KR101912502B1 - 스파크 플러그 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 이 발명은, 혹독한 냉열 사이클이 반복되는 특정 조건하에서 발생하는, 칩의 변형 및 박리를 억제할 수 있는 스파크 플러그 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단) 중심 전극과, 상기 중심 전극에 간극을 사이에 두고 배치된 접지 전극과, 상기 접지 전극에 있어서의 상기 중심 전극에 대향하는 대향면에 접합된 칩을 구비하고, 상기 칩은, 방전층과 완화층을 갖고, 상기 완화층은 Pt-Ni 합금에 의해 형성됨과 함께 상기 대향면에 확산층을 개재하여 접합되고, 상기 방전층은 Pt-Rh 합금에 의해 형성됨과 함께 상기 완화층에 있어서의 접지 전극이 접합되어 있는 측과는 반대측에 클래드 확산층을 개재하여 접합되고, 상기 방전층의 평균 단면적을 A ㎟, 상기 완화층의 평균 단면적을 B ㎟ 로 하면, 0.81 ≤ A/B ≤ 1.21 을 만족시키는 스파크 플러그 및 그 제조 방법.

Description

스파크 플러그 및 그 제조 방법{SPARK PLUG AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

이 발명은, 접지 전극에 칩이 형성된 스파크 플러그 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

자동차 엔진 등의 내연 기관에 있어서, 중심 전극 및 접지 전극을 형성하는 재료로는, Ni 합금 등이 일반적으로 사용된다. Ni 합금은, 내산화성 및 내소모성에 관해서, Pt 및 Ir 등의 귀금속을 주성분으로 한 귀금속 합금에 비하면 다소 떨어진다. 그러나, 귀금속에 비해 저렴하기 때문에, 접지 전극 및 중심 전극을 형성하는 재료로서 바람직하게 사용된다.

그런데, Ni 합금 등으로 형성된, 접지 전극의 선단부와 중심 전극의 선단부 사이에서 불꽃 방전이 발생하면, 접지 전극 및 중심 전극과 대향하는 각각의 선단부가 불꽃 소모를 일으키기 쉬워진다. 그래서, 접지 전극과 중심 전극과 대향하는 각각의 선단부에 귀금속제의 칩을 형성하고, 이 칩으로 불꽃 방전이 발생하도록 함으로써 접지 전극 및 중심 전극의 내소모성을 향상시키는 방법이 채용되는 경우가 있다.

이 칩을 형성하는 재료로는, Ir, Ir 합금, Pt 합금 등을 들 수 있다 (예를 들어 특허문헌 1). 칩을 중심 전극 및 접지 전극에 접합하는 방법으로는, 저항 용접이 일반적이다. 그러나, 접합 강도가 불충분해지는 경우가 있어, 그에 대해 여러 가지 시도가 이루어지고 있다.

예를 들어, 특허문헌 2 에는, 「… 상기 접지 전극의 선단부에 매설된 상태에서 저항 용접된 판상의 완화층 칩과, 상기 완화층 칩의 중심 전극측 부위, 및 상기 접지 전극 중 상기 완화층 칩의 중심 전극측 부위의 외주측 부위에 저항 용접되는 일단면, 그리고 상기 중심 전극의 선단부와의 사이에서 간극을 형성하는 타단면을 갖는 귀금속 칩을 구비한 내연 기관용 스파크 플러그로서, 상기 귀금속 칩은, 백금을 주성분으로 하는 백금 합금으로 이루어짐과 함께, 상기 완화층 칩은, 상기 귀금속 칩을 형성하는 백금 합금과, 상기 접지 전극을 형성하는 금속 재료 사이의 선팽창 계수를 갖는 백금 합금으로 이루어지고, 상기 완화층 칩 중 상기 귀금속 칩에 접합되는 부위의 면적이, 상기 귀금속 칩의 일단면의 면적보다 작고, 또한, 상기 접지 전극과, 상기 귀금속 칩의 경계부의 외주 부분의 전역에, 적어도 상기 귀금속 칩과 상기 접지 전극이 레이저 용접에 의해 용융되어 이루어지는 용융부가 형성되어 있는」(특허문헌 2 의 청구항 1) 내연 기관용 스파크 플러그가 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 소58-198886호 국제 공개공보 제2010/058835호

그런데, 최근, 자동차 엔진 등의 내연 기관에서는, 그 고출력화나 연비 향상을 도모하기 위해, 연소실 내에 형성된 스파크 플러그 주변에 연료를 직접 분사하는 엔진이나, 린번과 같은 고산소 분위기에서의 연소 조건에서 운전되는 경우가 많아지는 경향이 있다. 이와 같은 조건에서는, 칩이 산화 소모되기 쉬워지기 때문에, 내불꽃 소모성이 우수한 Ir 합금 등보다 내산화성이 우수한 Pt 나 Rh 를 함유하는 합금으로 이루어지는 칩이 바람직하게 사용된다.

그러나, 이와 같은 Pt 및 Rh 를 함유하는 합금으로 이루어지는 칩은, 도 7 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 혹독한 냉열 사이클이 반복되는 특정 조건하에서 중앙부가 부풀어 올라 볼록한 모양의 형상으로 변형되고, 그에 따라 불꽃 방전 갭이 축소하여 착화성이 저하되거나, 칩이 전극으로부터 박리되거나 하는 것을 알 수 있었다.

상기와 같은 현상은, 칩 및 전극에 발생하는 열 응력이 커질수록 일어나기 쉽다. 예를 들어, 칩을 레이저 용접에 의해 전극에 접합한 경우에는, 레이저 용접에 의해 형성된 용융부에서 열 응력을 경감시킬 수 있기 때문에, 상기와 같은 현상은 일어나지 않는다. 그래서, 저항 용접으로 바꾸거나 또는 이것에 추가하여 레이저 용접을 함으로써 열 응력을 경감시켜, 상기 현상이 일어나지 않도록 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 칩을 레이저 용접으로 전극에 접합하면 오히려 전극으로서의 성능이 저하되는 경우가 있다. 예를 들어, 높이가 작고 폭이 큰 칩을 레이저 용접에 의해 전극에 접합한 경우, 불꽃 방전에 기여하는 칩의 방전면에 용융부가 노출되기 때문에, 이 용융부에서 칩이 소모되기 쉬워져 버린다. 이와 같이, 높이가 작고 폭이 큰 칩을 전극에 접합하는 경우 등 특정 조건하에서는, 칩을 레이저 용접으로 접합하는 것에 의해서는 상기 문제를 해결할 수 없기 때문에, 다른 수단에 의한 해결이 요망된다.

이 발명은, 혹독한 냉열 사이클이 반복되는 특정 조건하에서 발생하는, 레이저 용접과 상이한 방법으로 접합된 칩의 변형 및 박리를 억제할 수 있는 스파크 플러그 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단은,

(1) 중심 전극과, 상기 중심 전극에 간극을 사이에 두고 배치된 접지 전극과, 상기 접지 전극에 있어서의 상기 중심 전극에 대향하는 대향면에 접합된 칩을 구비하는 스파크 플러그로서,

상기 칩은, 방전층과 완화층을 갖고,

상기 완화층은, Pt-Ni 합금에 의해 형성됨과 함께 상기 대향면에 확산층을 개재하여 접합되고,

상기 확산층은, 상기 접지 전극측으로부터 상기 완화층측을 향하여, Pt 의 함유율이 증대 및/또는 Ni 의 함유율이 감소하는 경사 조성을 갖고,

상기 방전층은, Pt-Rh 합금에 의해 형성됨과 함께 상기 완화층에 있어서의 상기 접지 전극이 접합되어 있는 측과는 반대측에 클래드 확산층을 개재하여 접합되고,

상기 클래드 확산층은, 상기 완화층측으로부터 상기 방전층측을 향하여, Pt 의 함유율이 증대 및/또는 Ni 의 함유율이 감소하는 경사 조성을 갖고,

상기 방전층을 상기 대향면에 평행한 면으로 절단했을 때에 얻어지는 복수의 단면의 평균 단면적을 A ㎟, 상기 완화층을 상기 대향면에 평행한 면으로 절단했을 때에 얻어지는 복수의 단면의 평균 단면적을 B ㎟ 로 하면, 0.81 ≤ A/B ≤ 1.21 을 만족시키는 스파크 플러그이다.

상기 (1) 의 바람직한 양태로서, 다음의 양태를 들 수 있다.

(2) 상기 클래드 확산층의 두께를 C ㎛, 상기 확산층의 두께를 D ㎛ 로 하면, C ＞ D 를 만족시킨다.

(3) 상기 (1) 또는 (2) 의 스파크 플러그에 있어서, 상기 방전층은, Pt 및 Rh 의 합계 함유율이 90 질량％ 이상이다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 수단은,

(4) 상기 (1) ∼ (3) 중 어느 한 항에 기재된 스파크 플러그의 제조 방법으로서,

상기 방전층과 상기 완화층을 고상 확산 접합에 의해 접합하여 상기 칩을 형성한 후에, 상기 완화층과 상기 대향면을 고상 확산 접합에 의해 접합하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법이다.

이 발명에 관련된 스파크 플러그는, Pt-Rh 합금에 의해 형성된 방전층과 Pt-Ni 합금에 의해 형성된 완화층을 갖는 칩을 구비하고, 상기 방전층을 상기 대향면에 평행한 면으로 절단했을 때에 얻어지는 복수의 단면의 평균 단면적 A 와, 상기 완화층을 상기 대향면에 평행한 면으로 절단했을 때에 얻어지는 복수의 단면의 평균 단면적 B 의 비 A/B 가, 0.81 ≤ A/B ≤ 1.21 을 만족시키기 때문에, 칩의 변형 및 박리를 억제할 수 있다.

이 발명에 관련된 스파크 플러그의 제조 방법은, 상기 방전층과 상기 완화층을 고상 확산 접합에 의해 접합하여 상기 칩을 형성한 후에, 상기 완화층과 상기 대향면을 고상 확산 접합에 의해 접합하기 때문에, 클래드 확산층의 두께 C 가 확산층의 두께 D 보다 커지도록 클래드 확산층과 확산층을 형성할 수 있다. 클래드 확산층은 확산층에 비해 연소실 내의 내부에 배치되어, 혹독한 환경에 놓여져 있기 때문에, 클래드 확산층에 크랙이 발생한 경우에는, 확산층에 크랙이 발생한 경우에 비해, 크랙이 진전되어, 칩이 박리될 가능성이 높아진다. 이 발명에 관련된 스파크 플러그의 제조 방법에 의하면, 클래드 확산층의 두께 C 가 확산층의 두께 D 보다 커지도록 클래드 확산층과 확산층을 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 가혹한 환경하에 놓여지는 클래드 확산층에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있고, 또 크랙의 진전 및 칩의 박리를 억제할 수 있다.

도 1 은, 이 발명에 관련된 스파크 플러그의 일 실시예인 스파크 플러그의 일부 단면 설명도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 스파크 플러그의 접지 전극과 칩을 확대하여 나타내는 단면 설명도이다.
도 3 은, 다른 실시형태의 칩을 나타내는 단면 설명도이다.
도 4 는, 다른 실시형태의 칩을 나타내는 단면 설명도이다.
도 5 는, 다른 실시형태의 칩을 나타내는 단면 설명도이다.
도 6 은, 다른 실시형태의 칩을 나타내는 단면 설명도이다.
도 7 의 (a) 는, Pt-Rh 합금으로 이루어지는 원반상의 칩이 변형된 상태를 나타내는 단면 설명도이다. 도 7 의 (b) 는, Pt-Ni 합금으로 이루어지는 원반상의 칩이 변형된 상태를 나타내는 단면 설명도이다.
도 8 은, 칩의 연마면을 EPMA 에 부속된 WDS 에 의해 라인 분석했을 때의 원소의 함유율 I 와 분석 라인의 거리 X 의 관계를 나타내는 개략 설명도이다.

이 발명에 관련된 스파크 플러그의 일 실시예인 스파크 플러그 (1) 를 도 1 에 나타낸다. 도 1 은, 이 발명에 관련된 스파크 플러그의 일 실시예인 스파크 플러그 (1) 의 일부 단면 전체 설명도이다. 또한, 도 1 에서는 지면 (紙面) 의 하방, 즉 후술하는 접지 전극이 배치되어 있는 측을 축선 (O) 의 선단 방향, 지면의 상방을 축선 (O) 의 후단 방향으로 하여 설명한다.

이 스파크 플러그 (1) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 축선 (O) 방향으로 연장되는 축공 (2) 을 갖는 대략 원통 형상의 절연체 (3) 와, 상기 축공 (2) 내의 선단측에 배치된 대략 막대상의 중심 전극 (4) 과, 상기 축공 (2) 내의 후단측에 배치된 단자 금구 (5) 와, 상기 축공 (2) 내의 상기 중심 전극 (4) 과 상기 단자 금구 (5) 사이에 배치된 접속부 (6) 와, 상기 절연체 (3) 를 유지하는 대략 원통 형상의 주체 금구 (7) 와, 일단부가 상기 주체 금구 (7) 의 선단에 접합됨과 함께 타단부가 상기 중심 전극 (4) 에 간극을 사이에 두고 대향하도록 배치된 접지 전극 (8) 과, 상기 접지 전극 (8) 에 형성된 칩 (9) 을 구비한다.

절연체 (3) 는, 축선 (O) 방향으로 연장되는 축공 (2) 을 가지고, 대략 원통 형상을 가지고 있다. 절연체 (3) 는, 후단측 동체부 (11) 와 대경부 (12) 와 선단측 동체부 (13) 와 각장부 (脚長部) (14) 를 구비하고 있다. 후단측 동체부 (11) 는 단자 금구 (5) 를 수용하며, 단자 금구 (5) 와 주체 금구 (7) 를 절연시킨다. 대경부 (12) 는, 그 후단측 동체부 (11) 보다 선단측에 배치되고, 직경 방향 외향으로 돌출되어 있다. 선단측 동체부 (13) 는, 그 대경부 (12) 의 선단측에 배치되고, 대경부 (12) 보다 작은 외경을 가지며, 접속부 (6) 를 수용한다. 각장부 (14) 는, 그 선단측 동체부 (13) 의 선단측에 배치되고, 선단측 동체부 (13) 보다 작은 외경 및 내경을 가지며, 중심 전극 (4) 을 수용한다. 절연체 (3) 는, 절연체 (3) 에 있어서의 선단 방향의 단부 (端部) 가 주체 금구 (7) 의 선단면으로부터 돌출된 상태로, 주체 금구 (7) 에 고정되어 있다. 절연체 (3) 는 기계적 강도, 열적 강도, 전기 절연성을 갖는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 재료로서, 예를 들어 알루미나를 주체로 하는 세라믹 소결체를 들 수 있다.

접속부 (6) 는, 축공 (2) 내의 중심 전극 (4) 과 단자 금구 (5) 사이에 배치되고, 중심 전극 (4) 및 단자 금구 (5) 를 축공 (2) 내에 고정시킴과 함께 이들을 전기적으로 접속시킨다.

주체 금구 (7) 는 대략 원통 형상을 가지고 있으며, 절연체 (3) 를 내장함으로써 절연체 (3) 를 유지하도록 형성되어 있다. 주체 금구 (7) 에 있어서의 선단 방향의 외주면에는 나사부 (24) 가 형성되어 있다. 이 나사부 (24) 를 이용하여 도시되지 않은 내연 기관의 실린더 헤드에 스파크 플러그 (1) 가 장착된다. 주체 금구 (7) 는, 나사부 (24) 의 후단측에 플랜지상의 가스 시일부 (25) 를 갖고, 가스 시일부 (25) 의 후단측에 스패너나 렌치 등의 공구를 걸어맞추게 하기 위한 공구 걸어맞춤부 (26), 공구 걸어맞춤부 (26) 의 후단측에 코킹부 (27) 를 갖는다. 나사부 (24) 의 내주면에 있어서의 선단측은, 각장부 (14) 에 대해 공간을 갖도록 배치되어 있다. 주체 금구 (7) 는 도전성의 철강 재료, 예를 들어, 저탄소강에 의해 형성될 수 있다.

단자 금구 (5) 는, 중심 전극 (4) 과 접지 전극 (8) 사이에서 불꽃 방전을 실시하기 위한 전압을 외부로부터 중심 전극 (4) 에 인가하기 위한 단자이다. 단자 금구 (5) 는, 절연체 (3) 의 후단측으로부터 그 일부가 노출된 상태로 축공 (2) 내에 삽입되어 접속부 (6) 에 의해 고정되어 있다. 단자 금구 (5) 는, 저탄소강 등의 금속 재료에 의해 형성될 수 있다.

중심 전극 (4) 은, 접속부 (6) 에 접하는 후단부 (28) 와, 상기 후단부 (28) 로부터 선단측으로 연장되는 막대상부 (29) 를 갖는다. 중심 전극 (4) 은, 그 선단이 절연체 (3) 의 선단으로부터 돌출된 상태에서 절연체 (3) 의 축공 (2) 내에 고정되어, 주체 금구 (7) 에 대해 절연 유지되어 있다. 중심 전극 (4) 에 있어서의 후단부 (28) 와 막대상부 (29) 는, Ni 합금 등의 중심 전극 (4) 에 사용되는 공지된 재료로 형성될 수 있다. 중심 전극 (4) 은, Ni 합금 등에 의해 형성되는 외층과, Ni 합금보다 열전도율이 높은 재료에 의해 형성되고, 그 외층의 내부의 축심부에 동심으로 매립되도록 형성되어 이루어지는 심부에 의해 형성되어도 된다. 심부를 형성하는 재료로는, 예를 들어, Cu, Cu 합금, Ag, Ag 합금, 순 Ni 등을 들 수 있다.

접지 전극 (8) 은 대략 각기둥 형상으로 형성되어 이루어지고, 일단부가 주체 금구 (7) 의 선단부에 접합되고, 도중에 대략 L 자 형상으로 굴곡되며, 타단부가 중심 전극 (4) 의 선단 사이에 간극을 사이에 두고 대향하도록 형성되어 있다. 접지 전극 (8) 은, Ni 를 주성분으로 하는 Ni 합금 등의 접지 전극 (8) 에 사용되는 공지된 재료로 형성될 수 있다. 또, 중심 전극 (4) 과 마찬가지로 Ni 합금 등에 의해 형성되는 외층과, Ni 합금보다 열전도율이 높은 재료에 의해 형성되고, 그 외층의 내부의 축심부에 동심으로 매립되도록 형성되어 이루어지는 심부에 의해 형성되어도 된다.

칩 (9) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태에 있어서는 원반상이고, 접지 전극 (8) 에 있어서의 중심 전극 (4) 에 대향하는 대향면 (31) 에 형성되어 있다. 칩 (9) 은, 방전층 (40) 과 완화층 (50) 을 갖는다. 완화층 (50) 은 접지 전극 (8) 의 대향면 (31) 에 확산층 (70) 을 개재하여 접합되고, 방전층 (40) 은 완화층 (50) 에 있어서의 접지 전극 (8) 이 접합되어 있는 측과는 반대측에 클래드 확산층을 개재하여 접합되어 있다.

전술한 바와 같이, 발명자들이 Pt-Rh 합금으로 이루어지는 원반상의 칩을 접지 전극에 고상 확산 접합한 스파크 플러그에 대하여, 혹독한 냉열 사이클이 반복되는 환경하에서 내구 시험을 실시한 결과, 도 7 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 칩의 중앙부가 부풀어 올라 볼록한 모양의 형상으로 변형되는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 칩의 형상이 볼록한 모양으로 변형되면, 불꽃 방전 갭 (G) 이 축소하여 착화성이 저하되고, 또 칩이 전극으로부터 박리된다. 한편, Pt-Ni 합금으로 이루어지는 원반상의 칩을 접지 전극에 고상 확산 접합한 스파크 플러그에 대하여, 혹독한 냉열 사이클이 반복되는 환경하에서 내구 시험을 실시한 결과, 칩은 Pt-Rh 합금만큼 변형되지 않지만, 도 7 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 고상 확산 접합에 의한 구속이 약한 외주부가 변형되어, 칩의 중앙부가 패인 오목한 모양의 형상이 되는 것을 알 수 있었다. 그래서, 발명자들은, 혹독한 냉열 사이클이 반복되는 환경하에 있어서 상반되는 변형 형태를 취하는 Pt-Rh 합금과 Pt-Ni 합금을 일체화시킴으로써, 칩의 변형 및 박리를 억제할 수 있을 것으로 생각하고, 이 발명을 완성시켰다. 즉, Pt-Rh 합금에 의해 형성되는 방전층 (40) 을 불꽃 방전이 실시되는 측에 배치하고, Pt-Ni 합금으로 이루어지는 완화층 (50) 을 접지 전극 (8) 에 접합되는 측에 배치하여 일체화한 칩 (9) 을 형성하였다. 또, 이 발명에 이르는 과정에 있어서, 후술하는 바와 같이, Pt-Rh 합금의 평균 단면적 A 와 Pt-Ni 합금의 평균 단면적 B 의 비 A/B 가 특정 범위에 있을 때에 비로소 칩의 변형 및 박리를 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다.

이하에 있어서, 이 실시형태의 칩 (9) 에 대해서 상세하게 설명한다.

방전층 (40) 은, Pt-Rh 합금에 의해 형성된다. 즉, 방전층 (40) 은 Pt 의 질량 함유율이 가장 많고, Rh 의 질량 함유율이 2 번째로 많다. 구체적으로는, 방전층 (40) 은, Pt 의 함유율이 60 질량％ 이상 95 질량％ 이하인 것이 바람직하고, Rh 의 함유율이 5 질량％ 이상 40 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 방전층 (40) 은, Pt-Rh 합금에 의해 형성되기 때문에, 내산화성 및 내불꽃 소모성이 우수하다. 특히, 방전층 (40) 에 있어서의 Pt 및 Rh 의 함유율이 상기 범위에 있으면 내산화성 및 내소모성이 더욱더 우수하다. 방전층 (40) 은, 중심 전극 (4) 과의 사이에서 불꽃 방전하는 방전면 (41) 을 형성한다. 칩 (9) 은, 방전면 (41) 이 내산화성 및 내불꽃 소모성이 우수한 Pt-Rh 합금에 의해 형성되기 때문에, 내산화성 및 내불꽃 소모성이 우수하다. Pt 와 Rh 의 합계 함유율은 90 질량％ 이상인 것이 바람직하다. Pt 와 Rh 의 합계 함유율이 90 질량％ 이상이면, 중심 전극 (4) 의 선단과 칩 (9) 의 방전면 (41) 사이의 거리, 즉 불꽃 방전 갭 (G) 이 비교적 커서, 접지 전극 (8) 에 부하가 가해지는 경우에서도 칩 (9) 의 내소모성을 유지할 수 있다. 칩 (9) 은, Pt 및 Rh 이외에 함유되는 원소로서, 예를 들어 Ru, Pd, Ni, W, Os, Al 및 Y 등에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 들 수 있다.

완화층 (50) 은, Pt-Ni 합금에 의해 형성된다. 즉, 완화층 (50) 은 Pt 의 질량 함유율이 가장 많고, Ni 의 질량 함유율이 2 번째로 많다. 구체적으로는, 완화층 (50) 은, Pt 의 함유율이 60 질량％ 이상 95 질량％ 이하인 것이 바람직하고, Ni 의 함유율이 5 질량％ 이상 40 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 완화층 (50) 은, Pt-Ni 합금에 의해 형성되기 때문에, Pt-Rh 합금에 의해 형성되는 방전층 (40) 에 비해 저융점으로, 내불꽃 소모성이 떨어진다. 그러나, 완화층 (50) 은, 방전층 (40) 과 접지 전극 (8) 사이에 배치되기 때문에 불꽃 방전에 기여하는 면에 노출되어 있지 않은 점에서, 방전층 (40) 보다 내불꽃 소모성이 떨어져도 전극으로서의 성능은 거의 저하되지 않는다. 또, 상기 서술한 바와 같이, Pt-Ni 합금에 의해 형성되는 완화층 (50) 은, 혹독한 냉열 사이클이 반복되는 환경하에 있어서 중앙부가 패인 오목한 모양의 형상이 되기 쉽다. 칩 (9) 은, 볼록한 모양의 형상이 되기 쉬운 방전층 (40) 과 오목한 모양의 형상이 되기 쉬운 완화층 (50) 을 일체화시켜 형성됨으로써, 칩 (9) 의 변형 및 박리를 억제할 수 있다.

방전층 (40) 및 완화층 (50) 에 함유되는 각 성분의 함유율은, 다음과 같이 하여 구할 수 있다. 먼저, 칩 (9) 의 중심을 통과하고, 방전층 (40) 및 완화층 (50) 의 적층 방향에 평행한 면으로 칩 (9) 을 절단하여, 절단면을 노출시킨다. 이 절단면을 경면 마무리하여 연마면으로 한다. 방전층 (40) 의 연마면에 있어서, 방전층 (40) 과 완화층 (50) 의 경계 부근을 제외한 임의의 5 개 지점의 측정점에서 성분 분석을 실시하고, 얻어진 측정값의 산술 평균을 방전층 (40) 에 함유되는 각 성분의 함유율로 한다. 또, 완화층 (50) 의 연마면에 있어서, 방전층 (40) 과 완화층 (50) 의 경계 부근 및 완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 의 경계 부근을 제외한 임의의 5 개 지점의 측정점에서 성분 분석을 실시하고, 얻어진 측정값의 산술 평균을 완화층 (50) 에 함유되는 각 성분의 함유율로 한다. 또한, 성분 분석은, 전자선 마이크로 애널라이저 (EPMA : Electron Probe Micro Analyzer) 에 부속된 파장 분산형 X 선 분광기 (WDS : Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer) 에 의해 실시한다.

이 실시형태의 칩 (9) 은, 동일한 형상을 갖는 방전층 (40) 과 완화층 (50) 이 접합되어 원반상의 칩을 형성하고 있는데, 방전층 (40) 과 완화층 (50) 의 형상 및/또는 크기는 상이해도 된다. 또, 방전층 (40) 및 완화층 (50) 의 형상은 원반상에 특별히 한정되지 않고, 타원반상, 각반상 (角盤狀), 원뿔 사다리꼴상, 타원뿔 사다리꼴상, 각뿔 사다리꼴상, 역원뿔 사다리꼴상, 역타원뿔 사다리꼴상 및 역각뿔 사다리꼴상 등이어도 되고, 이와 같은 상이한 형상 및 크기를 갖는 방전층과 완화층이 임의로 조합되어 칩을 형성해도 된다. 예를 들어, 도 3 에 나타내는 칩 (309) 은, 원반상의 방전층 (340) 과 이것보다 큰 직경을 갖는 원반상의 완화층 (350) 이 각각의 축선이 일치하도록 적층되어 칩 (309) 을 형성하고 있다. 또, 도 4 에 나타내는 칩 (409) 은, 원반상의 방전층 (440) 과 이것보다 작은 직경을 갖는 원반상의 완화층 (450) 이 각각의 축선이 일치하도록 적층되어 칩 (409) 을 형성하고 있다. 또, 도 5 에 나타내는 칩 (509) 은, 원반상의 방전층 (540) 과 원뿔 사다리꼴상의 완화층 (550) 이 각각 축선이 일치하도록 적층되어 칩 (509) 을 형성하고 있다.

칩 (9) 은, 방전층 (40) 을 대향면 (31) 에 평행한 면으로 절단했을 때에 얻어지는 복수의 단면의 평균 단면적을 A ㎟, 완화층 (50) 을 대향면 (31) 에 평행한 면으로 절단했을 때에 얻어지는 복수의 단면의 평균 단면적을 B ㎟ 로 하면, 0.81 ≤ A/B ≤ 1.21 을 만족시킨다. 접지 전극 (8) 에 접합된 칩 (9) 은, 혹독한 냉열 사이클이 반복되는 환경하에 노출된 경우, A/B 가 0.81 보다 작으면, 방전층 (40) 이 완화층 (50) 으로부터 박리되기 쉬워진다. A/B 가 1.21 보다 크면 칩 (9) 이 볼록한 모양의 형상으로 변형되어, 불꽃 방전 갭 (G) 이 축소하여 착화성이 저하된다. 한편, A/B 가 0.81 이상 1.21 이하이면, 칩 (9) 의 변형 및 박리를 억제할 수 있다.

방전층 (40) 및 완화층 (50) 각각의 평균 단면적 A, B 는, 다음과 같이 하여 구할 수 있다. 완화층 (50) 에 대해서는, 대향면 (31) 측으로부터 방전층 (40) 측을 향하여 등간격으로 대향면 (31) 에 평행한 단층 화상을 X 선 CT 스캐너로 촬영하여, 복수 장의 단층 화상을 얻는다. 얻어진 복수의 단층 화상에 있어서의 완화층 (50) 의 면적의 산술 평균을 평균 단면적 B 로 한다. 동일하게 하여, 방전층 (40) 에 대해서는, 완화층 (50) 측으로부터 방전면 (41) 측을 향하여 등간격으로 대향면 (31) 에 평행한 단층 화상을 X 선 CT 스캐너로 촬영하여, 복수 장의 단층 화상을 얻는다. 얻어진 복수의 단층 화상에 있어서의 방전층 (40) 의 면적의 산술 평균을 평균 단면적 A 로 한다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 의 대향면 (31) 은, 확산층 (70) 을 개재하여 접합되어 있다. 완화층 (50) 과 방전층 (40) 은, 확산층 (60) (이하, 클래드 확산층 (60) 이라고 칭한다) 을 개재하여 접합되어 있다. 확산층 (70) 은, 완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 의 대향면 (31) 을 고상 확산 접합으로 접합함으로써 형성된다. 클래드 확산층 (60) 은, 완화층 (50) 과 방전층 (40) 을 고상 확산 접합으로 접합함으로써 형성된다. 고상 확산 접합으로는, 예를 들어, 저항 용접, 마찰 교반 접합 및 열 압착 등을 들 수 있다. 저항 용접은, 접합하는 부재 사이에 대전류를 흘려, 발생하는 저항열에 의해 가열하고, 압력을 가하여 실시하는 접합 방법이다. 마찰 교반 접합은, 접합하는 부재의 접합면에 있어서, 접합용 툴을 가압하면서 회전시킴으로써 마찰열을 발생시키고, 이 마찰열에 의해 접합 부분을 연화시키고, 그 부분을 교반함으로써 부재끼리를 접합하는 접합 방법이다. 열 압착은, 접합하는 부재를, 부재의 융점 이하의 적절한 온도에서 압력을 가하면서 밀착시켜, 소성 변형을 일으키게 하여 실시하는 접합 방법이다.

확산층 (70) 은, 상기 접지 전극 (8) 측으로부터 상기 완화층 (50) 측을 향하여, Pt 의 함유율이 증대 및/또는 Ni 의 함유율이 감소하는 경사 조성을 갖는다. 전술한 바와 같이, 접지 전극 (8) 은 Ni 합금 등에 의해 형성되고, 또한 완화층 (50) 은 Pt-Ni 합금에 의해 형성된다. 따라서, 완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 의 대향면 (31) 이 고상 확산 접합에 의해 접합되면, Pt 의 함유율이 접지 전극 (8) 에 비해 완화층 (50) 쪽이 큰 경우에는, 완화층 (50) 으로부터 접지 전극 (8) 을 향하여 Pt 가 확산되고, 또 Ni 의 함유율이 완화층 (50) 에 비해 접지 전극 (8) 쪽이 큰 경우에는, 접지 전극 (8) 으로부터 완화층 (50) 을 향하여 Ni 가 확산된다. 그 결과, 완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 사이에 전술한 경사 조성을 갖는 확산층 (70) 이 형성된다.

클래드 확산층 (60) 은, 상기 완화층 (50) 측으로부터 상기 방전층 (40) 측을 향하여, Pt 의 함유율이 증대 및/또는 Ni 의 함유율이 감소하는 경사 조성을 갖는다. 전술한 바와 같이, 완화층 (50) 은 Pt-Ni 합금에 의해 형성되고, 또 방전층 (40) 은 Pt-Rh 합금에 의해 형성된다. 따라서, 완화층 (50) 과 방전층 (40) 이 고상 확산 접합에 의해 접합되면, Pt 의 함유율이 완화층 (50) 에 비해 방전층 (40) 쪽이 큰 경우에는, 방전층 (40) 으로부터 완화층 (50) 을 향하여 Pt 가 확산되고, 또 Ni 의 함유율이 방전층 (40) 에 비해 완화층 (50) 쪽이 큰 경우에는, 완화층 (50) 으로부터 방전층 (40) 을 향하여 Ni 가 확산된다. 그 결과, 방전층 (40) 과 완화층 (50) 사이에 전술한 경사 조성을 갖는 클래드 확산층 (60) 이 형성된다.

완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 은, 고상 확산 접합에 의해서만 접합되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 사이에는, 고상 확산 접합에 의해 형성된 경사 조성을 갖는 확산층 (70) 만이 형성되고, 레이저 용접 등에 의해 형성되는 용융부가 존재하지 않는 것이 바람직하다. 레이저 용접 등에 의해 형성되는 용융부는, 방전층 (40) 에 비해 내소모성이 떨어진다. 따라서, 용융부의 체적이나 노출 면적이 커질수록 칩 (9) 의 내소모성이 저하된다. 따라서, 내소모성의 관점에서 용융부는 작은 편이 바람직하고, 용융부가 존재하지 않는 것이 특히 바람직하다. 또, 완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 이 고상 확산 접합에 의해서만 접합되어, 용융부를 갖지 않는 경우에, 이 칩 (9) 은, 특히 칩 (9) 의 변형 및 박리를 억제하는 효과가 높다.

방전층 (40) 과 완화층 (50) 은, 고상 확산 접합에 의해서만 접합되어 있는 것이 바람직하다. 레이저 용접 등에 의해 형성되는 용융부는, 방전층 (40) 에 비해 내소모성이 떨어진다. 따라서, 용융부의 체적이나 노출 면적이 커질수록 칩 (9) 의 내소모성이 저하된다. 따라서, 방전층 (40) 과 완화층 (50) 은, 고상 확산 접합에 의해서만 접합되어, 용융부를 갖지 않는 것이 바람직하다.

방전층 (40) 과 완화층 (50) 사이 및 완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 사이에 각각 확산층 (60, 70) 이 형성되어 있는 것은, 전술한 방전층 (40) 및 완화층 (50) 에 함유되는 각 성분의 함유율을 측정할 때와 동일하여 하여 절단면을 노출시키고, 접합 부분의 절단면을 경면 마무리하여 얻어진 연마면을 EPMA 에 부속된 WDS 에 의해 원소 분석을 하는 것, 및 경면 마무리한 후에 옥살산 2 수화물에 의한 전해 에칭을 실시하여 얻어진 연마면을 금속 현미경으로 관찰하는 것 등에 의해 확인할 수 있다. 확산층 (70) 및 클래드 확산층 (60) 은, 통상적으로, 수백 ㎛ 정도의 두께를 갖는다. 확산층 (70) 및 클래드 확산층 (60) 이, 각각 경사 조성을 갖는 것은, 상기 연마면을 EPMA 에 부속된 WDS 에 의해 매핑 분석을 하면, Pt 및/또는 Ni 가 확산층 (60, 70) 의 양측에 인접해 있는 부재 중 일방의 부재로부터 타방의 부재로 확산되고, 일방의 부재측으로부터 타방의 부재측을 향하여, Pt 및/또는 Ni 의 질량 함유율이 연속적으로 또는 단계적으로 증대 또는 감소하고 있는 영역으로서 확인할 수 있다. 또, 저항 용접 및 열 압착과 같이, 접합하는 부재끼리에 압력을 가하여 소성 변형을 일으키게 함으로써 부재끼리를 접합하고 있는 경우에는, 부재끼리가 소성 변형되어 밀착되어 있는 것이 관찰된다. 레이저 용접 등과 같이 용융부가 형성되는 경우, 용융부를 금속 현미경으로 관찰하면, 접합하는 부재의 용융액이 응고된 후에 형성되는 특유의 결정 조직, 예를 들어 덴드라이트 조직 등이 용융부의 영역 전체에 관찰되거나, 부재끼리가 혼합된 마블상의 용융 합금층이 용융부의 영역 전체에 관찰되거나 한다. 또한, 고상 확산 접합의 경우, 접합하는 부재의 융점 이하의 온도에서 접합되기 때문에, 확산층 (60, 70) 을 금속 현미경으로 관찰한 경우, 확산층 (60, 70) 의 일부에 덴드라이트 조직 등의 결정 조직이나 부재끼리가 혼합된 마블상의 용융 합금층이 관찰되거나 하는 경우는 있어도, 확산층 (60, 70) 의 영역 전체에 덴드라이트 조직 등의 결정 조직이나 부재끼리가 혼합된 마블상의 용융 합금층이 관찰되거나 하는 경우는 없다.

칩 (9) 은, 클래드 확산층 (60) 의 두께를 C ㎛, 확산층 (70) 의 두께를 D ㎛ 로 하면, C ＞ D 를 만족시키는 것이 바람직하다.

칩 (9) 과 접지 전극 (8) 은, 방전층 (40) 과 완화층 (50) 및 완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 이라고 하는 2 개의 접합부를 갖는다. 일방의 접합부에서 박리가 발생하면 전체의 응력이 완화되어, 타방의 접합부에서의 박리가 억제된다. C ≤ D 인 경우, 방전층 (40) 과 완화층 (50) 사이의 접합 강도가 완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 사이의 접합 강도를 하회하기 쉬워지기 때문에, 방전층 (40) 과 완화층 (50) 사이에 크랙이 발생하기 쉬워진다. 방전층 (40) 과 완화층 (50) 사이의 접합부인 클래드 확산층 (60) 은, 완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 사이의 접합부인 확산층 (70) 에 비해 연소실 내의 내부에 배치되어, 가혹한 환경에 놓여져 있기 때문에, 방전층 (40) 과 완화층 (50) 사이에 크랙이 발생한 경우에는, 완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 사이에 크랙이 발생한 경우에 비해 크랙이 진전되어, 칩이 탈락할 가능성이 높다. 따라서, C ＞ D 를 만족시키는, 즉 클래드 확산층 (60) 의 두께 C 가 확산층 (70) 의 두께 D 보다 큰 편이, 가혹한 환경하에 놓여지는 방전층 (40) 과 완화층 (50) 의 접합부에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있고, 또 크랙의 진전 및 칩의 탈락을 억제할 수 있다.

클래드 확산층 (60) 및 확산층 (70) 각각의 두께는, 고상 확산 접합의 조건, 예를 들어 전류값, 가열 온도, 처리 시간 등을 적절히 변경함으로써 조제할 수 있다.

클래드 확산층 (60) 및 확산층 (70) 각각의 두께는, 다음과 같이 하여 구할 수 있다. 먼저, 전술한 방전층 (40) 및 완화층 (50) 에 함유되는 각 성분의 함유율을 측정할 때와 동일하게 하여 절단면을 노출시키고, 절단면을 경면 마무리하여 연마면으로 한다. 이 연마면에 있어서, 방전층 (40) 및 완화층 (50) 의 적층 방향으로 분석 라인을 설정하고, 이 분석 라인을 따라 EPMA 에 부속된 WDS 에 의해 특성 X 선을 측정하여, 예를 들어 도 8 에 나타내는 라인 분석 프로파일을 얻는다. 세로축은 원소의 함유율 I (질량％) 를 나타내고, 가로축은 분석 라인을 따라 측정한 거리 X 를 나타낸다. 도 8 에서는, Pt 의 라인 분석 프로파일 PF_Pt 와 Ni 의 라인 분석 프로파일 PF_Ni 를 나타낸다. 또한, 얻어진 라인 분석 프로파일은, 노이즈 제거를 위해서 파장 1 ㎛ 미만의 미소한 특성 X 선 강도의 변동 성분을 필터링에 의해 제거하는 것이 바람직하다.

다음으로, 방전층 (40), 완화층 (50) 및 접지 전극 (8) 의 각각의 연마면에 있어서, 각각의 층의 중심 부근, 즉 다른 층과의 경계 및 표면의 각각으로부터 0.05 ㎜ 이상 떨어진 임의의 적어도 3 개 지점의 측정점에서 Pt 및 Ni 의 함유율 (질량％) 을 측정한다. 얻어진 측정값의 산술 평균을 구하여, 방전층 (40) 에 있어서의 Pt 의 함유율을 I_Pt1, Ni 의 함유율을 I_Ni1, 완화층 (50) 에 있어서의 Pt 의 함유율을 I_Pt2, Ni 의 함유율을 I_Ni2, 접지 전극 (8) 에 있어서의 Pt 의 함유율을 I_Pt3, Ni 의 함유율을 I_Ni3 으로 한다.

도 8 에 있어서, Pt 의 라인 분석 프로파일 PF_Pt 와, Pt 의 함유율 I ＝ I_Pt1 － 0.03 × (I_Pt1 － I_Pt2) … 식 (1) 이 나타내는 직선의 교점의 x 좌표를 x₁, Ni 의 라인 분석 프로파일 PF_Ni 와, Ni 의 함유율 I ＝ I_Ni1 ＋ 0.03 × (I_Ni2 － I_Ni1) … 식 (2) 가 나타내는 직선의 교점의 x 좌표를 x₂ 로 하고, 이들 값의 평균값을 방전층 (40) 과 클래드 확산층 (60) 의 경계의 x 좌표 x_m1 (＝(x₁ ＋ x₂)/2) 로 한다. 또, 동일하게 하여, Pt 의 라인 분석 프로파일 PF_Pt 와, Pt 의 함유율 I ＝ I_Pt2 ＋ 0.03 × (I_Pt1 － I_Pt2) … 식 (3) 이 나타내는 직선의 교점의 x 좌표를 x₃, Ni 의 라인 분석 프로파일 PF_Ni 와, Ni 의 함유율 I ＝ I_Ni2 － 0.03 × (I_Ni2 － I_Ni1) … 식 (4) 가 나타내는 직선의 교점의 x 좌표를 x₄ 로 하고, 이들 값의 평균값을 클래드 확산층 (60) 과 완화층 (50) 의 경계의 x 좌표 x_m2 (＝(x₃ ＋ x₄)/2) 로 한다.

또한, Pt 의 라인 분석 프로파일 PF_Pt 와, Pt 의 함유율 I ＝ I_Pt2 － 0.03 × (I_Pt2 － I_Pt3) … 식 (5) 가 나타내는 직선의 교점의 x 좌표를 x₅, Ni 의 라인 분석 프로파일 PF_Ni 와, Ni 의 함유율 I ＝ I_Ni2 ＋ 0.03 × (I_Ni3 － I_Ni2) … 식 (6) 이 나타내는 직선의 교점의 x 좌표를 x₆ 으로 하고, 이들 값의 평균값을 완화층 (50) 과 확산층 (70) 의 경계의 x 좌표 x_m3 (＝(x₅ ＋ x₆)/2) 으로 한다. 또, 동일하게 하여, Pt 의 라인 분석 프로파일 PF_Pt 와, Pt 의 함유율 I ＝ I_Pt3 ＋ 0.03 × (I_Pt2 － I_Pt3) … 식 (7) 이 나타내는 직선의 교점의 x 좌표를 x₇, Ni 의 라인 분석 프로파일 PF_Ni 와, Ni 의 함유율 I ＝ I_Ni3 － 0.03 × (I_Ni3 － I_Ni2) … 식 (8) 이 나타내는 직선의 교점의 x 좌표를 x₈ 로 하고, 이들 값의 평균값을 확산층 (70) 과 접지 전극 (8) 의 경계의 x 좌표 x_m4 (＝(x₇ ＋ x₈)/2) 로 한다.

클래드 확산층 (60) 의 두께 t₁ 은, t₁ ＝ |x_m1 － x_m2| 에 의해, 확산층 (70) 의 두께 t₂ 는, t₂ ＝ |x_m3 － x_m4| 에 의해 산출한다.

또한, 분석 라인의 설정 위치에 의해 두께 t₁, t₂ 가 변동하는 경우에는, 분석 라인의 위치를 적절히 변경하여 복수의 분석 라인에 있어서 Pt 및 Ni 의 함유율 (질량％) 을 측정하고, 상기 서술한 바와 같이 하여 두께 t₁, t₂ 를 산출하고, 얻어진 값의 산술 평균을 최종적인 클래드 확산층 (60) 의 두께 t₁ 및 확산층 (70) 의 두께 t₂ 로 하는 것이 바람직하다.

이 칩 (9) 은, 접지 전극 (8) 에 있어서의 평면 형상의 대향면 (31) 에 접합되어 있는데, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 대향면 (631) 이 바닥이 있는 오목부 (632) 를 갖고, 이 오목부 (632) 에 칩 (609) 이 끼워넣어지고, 완화층 (650) 이 고상 확산 접합에 의해 형성되어 이루어지는 확산층 (670) 을 개재하여 오목부 (632) 에 접합되어 있어도 된다. 오목부 (632) 는, 완화층 (650) 의 형상과 상보적인 형상을 가지며, 대향면 (631) 으로부터 대향면 (631) 에 직교하는 방향을 향하여 절삭 등에 의해 형성된다. 또, 다른 양태로서, 전류를 흘리면서 칩을 접지 전극의 대향면에 압착시킴으로써 칩이 접지 전극에 매설되도록 해도 된다.

또한, 이 실시형태에서는, 중심 전극 (4) 에 칩이 형성되어 있지 않지만, 칩은 중심 전극 (4) 과 접지 전극 (8) 의 양방에 형성되어 있어도 된다. 중심 전극 (4) 에 칩이 형성되어 있는 경우에는, 중심 전극 (4) 에 형성되는 칩은, 칩으로서 사용되는 공지된 재료로 형성되고, 공지된 접합 방법으로 중심 전극 (4) 에 접합되면 된다. 이 실시형태의 스파크 플러그 (1) 에 있어서의 불꽃 방전 갭 (G) 은, 중심 전극 (4) 의 선단과 칩 (9) 의 중심 전극 (4) 에 대향하는 방전면 (41) 사이의 최단 거리이다. 중심 전극 (4) 에 칩이 형성되어 있는 경우에는, 중심 전극 (4) 에 형성된 칩의 선단과 접지 전극 (8) 에 형성된 칩의 방전면 사이의 최단 거리이다. 이 불꽃 방전 갭 (G) 은, 통상적으로, 0.3 ∼ 1.5 ㎜ 로 설정되고, 이 불꽃 방전 갭 (G) 에 의해 불꽃 방전이 발생한다.

이 스파크 플러그 (1) 는, 볼록한 모양으로 변형되는 경향이 있는 Pt-Rh 합금에 의해 형성되는 방전층 (40) 과 오목한 모양으로 변형되는 경향이 있는 Pt-Ni 합금에 의해 형성되는 완화층 (50) 을 갖는 칩 (9) 을 구비하고, 방전층 (40) 의 평균 단면적 A 와 완화층 (50) 의 평균 단면적 B 의 비 A/B 가, 0.81 ≤ A/B ≤ 1.21 을 만족시키기 때문에, 칩 (9) 의 변형 및 박리를 억제할 수 있다. 또, 불꽃 방전이 실시되는 측에 Pt-Rh 합금에 의해 형성되는 방전층 (40) 이 배치되어 있기 때문에, 내불꽃 소모성 및 내산화성이 우수하다. 또한, 방전층 (40) 과 완화층 (50) 및 완화층 (50) 과 접지 전극 (8) 이, 각각 고상 확산 접합에 의해 접합되어, 용융부의 체적은 작기 때문에, 내소모성이 우수하다.

스파크 플러그 (1) 는, 예를 들어 다음과 같이 하여 제조된다.

접지 전극 (8) 및 중심 전극 (4) 은, 예를 들어, 진공 용해로를 사용하여, 원하는 조성을 갖는 합금의 용탕을 조제하고, 드로잉 가공 등을 하여 소정 형상 및 소정 치수로 적절히 조정하여 제작한다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 접지 전극 (608) 에 칩 (609) 을 매설하는 경우에는, 절삭 등에 의해 오목부 (632) 를 형성한다. 또한, 저항 용접 등에 의해 칩 (609) 을 접지 전극 (608) 에 매설하는 경우에는, 오목부 (632) 를 형성하지 않아도 된다. 접지 전극 (8) 을, 외층과 이 외층의 축심부에 매립되도록 형성된 심부에 의해 형성하는 경우에는, 접지 전극 (8) 은 컵상으로 형성한 Ni 합금 등으로 이루어지는 외재에, 외재보다 열전도율이 높은 Cu 합금 등으로 이루어지는 내재를 삽입하고, 압출 가공 등의 소성 가공으로, 외층의 내부에 심부를 갖는 접지 전극 (8) 을 형성한다. 중심 전극 (4) 도 또한 접지 전극 (8) 과 마찬가지로 외층과 심부에 의해 형성해도 되고, 이 경우에는 접지 전극 (8) 과 동일하게 하여 컵상으로 형성한 외재에 내재를 삽입하고, 압출 가공 등의 소성 가공을 한 후, 대략 각기둥상으로 소성 가공한 것을 중심 전극 (4) 으로 할 수 있다.

이어서, 소정 형상으로 소성 가공 등에 의해 형성한 주체 금구 (7) 의 선단에, 접지 전극 (8) 의 일단부를 전기 저항 용접 및/또는 레이저 용접 등에 의해 접합한다.

칩 (9) 은, 먼저, 방전층 (40) 이 되는 원반체와 완화층 (50) 이 되는 원반체를 제작한다. 예를 들어, 방전층 (40) 이 되는 원반체는, Pt 및 Rh 를 적어도 함유하는 칩 재료를 배합 및 용해하여 얻어지는 용해재를, 예를 들어 압연에 의해 판재로 가공하고, 그 판재를 타발 (打拔) 가공에 의해 소정 형상으로 타발하여 형성하는 방법, Pt 및 Rh 를 적어도 함유하는 합금을 압연, 단조 또는 신선 (伸線) 에 의해 선상 또는 로드상의 소재로 가공한 후에, 이것을 길이 방향으로 소정 길이로 절단하여 형성하는 방법 등을 채용할 수 있다. 완화층 (50) 이 되는 원반체도 방전층 (40) 과 동일하게 하여 제작할 수 있다.

이어서, 방전층 (40) 이 되는 원반체와 완화층 (50) 이 되는 원반체를 고상 확산 접합에 의해 접합하여 칩 (9) 을 제작한다. 이어서, 제작한 칩 (9) 에 있어서의 완화층 (50) 과 제작한 접지 전극 (8) 의 대향면 (31) 을 고상 확산 접합에 의해 접합한다. 이 방법에 의하면, 클래드 확산층 (60) 의 두께 C 가 확산층 (70) 의 두께 D 보다 커지도록, 두께 C, D 를 용이하게 조정할 수 있다. 클래드 확산층 (60) 은 확산층 (70) 에 비해 연소실 내의 내부에 배치되어, 가혹한 환경에 놓여져 있기 때문에, 클래드 확산층 (60) 에 크랙이 발생한 경우에는, 확산층 (70) 에 크랙이 발생한 경우에 비해 크랙이 진전되어, 칩 (9) 이 박리될 가능성이 높아진다. 이 스파크 플러그 (1) 의 제조 방법에 의하면, 클래드 확산층 (60) 의 두께 C 가 확산층 (70) 의 두께 D 보다 커지도록 클래드 확산층 (60) 과 확산층 (70) 을 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 가혹한 환경하에 놓여지는 클래드 확산층 (60) 에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있고, 또 크랙의 진전 및 칩의 박리를 억제할 수 있다.

상기 방법과는 다른 방법으로서, 완화층 (50) 이 되는 원반체와 접지 전극 (8) 의 대향면 (31) 을 고상 확산 접합에 의해 접합한 후에, 완화층 (50) 에 있어서의 접지 전극 (8) 이 접합되어 있는 측과는 반대측의 면에 방전층 (40) 이 되는 원반체를 적층하여 고상 확산 접합에 의해 접합하는 방법을 채용해도 된다. 그 밖에, Pt 및 Rh 를 적어도 함유하는 칩 재료, Pt 및 Ni 를 적어도 함유하는 칩 재료를 배합 및 용해하여 얻어지는 용해재를 각각 압연 등에 의해 판재로 가공하여 고상 확산 접합한 후, 그 판재를 타발 가공에 의해 소정 형상으로 타발하여 형성하는 방법을 채용해도 된다. 또한, 각 층의 밀착도를 향상시키기 위해, 확산층을 열처리에 의해 두껍게 형성하는 방법도 채용할 수 있다.

한편, 세라믹 등을 소정 형상으로 소성함으로써 절연체 (3) 를 제작하고, 이 절연체 (3) 의 축공 (2) 내에 중심 전극 (4) 을 삽입하여 형성하고, 접속부 (6) 를 형성하는 조성물을 상기 축공 (2) 내에 예비 압축하면서 충전한다. 이어서, 상기 축공 (2) 내의 단부로부터 단자 금구 (5) 를 압입하면서 상기 조성물을 압축 가열한다. 이렇게 하여 상기 조성물이 소결되어 접속부 (6) 가 형성된다. 이어서, 접지 전극 (8) 이 접합된 주체 금구 (7) 에 이 중심 전극 (4) 등이 고정된 절연체 (3) 를 조립한다. 마지막으로, 접지 전극 (8) 의 선단부를 중심 전극 (4) 측으로 절곡시켜, 접지 전극 (8) 에 접합된 칩 (9) 의 방전면 (41) 이 중심 전극 (4) 의 선단과 대향하도록 하여 스파크 플러그 (1) 가 제조된다.

본 발명에 관련된 스파크 플러그 (1) 는, 자동차용의 내연 기관, 예를 들어 가솔린 엔진 등의 점화 플러그로서 사용되고, 내연 기관의 연소실을 구획 형성하는 헤드 (도시 생략) 에 형성된 나사공에 상기 나사부 (24) 가 나사 결합되어 소정의 위치에 고정된다. 이 발명에 관련된 스파크 플러그 (1) 는, 어떠한 내연 기관에도 사용할 수 있다. 이 발명에 관련된 스파크 플러그 (1) 는, 혹독한 냉열 사이클이 반복되는 환경하에 스파크 플러그가 노출되는 내연 기관에 특히 바람직하다.

이 발명에 관련된 스파크 플러그 (1) 는, 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에 있어서 여러 가지의 변경이 가능하다.

실시예

1. 냉열 사이클 시험

(샘플의 제작)

NCF601 로 이루어지는 각재 (角材) 에 표 1 에 나타내는 각 칩을 저항 용접에 의해 접합하여 샘플을 제작하였다. 표 1 에 나타내는 시험 번호 1 ∼ 3 및 24 ∼ 26 의 칩은, 칩 전체가 표 1 에 나타내는 조성을 갖는 칩이다. 표 1 에 나타내는 시험 번호 4 ∼ 23 및 27 ∼ 29 의 칩은, 방전층과 완화층을 갖는 클래드 칩이다. 클래드 칩은, 표 1 에 나타내는 조성을 갖는 방전층이 되는 원반체 또는 각반체와 표 1 에 나타내는 조성을 갖는 완화층이 되는 원반체 또는 각반체를 준비하고, 양자를 저항 용접에 의해 접합하여 제작하였다. 클래드 칩을 각재에 접합할 때에는, 완화층을 각재에 접촉시켜 저항 용접에 의해 접합하였다.

시험 번호 4 ∼ 23 및 27 ∼ 29 의 칩에 있어서의 평균 단면적 A, B 는, 전술한 바와 같이 X 선 CT 스캐너 (주식회사 토시바 제조, TOSCANER-32300μFD) 를 사용하여 복수의 단층 화상을 얻고, 얻어진 단층 화상의 산술 평균에 의해 구하였다. 평균 단면적 B 에 대한 평균 단면적 A 의 비 (A/B) 를 산출하고, 표 1 에 나타냈다.

방전층과 완화층의 밀도가 가까운 경우에는, X 선 CT 스캐너에 의한 층의 판별이 어려워지기 때문에, 칩의 중심을 통과하고, 방전층 및 완화층의 적층 방향에 평행한 면으로 칩을 절단하고, 절단면을 경면 마무리하여 연마면으로 하고, 이 연마면에 있어서 주사형 전자 현미경 (SEM : Scanning Electron Microscope) 에 부속된 에너지 분산형 X 선 분석기 (EDS : Energy Dispersive Spectrometer) (니혼 전자 주식회사 제조, IT300) 로 조성을 확인한 후, X 선 CT 스캐너에 의해 얻어진 단면 화상의 산술 평균에 의해 평균 단면적 A 및 B 를 구하였다.

칩의 조성은, 전술한 바와 같이, 칩의 중심을 통과하고, 방전층 및 완화층의 적층 방향에 평행한 면으로 칩을 절단하고, 절단면을 경면 마무리하여 연마면으로 하고, 이 연마면에 있어서, 연마면의 중심 부근, 클래드 칩의 경우에는, 방전층 및 완화층 각각의 중심 부근에 있어서의 임의의 5 개 지점의 측정점에서 성분 분석을 실시하고, 얻어진 측정값의 산술 평균을 칩, 방전층 및 완화층 각각의 조성으로 하였다. 성분 분석은, 전자선 마이크로 애널라이저 (EPMA : Electron Probe Micro Analyzer) 에 부속된 파장 분산형 X 선 분광기 (WDS : Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer) (니혼 전자 주식회사 제조, JXA-8500F) 에 의해 가속 전압 : 20 ㎸, 스포트 직경 100 ㎛ 로 설정하여 실시하였다. 또한, 표 1 에 있어서, 예를 들어 「Pt-20Rh」라는 기재는, Rh 의 함유율이 20 질량％ 이고, 잔부가 Pt 인 것을 나타낸다.

또, 상기 연마면을 EPMA 에 부속된 WDS 에 의해 매핑 분석을 실시한 결과, 방전층과 완화층 사이 및 완화층과 접지 전극 사이에 수백 ㎛ 의 두께를 갖는 확산층이 확인되었다. 어느 확산층도, 양측에 인접해 있는 부재 중 일방의 부재측으로부터 타방의 부재측을 향하여, Pt 의 함유율 및/또는 Ni 의 함유율이 증대 또는 감소하는 경사 조성을 가지고 있었다.

방전층과 완화층 사이의 클래드 확산층의 두께 C 와 완화층과 각재의 대향면 사이의 확산층의 두께 D 는, 전술한 바와 같이 구하였다. 먼저, 칩의 조성을 구할 때와 동일하게 하여, 칩의 연마면을 얻고, 이 연마면에 있어서, 방전층 및 완화층의 적층 방향으로 분석 라인을 설정하고, 이 분석 라인을 따라 EPMA 에 부속된 WDS 에 의해 특성 X 선을 측정하여, 라인 분석 프로파일 PF_Pt, PF_Ni 를 얻었다. 또, 방전층, 완화층 및 각재 각각의 중심 부근에 있어서의 Pt 및 Ni 의 함유율 (질량％) 의 평균값 I_Pt1, I_Pt2, I_Pt3, I_Ni1, I_Ni2, I_Ni3 을 전술한 바와 같이 구하였다. 이들 값과 라인 분석 프로파일 PF_Pt, PF_Ni 로부터 전술한 바와 같이 클래드 확산층의 두께 C 및 확산층의 두께 D 를 구하였다.

(냉열 사이클 시험 방법)

제작한 샘플을 버너로 가열하여, 1100 ℃ 에서 120 초간 유지하고, 60 초간방랭하는 사이클을 1 사이클로 하여, 1000 사이클 실시하는 냉열 사이클 시험을 실시하였다.

(칩의 변형량)

각재에 있어서의 칩이 접합된 면에 직교하는 방향을 Y 로 하고, 상기 면 상의 점을 O 로 하여 칩이 배치되어 있는 방향은 정 (正) 으로 한다. 냉열 사이클 시험 후에 있어서, 칩에 있어서의 각재에 접합되어 있는 측과는 반대측의 면 중, Y 의 값이 최대인 부위와 최소인 부위에 있어서의 Y 의 값을 측정하고, 최대값과 최소값의 차를 변형량으로 하였다. 표 1 에 있어서, 칩의 중앙부의 Y 의 값이 칩의 단부에 비해 클 때의 변형량을 정, 칩의 중앙부의 Y 의 값이 칩의 단부에 비해 작을 때의 변형량을 부 (負) 로서 나타냈다.

(칩의 변형 억제 효과)

표 1 에 나타내는 「칩의 변형량」의 절대값에 의해 이하의 기준에 따라 칩의 변형 억제 효과를 평가하고, 표 1 에 나타냈다.

× : 변형량이 40 ㎛ 이상

△ : 변형량이 20 ㎛ 이상 40 ㎛ 미만

○ : 변형량이 10 ㎛ 이상 20 ㎛ 미만

◎ : 변형량이 10 ㎛ 미만

(칩의 박리성 평가)

냉열 사이클 시험 후의 샘플을 수지에 매립하고, 칩의 직경을 측정할 수 있도록 칩의 축선을 통과하는 면으로 절단하였다. 완화층과 각재의 접합 부분에 있어서, 양자가 간극 없이 접합되어 있는 부분의 폭 f 와, 완화층과 방전층의 접합 부분에 있어서, 양자가 간극 없이 접합되어 있는 부분의 폭 g 를 측정하였다. 칩의 폭을 E 로 하여, 완화층과 각재의 접합 부분의 박리 비율 X, 및 완화층과 방전층의 접합 부분의 박리 비율 Y 를 다음의 식에 따라 산출하였다.

X ＝ {(E － f)/E} × 100 (％)

Y ＝ {(E － g)/E} × 100 (％)

박리 비율 X 및 Y 의 값에 의해 이하의 기준에 따라 칩의 박리성을 평가하고, 표 1 에 나타냈다.

× : X 또는 Y 의 값이 50 ％ 이상

△ : X 또는 Y 의 값이 30 ％ 이상 50 ％ 미만

○ : X 또는 Y 의 값이 10 ％ 이상 30 ％ 미만

◎ : X 또는 Y 의 값이 10 ％ 미만

2. 내구 시험

(스파크 플러그의 제작)

도 1 에 나타내는 스파크 플러그와 동일한 형상을 갖는 스파크 플러그를 제작하였다. 칩은, 「1. 냉열 사이클 시험」과 동일하게 하여 제작하고, 인코넬 601 제의 접지 전극에 저항 용접에 의해 접합하였다.

(내구 시험 방법)

제작한 스파크 플러그를, 배기량 2.0 리터, 직렬 4 기통의 터보 엔진에 장착하고, 공연비 12.0, 흡인 부압 190 ㎪ 의 조건에서, 엔진을 전체 개방 상태에서 200 시간 동작시켰다.

(칩의 소모성 평가)

내구 시험 전후에 있어서의 불꽃 방전 갭 (G) 를 핀게이지로 측정하고, 불꽃 방전 갭 (G) 의 증가량을 산출하였다. 불꽃 방전 갭 (G) 의 증가량에 의해 이하의 기준에 따라 칩의 소모성을 평가하고, 표 1 에 나타냈다. 또한, 표 1 에 있어서의 「소모성」의 란에 있어서 「통상」의 경우에는, 내구 시험 전의 불꽃 방전 갭 (G) 이 0.75 ㎜ 이고, 「고부하」의 경우에는, 내구 시험 전의 불꽃 방전 갭 (G) 이 1.05 ㎜ 이다.

「통상」의 경우

× : 불꽃 방전 갭 (G) 의 증가량이 0.20 ㎜ 이상

△ : 불꽃 방전 갭 (G) 의 증가량이 0.165 ㎜ 이상 0.20 ㎜ 미만

○ : 불꽃 방전 갭 (G) 의 증가량이 0.15 ㎜ 이상 0.165 ㎜ 미만

◎ : 불꽃 방전 갭 (G) 의 증가량이 0.15 ㎜ 미만

「고부하」의 경우

× : 불꽃 방전 갭 (G) 의 증가량이 0.30 ㎜ 이상

△ : 불꽃 방전 갭 (G) 의 증가량이 0.20 ㎜ 이상 0.30 ㎜ 미만

○ : 불꽃 방전 갭 (G) 의 증가량이 0.165 ㎜ 이상 0.20 ㎜ 미만

◎ : 불꽃 방전 갭 (G) 의 증가량이 0.15 ㎜ 이상 0.165 ㎜ 미만

☆ : 불꽃 방전 갭 (G) 의 증가량이 0.15 ㎜ 미만

(종합 평가)

표 1 에 있어서, 「☆」를 4 점, 「◎」를 3 점, 「○」를 2 점, 「△」를 1 점, 「×」를 0 점으로 하여, 각 샘플에 있어서의 각 평가 항목의 득점의 합계에 의해 이하의 기준에 따라 평가하였다. 단, 각 평가 항목 중에 하나라도 「×」가 있는 경우에는, 합계점에 상관없이 종합 평가를 「×」로 하였다.

× : 0 점 ∼ 10 점

△ : 11 점 ∼ 15 점

○ : 15 점 ∼ 17 점

◎ : 18 점

☆ : 19 점

표 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 관련된 청구항 1 의 범위 내에 있는 시험 번호 8 ∼ 15, 17 ∼ 20, 22, 23, 27 ∼ 29 의 샘플은 모두 칩의 변형성, 박리성 및 소모성의 시험 결과가 양호하여, 종합 평가가 양호하였다. 한편, 본 발명에 관련된 청구항 1 의 범위 밖에 있는 시험 번호 1 ∼ 7, 16, 21, 24 ∼ 26 의 샘플은, 칩의 변형성, 박리성 및 소모성 중 어느 적어도 하나의 시험 결과가 나빠, 종합 평가가 나빴다. 이하에, 각 샘플에 대해서 구체적으로 설명한다.

시험 번호 1 및 2 와 시험 번호 8 ∼ 10 을 비교하면, Pt-20Rh 합금제의 칩을 구비한 시험 번호 1 의 샘플은, 내소모성이 우수한 한편으로, 볼록한 모양으로 변형되어, 칩과 접지 전극의 내박리성이 떨어져 있었다. Pt-10Ni 합금제의 칩을 구비한 시험 번호 2 의 샘플은, 내소모성이 떨어지고, 칩은 오목한 모양으로 변형되었다. 한편, Pt-20Rh 합금제의 방전층과 Pt-10Ni, Pt-20Ni, Pt-40Ni 합금제의 완화층을 각각 접합하여 일체화한 칩을 구비한 시험 번호 8 ∼ 10 의 샘플은, 모두 칩의 변형성, 박리성 및 소모성의 시험 결과가 양호하여, 종합 평가가 양호하였다. 시험 번호 8 ∼ 10 의 샘플은, 볼록한 모양으로 변형되는 경향이 있는 방전층과 오목한 모양으로 변형되는 경향이 있는 완화층을 일체화한 칩을 구비하는 점에서, 변형성 및 박리성이 양호하고, 불꽃 방전이 실시되는 부위에 내소모성이 우수한 Pt-20Rh 합금제의 방전층이 배치되어 있는 점에서 내소모성이 양호한 것을 알 수 있다.

시험 번호 4 및 5 와 시험 번호 1 을 비교하면, 모두 불꽃 방전이 실시되는 부위에 Pt-20Rh 합금이 배치되어 있는 점에서 내소모성이 우수한 한편으로, 변형성 및 박리성이 떨어져 있었다. Pt 제 및 Pt-5Au 합금제의 완화층을 각각 갖는 시험 번호 4 및 5 의 샘플은, 시험 번호 1 의 샘플에 비해 볼록한 모양으로 변형되는 변형량이 컸다. 이 점에서, 완화층을 가지고 있어도 칩의 변형 및 박리가 억제된다고는 할 수 없어, 완화층의 재질에 따라서는 변형량이 커지는 것을 알 수 있다.

시험 번호 6 및 7 과 시험 번호 3 을 비교하면, 모두 불꽃 방전이 실시되는 부위에 Ir 을 함유하는 합금이 배치되어 있는 점에서, 고부하에 있어서의 내소모성이 떨어져 있었다. Pt-10Ni 합금제의 완화층을 갖는 시험 번호 6 및 7 의 샘플은, 상기 완화층을 갖지 않는 시험 번호 3 의 샘플에 비해 변형량이 작고, 또 박리성도 양호하였다.

시험 번호 17 ∼ 20 과 시험 번호 16 을 비교하면, 방전층의 평균 단면적 A 와 완화층의 평균 단면적 B 의 비 A/B 가 1.21 보다 큰 시험 번호 16 의 샘플은, 비 A/B 가 0.81 이상 1.21 이하인 시험 번호 17 ∼ 20 의 샘플에 비해, 칩의 변형량이 커서, 변형 억제 효과가 떨어져 있었다.

시험 번호 17 ∼ 20 과 시험 번호 21 을 비교하면, 방전층의 평균 단면적 A 와 완화층의 평균 단면적 B 의 비 A/B 가 0.81 보다 작은 시험 번호 21 의 샘플은, 비 A/B 가 0.81 이상 1.21 이하인 시험 번호 17 ∼ 20 의 샘플에 비해, 방전층과 완화층 사이의 접합 부분에 있어서의 내박리성이 떨어져 있었다.

시험 번호 11 ∼ 13 과 시험 번호 14 및 15 를 비교하면, Pt 및 Rh 의 합계 함유율이 90 질량％ 이상인 칩을 구비하는 시험 번호 11 ∼ 13 의 샘플은, Pt 및 Rh 의 합계 함유율이 90 질량％ 미만인 칩을 구비하는 시험 번호 14 및 15 에 비해, 고부하에 있어서의 내소모성이 양호하였다.

시험 번호 9 와 시험 번호 22 및 23 을 비교하면, 방전층과 완화층 사이의 클래드 확산층의 두께 C 와 완화층과 접지 전극 사이의 확산층의 두께 D 의 비 C/D 가 1 이하인 시험 번호 22 및 23 의 샘플은, C/D 가 1 보다 큰 시험 번호 9 의 샘플에 비해, 방전층과 완화층 사이의 접합 부분에 있어서의 내박리성이 떨어져 있었다.

시험 번호 24 ∼ 26 및 시험 번호 27 ∼ 29 와, 시험 번호 1 ∼ 3 및 시험 번호 8 ∼ 10 은, 전자가 각기둥상의 칩인 데 반해, 후자가 원반상의 칩인 점에서 칩의 형상만이 상이하다. 한편, 시험 번호 24 ∼ 26 과 시험 번호 1 ∼ 3, 및 시험 번호 27 ∼ 29 와 시험 번호 8 ∼ 10 은 각각 동일한 평가 결과가 얻어졌다. 따라서, 칩의 형상에 상관없이 동일한 과제가 발생하고, 본 발명에 의하면 동일한 평가 결과가 얻어지는 것을 알 수 있다.

이상으로부터, Pt-Rh 합금에 의해 형성된 방전층과 Pt-Ni 합금에 의해 형성된 완화층이 클래드 확산층을 개재하여 접합된 칩이 접지 전극에 확산층을 개재하여 접합되고, 방전층의 평균 단면적 A 와 완화층의 평균 단면적 B 의 비 A/B 가 0.81 이상 1.21 이하이면, 칩의 변형성, 내박리성 및 내소모성이 우수한 것을 알 수 있다.

1 : 스파크 플러그
2 : 축공
3 : 절연체
4 : 중심 전극
5 : 단자 금구
6 : 접속부
7 : 주체 금구
8, 308, 408, 508, 608, 708a, 708b : 접지 전극
9, 309, 409, 509, 609, 709a, 709b : 칩
11 : 후단측 동체부
12 : 대경부
13 : 선단측 동체부
14 : 각장부
24 : 나사부
25 : 가스 시일부
26 : 공구 걸어맞춤부
27 : 코킹부
28 : 후단부
29 : 막대상부
31, 631 : 대향면
40, 340, 440, 540, 640 : 방전층
50, 350, 450, 550, 650 : 완화층
60 : 클래드 확산층
70 : 확산층
41 : 방전면
632 : 오목부
G : 불꽃 방전 갭
C : 클래드 확산층의 두께
D : 확산층의 두께

Claims (4)

1. 중심 전극과, 상기 중심 전극에 간극을 사이에 두고 배치된 접지 전극과, 상기 접지 전극에 있어서의 상기 중심 전극에 대향하는 대향면에 접합된 칩을 구비하는 스파크 플러그로서,
   상기 칩은, 방전층과 완화층을 갖고,
   상기 완화층은, Pt-Ni 합금에 의해 형성됨과 함께 상기 대향면에 확산층을 개재하여 접합되고,
   상기 확산층은, 상기 접지 전극측으로부터 상기 완화층측을 향하여, Pt 의 함유율이 증대되는 경사 조성 및 Ni 의 함유율이 감소되는 경사 조성 중 하나 이상으로 되는 경사 조성을 갖고,
   상기 방전층은, Pt-Rh 합금에 의해 형성됨과 함께 상기 완화층에 있어서의 상기 접지 전극이 접합되어 있는 측과는 반대측에 클래드 확산층을 개재하여 접합되고,
   상기 클래드 확산층은, 상기 완화층측으로부터 상기 방전층측을 향하여, Pt 의 함유율이 증대되는 경사 조성 및 Ni 의 함유율이 감소되는 경사 조성 중 하나 이상으로 되는 경사 조성을 갖고,
   상기 방전층을 상기 대향면에 평행한 면으로 절단했을 때에 얻어지는 복수의 단면의 평균 단면적을 A ㎟, 상기 완화층을 상기 대향면에 평행한 면으로 절단했을 때에 얻어지는 복수의 단면의 평균 단면적을 B ㎟ 로 하면, 0.81 ≤ A/B ≤ 1.21 을 만족시키고,
   상기 클래드 확산층의 두께를 C ㎛, 상기 확산층의 두께를 D ㎛ 로 하면, C ＞ D 를 만족시키는 스파크 플러그.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 방전층은, Pt 및 Rh 의 합계 함유율이 90 질량％ 이상인 스파크 플러그.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 기재된 스파크 플러그의 제조 방법으로서,
   상기 방전층과 상기 완화층을 고상 확산 접합에 의해 접합하여 상기 칩을 형성한 후에, 상기 완화층과 상기 대향면을 고상 확산 접합에 의해 접합하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조 방법.

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