(57)【要約】【課題】  Ｉｒ基合金からなる貴金属部材を接地電極にレーザ溶接してなるスパークプラグにおいて、厳しい環境であっても貴金属部材が脱落しないように、接地電極と貴金属部材との接合強度をより向上させた溶融部構成を実現する。【解決手段】  主体金具１０の内部に絶縁保持された中心電極３０と、主体金具１０に支持され中心電極３０と放電ギャップ５０を介して対向するＮｉ基合金からなる接地電極４０とを備え、接地電極４０における中心電極３０と対向する対向部４１に、Ｉｒ基合金からなる貴金属部材４０ａが溶接され、貴金属部材４０ａと接地電極４０とはくさび形状の溶融部４０ｂにより接合されているスパークプラグＳ１において、溶融部４０ｂのうち溶接前の貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位において、Ｉｒ成分の比率が４０重量％未満である。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主体金具（１０）と、
この主体金具（１０）の内部に絶縁保持された中心電極（３０）と、
前記主体金具（１０）に支持され前記中心電極（３０）と放電ギャップ（５０）を介して対向するＮｉ基合金からなる接地電極（４０）とを備え、
前記接地電極（４０）における前記中心電極（３０）と対向する対向部（４１）には、Ｉｒ基合金からなる貴金属部材（４０ａ）が溶接されており、
前記貴金属部材（４０ａ）と前記接地電極（４０）とは、これら両者が溶け合ったくさび形状の溶融部（４０ｂ）により接合されているスパークプラグにおいて、
前記溶融部（４０ｂ）のうち溶接前の前記貴金属部材（４０ａ）の外周面と交わる位置にある部位において、Ｉｒ成分の比率が４０重量％未満であることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記溶融部（４０ｂ）のうち溶接前の前記貴金属部材（４０ａ）の外周面と交わる位置にある部位において、Ｉｒ成分の比率が１８重量％未満であ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（４０）における前記対向部（４１）には、当該対向部の表面から凹んだ凹部（４１ａ）が形成され、
前記貴金属部材（４０ａ）は、この凹部（４１ａ）に埋設され、
前記溶融部（４０ｂ）は、前記接地電極（４０）の外周面を起点として先端部が前記凹部（４１ａ）内に位置する前記貴金属部材（４０ａ）の内部に位置するようなくさび形状を有するものであることを特徴とする請求項１または２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記貴金属部材（４０ａ）は、５０重量％以上のＩｒにＲｈ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｌ、Ｙ、Ｙ2Ｏ3の中から選択される少なくとも１種の添加物を含有したものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記貴金属部材（４０ａ）は、Ｉｒの含有量が７０重量％以上９９重量％以下のものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記接地電極（４０）は、Ｎｉの含有量が９５重量％以上のものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ、自動車等に適用され、Ｉｒを主成分とするＩｒ基合金からなる貴金属部材を火花放電部電極材として接地電極に設けてなるスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスパークプラグとして、主体金具と、この主体金具の内部に絶縁保持された中心電極と、主体金具に支持され中心電極と放電ギャップを介して対向するＮｉ基合金からなる接地電極とを備えており、接地電極における中心電極との対向部に、Ｉｒ基合金からなる貴金属部材を溶接してなるものが提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
このようなスパークプラグにおいては、貴金属部材とその母材である接地電極とは、レーザ溶接を行うことによって、これら両者が溶け合ったくさび形状の溶融部により接合されている。
【０００４】
このように、貴金属部材と接地電極（電極母材）との接合において、レーザ溶接を行い、溶融部を設けることにより、貴金属部材と電極母材との線膨張係数の差による熱応力を緩和することができる。
【０００５】
ここで、上記特許文献１に記載のスパークプラグにおいては、接地電極における対向部上に貴金属部材を設置し、貴金属部材の表面上からレーザを照射することで、貴金属部材の表面を起点として先端部が接地電極の内部に位置するようなくさび形状を持つ溶融部としている。
【０００６】
それに対して、上記特許文献２に記載のスパークプラグにおいては、接地電極における対向部に凹部を形成してこの凹部に貴金属部材を埋設し、接地電極の外周面からレーザを照射することで、接地電極の外周面を起点として先端部が凹部内に位置する貴金属部材の内部に位置するようなくさび形状を有する溶融部としている。
【０００７】
特に、上記特許文献２に記載のスパークプラグでは、上述のような凹部への貴金属部材の埋設および溶融部構成とすることにより、貴金属部材の脱落を抑制しやすい構成となっている。
【特許文献１】特開平１１−３５４２５１号公報
【特許文献２】特開２００２−９３５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年、エンジンの高出力、低燃費、低排出ガス等の傾向により、従来のエンジンに比べて燃焼雰囲気は、より高温となってきている。
【０００９】
このような現状の中、本発明者の検討によれば、上記した貴金属部材の脱落をより抑制しやすい上記特許文献２に記載のスパークプラグであっても、スパークプラグのうちで最も高温となる接地電極が高温にさらされた場合、溶融部に亀裂が生じ、接合されている貴金属部材が脱落、失火に至ることが判明した。
【００１０】
そこで、接地電極と貴金属部材との接合強度を保ち、確実に貴金属部材の脱落を抑える構造が必要とされている。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑み、Ｉｒ基合金からなる貴金属部材を接地電極にレーザ溶接してなるスパークプラグにおいて、厳しい環境であっても貴金属部材が脱落しないように、接地電極と貴金属部材との接合強度をより向上させた溶融部構成を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明者は、Ｎｉ基合金からなる接地電極とＩｒ基合金からなる貴金属部材との溶融部としてくさび形状を有するスパークプラグについて、実験検討を行った。
【００１３】
その結果、溶融部のうち溶接前の貴金属部材の外周面と交わる位置にある部位において、Ｉｒ成分の比率が所定の範囲にあれば、接地電極と貴金属部材との接合強度が大幅に向上することを、実験的に見出した（図６参照）。本発明は、このような検討結果に基づき、創出されたものである。
【００１４】
すなわち、請求項１に記載の発明では、主体金具（１０）と、この主体金具（１０）の内部に絶縁保持された中心電極（３０）と、主体金具（１０）に支持され中心電極（３０）と放電ギャップ（５０）を介して対向するＮｉ基合金からなる接地電極（４０）とを備え、接地電極（４０）における中心電極（３０）と対向する対向部（４１）には、Ｉｒ基合金からなる貴金属部材（４０ａ）が溶接されており、貴金属部材（４０ａ）と接地電極（４０）とは、これら両者が溶け合ったくさび形状の溶融部（４０ｂ）により接合されているスパークプラグにおいて、溶融部（４０ｂ）のうち溶接前の貴金属部材（４０ａ）の外周面と交わる位置にある部位において、Ｉｒ成分の比率が４０重量％未満であることを特徴としている。
【００１５】
本発明者の実験検討によれば、本発明のように、溶融部（４０ｂ）のうち溶接前の貴金属部材（４０ａ）の外周面と交わる位置にある部位において、Ｉｒ成分の比率を４０重量％未満とすることにより、厳しい環境であっても、接地電極（４０）と貴金属部材（４０ａ）との接合強度が大幅に向上することがわかった（図６参照）。
【００１６】
よって、本発明によれば、Ｉｒ基合金からなる貴金属部材（４０ａ）を接地電極（４０）にレーザ溶接してなるスパークプラグにおいて、厳しい環境であっても貴金属部材（４０ａ）が脱落しないように、接地電極（４０）と貴金属部材（４０ａ）との接合強度をより向上させた溶融部（４０ｂ）構成を実現することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のスパークプラグにおいて、溶融部（４０ｂ）のうち溶接前の貴金属部材（４０ａ）の外周面と交わる位置にある部位において、Ｉｒ成分の比率が１８重量％未満であることを特徴としている。
【００１８】
本発明のように、溶融部（４０ｂ）のうち溶接前の貴金属部材（４０ａ）の外周面と交わる位置にある部位において、Ｉｒ成分の比率を１８重量％未満とすれば、接地電極（４０）と貴金属部材（４０ａ）との接合強度をより高いレベルのものにすることができ、好ましい。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のスパークプラグにおいて、接地電極（４０）における対向部（４１）には、当該対向部の表面から凹んだ凹部（４１ａ）が形成され、貴金属部材（４０ａ）は、この凹部（４１ａ）に埋設され、溶融部（４０ｂ）は、接地電極（４０）の外周面を起点として先端部が凹部（４１ａ）内に位置する貴金属部材（４０ａ）の内部に位置するようなくさび形状を有するものであることを特徴としている。
【００２０】
上記請求項１および請求項２に記載のスパークプラグにおいて、本発明のような凹部（４１ａ）への貴金属部材（４０ａ）の埋設および溶融部（４０ｂ）構成を採用した場合、上記のＩｒ成分の比率を規定した構成とすることは、特に効果的である。
【００２１】
つまり、本発明によれば、Ｉｒ基合金からなる貴金属部材（４０ａ）を接地電極（４０）の凹部（４１ａ）に埋設し、接地電極（４０）の外周面側からレーザ照射を行うことで貴金属部材（４０ａ）を溶接してなるスパークプラグにおいて、厳しい環境であっても貴金属部材（４０ａ）が脱落しないように、接地電極（４０）と貴金属部材（４０ａ）との接合強度をより向上させた溶融部（４０ｂ）構成を実現することができる。
【００２２】
ここで、請求項４に記載の発明のように、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のスパークプラグにおいては、貴金属部材（４０ａ）は、５０重量％以上のＩｒにＲｈ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｌ、Ｙ、Ｙ2Ｏ3の中から選択される少なくとも１種の添加物を含有したものにできる。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明のように、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のスパークプラグにおいては、貴金属部材（４０ａ）は、Ｉｒの含有量が７０重量％以上９９重量％以下のものであることが好ましい。
【００２４】
また、請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のスパークプラグにおいて、接地電極（４０）は、Ｎｉの含有量が９５重量％以上のものであることを特徴としている。
【００２５】
それによれば、従来一般に接地電極として用いられているインコネル（登録商標）などのＮｉ基合金よりも、接地電極（４０）を、いっそう熱伝導性の良好な、すなわち熱引きの良好なものにすることができる。そのため、熱応力による溶融部（４０ｂ）の割れを抑制するためには好ましい。
【００２６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。本実施形態は、例えばコージェネレーションにおける発電機のガスエンジン用のスパークプラグとして用いられる。
【００２８】
なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２９】
図１は、本実施形態に係るスパークプラグＳ１の全体構成を示す半断面図である。また、図２（ａ）は図１に示すスパークプラグＳ１の接地電極４０の対向部４１の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。なお、図２（ａ）は、図２（ｂ）中のＢ−Ｂ断面図である。
【００３０】
スパークプラグＳ１は、円筒形状の主体金具（取付金具）１０を有しており、この主体金具１０には、図示しないエンジンブロックに固定するための取付ネジ部１１が備えられている。
【００３１】
主体金具１０の内部には、アルミナセラミック（Ａｌ2Ｏ3）等からなる絶縁体２０が固定されており、この絶縁体２０の先端部２１は、主体金具１０の一端部１２から露出するように設けられている。
【００３２】
中心電極３０は絶縁体２０の軸孔２２に固定され、絶縁体２０を介して主体金具１０に絶縁保持されている。そして、中心電極３０の先端部３１は、絶縁体２０の先端部２１および主体金具１０の上記端部１２から露出するように配置されている。
【００３３】
この中心電極３０は、たとえば、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がＮｉ基合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体である。そして、この中心電極３０の先端部３１には、Ｉｒ基合金からなる中心電極側貴金属部材３０ａが溶接等により固定されている。
【００３４】
また、主体金具１０の一端部１２には、棒状の接地電極４０が溶接等により接合され固定されている。本例の接地電極４０は、その一端部が主体金具１０の一端部１２に溶接により固定され、途中で略Ｌ字型に曲げられて、他端部が中心電極３０の先端部３１と放電ギャップ５０を介して対向したものである。
【００３５】
ここで、接地電極４０において、上記他端部が、中心電極３０の先端部３１に対向しており、当該他端部が中心電極３０との対向面（対向部）４１として構成されている。
【００３６】
この対向面４１には、中心電極３０の先端部３１に設けられている中心電極側貴金属部材３０ａとの間で火花放電を行うためのＩｒ基合金からなる接地電極側貴金属部材４０ａが設けられている。
【００３７】
ここで、本実施形態では、図２に示されるように、接地電極側貴金属部材４０ａと接地電極４０とは、レーザ溶接されており、これら両者が溶け合ったくさび形状の溶融部４０ｂにより接合されている。つまり、この溶融部４０は、接地電極４０と接地電極側貴金属部材４０ａとの合金からなる。
【００３８】
特に、本実施形態では、図２に示されるように、接地電極４０における対向面４１には、当該対向面４１の表面から凹んだ凹部４１ａが形成され、接地電極側貴金属部材４０ａは、この凹部４１ａに埋設されている。
【００３９】
そして、溶融部４０ｂは、接地電極４０の外周面を起点として先端部が凹部４１ａ内に位置する接地電極側貴金属部材４０ａの内部に位置するようなくさび形状を有するものである。
【００４０】
ここで、本実施形態では、接地電極側貴金属部材４０ａとしては、５０重量％以上のＩｒにＲｈ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｌ、Ｙ、Ｙ2Ｏ3の中から選択される少なくとも１種の添加物を含有したものを採用することができる。
【００４１】
好ましくは、接地電極側貴金属部材４０ａとしては、Ｉｒの含有量が７０重量％以上９９重量％以下のものとできる。
【００４２】
また、接地電極側貴金属部材４０ａの形状としては、特に限定するものではないが、柱状のものを採用できる。本例では、図２に示されるように、接地電極側貴金属部材４０ａは、接地電極４０における対向面４１から中心電極３０の方向に沿った軸を有する円柱状のものとしている。
【００４３】
また、接地電極側貴金属部材４０ａの電極母材である接地電極４０としては、Ｎｉの含有量が９５重量％以上のものを採用することが好ましい。
【００４４】
そして、本実施形態では、独自の構成として、溶融部４０ｂのうち溶接前の接地電極側貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位において、Ｉｒ成分の比率が４０重量％未満であるものとしている。このことは、具体的には、図３に示される。
【００４５】
図３は、上記図２（ａ）に対応した断面を示す図である。図３に示されるように、溶接前の接地電極側貴金属部材４０ａの外周面は、図中の第１の仮想円９００にて示される。ここで、この第１の仮想円９００の直径は、接地電極側貴金属部材４０ａ単体の直径と同じである。
【００４６】
ここで、「溶融部４０ｂのうち溶接前の接地電極側貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位」とは、上記第１の仮想円９００およびその内側であって且つ第１の仮想円９００の近傍部の領域を意味する。
【００４７】
たとえば、図３に示されるように、この第１の仮想円９００の直径に対して５％程度直径の小さい第２の仮想円９１０を想定する。本例では５％とする。この場合において、「溶融部４０ｂのうち溶接前の接地電極側貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位」とは、上記第１の仮想円９００の内側であって且つ第２の仮想円９１０の外側までの範囲である。
【００４８】
そして、本実施形態では、この溶融部４０ｂのうち溶接前の接地電極側貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位におけるＩｒ成分の比率が４０重量％未満であるが、好ましくは、１８重量％未満とする。
【００４９】
なお、接地電極側貴金属部材４０ａが、たとえば角柱である場合にも、上記図３の例に準ずればよい。
【００５０】
具体的には、溶接前の接地電極側貴金属部材４０ａの外周面よりも内側に向かって、当該外周面の径方向の寸法の５％程度以内の距離に位置する領域が、「溶融部４０ｂのうち溶接前の接地電極側貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位」に相当する。
【００５１】
この接地電極側貴金属部材４０ａと接地電極４０との接合は、たとえば次のようにして行われる。
【００５２】
まず、接地電極側貴金属部材４０ａを、接地電極４０の対向面４１へ押し付け、加圧することによって埋め込む。すると、当該対向面４１には、接地電極側貴金属部材４０ａの大きさに対応し接地電極側貴金属部材４０ａが埋め込まれた凹部４１ａが形成される。
【００５３】
この後、凹部４１ａの外側の接地電極４０の外周面から凹部４１ａの内部に向かってレーザ溶接を行うことにより、接地電極４０と接地電極側貴金属部材４０ａとが溶け込んだ溶融部４０ｂが形成される。こうして、接地電極側貴金属部材４０ａと接地電極４０とが接合される。
【００５４】
なお、冷間鍛造や切削等により接地電極４０に対して対向面４１側から凹んだ凹部４１ａを形成し、この凹部４１ａに接地電極側貴金属部材４０ａを埋め込んだ後、上記同様にレーザ溶接するようにしても良い。
【００５５】
そして、本実施形態では、接地電極側貴金属部材４０ａのうち対向面４１から露出する部位を、対向面４１から中心電極３０側へ突出させた構成としている。それによって、接地電極側貴金属部材４０ａと中心電極側貴金属部材３０ａとの間隔が、上記火花放電ギャップ５０として形成されている。
【００５６】
なお、図４（ａ）〜（ｄ）に示されるような溶融部４０ｂの形状では、接地電極側貴金属部材４０ａと接地電極４０との溶融が不十分であり、このような状態では、接地電極側貴金属部材４０ａの脱落を招くことになる。
【００５７】
ちなみに、図４（ａ）、（ｂ）は、溶融部４０ｂの一部が接地電極側貴金属部材４０ａから外れた位置に形成された場合を示し、図４（ｃ）、（ｄ）は、溶融部４０ｂが接地電極側貴金属部材４０ａに到達しない場合、すなわち、接地電極側貴金属部材４０ａと接地電極４０とが溶け合った溶融部が形成されない場合を示している。
【００５８】
次に、本実施形態において、溶融部４０ｂのうち溶接前の接地電極側貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位におけるＩｒ成分の比率を４０重量％未満とする、好ましくは１８重量％未満とすることの根拠について述べる。
【００５９】
このことは、本発明者の行った実験検討の結果、求められたものであり、次に、限定するものではないが、その実験検討の一例について述べる。
【００６０】
上記図２に示される構成を有するスパークプラグにおいて、溶融部４０ｂのうち溶接前の接地電極側貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位におけるＩｒ成分の比率に対する、接地電極４０と接地電極側貴金属部材４０ａとの接合強度の関係について調査した。
【００６１】
ここでは、接地電極側貴金属部材４０ａは、Ｉｒ９０重量％、Ｒｈ１０重量％のＩｒ基合金であって、直径２．４ｍｍ、長さ０．９ｍｍの円柱状のものを用いた。
【００６２】
溶融部４０ｂにおけるＩｒ成分の比率の測定部位は、上記図３に示されるような両仮想円９００と９１０との間の領域とした。たとえば、上記図３中のクロスマークで示される部位を測定点とした。このＩｒ成分比率の測定はＥＰＭＡ（電子走査線による微小分析）を用いて行った。
【００６３】
また、接地電極側貴金属部材４０ａと接地電極４０との接合強度の評価は、耐久試験の前と後とで行った。ここで、耐久試験は、６気筒コージェネレーションエンジンに溶融部４０ｂのＩｒ成分比率を変化させた各スパークプラグを取り付け、定格出力において５００時間運転を行った。
【００６４】
図５は、この接地電極側貴金属部材４０ａの接合信頼性の指標としての接合強度測定方法を示す図である。
【００６５】
図５に示されるように、接地電極４０における対向面４１とは反対側の背面に穴を開け、この背面から接地電極側貴金属部材４０ａを露出させる。そして、対向面４１を基台８００に対向させて接地電極４０を基台８００に搭載し、押しピン８１０により加圧し、引張試験機にて強度を測定する。
【００６６】
この引張試験機により測定された強度が接合強度となり、この接合強度が１０Ｎ（ニュートン）以下であると、接地電極側貴金属部材４０ａの落下・脱落の危険性があることが、過去データより経験的にわかっている。つまり、接合強度が１０Ｎよりも大きければ、接地電極側貴金属部材４０ａの接合信頼性が実用上、十分確保される。
【００６７】
図６は、上記した評価方法により求められた、溶融部４０ｂにおけるＩｒ成分比率（単位：重量％）と接合強度（単位：Ｎ）との関係を示したグラフである。図６中、上記耐久試験前の結果は黒丸プロット、耐久試験後の結果は白丸プロットにて示されている。
【００６８】
この図６に示される結果から、耐久試験前では、Ｉｒ成分比率に限らず、接合強度に特に差は認められない。しかし、耐久試験後は、４０重量％以上の高いＩｒ成分比率であると、接合強度が大幅に低下している。
【００６９】
ここで、詳細調査を行うと、４０重量％以上の高いＩｒ成分比率である場合には、溶融部４０ｂの酸化が激しく、溶融部４０ｂのうち溶接前の接地電極側貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位において、酸化亀裂が発生していることがわかった。つまり、この場合には、溶融部４０ｂの内部割れが発生していることがわかった。
【００７０】
この溶融部４０ｂの内部割れの様子は、図７に示される。図７に太い実線で示されるように、溶融部４０ｂのうち溶接前の接地電極側貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位において、内部割れとしての亀裂７００が発生している。
【００７１】
このように、溶融部４０ｂの内部に亀裂７００が発生すると、この亀裂７００が進行して、接合強度が低下すると考えられる。
【００７２】
一方、図６に示されるように、耐久試験後において、４０重量％未満のＩｒ成分比率であると、接合強度が大幅に向上している。
【００７３】
同様に詳細調査を行ったところ、この場合では、溶融部４０ｂに亀裂が発生するものの、溶融部４０ｂと接地電極側貴金属部材４０ａとの界面での亀裂であることがわかった。つまり、この場合には、溶融部４０ｂの界面割れであることがわかった。
【００７４】
この溶融部４０ｂの界面割れの様子は、図８に示される。図８に太い実線で示されるように、溶融部４０ｂと接地電極側貴金属部材４０ａとの界面において、界面割れとしての亀裂７１０が発生している。
【００７５】
そして、この場合、溶融部４０に発生する亀裂は、界面割れであるため、溶融部４０ｂのくさびの形状効果により、耐久試験後においても十分な接合強度を保つことができると考えられる。
【００７６】
さらに、図６に示されるように、耐久試験後において、１８重量％未満のＩｒ成分比率であれば、接合強度はほぼ飽和して最大強度を確保できている。これは、Ｉｒ成分比率が１８重量％未満であると、溶融部４０ｂに亀裂が発生しても亀裂進展が遅くなるためであると考えられる。
【００７７】
これら図６等に示されるような検討結果に基づいて、本実施形態では、溶融部４０ｂのうち溶接前の接地電極側貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位におけるＩｒ成分の比率を４０重量％未満としている。さらに、好ましくは１８重量％未満とするようにしている。
【００７８】
以上述べてきたように、本実施形態によれば、主体金具１０と、この主体金具１０の内部に絶縁保持された中心電極３０と、主体金具１０に支持され中心電極３０と放電ギャップ５０を介して対向するＮｉ基合金からなる接地電極４０とを備え、接地電極４０における中心電極３０と対向する対向部４１には、Ｉｒ基合金からなる貴金属部材４０ａが溶接されており、貴金属部材４０ａと接地電極４０とは、これら両者が溶け合ったくさび形状の溶融部４０ｂにより接合されているスパークプラグＳ１において、溶融部４０ｂのうち溶接前の貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位において、Ｉｒ成分の比率が４０重量％未満であることを特徴とするスパークプラグＳ１が提供される。
【００７９】
本実施形態は、特に、従来では着目されていなかった溶融部４０ｂのうち溶接前の貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位という新規な部位に着目したものであり、当該部位におけるＩｒ成分の比率を決めたものである。
【００８０】
それによれば、上記図６に示したように、上記した耐久試験のような厳しい環境下におかれた場合であっても、接地電極４０と接地電極側貴金属部材４０ａとの接合強度が大幅に向上する。
【００８１】
よって、本実施形態によれば、Ｉｒ基合金からなる貴金属部材４０ａを接地電極４０にレーザ溶接してなるスパークプラグにおいて、厳しい環境であっても貴金属部材４０ａが脱落しないように、接地電極４０と貴金属部材４０ａとの接合強度をより向上させた溶融部４０ｂ構成を実現することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、さらに、溶融部４０ｂのうち溶接前の貴金属部材４０ａの外周面と交わる位置にある部位において、Ｉｒ成分の比率が１８重量％未満であることが好ましい。
【００８３】
これは、上記図６に示される結果から明らかであり、Ｉｒ成分の比率を１８重量％未満とすれば、接地電極４０と接地電極側貴金属部材４０ａとの接合強度をより高いレベルのものにすることができる。
【００８４】
特に、本実施形態のスパークプラグＳ１では、接地電極４０における対向部４１には、当該対向部４１の表面から凹んだ凹部４１ａが形成され、接地電極側貴金属部材４０ａは、この凹部４１ａに埋設され、溶融部４０ｂは、接地電極４０の外周面を起点として先端部が凹部４１ａ内に位置する接地電極側貴金属部材４０ａの内部に位置するようなくさび形状を有するものとしている。
【００８５】
このようにすることにより、より貴金属部材の脱落を抑制しやすい構成とすることができ、好ましい。そして、上記したＩｒ成分の比率を規定した構成は、このようなくさび形状を有する溶融部４０ｂに適用して、効果を奏することは、上述の通りである。
【００８６】
つまり、本実施形態では、接地電極４０に凹部４１ａを設け、Ｉｒ基系貴金属部材４０ａを埋設し、レーザ溶接にて接地電極４０の外周面からレーザ照射を行い、接地電極４０と貴金属部材４０ａとの合金層としての溶融部４０ｂがくさび形状となるよう接合したスパークプラグＳ１において、貴金属部材４０ａの酸化揮発消耗、および酸化亀裂による貴金属部材の４０ａ脱落を抑制し、確実に失火を防止し、接合信頼性の高いものを提供することができる。
【００８７】
また、本実施形態では、接地電極側貴金属部材４０ａは、５０重量％以上のＩｒにＲｈ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｌ、Ｙ、Ｙ2Ｏ3の中から選択される少なくとも１種の添加物を含有したものとでき、好ましくは、Ｉｒの含有量が７０重量％以上９９重量％以下のものとできる。このような接地電極側貴金属部材４０ａとすることにより、上記したＩｒ成分比率を規定したことによる効果を適切に発揮できる。
【００８８】
また、上述したように、本実施形態では、接地電極４０としては、Ｎｉの含有量が９５重量％以上のものであることが好ましい。
【００８９】
それによれば、従来一般に接地電極として用いられているインコネル（登録商標）などのＮｉ基合金よりも、接地電極４０を、いっそう熱伝導性の良好な、すなわち熱引きの良好なものにすることができる。そのため、熱応力による溶融部４０ｂの割れを抑制するためには好ましい。
【００９０】
つまり、接地電極４０として、Ｎｉの含有量が９５重量％以上の熱引きの良好な電極母材を用いることにより、溶融部４０ｂの温度が低減し、線膨張差による熱応力値を小さくして、亀裂を抑制することができる。また、この温度低減によりＩｒの酸化揮発と酸化亀裂を抑制することができる。
【００９１】
以上のように、本発明は、Ｉｒ基合金からなる貴金属部材を接地電極にレーザ溶接してなるスパークプラグ、特に、貴金属部材を接地電極の凹部に埋設し、接地電極の外周面側からレーザ照射を行うことで貴金属部材を溶接してなるスパークプラグにおいて、くさび形状の溶融部における特定部位のＩｒ成分比率を上記したように規定したことを要部とするものである。
【００９２】
そして、上記要部以外の部分については、上記実施形態に限定されることはなく、適宜設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す半断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示すスパークプラグの接地電極の対向部の平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。
【図３】溶融部のうち溶接前の接地電極側貴金属部材の外周面と交わる位置にある部位を具体的に示す図である。
【図４】接地電極側貴金属部材と接地電極との溶融が不十分な溶融部形状を示す図である。
【図５】接地電極側貴金属部材と接地電極との接合強度の測定方法を示す図である。
【図６】溶融部におけるＩｒ成分比率（単位：重量％）と接合強度（単位：Ｎ）との関係を示したグラフである。
【図７】溶融部の内部割れの様子を示す断面図である。
【図８】溶融部の界面割れの様子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０…主体金具、３０…中心電極、４０…接地電極、
４０ａ…接地電極側貴金属部材、４０ｂ…溶融部、
４１…接地電極における対向部としての対向面、４１ａ…接地電極における対向面に形成された凹部、５０…放電ギャップ。
【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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