(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパークプラグであって、前記スパークプラグは、
内燃機関のシリンダヘッドにネジ係合する円筒形のネジ部を備えるシェルと、
前記シェル内に同軸に配置される絶縁体と、
前記絶縁体内に同軸に配置される中心電極と、
前記シェルに連結される第１端部、および前記中心電極の端部に面する第２端部を備えるサイド接地電極と、を有し、前記サイド接地電極の前記第２端部と前記中心電極との間にスパーク放電ギャップが画定され、
前記スパークプラグはさらに、前記サイド接地電極または前記中心電極に前記スパーク放電ギャップに近接して固定される電極チップ部を有し、前記チップ部は、本質的に、５０重量パーセントから７０重量パーセントのイリジウム、３０重量パーセントから３５重量パーセントのロジウム、０重量パーセントから１０重量パーセントのニッケル、３５００ｐｐｍから４５００ｐｐｍのタンタル、および１００ｐｐｍから２００ｐｐｍのジルコニウムからなる合金から形成され、
前記サイド接地電極および前記中心電極のうち、前記電極チップ部が固定される方の電極は、ニッケル合金から形成される、スパークプラグ。
【請求項２】
請求項１に記載のスパークプラグであって、前記合金は、６５重量パーセントのイリジウム、３５重量パーセントのロジウムを有する、スパークプラグ。
【請求項３】
請求項１に記載のスパークプラグであって、前記合金は本質的に、６５重量パーセントのイリジウム、３５重量パーセントのロジウム、４０００ｐｐｍのタンタル、および２００ｐｐｍのジルコニウムからなる、スパークプラグ。
【請求項４】
請求項１に記載のスパークプラグであって、前記合金は、６０重量パーセントのイリジウムと、３０重量パーセントのロジウムと、１０パーセントのニッケルと、を有する、スパークプラグ。
【請求項５】
スパークプラグであって、前記スパークプラグは、
内燃機関のシリンダヘッドにネジ係合する円筒形のネジ部を備えるシェルと、
前記シェル内に同軸に配置される絶縁体と、
前記絶縁体内に同軸に配置される中心電極と、
前記シェルに連結される第１端部、および前記中心電極の端部に面する第２端部を備えるサイド接地電極と、を有し、前記サイド接地電極の前記第２端部と前記中心電極との間にスパーク放電ギャップが画定され、
前記スパークプラグはさらに、前記サイド接地電極または前記中心電極に前記スパーク放電ギャップに近接して固定される電極チップ部を有し、前記チップ部は、本質的に、約６０重量パーセントから７０重量パーセントのイリジウムと、３０重量パーセントから３５重量パーセントのロジウムと、０重量パーセントから１０重量パーセントのニッケルと、５０ｐｐｍから１００ｐｐｍのセリウムと、からなる合金から形成され、
前記サイド接地電極および前記中心電極のうち、前記電極チップ部が固定される方の電極は、ニッケル合金から形成される、スパークプラグ。
【請求項６】
請求項５に記載のスパークプラグであって、前記合金は、７０重量パーセントのイリジウムと、３０重量パーセントのロジウムと、を有する、スパークプラグ。
【請求項７】
請求項５に記載のスパークプラグであって、前記合金は、６０重量パーセントのイリジウムと、３０重量パーセントのロジウムと、１０重量パーセントのニッケルと、を有する、スパークプラグ。
【請求項８】
請求項５に記載のスパークプラグであって、前記合金は本質的に、７０重量パーセントのイリジウムと、３０重量パーセントのロジウムと、１００ｐｐｍのセリウムからなる、スパークプラグ。
【請求項９】
請求項５に記載のスパークプラグであって、前記合金は本質的に、６０重量パーセントのイリジウムと、３０重量パーセントのロジウムと、１０重量パーセントのニッケルと、１００ｐｐｍのセリウムからなる、スパークプラグ。
【請求項１０】
請求項１に記載のスパークプラグであって、前記チップ部は前記サイド接地電極に固定される、スパークプラグ。
【請求項１１】
請求項１に記載のスパークプラグであって、前記チップ部は前記中心電極に固定される、スパークプラグ。
【請求項１２】
請求項１に記載のスパークプラグであって、前記チップ部は前記サイド接地電極に固定され、第２電極チップが前記中心電極に固定される、スパークプラグ。
【請求項１３】
請求項１に記載のスパークプラグであって、前記チップ部は前記サイド接地電極または前記中心電極に、抵抗溶接またはレーザー溶接により固定される、スパークプラグ。
【請求項１４】
請求項１２に記載のスパークプラグであって、前記第２電極チップは、前記中心電極に抵抗溶接またはレーザー溶接により固定される、スパークプラグ。
【請求項１５】
請求項１に記載のスパークプラグであって、前記中心電極の前記端部は、前記絶縁体から突き出している、スパークプラグ。
【請求項１６】
ニッケル合金から形成されるスパークプラグ電極に固定するための耐磨耗性電極チップ部であって、前記チップ部は、本質的に、
６０重量パーセントから７０重量パーセントのイリジウムと、
３０重量パーセントから３５重量パーセントのロジウムと、
０重量パーセントから１０重量パーセントのニッケルと、
３５００ｐｐｍから４５００ｐｐｍのタンタルと、
１００ｐｐｍから２００ｐｐｍのジルコニウムと、からなる合金から形成される、チップ部。
【請求項１７】
ニッケル合金から形成されるスパークプラグ電極に固定するための耐磨耗性電極チップ部であって、前記チップ部は、本質的に、
６０重量パーセントから７０重量パーセントのイリジウムと、
３０重量パーセントから３５重量パーセントのロジウムと、
０重量パーセントから１０重量パーセントのニッケルと、
５０ｐｐｍから１００ｐｐｍのセリウムと、からなる合金から形成される、チップ部。
【請求項１８】
請求項１６に記載のチップ部であって、前記チップ部はリベット形状である、チップ部。
【請求項１９】
請求項１６に記載のチップ部であって、前記チップ部は球形である、チップ部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の例示的な実施形態は、内燃機関に用いられるスパークプラグに関し、より具体的には、ニッケルベースの電極に溶接される抵抗力のある、また、高温度における酸化条件における磨耗に抵抗力があるチップ部を含む電極を備えるスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、２００７年１１月１５日に出願された米国仮特許出願第６０／９８８２６２号の利益を主張し、この特許出願の内容は参照により本願の明細書に組み込まれる。
スパークプラグは、内燃機関において燃料を点火するのに広く用いられる。スパークプラグの電極は、苛烈な熱を受け、スパークの形成および空気／燃料混合物の燃焼により形成される過度な腐食環境にさらされる。電極はスパーク時には常に放電が生じ、これは局所的な高温部を生成し、スパッタリング、溶融、スプラッシュ、および粒子侵食により磨耗を生じさせる。さらに、スパークプラグの磨耗の主要な原因は、高いスパーク電圧にともなう高い温度における酸化環境にさらされたことによる電極の機能不全である。酸化は、健全な電極の表面から進行し、また、スパーク放電は弱くなった酸化膜を電極表面から除去することがあり、磨耗を生じさせ、また、スパークプラグの寿命を有意に減少させる。
【０００３】
従って、電極がより熱くなると、スパーク磨耗および酸化磨耗の両方の速度が加速される。排気を低減するために燃焼エンジンをより希薄燃焼に向かわせ、また、シリンダ圧、圧縮比、および点火電圧を増加させると、スパークプラグの信頼性および寿命は、エンジン開発のさらなる進歩に対応するのに重要となる。それゆえ、耐久性および腐食耐性を提供するために、スパークプラグ電極に用いる材料は、高い融点を備えるべきであり、また、燃焼チャンバ内における空気、燃料、燃料添加剤の間の化学反応から生じる高温環境および腐食環境に耐えるような酸化に対する高い抵抗性を備えるべきである。
【０００４】
スパークプラグのための銅（Ｃｕ）およびニッケル（Ｎｉ）電極の製造が様々な方法でなされている。たとえば、「Method for Manufacturing a Center Electrode for a Spark Plug」との表題の米国特許第４７０５４８６号明細書（「４８６号特許」）は、長寿命のスパークプラグを提供する中心電極の製造を議論している。この特許文献の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。中心電極は、ニッケルのような腐食耐性材料のジャケットで囲まれる銅のような、高い熱伝導性材料から形成される。しかし、ニッケルは、高温度における選択的な酸化に敏感であり、これは、スパークプラグの寿命を制限する。さらに、再循環ガス内での高温での動作期間の後、ニッケルベース電極内でも侵食／腐食が生じ得る。いったん侵食が生じれば、電気の流れ経路は悪化し、低い燃料効率を生じさせる。
【０００５】
高いスパーク電圧での高い温度における酸化条件での動作中に生じる侵食に抵抗するため、高コストな貴金属合金を有する熱耐性および磨耗耐性チップをスパークプラグ電極の放電端部に付加することができる。スパークプラグ電極チップは、電極のバランスよりもより強靭でより侵食抵抗性があり、これらは、スパーク電極間にクロスオーバーするスパークのところ、それゆえ、スパークプラグの最も決定的な作動位置に配置される。
【０００６】
たとえば４８６特許は、スパークプラグの電極を製造する方法を提供し、ここでは、プラチナ（Ｐｔ）チップが、銅コアを中心に配置されるＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）のようなニッケル合金で形成される本体に取り付けられる。様々な磨耗抵抗性スパークプラグ電極チップおよびこのような電極チップを含むスパークプラグに関する他の出版例は、米国特許第６５９７０８９号、第６１６６４７９号、第６０９４０００号、第６０７１１６３号、第５９９８９１３号、第５９８０３４５号、第５７９３７９３号、第５９７３４４３号、および第５４５６６２４号、国際公開第０１／１８９２５号、米国特許出願第２００４／００２７０４２号、および第２００２／０１７１３４６号に開示されており、これらの内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００７】
いくつかの磨耗抵抗性スパークプラグ電極チップは、プラチナのような貴金属を含み、これらは、燃焼チャンバ環境にされされた条件下で酸化および侵食に対する合理的によい抵抗性を提供する。しかし、プラチナは、粒子間クラックおよび酸化による攻撃、また内燃機関で用いられるある種の燃料に含まれる鉛の影響を受ける。酸化の進行およびクラックの成長は、実質的な電気抵抗の増加を生じさせ、点火のための電圧をブレークダウンさせ得る。プラチナチップ部分の侵食および品質低下は、スパークギャップを広げ、スパークプラグが生成するスパークを弱くする。さらに、プラチナは他の貴金属と同様に非常に高価な原料であり、それゆえ、スパークプラグ内に用いられる貴金属の総量を厳密に制御することは有利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
イリジウム（Ｉｒ）は、広範囲の溶融金属による攻撃に対してよい抵抗性を備える。たとえば、イリジウムは鉛による攻撃に対する耐性に関してプラチナよりも優れる。さらに、イリジウムは、狭い中心径で優れた磨耗耐性を備え、これは、改良された点火を可能にする。しかし、イリジウムの熱膨張係数はニッケルと有意に異なる。大きな熱応力下で、この差は、チップ部分および電極がスパークプラグの使用中に加熱されるときに、イリジウムベースの電極チップおよびニッケルベース電極が結合する領域を弱くし、また割れの原因となり、貴金属とベース金属との物理的分離を発生させる原因となりうる。そのため、イリジウムおよびイリジウム合金は、これまで、これらの成分の結合領域において、特に熱応力が最も厳しいサイド電極において、徐々にクラックおよび／または破壊を進行させずに、溶接に耐えまたはニッケルベースの基板合金からなる電極に固定するのは非常に困難であった。
【０００９】
磨耗抵抗性電極チップを備えるスパークプラグの様々な設計が知られているが、発明者らは、スパークプラグの交換の前の長い動作寿命を可能にし、高い磨耗抵抗性を備え、また高い動作温度での酸化に抵抗力がある電極構成を備えるスパークプラグへの需要を認識し、また、信頼性があるチップ部分と基板部分との間の酸化抵抗溶接を提供できる電極構成を備えるスパークプラグへの需要を認識した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の例示的な実施形態は、スパークプラグに関し、このスパークプラグは、内燃機関のシリンダヘッドに係合する、実質的に円筒形のネジ付き部を備えるシェルと、このシェル内に同軸に配置される絶縁体と、この絶縁体内に同軸に配置される中心電極と、シェルに連結される第１端部および中心電極の端部に面する第２端部を備えるサイド接地電極と、を有する。サイド接地電極の第２端部と中心電極の端部との間にスパーク放電ギャップが画定される。スパークプラグはさらに、スパーク放電ギャップに近接してサイド接地電極または中心電極に固定される電極チップ部を有する。このチップ部は、約６０重量パーセントから約７０重量パーセントのイリジウム（Ｉｒ）、約３０重量パーセントから約３５重量パーセントのロジウム（Ｒｈ）、０重量パーセントから約１０重量パーセントのニッケル（Ｎｉ）、約３５００ｐｐｍから４５００ｐｐｍのタンタル、約１００ｐｐｍから約２００ｐｐｍのジルコニウムを有する合金から形成される。
【００１１】
本発明の例示的な実施形態は、スパークプラグに関し、このスパークプラグは、内燃機関のシリンダヘッドに係合する、実質的に円筒形のネジ付き部を備えるシェルと、このシェル内に同軸に配置される絶縁体と、この絶縁体内に同軸に配置される中心電極と、シェルに連結される第１端部および中心電極の端部に面する第２端部を備えるサイド接地電極と、を有する。サイド接地電極の第２端部と中心電極の端部との間にスパーク放電ギャップが画定される。スパークプラグはさらに、スパーク放電ギャップに近接してサイド接地電極または中心電極に固定される電極チップ部を有する。このチップ部は、約６０重量パーセントから約７０重量パーセントのイリジウム（Ｉｒ）、約３０重量パーセントから約３５重量パーセントのロジウム（Ｒｈ）、０重量パーセントから約１０重量パーセントのニッケル（Ｎｉ）、約５０ｐｐｍから１００ｐｐｍのセリウムを有する合金から形成される。
【００１２】
本発明の例示的な実施形態は、スパークプラグに関し、このスパークプラグは、絶縁体内に同軸に配置される中心電極と、中心電極に対面して間にスパーク放電ギャップを画定するサイド接地電極と、スパーク放電ギャップに近接してサイド接地電極または中心電極に固定される電極チップ部と、を有する。このチップ部は、約６０重量パーセントから約７０重量パーセントのイリジウム、約３０重量パーセントから約３５重量パーセントのロジウム、０重量パーセントから約１０重量パーセントのニッケル、約３５００ｐｐｍから約４５００ｐｐｍのタンタル、および約１００ｐｐｍから約２００ｐｐｍのジルコニウムを有する合金から形成される。
【００１３】
本発明の例示的な実施形態は、スパークプラグに関し、このスパークプラグは、絶縁体内に同軸に配置される中心電極と、中心電極に対面して間にスパーク放電ギャップを画定するサイド接地電極と、スパーク放電ギャップに近接してサイド接地電極または中心電極に固定される電極チップ部と、を有する。このチップ部は、約６０重量パーセントから約７０重量パーセントのイリジウム、約３０重量パーセントから約３５重量パーセントのロジウム、および約５０ｐｐｍから約１００ｐｐｍのセリウムを有する合金から形成される。
【００１４】
本発明の例示的な実施形態は、スパークプラグに固定するための耐磨耗性電極チップ部に関する。このチップ部は、約６０重量パーセントから約７０重量パーセントのイリジウム、約３０重量パーセントから約３５重量パーセントのロジウム、０重量パーセントから約１０重量パーセントのニッケル、約３５００ｐｐｍから約４５００ｐｐｍのタンタル、約１００ｐｐｍから約２００ｐｐｍのジルコニウムを有する。
【００１５】
本発明の例示的な実施形態は、スパークプラグに固定するための耐磨耗性電極チップ部に関する。このチップ部は、約６０重量パーセントから約７０重量パーセントのイリジウム、約３０重量パーセントから約３５重量パーセントのロジウム、および約５０ｐｐｍから約１００ｐｐｍのセリウムを有する。
【００１６】
本発明の例示的な実施形態は、スパークプラグのための電極を形成する方法に関する。この方法は、約６０重量パーセントから約７０重量パーセントのイリジウム、約３０重量パーセントから約３５重量パーセントのロジウム、０重量パーセントから約１０重量パーセントのニッケル、約３５００ｐｐｍから約４５００ｐｐｍのタンタル、および約１００ｐｐｍから約２００ｐｐｍのジルコニウムを有する合金から電極チップを形成するステップを有する。本方法はさらに、このチップ部を溶接固定具に配置するステップを有する。本方法は、このチップ部を電極に配置するステップを有する。本方法はさらに、チップ部を電極に溶接するステップを有する。
【００１７】
本発明の例示的な実施形態は、スパークプラグのための電極を形成する方法に関する。この方法は、約６０重量パーセントから約７０重量パーセントのイリジウム、約３０重量パーセントから約３５重量パーセントのロジウム、０重量パーセントから約１０重量パーセントのニッケル、および約５０ｐｐｍから約１００ｐｐｍのセリウムを有する合金から電極チップを形成するステップを有する。本方法はさらに、このチップ部を溶接固定具に配置するステップを有する。本方法は、このチップ部を電極に配置するステップを有する。本方法はさらに、チップ部を電極に溶接するステップを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の例示的な実施形態によるスパークプラグの断面図である。
【図２】図１の例示的なスパークプラグの端部に関する、一部を断面で示した部分的な側面図である。
【図３】図１の例示的なスパークプラグの１つの部品である中心電極の詳細断面図である。
【図４】リベット形状の電極チップの例示的な実施形態の垂直断面図である。
【図５】球形の電極チップの例示的な実施形態の拡大図である。
【図６】抵抗溶接機の例示的な実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１−４を参照すると、本発明の例示的な実施形態によるスパークプラグが全体として符号１０で示されている。スパークプラグ１０は、シリンダヘッド（図示せず）にネジ係合する外側ネジ１６が形成された円筒ベース１４を備える環状金属ケーシングまたはシェル１２を含む。スパークプラフシェル１２の円筒ベース１４は、概ね平坦な下部表面１８を備える。ニッケル（Ｎｉ）またはニッケルベース合金から形成される接地電極またはサイド電極２０は、ネジ付きベース１４の下部表面１８上に溶接される。本明細書の例示的な実施形態を通じて、「接地電極」および「サイド電極」は同一の要素を指し、これらの用語は交換可能に用いられる。
【００２０】
スパークプラグ１０はさらに、シェル１２内に同軸に配置される中空セラミック絶縁体２４を含み、また、絶縁体２４内に同軸に配置される中心電極２６を含む。例示的な実施形態において、中心電極２６は中心コア２８を含み、中心コア２８は銅（Ｃｕ）または銅ベース合金のような熱伝導性および電気伝導性材料から形成され、中心電極は、ニッケルベース合金から形成される外側クラッド部３０を含む。例示的な実施形態において、クラッド部３０は、Ｉｎｃｏｎｅｌ６００または６０１（Ｉｎｃｏｎｅｌ：登録商標）、あるいはＨｏｓｋｉｎｓ８３１または５９２（Ｈｏｓｋｉｎｓ：商標）のような市販のニッケルベース合金から形成することができる。
【００２１】
例示的な実施形態において、接地電極１６は、接地電極の端部に固定される（たとえば鑞付、抵抗溶接、レーザー溶接、およびそれらに等価な方法により固定される）耐磨耗性電極チップ部２２を備える。また、中心電極２６は、中心電極の下端部３４に固定される耐磨耗性電極チップ部３２を備える。図１−４においてリベット形状で示される電極チップ２２および３２は、信頼性のあるニッケルベース合金への酸化抵抗溶接を提供できる材料からなり、以下でより詳細に説明される。
【００２２】
電気伝導性挿入体またはロッド３６は、中心電極２６の反対側で絶縁体２４の上部端部３８に嵌められる、耐熱性ガラス−カーボン複合材料が、挿入体３６の下端部と中心電極２６との間で絶縁体２４内に配置され、スパークプラグ１０の内部抵抗４０を提供する。
【００２３】
図１に示されるように、スパークプラグシェル１２は実質的に円筒形のスリーブを備え、このスリーブは中に中空ボア４２が形成される。上述したように、スパークプラグシェル１２は円筒形ベース部１４を含み、これは外部表面に形成されるネジ部１６を備える。スパークプラグシェル１２は、シリンダヘッドに接続するためのシール表面４４を含み、このシール表面の上で、シェルは、概ね六角形のボス４６を備え、取り付けまたは取り外しのために、従来のスパークプラグソケットレンチでスパークプラグ１０をつかみ回転さえることができるようにする。
【００２４】
動作中において、スパークプラグ１０の使用期間にわたって、中心電極２６と接地電極またはサイド電極２０との間の空間またはギャップＧを維持することが望ましい。
例示的な実施形態において、中心電極２６の耐磨耗性チップ３２は、ポスト形、リベット形、または球形に形成することができる。良好なワイヤ点火チップを用いるスパークプラグ、およびこのようなリベットチップを電極に取り付ける方法は、米国特許第５４５６６２４号、第６０７１１６２号に説明されており、これらの内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。例示的な実施形態において、図４に示されるように、耐磨耗性電極チップ３２は、リベット４８の形状で提供され、このリベットは連続な半球外形表面５２を備える頭部５０を含み、頭部の外側表面の反対側の平坦部５４を含む。概ね円筒形のシャンク５６が平坦部５４から延び、概ね平坦なベース６０で終端する。ポスト形状の耐磨耗性チップ３２を備える代替例において、チップを頭部５０が取り除かれたリベット４８のシャンク５６に似せることができる。図５に示される代替実施形態において、電極ツップ３２ａは、球形５０ａに形成される。非限定的な実施形態において、球体の直径は、有意に変更することができるが、約０．３８ｍｍから約１．１４ｍｍの範囲とすることができ、また、非限定的な例においては、この直径を約０．８０ｍｍとすることができる。
【００２５】
例示的な実施形態において、各耐磨耗性スパークプラグ電極チップは、イリジウム（Ｉｒ）およびロジウム（Ｒｈ）を有する合金ワイヤから形成することができる。このような電極チップはスパーク放電および酸化の両者に対する改良された抵抗性を示し、また、高温度における強い耐性を示す。具体的には、高い融点を備えるイリジウム、およびロジウムは、優れたスパーク磨耗抵抗を備え、イリジウムベース合金へのロジウムの追加により効果的にイリジウムの酸化抵抗を改善し、また、揮発性を抑える。例示的な実施形態において、電極チップは、少量または微量のタンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、および／またはセリウム（Ｃｅ）を含むことができる。これらの合金付加成分は、ニッケルベース電極基板とイリジウム−ロジウムチップ部分との間の熱膨張係数の相違により生じ得る各電極チップ部分の溶接クラックに対する抵抗性を確保することを助ける。
【００２６】
例示的な実施形態において、電極チップの合金は、約６０重量％から約７０重量％の範囲のイリジウム、約３０重量％から約３５重量％の範囲のロジウム、および約０重量％から約１０重量％の範囲のニッケルに、微小付加成分として約３５００ｐｐｍから約４５００ｐｐｍの範囲のタンタル、約１００ｐｐｍから約２００ｐｐｍの範囲のジルコニウム、および／または約５０ｐｐｍから約１００ｐｐｍの範囲のセリウムを有することができる。非限定的な例示的な実施形態において、電極チップ合金として、６５重量％のイリジウム、３５重量％のロジウム、４０００＋／−５００ｐｐｍのタンタル、および１５０＋／−５０ｐｐｍのジルコニウムの合金を用いることができる。第２の非限定的な実施形態において、電極チップの合金として、７０重量％のイリジウム、３０重量％のロジウム、および７５＋／−２５ｐｐｍのセリウムの合金を用いることができる。他の非限定的な実施形態において、電極チップの合金として、６０重量％のイリジウム、３０重量％のロジウム、１０重量％のニッケル、４０００＋／−５００ｐｐｍのタンタル、および１５０＋／−５０ｐｐｍのジルコニウムの合金を用いることができる。さらなる非限定的な実施形態において、電極チップ合金として、６０重量％のイリジウム、３０重量％のロジウム、１０重量％のニッケル、および７５＋／−２５ｐｐｍのセリウムの合金を用いることができる。
【００２７】
球形の電極チップ部分を形成する例示的なプロセス、およびそれを電極基板に溶接する例示的なプロセスは、米国特許第５９８０３４５号明細書に記載されており、この特許文献の内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本発明によりリベット形状のチップ部を形成する例示的なプロセス、およびそれを電極基板に溶接する例示的なプロセスが以下に説明される。上述の例示的なイリジウム−ロジウム合金の１つから形成されるワイヤが所定の長さに切断される。リベットのシャンク端部が仕上げおよび形成され、従来の高速ボール形成機によりリベットの頭部が形成される。電極基板は、米国特許第４７０５４８６号に説明されるように形成することができる。
【００２８】
図６に概略的に例示的な抵抗溶接機が示されており、これは溶接接触される直前の配置を仮定しており、リベット形状の電極チップ１４８の点火チップ、および電極基板１２６を備え、電極基板およびリベットは、それぞれ下部溶接ヘッド１６２および上部溶接ヘッド１６４にクランプされる。このような従来の電気抵抗溶接機において、上部溶接ヘッド１６４は、下部溶接ヘッド１６２に対して移動することができる。上部溶接ヘッド１６４は、上部表面に形成された凹部を備え、溶接プロセス中にリベット１４８を保持し静止状態を維持する。電極基板１２６は、中心電極またはサイド電極のいずれかとすることができる。
【００２９】
上部溶接ヘッド１６４は、リベット１４８の外面が電極基板１２６の下端１３４に最初に点接触するまで下部溶接ヘッド１６２に向かって移動する。その後、５００アンペアから１０００アンペアの電流が部分１４８および１２６に付与され、上部溶接ヘッド１６４は、リベット１４８に向かって、電極基板１２６に約１０ポンドから約３０ポンドの力を与える。この溶接作業は、リベット１４８のイリジウム−ロジウム合金、および電極基板１２６のニッケルベース合金クラッド部の溶接界面における合金化を生成する。リベット１４８の外面は、下端部１２４内に貫入し、この貫入深さは２つの部品間の間の電流および電流の付与の間に付与される力を変更することで制御され、外面のクラッド部への埋め込み深さは、０．００６インチから約０．０１２インチの深さであり、それにより、リベット１４８の頭部により変位されるクラッド部のニッケルベース材料が、リベットを捕獲するために外面の周りに流れる。このようにして、リベット１４８は、電極基板１２６に堅く固定される。平坦な電極チップが所望ならば、随意に、仕上がり電極部上でチップを平坦にすることができる。仕上がり部品は、その後、溶接機から取り除かれ、標準的な手順および部品を安定させる標準的な要素を用いて最終的なスパークプラグに組み立てられる。
【００３０】
例示的な実施形態において、抵抗溶接プロセスは、タンタル、ジルコニウム、および／またはセリウムの微小付加成分のニッケルへの内部拡散の結果による、イリジウム−ロジウム合金チップとニッケル合金電極との間のよりよい結合強度を達成するために用いることができる。ニッケル合金電極と、タンタル、ジルコニウム、および／またはセリウムとの間に中間相が形成され、これはイリジウム合金とニッケル合金との間の熱膨張係数のミスマッチを最小化する。このように、これらの少量の付加成分は、電極基板のチップ部分への熱膨張係数のよりよく一致させるように機能し、使用時に電極が室温から動作温度に移行するときにおけるクラックおよび応力破壊に対する耐性を確保する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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