KR20180007684A - 점화 플러그 - Google Patents

Abstract

(과제) IrAl 금속간 화합물의 피복층을 갖는 전극 팁의 내박리성을 향상시킨다.
(해결 수단) 점화 플러그의 중심 전극과 접지 전극의 적어도 일방은, 전극 본체와, 전극 팁과, 전극 본체와 전극 팁 사이에 형성되는 용접부를 구비한다. 전극 팁은, 팁 본체의 측면을 적어도 덮는 피복층을 구비하고, 피복층은, IrAl 에 의해 형성된다. 용접부와 전극 팁의 경계 근방에서 전극 팁을 절단한 특정 단면에 있어서, 팁 본체의 면적을 Sa 로 하고, 팁 본체의 반대면 중, 용접부와 비접촉인 비접촉 부분을 특정 단면에 투영한 경우에, 투영되는 비접촉 부분의 면적을 Sb 로 할 때, 팁 본체 중, 접합 부분의 면적 (Sa ― Sb) 는, 팁 본체의 면적 Sa 의 35 ％ 이상이다.

Description

점화 플러그{SPARK PLUG}

본 명세서는, 내연 기관 등에 있어서 연료 가스에 점화하기 위한 점화 플러그에 관한 것이다.

내연 기관에 사용되는 점화 플러그는, 예를 들어, 중심 전극과 접지 전극 사이에 형성되는 간극에 불꽃 방전을 발생시켜, 내연 기관 등에 있어서 연료 가스에 점화한다. 내소모성의 향상을 도모하기 위해서, 중심 전극이나 접지 전극 중, 불꽃 방전이 발생하는 간극을 형성하는 부위에, 예를 들어, 이리듐 등의 귀금속제의 전극 팁이 접합된 점화 플러그가 알려져 있다.

또, 특허문헌 1 에는, 이리듐 (Ir) 합금의 표면에, IrAl 금속간 화합물의 피막을 형성한 재료가 개시되어 있다. 이 재료는, 고온 내산화성이 우수하다고 되어 있다.

국제 공개 제2012/033160호

그러나, 상기 재료를, 점화 플러그의 전극 팁에 적용하는 것에 대하여, 충분한 검토가 이루어져 있지 않았다. 특히, 상기 재료를 사용한 전극 팁과 전극 본체의 접합에 대해서는, 충분한 검토가 이루어져 있지 않기 때문에, 전극 팁의 내박리성을 충분히 확보할 수 없을 가능성이 있었다.

본 명세서는, IrAl 금속간 화합물의 피복층을 갖는 전극 팁을 구비하는 점화 플러그에 있어서, 전극 팁의 내박리성을 향상시키는 기술을 개시한다.

본 명세서에 개시되는 기술은, 이하의 적용예로서 실현하는 것이 가능하다.

[적용예 1] 중심 전극과, 상기 중심 전극과의 사이에 간극을 형성하는 접지 전극을 구비하고, 상기 중심 전극과 상기 접지 전극의 적어도 일방은, 전극 본체와, 상기 간극을 형성하는 방전면을 갖는 전극 팁과, 상기 전극 본체와 상기 전극 팁 사이에 형성되고, 상기 전극 본체의 성분과 상기 전극 팁의 성분을 함유하는 용접부를 구비하는 점화 플러그로서,

상기 전극 팁은, 상기 방전면의 반대측에 위치하고, 상기 용접부와 적어도 일부가 접촉하는 반대면과, 상기 방전면과 교차하는 방향을 따르는 측면을 갖는 팁 본체와, 상기 팁 본체의 상기 측면을 적어도 덮는 피복층을 구비하고,

상기 팁 본체는, 이리듐 (Ir) 또는 이리듐 (Ir) 을 주성분으로 하는 합금으로 형성되고,

상기 피복층은, 이리듐 (Ir) 과 알루미늄 (Al) 의 금속간 화합물 (IrAl) 에 의해 형성된 두께 50 ㎛ 이하의 층이며,

상기 전극 본체는, 50 중량％ 이상의 니켈 (Ni) 을 함유하는 합금으로 형성되고,

상기 용접부와 상기 전극 팁의 경계 근방에 위치하고, 또한 상기 방전면과 평행이고, 또한 상기 전극 팁을 통과하고, 또한 상기 용접부를 통과하지 않는 면에서, 상기 전극 팁을 절단한 특정 단면 (斷面) 에 있어서,

상기 팁 본체의 면적을 Sa 로 하고,

상기 반대면 중, 상기 용접부와 비접촉인 비접촉 부분을 상기 방전면과 수직으로 상기 특정 단면에 투영한 경우에, 투영되는 상기 비접촉 부분의 면적을 Sb 로 할 때,

상기 팁 본체 중, 상기 용접부를 사이에 두고 상기 전극 본체와 접합되는 접합 부분의 면적 (Sa ― Sb) 는, 상기 팁 본체의 면적 Sa 의 35 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 점화 플러그.

상기 구성에 의하면, 팁 본체와 전극 본체를 충분히 넓은 면적에 있어서, 용접부에 의해 접합할 수 있다. 이 결과, IrAl 금속간 화합물의 피복층을 갖는 전극 팁을 구비하는 점화 플러그에 있어서, 전극 팁의 내박리성을 향상시킬 수 있다.

[적용예 2] 적용예 1 에 기재된 점화 플러그로서,

상기 접합 부분의 면적 (Sa ― Sb) 는, 상기 팁 본체의 면적 Sa 의 45.7 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 점화 플러그.

상기 구성에 의하면, 팁 본체와 전극 본체를, 더욱 넓은 면적에 있어서, 용접부에 의해 접합할 수 있다. 이 결과, IrAl 금속간 화합물의 피복층을 갖는 전극 팁을 구비하는 점화 플러그에 있어서, 전극 팁의 내박리성을 더욱 향상시킬 수 있다.

[적용예 3] 적용예 1 또는 2 에 기재된 점화 플러그로서,

상기 전극 팁의 표면 중, 노출되어 있는 부분의 면적을 Sc 로 할 때,

상기 접합 부분의 면적 (Sa ― Sb) 는, 면적 Sc 의 7 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 점화 플러그.

상기 구성에 의하면, 전극 팁에 있어서 열을 수용하는 부분의 면적 Sc 에 대하여, 충분히 넓은 면적에서, 팁 본체와 전극 본체를 접합할 수 있다. 이 결과, IrAl 금속간 화합물의 피복층을 갖는 전극 팁을 구비하는 점화 플러그에 있어서, 전극 팁의 내박리성을 더욱 향상시킬 수 있다.

[적용예 4] 적용예 1 ∼ 3 중 어느 한 항에 기재된 점화 플러그로서,

상기 팁 본체와 상기 용접부의 경계 근방에 있어서의 상기 용접부 중의 알루미늄 (Al) 의 함유율은 10 질량％ 이하인 것을 특징으로 하는 점화 플러그.

용접부에 있어서의 알루미늄의 함유율이 높을수록, 용접부가 잘 변형되지 않아, 부서지기 쉽다. 상기 구성에 의하면, 팁 본체와 용접부의 경계 근방에 있어서, 용접부가 잘 변형되지 않아 부서지는 것을 억제하여, 전극 팁의 내박리성을 더욱 향상시킬 수 있다.

[적용예 5] 적용예 4 에 기재된 점화 플러그로서,

상기 팁 본체와 상기 용접부의 경계 근방에 있어서의 상기 용접부 중의 알루미늄 (Al) 의 함유율은 5 질량％ 이하인 것을 특징으로 하는 점화 플러그.

상기 구성에 의하면, 팁 본체와 용접부의 경계 근방에 있어서, 용접부가 잘 변형되지 않아 부서지는 것을 더욱 억제하여, 전극 팁의 내박리성을 특히 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, 여러 가지의 양태로 실현하는 것이 가능하고, 예를 들어, 점화 플러그나 점화 플러그를 사용한 점화 장치, 그 점화 플러그를 탑재하는 내연 기관이나, 그 점화 플러그를 사용한 점화 장치를 탑재하는 내연 기관, 점화 플러그의 전극 등의 양태로 실현할 수 있다.

도 1 은 본 실시형태의 점화 플러그 (100) 의 단면도이다.
도 2 는 중심 전극 (20) 의 선단 근방의 구성의 설명도이다.
도 3 은 Ir-Al 의 2 원 상태도이다.
도 4 는 중심 전극 팁 (29) 의 근방의 단면 화상이다.
도 5 는 도 2A 의 영역 SA 의 확대도이다.
도 6 는 제 2 실시형태의 중심 전극의 선단 근방의 구성의 설명도이다.
도 7 은 제 3 실시형태의 중심 전극의 선단 근방의 단면도이다.
도 8 은 변형예의 접지 전극 (30) 의 접지 전극 팁 (39) 근방의 단면도이다.
도 9 은 변형예의 중심 전극 팁 (29) 근방의 구조의 설명도이다.

A. 제 1 실시형태：

A-1. 점화 플러그의 구성：

도 1 은 본 실시형태의 점화 플러그 (100) 의 단면도이다. 도 1 의 일점 파선은, 점화 플러그 (100) 의 축선 (CO) 을 나타내고 있다. 축선 (CO) 과 평행한 방향 (도 1 의 상하 방향) 을 축선 방향이라고도 부른다. 축선 (CO) 을 중심으로 하는 원의 직경 방향을, 간단히「직경 방향」이라고도 부르며, 축선 (CO) 을 중심으로 하는 원의 둘레 방향을, 간단히「둘레 방향」이라고도 부른다. 도 1 에 있어서의 하측 방향을 선단 방향 (FD) 이라고 부르며, 상측 방향을 후단 방향 (BD) 이라고도 부른다. 도 1 에 있어서의 하측을, 점화 플러그 (100) 의 선단측이라고 부르며, 도 1 에 있어서의 상측을 점화 플러그 (100) 의 후단측이라고 부른다. 점화 플러그 (100) 는, 절연체로서의 절연체 (10) 와, 중심 전극 (20) 과, 접지 전극 (30) 과, 단자 금구 (40) 와, 주체 금구 (50) 를 구비한다.

절연체 (10) 는 알루미나 등을 소성하여 형성되어 있다. 절연체 (10) 는, 축선 방향을 따라 연장되고, 절연체 (10) 를 관통하는 관통공 (12)(축공) 을 갖는 대략 원통 형상의 부재이다. 절연체 (10) 는, 플랜지부 (19) 와, 후단측 몸체부 (18) 와, 선단측 몸체부 (17) 와, 단부 (15) 와, 각장 (脚長) 부 (13) 를 구비하고 있다. 후단측 몸체부 (18) 는, 플랜지부 (19) 보다 후단측에 위치하고, 플랜지부 (19) 의 외경보다 작은 외경을 갖고 있다. 선단측 몸체부 (17) 는, 플랜지부 (19) 보다 선단측에 위치하고, 플랜지부 (19) 의 외경보다 작은 외경을 갖고 있다. 각장부 (13) 는, 선단측 몸체부 (17) 보다 선단측에 위치하고, 선단측 몸체부 (17) 의 외경보다 작은 외경을 갖고 있다. 각장부 (13) 는, 점화 플러그 (100) 가 내연 기관 (도시 생략) 에 장착된 때에는, 그 연소실에 노출된다. 단부 (15) 는, 각장부 (13) 와 선단측 몸체부 (17) 사이에 형성되어 있다.

주체 금구 (50) 는, 도전성의 금속 재료 (예를 들어, 저탄소강재) 로 형성되고, 내연 기관의 엔진 헤드 (도시 생략) 에 점화 플러그 (100) 를 고정시키기 위한 원통상의 금구이다. 주체 금구 (50) 는, 축선 (CO) 을 따라 관통하는 삽입공 (59) 이 형성되어 있다. 주체 금구 (50) 는, 절연체 (10) 의 직경 방향의 주위 (즉, 외주) 에 배치된다. 즉, 주체 금구 (50) 의 삽입공 (59) 내에, 절연체 (10) 가 삽입·유지되어 있다. 절연체 (10) 의 선단은, 주체 금구 (50) 의 선단보다 선단측으로 돌출되어 있다. 절연체 (10) 의 후단은, 주체 금구 (50) 의 후단보다 후단측으로 돌출되어 있다.

주체 금구 (50) 는, 점화 플러그 렌치가 걸어맞춰지는 육각 기둥 형상의 공구 걸어맞춤부 (51) 와, 내연 기관에 장착하기 위한 장착 나사부 (52) 와, 공구 걸어맞춤부 (51) 와 장착 나사부 (52) 사이에 형성된 플랜지상의 시트부 (54) 를 구비하고 있다. 장착 나사부 (52) 의 호칭 직경은, 예를 들어, M8 (8 ㎜ (밀리미터)), M10, M12, M14, M18 중 어느 것으로 되어 있다.

주체 금구 (50) 의 장착 나사부 (52) 와 시트부 (54) 사이에는, 금속판을 절곡하여 형성된 환상의 개스킷 (5) 이 끼워져 삽입되어 있다. 개스킷 (5) 은, 점화 플러그 (100) 가 내연 기관에 장착된 때에, 점화 플러그 (100) 와 내연 기관 (엔진 헤드) 의 간극을 봉지한다.

주체 금구 (50) 는, 추가로 공구 걸어맞춤부 (51) 의 후단측에 형성된 박육의 코킹부 (53) 와, 시트부 (54) 와 공구 걸어맞춤부 (51) 사이에 형성된 박육의 압축 변형부 (58) 를 구비하고 있다. 주체 금구 (50) 에 있어서의 공구 걸어맞춤부 (51) 로부터 코킹부 (53) 에 이르는 부위의 내주면과, 절연체 (10) 의 후단측 몸체부 (18) 의 외주면 사이에 형성되는 환상의 영역에는, 환상의 링 부재 (6, 7) 가 배치되어 있다. 당해 영역에 있어서의 2 개의 링 부재 (6, 7) 사이에는, 탤크 (활석)(9) 의 분말이 충전되어 있다. 코킹부 (53) 의 후단은, 직경 방향 내측으로 절곡되어, 절연체 (10) 의 외주면에 고정되어 있다. 주체 금구 (50) 의 압축 변형부 (58) 는, 제조시에 있어서, 절연체 (10) 의 외주면에 고정된 코킹부 (53) 가 선단측으로 가압됨으로써, 압축 변형된다. 압축 변형부 (58) 의 압축 변형에 의해, 링 부재 (6, 7) 및 탤크 (9) 를 통하여, 절연체 (10) 가 주체 금구 (50) 내에서 선단측을 향하여 가압된다. 금속제의 환상의 판 패킹 (8) 을 통하여, 주체 금구 (50) 의 장착 나사부 (52) 의 내주에 형성된 단부 (56)(금구측 단부) 에 의해, 절연체 (10) 의 단부 (15)(절연체측 단부) 가 가압된다. 이 결과, 내연 기관의 연소실 내의 가스가, 주체 금구 (50) 와 절연체 (10) 의 간극으로부터 외부에 새는 것이 판 패킹 (8) 에 의해 방지된다.

중심 전극 (20) 은, 축선 방향으로 연장되는 봉상의 중심 전극 본체 (21) 와, 중심 전극 팁 (29) 을 구비하고 있다. 중심 전극 본체 (21) 는, 절연체 (10) 의 관통공 (12) 의 내부의 선단측의 부분에 유지되어 있다. 중심 전극 본체 (21) 의 내부에는, 심부 (21B) 가 매립 형성되어 있다. 중심 전극 본체 (21) 는, 예를 들어, 니켈 (Ni) 또는 Ni 를 50 중량％ 이상 함유하는 합금 (예를 들어, INC600, INC601) 을 사용하여 형성되어 있다. 심부 (21B) 는, 중심 전극 본체 (21) 를 형성하는 합금보다 열전도성이 우수한 구리 또는 구리를 주성분으로 하는 합금, 본 실시형태에서는 구리로 형성되어 있다.

또, 중심 전극 본체 (21) 는, 축선 방향의 소정의 위치에 형성된 플랜지부 (212)(플랜지부라고도 부른다), 플랜지부 (212) 보다 후단측의 부분인 헤드부 (211)(전극 헤드부) 와, 플랜지부 (212) 보다 선단측의 부분인 레그부 (213)(전극 레그부) 를 구비하고 있다. 플랜지부 (212) 는, 절연체 (10) 의 단부 (16) 에 지지되어 있다. 레그부 (213) 의 선단 부분, 즉, 중심 전극 본체 (21) 의 선단은, 절연체 (10) 의 선단보다 선단측으로 돌출되어 있다.

중심 전극 팁 (29) 은, 대략 원 기둥 형상을 갖는 부재이며, 중심 전극 본체 (21) 의 선단 (레그부 (213) 의 선단) 에, 예를 들어, 레이저 용접을 사용하여 접합되어 있다. 중심 전극 팁 (29) 의 선단면은, 후술하는 접지 전극 팁 (39) 과의 사이에서, 불꽃 방전이 발생하는 간극 (불꽃 갭이라고도 부른다) 을 형성하는 제 1 방전면 (295) 이다. 중심 전극 팁 (29) 의 상세한 것에 대해서는 후술한다.

접지 전극 (30) 은, 주체 금구 (50) 의 선단에 접합된 접지 전극 본체 (31) 와, 대략 원 기둥 형상의 접지 전극 팁 (39) 을 구비하고 있다. 접지 전극 본체 (31) 는, 단면이 사각형인 만곡된 봉상체이다. 접지 전극 본체 (31) 는, 양 단면 (端面) 으로서, 자유 단면 (311) 과 접합 단면 (312) 을 갖고 있다. 접합 단면 (312) 은, 주체 금구 (50) 의 선단면 (50A) 에, 예를 들어, 저항 용접에 의해 접합되어 있다. 이로써, 주체 금구 (50) 와 접지 전극 본체 (31) 는 전기적으로 접속된다. 접지 전극 본체 (31) 는 만곡되어 있고, 접지 전극 본체 (31) 의 일 측면은, 중심 전극 (20) 의 중심 전극 팁 (29) 과, 축선 (CO) 상에서 축선 방향으로 대향하고 있다.

접지 전극 본체 (31) 는, 예를 들어, Ni 또는 Ni 를 50 중량％ 이상 함유하는 합금 (예를 들어, INC600, INC601) 을 사용하여 형성되어 있다. 접지 전극 본체 (31) 에는, 보다 열전도성이 높은 금속 (예를 들어, 구리) 을 사용하여 형성된 심부가 매립 형성되어 있어도 된다.

접지 전극 팁 (39) 은, 자유 단면 (311) 근방의 일 측면에 있어서, 중심 전극 팁 (29) 과 대항하는 위치에 용접되어 있다. 접지 전극 팁 (39) 에는, 예를 들어, 이리듐 (Ir) 이나 백금 (Pt) 등의 귀금속을 주성분으로 하는 합금 등이 사용된다. 접지 전극 팁 (39) 의 후단면은, 중심 전극 팁 (29) 의 제 1 방전면 (295) 과 대향하고, 제 1 방전면 (295) 과의 사이에, 간극을 형성하는 제 2 방전면 (395) 이다.

단자 금구 (40) 는, 축선 방향으로 연장되는 봉상의 부재이다. 단자 금구 (40) 는, 도전성의 금속 재료 (예를 들어, 저탄소강) 로 형성되고, 단자 금구 (40) 의 표면에는, 방식을 위한 금속층 (예를 들어, Ni 층) 이 도금 등에 의해 형성되어 있다. 단자 금구 (40) 는, 축선 방향의 소정 위치에 형성된 플랜지부 (42)(단자 플랜지부) 와, 플랜지부 (42) 보다 후단측에 위치하는 캡 장착부 (41) 와, 플랜지부 (42) 보다 선단측의 레그부 (43)(단자 레그부) 를 구비하고 있다. 단자 금구 (40) 의 캡 장착부 (41) 는, 절연체 (10) 보다 후단측에 노출되어 있다. 단자 금구 (40) 의 레그부 (43) 는, 절연체 (10) 의 관통공 (12) 에 삽입되어 있다. 캡 장착부 (41) 에는, 고압 케이블 (도시 이외) 이 접속된 플러그 캡이 장착되어, 불꽃 방전을 발생하기 위한 고전압이 인가된다.

절연체 (10) 의 관통공 (12) 내에 있어서, 단자 금구 (40) 의 선단 (레그부 (43) 의 선단) 과 중심 전극 (20) 의 후단 (헤드부 (211) 의 후단) 사이에는, 불꽃 발생시의 전파 노이즈를 저감시키기 위한 저항체 (70) 가 배치되어 있다. 저항체 (70) 는, 예를 들어, 주성분인 유리 입자와, 유리 이외의 세라믹 입자와, 도전성 재료를 함유하는 조성물로 형성되어 있다. 관통공 (12) 내에 있어서, 저항체 (70) 와 중심 전극 (20) 의 간극은, 도전성 시일 (60) 에 의해 매립되어 있다. 저항체 (70) 와 단자 금구 (40) 의 간극은, 도전성 시일 (80) 에 의해 매립되어 있다. 도전성 시일 (60, 80) 은, 예를 들어, B₂O₃-SiO₂ 계 등의 유리 입자와 금속 입자 (Cu, Fe 등) 를 함유하는 조성물로 형성되어 있다.

A-2. 중심 전극의 선단 부분의 구성：

도 2 는 중심 전극 (20) 의 선단 근방의 구성의 설명도이다. 도 2A 에는, 점화 플러그 (100) 및 중심 전극 팁 (29) 의 축선 (CO) 을 포함하는 면에서 절단한 단면도가 나타나 있다. 중심 전극 팁 (29) 은, 대략 원통 형상을 갖고, 상기 서술한 제 1 방전면 (295) 과, 제 1 방전면 (295) 과 교차하는 측면 (293) 을 갖는다. 중심 전극 팁 (29) 의 직경 (R1) 은, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 0.2 ㎜ 이상인 것이 바람직하고, 0.4 ㎜ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 중심 전극 팁 (29) 의 직경 (R1) 은, 1.5 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1.0 ㎜ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

중심 전극 팁 (29) 은, 팁 본체 (27) 와, 중심 전극 팁 (29) 의 측면 (293) 을 형성하는 피복층 (28) 을 구비하고 있다. 팁 본체 (27) 는, 대략 원통 형상을 갖고, 제 1 방전면 (295) 의 일부를 형성하는 선단측의 면 (275) 과, 제 1 방전면 (295) 의 반대측에 위치하는 반대면 (271)(후단측의 면) 과, 제 1 방전면 (295) 과 교차하는 방향 (본 실시형태에서는 축선 방향) 을 따르는 측면 (273) 을 갖는다. 팁 본체 (27) 는, Ir 또는 Ir 을 주성분으로 하는 합금 (이하, 간단히, Ir 합금이라고도 부른다) 으로 형성되어 있다. Ir 을 주성분으로 한다는 것은, Ir 의 함유량 (단위는, 중량％) 이 가장 많은 것을 의미한다. 팁 본체 (27) 를 형성하는 합금은, Ir 의 함유량이 50 중량％ 이상인 것이 바람직하다. 팁 본체 (27) 를 형성하는 합금은, 예를 들어, 루테늄 (Ru), Ni, 로듐 (Rh), Pt, 알루미늄 (Al) 등의 다른 1 종류 이상의 성분을 함유할 수 있다.

본 실시형태에서는, 피복층 (28) 은, 팁 본체 (27) 의 측면 (273) 을 덮고 있고, 팁 본체 (27) 의 선단측의 면 (275) 과 반대면 (271) 을 덮고 있지 않다. 피복층 (28) 의 선단측의 면 (285) 은, 제 1 방전면 (295) 의 일부를 형성하고 있다. 피복층 (28) 의 제 1 방전면 (295) 과는 반대측에 위치하는 반대면 (281) 은, 후술하는 용접부 (25) 와 접촉하고 있다. 피복층 (28) 의 두께 (t) 는, 예를 들어, 50 ㎛ 이하이다. 피복층 (28) 의 두께 (t) 는, 2 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.

피복층 (28) 은, Ir 과 Al 의 금속간 화합물인 IrAl 금속간 화합물에 의해 형성되어 있다. 피복층 (28)(IrAl 금속간 화합물) 은, 공간군 Pm3m, 공간군 번호 221 로 지정된 결정 구조를 갖는다. 도 3 은 Ir-Al 의 2 원 상태도이다. IrAl 금속간 화합물은, 도 3 에서 해칭 나타내는 조성 (Al 의 Ir 에 대한 비율이 약 47.5 ∼ 52.5 원자％) 및 온도 (약 섭씨 2000 도 이하) 의 범위에 있어서, 평형 상태로 형성된다. 또한, 피복층에는, Ir 고용체 혹은 Al₂O₃ 이 함유되어 있어도 된다. IrAl 금속간 화합물은, 상기의 결정 구조가 유지되는 범위에 있어서, Ir, Al 에 더하여, 다른 1 종류 이상의 성분, 예를 들어, Ni, Ru, Rh, Pt 등의 팁 본체 (27) 를 형성하는 합금에 함유되는 성분이나 불순물을 함유할 수 있다.

중심 전극 본체 (21) 에 접합되기 전의 중심 전극 팁 (29) 은, Ir 또는 Ir 합금으로 형성된 기재에 대하여, 알루미나이징법을 사용하여, IrAl 금속간 화합물을 피복함으로써 제작된다. 알루미나이징법은, Al 을 함유하는 합금 분말 중에 기재와 환원제를 넣고, 소정의 유지 온도 (예를 들어 섭씨 800 도 ∼ 1300 도) 로 소정의 유지 시간 (예를 들어, 2 ∼ 6 시간) 만큼 유지함으로써, 기재 표면에 Al 화합물을 생성하는 프로세스이다. 구체적으로는, (1) Al 의 활량을 저감시키기 위한 Al 합금 분말, (2) 전극 팁과 Al 합금 분말의 반응의 급격한 진행을 제어하기 위한 알루미나 분말 및, (3) Al 합금 분말 중의 Al 을 활성화하여 기상의 Al 염화물을 발생시키는 활성제 분말의 3 종류로 구성되는 처리 분말을 사용한다. Al 합금 분말에는, Fe, Ni 또는 Cr 의 1 종 이상을 함유하는 것이 예시된다. 활성제 분말은, 암모니아의 염화물 또는 Na, Cr, Ag 등의 Al 의 염화물의 생성을 촉진시키는 금속의 염화물이 적당하다. Al 합금 분말과 Al 합금 분말과, 동량의 알루미나 분말과, 활성제 분말로서의 NH₄Cl 을 혼합한 처리 분말 중에, Ir 합금의 기재를 침지시키고, 소정의 유지 온도로, 소정의 유지 시간만큼 유지한다. 이로써, Ir 합금의 기재의 표면에, IrAl 금속간 화합물을 피복시킬 수 있다. Al 합금 분말에 있어서의 Al 의 함유율이나, 유지 온도, 유지 시간 등의 조건을 조정함으로써, IrAl 금속간 화합물의 피복층의 두께를 조정할 수 있다. Al 의 함유율이 높을수록, 유지 온도가 높을수록, 유지 시간이 길수록, IrAl 금속간 화합물의 피복층이 두꺼워진다. 또한, 알루미나이징법의 상세한 것은, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2014-55325호 및, 국제 공개공보 제2012/033160호에 개시되어 있다.

본 실시형태에서는, 기재로서 선재를 사용하고, 선재의 표면에 피복층 (28) 을 형성한 후에, 선재를 절단함으로써, 중심 전극 팁 (29) 이 제작된다. 이로써, 측면이 피복층 (28) 으로 덮이고, 단면 (제 1 방전면 (295) 및 반대면) 이 피복층 (28) 으로 덮이지 않은 중심 전극 팁 (29) 을 제작할 수 있다.

중심 전극 팁 (29) 은, 중심 전극 본체 (21) 에 대하여, 레이저 용접에 의해 접합되어 있다. 이 때문에, 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 사이에는, 레이저 용접에 의해 형성된 용접부 (25) 가 배치되어 있다. 용접부 (25) 는, 용접 전의 중심 전극 팁 (29) 의 일부분과 중심 전극 본체 (21) 의 일부분이 용융·응고된 부분이다. 이 때문에, 용접부 (25) 는, 중심 전극 팁 (29) 의 성분과 중심 전극 본체 (21) 의 성분을 포함하고 있다. 용접부 (25) 는, 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 를 접합하는 접합부라고도 할 수 있고, 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 를 접합하는 비드라고도 할 수 있다. 레이저 용접에서는, 예를 들어, YAG 레이저나, YAG 레이저와 비교하여 집광성이 높기 때문에 형성할 수 있는 용접부의 형상의 자유도가 높은 파이버 레이저가 사용된다.

용접부 (25) 는, 중심 전극 팁 (29) 의 측면 (293) 에 있어서, 중심 전극 본체 (21) 와 중심 전극 팁 (29) 사이에, 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 용접부 (25) 의 직경 방향 내측의 단 (P1) 은, 축선 (CO) 에 달하지 않는다. 즉, 용접 깊이 (D)(측면 (293) 에서부터 용접부 (25) 의 직경 방향 내측의 단 (P1) 까지의 직경 방향의 길이) 는, 중심 전극 팁 (29) 의 반경 (R1/2) 보다 작다 (D ＜ (R1/2)). 이 때문에, 팁 본체 (27) 의 반대면 (271) 은, 비접촉 부분 (271A) 과 접촉 부분 (271B) 을 포함하고 있다. 비접촉 부분 (271A) 은, 용접부 (25) 와는 비접촉의 부분이며, 도 2A 에서는 축선 (CO) 과 교차하는 중앙 부분이다. 본 실시형태에서는, 비접촉 부분 (271A) 은, 중심 전극 본체 (21) 의 선단면 (215) 과 직접 접촉하고 있다. 접촉 부분 (271B) 은, 비접촉 부분 (271A) 보다 직경 방향 외측의 부분이며, 용접부 (25) 와 접촉하고 있다.

도 2B 에는, 용접부 (25) 와 중심 전극 팁 (29) 의 경계 근방에 위치하고, 또한 제 1 방전면 (295) 과 평행이고, 또한 중심 전극 팁 (29) 을 통과하고, 또한 용접부 (25) 를 통과하지 않는 면에서, 중심 전극 팁 (29) 을 절단한 특정 단면 (CF) 이 도시되어 있다. 도 2A 의 일점 쇄선은, 이 특정 단면 (CF) 을 나타내고 있다. 특정 단면 (CF) 은, 보다 엄밀하게는, 용접부 (25) 와 중심 전극 팁 (29) 의 측면에 있어서의 중심 전극 팁 (29) 과 용접부 (25) 의 경계의 선단 방향 (FD) 의 단 (즉, 중심 전극 팁 (29) 측의 단)(P2) 에서부터 축선 방향으로 30 ㎛ 만큼 떨어진 점 (P3) 을 통과하고, 축선 (CO) 과 수직인 면이다 (Δh = 30 ㎛).

도 2B 의 특정 단면 (CF) 에는, 팁 본체 (27) 와 피복층 (28) 이 나타나고, 비접촉 부분 (271A) 은 나타나지 않는다. 여기서, 비접촉 부분 (271A) 을, 제 1 방전면 (295) 과 수직인 방향으로, 즉 축선 방향으로, 특정 단면 (CF) 에 투영한 투영 이미지 (PI) 를 도 2B 에 파선으로 나타낸다. 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 도 2B 에서는, 피복층 (28) 과, 투영 이미지 (PI) 와, 팁 본체 (27) 중 투영 이미지 (PI) 를 제외한 부분 (AA) 이 각각 해칭을 변경하여 나타나 있다.

특정 단면 (CF) 에 있어서, 팁 본체 (27) 의 면적을 Sa 로 하고, 비접촉 부분 (271A) 의 투영 이미지 (PI) 의 면적을 Sb 로 하고, 팁 본체 (27) 중 투영 이미지 (PI) 를 제외한 부분 (AA) 의 면적을 Sx 로 한다. 부분 (AA) 의 면적 Sx 는, 팁 본체 (27) 의 면적 Sa 로부터, 비접촉 부분 (271A) 의 투영 이미지 (PI) 의 면적 Sb 를 빼서 얻어진다 (Sx = (Sa ― Sb)). 부분 (AA) 의 면적 Sx 는, 팁 본체 (27) 중, 용접부 (25) 를 사이에 두고 중심 전극 본체 (21) 와 접합되는 접합 부분의 면적이라고 할 수 있다. 또, 부분 (AA) 의 면적 Sx 는, 상기 서술한 접촉 부분 (271B) 을, 축선 방향으로 특정 단면 (CF) 에 투영한 투영 면적이라고도 할 수 있다.

본 실시형태에서는, 특정 단면 (CF) 에 있어서, 부분 (AA) 의 면적 (Sa ― Sb) 는, 팁 본체 (27) 의 면적 Sa 의 35 ％ 이상이다 ({(Sa ― Sb)/Sa} × 100 ≥ 35). 이 결과, 팁 본체 (27) 와 중심 전극 본체 (21) 를 충분히 넓은 면적에 있어서, 용접부 (25) 에 의해 접합할 수 있다. 이 결과, 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 의 접합 강도를 향상시킬 수 있고, 중심 전극 팁 (29) 의 내박리성을 향상시킬 수 있다. 이하, {(Sa ― Sb)/Sa)} × 100 의 값을 면적비 A 로 한다.

보다 상세하게 설명하면, IrAl 금속간 화합물은, Ir 이나 Ir 합금과 비교하여, 단단하여 부서지기 때문에, 변형하기 어렵다. 이 때문에, 고온시에, IrAl 금속간 화합물로 형성된 피복층 (28) 과 용접부 (25) 사이에 열응력이 발생하면, 조기에 피복층 (28) 과 용접부 (25) 사이에 크랙 등에서 기인하는 박리가 발생한다. 도 4 는 중심 전극 팁 (29) 의 근방의 단면 화상이다. 도 4B 에는, 도 4A 의 영역 SA 를 확대한 단면 화상이 나타나 있다. 도 4 의 단면 화상은, FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope) 을 사용하여 촬영된 화상이다. 도 4B 의 화상에서는, 피복층 (28) 과 용접부 (25) 의 경계 근방에, 직경 방향으로 연장되는 크랙 (CR) 이 발생하였다. 이와 같은 크랙 (CR) 이 발생하면, 당해 부위는 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 의 접합에 기여하지 않는다. 따라서, 피복층 (28) 의 반대면 (281) 과 용접부 (25) 의 접촉 면적을 늘려도, 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 의 내박리성의 향상에 대한 기여는 매우 작다. 또, 용접부 (25) 에도, Al 이 혼입되기 때문에, 용접부 (25) 자체도 피복층 (28) 이 없는 경우나 Pt 의 피복층이 있는 경우와 비교하여, 단단하여 부서지기 때문에, 변형하기 어렵다. 이 때문에, 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 의 접합 강도가 저하되기 쉽다. 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 의 내박리성을 향상시키기 위해서는, Ir 이나 Ir 합금으로 형성된 팁 본체 (27) 의 용접부 (25) 와의 접촉 부분 (271B) 의 면적을 확보하는 것이 중요하다. 특정 단면 (CF) 에 있어서, 부분 (AA) 의 면적 (Sa ― Sb) 를, 팁 본체의 면적 Sa 의 35 ％ 이상으로 하면, 즉 면적비 A 를 35 ％ 이상으로 하면, 팁 본체 (27) 에 대한 접촉 부분 (271B) 의 면적을 충분히 확보할 수 있으므로, 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 의 접합 강도를 향상시킬 수 있고, 중심 전극 팁 (29) 의 내박리성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 면적비 A 를 45.7 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 팁 본체 (27) 와 중심 전극 본체 (21) 를, 더욱 넓은 면적에 있어서, 용접부 (25) 에 의해 접합할 수 있고, 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 의 접합 강도를 보다 향상시킬 수 있다. 이 결과, 중심 전극 팁 (29) 의 내박리성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 중심 전극 팁 (29) 의 표면 중, 노출되어 있는 부분의 면적을 Sc 로 할 때, 부분 (AA) 의 면적 (Sa ― Sb) 는, 면적 Sc 의 7 ％ 이상인 것이 바람직하다. 도 2 의 예에서는, 중심 전극 팁 (29) 의 표면 중, 노출되어 있는 부분은, 제 1 방전면 (295) 과 측면 (293) 을 포함하고, 용접부 (25) 나 중심 전극 본체 (21) 와 접촉하고 있는 반대면 (271, 281) 을 포함하지 않는다. 따라서, 노출되어 있는 부분의 면적 Sc 는, 제 1 방전면 (295) 의 면적과 측면 (293) 의 면적의 합이다.

노출되어 있는 부분의 면적 Sc 는, 중심 전극 팁 (29) 에 있어서, 사용시에 연소 가스에 노출되어 열을 수용하는 부분의 면적 (수열 면적) 이라고도 할 수 있다. 부분 (AA) 의 면적 (Sa ― Sb) 를, 면적 Sc 의 7 ％ 이상으로 하면, 열을 수용하는 부분의 면적 Sc 에 대하여, 충분히 넓은 면적에서, 팁 본체 (27) 와 중심 전극 본체 (21) 를 접합할 수 있다. 이 결과, 팁 본체 (27) 와 중심 전극 본체 (21) 의 접합 강도를 향상시킬 수 있고, 중심 전극 팁 (29) 의 내박리성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이하, {(Sa ― Sb)/Sc)} × 100 의 값을 면적비 B 로 한다.

보다 상세하게 설명하면, 피복층 (28) 의 용접부 (25) 와의 접촉면 (반대면 (281)) 은, 거의 접합에 기여하고 있지 않기 때문에, 피복층 (28) 의 용접부 (25) 와의 접촉면 (반대면 (281)) 은 사용 초기에 그 대부분이 박리되어 있다. 따라서, 중심 전극 팁 (29) 의 노출되어 있는 부분이 수용한 열은, 실질적으로 접합에 기여하고 있는 접합 부분 (AA) 의 면적 (Sa ― Sb) 를 통하여 중심 전극 본체 (21) 로 이동한다. 따라서, 피복층 (28) 을 갖는 경우에는, 피복층 (28) 이 없는 경우나 Pt 의 피복층이 있는 경우와 비교하여, 수열 면적에 대한 실질적으로 접합에 기여하는 면적의 비율이 작아지기 쉽기 때문에 과열되기 쉽고, 그 결과, 내박리성이 열화되기 쉽다. 따라서, 면적 Sc 에 대한 접합 부분 (AA) 의 면적 (Sa ― Sb) 의 비율 (면적비 B) 이 충분히 커지도록 구성하는 것이 중요하다. 면적비 B 를 7 ％ 이상으로 하면, 표면적 Sc 에 대한 접합 부분 (AA) 의 면적 (Sa ― Sb) 를 충분히 확보할 수 있으므로, 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 의 접합 강도를 더욱 향상시킬 수 있고, 중심 전극 팁 (29) 의 내박리성을 더욱 향상시킬 수 있다.

여기서, 면적 Sa, Sb 의 측정 방법에 대해 설명한다. 먼저, 동일 종류의 점화 플러그 (100) 의 샘플을 2 개 준비한다. 1 개의 샘플의 중심 전극 팁 (29) 의 특정 단면 (CF) 을 경면에 연마하고, 특정 단면 (CF) 에 대하여, Al 성분의 매핑 화상의 촬영과, Al 성분의 정량 분석과, 구조 해석을 실시함으로써, 특정 단면 (CF) 에 있어서의 IrAl 금속간 화합물 (즉, 피복층 (28)) 을 특정한다. 매핑 화상의 생성이나 정량 분석에는, 예를 들어, FE-EPMA (Field Emission-Electron Probe Micro Analysis), 구체적으로는, 닛폰 전자 주식회사 제조의 JXA-8500F 에 부속된 WDS (Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer) 가 사용된다. 구조 해석은 X 선 회절 장치 (XRD：X-Ray Diffractometer), 구체적으로는, Rigaku 사 제조의 미소부 X 선 회절 장치 RINT1500 이 사용된다. 피복층 (28) 이 얇아, 구조 해석에 의한 특정이 곤란한 경우에는, 특정 단면 (CF) 이 아니라 중심 전극 팁 (29) 의 측면 (293) 에 대하여 해석을 실시해도 된다. 그리고, 특정된 피복층 (28) 의 두께를 측정한다.

다음으로, 다른 1 개의 샘플의 특정 단면 (CF) 을, 마이크로 CT 스캐너 (구체적으로는, 토시바 IT 컨트롤 시스템 주식회사 제조 TOSCANER-32250μhd) 를 사용하여 촬영하고, 촬영 화상에 있어서, 피복층 (28) 의 두께가 상기 서술한 경면에 있어서 측정된 피복층 (28) 의 두께와 동일해지도록, 촬영 화상의 색조의 임계값을 조정한다. 특정 단면 (CF) 의 촬영 화상에는, 도 2B 에 있어서의 피복층 (28) 의 외측 가장자리와, 팁 본체 (27) 와 피복층 (28) 의 경계가 나타난다.

다음으로, 축선 (CO) 에 수직이고, 도 2A 의 비접촉 부분 (271A) 을 통과하는 단면을, 마이크로 CT 스캐너를 사용하여 촬영한다. 비접촉 부분 (271A) 을 통과하는 단면의 촬영 화상에는, 비접촉 부분 (271A) 과 용접부 (25) 의 경계, 즉 도 2B 에 있어서의 투영 이미지 (PI) 의 외측 가장자리가 나타난다.

그리고, 특정 단면 (CF) 의 촬영 화상과, 비접촉 부분 (271A) 을 통과하는 단면의 촬영 화상에서, 화상 처리 프로그램을 사용하여, 상기 서술한 면적 Sa, Sb 를 산출한다.

또한, 피복층 (28) 의 두께 (t) 가 매우 얇은 경우와 같이, 마이크로 CT 스캐너에 의한 촬영 화상에서는, 면적 Sa, Sb 를 산출하는 것이 곤란한 경우에는, 1 개의 샘플의 중심 전극 팁 (29) 을 경면에 연마하고, 특정 단면 (CF) 을 관찰한 후에, 추가로 연마를 실시하고, 비접촉 부분 (271A) 을 통과하는 단면을 관찰함으로써, 면적 Sa, Sb 를 산출해도 된다.

다음으로, 면적 Sc 의 측정 방법에 대해 설명한다. 면적 Sc 의 측정은, 전술한 CT 스캐너나 CCD 카메라를 사용하여, 중심 전극 팁 (29) 의 제 1 방전면 (295) 의 면적 Sz1 을 측정한다. 또, 제 1 방전면 (295) 과 교차하는 측면 (293) 의 면적 Sz2 를 다음과 같이 측정한다. 먼저, 전술한 CT 스캐너나 CCD 카메라를 사용하여, 특정 단면 (CF)(도 2B) 의 외주의 전체 길이 (이하, 둘레 길이 Lz 라고 부른다) 를 측정한다. CCD 카메라를 사용하는 경우에는, 중심 전극 팁 (29) 을 경면에 연마하고, 특정 단면 (CF) 을 관찰한다. 다음으로, 제 1 방전면 (295) 과 교차하는 측면 (293) 의 전체 둘레에 걸쳐, 외관 관찰을 실시하고, 제 1 방전면 (295) 과, 용접부 (25) 와 중심 전극 팁 (29) 의 측면에 있어서의 중심 전극 팁 (29) 과 용접부 (25) 의 경계의 선단 방향 (FD) 의 단 (P2) 의 거리에 관해서, 전체 둘레 중 최단 거리 Hz 를 특정한다. 그리고, 측면 (293) 의 면적 Sz2 를 (Lz × Hz) 로서 산출한다. 그리고, 면적 Sc 를 Sc = Sz1 ＋ Sz2 로서 산출한다.

도 5 는 도 2A 의 영역 SA 의 확대도이다. 본 실시형태에서는, 또한 팁 본체 (27) 와 용접부 (25) 의 경계 근방에 있어서의 용접부 (25) 의 Al 의 함유율 (이하, 경계 Al 농도라고도 부른다) 은 10 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 용접부 (25) 에 있어서의 Al 의 함유율이 높을수록, 용접부 (25) 가 잘 변형되지 않아 부서지기 쉽다. 상기 구성에 의하면, 팁 본체 (27) 와 용접부 (25) 의 경계 근방에 있어서, 용접부 (25) 가 잘 변형되지 않아 부서지는 것을 억제하여, 중심 전극 팁 (29) 의 내박리성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 실시형태에서는, 또한 경계 Al 농도는 5 질량％ 이하인 것이 특히 바람직하다. 이렇게 하면, 팁 본체 (27) 와 용접부 (25) 의 경계 근방에 있어서, 용접부 (25) 가 잘 변형되지 않아 부서지는 것을 더욱 억제하여, 중심 전극 팁 (29) 의 내박리성을 특히 향상시킬 수 있다.

여기서, 팁 본체 (27) 와 용접부 (25) 의 경계 근방이란, 예를 들어, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 팁 본체 (27) 와 용접부 (25) 의 경계 (즉, 접촉 부분 (271B)) 로부터 경계와 수직으로 20 ㎛ 만큼 용접부 (25) 측의 위치 (BL) 이다.

여기서, 경계 Al 농도의 측정 방법에 대해 설명한다. 중심 전극 팁 (29) 과 용접부 (25) 와 중심 전극 본체 (21) 를 포함하는 부분을 축선 (CO) 을 포함하는 면에서 절단하고, 그 단면을 경면에 연마한 것을 준비한다. 당해 경면에 있어서, 도 5 에 나타내는 점 a0, 즉 팁 본체 (27) 와 용접부 (25) 의 경계 (접촉 부분 (271B)) 와 피복층 (28) 과 팁 본체 (27) 의 경계의 교점 a0 을 특정한다. 교점 a0 으로부터, 팁 본체 (27) 와 용접부 (25) 의 경계를 따라 축선 (CO) 측을 향하여, 30 ㎛ 간격으로 순차적으로 참조점을 얻는다. 도 5 에는, 참조점 a1 ∼ a5 가 나타나 있는데, 참조점은 도 2A 의 점 P1, 즉, 팁 본체 (27) 와 용접부 (25) 의 경계의 축선 (CO) 측의 단까지 존재한다. 그리고, 각 참조점으로부터, 팁 본체 (27) 와 용접부 (25) 의 경계와 수직이고, 또한 용접부 (25) 를 향하는 방향으로, 20 ㎛ 만큼 이동한 점 (예를 들어, 도 5 의 점 b1 ∼ b5) 을 측정점으로서 특정한다. 그리고, 각 측정점에 대해 측정한 Al 의 함유율을 측정하고, 측정된 Al 의 함유율의 평균값을 경계 Al 농도로서 산출한다. 각 측정점에 있어서의 Al 의 함유율의 측정은, 상기 서술한 WDS 를 사용하여, 가속 전압 20 kV, 스폿 직경 10 ㎛ 로 실시된다.

B. 제 2 실시형태

도 6 은 제 2 실시형태의 중심 전극의 선단 근방의 구성의 설명도이다. 도 6A 에는 중심 전극의 선단 근방을, 축선 (CO) 을 포함하는 면에서 절단한 단면도가 나타나 있다. 제 2 실시형태에서는, 제 1 실시형태의 중심 전극 팁 (29) 대신에, 중심 전극 팁 (29b) 이 사용되고 있다. 이 중심 전극 팁 (29b) 에서는, 팁 본체 (27b) 의 측면 (273b) 과, 제 1 방전면 (295b) 측의 면 (선단측의 면)(275b) 과, 제 1 방전면 (295b) 의 반대면 (271b) 이, 피복층 (28b) 으로 덮여 있다. 이 때문에, 제 2 실시형태에서는, 중심 전극 팁 (29b) 의 측면 (293b) 에 더하여, 제 1 방전면 (295b) 도 피복층 (28b) 에 의해 형성되어 있다. 이와 같은 중심 전극 팁 (29b) 은, 미리 팁 본체 (27b) 의 원 기둥 형상으로 제작된 기재에 대하여, 상기 서술한 알루미나이징법에 의해 IrAl 금속간 화합물의 피막을 형성함으로써 제작할 수 있다.

또, 팁 본체 (27b) 의 반대면 (271b) 중, 용접부 (25) 와는 비접촉인 비접촉 부분 (271Ab) 은, 중심 전극 본체 (21) 가 아니라 피복층 (28b) 과 접촉하고 있다. 또한, 반대면 (271b) 중, 비접촉 부분 (271Ab) 의 외측의 접촉 부분 (271Bb) 은, 레이저 용접에 의해 피복층 (28b) 이 녹기 때문에, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 용접부 (25) 와 접촉하고 있다. 또, 피복층 (28b) 중, 측면에 형성된 부분의 반대면 (281b) 은, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 용접부 (25) 와 접촉하고 있다. 그 밖의 구성은 제 1 실시형태와 동일하다.

도 6B 에는, 도 2B 와 동일한 위치에서, 중심 전극 팁 (29b) 를 절단한 특정 단면 (CFb) 이 나타나 있다. 중심 전극의 선단 근방을, 축선 (CO) 을 포함하는 면에서 절단한 단면도가 나타나 있다. 도 6B 에 있어서도, 도 2B 와 마찬가지로, 비접촉 부분 (271Ab) 을 제 1 방전면 (295b) 과 수직인 방향으로, 즉, 축선 방향으로, 특정 단면 (CFb) 에 투영한 투영 이미지 (PIb) 를 파선으로 나타낸다.

제 2 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 특정 단면 (CFb) 에 있어서, 팁 본체 (27b) 의 면적을 Sa 로 하고, 비접촉 부분 (271Ab) 의 투영 이미지 (PIb) 의 면적을 Sb 로 하고, 팁 본체 (27b) 중 투영 이미지 (PIb) 를 제외한 부분 (AAb) 의 면적을 Sx 로 한다. 이 경우에는, 부분 (AAb) 의 면적 Sx 는, Sx = (Sa ― Sb) 로 나타내어진다. 그리고, 부분 (AAb) 의 면적 (Sa ― Sb) 는, 팁 본체 (27b) 의 면적 Sa 의 35 ％ 이상이다. 즉, 면적비 A 는 35 ％ 이상이다. 이 결과, 중심 전극 팁 (29b) 과 중심 전극 본체 (21) 의 접합 강도를 향상시킬 수 있고, 중심 전극 팁 (29b) 의 내박리성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 부분 (AAb) 의 면적 (Sa ― Sb) 는, 팁 본체 (27b) 의 면적 Sa 의 45.7 ％ 이상인 것이 바람직하다.

또한, 제 2 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 중심 전극 팁 (29b) 의 표면 중, 노출되어 있는 부분의 면적을 Sc 로 할 때, 부분 (AAb) 의 면적 (Sa ― Sb) 는, 면적 Sc 의 7 ％ 이상인 것이 바람직하다. 즉, 면적비 B 는 7 ％ 이상인 것이 바람직하다. 이 결과, 중심 전극 팁 (29b) 과 중심 전극 본체 (21) 의 접합 강도를 향상시킬 수 있고, 중심 전극 팁 (29b) 의 내박리성을 더욱 향상시킬 수 있다. 그리고, 제 2 실시형태에 있어서도, 용접부 (25b) 의 경계 Al 농도는 10 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 이 결과, 중심 전극 팁 (29b) 의 내박리성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또, 용접부 (25b) 의 경계 Al 농도는 5 질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이 결과, 중심 전극 팁 (29b) 의 내박리성을 특히 향상시킬 수 있다.

C. 제 3 실시형태

도 7 은 제 3 실시형태의 중심 전극의 선단 근방을 축선 (CO) 을 포함하는 면에서 절단한 단면도가 나타나 있다. 제 3 실시형태에서는, 제 1 실시형태와는 달리, 용접 깊이 (D) 가 충분히 크기 때문에, 용접부 (25c) 는 축선 (CO) 과 교차하는 위치까지 도달하고 있다. 이 때문에, 용접부 (25c) 는, 예를 들어, 대략 원 기둥 형상을 갖고 있다. 그리고, 중심 전극 팁 (29) 의 반대면 (271) 은, 전체가 용접부 (25) 와 접촉하는 접촉 부분으로 되어 있고, 용접부 (25c) 와 비접촉인 비접촉 부분은 존재하지 않는다. 그 밖의 구성은 제 1 실시형태와 동일하다.

제 3 실시형태에서는, 비접촉 부분이 존재하지 않기 때문에, 특정 단면 (CFc) 에 투영해야 할 투영 이미지도 존재하지 않는다. 이 때문에, 제 3 실시형태에서는, 비접촉 부분의 투영 이미지의 면적 Sb 는 0 이다. 이 결과, 면적비 A 는 100 ％ 이다. 면적비 B 는 중심 전극 팁 (29) 의 표면 중 노출되어 있는 부분의 면적 Sc 에 대한 팁 본체 (27) 의 면적 Sa 의 비이다 (면적비 B (％) = (Sa/Sc) × 100).

D. 제 1 평가 시험

제 1 평가 시험에서는, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 피복층의 재질과, 피복층의 두께 (t) 와, 레이저 용접에 사용하는 레이저의 종류와, 레이저의 조사 위치와, 용접 깊이 (D) 의 적어도 1 개가 서로 상이한 19 종류의 샘플 1 ∼ 19 를 준비하였다. 샘플 5 ∼ 7, 9 ∼ 12, 14 ∼ 19 는 실시형태의 샘플이다. 샘플 1 ∼ 4, 8, 13 은 비교를 위한 샘플이다. 레이저의 조사 위치는, 중심 전극 팁과 중심 전극 본체의 경계의 축선 방향의 위치를 기준 (0) 으로 하고, 중심 전극 팁측을 정, 중심 전극 본체측을 부로 하여, 레이저가 조사되는 부위의 축선 방향의 중심 위치를 나타내고 있다. 각 샘플에 대하여, 면적비 A, B 의 측정 결과를 함께 표 1 에 나타낸다.

또한, 각 샘플에 공통된 항목은, 이하와 같다.

중심 전극 본체의 재료：INC600

중심 전극 팁의 직경 (R1)：0.6 ㎜

중심 전극 팁의 축선 방향의 폭 (H1)(높이)：0.8 ㎜

팁 본체의 재료：Ir 함유율 68 중량％, Ru 함유율 11 중량％, Rh 함유율 20 중량％, Ni 함유율 1 중량％ 의 합금

샘플 1 에서는, 중심 전극 팁에 피복층이 형성되어 있지 않다. 또한, 샘플 2 ∼ 19 에서는, 제 1 실시형태의 중심 전극 팁 (29)(도 2) 과 같이, 팁 본체의 측면에만 피복층을 형성하고, 팁 본체의 단면에는, 피복층을 형성하지 않은 양태에서, 피복층이 형성되었다. 샘플 2 ∼ 19 의 피복층의 두께 (t) 는, 0.003 ㎜, 0.01 ㎜, 0.015 ㎜, 0.02 ㎜, 0.025 ㎜, 0.1 ㎜ 중 어느 것으로 되었다.

샘플 2, 3 에서는, 중심 전극 팁에 Pt 의 피복층이 형성되었다. Pt 의 피복층은, 공지된 도금 처리에 의해 형성되었다. 샘플 4 ∼ 19 에서는, 상기 서술한 알루미나이징법에 의해, 중심 전극 팁에 IrAl 금속간 화합물의 피복층이 형성되었다.

샘플 1 ∼ 19 의 용접 깊이 (D) 는, 0.045 ㎜, 0.05 ㎜, 0.06 ㎜, 0.07 ㎜, 0.075 ㎜, 0.08 ㎜, 0.09 ㎜, 0.1 ㎜, 0.25 ㎜, 0.3 ㎜ 중 어느 것으로 되었다. 또한, 용접 깊이 (D) 가, 0.3 ㎜ 이라는 것은, 도 7 의 제 3 실시형태와 같이, 용접 깊이 (D) 가 크기 때문에, 비접촉 부분 (271A) 이 존재하지 않는 것을 의미하고 있다. 이 때문에, 용접 깊이 (D) 가 0.3 ㎜ 인 샘플 11, 16 의 면적비 A 는 100 ％ 로 되어 있다. 또, 샘플 3 에서는, 피복층의 두께 (t)(0.1 ㎜) 보다 용접 깊이 (D) 가 작기 (0.08 ㎜) 때문에, 용접부가 팁 본체에 도달하고 있지 않다 ((Sa ― Sb) = 0). 이 때문에 면적비 A 와 면적비 B 가 0 ％ 로 되어 있다.

레이저 용접의 레이저는, 샘플 1 ∼ 14, 17 ∼ 19 에서는, YAG 레이저가 사용되고, 샘플 15, 16 에서는, 파이버 레이저 (표 1 에서는, FL 로 표기한다) 가 사용되었다. YAG 레이저가 사용된 샘플에서는, 측면에 있어서의 용접부의 축선 방향의 길이 (H2)(도 2 참조) 는, 용접 깊이 (D) 에 따라 0.1 ∼ 0.6 ㎜ 의 범위였다. 파이버 레이저가 사용된 샘플에서는, 길이 (H2)(도 2 참조) 는, 용접 깊이 (D) 에 따라 0.15 ∼ 0.4 ㎜ 의 범위였다.

레이저의 조사 위치는, 중심 전극 팁과 중심 전극 본체의 경계로부터, 중심 전극 팁측으로 0.05 ㎜, 0.01 ㎜, 0.02 ㎜, 0.08 ㎜ 중 어느 것으로 되었다.

제 1 평가 시험에서는, 각 샘플이 2 개씩 준비되고, 2 개의 동일 샘플 중 1 개에 대하여, 상기 서술한 방법으로 면적비 A, B 를 측정하였다. 그리고, 나머지 1 개에 대하여, 이하에 설명하는 실기 냉열 시험이 실시되었다. 각 샘플을 탑재한 내연 기관을 100 시간에 걸쳐 운전하고, 운전 중에는 1 분간의 아이들 운전과 1 분간의 스로틀 전개 운전으로 구성되는 1 사이클의 운전을 반복하였다. 내연 기관에는 4 기통, 배기량 2.0 ℓ 의 과급기가 장착된 가솔린 엔진이 사용되었다. 점화 플러그의 선단에서부터 선단측으로 1 ㎜ 의 위치의 온도는, 최고로 대략 섭씨 750 도였다.

그리고, 100 시간 경과시에 중심 전극 팁이 탈락하지 않은 샘플의 평가를「S」로 하고, 75 시간 경과시에는 중심 전극 팁이 탈락하지 않고, 100 시간 경과시까지 중심 전극 팁이 탈락한 샘플의 평가를「A」로 하고, 50 시간 경과시에는 중심 전극 팁이 탈락하지 않고, 75 시간 경과시까지 중심 전극 팁이 탈락한 샘플의 평가를「B」로 하고, 50 시간 경과시까지 중심 전극 팁이 탈락한 샘플의 평가를「C」로 하였다.

평가 결과는 표 1 에 나타내는 바와 같다. 피복층이 형성되어 있지 않은 샘플 1 의 평가는 면적비 A 가 35 ％ 미만 (27.8 ％) 임에도 불구하고「B」였다. 이것은 열전도율이 낮은 IrAl 금속간 화합물의 피막층이 없기 때문에, 열전도 성능의 저하나, Al 의 함유에 의한 취화가 발생하지 않고, 면적비 A, B 가 어느 정도 작아도, 내박리성을 확보할 수 있기 때문이라고 생각된다.

Pt 의 피복층이 형성된 샘플 2, 3 의 면적비 A 는 14.0 ％, 0 ％ 이며, 면적비 B 는 2.7 ％, 0 ％ 였다. 샘플 2, 3 의 평가는 면적비 A 가 35 ％ 미만임에도 불구하고「B」이상이었다. 특히, 샘플 3 은 면적비 A, B 가 0 ％ 임에도 불구하고「A」였다. 이것은, 상기 서술한 열전도 성능의 저하나, Al 의 함유에 의한 취화가 발생하지 않고, 피복층과 용접부의 접합 강도가 충분히 높기 때문에, 팁 본체와 용접부의 접합 면적이 낮아도 혹은 0 이라도, 내박리성을 확보할 수 있기 때문이라고 생각된다.

이에 반하여, IrAl 금속간 화합물의 피막층이 형성된 샘플 4 ∼ 19 중, 샘플 4, 8, 13 의 면적비 A 는 각각 26.3 ％, 23.1 ％, 30.0 ％ 로, 모두 35 ％ 미만이었다. 그리고, 이들 샘플의 평가는 레이저의 종류나 레이저의 조사 위치 등 면적비 A 이외의 조건에 관계없이 모두「C」였다.

그리고, IrAl 금속간 화합물의 피막층이 형성된 샘플 4 ∼ 19 중, 샘플 5 ∼ 7, 9 ∼ 12, 14 ∼ 19 의 면적비 A 는 각각 35.1 ％, 50.0 ％, 97.0 ％, 35.0 ％, 45.7 ％, 100 ％, 35.4 ％, 36.0 ％, 97.7 ％, 100 ％, 98.5 ％, 37.5 ％, 96.2 ％ 로, 모두 35 ％ 이상이었다. 그리고, 이들 샘플의 평가는 레이저의 종류나 레이저의 조사 위치 등 면적비 A 이외의 조건에 관계없이, 모두「B」이상이었다.

또한, 면적비 A 가 35 ％ 이상인 샘플 중, 샘플 6, 7, 10, 11, 15 ∼ 17, 19 의 면적비 A 는 모두 45.7 ％ 이상이었다. 또, 샘플 5 ∼ 7, 9 ∼ 11, 14 ∼ 19 의 면적비 B 는 각각 7.3 ％, 10.6 ％, 20.7 ％, 7.0 ％, 8.3 ％, 21.6 ％, 8.3 ％, 16.7 ％, 18.6 ％, 18.7 ％, 7.7 ％, 21.1 ％ 로, 모두 7 ％ 이상이었다.

그리고, 면적비 A 가 35 ％ 이상인 샘플 중, 면적비 B 가 7 ％ 미만이고, 또한 면적비 A 가 45 ％ 이하인 샘플 12 의 평가는「B」였다. 이에 반하여, 면적비 A 가 35 ％ 이상인 샘플 중, 면적비 B 가 7 ％ 이상이고, 또한 면적비 A 가 45 ％ 이하인 샘플 5, 9, 14, 18 의 평가는「A」였다. 또한, 면적비 A 가 35 ％ 이상인 샘플 중, 면적비 B 가 7 ％ 이상이고, 또한 면적비 A 가 45.7 ％ 이상인 샘플 6, 7, 10, 11, 15 ∼ 17, 19 의 평가는「S」였다.

이상의 제 1 평가 시험의 결과로부터, IrAl 금속간 화합물의 피막층을 갖는 중심 전극 팁을 구비하는 점화 플러그에 있어서, 면적비 A 가 35 ％ 이상인 경우에는, 내박리성을 향상시킬 수 있는 것이 확인되었다. 그리고 또한 당해 점화 플러그에 있어서, 면적비 A 가 45.7 ％ 이상인 경우에는, 더욱 내박리성을 향상시킬 수 있는 것이 확인되었다. 또, 당해 점화 플러그에 있어서, 면적비 B 가 7 ％ 이상인 경우에는, 특히, 내박리성을 향상시킬 수 있는 것이 확인되었다.

E. 제 2 평가 시험

제 2 평가 시험에서는, 표 2 에 나타내는 바와 같이, 중심 전극 본체의 재료와, 중심 전극 팁의 직경 (팁 직경)(R1) 과, 피복층의 두께 (t) 와, 단면의 피복 유무와, 레이저의 조사 위치와, 용접 깊이 (D) 중 적어도 1 개가 서로 상이한 9 종류의 샘플 20 ∼ 28 을 준비하였다.

또한, 각 샘플에 공통된 항목은 이하와 같다.

피복층의 재료：IrAl 금속간 화합물

중심 전극 팁의 축선 방향의 폭 (H1)(높이)：0.8 ㎜

팁 본체의 재료：Ir 함유율 68 중량％, Ru 함유율 11 중량％, Rh 함유율 20 중량％, Ni 함유율 1 중량％ 의 합금

레이저의 종류：YAG 레이저

중심 전극 본체의 재료는 INC600, INC601, Alloy602 중 어느 것으로 되었다. 중심 전극 팁 (29) 의 직경 (R1) 은 0.4 ㎜, 0.6 ㎜ 중 어느 것으로 되었다.

피복층의 두께 (t) 와 용접 깊이 (D) 는, 상기 서술한 면적비 A 가 35 ％ 이상이고, 또한 면적비 B 가 7 ％ 이상이 되는 범위에서 조정되었다. 구체적으로는, 피복층의 두께 (t) 는 0.015 ㎜, 0.003 ㎜, 0.03 ㎜, 0.04 ㎜, 0.05 ㎜ 중 어느 것으로 되었다. 용접 깊이 (D) 는 0.15 ㎜, 0.2 ㎜, 0.3 ㎜ 중 어느 것으로 되었다.

레이저의 조사 위치는, 중심 전극 팁과 중심 전극 본체의 경계로부터, 중심 전극 팁측으로 0.05 ㎜, 0.03 ㎜, 0.1 ㎜ 중 어느 것으로 되었다.

표 2 에 나타내는 바와 같이 단면 피복이 있는 샘플과 단면 피복이 없는 샘플이 준비되었다. 단면 피복이 있는 샘플은, 제 2 실시형태 (도 6) 와 같이, 팁 본체의 측면에 더하여, 팁 본체의 축선 방향의 양 단면에 피복층이 형성된 샘플이다. 단면 피복이 없는 샘플은 제 1 실시형태 (도 2) 와 같이, 팁 본체의 측면에만 피복층이 형성된 샘플이다.

이들 조건을 조정함으로써, 피복층으로부터 용접부에 도입되는 Al 의 양이 변화하기 때문에, 용접부 중의 경계 Al 농도를 조정할 수 있다. 예를 들어, 중심 전극 팁 (29) 의 직경 (R1) 이 작을수록, 경계 Al 농도는 높아지는 경향이 있다.

제 2 평가 시험에서는, 각 샘플이 2 개씩 준비되고, 2 개의 동일 샘플 중 1 개에 대하여, 상기 서술한 방법으로 경계 Al 농도를 측정하였다. 그리고, 나머지 1 개에 대하여, 이하에 설명하는 실기 내구 시험이 실시되었다. 각 샘플을 탑재한 내연 기관을 100 시간에 걸쳐 운전하고, 운전 중에는 1 분간의 아이들 운전과 1 분간의 스로틀 전개 운전으로 구성되는 1 사이클의 운전을 반복하였다. 내연 기관에는 4 기통, 배기량 2.0 ℓ 의 과급기가 장착된 가솔린 엔진이 사용되었다. 점화 플러그의 선단에서부터 선단측으로 1 ㎜ 의 온도는, 최고로 대략 섭씨 900 도였다.

시험 후, 각 샘플의 중심 전극의 선단 근방을, 축선 (CO) 을 포함하는 면에서 절단한 단면을 연마한 후에 관찰하였다. 그리고, 이 단면에 있어서, 중심 전극 팁과 용접부의 경계 중, 박리가 발생한 부분과, 접합이 유지된 부분을 특정하였다. 접합이 유지된 부분에는, 산화 스케일이 발생하지 않고, 박리가 발생한 부분에는, 산화 스케일이 발생하므로, 금속 현미경을 사용하여 단면을 관찰함으로써, 접합이 유지된 부분과 박리가 발생한 부분을 특정할 수 있다. 그리고, 중심 전극 팁과 용접부의 경계의 직경 방향의 폭 중, 박리가 발생한 부분이 차지하는 비율 (박리 비율이라고도 부른다) 을 산출하였다. 그리고, 박리 비율이 70 ％ 미만인 샘플의 평가를「A」로 하고, 박리 비율이 70 ％ 이상 80 ％ 미만인 샘플의 평가를「B」로 하고, 박리 비율이 80 ％ 이상인 샘플의 평가를「C」로 하였다.

평가 결과는, 표 2 에 나타내는 바와 같다. 샘플 20 ∼ 28 의 경계 Al 농도는 각각 1 중량％, 2 중량％, 2 중량％, 3 중량％, 4 중량％, 5 중량％, 8 중량％, 10 중량％, 11 중량％ 이었다. 경계 Al 농도가 10 중량％ 이하인 8 개의 샘플 20 ∼ 27 의 평가는「B」이상이었다. 그리고, 경계 Al 농도가 10 중량％ 보다 큰 샘플 28 의 평가는「C」였다. 이상의 결과로부터, 내박리성을 향상시키는 관점에서, 경계 Al 농도는 10 중량％ 이하인 것이 바람직한 것이 확인되었다.

또한, 경계 Al 농도가 10 중량％ 이하인 8 개의 샘플 20 ∼ 27 중, 경계 Al 농도가 5 중량％ 이하인 6 개의 샘플 20 ∼ 25 의 평가는「A」였다. 그리고, 이들 8 개의 샘플 20 ∼ 27 중, 경계 Al 농도가 5 중량％ 보다 큰 샘플 26, 27 의 평가는「B」였다. 이상의 결과로부터, 내박리성을 향상시키는 관점에서, 경계 Al 농도는 5 중량％ 이하인 것이 더욱 바람직한 것이 확인되었다.

F. 변형예

(1) 상기 실시형태에서는, IrAl 금속간 화합물의 피복층을 구비하는 전극 팁은, 중심 전극 (20) 에 채용되어 있지만, 접지 전극 (30) 에 채용되어도 된다. 도 8 은 변형예의 접지 전극 (30) 의 접지 전극 팁 (39) 근방을, 축선 (CO) 을 포함하는 면에서 절단한 단면도이다.

도 8 의 접지 전극 팁 (39) 은, 제 1 실시형태의 중심 전극 팁 (29) 과 마찬가지로, Ir 또는 Ir 합금으로 형성된 팁 본체 (37) 와, 팁 본체 (37) 의 측면을 덮는 IrAl 금속간 화합물의 피복층 (38) 을 구비하고 있다. 니켈 합금으로 형성된 접지 전극 본체 (31) 는, 후단 방향 (BD) 의 면 (315) 에 접합되고, 니켈 합금으로 형성된 원 기둥상의 대좌 (36) 를 포함하고 있다. 대좌 (36) 의 후단 방향 (BD) 의 면에, 레이저 용접에 의해 접지 전극 팁 (39) 이 접합되어 있다. 이 때문에, 대좌 (36) 와 접지 전극 팁 (39) 사이에는 용접부 (35) 가 형성되어 있다.

접지 전극 팁 (39) 의 제 2 방전면 (395) 의 반대면 (371) 은, 용접부 (35) 와는 비접촉인 비접촉 부분 (371A) 과, 비접촉 부분 (371A) 의 외측에 위치하고, 용접부 (35) 와 접촉하는 접촉 부분 (371B) 을 포함하고 있다.

본 변형예에 있어서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 접지 전극 팁 (39) 과 용접부 (35) 의 경계 근방의 특정 단면 (CFc) 에 있어서, 팁 본체 (37) 의 면적을 Sa 로 하고, 비접촉 부분 (371A) 을 축선 방향으로 특정 단면 (CFc) 에 투영한 경우에, 팁 본체 (37) 상에 투영되는 투영 이미지의 면적을 Sb 로 한다. 또, 특정 단면 (CFc) 에 있어서, 팁 본체 (37) 중 투영 이미지를 제외한 부분의 면적을 Sx = (Sa ― Sb) 로 한다. 이 경우에는, 면적비 A 는 35 ％ 이상이다 ({(Sa ― Sb)/Sa} × 100 ≥ 35). 이 결과, 접지 전극 팁 (39) 과 접지 전극 본체 (31) 의 접합 강도를 향상시킬 수 있고, 접지 전극 팁 (39) 의 내박리성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 변형예에 있어서도, 면적비 A 는 45.7 ％ 이상인 것이 바람직하다. 또, 접지 전극 팁 (39) 의 표면 중, 노출되어 있는 부분의 면적을 Sc 로 할 때, 면적비 B 는 7 ％ 이상인 것이 바람직하다 ({(Sa ― Sb)/Sc} × 100 ≥ 7). 이 결과, 접지 전극 팁 (39) 과 접지 전극 본체 (31) 의 접합 강도를 향상시킬 수 있고, 접지 전극 팁 (39) 의 내박리성을 더욱 향상시킬 수 있다. 그리고, 본 변형예에 있어서도, 용접부 (35) 중의 경계 Al 농도는 5 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 이 결과, 접지 전극 팁 (39) 의 내박리성을 더욱 향상시킬 수 있다.

(2) 상기 각 실시형태에서는, 용접부 (25) 는, 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 의 측면의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 이 대신에, 용접부 (25) 는 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 의 측면에, 둘레 방향으로 간격을 두고 간헐적으로 형성되어 있어도 된다.

도 9 는 변형예의 중심 전극 팁 (29) 근방의 구조의 설명도이다. 도 9 에는 변형예의 중심 전극 팁 (29) 에 대하여, 도 2B 의 단면과 동일한 위치의 특정 단면 (CF) 이 나타나 있다. 이 예에서는, 중심 전극 팁 (29) 과 중심 전극 본체 (21) 의 측면을 따라, 둘레 방향에 60 도 간격으로 6 개의 용접부 (25) 가 형성되어 있다 (도시 생략). 이 때문에, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 특정 단면 (CF) 에 대하여, 투영되는 비접촉 부분 (271A) 의 투영 이미지 (PI) 는 축선 (CO) 과 교차하는 중앙부뿐만 아니라, 용접부 (25) 가 형성되어 있지 않은 둘레 방향의 위치에 있어서, 팁 본체 (27) 의 측면까지 연장되어 있다. 그리고, 특정 단면 (CF) 에 있어서, 팁 본체 (27) 부터 투영 이미지 (PI) 를 제외한 부분 (AA) 의 형상은, 둘레 방향에 60 도 간격으로 형성되는 6 개의 용접부 (25) 에 대응하여, 6 개로 나누어져 있다.

본 변형예에 있어서도 상기 서술한 면적비 A 는 35 ％ 이상이다. 그리고, 면적비 A 는 45.7 ％ 이상인 것이 바람직하고, 면적비 B 는 7 ％ 이상인 것이 바람직하다.

(3) 상기 각 실시형태 및 변형예에서는, 중심 전극 팁 (29) 이나 접지 전극 팁 (39) 은 원 기둥 형상을 갖고 있지만, 이 대신에 사각 기둥 형상이나, 오각 기둥 형상 등의 다른 형상을 가져도 된다.

(4) 도 8 의 변형예에 있어서, 대좌 (36) 는 생략되고, 접지 전극 팁 (39) 은 접지 전극 본체 (31) 의 후단 방향 (BD) 측의 면에, 직접 레이저 용접에 의해 접합되어 있어도 된다.

(5) 점화 플러그 (100) 에 있어서, 접지 전극 (30), 주체 금구 (50), 중심 전극 (20), 절연체 (10) 등의 재질, 치수는 여러 가지로 변경 가능하다. 예를 들어, 주체 금구 (50) 의 재질은 아연 도금 또는 니켈 도금된 저탄소강이어도 되고, 도금이 되어 있지 않은 저탄소강이어도 된다. 또, 절연체 (10) 의 재질은, 알루미나 이외의 여러 가지 절연성 세라믹스여도 된다. 중심 전극 본체 (21) 의 재료는, INC600, INC601, Alloy601, Alloy602 에 한정되지 않고, 니켈 또는 니켈을 50 중량％ 이상 함유하는 다른 합금으로 형성되어 있어도 된다.

이상, 실시형태, 변형예에 기초하여 본 발명에 대해 설명해 왔지만, 상기한 발명의 실시형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은, 그 취지 그리고 특허 청구의 범위를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 등가물이 포함된다.

5 : 개스킷,
6 : 링 부재,
8 : 판 패킹,
9 : 탤크,
10 : 절연체,
12 : 관통공,
13 : 각장부,
15 : 단부,
16 : 단부,
17 : 선단측 몸체부,
18 : 후단측 몸체부,
19 : 플랜지부,
20 : 중심 전극,
23 : 헤드부,
25, 25b, 25c : 용접부,
27, 27b : 팁 본체,
28, 28b : 피복층,
29, 29b : 중심 전극 팁,
30 : 접지 전극,
31 : 접지 전극 본체,
35 : 용접부,
36 : 대좌,
37 : 팁 본체,
38 : 피복층,
39 : 접지 전극 팁,
40 : 단자 금구,
41 : 캡 장착부,
42 : 플랜지부,
43 : 레그부,
50 : 주체 금구,
51 : 공구 걸어맞춤부,
52 : 장착 나사부,
53 : 코킹부,
54 : 시트부,
56 : 단부,
58 : 압축 변형부,
59 : 삽입공,
60 : 도전성 시일,
70 : 저항체,
80 : 도전성 시일,
100 : 점화 플러그,
211 : 헤드부,
212 : 플랜지부,
213 : 레그부,
215 : 선단면,
271, 271b : 반대면,
271A, 271Ab : 비접촉 부분,
271B, 271Bb : 접촉 부분,
295, 295b : 제 1 방전면,
311 : 자유 단면,
312 : 접합 단면,
371 : 반대면,
371A : 비접촉 부분,
371B : 접촉 부분,
395 : 제 2 방전면,
CF, CFb, CFc : 특정 단면,
PI, PIb : 투영 이미지

Claims (7)

1. 중심 전극과, 상기 중심 전극과의 사이에 간극을 형성하는 접지 전극을 구비하고, 상기 중심 전극과 상기 접지 전극의 적어도 일방은, 전극 본체와, 상기 간극을 형성하는 방전면을 갖는 전극 팁과, 상기 전극 본체와 상기 전극 팁 사이에 형성되고, 상기 전극 본체의 성분과 상기 전극 팁의 성분을 함유하는 용접부를 구비하는 점화 플러그로서,
   상기 전극 팁은, 상기 방전면의 반대측에 위치하고, 상기 용접부와 적어도 일부가 접촉하는 반대면과, 상기 방전면과 교차하는 방향을 따르는 측면을 갖는 팁 본체와, 상기 팁 본체의 상기 측면을 적어도 덮는 피복층을 구비하고,
   상기 팁 본체는, 이리듐 (Ir) 또는 이리듐 (Ir) 을 주성분으로 하는 합금으로 형성되고,
   상기 피복층은, 이리듐 (Ir) 과 알루미늄 (Al) 의 금속간 화합물 (IrAl) 에 의해 형성된 두께 50 ㎛ 이하의 층이며,
   상기 전극 본체는, 50 중량％ 이상의 니켈 (Ni) 을 함유하는 합금으로 형성되고,
   상기 용접부와 상기 전극 팁의 경계 근방에 위치하고, 또한 상기 방전면과 평행이고, 또한 상기 전극 팁을 통과하고, 또한 상기 용접부를 통과하지 않는 면에서, 상기 전극 팁을 절단한 특정 단면에 있어서,
   상기 팁 본체의 면적을 Sa 로 하고,
   상기 반대면 중, 상기 용접부와 비접촉인 비접촉 부분을 상기 방전면과 수직으로 상기 특정 단면에 투영한 경우에, 투영되는 상기 비접촉 부분의 면적을 Sb 로 할 때,
   상기 팁 본체 중, 상기 용접부를 사이에 두고 상기 전극 본체와 접합되는 접합 부분의 면적 (Sa ― Sb) 는, 상기 팁 본체의 면적 Sa 의 35 ％ 이상인 것을 특징으로 하는, 점화 플러그.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 접합 부분의 면적 (Sa ― Sb) 는, 상기 팁 본체의 면적 Sa 의 45.7 ％ 이상인 것을 특징으로 하는, 점화 플러그.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 전극 팁의 표면 중, 노출되어 있는 부분의 면적을 Sc 로 할 때,
   상기 접합 부분의 면적 (Sa ― Sb) 는, 면적 Sc 의 7 ％ 이상인 것을 특징으로 하는, 점화 플러그.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 팁 본체와 상기 용접부의 경계 근방에 있어서의 상기 용접부 중의 알루미늄 (Al) 의 함유율은 10 질량％ 이하인 것을 특징으로 하는, 점화 플러그.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 팁 본체와 상기 용접부의 경계 근방에 있어서의 상기 용접부 중의 알루미늄 (Al) 의 함유율은 10 질량％ 이하인 것을 특징으로 하는, 점화 플러그.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 팁 본체와 상기 용접부의 경계 근방에 있어서의 상기 용접부 중의 알루미늄 (Al) 의 함유율은 5 질량％ 이하인 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 팁 본체와 상기 용접부의 경계 근방에 있어서의 상기 용접부 중의 알루미늄 (Al) 의 함유율은 5 질량％ 이하인 것을 특징으로 하는 점화 플러그.

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