을 포함하는 이유는, 열처리 없음이라고 하는 것이 아니고, 승온해서 목적의 온도에 이르면, 유지하지 않고 강온시키는 것을 나타낸다. 더욱 바람직하게는, 900∼1300℃의 범위 내에서, 유지시간은 30초∼45분으로 하는 것이 좋다. 승온 속도는 2∼30℃/min의 범위로 조정하는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는, 5∼20℃/min의 범위가 좋다. 가열방법은, 상기한 경도비를 가지는 팁이 얻어지는 한, 그 방법은 특별히 한정되지 않고, 전기로를 이용해서 분위기 제어해도 좋고, 버너에 의한 가열이라도 좋으며, 복수회 상기 열처리 공정을 가해도 좋다. 또, 상기 열처리 온도는, 변형을 완전히 제거할 수 있다고 한 청구항 1에 기재된 온도보다도 고온인 경우가 있지만, 가열시간을 짧게 하면, 변형이 완전히 제거되는 일은 없고, 재결정화의 우려도 없다.

접지전극(8)에 팁이 접합되는 경우에는, 중심전극(4)에 접합되는 팁(9)과 마찬가지의 방법에 의해 팁을 제조해도 좋고, 종래 공지의 방법에 의해 팁을 제조해도 좋다.

중심전극(4) 및/또는 접지전극(8)은, 예를 들면, 진공용해로를 이용하여 소망의 조성을 가지는 합금의 용탕을 조제하고, 와이어드로잉가공 등 해서 소정의 형상 및 소정의 치수로 적절히 조정하여 중심전극(4) 및/또는 접지전극(8)을 제작할 수 있다. 중심전극(4)이 외층과 상기 외층의 축심부에 매립되도록 설치된 심부에 의해 형성되어 있는 경우에는, 중심전극(4)은 컵 형상으로 형성한 Ni합금 등으로 이루어지는 외재(外材)에, 외재보다 열전도율이 높은 Cu합금 등으로 이루어지는 내재(內材)를 삽입하고, 압출 가공 등의 소성 가공으로, 외층의 내부에 심부를 가지는 중심전극(4)을 형성한다. 접지전극도 또한 중심전극(4)과 마찬가지로 외층과 심부에 의해 형성되어도 좋고, 이 경우에는 중심전극(4)과 마찬가지로 하여 컵 형상으로 형성한 외재에 내재를 삽입하고, 압출 가공 등의 소성 가공한 후, 대략 각기둥 형상으로 소성 가공한 것을, 접지전극으로 할 수 있다.

　그 다음에, 소정의 형상으로 소성 가공 등에 의해서 형성한 금속 쉘(7)의 단면(端面)에, 접지전극(8)의 일단부를 전기저항용접 또는 레이저용접 등에 의해서 접합한다. 그 다음에, 접지전극(8)이 접합된 금속 쉘(7)에 Zn도금 또는 Ni도금을 시행한다. Zn도금 또는 Ni도금 후에 3가 크로메이트 처리를 실시해도 좋다. 또, 접지전극에 시행된 도금은 박리해도 좋다.

그 다음에, 상기한 바와 같이 제작한 팁(9)을 중심전극(4)에 저항용접 및/또는 레이저용접 등에 의해 용융 고착한다. 저항용접에 의해 팁(9)을 중심전극(4)에 접합하는 경우에는, 예를 들면, 팁(9)을 중심전극(4)의 소정 위치에 설치하여 꽉 누르면서 저항용접을 시행한다. 레이저용접에 의해 팁(9)을 중심전극(4)에 접합하는 경우에는, 예를 들면, 팁(9)을 중심전극(4)의 소정 위치에 설치하고, 팁(9)과 중심전극(4)의 접촉면과 평행 방향에서 팁(9)과 중심전극(4)의 접촉 부분을 부분적으로 또는 전체 둘레에 걸쳐서 레이저빔을 조사한다. 또한, 저항용접을 한 후에 레이저용접을 시행해도 좋다. 또, 접지전극(8)에 팁을 접합하는 경우에는, 중심전극(4)에 팁(9)을 접합하는 방법과 마찬가지로 하여 접합할 수 있다.

한편, 세라믹 등을 소정의 형상으로 소성함으로써 절연체(3)를 제작하고, 상기 절연체(3)의 축 구멍(2) 내에 팁(9)이 접합된 중심전극(4)을 삽입하여 설치하며, 제 1 밀봉체(22)를 형성하는 조성물, 저항체(21)를 형성하는 조성물, 제 2 밀봉체(23)를 형성하는 조성물을 상기 순서로 상기 축 구멍(2) 내에 예비 압축하면서 충전한다. 그 다음에 상기 축 구멍(2) 내의 단부로부터 금속단자(5)를 압입하면서 상기 조성물을 압축 가열한다. 이렇게 해서 상기 조성물이 소결되어 저항체(21), 제 1 밀봉체(22) 및 제 2 밀봉체(23)가 형성된다. 그 다음에 접지전극(8)이 접합된 금속 쉘(7)에 상기 중심전극(4) 등이 고정된 절연체(3)를 조립한다. 마지막으로 접지전극(8)의 선단부를 중심전극(4)측으로 접어 구부려서 접지전극(8)의 일단이 중심전극(4)의 선단부와 대향하도록 하여 스파크 플러그(1)가 제조된다.

본 발명에 관련되는 스파크 플러그(1)는 자동차용의 내연기관 예를 들면 가솔린엔진 등의 점화전으로서 사용되고, 내연기관의 연소실을 구획 형성하는 헤드(도시생략)에 설치된 나사구멍에 상기 나사부(24)가 나사 결합되어 소정의 위치에 고정된다. 본 발명에 관련되는 스파크 플러그(1)는 어떤 내연기관에도 사용할 수 있지만, 높은 불꽃에너지 조건으로 사용될 때의 팁의 내산화성 및 내불꽃소모성이 특히 우수하므로, 높은 불꽃에너지 조건으로 사용되는 것이 요구되는 내연기관에 특히 매우 적합하다.

본 발명에 관련되는 스파크 플러그(1)는 상기한 실시예에 한정되는 일은 없고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에 있어서, 여러 가지의 변경이 가능하다. 예를 들면, 상기 스파크 플러그(1)는 중심전극(4)의 선단면과 접지전극(8)의 선단부에 있어서의 외주면이 축선(O) 방향으로 간극(G)을 통하여 대향하도록 배치되어 있지만, 본 발명에 있어서, 중심전극의 측면과 접지전극의 선단면이 중심전극의 반경 방향으로 간극을 통하여 대향하도록 배치되어 있어도 좋다. 이 경우에, 중심전극의 측면에 대향하는 접지전극은 단수가 설치되어도, 복수가 설치되어도 좋다.

[실시예]

<스파크 플러그 시험체의 제작>　

중심전극에 설치되는 팁은, 소정의 조성을 가지는 원료분말을 배합하고, 아크 용해해서 잉곳을 형성하며, 상기 잉곳을 열간 단조하여 봉재로 했다. 다음에, 상기 봉재를 복수회 홈 롤 압연을 실시하고, 그 후, 스웨징을 실시하여 환봉 형상으로 형성하고, 게다가 복수회 다이스를 이용해서 신선 가공을 시행함으로써, 미세한 섬유 형상의 결정조직을 가지는 단면 원형 형상의 원형 봉재로 하고, 상기 원형 봉재를 소정의 길이로 절단하는 것에 의해서, 직경 0.8㎜, 높이 0.6㎜의 원기둥 형상 팁을 형성했다.

그 다음에, 상기 원기둥 형상 팁을 열처리 공정으로서, 전기로에서 800∼1500℃의 범위 내에 있어서의 소정의 온도로, 0초∼1시간의 범위에 있어서의 소정의 시간 유지하는 것에 의해 표 1 및 표 2에 나타내는 경도비(Has/Han)를 조정하여 실시예의 중심전극용의 팁을 형성했다. 얻어진 팁을 금속현미경으로 관찰했는데, 섬유 형상의 결정조직을 가지고 있었다.

비교예의 중심전극용의 팁은, 소정의 조성을 가지는 원료분말을 배합ㆍ용해해서 합금을 제작하고, 이것을 직경 0.8㎜, 높이 0.6㎜의 원기둥 형상 팁으로 형성했다. 상기 원기둥 형상 팁에 필요에 따라서 소둔을 시행하여 여러 가지의 경도비 (Has/Han)를 가지는 팁을 제작했다. 즉, 경도비(Has/Han)가 2.2보다 큰 비교예의 중심전극용 팁은, 상기 실시예에 있어서의 열처리 공정 및 소둔의 어느 것도 시행하고 있지 않고, 얻어진 팁을 금속현미경으로 관찰했는데, 섬유 형상의 결정조직을 가지고 있었다. 또한, 경도비(Has/Han)가 1.5에서 2.2까지의 비교예의 중심전극용 팁은, 상기 열처리 공정을 시행하여 제작했다. 얻어진 팁을 금속현미경으로 관찰했는데, 섬유 형상의 결정조직을 가지고 있었다. 또한, 경도비(Has/Han)가 1.5보다 작은 비교예의 중심전극용 팁은, 소둔을 시행해서 제작했다. 얻어진 팁을 금속현미경으로 관찰했는데, 섬유 형상의 결정조직을 가지는 팁, 섬유 형상의 결정조직과 재결정조직을 가지는 팁, 및 재결정조직을 가지는 팁이 있는 것을 알았다.

접지전극에 접합하기 위한 팁은, Pt 90질량％, Ni 10질량％를 배합하여 용해해서 얻어진 용해재를 단조에 의해 각기둥 형상으로 가공하고, 그 각기둥을 압연, 신선가공 등에 의해서 丸線(환선)으로 하여 소정의 길이로 절단하는 것에 의해 직경 1.0㎜, 높이 1㎜의 원기둥 형상의 접지전극용의 팁을 형성했다.

중심전극 및 접지전극은 상기한 바와 같이, 소정의 조성을 가지는 합금의 용탕을 조제하고, 와이어드로잉가공 등 해서 소정의 형상 및 소정의 치수로 적절히 조정하여 제작했다. 중심전극에 있어서의 동일 직경의 부위 중 축선 방향의 길이가 가장 긴 몸통부의 상기 직경(d)은 2.3㎜였다.

그 다음에, 금속 쉘의 일단면에 접지전극을 접합하고, 접지전극용의 팁을 접지전극의 금속 쉘이 접합되어 있지 않은 접지전극의 단부에 저항용접에 의해 접합했다. 또, 중심전극용의 팁을 중심전극의 선단부에 레이저용접에 의해 접합했다. 한편, 세라믹스를 소정의 형상으로 소성함으로써 절연체를 제작하고, 상기 절연체의 축 구멍 내에 팁이 접합된 중심전극을 삽입하며, 제 1 밀봉체, 저항체 및 제 2 밀봉체를 형성하는 조성물을 차례로 축 구멍 내에 충전하고, 마지막으로 금속단자를 삽입해서 봉합 고정했다.

그 다음에, 접지전극이 접합된 금속 쉘에, 중심전극이 고정된 절연체를 조립하고, 마지막에 접지전극의 선단부를 중심전극측으로 접어 구부려서 접지전극에 접합된 팁과 중심전극의 선단면에 접합된 팁이 대향하도록 하여 스파크 플러그 시험체를 제조했다.

또한, 제조된 스파크 플러그 시험체의 나사 직경은 M14이며, 상기 봉형상부와 상기 금속 쉘의 상기 축선에 직교하는 방향의 거리(h)가 3.0㎜ 이하인 영역의 상기 축선 방향 길이(H)가 9㎜, 금속 쉘에 있어서의 돌기부의 축선 방향 길이(t)가 1.8㎜, 팁 사이의 간극(G)은 1.1㎜였다.

표 1 및 표 2에 나타내어지는 경도비(Has/Han)는, 다음과 같이 하여 비커즈 경도(Has) 및 비커즈 경도(Han)를 각각 측정하고, 그 비를 산출함으로써 구했다. 중심전극용의 팁의 비커즈 경도(Has)는, 우선, 팁을 그 중심 축선을 포함하는 평면으로 절단하고, 상기 절단면에 있어서 상기한 바와 같이 복수의 측정점을 선택하고, 비커즈 경도계를 이용하여 하중 1N, 유지시간 10초로 한 것 이외는, JIS Z 2244에 준거해서 측정했다. 이들 복수의 측정값의 산술평균값을 산출하고, 이것을 비커즈 경도(Has)로 했다. 비커즈 경도(Han)는, 팁을 로 내에 얹어 놓고 상기 가열처리를 실시한 후에, 비커즈 경도(Has)와 마찬가지로 하여 비커즈 경도를 측정했다. 이것을 비커즈 경도(Han)로 했다.

표 1 및 표 2에 나타내어지는 중심전극용의 팁의 조성은, EPMA(일본전자주식회사제 JXA-8500F)의 WDS분석(가속전압：20㎸, 스폿직경：100㎛)을 실시하는 것에 의해 질량 조성을 측정했다. 우선, 팁을 그 중심 축선을 포함하는 평면으로 절단하고, 상기 절단면에 있어서 상기한 바와 같이 복수의 측정점을 선택하고, 질량 조성을 측정했다. 다음에, 측정한 복수의 측정값의 산술평균값을 산출하고, 상기 평균값을 중심전극용의 팁의 조성으로 했다. 또한, 스폿 직경을 고려한 측정 영역이 팁 (9)과 중심전극(4)의 용융에 의해 형성되어 이루어지는 용융부 상에 있는 경우는 그 측정점의 결과를 제외했다.

<탁상 불꽃소모 시험>

제조한 스파크 플러그 시험체를 가압 조건 1.2㎫, 질소 분위기의 고압 챔버에 장착, 이그니션 에너지 150mJ, 주파수 100㎐로 200시간 방전을 실시했다. 시험 전의 용량방전성분의 방전전압을 측정했는데, 100발의 평균으로 25㎸였다. 상기 시험 전후의 중심전극에 접합된 팁과 접지전극에 접합된 팁의 간극을 측정하고, 시험 후의 간극(G)'에서 시험 전의 간극{(G)(=1.1 ㎜)}을 뺀 값(G'-G)을 갭 증가 양으로 하고, 이하의 기준에 따라서 내불꽃소모성의 평가를 실시했다. 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

　☆: 갭 증가 양이 0.1㎜ 미만일 때

　◎: 갭 증가 양이 0.1㎜ 이상 0.15㎜ 미만일 때

　○: 갭 증가 양이 0.15㎜ 이상 0.2㎜ 미만일 때

　×: 갭 증가 양이 0.2㎜ 이상일 때

<실기내구시험>

제조한 스파크 플러그 시험체를, 시험용의 과급기 장착 엔진에 장착하고, 이그니션코일에너지 150mJ, 스롯틀 전개(全開)로 엔진 회전수 6000rpm의 상태를 유지하고, 150시간 운전을 실시하는 내구시험을 실시했다. 시험 전의 용량방전성분의 방전전압을 측정했는데, 100발의 평균으로 20㎸였다. 또한, 중심전극 베이스 부재의 선단으로부터 0.5㎜의 위치의 온도를 열전대에 의해서 측정했는데, 900℃이었다. 상기 시험 전후의, 중심전극에 접합된 팁과 접지전극에 접합된 팁의 간극을 측정하고, 시험 후의 간극(G)'에서 시험 전의 간극{(G)(=1.1 ㎜)}을 뺀 값(G'-G)을 갭 증가 양으로 하여 이하의 기준에 따라서 내구성의 평가를 실시했다. 결과를 표 1, 표 2에 나타낸다. 또, 표 1 및 표 2에 나타내는 조성을 가지는 팁 중, 경도비(Has/Han)가 1.5 이상 2.2 이하의 범위에 있는 팁에 대해서 Rh과 Ru의 질량 비율을 도 4에 나타낸다. 도 4에 있어서, 실기내구성의 시험 결과가 「×」일 때의 질량 비율을 「×」, 「○」 일 때의 질량 비율을 「○」, 「◎」일 때의 질량 비율을 「◇」, 「☆」일 때의 질량 비율을 「＊」로 나타낸다.

　☆: 갭 증가 양이 0.06㎜ 미만일 때

　◎: 갭 증가 양이 0.06㎜ 이상 0.09㎜ 미만일 때

　○: 갭 증가 양이 0.09㎜ 이상 0.12㎜ 미만일 때

　×: 갭 증가 양이 0.12㎜ 이상일 때

<경도비(Has/Han)의 차이에 의한 평가 시험>

표 1 및 표 2에 있어서의 특정의 스파크 플러그 시험체에 대해서, 팁의 제조공정에 있어서의 열처리 공정과 온도와 시간을 조정함으로써, 경도비(Has/Han)를 1.4∼2.3의 범위로 변화시킨 것 이외는, 상기한 스파크 플러그 시험체의 제조방법과 마찬가지로 하여 스파크 플러그 시험체를 제작하고, 상기한 것과 마찬가지로 해서 실기내구시험을 실시하며, 갭의 증가 양에 의해 이하의 기준에 따라서 내구성의 평가를 실시했다. 결과를 표 3에 나타낸다.

　☆: 갭 증가 양이 0.06㎜ 미만일 때

　◎: 갭 증가 양이 0.06㎜ 이상 0.09㎜ 미만일 때

　○: 갭 증가 양이 0.09㎜ 이상 0.12㎜ 미만일 때

　×: 갭 증가 양이 0.12㎜ 이상일 때

<스파크 플러그 시험체의 구성의 차이에 의한 평가 시험>

조성이 같고 경도비가 다른, 시험번호 A-18 및 A-19의 중심전극용의 팁을 이용하여 중심전극에 있어서의 상기 직경(d), 상기 거리(h), 상기 축선 방향 길이(H)를 변화시킨 것 이외는, 상기한 스파크 플러그 시험체의 제조 방법과 마찬가지로 해서 스파크 플러그 시험체를 제작했다. 이들 스파크 플러그 시험체를 이용하여 상기한 것과 마찬가지로 해서 실기내구시험을 실시하고, 실기내구시험 전후의 중심전극에 접합된 팁의 체적을 CT스캔(도시바주식회사제 TOSCANER-32250μhd)으로 측정 하고, 감소한 체적을 소모체적으로서 측정했다. 시험번호 A-19의 소모체적을 시험번호 A-18의 소모체적으로 나눈 값을 소모체적비로서 산출하고, 이하의 기준에 따라서 내소모성 향상 효과의 평가를 실시했다. 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, 표 4에 있어서, 시험번호 C-3에 있어서의 거리{(h)(=3.1㎜)}는 봉형상부와 금속 쉘의 최소의 거리이다.

　◎: 소모체적비가 0.6 이하일 때

　○: 소모체적비가 0.6보다 크고 0.8 이하일 때

　△: 소모체적비가 0.8 이상일 때

본 발명의 범위에 포함되는 팁을 중심전극에 구비한 스파크 플러그는, 표 1및 표 2에 나타내어지는 바와 같이, 내불꽃소모성 및 실기내구성의 평가의 어느 것이나 모두 양호했다. 특히 내불꽃소모성의 평가에서는, 일반적으로 융점이나 열전도율이 높은 재료에 의해 형성된 팁이 내불꽃소모성에 유리하다고 생각되고 있는 것에 대해서, 본 발명의 범위에 포함되는 팁을 구비한 스파크 플러그는, 융점이나 열전도율이 가장 높은 Ir을 팁으로서 이용한 스파크 플러그(A-1)보다도 양호했다. 따라서, 본 발명에 따르면, 팁의 불꽃 방전면의 산화소모 및 불꽃소모를 억제하는 것에 의해 내구성이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있는 것이 나타내어졌다.

한편, 본 발명의 범위 밖에 있는 팁을 중심전극에 구비한 스파크 플러그는, 표 1 및 표 2에 나타내어지는 바와 같이, 내불꽃소모성과 실기내구성의 평가의 어느 것이나 모두가 뒤떨어져 있던지, 혹은, 내불꽃소모성의 평가는 양호하지만, 실기내구성의 평가가 뒤떨어져 있었다. 따라서, 본 발명의 범위 밖에 있는 팁을 중심전극에 구비한 스파크 플러그는, 내산화성 및/또는 내불꽃소모성이 뒤떨어지고 있는 것에 의해 내구성이 뒤떨어지고 있는 것이 나타내어졌다.

표 4에 나타내어지는 바와 같이, 중심전극의 직경(d)이 작고, 특히 2.25㎜ 이하이며, 상기 거리(h)가 3㎜ 이하인 영역의 축선 방향의 길이(H)가 9㎜ 이상이면, 소모체적비가 작고, 내소모성 향상 효과가 보다 높은 것이 나타내어졌다.

1 - 스파크 플러그 2 - 축 구멍
3 - 절연체 4 - 중심전극
5 - 금속단자 6 - 접속부
7 - 금속 쉘 8 - 접지전극
9 - 팁 11 - 후단측 몸통부
12 - 대경부 13 - 선단측 몸통부
14 - 긴 다리부 15 - 선반부
16 - 플랜지부 17 - 단차부
18 - 테이퍼부 19 - 판 패킹
21 - 저항체 22 - 제 1 밀봉체
23 - 제 2 밀봉체 24 - 나사부
25 - 가스 밀봉부 26 - 공구 걸어 맞춤부
27 - 크림프부 28, 29 - 패킹
30 - 활석 31 - 선단측 내주면
32 - 돌기부 33 - 후단측 내주면
34 - 후단부 35 - 봉형상부
36 - 머리부 37 - 몸통부
38 - 선단부 G - 불꽃 방전 간극

Claims (4)

1. 축선 방향으로 연장되는 축 구멍을 가지는 절연체와, 상기 축 구멍의 선단측에 배치되는 중심전극과, 상기 축 구멍의 후단측에 배치되는 금속단자와, 상기 중심전극과 상기 금속단자와 상기 축 구멍 내에서 전기적으로 접속하는 접속부와, 상기 절연체를 수용하는 금속 쉘과, 일단부가 상기 금속 쉘의 선단부에 접합됨과 아울러 타단부가 상기 중심전극과 간극을 설치해서 배치된 접지전극을 구비하는 스파크 플러그로서,
   상기 중심전극 및 상기 접지전극의 적어도 일측에는 상기 간극을 형성하는 팁을 가지고,
   상기 팁은 Ir과 Rh과 Ru을 전체 질량에 대해서 합계로 95질량％ 이상 함유하며, Rh 및 Ru의 함유율{(Rh, Ru)(질량％)}이 각 점 A(6, 1), 점 B(6, 15), 점 C(33, 18), 점 D(33, 4), 점 A(6, 1)를 점 A - 점 B - 점 C - 점 D - 점 A의 순서로 연결하는 선분으로 둘러싸인 영역 내(선상을 포함함)에 있고,
   상기 팁을 상기 축선을 포함하는 평면으로 절단했을 때의 절단면에 있어서의 비커즈 경도를 Has, 상기 팁을 Ar분위기의 로 내에 1300℃로 10시간 유지한 후에 냉각한 후에 측정한, 상기 팁의 상기 절단면에 있어서의 비커즈 경도를 Han으로 했을 때, 1.5≤Has/Han≤2.2를 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
   (또한, 「냉각」이란, Ar을 2ℓ/min로 흘리면서 가열한 상태로부터 상기 로 내의 가열을 멈추고, 가열을 멈춘 후도 똑같이 Ar을 상기 로 내로 흘리는 것에 의해 실시함.)
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 팁은 Rh 및 Ru의 함유율{(Rh, Ru)(질량％)}이 각 점 E(11, 4), 점 F(11, 14), 점 G(31, 16), 점 H(31, 6), 점 E(11, 4)를 점 E - 점 F - 점 G - 점 H - 점 E의 순서로 연결하는 선분으로 둘러싸인 영역 내(선상을 포함함)에 있는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 팁은 Rh 및 Ru의 함유율{(Rh, Ru)(질량％)}이 각 점 I(15, 7), 점 J(15, 13), 점 K(27, 14), 점 L(27, 8), 점 I(15, 7)를 점 I - 점 J - 점 K - 점 L - 점 I의 순서로 연결하는 선분으로 둘러싸인 영역 내(선상을 포함함)에 있는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중심전극은 상기 접속부에 접하는 후단부와 상기 후단부에서 선단측으로 연장되는 봉형상부를 가지고,
   (1) 상기 봉형상부에 있어서의 동일 직경의 부위 중 상기 축선 방향의 길이가 가장 긴 몸통부의 직경(d)이 커도 2.25㎜이며,
   (2) 상기 봉형상부와 상기 금속 쉘의 상기 축선에 직교하는 방향의 거리(h)가 3㎜ 이하인 영역의 상기 축선 방향의 길이(H)가 적어도 9㎜인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.

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