(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる中心電極と、
前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、
を備え、
前記中心電極と前記接地電極のうち少なくとも一方は、
電極母材と、
前記ギャップを形成する放電面を有する放電部材と、
前記放電部材と前記電極母材との間に配置された中間部材と、
前記放電部材と前記中間部材との間に形成された拡散層と、
を備えるスパークプラグであって、
前記電極母材は、５０重量％以上のニッケル（Ｎｉ）を含み、
前記放電部材は、４５重量％以上の白金（Ｐｔ）と、ニッケルとロジウム（Ｒｈ）とのうちの少なくとも一方と、を含み、
前記中間部材は、白金とニッケルとを含み、
前記放電部材において、最も含有率が高い成分は、白金であり、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、９２重量％以上であり、
前記中間部材において、白金とニッケルとのうちの一方の含有率は、５０重量％以上であり、ニッケルの含有率は、放電部材におけるニッケルの含有率より高く、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、８５重量％以上であり、
前記拡散層の厚さは、０．００２ｍｍ以上０．０６５ｍｍ以下であることを特徴とする、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、
前記拡散層の厚さは、０．００５ｍｍ以上０．０６５ｍｍ以下であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスパークプラグであって、
前記拡散層と前記放電部材の前記放電面との間の距離をＤ１とし、
前記ギャップの長さをＧとするとき、
Ｄ１≧０．１ｍｍ、かつ、（Ｄ１／Ｇ）≧０．１を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記放電部材において、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、９６重量％以上であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記中間部材において、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、９６重量％以上であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記中間部材において、ニッケルの含有率は、前記放電部材におけるニッケルの含有率より２．５重量％以上高いことを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項７】
請求項４に記載のスパークプラグであって、
前記放電部材において、白金とロジウムとの含有率の合計は、８８重量％以上であることを特徴とする、スパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、内燃機関等に利用されるスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に利用されるスパークプラグの電極として、白金（Ｐｔ）を含む貴金属を用いることが知られている。例えば、特許文献１のスパークプラグでは、白金または白金−イリジウム合金からなる放電部材が、白金−ニッケル合金からなる中間部材を挟んで電極母材に対して接合されている。そして、放電部材と中間部材との間には、拡散層が形成されている。これによって、部材間の熱応力によって、放電部材が剥離、脱落することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−６０９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、さらなる燃費向上などのために、内燃機関の燃焼室内の更なる高温化が求められており、スパークプラグについても更なる高温環境下での動作が求められている。このような高温環境下では、火花や酸化などによる放電部材の消耗や、熱応力などによる放電部材の剥離が、より発生しやすくなるために、耐消耗性や耐剥離性のさらなる向上が求められている。
【０００５】
例えば、特許文献１のスパークプラグでは、白金や、白金−イリジウム合金が放電部材として用いられ、中間部材として、白金−ニッケル合金が用いられている。しかしながら、上述したような高温環境下では、放電部材と中間部材との間で相互拡散が進行することによるカーケンダールボイドの発生や、拡散層が多元系化することによる脆化および熱伝導率の低下が生じる可能性があった。また、例えば、白金が放電部材として用いられる場合には、白金は結晶粒が成長しやすく、粒界割れが発生しやすい。粒界割れによって、高温の燃焼雰囲気が拡散層との界面付近にまで到達しやすくなるため、拡散が促進されることで更なる粒界割れが生じるので、耐剥離性および耐消耗性が低下しやすい。また、白金−イリジウム合金が放電部材として用いられる場合には、高温環境下でイリジウムの酸化消耗が発生しやすく、拡散層にイリジウムとニッケルが混在することによって拡散層が脆くなりやすい。また、酸化によってイリジウムが減少するために、次第に白金と同様に放電部材の表面の結晶粒が成長してしまい、白金の場合と同様に、結晶粒の脱落が生じる。この結果、高温環境下では、放電部材と拡散層との界面付近が高温化しやすくなり、拡散が促進され、スパークプラグの耐消耗性や耐剥離性が低下する可能性があった。
【０００６】
本明細書は、高温環境下において、スパークプラグの耐消耗性と耐剥離性を両立できるスパークプラグを開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に開示される技術は、以下の適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］軸線方向に延びる中心電極と、
前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、
を備え、
前記中心電極と前記接地電極のうち少なくとも一方は、
電極母材と、
前記ギャップを形成する放電面を有する放電部材と、
前記放電部材と前記電極母材との間に配置された中間部材と、
前記放電部材と前記中間部材との間に形成された拡散層と、
を備えるスパークプラグであって、
前記電極母材は、５０重量％以上のニッケル（Ｎｉ）を含み、
前記放電部材は、４５重量％以上の白金（Ｐｔ）と、ニッケルとロジウム（Ｒｈ）とのうちの少なくとも一方と、を含み、
前記中間部材は、白金とニッケルとを含み、
前記放電部材において、最も含有率が高い成分は、白金であり、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、９２重量％以上であり、
前記中間部材において、白金とニッケルとのうちの一方の含有率は、５０重量％以上であり、ニッケルの含有率は、放電部材におけるニッケルの含有率より高く、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、８５重量％以上であり、
前記拡散層の厚さは、０．００２ｍｍ以上０．０６５ｍｍ以下であることを特徴とする、スパークプラグ。
【０００９】
上記構成によれば、放電部材の耐酸化性の向上、放電部材と中間部材との間における相互拡散の進行の抑制、熱応力の低減、拡散層の脆化の抑制、および、拡散層の熱伝導率の低下の抑制を実現できる。この結果、スパークプラグの耐消耗性と耐剥離性を両立できる。
【００１０】
［適用例２］適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記拡散層の厚さは、０．００５ｍｍ以上０．０６５ｍｍ以下であることを特徴とする、スパークプラグ。
【００１１】
上記構成によれば、こうすれば、熱応力による放電部材と中間部材との剥離を、さらに、効果的に抑制することができるので、スパークプラグ１００の耐剥離性と耐消耗性をより向上できる。
【００１２】
［適用例３］適用例１または２に記載のスパークプラグであって、
前記拡散層と前記放電部材の前記放電面との間の距離をＤ１とし、
前記ギャップの長さをＧとするとき、
Ｄ１≧０．１ｍｍ、かつ、（Ｄ１／Ｇ）≧０．１を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
【００１３】
こうすれば、放電部材と中間部材との間における相互拡散の進行を、さらに、抑制することができる。
【００１４】
［適用例４］適用例１〜３のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記放電部材において、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、９６重量％以上であることを特徴とする、スパークプラグ。
【００１５】
こうすれば、放電部材において、白金とロジウムとニッケル以外の成分がより低減されることによって、拡散層の脆化や熱伝導率の低下を、さらに、抑制することができる。
【００１６】
［適用例５］適用例１〜４のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記中間部材において、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、９６重量％以上であることを特徴とする、スパークプラグ。
【００１７】
こうすれば、中間部材において、白金とロジウムとニッケル以外の成分がより低減されることによって、上述した拡散層の脆化や熱伝導率の低下を、さらに、抑制することができる。
【００１８】
［適用例６］適用例１〜５のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記中間部材において、ニッケルの含有率は、前記放電部材におけるニッケルの含有率より２．５重量％以上高いことを特徴とする、スパークプラグ。
【００１９】
こうすれば、中間部材と電極母材との間に、発生する熱応力をより効果的に低減できるので、放電部材３５１の耐剥離性をさらに向上することができる。
【００２０】
［適用例７］適用例４に記載のスパークプラグであって、
前記放電部材において、白金とロジウムとの含有率の合計は、８８重量％以上であることを特徴とする、スパークプラグ。
【００２１】
こうすれば、放電部材において、耐消耗性に優れた白金と、その白金の粒成長を抑制するロジウム以外の成分を低減することによって、スパークプラグの耐消耗性をさらに向上することができる。
【００２２】
なお、本明細書に開示の技術は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグやスパークプラグを用いた点火装置、そのスパークプラグを搭載する内燃機関や、そのスパークプラグ用の電極等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態のスパークプラグ１００の断面図である。
【図２】スパークプラグ１００の先端近傍を示す図である。
【図３】拡散層３５２の説明図である。
【図４】比較サンプルの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
Ａ．実施形態
Ａ−１．スパークプラグの構成：
以下、本発明の実施の態様を実施形態に基づいて説明する。図１は本実施形態のスパークプラグ１００の断面図である。図１の一点破線は、スパークプラグ１００の軸線ＣＬを示している。軸線ＣＬと平行な方向（図１の上下方向）を軸線方向とも呼ぶ。軸線ＣＬと垂直な平面上に位置し、軸線ＣＬを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、当該円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。図１における下方向を先端方向ＦＤと呼び、上方向を後端方向ＢＤとも呼ぶ。図１における下側を、スパークプラグ１００の先端側と呼び、図１における上側をスパークプラグ１００の後端側と呼ぶ。
【００２５】
このスパークプラグ１００は、内燃機関に取り付けられて、内燃機関の燃焼室内において、燃料ガスの着火のために用いられる。このスパークプラグ１００は、比較的高温の環境下での動作が想定されている。具体的には、燃焼室内の放電部材（電極チップ）近傍における温度は、摂氏６００度以上であることが想定される。スパークプラグ１００は、絶縁体としての絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０と、を備える。
【００２６】
絶縁碍子１０はアルミナ等を焼成して形成されている。絶縁碍子１０は、軸線方向に沿って延び、絶縁碍子１０を貫通する貫通孔１２（軸孔）を有する略円筒形状の部材である。絶縁碍子１０は、鍔部１９と、後端側胴部１８と、先端側胴部１７と、段部１５と、脚長部１３とを備えている。後端側胴部１８は、鍔部１９より後端側に位置し、鍔部１９の外径より小さな外径を有している。先端側胴部１７は、鍔部１９より先端側に位置し、鍔部１９の外径より小さな外径を有している。脚長部１３は、先端側胴部１７より先端側に位置し、先端側胴部１７の外径よりも小さな外径を有している。脚長部１３は、スパークプラグ１００が内燃機関（図示せず）に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。段部１５は、脚長部１３と先端側胴部１７との間に形成されている。
【００２７】
主体金具５０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼材）で形成され、内燃機関のエンジンヘッド（図示省略）にスパークプラグ１００を固定するための円筒状の金具である。主体金具５０は、軸線ＣＬに沿って貫通する挿入孔５９が形成されている。主体金具５０は、絶縁碍子１０の外周に配置される。すなわち、主体金具５０の挿入孔５９内に、絶縁碍子１０が挿入・保持されている。絶縁碍子１０の先端は、主体金具５０の先端より先端側に突出している。絶縁碍子１０の後端は、主体金具５０の後端より後端側に突出している。
【００２８】
主体金具５０は、スパークプラグレンチが係合する六角柱形状の工具係合部５１と、内燃機関に取り付けるための取付ネジ部５２と、工具係合部５１と取付ネジ部５２との間に形成された鍔状の座部５４と、を備えている。取付ネジ部５２の呼び径は、例えば、Ｍ８（８ｍｍ）、Ｍ１０、Ｍ１２、Ｍ１４、Ｍ１８のいずれかとされている。
【００２９】
主体金具５０の取付ネジ部５２と座部５４との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１００が内燃機関に取り付けられた際に、スパークプラグ１００と内燃機関（エンジンヘッド）との隙間を封止する。
【００３０】
主体金具５０は、さらに、工具係合部５１の後端側に設けられた薄肉の加締部５３と、座部５４と工具係合部５１との間に設けられた薄肉の圧縮変形部５８と、を備えている。主体金具５０における工具係合部５１から加締部５３に至る部位の内周面と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間に形成される環状の領域には、環状のリング部材６、７が配置されている。当該領域における２つのリング部材６、７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３の後端は、径方向内側に折り曲げられて、絶縁碍子１０の外周面に固定されている。主体金具５０の圧縮変形部５８は、製造時において、絶縁碍子１０の外周面に固定された加締部５３が先端側に押圧されることにより、圧圧縮変形する。圧縮変形部５８の圧縮変形によって、リング部材６、７およびタルク９を介し、絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。金属製の環状の板パッキン８を介して、主体金具５０の取付ネジ部５２の内周に形成された段部５６（金具側段部）によって、絶縁碍子１０の段部１５（絶縁碍子側段部）が押圧される。この結果、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具５０と絶縁碍子１０との隙間から外部に漏れることが、板パッキン８によって防止される。
【００３１】
中心電極２０は、軸線方向に延びる棒状の中心電極本体２１と、中心電極本体２１の先端に接合された円柱状の中心電極チップ２９と、を備えている。中心電極本体２１は、絶縁碍子１０の貫通孔１２の内部の先端側の部分に配置されている。中心電極本体２１は、電極母材２１Ａと、電極母材２１Ａの内部に埋設された芯部２１Ｂと、を含む構造を有する。電極母材２１Ａは、例えば、ニッケルまたはニッケルを主成分とする合金、本実施形態では、インコネル６０１（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は、登録商標））で形成されている。芯部２１Ｂは、電極母材２１Ａを形成する合金よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金、本実施形態では、銅で形成されている。
【００３２】
また、中心電極本体２１は、軸線方向の所定の位置に設けられた鍔部２４と、鍔部２４よりも後端側の部分である頭部２３（電極頭部）と、鍔部２４よりも先端側の部分である脚部２５（電極脚部）と、を備えている。鍔部２４は、絶縁碍子１０の段部１６に支持されている。脚部２５の先端部分、すなわち、中心電極本体２１の先端は、絶縁碍子１０の先端より先端側に突出している。中心電極チップ２９については後述する。
【００３３】
接地電極３０は、主体金具５０の先端に接合された接地電極母材３１と、クラッド電極３５と、を備えている。接地電極３０については、後述する。
【００３４】
端子金具４０は、軸線方向に延びる棒状の部材である。端子金具４０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼）で形成され、端子金具４０の表面には、防食のための金属層（例えば、Ｎｉ層）がめっきなどによって形成されている。端子金具４０は、軸線方向の所定位置に形成された鍔部４２（端子顎部）と、鍔部４２より後端側に位置するキャップ装着部４１と、鍔部４２より先端側の脚部４３（端子脚部）と、を備えている。端子金具４０のキャップ装着部４１は、絶縁碍子１０より後端側に露出している。端子金具４０の脚部４３は、絶縁碍子１０の貫通孔１２に挿入されている。キャップ装着部４１には、高圧ケーブル（図示外）が接続されたプラグキャップが装着され、火花放電を発生するための高電圧が印加される。
【００３５】
絶縁碍子１０の貫通孔１２内において、端子金具４０の先端（脚部４３の先端）と中心電極２０の後端（頭部２３の後端）との間には、火花発生時の電波ノイズを低減するための抵抗体７０が配置されている。抵抗体７０は、例えば、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む組成物で形成されている。貫通孔１２内において、抵抗体７０と中心電極２０との隙間は、導電性シール６０によって埋められている。抵抗体７０と端子金具４０との隙間は、導電性シール８０によって埋められている。導電性シール６０、８０は、例えば、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系等のガラス粒子と金属粒子（Ｃｕ、Ｆｅなど）とを含む組成物で形成されている。
【００３６】
Ａ−２．  スパークプラグ１００の先端部分の構成：
上記のスパークプラグ１００の先端近傍の構成について、さらに、詳細に説明する。図２は、スパークプラグ１００の先端近傍を示す図である。図２（Ａ）には、スパークプラグ１００の先端近傍を軸線ＣＬが含まれる特定面で切断した特定断面が示されている。図２（Ｂ）には、図２（Ａ）の特定断面におけるクラッド電極３５の近傍の拡大図が示されている。
【００３７】
中心電極チップ２９は、円柱形状を有しており、例えば、レーザ溶接によって形成される溶融部２７を介して、中心電極本体２１の先端（脚部２５の先端）に接合されている（図２（Ａ））。溶融部２７は、中心電極チップ２９の成分と、中心電極本体２１の成分と、を含む部分である。中心電極チップ２９は、高融点の貴金属を主成分とする材料で形成されている。中心電極チップ２９の材料には、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、イリジウムを主成分とする合金、白金（Ｐｔ）、白金を主成分とする合金が用いられる。
【００３８】
接地電極母材３１は、断面が四角形の湾曲した棒状体である。接地電極母材３１の後端部３１Ｂは、主体金具５０の先端面５０Ａに接合されている。これによって、主体金具５０と接地電極母材３１とは、電気的に接続される。接地電極母材３１の先端部３１Ａは、自由端である。
【００３９】
接地電極母材３１は、例えば、詳細は後述するニッケル合金を用いて形成されている。接地電極母材３１には、ニッケル合金より熱伝導率が高い金属、例えば、銅や銅を含む合金を用いて形成された芯材が埋設されていても良い。
【００４０】
クラッド電極３５は、放電部材３５１と、中間部材３５３と、放電部材３５１と中間部材３５３との間に形成された拡散層３５２と、を備えている。
【００４１】
放電部材３５１は、軸線方向に延びる円柱形状を有しており、詳細は後述する白金を主成分とする合金を用いて形成されている。放電部材３５１の後端面は、中心電極チップ２９の先端側の放電面２９Ａとの間で、火花ギャップを形成する放電面３５１Ｂである。
【００４２】
中間部材３５３は、軸線方向に延びる円柱形状を有しており、詳細は後述する白金とニッケルとを含む合金を用いて形成されている。中間部材３５３は、放電部材３５１と、接地電極母材３１と、の間に配置されている。具体的には、中間部材３５３と、放電部材３５１とは、拡散接合されている。すなわち、中間部材３５３の後端面３５３Ｂは、放電部材３５１の先端面３５１Ａと、拡散層３５２を介して接合されている。中間部材３５３の先端面３５３Ａは、接地電極母材３１の先端部３１Ａの後端側に、抵抗溶接を用いて接合されている。中間部材３５３の先端面３５３Ａを含む先端側の部分は、接地電極母材３１の先端部３１Ａに埋設されている。
【００４３】
拡散層３５２は、放電部材３５１と、中間部材３５３と、の間に形成されている。図３は、拡散層３５２の説明図である。図３（Ａ）には、接地電極３０の軸線ＣＬ上の位置における白金の含有率（単位は、重量％）が示されている。図３（Ａ）に示すように、放電部材３５１における白金の含有率をＷ１（Ｐｔ）とし、中間部材３５３における白金の含有率をＷ２（Ｐｔ）とする。拡散層３５２の白金の含有率は、放電部材３５１側から中間部材３５３に向かって、Ｗ１（Ｐｔ）からＷ２（Ｐｔ）まで連続的に変化している。図３（Ｂ）には、接地電極３０の軸線ＣＬ上の位置におけるニッケルの含有率（単位は、重量％）が示されている。放電部材３５１におけるニッケルの含有率をＷ１（Ｎｉ）とし、中間部材３５３におけるニッケルの含有率をＷ２（Ｎｉ）とする。拡散層３５２のニッケルの含有率は、放電部材３５１側から中間部材３５３に向かって、Ｗ１（Ｎｉ）からＷ２（Ｎｉ）まで連続的に変化している。他の成分（例えば、ロジウム）についても同様である。換言すれば、拡散層３５２は、特定成分の含有率が、放電部材３５１における特定成分の含有率から中間部材３５３における特定成分の含有率まで、放電部材３５１から拡散層３５２に向かって連続的に変化している層である、と言うことができる。放電部材３５１と、中間部材３５３に、白金、ロジウム、ニッケル以外の元素を含む場合には、拡散層３５２内に、金属間化合物が形成される場合がある。放電部材３５１と、中間部材３５３と、の材料の組み合わせは、このような金属間化合物が形成されない材料の組み合わせが、より好ましい。
【００４４】
ここで、図２（Ａ）に示すように、接地電極３０と中心電極２０との間のギャップの長さ、すなわち、中心電極チップ２９の放電面２９Ａと、放電部材３５１の放電面３５１Ｂと、の間の最短距離を、Ｇとする。また、図２（Ｂ）に示すように、放電部材３５１の外径をＲ１とし、中間部材３５３の外径をＲ２とする。図２（Ｂ）の例では、放電部材３５１の外径Ｒ１と、中間部材３５３の外径Ｒ２と、は等しい。変形例では、放電部材３５１の外径Ｒ１は、中間部材３５３の外径Ｒ２より小さくても良い。また、図２（Ｂ）に示すように、拡散層３５２と、放電部材３５１の放電面３５１Ｂと、の間の軸線ＣＬ方向に沿った距離を、Ｄ１とする。また、拡散層３５２の厚さ、すなわち、軸線方向の長さを、Ｄ２とし、中間部材３５３の厚さを、Ｄ３とする。また、放電部材３５１の放電面３５１Ｂから接地電極母材３１の表面までの長さ（突出長さとも呼ぶ）をＤ４とする。
【００４５】
本実施形態では、拡散層３５２の厚さＤ２は、０．００２ｍｍ以上０．０６５ｍｍ以下とされている。この結果、スパークプラグ１００の耐剥離性と耐消耗性を向上できる。
【００４６】
詳しく説明する。拡散層３５２の厚さＤ２が０．００２ｍｍ未満であると、放電部材３５１と、中間部材３５３と、の間の熱応力を、拡散層３５２によって緩和することができず、放電部材３５１と、中間部材３５３と、が剥離しやすくなり、耐剥離性が悪化する。また、放電部材３５１と、中間部材３５３と、の剥離によって、放電部材３５１と中間部材３５３との間の熱伝導性が低下する。この結果、熱引きが低下して放電部材３５１が高温となり、放電部材３５１の消耗が激しくなるので、耐消耗性も悪化する。
【００４７】
拡散層３５２の厚さＤ２が０．０６５ｍｍを超えると、拡散層３５２は、放電部材３５１や中間部材３５３と比較して、熱伝導率が低いために、放電部材３５１と中間部材３５３との間の熱伝導性が低下する。この結果、放電部材３５１が高温となるために、スパークプラグ１００の使用によって、放電部材３５１と中間部材３５３との間の相互拡散が進行して、拡散層３５２の厚さＤ２が、さらに、増大する。この結果、さらに、放電部材３５１と中間部材３５３との間の熱伝導性がさらに低下する。この結果、熱引きがさらに低下して放電部材３５１が高温となり、放電部材３５１の消耗が激しくなるので、耐消耗性が悪化する。
【００４８】
このように、拡散層３５２の厚さＤ２は、０．００２ｍｍ以上０．０６５ｍｍ以下であると、上述の熱応力による剥離と、拡散の進行による拡散層３５２の厚さの増大と、を抑制できるので、上述のように、スパークプラグ１００の耐剥離性と耐消耗性を向上できる。
【００４９】
放電部材３５１や中間部材３５３の組成（例えば、白金やニッケルの含有率）、および、拡散層３５２の厚さＤ２の測定方法について、図３を参照して説明する。これらの値は、ＦＥ−ＥＰＭＡ（Field Emission-Electron Probe Micro Analysis）、具体的には、日本電子株式会社製のＪＸＡ−８５００Ｆに付属されたＷＤＳ（Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer）を用いて、点分析を行うことにより、以下のように求めることができる。
【００５０】
放電部材３５１をＰｔ、中間部材３５３をＰｔ−１０Ｎｉとして場合を例として説明する。先ず、スパークプラグ１００の接地電極３０（放電部材３５１、中間部材３５３、接地電極母材３１）を軸線ＣＬを含む面で切断し、該断面を研磨したものを、分析用の試料として準備する。当該試料の研磨面において、軸線ＣＬ上における放電部材３５１の表面Ｓ（図３（Ａ））から、軸線方向に沿って１０μｍだけ先端側（中間部材３５３側）の点Ａ（図３（Ａ））を基点として、先端側に向かって１０μｍ間隔で５点の点分析を実施する。この結果、測定された５点のＰｔの含有率ｖ１〜ｖ５（図３（Ａ））の平均値を、放電部材３５１の白金含有率Ｗ１（Ｐｔ）とする。
【００５１】
続いて、点Ａから軸線方向に沿って先端側に向かって（中間部材３５３に向かって）０．５μｍ間隔で点分析を実施し、各点の白金含有率をプロットしていく。プロットされたグラフにおいて、白金含有率がＶｂ＝Ｗ１（Ｐｔ）以下であり、かつ、その点より先端側の点の白金含有率が全てＶｂ以下となる点群のうち、最も後端側の点Ｂ（図３（Ａ））を特定する。点Ｂの軸線方向の位置を、放電部材３５１と拡散層３５２との間の境界の軸線方向の位置とする。
【００５２】
次に、点Ｂから軸線方向に沿って１５０μｍだけ先端側の点Ｃ（図３（Ａ））を特定する。そして、点Ｃを基点として、先端側に向かって１０μｍ間隔で５点の点分析を実施する。この結果、測定された５点のＰｔの含有率ｖ６〜ｖ１０（図３（Ａ））の平均値を、中間部材３５３の白金含有率Ｗ２（Ｐｔ）とする。
【００５３】
続いて、点Ｃから軸線方向に沿って後端側に向かって（放電部材３５１に向かって）０．５μｍ間隔で点分析を実施し、各点の白金含有率をプロットしていく。プロットされたグラフにおいて、白金含有率がＶｄ＝Ｗ２（Ｐｔ）以上であり、かつ、その点より後端側の点の白金含有率が全てＶｄ以上となる点群のうち、最も先端側の点Ｄ（図３（Ａ））を特定する。点Ｄの軸線方向の位置を、中間部材３５３と拡散層３５２との間の境界の軸線方向の位置とする。
【００５４】
以上のように、特定された点Ｂと点Ｄとの間の軸線方向の距離を厚さＤ（Ｐｔ）とする（図３（Ａ））。
【００５５】
このような分析を、放電部材３５１と中間部材３５３とのいずれかに含まれる他の成分についても実施する。この例では、ニッケルについて同様の分析を行う。すなわち、点Ａ（図３（Ｂ））を基点とする１０μｍ間隔の５点のニッケルの含有率ｕ１〜ｕ５（図３（Ｂ））の平均値を、放電部材３５１のニッケル含有率Ｗ１（Ｎｉ）とする。そして、点Ａから軸線方向に沿って先端側に向かって０．５μｍ間隔で点分析を実施し、各点のニッケル含有率をプロットしていく。プロットされたグラフにおいて、ニッケル含有率がｕｅ＝Ｗ１（Ｎｉ）以上であり、かつ、その点より先端側の点のニッケル含有率が全てｕｅ以上となる点群のうち、最も後端側の点Ｅ（図３（Ｂ））を特定する。点Ｅの軸線方向の位置を、放電部材３５１と拡散層３５２との間の境界の軸線方向の位置とする。
【００５６】
次に、点Ｅから軸線方向に沿って１５０μｍだけ先端側の点Ｆ（図３（Ｂ））を特定する。そして、点Ｆを基点として、先端側に向かって１０μｍ間隔で５点の点分析を実施する。この結果、測定された５点のニッケルの含有率ｕ６〜ｕ１０（図３（Ｂ））の平均値を、中間部材３５３のニッケル含有率Ｗ２（Ｎｉ）とする。
【００５７】
続いて、点Ｆから軸線方向に沿って後端側に向かって０．５μｍ間隔で点分析を実施し、各点のニッケル含有率をプロットしていく。プロットされたグラフにおいて、ニッケル含有率がｕｇ＝Ｗ２（Ｎｉ）以下であり、かつ、その点より後端側の点のニッケル含有率が全てｕｇ以下となる点群のうち、最も先端側の点Ｇ（図３（Ｂ））を特定する。点Ｇの軸線方向の位置を、中間部材３５３と拡散層３５２との間の境界の軸線方向の位置とする。
【００５８】
以上のように、特定された点Ｅと点Ｇとの間の軸線方向の距離を厚さＤ（Ｎｉ）とする（図３（Ｂ））。
【００５９】
このように、各成分について測定された厚さのうちの最大値を、拡散層３５２の厚さＤ２として決定する。この例では、白金について測定された厚さＤ（Ｐｔ）と、ニッケルについて測定された厚さＤ（Ｎｉ）と、のうちの大きな値を、拡散層３５２の厚さＤ２として決定する。
【００６０】
ここで、上述したｖ１〜ｖ１０、ｕ１〜ｕ１０の点分析（１０μｍ間隔での点分析）は、加速電圧２０ｋＶ、スポット径１０μｍで行われ、点Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｇを特定する際の点分析（０．５μｍ間隔での点分析）は、加速電圧２０ｋＶ、スポット径１μｍで行われた。
【００６１】
なお、場所によって測定値がばらつく場合は、上記と同様の測定を、測定位置（例えば、点Ａの位置）を径方向にずらして、５回実行して、５回の測定で得られた値の平均値を、最終的な拡散層３５２の厚さＤ２として決定する。
【００６２】
なお、点Ａ、Ｃ、Ｆにおいて測定された含有率Ｗ１（Ｐｔ）、Ｗ１（Ｎｉ）、Ｗ２（Ｐｔ）、Ｗ２（Ｎｉ）は、放電部材３５１や中間部材３５３の組成を示す値である。放電部材３５１の表面状態、各部３５１、３５２、３５３の厚さによっては、点Ａ、Ｃ、Ｆにおいて、濃度勾配がある場合や、これらの点が拡散層３５２内に位置する場合があり得る。したがって、測定された含有率Ｗ１（Ｐｔ）、Ｗ１（Ｎｉ）、Ｗ２（Ｐｔ）、Ｗ２（Ｎｉ）が、放電部材３５１や中間部材３５３の組成を代表していないと考えられる場合には、点Ａ、Ｃ、Ｆの位置を適宜に変更して、測定を行う。
【００６３】
また、各部３５１、３５２、３５３内に析出物やボイドが含まれる場合において、上記測定にあたり、測定値と組織の観察結果から、析出物やボイドが測定値に影響していると思われる点が存在する場合には、その点の測定値の代わりに、析出物やボイドの影響がないと思われ、かつ、その点の前後に位置し、その点に最も近い２点の平均値を用いる。
【００６４】
なお、拡散層３５２の厚さＤ２は、０．００５ｍｍ以上０．０６５ｍｍ以下であることが、好ましい。こうすれば、熱応力による放電部材３５１と中間部材３５３との剥離を、さらに、効果的に抑制することができるので、スパークプラグ１００の耐剥離性と耐消耗性をより向上できる。
【００６５】
ここで、拡散層３５２と放電部材３５１の放電面３５１Ｂとの間の距離Ｄ１が過度に短いと、放電による放電面３５１Ｂの温度上昇によって拡散層３５２の近傍も高温となりやすい。この結果、スパークプラグ１００の使用中に上述した相互拡散が進行しやすい。ギャップ長Ｇが過度に大きいと放電電圧が上昇するので、放電部材３５１の消耗が大きくなる。放電部材３５１の消耗が大きくなると、上述した距離Ｄ１が早期に短くなるので、スパークプラグ１００の使用によって、上述の相互拡散が進行しやすくなる。したがって、ギャップ長Ｇが大きいほど、距離Ｄ１を大きくすることが好ましい。具体的には、拡散層３５２と放電部材３５１の放電面３５１Ｂとの間の距離Ｄ１と、ギャップ長Ｇは、（Ｄ１／Ｇ）≧０．１を満たすことが好ましい。すなわち、距離Ｄ１は、ギャップ長Ｇの１０％以上であることが好ましい。こうすれば、上述した相互拡散の進行を抑制できるので、スパークプラグ１００の耐剥離性と耐消耗性を、さらに向上することができる。ただし、距離Ｄ１が過度に小さい場合には、（Ｄ１／Ｇ）≧０．１を満たすように、（Ｄ１／Ｇ）を制御しても、相互拡散の進行を抑制する効果が得られにくい。このために、Ｄ１≧０．１を満たすことが好ましい。
【００６６】
なお、放電部材３５１は、比較的高価な白金を主成分とするので、距離Ｄ１は、必要以上に大きくすることは好ましくない。例えば、距離Ｄ１は、０．４ｍｍ未満が好ましい。
【００６７】
接地電極３０は、例えば、以下のように製造される。放電部材３５１と、中間部材３５３と、が拡散接合される。具体的には、例えば、製造者は、放電部材３５１と中間部材３５３とを、抵抗溶接によって予備接合する。製造者は、予備接合された放電部材３５１と中間部材３５３とに対して、所定条件で、熱処理を行うことによって、放電部材３５１と中間部材３５３とを拡散接合する。この結果、放電部材３５１と拡散層３５２との間に拡散層３５２が形成される。熱処理は、例えば、真空、あるいは、不活性ガス雰囲気下の炉内において、予備接合された放電部材３５１と中間部材３５３とを、摂氏７００度〜摂氏１３００度に、０〜１００時間に亘って、保持する処理である。０時間を含む理由は、熱処理なしという訳ではなく、昇温して目的の温度に達したら、保持せずに降温させる場合があるためである。時間と温度とを適切に管理すれば、大気中で熱処理を行っても良い。熱処理の条件を調整することによって、拡散層３５２の厚さＤ２を、制御することができる。例えば、保持温度を高くするほど、拡散層３５２の厚さＤ２を厚くすることができ、保持時間を長くするほど、拡散層３５２の厚さＤ２を厚くすることができる。また、放電部材３５１、中間部材３５３の成分を配合および溶解して得られるそれぞれの溶解材を、それぞれ圧延等により板材に加工し、該２枚の板材を重ねてさらに室温または熱間にて圧延し、圧延後の２枚の板材を所定の形状に打ち抜くことによって、拡散接合された放電部材３５１と中間部材３５３とを形成しても良い。この場合にも、固相拡散を促進させて、所望の拡散層３５２を形成するために、必要に応じて、圧延後または打ち抜き後の２枚の板材に対して、熱処理を行っても良い。
【００６８】
製造者は、クラッド電極３５、すなわち、拡散接合された放電部材３５１と中間部材３５３とを、抵抗溶接によって、接地電極母材３１に接合する。抵抗溶接時の加圧力、電流、通電時間を制御することで、中間部材３５３の接地電極母材３１への埋め込み量を制御することができる。
【００６９】
Ａ−２．接地電極３０の材料
次に、接地電極３０を形成する材料について説明する。接地電極３０の接地電極母材３１の材料は、５０重量％以上のニッケル（Ｎｉ）を含む金属材料である。具体的には、接地電極母材３１の材料には、インコネル６０１（Ｎｉ含有率約６０重量％）、インコネル６００（Ｎｉ含有率約７５重量％）、あるいは、Ｎｉ含有率がさらに高いＮｉ合金（Ｎｉ含有率約９０重量％以上）などが用いられる。ここで、接地電極母材３１は、クラッド電極３５が接合されている表面を含む部分を少なくとも含み、クラッド電極３５が接合されている表面を含む部分と同一の材料で形成される部材を意味する。例えば、ここで、接地電極母材３１が、銅などの芯材を含む多層構造を有している場合には、当該芯材は、接地電極母材３１には、含まれない。
【００７０】
接地電極３０の放電部材３５１の材料は、以下の（１）〜（３）を満たす材料である。
（１）４５重量％以上の白金（Ｐｔ）と、ニッケルとロジウム（Ｒｈ）とのうちの少なくとも一方と、を含む。
（２）最も含有率が高い成分は、白金である。
（３）白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、９２重量％以上である。
上記（１）〜（３）を満たすことによって、スパークプラグ１００の耐剥離性と、耐消耗性と、を向上できる。
【００７１】
詳しく説明する。最も含有率が高い成分を白金とする（上記（２））ことで、例えば、高温で揮発性の酸化物を形成するため耐酸化性に劣るイリジウムを主成分とする場合と比較して、高温での耐消耗性を向上できる。さらに、ニッケルやロジウムを添加する（上記（１））ことにより、白金の粒成長を抑制して、粒界割れの発生を抑制できるので、耐剥離性を向上できる。放電部材３５１が剥離すると、熱引きの低下を引き起こすので、結果的に、耐消耗性も悪化する。イリジウムを添加する場合であっても粒成長は抑制できるが、イリジウムは酸化揮発しやすいので、スパークプラグ１００の使用中にイリジウムが消耗して、粒成長の抑制効果は、時間の経過とともに消失する。さらに、ニッケルやロジウムは、イリジウムと比較して、耐酸化性にも優れるので、スパークプラグ１００の使用中に添加量が減少しにくい。このために、長時間に亘って、粒成長や粒界割れを抑制できるので、耐剥離性および耐消耗性を改善できる。
【００７２】
さらには、耐剥離性や耐消耗性を向上するためには、スパークプラグ１００の使用によって、放電部材３５１と中間部材３５３との間の相互拡散が進行することによって発生する拡散層３５２の脆化や、拡散層３５２の熱伝導率の低下を抑制することが求められる。これは、拡散層３５２の脆化は、放電部材３５１の剥離を引き起こすからである。また、拡散層３５２の熱伝導率の低下は、熱引きの低下を引き起こし、これによって放電部材３５１の消耗が激しくなるからである。
【００７３】
拡散層３５２の脆化や、拡散層３５２の熱伝導率の低下は、特性の異なる元素が拡散層３５２内に混在する多元化によって、引き起こされる。このために、拡散層３５２の脆化や、拡散層３５２の熱伝導率の低下を抑制するためには、放電部材３５１に添加される元素は、後述する中間部材３５３の主成分である白金およびニッケルと同一、または、特性が類似する元素が好ましい。放電部材３５１の添加元素であるニッケルやロジウムは、白金と結晶構造などの特性が類似しており、放電部材３５１と中間部材３５３との間の相互拡散が進行した場合であっても、拡散層３５２の脆化や熱伝導率の低下を抑制することができる。
【００７４】
さらに、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、９２重量％以上とする（上記（３））ことで、耐酸化性に優れた元素の割合が多くなるので、耐消耗性を向上できる。また、他の元素の割合を抑制することで、上述した相互拡散によって拡散層３５２に他の元素が混在することを抑制できる。したがって、上述した拡散層３５２の脆化や熱伝導率の低下を抑制することができる。
【００７５】
さらに、放電部材３５１において、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、９６重量％以上であることが、より好ましい。こうすれば、放電部材３５１において、白金とロジウムとニッケル以外の成分がより低減されることによって、上述した拡散層３５２の脆化や熱伝導率の低下を、さらに、抑制することができる。
【００７６】
さらに、放電部材３５１において、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、９６重量％以上であり、かつ、白金とロジウムとの含有率の合計は、８８重量％以上であることが、特に好ましい。こうすれば、放電部材３５１において、白金とロジウムとニッケル以外の成分がより低減されることによって、上述した拡散層３５２の脆化や熱伝導率の低下をさらに抑制できるとともに、耐消耗性に優れた白金と、その白金の粒成長を抑制するロジウム以外の成分を低減することによって、耐消耗性をさらに向上することができる。
【００７７】
接地電極３０の中間部材３５３の材料は、以下の（４）〜（５）を満たす材料である。
（４）白金とニッケルとを含み、白金とニッケルとのうちの一方の含有率は、５０重量％以上である。
（５）ニッケルの含有率は、放電部材３５１におけるニッケルの含有率より高い。
（６）白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、８５重量％以上である。
【００７８】
詳しく説明する。白金とニッケルとを含み、白金とニッケルとのうちの一方の含有率は、５０重量％以上である（上記（４））こと、および、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、８５重量％以上であること（上記（６））で、中間部材３５３の主成分を、放電部材３５１に含まれる白金、ニッケル、ロジウムと、同一または特性が類似する成分とすることができる。この結果、上述した相互拡散によって拡散層３５２に他の元素が混在することを抑制できる。したがって、上述した拡散層３５２の脆化や熱伝導率の低下を抑制することができる。
【００７９】
さらに、中間部材３５３におけるニッケルの含有率は、白金とニッケルとを含み（上記（４））、かつ、放電部材３５１におけるニッケルの含有率より高い（上記（５））ことによって、中間部材３５３の熱膨張率を、放電部材３５１の熱膨張率と、接地電極母材３１の熱膨張率と、の中間とすることができる。この結果、中間部材３５３と放電部材３５１との間、および、中間部材３５３と接地電極母材３１との間に、発生する熱応力を低減できるので、放電部材３５１の耐剥離性を向上することができる。
【００８０】
以上のように、上記（４）〜（６）を満たすことによって、スパークプラグ１００の耐剥離性と、耐消耗性と、を向上できる。
【００８１】
さらに、中間部材３５３において、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、９６重量％以上であることが、より好ましい。こうすれば、中間部材３５３において、白金とロジウムとニッケル以外の成分がより低減されることによって、上述した拡散層３５２の脆化や熱伝導率の低下を、さらに、抑制することができる。
【００８２】
さらに、中間部材３５３において、ニッケルの含有率は、放電部材３５１におけるニッケルの含有率より２．５重量％以上高いことが、さらに好ましい。こうすれば、中間部材３５３の熱膨張率を、放電部材と電極母材との間のより適切な値とすることができる。この結果、特に、拡散層３５２が形成されていない中間部材３５３と接地電極母材３１との間に発生する熱応力をより効果的に低減できる。したがって、放電部材３５１の耐剥離性をさらに向上することができる。
【００８３】
Ｂ．評価試験
スパークプラグのサンプルを用いて、耐消耗性、耐剥離性を評価する評価試験が実行された。評価試験では、表１〜表４に示すように、６６種類のサンプル１〜６６を作成した。各サンプルにおいて、接地電極３０以外の構成は、上述したスパークプラグ１００のとおりであり、共通である。
【００８４】
表１には、サンプル１〜５０について、放電部材３５１の材料と、各サンプルの拡散層３５２から放電部材３５１の放電面３５１Ｂまでの距離Ｄ１と、ギャップ長Ｇと、（Ｄ１／Ｇ）の値と、拡散層３５２の厚さＤ２と、が示されている。なお、表１には、（Ｄ１／Ｇ）の計算値と、放電部材３５１における白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計（Ｐｔ＋Ｒｈ＋Ｎｉ）と、放電部材３５１における白金とロジウムの含有率の合計（Ｐｔ＋Ｒｈ）と、が併せて示されている。表２には、サンプル１〜５０について、中間部材３５３の材料と、耐消耗性、耐剥離性の評価結果と、が示されている。また、表２には、中間部材３５３における白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計（Ｐｔ＋Ｒｈ＋Ｎｉ）と、中間部材３５３におけるニッケルの含有率から放電部材３５１におけるニッケルの含有率を減じた差ΔＷ（Ｎｉ）と、が併せて示されている。表３、表４には、サンプル５１〜６６について、表１、表２と同様の項目が示されている。
【００８５】
６６種類のサンプルのクラッド電極３５は、外径１．６ｍｍの円柱状の放電部材３５１に、外径１．６ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの円柱状の中間部材３５３を拡散接合することによって、作成された。作成された各サンプルのクラッド電極３５は、突出長さＤ４（図２）が、０．４ｍｍ未満となるように、接地電極母材３１に抵抗溶接された。なお、全てのサンプルについて、接地電極母材３１の材料として、インコネル６０１が用いられた。
【００８６】
そして、表１〜表４に示すように、放電部材３５１および中間部材３５３の材料がサンプルごとに変更された。さらに、放電部材３５１の軸線方向の長さと、拡散接合の熱処理の条件と、ギャップ長Ｇと、を変更することによって、表１〜表４に示す６６種類のサンプル１〜６６が作成された。
【００８７】
【表１】
0006328158.tif 000002
【００８８】
【表２】
0006328158.tif 000003
【００８９】
【表３】
0006328158.tif 000004
【００９０】
【表４】
0006328158.tif 000005
【００９１】
全てのサンプル１〜６６において、放電部材３５１は、白金を含んでおり、白金の含有率は、４５重量％、４８重量％、５０重量％、６０重量％、７５重量％、８０重量％、重量％、８５重量％、８７重量％、８８．５重量％、９０重量％、９０．５重量％、９１重量％、９４．５重量％、９５重量％、９８．５重量％、１００重量％のいずれかとされている。
【００９２】
サンプル１の放電部材３５１は、１００重量％の白金（純白金）である。サンプル１を除いたサンプル２〜６４において、放電部材３５１は、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｉｒ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）のうちの少なくとも１種を含んでいる。
【００９３】
ロジウムを含むサンプル３、６〜１０、１４〜４３では、ロジウムの含有率は、５重量％、１０重量％、２０重量％、４０重量％、４５重量％のいずれかである。ニッケルを含むサンプル１１〜１３、４１〜６６では、ニッケルの含有率は、１．５重量％、５重量％、１０重量％、１２重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％のいずれかである。イリジウムを含むサンプル２、４、５では、イリジウムの含有率は、２０重量％である。レニウムを含むサンプル９、１１、５５では、レニウムの含有率は、８重量％、１０重量％のいずれかである。パラジウムを含むサンプル１０、１９、２０では、パラジウムの含有率は、４重量％、８重量％、１０重量％のいずれかである。金を含むサンプル１２、４８〜５０、５６では、金の含有率は、４重量％、８重量％、１０重量％のいずれかである。
【００９４】
サンプル３を除くサンプル１、２、４〜６６において、中間部材３５３は、白金を含んでおり、白金の含有率は、１５重量％、２０重量％、３０重量％、４０重量％、５０重量％、６０重量％、６６重量％、６８重量％、８０重量％、８５重量％、８９重量％、９０重量％、９１重量％、９２重量％、９３重量％、９３．５重量％、９５重量％、９６重量％、９７．５重量％、９８重量％、９８．５重量％のいずれかである。
【００９５】
サンプル２、５、６を除くサンプル１、３、４、７〜６６において、中間部材３５３は、ニッケルを含んでおり、ニッケルの含有率は、２重量％、２．５重量％、３重量％、３．５重量％、４重量％、５重量％、７重量％、１０重量％、１２重量％、１５重量％、２０重量％、４０重量％、５０重量％、７０重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、９９重量％のいずれかである。
【００９６】
中間部材３５３は、さらに、ロジウム、イリジウム、パラジウム、金、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）のうちの１種以上を含み得る。ロジウムを含むサンプル１３、４７、５４、５５、５９では、ロジウムの含有率は、３重量％、５重量％のいずれかである。イリジウムを含むサンプル３、１２、３０、３２、４８〜５０、５６では、イリジウムの含有率は、１重量％、２重量％、４重量％、５重量％のいずれかである。パラジウムを含むサンプル５、２６、３０、３２では、パラジウムの含有率は、２重量％、４重量％、５重量％、６０重量％のいずれかである。金を含むサンプル２では、金の含有率は、２０重量％である。クロムを含むサンプル４４、４５では、クロムの含有率は、５重量％である。コバルトを含むサンプル６、１３、５７、５９では、コバルトの含有率は、２重量％、４重量％、１５重量％、１７重量％のいずれかである。
【００９７】
サンプル１〜６６において、拡散層３５２から放電部材３５１の放電面３５１Ｂまでの距離Ｄ１は、０．０９ｍｍ、０．１ｍｍ、０．１１ｍｍ、０．１２ｍｍ、０．１３ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．２７ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３８ｍｍのいずれかである。また、ギャップ長Ｇは、０．４ｍｍ、０．８ｍｍ、１ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍのいずれかである。また、拡散層３５２の厚さＤ２は、０．００１ｍｍ、０．００２ｍｍ、０．００４ｍｍ、０．００５ｍｍ、０．００７ｍｍ、０．００８ｍｍ、０．００９ｍｍ、０．０１２ｍｍ、０．０１７ｍｍ、０．０２２ｍｍ、０．０２７ｍｍ、０．０４７ｍｍ、０．０６５ｍｍ、０．０７５ｍｍのいずれかである。
【００９８】
なお、サンプル１〜６６のそれぞれについて、対応する比較サンプルを準備した。図４は、比較サンプルの説明図である。図４には、比較サンプルの先端近傍を、軸線ＣＬを含む断面で切断した断面図が示されている。図４に示すように、比較サンプルでは、対応するサンプルの放電部材３５１と同一の組成を有し、対応するサンプルのクラッド電極３５全体と同一の形状およびサイズを有する電極チップ３５５が準備された。そして、該電極チップ３５５を、対応するサンプルのクラッド電極３５に代えて、接地電極母材３１に抵抗溶接することによって、比較サンプルが作成された。比較サンプルの電極チップ３５５以外の構成、例えば、ギャップ長Ｇ、突出長さＤ４は、サンプル１〜６６のうちの対応するサンプルと同一である。
【００９９】
評価試験では、各サンプルおよび比較サンプルを３気筒、排気量０．６６Ｌのガソリンエンジンにそれぞれ搭載して、耐久試験を行った。耐久試験では、スロットルを全開にして、６０００ｒｐｍの回転速度での１分間の運転と、１分間のアイドリング状態での運転と、を１５０時間に亘って繰り返した。その後、さらに、スロットル全開、かつ、回転速度６０００ｒｐｍで１００時間に亘って運転した。なお、このガソリンエンジンは、スロットルを全開にした場合に、熱電対を接地電極内に取り付けた以外は、試験に用いたものと同等形状のスパークプラグを用いたときに、スパークプラグの先端（接地電極３０の先端）から主体金具との接合面側に１ｍｍ離れた位置の温度が摂氏１０００度に達するように、燃料の噴射量などの条件が調整されている。
【０１００】
耐久試験後の各サンプルの放電部材３５１および比較サンプルの電極チップ３５５について、ＣＴスキャナー（東芝ＩＴコントロールシステム株式会社製ＴＯＳＣＡＮＥＲ−３２２５０μｈｄ）を用いて、試験前の体積に対する試験後の体積の減少量（以下、消耗体積と呼ぶ）を測定した。そして、対応する比較サンプルの電極チップ３５５の消耗体積を１とした場合における放電部材３５１の消耗体積が、各サンプルの消耗体積として算出された。そして、消耗体積が０．９５以下であるサンプルの耐消耗性の評価を「Ｃ」とし、消耗体積が０．９以上０．９５未満であるサンプルの耐消耗性の評価を「Ｂ」とし、消耗体積が０．９未満であるサンプルの耐消耗性の評価を「Ａ」とした。Ａ、Ｂ、Ｃの順に耐消耗性が優れている。
【０１０１】
さらに、耐久試験後の各サンプルおよび比較サンプルの接地電極３０を、軸線ＣＬを含む断面で切断し、当該断面において酸化スケールの発生割合を測定した。
【０１０２】
先ず、比較サンプルについて説明する。図４の比較サンプルの断面では、太い実線で示す酸化スケールＯＳが発生しているものとして説明する。図４の断面において、酸化スケールＯＳは、電極チップ３５５の先端面３５５Ａと、接地電極母材３１と、の間の全長Ｒ１の界面に発生している。この界面上にて、酸化スケールＯＳが発生している部分の長さＬ０が測定された。長さＬ０は、図４の例では、Ｌ０１とＬ０２との合計である（Ｌ０＝Ｌ０１＋Ｌ０２）そして、界面の全長Ｒ１に対する酸化スケールが発生している部分の長さＬ０の割合（Ｌ０／Ｒ１）が、比較サンプルの酸化スケール発生割合ＳＲ０として算出された。
【０１０３】
次に、各サンプルについて説明する。サンプルごとに、放電部材３５１と中間部材３５３との間の酸化スケール発生割合ＳＲ１と、中間部材３５３と接地電極母材３１との間の酸化スケール発生割合ＳＲ２と、が測定された。具体的には、放電部材３５１の先端面３５１Ａと拡散層３５２の先端面３５２Ａとの間に酸化スケールが発生している部分の長さＬ１（図示省略）が測定された。そして、界面の全長Ｒ１に対する長さＬ１が、各サンプルの酸化スケール発生割合ＳＲ１として算出された（ＳＲ１＝（Ｌ１／Ｒ１））。さらに、中間部材３５３と接地電極母材３１との間の界面において、酸化スケールが発生している部分の長さＬ２（図示省略）が測定された。そして、界面の全長Ｒ１に対する長さＬ２が、各サンプルの酸化スケール発生割合ＳＲ２として算出された（ＳＲ２＝（Ｌ２／Ｒ１））。
【０１０４】
そして、対応する比較サンプルの酸化スケール発生割合ＳＲ０を１とした場合における酸化スケール発生割合ＳＲ１が、各サンプルの耐剥離性１の評価値Ｅ１として算出された。耐剥離性１は、放電部材３５１と中間部材３５３との間の耐剥離性を意味する。また、対応する比較サンプルの酸化スケール発生割合ＳＲ０を１とした場合における酸化スケール発生割合ＳＲ２が、各サンプルの耐剥離性２の評価値Ｅ２として算出された。耐剥離性２は、中間部材３５３と接地電極母材３１との間の耐剥離性を意味する。
【０１０５】
評価値Ｅ１が０．９５以上、または、酸化スケール発生割合ＳＲ１が０．５以上であるサンプルの耐剥離性１の評価を「Ｃ」とし、評価値Ｅ１が０．９以上０．９５未満、かつ、酸化スケール発生割合ＳＲ１が０．５未満であるサンプルの耐剥離性１の評価を「Ｂ」とし、評価値Ｅ１が０．８５以上０．９未満、かつ、酸化スケール発生割合ＳＲ１が０．５未満であるサンプルの耐剥離性１の評価を「Ａ」とした。評価値Ｅ１が０．５以上０．８５未満、かつ、酸化スケール発生割合ＳＲ１が０．５未満であるサンプルの耐剥離性１の評価を「Ｓ」とし、評価値Ｅ１が０．３以上０．５未満、かつ、酸化スケール発生割合ＳＲ１が０．５未満であるサンプルの耐剥離性１の評価を「ＳＳ」とし、評価値Ｅ１が０．３未満、かつ、酸化スケール発生割合ＳＲ１が０．５未満であるサンプルの耐剥離性１の評価を「ＳＳＳ」とした。ＳＳＳ、ＳＳ、Ｓ、Ａ、Ｂ、Ｃの順で放電部材３５１と中間部材３５３との間の耐剥離性が優れている。
【０１０６】
さらに、評価値Ｅ２が０．９５以上、または、酸化スケール発生割合ＳＲ２が０．５以上であるサンプルの耐剥離性２の評価を「Ｃ」とし、評価値Ｅ２が０．８以上０．９５未満、かつ、酸化スケール発生割合ＳＲ２が０．５未満であるサンプルの耐剥離性２の評価を「Ｂ」とし、評価値Ｅ２が０．８未満、かつ、酸化スケール発生割合ＳＲ１が０．５未満であるサンプルの耐剥離性１の評価を「Ａ」とした。Ａ、Ｂ、Ｃの順で、中間部材３５３と接地電極母材３１との間の耐剥離性が優れている。
【０１０７】
評価試験の結果は、表１〜表４に示すとおりである。拡散層３５２の厚さＤ２が０．００２ｍｍ以上０．０６５ｍｍ以下の範囲にないサンプル７、８は、放電部材３５１の材料が、上記（１）〜（３）を満たし、かつ、中間部材３５３の材料が、上記（４）〜（６）を満たしているにも関わらず、耐消耗性の評価、および、耐剥離性１の評価は、「Ｃ」であった。これは、上述したように、熱応力による剥離、または、拡散の進行による拡散層３５２の厚さの増大を抑制できないためであると考えられる。
【０１０８】
放電部材３５１が上記（１）〜（３）のいずれかを満たしていないサンプル１、２、４、５、９〜１２では、耐消耗性の評価、および、耐剥離性１の評価は、「Ｃ」であった。特に、サンプル１、４、９、１１、１２では、拡散層３５２の厚さＤ２が０．００２ｍｍ以上０．０６５ｍｍ以下の範囲内にあり、かつ、中間部材３５３が上記（４）〜（６）を満たしているにも関わらず、耐消耗性の評価、および、耐剥離性１の評価は、「Ｃ」であった。これは、例えば、放電部材３５１が純白金であるサンプル１では、上述の白金の粒界割れによる拡散層３５２の増大を抑制できないからであると考えられる。また、放電部材３５１において、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計が９２重量％未満であるサンプル２、４、５、９〜１２は、耐酸化性に劣る元素（例えばイリジウム）の割合の増加や、拡散層３５２の脆化や熱伝導率の低下を抑制できないためであると考えられる。
【０１０９】
中間部材３５３が上記（４）〜（６）のいずれかを満たしていないサンプル２、３、４、５、６、１３では、耐消耗性、耐剥離性１、耐剥離性２のうちの少なくとも１個の評価が、「Ｃ」であった。例えば、中間部材３５３がニッケルを含まないサンプル２、５、６では、いずれも耐剥離性２の評価は、「Ｃ」であった。これは、中間部材３５３がニッケルを含まないために、ニッケルを主成分とする接地電極母材３１と中間部材３５３との間の熱応力を十分に低減できないためであると考えられる。また、中間部材３５３が白金を含まないサンプル３では、耐剥離性１の評価は、「Ｃ」であった。これは、中間部材３５３が白金を含まないために、中間部材３５３と放電部材３５１との間の熱応力を十分に低減できないためであると考えられる。さらに、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計が８５重量％未満であるサンプル２、５、１３では、いずれも、耐消耗性および耐剥離性１の評価は、「Ｃ」であった。特に、サンプル１３では、放電部材３５１が上記（１）〜（３）を満たし、かつ、中間部材３５３が上記（４）、（５）を満たし、かつ、拡散層３５２の厚さＤ２が０．００２ｍｍ以上０．０６５ｍｍ以下の範囲内にあるにも関わらずに、耐消耗性および耐剥離性１の評価は、「Ｃ」であった。これは、中間部材３５３において、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計が８５重量％未満であるために、上述した拡散層３５２の脆化や熱伝導率の低下を抑制することができないためであると考えられる。また、中間部材３５３において、白金とニッケルのいずれの含有率も５０重量％未満であるサンプル５では、耐消耗性、耐剥離性１、耐剥離性２のいずれの評価も「Ｃ」であった。これは、上述した拡散層３５２の脆化や熱伝導率の低下を抑制することができないためであると考えられる。
【０１１０】
一方で、放電部材３５１が上記（１）〜（３）を満たし、かつ、中間部材３５３が上記（４）〜（６）を満たし、かつ、拡散層３５２の厚さＤ２が０．００２ｍｍ以上０．０６５ｍｍ以下の範囲内にあるサンプル１４〜６６では、耐消耗性、耐剥離性１、耐剥離性２のいずれの評価も「Ｂ」以上であった。
【０１１１】
以上の説明から解るように、放電部材３５１が上記（１）〜（３）を満たし、かつ、中間部材３５３が上記（４）〜（６）を満たし、かつ、拡散層３５２の厚さＤ２が０．００２ｍｍ以上０．０６５ｍｍ以下である場合には、スパークプラグ１００の耐消耗性と耐剥離性とを両立できることが確認できた。
【０１１２】
サンプル１４〜６６のうち、さらに、以下の（７）〜（１０）のうちの１個以上を満たすサンプルでは、放電部材３５１と中間部材３５３との間の耐剥離性がさらに向上することが解った。
（７）拡散層３５２の厚さは、０．００５ｍｍ以上０．０６５ｍｍ以下である。
（８）拡散層３５２と放電部材３５１の放電面３５１Ｂとの間の距離Ｄ１と、ギャップの長さＧは、Ｄ１≧０．１ｍｍ、かつ、（Ｄ１／Ｇ）≧０．１である。
（９）放電部材３５１において、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、９６重量％以上である。
（１０）中間部材３５３において、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計は、９６重量％以上である。
【０１１３】
なお、サンプル１４〜６６のうち、上記（７）を満たすサンプルは、１４、１５、２４〜２６、２８、３０〜３６、３８、３９、４１〜４３、４８、５０、５１、５５〜６６である。サンプル１４〜６６のうち、上記（８）を満たすサンプルは、サンプル１６〜４３、４７、５１〜５９、６１〜６６である。サンプル１４〜６６のうち、上記（９）を満たすサンプルは、サンプル１４〜１８、２０〜４８、５２〜５５、５８〜６６である。サンプル１４〜６６のうち、上記（１０）を満たすサンプルは、サンプル１４〜３１、３３〜４３、４６、４７、５２〜５９、６１〜６６である。
【０１１４】
例えば、サンプル１４〜６６のうち、上記（７）〜（１０）のうちの１つも満たさないサンプル４９の耐剥離性１の評価は、「Ｂ」であった。これに対して、サンプル１４〜６６のうち、上記（７）〜（１０）のうちの１つだけを満たすサンプル４４、４５、５０の耐剥離性１の評価は、「Ａ」であった。また、サンプル１４〜６６のうち、上記（７）〜（１０）のうちの２つを満たすサンプル１９、４６、４８、５１、６０の耐剥離性１の評価は、「Ｓ」であった。また、サンプル１４〜６６のうち、上記（７）〜（１０）のうちの３つを満たすサンプル１４〜１８、２０〜２３、２７、２９、３２、３７、４０、４７、５２〜５４、５６、５７の耐剥離性１の評価は、「ＳＳ」であった。そして、サンプル１４〜６６のうち、上記（７）〜（１０）のうちの全てを満たすサンプル２４〜２６、２８、３０、３１、３３〜３６、３８、３９、４１〜４３、５５、５８、５９、６１〜６６の耐剥離性１の評価は、「ＳＳＳ」であった。
【０１１５】
以上のことから、上記（７）〜（１０）の少なくとも１つを満たすことが、さらに、好ましいことが確認できた。こうすれば、放電部材３５１と中間部材３５３との間の耐剥離性がさらに向上することができる。
【０１１６】
さらに、サンプル１４〜６６のうち、上述したΔＷ（Ｎｉ）が、２．５未満であるサンプル１６〜２０、４４、４７、５８、６０の耐剥離性２の評価は、「Ｂ」であった。そして、ΔＷ（Ｎｉ）が、２．５以上であるサンプル１４、１５、２１〜４３、４５、４６、４８〜５７、５９、６１〜６６の耐剥離性２の評価は、「Ａ」であった。
【０１１７】
以上のことから、ΔＷ（Ｎｉ）が、２．５以上であること、すなわち、中間部材３５３において、ニッケルの含有率は、放電部材３５１におけるニッケルの含有率より２．５ 重量％以上高いことが、さらに好ましいことが確認できた。こうすれば、中間部材３５３と接地電極母材３１との間の耐剥離性をさらに向上することができる。
【０１１８】
さらに、サンプル１４〜６６のうち、放電部材３５１において、白金とロジウムとの含有率の合計が８８重量％未満、または、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計が９６重量％未満であるサンプル１９、４２、４９〜５１、５６、５７、６５、６６の耐消耗性の評価は、「Ｂ」であった。放電部材３５１において、白金とロジウムとの含有率の合計が８８重量％以上、かつ、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計が９６重量％以上であるサンプル１４〜１８、２０〜４１、４３〜４８、５２〜５５、５８〜６４の耐消耗性の評価は、「Ａ」であった。
【０１１９】
以上のことから、放電部材３５１において、白金とロジウムとの含有率の合計が８８重量％以上であり、かつ、白金とロジウムとニッケルとの含有率の合計が９６重量％以上であることが、さらに好ましいことが確認できた。こうすれば、放電部材において、耐消耗性に優れた白金と、その白金の粒成長を抑制するロジウム以外の成分を低減することによって、スパークプラグの耐消耗性をさらに向上することができる。
【０１２０】
Ｃ．変形例：
（ａ）上記実施形態では、接地電極３０と、中心電極２０とは、スパークプラグ１００の軸線ＣＬの方向に対向して、火花放電を発生させるためのギャップ（間隙）を形成している。これに代えて、接地電極３０と中心電極２０とは、軸線ＣＬとは垂直な方向に対向して、火花放電を発生させるためのギャップを形成してもよい。
【０１２１】
（ｂ）上記実施形態では、クラッド電極３５は、接地電極３０に用いられているが、クラッド電極３５は、中心電極２０に用いられても良い。すなわち、クラッド電極３５が、中心電極２０の脚部２５の先端面に抵抗溶接されていても良い。
【０１２２】
（ｃ）上記実施形態のスパークプラグ１００の一般的な構成、例えば、主体金具５０、中心電極２０、絶縁碍子１０の材質は、様々に変更可能である。また、主体金具５０、中心電極２０、絶縁碍子１０の細部の寸法は、様々に変更可能である。例えば、主体金具５０の材質は、亜鉛めっきまたはニッケルめっきされた低炭素鋼でも良いし、めっきがなされていない低炭素鋼でも良い。また、絶縁碍子１０の材質は、アルミナ以外の様々な絶縁性セラミックスでもよい。
【０１２３】
以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。
【符号の説明】
【０１２４】
５...ガスケット、６...リング部材、８...板パッキン、９...タルク、１０...絶縁碍子、１２...貫通孔、１３...脚長部、１５...段部、１６...段部、１７...先端側胴部、１８...後端側胴部、１９...鍔部、２０...中心電極、２１...中心電極本体、２１Ａ...電極母材、２１Ｂ...芯部、２３...頭部、２４...鍔部、２５...脚部、２７...溶融部、２９...中心電極チップ、２９Ａ...放電面、３０...接地電極、３１...接地電極母材、３５...クラッド電極、４０...端子金具、４１...キャップ装着部、４２...鍔部、４３...脚部、５０...主体金具、５１...工具係合部、５２...取付ネジ部、５３...加締部、５４...座部、５６...段部、５８...圧縮変形部、５９...挿入孔、６０...導電性シール、７０...抵抗体、８０...導電性シール、１００...スパークプラグ、３５１...放電部材、３５２...拡散層、３５３...中間部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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