(57)【要約】  接地電極に設けられたメッキ被膜を、コストの増大を招くことなく、比較的容易に除去することができ、着火性の低下を防止することができるスパークプラグ、及び、その製造方法を提供する。スパークプラグ１は、主体金具３と、Ｎｉ合金からなる接地電極２７とを備え、少なくとも接地電極２７の基端部及び主体金具３の表面にＮｉを主成分とするＮｉメッキ層２８を有する。接地電極２７の屈曲予定部位のうち中心電極５側の部位に形成されたＮｉメッキ被膜４１に対して、レーザー光等を照射することにより、屈曲予定部位の中心電極５側の部位に、Ｎｉメッキ被膜４１を構成する金属成分及び接地電極２７を構成する金属成分が溶融した溶融層２９が形成される。接地電極２７のうちレーザー光等が照射された部位以外には、Ｎｉメッキ層２８が形成される。
2010087076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有するとともに、前記中心電極が前記軸孔に設けられた円筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた円筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部から延びるとともに、自身の略中間部分が屈曲され、自身の先端部が前記中心電極の先端部との間で火花放電間隙を形成する、ニッケルを主成分とする合金からなる接地電極とを備えたスパークプラグであって、
少なくとも前記接地電極の屈曲予定部位のうち前記中心電極側の部位に形成されたニッケルを主成分とするメッキ被膜に対して、レーザー光、又は、電子ビームを照射することにより、前記屈曲予定部位の前記中心電極側の部位に、前記メッキ被膜を構成する金属成分及び前記接地電極を構成する金属成分が溶融した溶融層が形成されているとともに、前記接地電極のうち前記レーザー光、又は、電子ビームが照射された部位以外には、ニッケルを主成分とするメッキ層が形成されていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記接地電極の先端部のうち前記中心電極との間で前記火花放電間隙を形成する部位には、当該部位に形成されたニッケルを主成分とするメッキ被膜に対して、レーザー光、又は、電子ビームを照射することにより、前記メッキ被膜を構成する金属成分及び前記接地電極を構成する金属成分が溶融した溶融層が形成されるとともに、前記溶融層に貴金属チップが接合されることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記接地電極は、ニッケルを主成分とし、クロムを含有する合金からなるとともに、
前記メッキ層は、ニッケルを主成分とし、クロムを３質量％以上３０質量％以下含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有するとともに、前記中心電極が前記軸孔に設けられた円筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた円筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部から延びるとともに、自身の略中間部分が屈曲され、自身の先端部が前記中心電極の先端部との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備え、
前記接地電極が、ニッケルを主成分とし、クロムを含有する合金からなるスパークプラグであって、
少なくとも前記接地電極の屈曲予定部位のうち前記中心電極側の部位に形成されたニッケルを主成分とするメッキ被膜と当該メッキ被膜上に位置するクロメート被膜とからなる複層被膜に対して、レーザー光、又は、電子ビームを照射することにより、前記屈曲予定部位の前記中心電極側の部位に、前記複層被膜を構成する金属成分及び前記接地電極を構成する金属成分が溶融した溶融層が形成されているとともに、前記接地電極のうち前記レーザー光、又は、電子ビームが照射された部位以外には、ニッケルを主成分とするメッキ層と当該メッキ層上に位置するクロメート被膜とが形成されていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項５】
前記接地電極の先端部のうち前記中心電極との間で前記火花放電間隙を形成する部位には、当該部位に形成されたニッケルを主成分とするメッキ被膜と当該メッキ被膜上に位置するクロメート被膜とからなる複層被膜に対して、レーザー光、又は、電子ビームを照射することにより、前記複層被膜を構成する金属成分及び前記接地電極を構成する金属成分が溶融した溶融層が形成されるとともに、前記溶融層に貴金属チップが接合されることを特徴とする請求項４に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記メッキ層のうち前記溶融層に最も近接する部位の表面から、前記溶融層のうち前記表面とは反対側の部位までの、前記接地電極の厚み方向に沿った最大長さが２００μｍ以下とされることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有するとともに、前記中心電極が前記軸孔に設けられた円筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた円筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部から延びるとともに、自身の略中間部分が屈曲され、自身の先端部が前記中心電極の先端部との間で火花放電間隙を形成する、ニッケルを主成分とする合金からなる接地電極とを備え、
前記接地電極及び前記主体金具の表面の一部にニッケルを主成分とするメッキ層を有してなるスパークプラグの製造方法であって、
前記接地電極が設けられた前記主体金具に対してニッケルメッキ処理を施すことによって、前記主体金具及び前記接地電極の表面略全域に前記メッキ層となるメッキ被膜を形成するメッキ被膜形成工程と、
少なくとも前記接地電極の屈曲予定部位のうち前記中心電極側の部位に対して、レーザー光、又は、電子ビームを照射することにより、前記メッキ被膜を構成する金属成分及び前記接地電極を構成する金属成分が溶融した溶融層を形成する溶融層形成工程と、
前記接地電極の前記屈曲予定部位に曲げ加工を施し、前記接地電極の先端部と前記中心電極の先端部との間の前記火花放電間隙を形成する火花放電間隙形成工程とを含み、
前記溶融層形成工程においては、前記メッキ層のうち前記溶融層に最も近接する部位の表面から、前記溶融層のうち前記表面とは反対側の部位までの、前記接地電極の厚み方向に沿った最大長さが、前記メッキ層の厚さ以上となるように、前記レーザー光、又は、電子ビームを照射することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項８】
前記接地電極の先端部に、前記中心電極との間で前記火花放電間隙を形成する貴金属チップが設けられるスパークプラグの製造方法であって、
前記溶融層形成工程においては、前記接地電極のうち前記貴金属チップの接合予定位置に対して前記レーザー光、又は、電子ビームを照射し、その後、前記接合予定位置に形成された溶融層に前記貴金属チップを接合することを特徴とする請求項７に記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項９】
前記溶融層形成工程においては、前記メッキ層のうち前記溶融層に最も近接する部位の表面から、前記溶融層のうち前記表面とは反対側の部分までの、前記接地電極の厚み方向に沿った最大長さが２００μｍ以下となるように、前記レーザー光、又は、電子ビームを照射することを特徴とする請求項７又は８に記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項１０】
前記溶融層形成工程においては、酸素分圧が１０3Ｐａ以下の雰囲気で、前記レーザー光、又は、電子ビームを照射することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグ、及び、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等の内燃機関等に用いられるスパークプラグは、例えば軸線方向に延びる中心電極と、その外側に設けられた絶縁体と、絶縁体の外側に設けられた筒状の主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合された接地電極とを備える。また、接地電極は、その先端部が中心電極と対向するように曲げ返されて配置され、中心電極及び接地電極間で火花放電間隙が形成される。【０００３】
ところで、一般的に主体金具は低炭素鋼等の鉄系材料によって構成されることから、耐食性の向上を図るべく、その表面にはニッケルメッキ層が形成される。主体金具に前記メッキ層を形成するにあたっては、いわゆるバレルメッキ処理を用いることが、生産性の向上を図る点で有利である。しかしながら、上述の通り、主体金具には接地電極が接合されるが、一般的に両者は抵抗溶接によって接合される。そのため、主体金具の表面にメッキ層が形成されていると、主体金具に対して接地電極を接合することが難しくなってしまう。また、両者を接合できたとしても、溶接部分においてはメッキ層が破損してしまうため、耐食性の低下を招いてしまうおそれがある。従って、主体金具に対して予め接地電極を接合した後、主体金具及び接地電極の双方に対してメッキ処理を施すことが一般的に行われる。この場合には、主体金具及び接地電極の表面全域にメッキ被膜が形成されることとなる。【０００４】
ところが、接地電極にメッキ被膜が形成された状態で、接地電極を中心電極側へと屈曲させると、屈曲に伴いメッキ被膜が剥離してしまうおそれがある。ここで、接地電極のうち中心電極側の部位のメッキ被膜が剥離したプラグを使用すると、メッキ被膜の剥離部分と中心電極との間での火花放電（いわゆる横飛火）が生じてしまい、着火性が低下してしまうおそれがある。【０００５】
そこで、接地電極の表面全域に形成されたメッキ被膜のうち所定範囲（例えば、屈曲予定部位等）に位置するメッキ被膜を除去（剥離）する手法が考えられる。ここで、前記メッキ被膜を除去する方法としては、主体金具を所定の治具によって保持した上で、各接地電極の前記所定範囲を酸性剥離液に浸漬させるものが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−６８２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記技術を用いた場合には、酸性剥離液の処理や管理が必要となり、また、酸性剥離液による前記治具の消耗等が発生してしまうことから、多大な製造コストを要してしまうおそれがある。また、接地電極の所定範囲にマスキング処理を施した上で、メッキ処理を施すことにより、前記所定範囲におけるメッキ被膜の形成を防止する手法も提案されているが、当該手法においてもコストの増大や、作業性の低下といった不具合は依然として懸念される。【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、接地電極に設けられたメッキ被膜を、コストの増大を招くことなく、比較的容易に除去することができ、着火性の低下を防止することができるスパークプラグ、及び、その製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。【００１０】
構成１．本構成のスパークプラグは、軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有するとともに、前記中心電極が前記軸孔に設けられた円筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた円筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部から延びるとともに、自身の略中間部分が屈曲され、自身の先端部が前記中心電極の先端部との間で火花放電間隙を形成する、ニッケルを主成分とする合金からなる接地電極とを備えたスパークプラグであって、
少なくとも前記接地電極の屈曲予定部位のうち前記中心電極側の部位に形成されたニッケルを主成分とするメッキ被膜に対して、レーザー光、又は、電子ビームを照射することにより、前記屈曲予定部位の前記中心電極側の部位に、前記メッキ被膜を構成する金属成分及び前記接地電極を構成する金属成分が溶融した溶融層が形成されているとともに、前記接地電極のうち前記レーザー光、又は、電子ビームが照射された部位以外には、ニッケルを主成分とするメッキ層が形成されていることを特徴とする。【００１１】
尚、中心電極の先端部に貴金属合金からなる貴金属チップを設けることとしてもよい。この場合に、前記火花放電間隙は、当該貴金属チップと接地電極との間に形成されることとなる。【００１２】
上記構成１によれば、少なくとも接地電極の屈曲予定部位のうち中心電極側の部位に形成されたニッケルを主成分とするメッキ被膜に対して、レーザー光や電子ビームを照射することにより、屈曲予定部位の中心電極側の部位に、接地電極を構成する金属成分（Ｎｉ合金）とメッキ被膜を構成する金属成分とが溶融した溶融層が形成される。すなわち、レーザー光等の照射によって、接地電極に対しての密着性が比較的低いメッキ被膜は除去されるとともに、接地電極の表面には、溶融層が形成される。この溶融層は、接地電極を構成するＮｉ合金やメッキ被膜を構成していたＮｉ等が溶融して形成されたものであるため、接地電極に対しての密着性に比較的優れている。従って、接地電極を屈曲させたときであっても、屈曲部位のメッキ被膜は除去されていることから、メッキ被膜の剥離といった事態は生じ得ず、また、密着性に優れる溶融層の剥離はほとんど生じない。そのため、中心電極と接地電極との間の異常な火花放電を抑制することができ、着火性の低下をより確実に防止することができる。【００１３】
加えて、本構成１によれば、メッキ除去に際して、レーザー光や電子ビームが照射される。従って、上記従来技術のように、接地電極の先端部を酸性剥離液に浸漬させたり、接地電極にマスキングを施した上でメッキ層を設けたりする手法と比較して、コストの大幅な低減を図ることができるとともに、作業性の飛躍的な向上を図ることができる。【００１４】
構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記接地電極の先端部のうち前記中心電極との間で前記火花放電間隙を形成する部位には、当該部位に形成されたニッケルを主成分とするメッキ被膜に対して、レーザー光、又は、電子ビームを照射することにより、前記メッキ被膜を構成する金属成分及び前記接地電極を構成する金属成分が溶融した溶融層が形成されるとともに、前記溶融層に貴金属チップが接合されることを特徴とする。【００１５】
耐久性や着火性等の向上を図るという観点から、接地電極に対して貴金属合金よりなる貴金属チップが接合され得る。しかしながら、接地電極のうち貴金属チップが接合される部位（接合予定部位）にメッキ被膜が形成されていると、抵抗溶接を用いた場合における、接地電極に対する貴金属チップの強固な接合が困難なものとなってしまうおそれがある。【００１６】
この点、本構成２によれば、接地電極のうち貴金属チップの接合予定部位に形成されたメッキ被膜に対してレーザー光や電子ビームを照射することによって、当該接合予定部位の表面には溶融層が形成されている。従って、貴金属チップは接地電極への密着性に優れた溶融層を介し接地電極へと接合されるため、貴金属チップの強固な接合を実現することができる。換言すれば、抵抗溶接による接地電極への貴金属チップの強固な接合を、レーザー光や電子ビームを照射するといった比較的簡易な手法を用いることによって実現することができる。【００１７】
また、レーザー光や電子ビームが照射されることで形成された溶融層は、その表面に微細な凹凸を有することとなるが、これは、本構成２のように、貴金属チップを接地電極に設ける場合に有意に作用する。すなわち、レーザー光等の照射により形成された溶融層は表面が凹凸状をなすことから、接地電極に貴金属チップを接合するにあたり、抵抗溶接に際しての溶融層と貴金属チップとの接触面積を低減させることができ、ひいては両者の接触抵抗を増大させることができる。従って、接地電極側へと貴金属チップを押し付けるときの加圧力や、印加電流を比較的小さくしたとしても、貴金属チップを十分な強度をもって接合することができる。【００１８】
構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記接地電極は、ニッケルを主成分とし、クロムを含有する合金からなるとともに、
前記メッキ層は、ニッケルを主成分とし、クロムを３質量％以上３０質量％以下含有することを特徴とする。【００１９】
耐酸化性の向上を図るべく、接地電極にはクロム（Ｃｒ）が含有され得る。ところが、接地電極にＣｒが含有されていると、高温下において、Ｎｉを主成分とするメッキ層側へと接地電極中のＣｒが拡散（移動）してしまいやすくなる。その結果、Ｃｒの拡散に伴いＮｉが粒成長してしまい、耐酸化性の向上効果が十分に発揮されないおそれがある。【００２０】
この点、上記構成３によれば、メッキ層には、Ｃｒが３質量％以上３０質量％以下含有されているため、高温下におけるメッキ層側への接地電極中のＣｒの拡散を効果的に抑制することができる。その結果、Ｎｉの粒成長を抑制することができ、耐酸化性の向上効果を十分に発揮させることができる。【００２１】
尚、メッキ層のＣｒ含有量を３質量％未満とすると、接地電極中のＣｒの拡散を十分に抑制することができないおそれがある。一方で、メッキ層のＣｒ含有量が３０質量％を超えてしまうと、接地電極に対するメッキ層の密着性が損なわれてしまい、メッキ層（メッキ被膜）が剥離しやすくなってしまう。メッキ層が剥離してしまうと、剥離したメッキ層と中心電極との間で異常な火花放電（横飛火等）が生じやすくなってしまい、着火性が低下してしまうおそれがある。【００２２】
構成４．本構成のスパークプラグは、軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有するとともに、前記中心電極が前記軸孔に設けられた円筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた円筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部から延びるとともに、自身の略中間部分が屈曲され、自身の先端部が前記中心電極の先端部との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備え、
前記接地電極が、ニッケルを主成分とし、クロムを含有する合金からなるスパークプラグであって、
少なくとも前記接地電極の屈曲予定部位のうち前記中心電極側の部位に形成されたニッケルを主成分とするメッキ被膜と当該メッキ被膜上に位置するクロメート被膜とからなる複層被膜に対して、レーザー光、又は、電子ビームを照射することにより、前記屈曲予定部位の前記中心電極側の部位に、前記複層被膜を構成する金属成分及び前記接地電極を構成する金属成分が溶融した溶融層が形成されているとともに、前記接地電極のうち前記レーザー光、又は、電子ビームが照射された部位以外には、ニッケルを主成分とするメッキ層と当該メッキ層上に位置するクロメート被膜とが形成されていることを特徴とする。【００２３】
上記構成４によれば、接地電極のうちレーザー光等が照射された部位以外には、Ｎｉを主成分とするメッキ層と当該メッキ層上に位置するクロメート被膜とが形成される。従って、使用時においては、接地電極の内部に比べて表面の温度がより上昇しやすいところ、接地電極の表面側に位置するクロメート被膜中のＣｒが、接地電極中のＣｒに先んじてＮｉを主成分とするメッキ層側へと拡散することとなる。その結果、接地電極中のＣｒのメッキ層側への拡散をより確実に抑制することができ、耐酸化性を十分に向上させることができる。【００２４】
尚、接地電極のＣｒ含有量が多いほど、Ｃｒの拡散による影響は大きくなる。換言すれば、上記構成３，４は、Ｃｒ含有量の多い接地電極に対して特に有効であり、Ｃｒ含有量を１０質量％以上とした接地電極に適用することがより望ましく、Ｃｒ含有量を２０質量％以上とした接地電極に適用することがより一層望ましい。【００２５】
構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成４において、前記接地電極の先端部のうち前記中心電極との間で前記火花放電間隙を形成する部位には、当該部位に形成されたニッケルを主成分とするメッキ被膜と当該メッキ被膜上に位置するクロメート被膜とからなる複層被膜に対して、レーザー光、又は、電子ビームを照射することにより、前記複層被膜を構成する金属成分及び前記接地電極を構成する金属成分が溶融した溶融層が形成されるとともに、前記溶融層に貴金属チップが接合されることを特徴とする。【００２６】
上記構成５によれば、基本的には上記構成２と同様の作用効果が奏されることとなる。【００２７】
構成６．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至５において、前記メッキ層のうち前記溶融層に最も近接する部位の表面から、前記溶融層のうち前記表面とは反対側の部位までの、前記接地電極の厚み方向に沿った最大長さが２００μｍ以下とされることを特徴とする。【００２８】
上記構成６によれば、メッキ層のうち溶融層に最も近接する部位の表面から、溶融層のうちメッキ層の表面とは反対側の部位までの、接地電極の厚み方向に沿った最大長さ（以下、「見掛け溶融層厚さ」と称す）が２００μｍ以下と比較的薄いものとされる。そのため、接地電極に対する溶融層の密着性が損なわれてしまうことをより確実に防止することができる。また、接地電極側に貴金属チップを設ける場合において、見掛け溶融層厚さを２００μｍ以下とすれば、貴金属チップが溶融層のみならず、接地電極に対してより確実に接合されることとなる。その結果、貴金属チップを一層優れた接合強度をもって接合することができ、貴金属チップの剥離を効果的に抑制することができる。【００２９】
構成７．本構成のスパークプラグの製造方法は、軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有するとともに、前記中心電極が前記軸孔に設けられた円筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた円筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部から延びるとともに、自身の略中間部分が屈曲され、自身の先端部が前記中心電極の先端部との間で火花放電間隙を形成する、ニッケルを主成分とする合金からなる接地電極とを備え、
前記接地電極及び前記主体金具の表面の一部にニッケルを主成分とするメッキ層を有してなるスパークプラグの製造方法であって、
前記接地電極が設けられた前記主体金具に対してニッケルメッキ処理を施すことによって、前記主体金具及び前記接地電極の表面略全域に前記メッキ層となるメッキ被膜を形成するメッキ被膜形成工程と、
少なくとも前記接地電極の屈曲予定部位のうち前記中心電極側の部位に対して、レーザー光、又は、電子ビームを照射することにより、前記メッキ被膜を構成する金属成分及び前記接地電極を構成する金属成分が溶融した溶融層を形成する溶融層形成工程と、
前記接地電極の前記屈曲予定部位に曲げ加工を施し、前記接地電極の先端部と前記中心電極の先端部との間の前記火花放電間隙を形成する火花放電間隙形成工程とを含み、
前記溶融層形成工程においては、前記メッキ層のうち前記溶融層に最も近接する部位の表面から、前記溶融層のうち前記表面とは反対側の部位までの、前記接地電極の厚み方向に沿った最大長さが、前記メッキ層の厚さ以上となるように、前記レーザー光、又は、電子ビームを照射することを特徴とする。【００３０】
上記構成７によれば、溶融層形成工程においては、メッキ層のうち溶融層に最も近接する部分の表面から、溶融層のうちメッキ層の表面とは反対側の部位までの、接地電極の厚み方向に沿った最大長さが、メッキ層の厚さ以上となるように、レーザー光や電子ビームが照射される。そのため、溶融層としては、メッキ被膜を構成する金属成分と、接地電極を構成する金属成分（Ｎｉ合金）とが溶融したものが形成されることとなり、上記構成１と同様の作用効果が奏されることとなる。【００３１】
構成８．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成７において、前記接地電極の先端部に、前記中心電極との間で前記火花放電間隙を形成する貴金属チップが設けられるスパークプラグの製造方法であって、
前記溶融層形成工程においては、前記接地電極のうち前記貴金属チップの接合予定位置に対して前記レーザー光、又は、電子ビームを照射し、その後、前記接合予定位置に形成された溶融層に前記貴金属チップを接合することを特徴とする。【００３２】
上記構成８によれば、上記構成２と同様の作用効果が奏されることとなる。【００３３】
構成９．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成７又は８において、前記溶融層形成工程においては、前記メッキ層のうち前記溶融層に最も近接する部位の表面から、前記溶融層のうち前記表面とは反対側の部分までの、前記接地電極の厚み方向に沿った最大長さが２００μｍ以下となるように、前記レーザー光、又は、電子ビームを照射することを特徴とする。【００３４】
上記構成９によれば、上記構成６と同様の作用効果が奏されることとなる。【００３５】
構成１０．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成７乃至９のいずれかにおいて、前記溶融層形成工程においては、酸素分圧が１０3Ｐａ以下の雰囲気で、前記レーザー光、又は、電子ビームを照射することを特徴とする。【００３６】
上記構成１０によれば、酸素分圧が１０3Ｐａ以下の雰囲気で、レーザー光や電子ビームを照射する。そのため、形成される溶融層の酸化を効果的に防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。【００３７】
尚、「酸素分圧が１０3Ｐａ以下の雰囲気でレーザー光等を照射する」手法としては、例えば、真空中においてレーザー光等を照射したり、加工面に窒素やヘリウム、アルゴンガス等のアシストガスを吹き付けながらレーザー光等を照射したりする手法を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図２】スパークプラグの先端部の構成を示す一部破断正面図である。
【図３】溶融層の構成等を示す部分拡大断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、接地電極の先端部における、溶融層の形成方法について説明するための拡大模式図であり、（ｄ）は、接地電極に対する貴金属チップの接合状態を示す部分拡大断面図である。
【図５】見掛け溶融層厚さと、酸化スケール進展割合との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、別の実施形態における接地電極の先端部の構成を示すための部分拡大断面図である。
【図７】別の実施形態における、レーザー加工の手法について説明するための平面模式図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態における接地電極等を示すための部分拡大正面図である。
【図９】第２実施形態におけるクロメート被膜等の構成を示す部分拡大断面図である。
【図１０】第３実施形態におけるＮｉメッキ層等の構成を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
〔第１実施形態〕
以下に、実施形態について図面を参照して説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００４０】
スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
【００４１】
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２とを備えている。また、絶縁碍子２は、前記中胴部１２よりも先端側に、これよりも細径に形成された脚長部１３を備えている。尚、脚長部１３と中胴部１２との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
【００４２】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端面が平坦に形成されるとともに、絶縁碍子２の先端から突出している。また、中心電極５は、銅又は銅合金からなる内層５Ａと、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂとを備えている。さらに、前記中心電極５の先端部には、貴金属合金（例えば、イリジウム合金や白金合金等）よりなる円柱状の貴金属チップ３１が接合されている。
【００４３】
また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。
【００４４】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００４５】
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１を燃焼装置（例えば、内燃機関）に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。
【００４６】
また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との間の空間に入り込む燃料空気が外部に漏れないようになっている。
【００４７】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。
【００４８】
加えて、図２に示すように、主体金具３の先端部２６に対して、Ｎｉ合金で形成された接地電極２７が接合されている。当該接地電極２７の先端部には、貴金属合金（例えば、白金合金）からなり、中心電極５側へと突出する円柱状の貴金属チップ３２が設けられている。当該貴金属チップ３２は、抵抗溶接によって接地電極２７に対して接合されている。加えて、前記貴金属チップ３１及び貴金属チップ３２の間には、火花放電間隙３３が形成され、当該火花放電間隙３３において、前記軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われる。
【００４９】
さらに、本実施形態においては、接地電極２７のうち中心電極５側の側面の先端側を除いた部位、及び、主体金具３の表面には、Ｎｉを主成分とするメッキ層としてのＮｉメッキ層２８（図中、散点模様を付した部位）が形成されている。ここで、Ｎｉメッキ層２８は、次のようにして形成される。すなわち、主体金具３及び接地電極２７の表面全域に、Ｎｉを主成分とするメッキ被膜としてのＮｉメッキ被膜を形成した上で、接地電極２７のうち中心電極５側の側面の先端側部位に対してレーザー光を照射し、当該部位のＮｉメッキ被膜を除去することにより、残存するＮｉメッキ被膜がＮｉメッキ層２８を構成することとなる。尚、前記Ｎｉメッキ層２８は、比較的薄肉（例えば、約１０μｍ）とされている。
【００５０】
また、前記レーザー光が照射された接地電極２７の中心電極５側の側面の表面には、溶融層２９が形成されている（尚、図２においては、便宜上、溶融層２９を厚肉にして示している）。当該溶融層２９は、前記Ｎｉメッキ被膜を構成する金属成分と、前記接地電極２７を構成する金属成分（Ｎｉ合金）とが溶融することで形成されている。加えて、図３に示すように、前記Ｎｉメッキ層２８の表面（Ｎｉメッキ層２８のうち、特に溶融層２９に最も隣接する部位の表面）から、前記溶融層２９のうちＮｉメッキ層２８の表面とは反対側の部位までの、接地電極２７の厚さ方向に沿った最大長さ（見掛け溶融層厚さ）Ｄｐは、前記Ｎｉメッキ層２８の厚さ以上２００μｍ以下とされている。尚、前記レーザー光を照射する加工（レーザー加工）を施すことによって、Ｎｉメッキ被膜や接地電極２７を構成する金属のアブレーション（気化、蒸発）が生じるため、前記溶融層２９の表面は、前記Ｎｉメッキ層２８の表面よりも没した状態となっており、また、その表面には、微細な凹凸が形成されている。
【００５１】
次に、上記のように構成されてなるスパークプラグ１の製造方法について説明する。まず、主体金具３を予め加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えばＳ１７ＣやＳ２５Ｃといった鉄系素材やステンレス素材）に冷間鍛造加工を施すことにより貫通孔を形成し、概形を製造する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。
【００５２】
続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ合金からなる直棒状の接地電極２７が抵抗溶接される。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部１５が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の溶接された主体金具３が得られる。
【００５３】
次に、メッキ被膜形成工程においては、バレルメッキ装置（図示せず）により、図４（ａ）に示すように、主体金具３及び接地電極２７の表面全域にＮｉを主成分とするＮｉメッキ被膜４１が形成される。その後、溶融層形成工程においては、図４（ｂ）に示すように、レーザービームの照射位置を移動させながら、前記接地電極２７のうち中心電極５側に位置される側面の先端側部分に対してレーザー加工が施される。これにより、図４（ｃ）に示すように、レーザー加工が施された部位のＮｉメッキ被膜４１が除去され、当該部位に溶融層２９が形成されるとともに、残存するＮｉメッキ被膜４１がＮｉメッキ層２８を構成することとなる。尚、レーザー加工に際しては、前記見掛け溶融層厚さＤｐが、Ｎｉメッキ層２９（Ｎｉメッキ被膜４１）の厚さ以上となるように、比較的大きな溶融エネルギーをもってレーザービームが照射される。そのため、前記溶融層２９は、前記Ｎｉメッキ被膜４１を構成するＮｉだけが溶融されて形成されるのではなく、前記Ｎｉメッキ被膜４１を構成する金属成分と接地電極２７を構成する金属成分（Ｎｉ合金）とが溶融して形成される。一方で、レーザービームの溶融エネルギーは過度に大きくならないように調整されるため、形成される溶融層２９についての見掛け溶融層厚さＤｐは、２００μｍ以下とされている。
【００５４】
次いで、接地電極２７の先端部に形成された溶融層２９の所定位置に貴金属チップ３２を押し当てた上で、当該貴金属チップ３２が抵抗溶接される。このとき、前記溶融層２９は、上述の通り比較的薄肉（２００μｍ以下）に形成されているため、図４（ｄ）に示すように、貴金属チップ３２は、溶融層２９に対してだけでなく、接地電極２７に対しても溶接されることとなる。
【００５５】
一方、前記主体金具３とは別に、絶縁碍子２を成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用い、成型用素地造粒物を調製し、これを用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。得られた成形体に対し、研削加工が施され整形される。そして、整形されたものが焼成炉へ投入され、焼成されることで、絶縁碍子２が得られる。
【００５６】
また、前記主体金具３、絶縁碍子２とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、中央部に放熱性向上を図るための銅合金を配置したＮｉ合金を鍛造加工して中心電極５を作製する。次に、中心電極５の先端部に対して貴金属チップ３１がレーザー溶接等により接合される。
【００５７】
そして、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されており、当該調製されたものが抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に注入された後、後方から前記端子電極６が押圧された状態とした上で、焼成炉内にて焼き固められる。尚、このとき、絶縁碍子２の後端側胴部１０の表面には釉薬層が同時に焼成されることとしてもよいし、事前に釉薬層が形成されることとしてもよい。
【００５８】
その後、上記のようにそれぞれ作製された中心電極５及び端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが組付けられる。より詳しくは、比較的薄肉に形成された主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。
【００５９】
そして最後に、接地電極２７を中心電極５側へと屈曲させることで、貴金属チップ３１，３２間の前記火花放電間隙３３を調整する加工が実施され、上述のスパークプラグ１が得られる。
【００６０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、少なくとも接地電極２７の屈曲予定部位のうち中心電極５側の部位に形成されたニッケルを主成分とするＮｉメッキ被膜４１に対して、レーザー光を照射することにより、屈曲予定部位の中心電極５側の部位に、接地電極２７を構成する金属成分（Ｎｉ合金）とメッキ被膜４１を構成する金属成分とが溶融した溶融層２９が形成されている。すなわち、レーザー光の照射によって、接地電極２７に対しての密着性が比較的低いＮｉメッキ被膜４１は除去されるとともに、接地電極２７の表面には、溶融層２９が形成される。この溶融層２９は、接地電極２７を構成するＮｉ合金やＮｉメッキ被膜４１を構成していたＮｉ等が溶融して形成されたものであるため、接地電極２７に対しての密着性に比較的優れている。従って、接地電極２７を屈曲させたときであっても、屈曲部位のＮｉメッキ被膜４１は除去されていることから、Ｎｉメッキ被膜４１の剥離といった事態は生じ得ず、また、密着性に優れる溶融層２９の剥離はほとんど生じない。そのため、中心電極５と接地電極２７との間の異常な火花放電を抑制することができ、着火性の低下をより確実に防止することができる。
【００６１】
加えて、Ｎｉメッキ被膜４１の除去は、レーザー光の照射により行われる。従って、接地電極の先端部を酸性剥離液に浸漬させたり、接地電極にマスキングを施した上でメッキ層を設けたりする手法と比較して、コストの大幅な低減を図ることができるとともに、作業性の飛躍的な向上を図ることができる。
【００６２】
さらに、貴金属チップ３２を設けるにあたっては、レーザー光の照射により形成された溶融層２９は表面が凹凸状をなすことから、抵抗溶接に際しての溶融層２９と貴金属チップ３２との接触面積を低減させることができ、ひいては両者の接触抵抗を増大させることができる。従って、接地電極２７側へと貴金属チップ３２を押し付けるときの加圧力や、印加電流を比較的小さくしたとしても、貴金属チップ３２を十分な強度をもって接合することができる。
【００６３】
併せて、見掛け溶融層厚さが２００μｍ以下と比較的薄いものとされる。そのため、接地電極２７に対する溶融層２９の密着性が損なわれてしまうことをより確実に防止することができる。また、見掛け溶融層厚さを２００μｍ以下とすることで、貴金属チップ３２が溶融層２９のみならず、接地電極２７に対してより確実に接合されることとなる。その結果、貴金属チップ３２を一層優れた接合強度をもって接合することができ、貴金属チップ３２の剥離を効果的に抑制することができる。
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について、図９を参照して、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６４】
本第２実施形態においては、接地電極２７ＡがＮｉを主成分とし、クロム（Ｃｒ）を所定量（例えば、１０質量％以上）含有してなる合金〔例えば、Ｃｒを約２２質量％含有してなるインコネル（商標名）６０１等〕により構成されている。
【００６５】
また、接地電極２７Ａのうち中心電極５側の側面の先端側を除いた部位、及び、主体金具３の表面には、Ｎｉを主成分とするメッキ層としてのＮｉメッキ層２８と、当該Ｎｉメッキ層２８上に位置するクロメート被膜３０とが形成されている。ここで、Ｎｉメッキ層２８及びクロメート被膜３０は、次のようにして形成される。すなわち、主体金具３及び接地電極２７Ａの表面全域にメッキ被膜としてのＮｉメッキ被膜を形成した上で、さらに、主体金具３及び接地電極２７Ａの表面全域にクロメート処理を施し、Ｎｉメッキ被膜にクロメート被膜が積層してなる複層被膜を形成する。そして、接地電極２７のうち中心電極５側の側面の先端側部位に形成された複層被膜に対してレーザー光を照射し、当該部位の複層被膜を除去することにより、前記接地電極２７Ａの所定部位や主体金具３の表面にＮｉメッキ層２８及びクロメート被膜３０が形成される。
【００６６】
以上、本第２実施形態によれば、使用時の高温下において、接地電極２７Ａの表面側に位置するクロメート被膜３０中のＣｒが、接地電極２７Ａ中のＣｒに先んじてＮｉメッキ層２８側へと拡散することとなる。その結果、接地電極２７Ａ中のＣｒのＮｉメッキ層２８側への拡散をより確実に抑制することができ、耐酸化性の向上効果が十分に発揮されることとなる。
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態について、図１０を参照して、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６７】
本第３実施形態においては、接地電極２７ＢがＮｉを主成分とし、Ｃｒを所定量（例えば、１０質量％以上）含有してなる合金により構成されている。
【００６８】
さらに、接地電極２７Ｂのうち中心電極５側の側面の先端側を除いた部位、及び、主体金具３の表面には、Ｎｉメッキ層２８Ａが形成されている。ここで、Ｎｉメッキ層２８Ａは、次のようにして形成される。すなわち、主体金具３及び接地電極２７Ｂの表面全域にＮｉを主成分とし、Ｃｒを３質量％以上３０質量％以下含有してなるＮｉメッキ被膜を形成する。その上で、接地電極２７のうち中心電極５側の側面の先端側部位に対してレーザー光を照射し、当該部位に形成されたＮｉメッキ被膜を除去することにより、Ｎｉを主成分とし、Ｃｒを３質量％以上３０質量％以下含有してなるＮｉメッキ層２８Ａが形成される。
【００６９】
以上、本第３実施形態によれば、Ｎｉメッキ層２８Ａには、Ｃｒが３質量％以上３０質量％以下含有されているため、高温下において、接地電極２７Ｂ中のＣｒがＮｉメッキ層２８側へと拡散してしまうことを効果的に抑制できる。その結果、接地電極２７ＢにＣｒを含有することによる耐酸化性の向上効果が十分に発揮されることとなる。
【００７０】
次に、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、メッキ剥離性試験を行った。メッキ剥離性試験の概要は、次の通りである。すなわち、接地電極のサンプルの表面全域に厚さ１０μｍのＮｉメッキ被膜を形成した上で、レーザービームの出力を変更することによって、見掛け溶融層厚さを種々変更した直棒状の接地電極のサンプルをそれぞれ５本ずつ作製した。そして、各サンプルをバーナーで加熱し、９００℃の状態で１分間保持した。その後、加熱されたサンプルを常温まで自然冷却させた後、当該サンプルを直角状に屈曲させ、屈曲部分にＮｉメッキ被膜の剥離が生じているか否かを目視により確認した。ここで、見掛け溶融層厚さの等しい５本のサンプルのうち、全てのサンプルにおいて屈曲部分にＮｉメッキ被膜の剥離が認められた場合には、「×」の評価を下すこととし、５本のサンプルのうち少なくとも１本のサンプルにおいてＮｉメッキ被膜の剥離が認められた場合には、「△」の評価を下すこととした。一方で、見掛け溶融層厚さの等しい５本のサンプルのいずれについてもＮｉメッキ被膜の剥離が認められなった場合には、「○」の評価を下すこととした。表１に、見掛け溶融層厚さと、評価結果とを示す。
【００７１】
【表１】
2010087076.tif 000003
表１に示すように、見掛け溶融層厚さが１０μｍ未満のサンプル、すなわち、見掛け溶融層厚さがＮｉメッキ被膜の厚さよりも小さいサンプルについては、Ｎｉメッキ被膜の剥離が発生してしまうことが明らかとなった。これは、レーザービームの出力を比較的弱くしたことから、接地電極を構成するＮｉ合金まで溶融されることなく、溶融層は、Ｎｉメッキ被膜を構成するＮｉのみが溶融することで形成されたため、当該溶融層の内側に、接地電極に対する密着性が十分ではないＮｉメッキ被膜が残存してしまったことに起因すると考えられる。
【００７２】
これに対して、見掛け溶融層厚さを１０μｍ以上としたサンプル、すなわち、見掛け溶融層厚さがＮｉメッキ被膜の厚さ以上のサンプルについては、Ｎｉメッキ被膜の剥離は全く発生しないことがわかった。これは、レーザービームの出力を比較的大きくしたことから、溶融層が、接地電極を構成するＮｉ合金と、Ｎｉメッキ被膜を構成するＮｉとが溶融して形成され、ひいては接地電極に対する密着性の不十分なＮｉメッキ被膜が消失したこと、及び、接地電極を構成するＮｉ合金を含有してなる溶融層が、接地電極に対して優れた密着性を有していたことに起因すると考えられる。
【００７３】
以上、メッキ剥離性試験の結果から、溶融層を形成するにあたっては、見掛け溶融層厚さが、Ｎｉメッキ被膜（Ｎｉメッキ層）の厚さ以上となるように、レーザービームの出力等を調整することが望ましいといえる。
【００７４】
次に、見掛け溶融層厚さを種々変更しつつ、抵抗溶接によって接地電極側に貴金属チップを接合してなるスパークプラグのサンプルをそれぞれ５本ずつ作製するとともに、各サンプルについてチップ剥離性試験を行った。チップ剥離性試験の概要は次の通りである。すなわち、直列６気筒、排気量２０００ｃｃのＤＯＨＣエンジンにサンプルを組付けた上で、１分間のアイドリング状態の後、１分間の負荷状態（エンジン回転数＝６０００ｒｐｍ）とすることを１サイクルとして、１０００サイクルに亘ってエンジンを動作させた。そして、１０００サイクル終了後に、サンプル断面を観察し、貴金属チップと当該貴金属チップが接合される部位との境界面領域の長さに対する、形成された酸化スケールの長さの割合（酸化スケール進展割合）を計測した。図５に、各サンプルについての、見掛け溶融層厚さと酸化スケール進展割合との関係を表すグラフを示す。尚、見掛け溶融層厚さが０μｍのサンプルは、溶融層が形成される（つまり、レーザー加工が施される）ことなく、接地電極の表面全域にＮｉメッキ層が形成されてなるものである。また、溶融層を有してなるサンプルについては、接地電極の表面に厚さ１０μｍのＮｉメッキ被膜を形成した上で、前記溶融層を形成するためのレーザー加工を行うこととした。
【００７５】
図５に示すように、見掛け溶融層厚さが０μｍ（未加工）のサンプルは、酸化スケール進展割合が８５％を超えてしまうことがわかった。これは、接地電極表面にＮｉメッキ被膜が存在していたことから、貴金属チップの接合部分の大部分が、接地電極に対しての密着性が十分ではないＮｉメッキ被膜に対して接合されてしまい、また、この状態で加熱されたことによって、耐酸化性に劣るＮｉメッキ被膜の急速な酸化を招いてしまったことによると考えられる。
【００７６】
また、見掛け溶融層厚さが２５０μｍ以上のサンプルについては、未加工サンプルと比較して良好な結果が得られたものの、酸化スケール進展割合が５０％を超え得ることが明らかとなった。これは、溶融層が比較的厚肉であったため、貴金属チップが溶融層のみに接合され（つまり、貴金属チップが接地電極に対して接合されず）、ひいては接地電極に対する貴金属チップの接合強度が若干ながら低下してしまったことによるものと考えられる。
【００７７】
これに対して、見掛け溶融層厚さを１０μｍ（Ｎｉメッキ被膜の厚さ）以上２００μｍ以下としたサンプルは、酸化スケール進展割合が５０％未満となり、非常に優れた貴金属チップの耐剥離性能を有することがわかった。これは、接地電極表面のＮｉメッキ被膜が十分に除去されたとともに、溶融層が比較的薄肉であったため、貴金属チップが溶融層だけでなく、接地電極に対しても接合されたことによるものと考えられる。
【００７８】
以上、接地電極の屈曲に伴うメッキの剥離を防止しつつ、貴金属チップを設けた場合において、優れた貴金属チップの耐剥離性能を実現するという観点から、見掛け溶融層厚さをＮｉメッキ被膜の厚さ以上２００μｍ以下とするように、レーザー加工を施すことが有意であるといえる。
【００７９】
次いで、接地電極にＣｒを含有するとともに、Ｎｉメッキ層上にクロメート被膜を設けたスパークプラグのサンプル（サンプルＡ）と、Ｎｉメッキ層上にクロメート被膜を設けることなく構成したスパークプラグのサンプル（サンプルＢ）とを作製し、両サンプルについて机上バーナー試験を行った。机上バーナー試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルに対して、接地電極の温度が９５０℃となるようバーナーで２分間加熱後、１分間徐冷することを１サイクルとして１０００サイクル実施し、１０００サイクル終了後に接地電極の断面を観察した。そして、当該断面においてＮｉの粒成長が生じているか否かを確認した。表２に、両サンプルについての机上バーナー試験の試験結果を示す。
【００８０】
【表２】
2010087076.tif 000004
表２に示すように、Ｎｉメッキ層上にクロメート被膜を設けなかったサンプルＢは、接地電極内においてＮｉの粒成長が生じてしまい、耐酸化性に劣ることが分かった。これは、高温下において、Ｎｉメッキ層側へと接地電極中のＣｒが拡散（移動）してしまったことに起因すると考えられる。
【００８１】
これに対して、Ｎｉメッキ層上にクロメート被膜を設けたサンプルＡは、Ｎｉの粒成長が生じることなく、耐酸化性に優れることが明らかとなった。これは、高温下において、接地電極の表面側に位置するクロメート被膜中のＣｒが、接地電極中のＣｒに先んじてＮｉメッキ層側へと拡散したため、接地電極中のＣｒがＮｉメッキ層側へと拡散してしまうことをより確実に抑制できたためであると考えられる。
【００８２】
次に、接地電極にＣｒを含有するとともに、Ｎｉメッキ層中のＣｒ含有量を種々変更してなるスパークプラグのサンプルを複数作製し、各サンプルについて上述の机上バーナー試験、及び、密着性評価試験を行った。
【００８３】
尚、密着性評価試験は、直棒状の接地電極にＮｉメッキを施した上で、当該接地電極を屈曲させ、接地電極のうち中心電極とは反対側に形成されたＮｉメッキ層に剥離が生じるか否かを判断するものである。ここで、Ｎｉメッキ層の剥離が生じなかったサンプルは、「○」の評価を下す一方で、Ｎｉメッキ層の剥離が生じてしまったサンプルは、異常な放電が生じてしまうおそれがあるとして「×」の評価を下すこととした。表３に、机上バーナー試験の試験結果、及び、密着性評価試験の試験結果を示す。
【００８４】
【表３】
2010087076.tif 000005
表３に示すように、Ｎｉメッキ層におけるＣｒの含有量を３質量％未満としたサンプルは、Ｎｉの粒成長が生じてしまい、耐酸化性が不十分となってしまうことが明らかとなった。これは、Ｎｉメッキ層におけるＣｒ含有量が過度に少なかったため、接地電極中のＣｒがＮｉメッキ層側へと拡散してしまうことを十分に抑制できなかったためであると考えられる。
【００８５】
また、Ｎｉメッキ層におけるＣｒの含有量が３０質量％を超えるサンプルは、Ｎｉの粒成長を抑制できていたものの、Ｎｉメッキ層の剥離が生じやすいことが確認された。これは、Ｃｒの含有量が過度に多かったため、接地電極に対するＮｉメッキ層の密着性が損なわれてしまったことによると考えられる。
【００８６】
これに対して、Ｎｉメッキ層におけるＣｒの含有量を３質量％以上３０質量％以下としたサンプルは、Ｎｉの粒成長及びＮｉメッキ層の剥離の双方を効果的に抑制できることが分かった。
【００８７】
以上、上記各試験の結果を勘案して、接地電極にＣｒを含有した場合には、接地電極中のＮｉの粒成長を抑制するという観点から、Ｎｉメッキ層上にクロメート被膜を形成したり、Ｎｉメッキ層に３質量％以上のＣｒを含有することが好ましいといえる。
【００８８】
また、Ｎｉメッキ層にＣｒを含有するにあたっては、Ｎｉメッキ層の耐剥離性を十分に確保すべく、Ｃｒの含有量を３０質量％以下とすることが好ましいといえる。
【００８９】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００９０】
（ａ）上記実施形態において、溶融層２９は、レーザー加工によって形成されているが、電子ビームを照射することによって溶融層２９を形成することとしてもよい。
【００９１】
（ｂ）上記実施形態では特に記載していないが、真空中においてレーザー加工等を施したり、加工面に窒素やヘリウム、アルゴンガス等のアシストガスを吹き付けながらレーザー加工等を施したりすることによって溶融層２９を形成することとしてもよい。この場合には、溶融層２９の酸化を効果的に防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００９２】
（ｃ）上記実施形態では、Ｎｉメッキ被膜４１の厚さが１０μｍとされているが、Ｎｉメッキ被膜４１の厚さについては、Ｎｉメッキ層２８が十分な耐腐食性を有するものとなれば、その厚さは特に限定されるものではない。尚、Ｎｉメッキ被膜４１の厚さを変更した場合には、見掛け溶融層厚さが前記Ｎｉメッキ層２８の厚さ以上となるように、レーザービームの出力等を適宜調整することが必要である。
【００９３】
（ｄ）上記実施形態では、接地電極２７側に貴金属チップ３２を設けることとしているが、図６（ａ）〔尚、図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ屈曲前の接地電極２７を示す〕に示すように、貴金属チップ３２を省略して構成することとしてもよい。また、上記実施形態では、貴金属チップ３２を抵抗溶接により接合することとしているが、図６（ｂ）に示すように、抵抗溶接に代えて、又は、抵抗溶接と合わせて、レーザー溶接を施すことにより溶融部４３を形成し、貴金属チップ４２を接合することとしてもよい。
【００９４】
さらに、上記実施形態においては、貴金属チップ３２を接地電極２７に対して直接的に接合することとしているが、図６（ｃ）に示すように、緩和層チップ４４を介して、貴金属チップ４５を接地電極２７に間接的に接合することとしてもよい。尚、接地電極２７及び緩和層チップ４４の接合部分や、貴金属チップ４５及び緩和層チップ４４の接合部分において、熱膨張の程度の差異に伴い生じる応力を抑制するという観点から、緩和層チップ４４を、接地電極２７を構成するＮｉ合金と、貴金属チップ４５を構成する貴金属合金との間の線膨張係数を有する金属材料によって形成することが好ましい。このように、緩和層チップ４４を、接地電極２７を構成するＮｉ合金と貴金属チップ４５を構成する貴金属合金との間の線膨張係数を有する金属材料によって形成することで、貴金属チップ４５の耐剥離性のより一層の向上を図ることができる。
【００９５】
（ｅ）上記実施形態においては、接地電極２７の中心電極５側の側面にレーザー加工が施されているが、図７に示すように、接地電極２７を、その中心軸を回転軸として若干回転させた上でレーザー加工を施すことにより、接地電極２７の中心電極５側の側面と、当該側面に隣接する側面とに対してレーザー加工を施すこととしてもよい。
【００９６】
（ｆ）上記実施形態においては、基端部が軸線ＣＬ１に沿って延びる１本の接地電極２７を有するスパークプラグ１に対して、本発明の技術思想が適用されているが、本発明の技術思想を適用可能な接地電極の形状や本数についてはこれに限定されるものではない。従って、図８（ａ）に示すように、軸線ＣＬ１に対して斜方に延びる接地電極４７を有してなるスパークプラグ１０１に対して本発明の技術思想を適用することとしてもよい。さらに、図８（ｂ）に示すように、軸線ＣＬ１側へと屈曲された接地電極４８を複数備えてなるスパークプラグ１０２に対して本発明の技術思想を適用することとしてもよい。また、この場合においては、主体金具３の内部を通ってレーザービームや電子ビームを照射することにより、レーザー加工や電子ビーム加工を比較的容易に施すことができる。尚、このようなスパークプラグ１０１，１０２についても、火花放電間隙の大きさの微調整に際して、接地電極４７，４８が若干ながら曲げられるため、この曲げ加工に伴うＮｉメッキ被膜の剥離をより確実に防止することができる。
【００９７】
（ｇ）上記実施形態では特に記載していないが、溶融層２９の表面に対して平滑化加工（例えば、再度のレーザー加工等）を施すことにより、溶融層２９表面を平滑化することとしてもよい。すなわち、電界強度が比較的高くなりやすい凹凸部分を平滑化することで、中心電極５（貴金属チップ３１）と溶融層２９との間での異常な火花放電の発生を効果的に抑制することができ、ひいては着火性の一層の向上を図ることができる。
【００９８】
（ｈ）上記実施形態では、中心電極５の先端部には貴金属チップ３１が設けられているが、当該貴金属チップ３１を省略して構成することとしてもよい。
【００９９】
（ｉ）上記実施形態では、主体金具３の先端面に、接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。また、主体金具３の先端部２６の側面に接地電極２７を接合することとしてもよい。
【０１００】
（ｊ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。従って、例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。
【０１０１】
（ｋ）上記実施形態では、燃焼装置として内燃機関を例示しているが、スパークプラグ１を使用可能な燃焼装置は内燃機関に限定されるものではない。従って、例えば、燃料改質器やボイラーのバーナー等に点火するためにスパークプラグ１を用いることとしてもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１，１０１，１０２…スパークプラグ、２…絶縁碍子（絶縁体）、３…主体金具、４…軸孔、５…中心電極、２７，４７，４８…接地電極、２８…Ｎｉメッキ層（メッキ層）、２９…溶融層、４１…Ｎｉメッキ被膜（メッキ被膜）、ＣＬ１…軸線。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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