(57)【要約】【課題】ハウジングと接地電極との接合強度に優れ、着火不良を低減した、安価な内燃機関用のスパークプラグ及びその製造方法を提供すること。【解決手段】互いの間に火花放電ギャップＧを形成する中心電極２及び接地電極３と、接地電極３の基端部３１を溶接したハウジング４とを有する内燃機関用のスパークプラグ１。ハウジング４の表面には、ハウジング４及び接地電極３よりも低融点のメッキ層５を施してある。ハウジング４と接地電極３との接合界面１１及び接地電極３の表面には、メッキ層５が存在しておらず、接合界面１１に隣接する位置に形成された溶接バリ１２の中に、メッキ層５の成分が存在している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの間に火花放電ギャップを形成する中心電極及び接地電極と、該接地電極の基端部を溶接したハウジングとを有する内燃機関用のスパークプラグにおいて、
上記ハウジングの表面には、該ハウジング及び上記接地電極よりも低融点のメッキ層を施してあり、
上記ハウジングと上記接地電極との接合界面及び上記接地電極の表面には、上記メッキ層が存在せず、
上記接合界面に隣接する位置に形成された溶接バリの中に、上記メッキ層の成分が存在していることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項２】
請求項１において、上記メッキ層は、１０００℃以下の融点を有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記メッキ層は、無電解ニッケルメッキからなることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記ハウジングは、鉄系金属からなり、上記接地電極は、少なくとも最外層がニッケル系耐熱合金からなることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、上記接地電極は、上記ハウジングに対して０．３ｍｍ以上沈み込んだ状態で溶接されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項６】
互いの間に火花放電ギャップを形成する中心電極及び接地電極と、該接地電極の基端部を溶接したハウジングとを有する内燃機関用のスパークプラグを製造する方法において、
上記ハウジングの表面に、該ハウジング及び上記接地電極よりも低融点のメッキ層を施し、
次いで、上記ハウジングの先端面に上記メッキ層の上から上記接地電極の基端部を当接させた状態で抵抗溶接を行い、上記ハウジングと上記接地電極との接合界面から上記メッキ層を排出しながら上記ハウジングと上記接地電極とを接合することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。
【請求項７】
請求項６において、上記ハウジングと上記接地電極との上記接合界面に隣接する位置に、溶接バリが形成され、該溶接バリの中に上記メッキ層の成分が存在するように抵抗溶接を行うことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７において、上記ハウジングの先端面に突起部を形成しておき、該突起部に上記接地電極の基端部を当接させながら、上記ハウジングに上記接地電極を抵抗溶接することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。
【請求項９】
請求項６又は７において、上記接地電極の基端部に突起部を形成しておき、該突起部において上記接地電極を上記ハウジングの先端面に当接させながら、上記ハウジングに上記接地電極を抵抗溶接することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか一項において、上記メッキ層は、無電解ニッケルメッキによって形成することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか一項において、上記接地電極は、上記ハウジングに対して０．３ｍｍ以上沈み込んだ状態で溶接されることを特徴とする内燃機関用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、自動車、コージェネレーション等に使用する内燃機関用の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、コージェネレーション等に使用する内燃機関の燃焼室において火花放電を行うことにより、燃料と空気との混合気体に着火するためのスパークプラグがある。該スパークプラグは、互いの間に火花放電ギャップを形成する中心電極及び接地電極と、該接地電極の基端部を溶接したハウジングとを有する。
【０００３】
熱負荷が厳しい環境で使用されるスパークプラグは、接地電極の酸化進行による火花消耗を抑制するために、接地電極の材料として、耐熱耐酸化性に優れたインコネル６００（インコネル社の商標）等のＮｉ基合金を一般に用いている。一方、中心電極を絶縁保持するハウジングは通常低炭素鋼にて形成される。
【０００４】
そして、低炭素鋼製のハウジングは、腐食防止のために表面にメッキが施される。ハウジングの表面にメッキ層を形成するに当っては、具体的には、例えば特許文献１に記載のように、ハウジングと接地電極とを溶接した後、接地電極をマスキングした状態で、ハウジングの表面にメッキを施す。
【０００５】
しかしながら、上記のメッキ方法の場合、マスキングによって接地電極を完全に覆うことは困難であるため、接地電極の溶接側端部には、基端から１〜２ｍｍ程度までの範囲にメッキが付着することがある。そして、接地電極の溶接側端部のメッキが内燃機関の運転中に熱応力で剥がれてしまい、その剥離したメッキに飛び火が生じ（横飛火）、着火不良を引き起こすおそれがある。また、マスキングを行うため、工数も多く、コストアップの要因となる。
【０００６】
また、メッキ層として無電解ニッケルを用いた場合は、その成分として含有されているリンが接合界面に残留すると、溶接部が冷却される過程において凝固割れが発生するおそれがある。そして、スパークプラグの使用中に、接地電極が凝固割れ部を基点として剥れてしまい、失火するおそれがある。
【０００７】
このような問題を対策する方法として、特許文献２において、図１７、図１８に示すごとく、ハウジング９４と接地電極９３との溶接部におけるメッキ層９５を研磨によりあらかじめ除去した後、そのメッキ除去部９９に接地電極９３を溶接する方法が記載されている。
すなわち、この製造方法は、図１７に示すごとく、メッキ層９５を施した後のハウジング９４の先端面９４１における接地電極９３を溶接する位置に、あらかじめメッキ除去処理をしてから接地電極９３を溶接する。
ただし、この方法の問題点は、メッキ除去工程が必要となるため工数がかかりコストアップとなること、更には、ハウジング９４と接地電極９３との接合信頼性に劣る点にある。
【０００８】
後者の点について以下に詳述する。
メッキ除去部９９は、接地電極９３とハウジング９４との接合界面相当位置のみに対して形成されるのが望ましいが、接合界面にメッキ層９５が残留することを確実に防止するためには、現実には図１８のように、接合界面相当位置の外側までメッキを除去せざるを得ない。そのため、図１１のごとく溶接バリ９６により、接地電極９３の外側に存在するメッキ除去部９９を保護しなければ錆が発生してしまう。ここで、確実にメッキ除去部９９を溶接バリ９６により覆うことができなかったり、覆うことができても密着度が充分でないような場合には、ハウジング９４に腐食を発生し、最悪の場合、接地電極９３が剥れるおそれがある。
【０００９】
一方、メッキ層９５を研磨によりあらかじめ除去する面積が不充分であると、溶接強度が低く接合界面から容易に接地電極９３が脱落てしまうおそれがあるという問題がある。特に、従来メッキ層９５として使われてきた電解Ｎｉメッキなどにおいては、メッキ層９５の融点が高いために、接合界面にメッキ層９５が残留しやすく、上記の問題が生じやすい。
従って、メッキ除去の精度を高くする必要があるため、この方法もコストアップを招くこととなる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−６８２５０号公報
【特許文献２】特開２００３−０５９６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ハウジングと接地電極との接合強度に優れ、着火不良を低減した、安価な内燃機関用のスパークプラグ及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、互いの間に火花放電ギャップを形成する中心電極及び接地電極と、該接地電極の基端部を溶接したハウジングとを有する内燃機関用のスパークプラグにおいて、
上記ハウジングの表面には、該ハウジング及び上記接地電極よりも低融点のメッキ層を施してあり、
上記ハウジングと上記接地電極との接合界面及び上記接地電極の表面には、上記メッキ層が存在せず、
上記接合界面に隣接する位置に形成された溶接バリの中に、上記メッキ層の成分が存在していることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項１）。
【００１３】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記スパークプラグにおいては、上記ハウジングと上記接地電極との接合界面にメッキ層が存在していない。そのため、メッキ層に含有する成分に起因する凝固割れを防ぐことができる。これにより、接地電極の脱落を防ぎ、ハウジングと接地電極との接合強度を確保することができる。
また、接地電極の表面にメッキ層が形成されていないため、熱応力による接地電極からのメッキの剥がれに起因する横飛火を防ぐこともできる。それ故、着火不良を低減することができる。
【００１４】
また、上記ハウジングの表面に形成されたメッキ層は、ハウジング及び接地電極よりも低融点を有する。そのため、ハウジングの表面全体にメッキ層を形成した後、ハウジングに接地電極を溶接した場合にも、ハウジングと接地電極との接合界面にメッキ層の成分が残留しないようにすることができる。即ち、メッキ層の融点をハウジング及び接地電極の融点よりも低い融点としたことにより、溶接時においてメッキ層が最初に溶融するため、メッキ層を接合界面から容易に排出することができる。
【００１５】
そして、排出されたメッキ層の成分が、上記接合界面に隣接する位置に形成された溶接バリの中に存在することとなる。この部分にメッキ層の成分が存在しても、ハウジングと接地電極との接合強度への影響はない。
【００１６】
このように、メッキ層の形成時に接地電極にマスキングを施したり、メッキ層を形成した後、溶接個所のみメッキを除去したりといった工程を行うことなく、ハウジングと接地電極との接合強度の高いスパークプラグを得ることができる。それ故、製造コストを低減して、安価なスパークプラグを得ることができる。
そして、上記のようにハウジングの表面全体へのメッキ層の形成後にハウジングへの接地電極の溶接を行うことができるため、接地電極へのメッキの付着も容易かつ確実に防ぐことができる。
【００１７】
以上のごとく、本発明によれば、ハウジングと接地電極との接合強度に優れ、着火不良を低減した、安価な内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
【００１８】
第２の発明は、互いの間に火花放電ギャップを形成する中心電極及び接地電極と、該接地電極の基端部を溶接したハウジングとを有する内燃機関用のスパークプラグを製造する方法において、
上記ハウジングの表面に、該ハウジング及び上記接地電極よりも低融点のメッキ層を施し、
次いで、上記ハウジングの先端面に上記メッキ層の上から上記接地電極の基端部を当接させた状態で抵抗溶接を行い、上記ハウジングと上記接地電極との接合界面から上記メッキ層を排出しながら上記ハウジングと上記接地電極とを接合することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法にある（請求項６）。
【００１９】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記製造方法においては、上記ハウジングと上記接地電極との接合界面から、上記メッキ層を排出する。そのため、メッキ層に含有する成分に起因する凝固割れを防ぐことができ、接地電極の脱落を防ぎ、ハウジングと接地電極との接合強度を確保することができる。
【００２０】
また、上記ハウジングの表面にメッキ層を施した後、メッキ層の上からハウジングの先端面に接地電極の基端部を当接させた状態で溶接を行う。それ故、メッキ層の形成時に接地電極にマスキングを施したり、メッキ層を形成した後、溶接個所のみメッキを除去したりといった工程を行う必要がない。それ故、製造コストを低減して、安価なスパークプラグを得ることができる。
【００２１】
また、上記メッキ層は、ハウジング及び接地電極よりも低融点であるため、抵抗溶接の際に、ハウジングと該ハウジングの先端面に当接させた接地電極との間に存在していたメッキ層が最初に溶融するため、メッキ層を接合界面から容易に排出することができる。そして、上記接合界面からメッキ層を排出しながらハウジングと接地電極とを接合することにより、ハウジングと接地電極との接合強度を確保することができる。
【００２２】
そして、上記のようにハウジングの表面全体へのメッキ層の形成後にハウジングへの接地電極の溶接を行うため、接地電極へのメッキの付着も容易かつ確実に防ぐことができる。それ故、熱応力による接地電極からのメッキの剥がれに起因する横飛火を防ぐことができ、着火不良を低減したスパークプラグを得ることができる。
【００２３】
以上のごとく、本発明によれば、ハウジングと接地電極との接合強度に優れ、着火不良を低減した、安価な内燃機関用のスパークプラグの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
上記第１の発明（請求項１）及び上記第２の発明（請求項６）において、上記内燃機関は、例えば、自動車、コージェネレーション等の内燃機関とすることができる。
また、上記メッキ層は、１０００℃以下の融点を有することが好ましい（請求項２）。
この場合には、溶接時において、ハウジングと接地電極との接合界面から、メッキ層を容易かつ確実に排出することができる。
【００２５】
スパークプラグのハウジング及び接地電極において一般的に使用される材料の内で、融点が低い材料としては、例えば銅（融点１０８３℃）がある。メッキ層の融点が１０００℃以下であれば、例えば銅を接地電極に用いても溶接時にメッキ層が最初に溶解するため、溶接接合界面からの排出が容易になり、メッキ層がハウジングと接地電極の溶接接合界面内に残留することを防ぐことができる。
特に、上記メッキ層は、ハウジング及び接地電極との融点の差が１８０℃以上であることが好ましく、更には、４００℃以上であることがより好ましい。
【００２６】
また、上記メッキ層は、無電解ニッケルメッキからなることが好ましい（請求項３）。
この場合には、メッキ層を、ハウジング及び接地電極の融点よりも充分に低融点とすることができるため、メッキ層を接合界面から容易に排出することができる。
即ち、例えば、ハウジングを低炭素鋼（融点１５３９℃）によって構成し、接地電極をインコネル６００合金（融点１４２５℃）によって構成した場合、無電解ニッケルメッキ（融点約８９０℃）からなるメッキ層との融点差が５００℃以上ある。また、例えば銅（融点１０８３℃）を接地電極に用いても、ハウジング及び接地電極とメッキ層（融点約８９０℃）の融点差が約１８０℃以上ある。従って、溶接時において、ハウジング及び接地電極よりもメッキ層を確実に先に溶融させることができ、メッキ層を上記接合界面から容易に排出することができる。
【００２７】
また、上記ハウジングは、鉄系金属からなり、上記接地電極は、少なくとも最外層がニッケル系耐熱合金からなることが好ましい（請求項４）。
この場合には、成形性に優れ低コストのハウジングを得ることができると共に、耐熱性、耐酸化性に優れた接地電極を得ることができる。
【００２８】
なお、上記ハウジングを構成する上記鉄系金属としては、例えば、低炭素鋼、ステンレス鋼等がある。また、上記接地電極は、例えば、インコネル６００（インコネル社の商標）、インコネル６０１に代表されるＮｉ基合金等によって構成することができる。また、銅（Ｃｕ）等の高熱伝導性の金属の外層に上記ニッケル系耐熱合金を形成することにより、接地電極を構成してもよい。
【００２９】
また、上記接地電極は、上記ハウジングに対して０．３ｍｍ以上沈み込んだ状態で溶接されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、ハウジングと接地電極との接合界面からメッキ層を充分に排出することが容易となり、ハウジングと接地電極との溶接強度を充分に確保することができる。
上記ハウジングの先端面に対する上記接地電極の沈み込み量が０．３ｍｍ未満の場合には、上記接合界面からのメッキ層の排出が困難となるおそれがある。
なお、上記沈み込み量は、ハウジングまたは接地電極の少なくとも一方、主に接地電極が溶けることにより生ずる量で、例えばハウジングと接地電極との溶接前において互いに当接させた状態を基準にして、溶接後のハウジングに対する接地電極の位置によって規定される量である。
【００３０】
上記第２の発明（請求項６）において、上記ハウジングと上記接地電極との上記接合界面に隣接する位置に、溶接バリが形成され、該溶接バリの中に上記メッキ層の成分が存在するように抵抗溶接を行うことができる（請求項７）。
この場合には、上記ハウジングと上記接地電極との接合界面に存在していたメッキ層の成分を、上記接合界面から排出して、上記溶接バリの中に存在させることとなる。この部分にメッキ層の成分が存在しても、ハウジングと接地電極との接合強度への影響はない。それ故、一層容易に、ハウジングと接地電極との接合強度に優れ、着火不良を低減した、安価な内燃機関用のスパークプラグを得ることができる。
【００３１】
また、上記ハウジングの先端面に突起部を形成しておき、該突起部に上記接地電極の基端部を当接させながら、上記ハウジングに上記接地電極を抵抗溶接することが好ましい（請求項８）。
この場合には、突起部が無い場合よりも低電流で溶接箇所を発熱させることが可能になるので、接地電極の溶融領域を不必要に広くすることを防ぐことができる。そのため、溶接強度のバラツキ低減に寄与することができる。
【００３２】
また、上記接地電極の基端部に突起部を形成しておき、該突起部において上記接地電極を上記ハウジングの先端面に当接させながら、上記ハウジングに上記接地電極を抵抗溶接することもできる（請求項９）。
この場合にも、低電流で溶接箇所を発熱させることが可能になるので、溶接強度のバラツキ低減に寄与することができる。
【００３３】
また、上記メッキ層は、無電解ニッケルメッキによって形成することが好ましい（請求項１０）。
この場合には、メッキ層を、ハウジング及び接地電極の融点よりも充分に低融点とすることができるため、メッキ層を接合界面から容易に排出することができる。
【００３４】
また、上記接地電極は、上記ハウジングに対して０．３ｍｍ以上沈み込んだ状態で溶接されることが好ましい（請求項１１）。
この場合には、ハウジングと接地電極との接合界面からメッキ層を充分に排出することが容易となり、ハウジングと接地電極との溶接強度を充分に確保することができる。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる内燃機関用のスパークプラグ及びその製造方法につき、図１〜図６を用いて説明する。
本例の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１、図２に示すごとく、互いの間に火花放電ギャップＧを形成する中心電極２及び接地電極３と、該接地電極３の基端部３１を溶接したハウジング４とを有する。
【００３６】
ハウジング４の表面には、図１に示すごとく、ハウジング４及び接地電極３よりも低融点のメッキ層５を施してある。
ハウジング４と接地電極３との接合界面１１及び接地電極３の表面には、上記メッキ層５が存在しない。
そして、接合界面１１に隣接する位置に形成された溶接バリ１２の中に、上記メッキ層の成分が存在している。
【００３７】
また、メッキ層５は、１０００℃以下の融点を有する。具体的には、メッキ層５は、無電解ニッケルメッキからなり、その融点は８９０℃である。
また、ハウジング４は鉄系金属からなり、接地電極３は少なくとも最外層がニッケル系耐熱合金からなる。本例においては、ハウジング４は低炭素鋼からなり、接地電極はインコネル６００（インコネル社の商標）からなる。
【００３８】
上記スパークプラグ１は、自動車エンジン等の内燃機関に配設される。そして、内燃機関に取付けるための取付ネジ部４４を有するハウジング４と、該ハウジング４の内側に挿通された絶縁碍子１３と、該絶縁碍子１３の内側に挿通保持された中心電極２と、上記ハウジング４の先端面４１に溶接された上記接地電極３とを有する。中心電極２の先端部と接地電極３との間に火花放電ギャップＧが形成されている。中心電極２の先端部及び接地電極３における中心電極２との対向面には、Ｐｔ、Ｉｒ等の貴金属チップ２２、３２が配設されている。
【００３９】
次に、本例の内燃機関用のスパークプラグ１の製造方法につき、図３を用いて説明する。
まず、図３（Ａ）に示すごとく、ハウジング４の表面に、（該ハウジング及び上記接地電極よりも低融点の）メッキ層５を施す。具体的には、融点が１５３９℃の低炭素鋼Ｓ２５Ｃ製のハウジング４の表面に、融点が８９０℃の無電解ニッケルメッキを施してメッキ層５を形成する。
【００４０】
次いで、図３（Ｂ）に示すごとく、ハウジング４の先端面４１にメッキ層５の上から接地電極３の基端部３１を当接させた状態で抵抗溶接を行う。このとき、ハウジング４と接地電極３との接合界面１１からメッキ層５を排出しながらハウジング４と接地電極３とを接合する。なお、接地電極３は、融点が１４２５℃のインコネル６００合金からなる。
そして、図５、図６に示すごとく、接合界面１１に隣接する位置に形成される溶接バリ１２の中に、上記メッキ層５の成分であるリン（Ｐ）を存在させる。
【００４１】
上記抵抗溶接に当たっては、図４に示すごとく、ハウジング４を下電極６１にはめ込み、一対の上電極６２によって挟持した接地電極３を、基端部３１においてハウジング４の先端面４１に当接させ、押圧する。この状態において、接合界面１１からＰ（リン）が排出されるような電流条件と加圧条件に設定して抵抗溶接を行う。本例においては、断面形状が１．６×４．１ｍｍの略長方形状を有する接地電極３をハウジング４に溶接するに当たり、電流値２．９ｋＡ、サイクル数２０、加圧力４５ｋｇｆの条件に設定した。
【００４２】
次いで、図３（Ｃ）に示すごとく、接地電極３を曲げ加工すると共に、ハウジング４の内側に、絶縁碍子１３に保持した中心電極２を挿通して、中心電極２と接地電極３との間に火花放電ギャップＧを形成する。
【００４３】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記製造方法においては、ハウジング４と接地電極３との接合界面１１から、メッキ層５を排出する。そのため、メッキ層５に含有する成分（リン）に起因する凝固割れを防ぐことができ、接地電極３の脱落を防ぎ、ハウジング４と接地電極３との接合強度を確保することができる。
【００４４】
また、ハウジング４の表面にメッキ層５を施した後、メッキ層５の上からハウジング４の先端面４１に接地電極３の基端部３１を当接させた状態で溶接を行う。それ故、メッキ層５の形成前に接地電極３にマスキングを施す工程を採用したり、あるいはこれに代わりメッキ層５を形成した後、溶接個所のみメッキを除去する工程を採用したりする必要がない。それ故、製造コストを低減して、安価なスパークプラグ１を得ることができる。
【００４５】
また、上記メッキ層５は、ハウジング４及び接地電極３よりも低融点であるため、抵抗溶接の際に、ハウジング４と該ハウジング４の先端面４１に当接させた接地電極３との間に存在していたメッキ層５が最初に溶融するため、メッキ層５を接合界面１１から容易に排出することができる。そして、接合界面１１からメッキ層５を排出しながらハウジング４と接地電極３とを接合することにより、ハウジング４と接地電極３との接合強度を確保することができる。
【００４６】
そして、上記のようにハウジング４の表面全体へのメッキ層５の形成後にハウジング４への接地電極３の溶接を行うため、接地電極３へのメッキの付着も容易かつ確実に防ぐことができる。それ故、熱応力による接地電極３からのメッキの剥がれに起因する横飛火を防ぐことができ、着火不良を低減したスパークプラグ１を得ることができる。
【００４７】
また、メッキ層５は、無電解ニッケルメッキからなるため、メッキ層５を、ハウジング４及び接地電極３の融点よりも充分に低融点とすることができる。それ故、メッキ層５を接合界面１１から容易に排出することができる。
即ち、低炭素鋼（融点１５３９℃）からなるハウジング４及びインコネル６００合金（融点１４２５℃）からなる接地電極３と、無電解ニッケルメッキ（融点約８９０℃）からなるメッキ層５との融点差が５００℃以上ある。従って、メッキ層５を接合界面１１から容易に排出することができる。
【００４８】
また、例えば熱伝導率の高い銅（融点１０８３℃）を接地電極３の芯材として用いることもあるが、この場合においても、ハウジング４及び接地電極３とメッキ層５（融点約８９０℃）の融点差が約１８０℃以上ある。従って、メッキ層５を接合界面１１から容易に排出することができる。
【００４９】
また、ハウジング４は、鉄系金属である低炭素鋼からなり、接地電極３は、ニッケル系耐熱合金であるインコネル６００からなる。そのため、成形性に優れ低コストのハウジング４を得ることができると共に、耐熱性、耐酸化性に優れた接地電極３を得ることができる。
【００５０】
以上のごとく、本例によれば、ハウジングと接地電極との接合強度に優れ、着火不良を低減した、安価な内燃機関用のスパークプラグの製造方法を提供することができる。
【００５１】
（実施例２）
本例は、図７、図８に示すごとく、ハウジング４と接地電極３との溶接後、接合界面１１からＰ（リン）が排出されていることを確認するために、溶接部の断面サンプルを３５０倍に拡大してＥＤＳにより成分分析を行い、各部に含まれる各元素について含有質量を相対的に示すマッピングを行った。上記ＥＤＳとしては、日本電子製ＪＳＭ−５３００ＬＶを用いた。
【００５２】
図６における点線枠Ａ内の拡大図、即ち、溶接バリ１２における接地電極３から遠い側の端部付近におけるハウジング４との界面側の拡大図が、図７（Ａ）である。そして、これに対応するリン（Ｐ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）の成分の分布（マッピング）をそれぞれ表したものが、図７（Ｂ）、（Ｃ），（Ｄ）である。図７は、図６における点線枠Ａ部分のＳＥＭ写真及びマッピング画像を模式化したものである。そして、図７（Ｂ）、（Ｃ），（Ｄ）においては、各成分（Ｐ，Ｎｉ，Ｆｅ）の相対的な濃度を４段階に分けてハッチング表示してあり、各ハッチング表示部分の相対濃度は、図７（Ｅ）に示す凡例に従う。
【００５３】
また、図６における点線枠Ｂ内の拡大図、即ち接合界面１１の拡大図が図８（Ａ）であり、これに対応するリン（Ｐ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）の成分の分布（マッピング）をそれぞれ表したものが、図８（Ｂ）、（Ｃ），（Ｄ）である。図８も、図６における点線枠Ｂ部分のＳＥＭ写真及びマッピング画像を模式化したものであり、図８（Ｂ）、（Ｃ），（Ｄ）におけるハッチング部分も、図８（Ｅ）に示す凡例に従った各成分の相対的な濃度を表す。
【００５４】
図８（Ｂ）から分かるように、接地電極３とハウジング４との溶接接合界面１１にはリン（Ｐ）が存在していない。一方、図７（Ｂ）から分かるように、溶接バリ１２における接地電極３から遠い側の端部付近のハウジング４との界面側に、薄く集中してリン（Ｐ）が分布していることが確認できた。同図において、上下に２本のリン（Ｐ）の層が分布しているが、下側の層はハウジング４の表面のメッキ層５におけるリンを表しており、その厚みは６±２μｍである。そして、上側に分布するリン（Ｐ）が、溶接バリ１２中のリンである。
この部分における複数の個所を更に拡大した、５×５μｍ〜１０×１０μｍの大きさのエリアに対して定量分析を行ったところ、５〜１５質量％のリンが検出された。
一方、図７（Ｂ）における他の部分についても同様に定量分析を行った。その結果、リンの含有量は、０．０１質量％以下であった。なお、図８（Ｂ）におけるリンの定量分析結果も、０．０１質量％以下であった。
【００５５】
このように、本例によれば、接合界面１１におけるメッキ層５が溶融すると共に溶接バリ１２に巻き込まれながら溶接バリ１２の先端付近に集中して排出されていくことが確認できた。
【００５６】
（実施例３）
本例は、図９〜図１３に示すごとく、ハウジング４の先端部の一部に突出先端部４３を設け、該突出先端部４３に接地電極３を、ハウジング４の軸方向に対して直交する方向に寝かせた状態にして接合した構造を有するスパークプラグ１の例である。
上記突出先端部４３は更に断面積の小さい凸部４３１を先端に形成してなる。
【００５７】
そして、本例のスパークプラグ１においては、図１１に示すごとく、接地電極３は、ハウジング４に対して０．３ｍｍ以上沈み込んだ状態で溶接されている。この沈み込み量Ｈは、ハウジング４と接地電極３との溶接前において互いに当接させた状態を基準にして、溶接後のハウジング４に対する接地電極３の位置によって規定される量である。
【００５８】
溶接に当たっては、図１０に示すごとく、ハウジング４を下電極６１にはめ込み、接地電極５をハウジング４の突出先端部４３にのせると共に、接地電極５をハウジング４との間に挟み込むように上電極６２を押し当てた後、電流値２．４ｋA、サイクル数２０、加圧力４５ｋｇｆにて抵抗溶接した。
【００５９】
なお、上記突出先端部４３の凸部４３１は、幅ｗ＝１．０ｍｍ、突出量ｕ＝０．２ｍｍである。また、接地電極５は厚みｔ＝１．６ｍｍであり、接地電極５の基端面から凸部４３１までの距離ｓ＝６．０ｍｍである。
その他は、実施例１と同様である。なお、図９〜図１２においては、メッキ層５の図示は省略したが、メッキ層５は実施例１と同様に形成されている。
【００６０】
本例の場合には、抵抗溶接時における溶接電流が面積の小さい突出先端部４３の凸部４３１に集中するため電流密度が上がり、ハウジング４の先端面４１に存在していたメッキ層５を容易に溶かして、排出することができる。
そして、上記凸部４３１を設けたことにより、一定の場所を最初に発熱させることとなるためハウジング４と接地電極３との溶接強度のバラツキを低減させることができる。つまり、凸部４３１の位置を、最も負荷のかかりやすい位置に形成することにより、その位置における溶接強度を充分に確保して、溶接の信頼性を向上させることができる。
【００６１】
また、接地電極３をハウジング４の先端面４１に対して０．３ｍｍ以上沈み込んだ状態で溶接したことにより、ハウジング４と接地電極３との接合界面１１からメッキ層５を充分に排出することが容易となり、ハウジング４と接地電極３との溶接強度を充分に確保することができる。
【００６２】
即ち、接地電極３をハウジング４の先端面４１に対して０．３ｍｍ以上沈み込ませることにより、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示すごとく、ハウジング４の先端面４１に存在していたメッキ層５が、溶融している溶接バリ１２に巻き込まれながら、ハウジング４と接地電極５との抵抗溶接時において、外方へ向かって押し出される。そして、図１２（Ｃ）に示すごとく、接合界面１１の周囲に溶接バリ１２が排出され、この溶接バリ１２の中にメッキ層５の成分（リン）が分布することとなる。
【００６３】
また、このようにメッキ層５が円滑に外方へ向かって排出される要因としては、凸部４３１に接地電極３をのせて抵抗溶接を実施していることにある。即ち、図１２（Ａ），（Ｂ）に示すごとく凸部４３１の側方に形成されるハウジング４と接地電極３の隙間１５が、溶接バリ１２の排出経路となる。そして、接地電極５が沈み込むのに伴い溶接バリ１２が隙間１５を伝って接合界面１１の外へと容易に排出されていく。
【００６４】
また、図１３に示すごとく、本例の構成において、接地電極３の沈み込み量Ｈと、メッキ層５の成分であるリン（Ｐ）の残存位置Ｌとの関係を確認した。ここで、リンの残存位置Ｌとは、接地電極５の基端部（右端）をゼロ点（Ｌ＝０）として先端側（左側）への距離を＋（プラス）としたときの、Ｐ（リン）成分を含有する溶接バリ１２の存在領域を示している。
【００６５】
図１３に示すごとく、沈み込み量Ｈが０．３ｍｍ未満の場合には、接合界面１１においてリンが存在しているが、その存在領域は、沈み込み量Ｈが大きくなるほど、小さくなる。しかし、沈み込み量Ｈが０．３ｍｍ以上となれば、接合界面１１においてリンは存在しなくなる。
このように、沈み込み量Ｈを０．３ｍｍ以上とすることにより、メッキ層５の成分（リン）を接合界面１１に残存させることを防ぎ、接地電極３の接合強度を確保することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００６６】
（請求項４）
本例は、図１４に示すごとく、ハウジング４の先端面４１に突起部４５を形成しておき、該突起部４５に接地電極３の基端部３１を当接させながら、ハウジング４に接地電極３を抵抗溶接する例である。
本例の上記突起部４５は、三角形状を有する。
その他は、実施例１と同様である。
【００６７】
本例の場合には、突起部４５が三角形状を有するため、突起部４５の斜面に沿って溶融した無電解ニッケルメッキが、溶接バリに巻き込まれながら排出されやすい。
このように、本例は、メッキ層５が排出されやすい構造を有するため、ハウジング４と接地電極３との溶接界面の面積が大きい場合に特に有効である。
【００６８】
また、該突起部４５が無い場合よりも低電流で溶接箇所を発熱させることが可能になるので、接地電極３の溶融領域を不必要に広くすることを防ぐことができる。それ故、溶接強度のバラツキ低減に寄与することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
なお、突起部４５は、例えば半円形や矩形等、他の形状であっても、上記効果を得ることができる。
【００６９】
（請求項５）
本例は、図１５に示すごとく、接地電極３の基端部３１に突起部３１１を形成しておき、該突起部３１１において接地電極３をハウジング４の先端面４１に当接させながら、ハウジング４に接地電極３を抵抗溶接する例である。
本例の上記突起部３１１も、三角形状を有する。
その他は、実施例４と同様の構成を有し、同様の作用効果を有する。
【００７０】
（比較例）
本例は、図１６に示すごとく、ハウジング４に接地電極３を溶接した後に、ハウジング４の表面に電解ニッケルメッキによるメッキ層５０を形成することにより、スパークプラ９を製造する例である。
即ち、まず、図１６（Ａ）に示すごとく、低炭素鋼製のハウジング４に、インコネル６００合金製の接地電極３を抵抗溶接する。
次いで、図１６（Ｂ）に示すごとく、接地電極３の表面にマスキング９１を施す。
【００７１】
次いで、図１６（Ｃ）に示すごとく、ハウジング４の表面に電解ニッケルメッキを施してメッキ層５０を形成した後、マスキング９１を剥離除去する。
次いで、図１６（Ｄ）に示すごとく、接地電極３を曲げ加工すると共に、ハウジング４の内側に、絶縁碍子に保持した中心電極２を挿通した後、接地電極３を曲げ加工すると共に、中心電極２と接地電極３との間に火花放電ギャップＧを形成する。
以上により、スパークプラグ９を製造する。
【００７２】
本例のスパークプラグ９の製造方法においては、上記のごとく、マスキング９１を施す必要があるため、工数も多く、コストアップの要因となる。
また、上記のメッキ方法の場合、マスキング９１によって接地電極３を完全に覆うことは困難であるため、接地電極３の溶接側端部（基端部３１）には、基端から１〜２ｍｍ程度までの範囲にメッキが付着することがある。そして、接地電極３の溶接側端部（基端部３１）のメッキが内燃機関の運転中に熱応力で剥がれてしまい、その剥離したメッキに飛び火が生じ（横飛火）、着火不良を引き起こすおそれがある。
【００７３】
これに対して、本発明によれば、上述のごとく、接地電極へのマスキングを行うことがないため、工数を削減することができ、安価なスパークプラグを得ることができる。
また、ハウジングにメッキ層を形成した後に接地電極を溶接するため、接地電極にメッキが付着することもない。それ故、上記横飛火のおそれもない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】実施例１における、スパークプラグの先端部付近の断面図。
【図２】実施例１における、スパークプラグの側面図。
【図３】実施例１における、スパークプラグの製造方法の説明図。
【図４】実施例１における、ハウジングと接地電極との抵抗溶接の方法の説明図。
【図５】実施例１における、ハウジングと接地電極との接合界面付近の断面説明図。
【図６】実施例１における、溶接バリ付近の断面図。
【図７】実施例２における、溶接バリとハウジングとの界面付近のＳＥＭ写真の模式図。
【図８】実施例２における、接地電極とハウジングとの接合界面付近のＳＥＭ写真の模式図。
【図９】実施例３における、スパークプラグの先端部付近の断面図。
【図１０】実施例３における、ハウジングと接地電極との抵抗溶接の方法の説明図。
【図１１】実施例３における、ハウジングへの接地電極の沈み込み量を示す断面説明図。
【図１２】実施例３における、ハウジングと接地電極との溶接時の溶接バリの移動を示す断面説明図。
【図１３】実施例３における、接地電極の沈み込み量と接合界面におけるリンの残存位置との関係を示す線図。
【図１４】実施例４における、スパークプラグの製造方法の説明図。
【図１５】実施例５における、スパークプラグの製造方法の説明図。
【図１６】比較例における、スパークプラグの製造方法の説明図。
【図１７】従来例における、スパークプラグの製造方法の説明図。
【図１８】従来例における、メッキ除去部が露出した状態を示す説明図。
【図１９】従来例における、メッキ除去部を溶接バリで覆った状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００７５】
１  スパークプラグ
１１  接合界面
１２  溶接バリ
２  中心電極
３  接地電極
３１  基端部
４  ハウジング
４１  先端面
５  メッキ層
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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