特許 6010569 スパークプラグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6010569

(24)【登録日】2016年9月23日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】スパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/39 20060101AFI20161006BHJP

   C22C 5/04 20060101ALI20161006BHJP

   C22C 1/05 20060101ALI20161006BHJP

   B22F 1/00 20060101ALN20161006BHJP

【ＦＩ】

   H01T13/39

   C22C5/04

   C22C1/05 T

   !B22F1/00 K

【請求項の数】9

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-32403(P2014-32403)

(22)【出願日】2014年2月24日

(65)【公開番号】特開2015-159000(P2015-159000A)

(43)【公開日】2015年9月3日

【審査請求日】2015年2月3日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109298

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 昇

(72)【発明者】

【氏名】角力山 大典

(72)【発明者】

【氏名】金丸 智紀

【審査官】 段 吉享

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０１６６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５３２９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ １３／３９

Ｃ２２Ｃ １／０５

Ｃ２２Ｃ ５／０４

Ｂ２２Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心電極と、前記中心電極との間に間隙を設けて配置された接地電極と、を備えるスパークプラグであって、
前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は前記間隙を形成するチップを有し、
前記チップは、Ｉｒを主成分とする金属母材と、一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト構造を有する酸化物（Ａは周期表の第２族元素から選択される少なくとも１種、Ｂは金属元素から選択される少なくとも１種）の少なくとも１種を含有する酸化物粒と、を有し、
前記チップの断面を観察したとき、前記酸化物粒の占める面積の割合が、１％以上１３％以下であり、
前記金属母材はＲｈを含有し、前記チップに含有される前記酸化物粒の全数Ｎに対する前記金属母材の結晶粒界に存在する前記酸化物粒の数Ｍの比（Ｍ／Ｎ）が０．８５以下であることを特徴とするスパークプラグ。

【請求項2】

前記金属母材の結晶粒の平均粒径が３〜１５０μｍ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】

前記酸化物粒の平均粒径が０．０５〜３０μｍである請求項１又は２に記載のスパークプラグ。

【請求項4】

前記金属母材はＲｈを１質量％以上３５質量％以下含有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパークプラグ。

【請求項5】

前記金属母材はＲｕを５質量％以上２０質量％以下含有する請求項４に記載のスパークプラグ。

【請求項6】

前記金属母材はＮｉを０．４質量％以上３質量％以下含有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパークプラグ。

【請求項7】

前記酸化物がＳｒＺｒＯ_３、ＳｒＨｆＯ_３、ＢａＺｒＯ_３、及びＢａＨｆＯ_３の少なくとも一種である請求項１〜６のいずれか一項に記載のスパークプラグ。

【請求項8】

前記チップは、円柱状であり、その直径Ｒが大きくとも１ｍｍである請求項１〜７のいずれか一項に記載のスパークプラグ。

【請求項9】

前記チップの軸線を通る面で切断して得られる切断面において、前記チップと前記中心電極及び／又は前記接地電極とを溶融することにより形成された溶融部の、前記チップの一方の側面から他方の側面までの範囲における、前記チップと前記中心電極及び／又は前記接地電極との接合面を示す直線上での長さＦと前記チップの前記軸線に直交する方向の長さＬとの比（Ｆ／Ｌ）が０．６以上である請求項１〜８のいずれか一項に記載のスパークプラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、スパークプラグに関する。特に、接地電極及び中心電極の少なくとも一方にチップが設けられたスパークプラグに関する。

【背景技術】

【0002】

スパークプラグは、自動車エンジン等の内燃機関の点火用に使用される。スパークプラグは、一般に、筒状の主体金具と、この主体金具の内孔に配置される筒状の絶縁体と、この絶縁体の先端側内孔に配置される中心電極と、一端が主体金具の先端側に接合され他端が中心電極との間に火花放電間隙を有する接地電極とを備える。そして、スパークプラグは、内燃機関の燃焼室内で、中心電極の先端部と接地電極の先端部との間に形成される火花放電間隙に火花放電され、燃焼室内に充填された燃料を燃焼させる。

【0003】

ところで、接地電極及び中心電極を形成する材料としては、Ｎｉ合金等が一般に使用される。Ｎｉ合金は、耐酸化性及び耐消耗性に関してＰｔ及びＩｒ等の貴金属を主成分とした貴金属合金に比べると多少劣るものの、貴金属に比べて安価であるため接地電極及び中心電極を形成する材料として好適に使用される。しかし、近年、燃焼室内の温度が高温化する傾向にあり、Ｎｉ合金等で形成された、接地電極の先端部と中心電極の先端部との間で火花放電が生じると、接地電極及び中心電極との対向するそれぞれの先端部が火花消耗を生じ易くなることがある。そこで、接地電極と中心電極との対向するそれぞれの先端部にチップを設け、このチップで火花放電が生じるようにすることで接地電極及び中心電極の耐消耗性を向上させる方法が開発されている。このチップを形成する材料としては、耐酸化性及び耐火花消耗性に優れる貴金属を主成分とする材料が使用されることが多い。

【0004】

例えば、特許文献１には、「本発明は、・・・貴金属部材の火花消耗や酸化消耗、さらには異常消耗を抑制すると共に、貴金属部材の発汗現象をも抑制した、さらに耐久性の高いスパークプラグ」（特許文献１の４頁１１〜１５行目参照。）を提供することを課題とし、この課題を解決するための手段として「・・上記貴金属部材は、Ｉｒを主成分とし、Ｒｈを０．３質量％以上４３質量％以下と、Ｒｕを５．２質量％以上４１質量％以下と、Ｎｉを０．４質量％以上１９質量％以下と、を含むスパークプラグ」（特許文献１の請求項１参照。）が記載されている。

【0005】

また、特許文献１には、「他の使用条件における優位性を確保する、例えば高温（９００℃以上）での耐酸化消耗性をさらに向上させるために、貴金属部材に、例えば、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｏｓを含めることができる。あるいは、他の使用条件における優位性を確保する、例えばプラグ（貴金属部材）が比較的低温（６００℃程度）である場合において、耐酸化消耗性及び耐火花消耗性をさらに向上させるために、貴金属部材に、Ｓｒ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｔｉ，Ｚｒ及びＨｆから選ばれる元素の酸化物（複合酸化物を含む）を含めることができる。特に、Ｙ_２Ｏ_３，Ｌａ_２Ｏ_３，ＴｈＯ_２，ＺｒＯ_２を用いるのが好ましい。」（特許文献１の４頁３９〜４７行目参照。）と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】再公表２００４−１０７５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

この発明は、高温環境下における耐火花消耗性に優れたチップを中心電極及び接地電極の少なくとも一方に備えることにより、耐久性に優れたスパークプラグを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するための手段は、
（１） 中心電極と、前記中心電極との間に間隙を設けて配置された接地電極と、を備えるスパークプラグであって、
前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は前記間隙を形成するチップを有し、
前記チップは、Ｉｒを主成分とする金属母材と、一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト構造を有する酸化物（Ａは周期表の第２族元素から選択される少なくとも１種、Ｂは金属元素から選択される少なくとも１種）の少なくとも１種を含有する酸化物粒と、を有し、
前記チップの断面を観察したとき、前記酸化物粒の占める面積の割合が、１％以上１３％以下であることを特徴とするスパークプラグである。

【0009】

前記（１）の好ましい態様として、次の態様を挙げることができる。
（２）前記金属母材はＲｈを含有し、前記チップに含有される前記酸化物粒の全数Ｎに対する前記金属母材の結晶粒界に存在する前記酸化物粒の数Ｍの比（Ｍ／Ｎ）が０．８５以下である。
（３）前記（１）又は（２）のスパークプラグにおいて、前記金属母材の結晶粒の平均粒径が３〜１５０μｍである。
（４）前記（１）〜（３）のいずれか一つのスパークプラグにおいて、前記酸化物粒の平均粒径が０．０５〜３０μｍである。
（５）前記（１）〜（４）のいずれか一つのスパークプラグにおいて、前記金属母材はＲｈを１質量％以上３５質量％以下含有する。
（６）前記（５）のスパークプラグにおいて、前記金属母材はＲｕを５質量％以上２０質量％以下含有する。
（７）前記（１）〜（６）のいずれか一つのスパークプラグにおいて、前記金属母材はＮｉを０．４質量％以上３質量％以下含有する。
（８）前記（１）〜（７）のいずれか一つのスパークプラグにおいて、前記酸化物がＳｒＺｒＯ_３、ＳｒＨｆＯ_３、ＢａＺｒＯ_３、及びＢａＨｆＯ_３の少なくとも一種である。
（９）前記（１）〜（８）のいずれか一つのスパークプラグにおいて、前記チップは、円柱状であり、その直径Ｒが大きくとも１ｍｍである。
（１０）前記（１）〜（９）のいずれか一つのスパークプラグにおいて、前記チップの軸線を通る面で切断して得られる切断面において、前記チップと前記中心電極及び／又は前記接地電極とを溶融することにより形成された溶融部の、前記チップの一方の側面から他方の側面までの範囲における、前記チップと前記中心電極及び／又は前記接地電極との接合面を示す直線上での長さＦと前記チップの前記軸線に直交する方向の長さＬとの比（Ｆ／Ｌ）が０．６以上である。

【発明の効果】

【0010】

この発明によると、前記チップは、Ｉｒを主成分とする金属母材と、一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト構造を有する酸化物粒とを有し、前記チップの断面を観察したときの観察領域の全面積に対する前記酸化物粒の占める面積の割合が、１％以上１３％以下であるので、この発明におけるチップは、高温環境下例えば８００℃以上の環境下における耐火花消耗性に優れ、耐久性に優れたスパークプラグを提供することができる。

【0011】

前記金属母材がＲｈを含有すると、高温環境下における金属母材の耐酸化性が向上する。金属母材の耐酸化性が向上すると、金属母材の酸化消耗による酸化物粒の脱落を抑制できる。よって、前記金属母材がＲｈを含有すると、チップが酸化物を有することによる耐火花消耗性の向上効果を十分に発揮できる。但し、Ｒｈを含有させても、前記金属母材の結晶粒界は、金属母材の結晶粒内と比較して酸化が生じやすい。したがって、金属母材の結晶粒内と比較すると、酸化し易くなっている金属母材の結晶粒界に存在する酸化物粒は脱落し易い。酸化物粒が脱落してしまうと、酸化物を有することによる耐火花消耗性の向上効果が低下してしまう。したがって、前記チップに含有される前記酸化物粒の全数に対する前記金属母材の結晶粒界に存在する前記酸化物粒の数の比が特定の値以下であると、より一層耐消耗性に優れたチップとすることができ、その結果、耐久性により一層優れたスパークプラグを提供することができる。

【0012】

前記金属母材の結晶粒の平均粒径が３〜１５０μｍの範囲内であると、金属母材の脱落を抑制することができるので、耐火花消耗性により一層優れたチップとすることができ、その結果、耐久性により一層優れたスパークプラグを提供することができる。

【0013】

前記酸化物粒の平均粒径が０．０５μｍ以上であると、チップの表面に存在する酸化物粒の飛散を抑制することができ、また、前記酸化物粒の平均粒径が３０μｍ以下であると、酸化物粒がチップから脱落したときの酸化物の損失を低減することができる。よって、前記酸化物粒の平均粒径が０．０５〜３０μｍの範囲内であると、酸化物がチップの耐火花消耗性の向上に充分に寄与することができる。その結果、耐久性により一層優れたスパークプラグを提供することができる。

【0014】

前記金属母材がＲｈを１質量％以上含有すると、上述した高温環境下における金属母材の酸化を一層抑制できる。また、前記金属母材がＲｈを３５質量％以下含有すると、チップの融点が下がり過ぎることなく、耐火花消耗性に優れたチップとすることができ、その結果、耐久性に優れたスパークプラグを提供することができる。

【0015】

前記金属母材がＲｈを１質量％以上３５質量％以下含有し、かつＲｕを５質量％以上含有すると、上述した高温環境下における金属母材の結晶粒界における耐酸化性が一層向上する。金属母材の結晶粒界の耐酸化性が向上すると、金属母材自体の脱落や粒界に存在する酸化物粒の脱落を抑制できる。よって、前記金属母材がＲｕを５質量％以上含有することにより、チップが酸化物を有することによる耐火花消耗性の向上効果を十分に発揮できる。一方、Ｒｕの含有量が２０質量％を超えるとかえって耐火花消耗性が低下する。したがって、前記金属母材がＲｕを５質量％以上２０質量％以下含有すると、耐火花消耗性により一層優れたチップとすることができる。その結果、耐久性に優れたスパークプラグを提供することができる。

【0016】

前記金属母材がＮｉを０．４質量％以上３質量％以下含有すると、後述するチップ製造工程における焼結の際に、Ｎｉが液体となって他の金属及び酸化物粉末の間に入り込むことができるので、焼結性が向上し、耐火花消耗性により一層優れたチップとすることができる。その結果、耐久性に優れたスパークプラグを提供することができる。

【0017】

前記酸化物がＳｒＺｒＯ_３、ＳｒＨｆＯ_３、ＢａＺｒＯ_３、及びＢａＨｆＯ_３の少なくとも一種であると、耐火花消耗性により一層優れたチップとすることができ、その結果、耐久性に優れたスパークプラグを提供することができる。

【0018】

前記チップの放電面が小さいと着火性が向上する一方で、放電部分が局所的に高温になるので、通常、チップの火花消耗が加速する。一方、高温域の耐火花消耗性に優れる本発明のスパークプラグにおけるチップの直径Ｒが大きくとも１ｍｍであるチップである場合には、従来のチップと比較して、着火性を向上させつつ、火花消耗の加速を抑制することができる。

【0019】

前記溶融部の体積を大きくし、比（Ｆ／Ｌ）が０．６以上とすると、前記チップと中心電極及び／又は接地電極との溶接強度を向上させることができる。一方、溶融部の体積を大きくすると、通常、チップの火花消耗が加速する。しかし、耐火花消耗性に優れる本発明のスパークプラグにおける比（Ｆ／Ｌ）が０．６以上である場合には、溶接強度を向上させつつ、耐火花消耗性を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグの一部断面全体説明図である。

【図2】図２は、図１に示すスパークプラグにおけるチップの断面の一部を模式的に示す要部断面説明図である。

【図3】図３は、図１に示すスパークプラグにおけるチップが設けられた中心電極を拡大して示す要部断面説明図である。

【図4】図４は、表１に示すチップにおける酸化物粒の面積割合と消耗体積割合との関係を示すグラフである。

【図5】図５は、表３に示すチップにおける比（Ｍ／Ｎ）と消耗体積割合との関係を示すグラフである。

【図6】図６は、表４に示すチップにおける金属母材の結晶粒の平均粒径と消耗体積割合との関係を示すグラフである。

【図7】図７は、表５に示すチップにおける酸化物粒の平均粒径と消耗体積割合との関係を示すグラフである。

【図8】図８は、表６に示すチップにおけるチップ径と消耗体積割合との関係を示すグラフである。

【図9】図９は、表７に示すチップにおける比（Ｆ／Ｌ）と消耗体積割合との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

この発明に係るスパークプラグは、中心電極と、前記中心電極との間に間隙を設けて配置された接地電極とを備え、前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は前記間隙を形成するチップを有する。

【0022】

この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグを図１に示す。図１はこの発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグ１の一部断面全体説明図である。なお、図１では紙面下方を軸線Ｏの先端方向、紙面上方を軸線Ｏの後端方向として説明する。

【0023】

このスパークプラグ１は、図１に示されるように、軸線Ｏ方向に延在する軸孔２を有する略円筒状の絶縁体３と、前記軸孔２内の先端側に設けられた略棒状の中心電極４と、前記軸孔２内の後端側に設けられた端子金具５と、前記絶縁体３を保持する略円筒状の主体金具６と、一端が中心電極４の先端面と火花放電間隙Ｇを介して対向するように配置されると共に他端が主体金具６の端面に接合された接地電極７と、前記中心電極４と前記接地電極７とにそれぞれ設けられたチップ８，９とを備えている。

【0024】

前記絶縁体３は、該軸孔２内の先端側に中心電極４、後端側に端子金具５、中心電極４と端子金具５との間には中心電極４及び端子金具５を軸孔２内に固定するためのシール体１０，１１及び伝播雑音を低減するための抵抗体１２が設けられている。絶縁体３の軸線Ｏ方向の中央付近には径方向に突出した鍔部１３が形成され、該鍔部１３の後端側には端子金具５を収容し、端子金具５と主体金具６とを絶縁する後端側胴部１４が形成されている。該鍔部１３の先端側には抵抗体１２を収容する先端側胴部１５、この先端側胴部１５の先端側には中心電極４を収容し、先端側胴部１５より外径の小さい脚長部１６が形成されている。絶縁体３は、絶縁体３における先端方向の端部が主体金具６の先端面から突出した状態で、主体金具６に固着されている。絶縁体３は、機械的強度、熱的強度、電気的強度を有する材料で形成されることが望ましく、このような材料として、例えば、アルミナを主体とするセラミック焼結体が挙げられる。

【0025】

前記主体金具６は、略円筒形状を有しており、絶縁体３を内装することにより絶縁体３を保持するように形成されている。主体金具６における先端方向の外周面にはネジ部１７が形成されており、このネジ部１７を利用して図示しない内燃機関のシリンダヘッドにスパークプラグ１が装着される。ネジ部１７の後端側にはフランジ状のガスシール部１８が形成され、このガスシール部１８とネジ部１７との間にはガスケット１９がはめ込まれている。ガスシール部１８の後端側にはスパナやレンチ等の工具を係合させるための工具係合部２０、工具係合部２０の後端側には加締め部２１が形成されている。加締め部２１及び工具係合部２０の内周面と絶縁体３の外周面との間に形成される環状の空間にはリング状のパッキン２２，２３及び滑石２４が配置され、絶縁体３が主体金具６に対して固定されている。主体金具６は、導電性の鉄鋼材料、例えば、低炭素鋼により形成されることができる。

【0026】

端子金具５は、中心電極４と接地電極７との間で火花放電を行うための電圧を外部から中心電極４に印加するための端子である。端子金具５は、軸孔２の内径よりも外径が大きく、軸孔２から露出して、軸線Ｏ方向の後端側端面にその鍔型部の一部が当接する露出部２５と、該露出部２５の軸線Ｏ方向の先端側から先端方向に延在し、軸孔２内に収容される略円柱状の柱状部２６とを有する。端子金具５は、低炭素鋼等の金属材料により形成されることができる。

【0027】

前記中心電極４は、略棒状であり、外層２７と該外層２７の内部の軸心部に同心に埋め込まれるように形成されてなる芯部２８とにより形成されている。中心電極４は、その先端が絶縁体３の先端面から突出した状態で絶縁体３の軸孔２内に固定されており、主体金具６に対して絶縁保持されている。芯部２８は外層２７よりも熱伝導率の高い材料により形成され、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、純Ｎｉ等を挙げることができる。外層２７は、Ｎｉ合金等の中心電極４に使用される公知の材料で形成されることができる。

【0028】

前記接地電極７は、例えば、略角柱体に形成されてなり、一端部が主体金具６の先端面に接合され、途中で略Ｌ字状に屈曲され、他端部が中心電極４の先端部との間に火花放電間隙Ｇを介して対向するように形成されている。前記接地電極７は、Ｎｉ合金等の接地電極７に使用される公知の材料で形成されることができる。この実施形態のスパークプラグ１における火花放電間隙Ｇは、中心電極４の先端部に設けられたチップ８と接地電極７の先端部に設けられたチップ９との間の最短距離であり、この火花放電間隙Ｇは、通常、０．３〜１．５ｍｍに設定される。前記チップ８，９は、接地電極７と中心電極４との対向するそれぞれの先端部の少なくとも一方に設けられればよく、例えば、より高温になり易い接地電極７の先端部にチップ９が設けられ、中心電極４の先端部にチップ８が設けられていない場合には、接地電極７に設けられたチップ９と中心電極４との対向するそれぞれの対向面の間の最短距離が火花放電間隙Ｇとなる。

【0029】

図２は、このスパークプラグ１におけるチップ８，９の断面の一部を模式的に示す要部断面説明図である。チップ８，９は、Ｉｒを主成分とする金属母材３１と、一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト構造を有する酸化物（Ａは周期表の第２族元素から選択される少なくとも１種、Ｂは金属元素から選択される少なくとも１種）の少なくとも１種を含有する酸化物粒３２と、を有し、前記チップ８，９の断面を観察したとき、前記酸化物粒３２の占める面積の割合が、１％以上１３％以下である。このようなチップ８，９は、高温環境下例えば８００℃以上の環境下における耐火花消耗性に優れ、耐久性に優れたスパークプラグ１を提供することができる。

【0030】

チップ８，９が、前記酸化物粒３２を前記割合で含有すると、チップ８，９の耐火花消耗性が向上する理由は、酸化物は金属に比べて仕事関数が低いため、放電され易いので、放電電圧が低下することや、チップ８，９と中心電極４及び接地電極７との溶融により形成されてなる溶融部の表面にも酸化物が残存することで、溶融部にも飛火しやすくなり、チップへの飛火回数が減少するためではないかと考えられる。前記チップ８，９の断面を観察したときの観察領域の全面積に対する前記酸化物粒３２の占める面積の割合が、１％未満である場合には、チップ８，９が前記酸化物粒３２を含有することによる耐火花消耗性向上の効果が得られない。また、前記面積の割合が、１３％を超えると、後述するチップ製造工程において、チップ８，９の焼結密度が低下し、チップ８，９に「す」が生じやすくなり、チップ８，９にひびが入るなどのチップ割れが生じ、かえって耐火花消耗性が低下する。

【0031】

前記チップ８，９の断面における観察領域の全面積に対する前記酸化物粒の占める面積の割合は、例えば、以下のように測定することができる。まず、円柱状のチップ８，９をその中心軸線Ｘを通る面で切断して研磨し、この断面をＳＥＭにより観察して、観察領域中に認められる酸化物粒それぞれの面積を測定する。全ての酸化物粒について測定した面積の和を求め、観察領域の全面積に対する測定した全酸化物粒の面積の和の割合を算出する。

【0032】

前記金属母材は、Ｉｒを主成分とする金属元素からなり、Ｉｒのみが含有されてもよいし、Ｉｒ以外の金属元素が含有されてもよい。Ｉｒ以外に含有される金属元素としては、例えば、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｆｅ等を挙げることができる。Ｉｒ以外に含有される金属元素は、前述した金属元素が１種のみ含有されてもよいし、また２種以上が任意に組み合わされて含有されてもよい。なお、Ｉｒを主成分として含有するとは、金属母材に含有される金属元素の中で最も質量割合の多い金属元素がＩｒであることをいう。

【0033】

前記金属母材は、Ｉｒ以外の金属元素としてＲｈを含有するのが好ましく、金属母材全体に対して、１質量％以上３５質量％以下の割合で含有されるのが特に好ましい。前記金属母材がＲｈを含有する、特に１質量％以上含有すると、チップが高温環境下に曝されたときに、金属母材の酸化が抑制される。金属母材の酸化が抑制されると、金属母材の酸化消耗による酸化物粒の脱落を抑制できる。よって、金属母材がＲｈを含有すると、チップが酸化物を有することによる耐火花消耗性の向上効果を十分に発揮できる。Ｒｈの含有量が多くなるにしたがって、チップ８，９の融点が下がる。したがって、前記金属母材がＲｈを３５質量％以下含有すると、チップ８，９の融点が下がり過ぎることなく、耐火花消耗性に優れたチップとすることができる。その結果、耐久性に優れたスパークプラグを提供することができる。

【0034】

前記金属母材は、Ｉｒを主成分とし、金属母材全体に対してＲｈを１質量％以上３５質量％以下含有するとき、Ｒｕを５質量％以上２０質量％以下含有するのが好ましい。前記金属母材が前記範囲内でＲｈを含有するときＲｕを５質量％以上含有すると、高温環境下における金属母材の結晶粒界での酸化を一層抑制できる。金属母材の結晶粒界の酸化を抑制できると、金属母材自体の脱落や結晶粒界に存在する酸化物粒の脱落を抑制できる。よって、前記金属母材がＲｕを５質量％以上含有することにより、チップが酸化物を有することによる耐火花消耗性の向上効果を十分に発揮できる。Ｒｕの含有量が２０質量％を超えると、かえって火花消耗し易くなる。したがって、前記金属母材が前記範囲内でＲｈを含有するときＲｕを２０質量％以下含有すると、耐火花消耗性により一層優れたチップとすることができる。その結果、耐久性に優れたスパークプラグを提供することができる。

【0035】

前記金属母材は、Ｎｉを０．４質量％以上３質量％以下含有するのが好ましい。前記金属母材がＮｉを０．４質量％以上３質量％以下含有すると、金属母材の融点が低下するのを抑制しつつ、後述するチップ製造工程における焼結の際に、Ｎｉが液体となって他の金属及び酸化物粉末の間に入り込むことができるので、焼結性が向上し、耐火花消耗性により一層優れたチップとすることができ、その結果、耐久性に優れたスパークプラグを提供することができる。

【0036】

前記チップ８，９における金属母材３１の組成は、次のようにして測定することができる。まず、チップ８，９を切断して断面を露出させ、このチップ８，９の断面において、金属母材３１における任意の複数箇所（たとえば、５箇所）を選択し、ＦＥ−ＥＰＭＡ（Field Emission Electron Probe Micro Analysis): 日本電子株式会社製 JXA-8500Fを利用して、ＷＤＳ（Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer）分析を行うことにより、各々の箇所の質量組成を測定する。次に、測定した複数箇所の値の平均値を算出して、この平均値を金属母材３１の組成とする。なお、測定箇所は、チップ８，９と電極４，７との溶融により形成されてなる溶融部３３を除く。

【0037】

前記金属母材の結晶粒は、その平均粒径が３〜１５０μｍであるのが好ましい。前記金属母材の結晶粒の平均粒径が３μｍ以上であると、金属母材の結晶粒の脱落を抑制することができるので、酸化物を有することによる耐火花消耗性の向上効果が発揮されやすくなり、耐火花消耗性に一層優れたチップとすることができる。また、前記金属母材の結晶粒の粒径が大きくなるにしたがい、金属母材の結晶粒界が直線的になり、チップの内部へ酸化が進行し易くなる。そのため、金属母材の結晶粒が大きすぎても脱落し易くなる。したがって、金属母材の結晶粒の平均粒径は１５０μｍ以下であると、脱落し難くなり金属母材に含まれる酸化物の耐火花消耗性の向上効果が発揮される。その結果、耐久性により一層優れたスパークプラグを提供することができる。

【0038】

前記金属母材の結晶粒の平均粒径は、例えば、次のようにして測定することができる。まず、円柱状のチップ８，９をその中心軸線Ｘを通る面で切断して研磨し、クロスセクションポリッシャー加工：日本電子株式会社製 SM-09010もしくはイオンミリング加工：株式会社日立ハイテクノロジーズ製 IM-4000を施した断面をＦＥ−ＳＥＭ（Field Emission Scanning Electron Microscope）：日本電子株式会社製 JSM-6330Fにより、組成像で観察する。観察領域に認められるすべての金属母材の結晶粒の面積を測定し、それぞれの金属母材の結晶粒と同じ面積となる円から算出した直径を各結晶粒の結晶粒径とし、すべての測定値の算術平均を算出することにより、金属母材の結晶粒の平均粒径を求めることができる。

【0039】

なお、前記観察領域Ｔとしては、図３に示すように、断面の端部ではなく、例えば、放電を受ける表面から５０μｍ程度離れた位置を端辺としてチップの径方向の中心付近を選択するのがよい。前記観察領域Ｔにおいて酸化物粒が２０個未満であった場合には、観察領域Ｔを広げて観察して金属母材の結晶粒の平均粒径を測定するのがよい。

【0040】

前記金属母材の結晶粒の平均粒径は、後述するチップ製造工程において、酸化物の粒径、酸化物の粉末と金属粉末との混合物の圧粉体作製時の圧力、焼結時間及び焼結温度、焼結後におけるサイジング時の圧力及びその後の熱処理温度等を適宜変更することにより、調整することができる。

【0041】

前記酸化物は、一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト構造を有する酸化物であり、前記一般式におけるＡサイトの元素は、無機化学命名法１９９０年 ＩＵＰＡＣ勧告に基づく周期表の第２族元素から選択される少なくとも１種であり、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを挙げることができる。前記一般式におけるＢサイトの元素は、金属元素から選択される少なくとも１種であり、金属元素としては、例えば、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、Ｂｉ等を挙げることができる。Ａサイト及びＢサイトの元素は、１種類に限らず、例えば前述した元素を２種類以上含有してもよい。このような酸化物としては、例えば、ＳｒＺｒＯ_３、ＳｒＨｆＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＢａＺｒＯ_３、ＢａＨｆＯ_３、ＣａＺｒＯ_３、ＣａＨｆＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＭｇＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３等を挙げることができる。酸化物としては、これらの中でも、ＳｒＺｒＯ_３、ＳｒＨｆＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＢａＺｒＯ_３が好ましい。前記酸化物粒は、例えば前述したペロブスカイト構造を有する酸化物を１種類のみ含有してもよいし、任意の２種類以上の酸化物を含有してもよい。

【0042】

前記酸化物粒がペロブスカイト構造を有する酸化物を有することは、ＸＲＤ（X-Ray-Diffractometer）により同定することができる。

【0043】

前記金属母材がＲｈを含有し、前記チップに含有される前記酸化物粒の全数Ｎに対する前記金属母材の結晶粒界に存在する前記酸化物粒の数Ｍの比（Ｍ／Ｎ）が０．８５以下であるのが好ましい。

【0044】

前記金属母材がＲｈを含有すると、金属母材の耐酸化性が向上するため、金属母材の酸化消耗による酸化物粒の脱落を抑制できる。よって、前記金属母材がＲｈを含有すると、チップが酸化物を有することによる耐火花消耗性の向上効果が発揮されやすくなる。但し、Ｒｈを含有させても、前記金属母材の結晶粒界は、金属母材の結晶粒内と比較して酸化が進行しやすい。したがって、金属母材の結晶粒内と比較すると、酸化し易くなっている金属母材の結晶粒界に存在する酸化物粒は相対的に脱落し易い。酸化物粒が脱落してしまうと、酸化物を有することによる耐火花消耗性の向上効果が低減してしまう。したがって、前記比（Ｍ／Ｎ）が０．８５以下であると、より一層耐消耗性に優れたチップとすることができ、その結果、耐久性により一層優れたスパークプラグを提供することができる。

【0045】

前記酸化物粒は、その平均粒径が０．０５〜３０μｍであるのが好ましい。前記酸化物粒の平均粒径が０．０５〜３０μｍの範囲内であると、耐火花消耗性により一層優れたチップとすることができる。前記酸化物粒の平均粒径が０．０５μｍ以上であると、チップの表面に存在する酸化物粒の飛散を抑制することができ、また、前記酸化物粒の平均粒径が３０μｍ以下であると、酸化物粒がチップから脱落したときの酸化物の損失を低減することができるので、酸化物がチップの耐火花消耗性の向上に充分に寄与することができる。その結果、耐久性により一層優れたスパークプラグを提供することができる。

【0046】

前記酸化物粒における前記比（Ｍ／Ｎ）及び平均粒径は、例えば、次のようにして測定することができる。まず、円柱状のチップ８，９をその中心軸線Ｘを通る面で切断して研磨し、この断面をＦＥ−ＳＥＭにより観察する。観察領域に認められる全ての酸化物粒の数ｎと、金属母材の結晶粒界に存在する酸化物粒の数ｍとを数える。これらの数ｎ，ｍから比（ｍ／ｎ）を算出する。観察領域における比（ｍ／ｎ）はチップの全体積における比（Ｍ／Ｎ）にほぼ等しいと推定し、比（ｍ／ｎ）を比（Ｍ／Ｎ）とすることができる。また、前記酸化物粒の平均粒径は、次のようにして測定することができる。まず、観察領域に認められるすべての酸化物粒の面積を測定し、それぞれの酸化物粒と同じ面積となる円から算出した直径を酸化物粒の粒径とし、すべての測定値の算術平均を算出することにより、前記酸化物粒の平均粒径を求めることができる。なお、前記比（Ｍ／Ｎ）や酸化物粒の平均粒径の観察領域は、前述した金属母材の結晶粒を観察した観察領域と同様の領域とすることができ、酸化物粒が小さ過ぎるために視認し難い場合には、さらに倍率を上げて観察をすることができる。

【0047】

前記酸化物粒における比（Ｍ／Ｎ）及び平均粒径は、後述するチップ製造工程において、酸化物の粉末粒度、酸化物の粉末と金属粉末との混合物の圧粉体作製時の圧力、焼結時間、焼結温度、焼結後におけるサイジング時の圧力及びその後の熱処理温度等を適宜変更することにより、調整することができる。

【0048】

前記チップ８，９の形状や大きさは、特に限定されないが、チップ８，９の放電部分が小さいと、耐火花消耗性の効果をより一層発揮することができる。前記チップ８，９の放電面が小さいと着火性が向上する一方で、前記チップ８，９の放電面が小さいと雰囲気温度がそれ程高くなくても放電部分が局所的に高温になるので、チップ８，９の火花消耗が加速する。一方、耐火花消耗性に優れるこのチップ８，９が、円柱状であり、その直径Ｒが大きくとも１ｍｍであり、放電部分が局所的に高温になる形状である場合には、着火性を向上させつつ、火花消耗の加速を抑制することができる。前記チップ８，９が円柱状であり、その直径Ｒが大きくとも１ｍｍである場合に、チップ８，９における金属母材がＲｈを含有すると、放電部分が高温になった場合に耐酸化性が低下するのを抑制できる点で、より好ましい。

【0049】

図３は、チップが設けられた中心電極を拡大して示す要部断面説明図である。図３に示すように、前記チップ８の形状は円柱状であり、チップ８の軸線Ｘを通る面で切断して得られる切断面Ｓにおいて、チップ８と中心電極４との接合面を示す直線をＰとすると、前記チップ８の一方の側面から他方の側面までの範囲における前記直線Ｐ上での溶融部３３の長さをＦ（＝ａ＋ｂ）とし、前記チップ８の前記軸線Ｘに直交する方向の長さをＬとすると、溶融部３３の長さＦとチップ８の長さＬとの比（Ｆ／Ｌ）が０．６以上であると、耐火花消耗性の効果をより一層発揮することができる。溶融部３３の体積を大きくすると、通常、チップ８の中心電極４への溶接強度を向上させることができる。一方、溶融部３３の体積が大きくなるにしたがって熱伝導率が低下してチップ８の火花消耗が加速する。したがって、チップ８が高温環境下に曝される場合には、より一層火花消耗が加速するので耐火花消耗性と溶接強度の維持とを両立するのが難しくなる。しかし、高温環境下における耐火花消耗性に優れるこのチップ８は、溶融部３３の体積が通常より大きい場合に、火花消耗が加速するのを抑制することができる。よって、チップ８の中心電極４からの耐剥離性を向上させつつ、耐火花消耗性を向上させることができる。図３においては、中心電極４に設けられたチップ８について説明したが、接地電極７についても同様である。また、前記チップ８，９における比（Ｆ／Ｌ）が０．６以上である場合に、チップ８，９における金属母材がＲｈを含有すると、放電部分が高温になった場合に耐酸化性が低下するのを抑制できる点で、より好ましい。

【0050】

なお、図３に示す実施形態では、チップ８の軸線Ｘを中心としてその両側に溶融部３３が形成され、チップ８の中心部分には溶融部３３が形成されていないので、この実施形態における前記長さＦは、前記チップ８と前記中心電極４とを溶融することにより形成された溶融部３３の前記直線Ｐ上における２つの溶融部３３の長さの和すなわち前記長さａと前記長さｂとの和になる。チップの電極に接合される面が全て溶融部を介して接合されている場合には、長さＦと長さＬとは等しく、比（Ｆ／Ｌ）は１である。

【0051】

前記長さＦ及び前記長さＬは、チップを軸線Ｘを通る面で切断して得られる切断面を、例えばＣＴスキャンやＦＥ−ＳＥＭで撮影し、得られた画像において、軸線Ｘに直交する方向における溶融部の長さＦ及びチップの長さＬを測定することにより求めることができる。なお、この実施態様のようにチップが円柱状である場合には、前記長さＬはチップの直径であり、軸線Ｘ方向のいずれで測定してもよいが、例えば、チップが台形である場合には、チップと中心電極とが接する部位におけるチップの長さＬを測定する。

【0052】

前記スパークプラグ１は、例えば次のようにして製造される。
チップ８，９の製造方法について、以下に説明する。チップ８，９は、ペロブスカイト構造を有する酸化物の粉末と金属粉末とを所定の配合割合で混合し、金型プレス成形、又はＣＩＰ成形、又は押出成形、又は射出成形等により成形した圧粉体を脱脂し、真空中或いは非酸化性ないし還元雰囲気下で焼結することで、例えば円柱状のチップ８，９を作製することができる。チップ８，９は、前記焼結体に、例えばサイジングによる塑性加工を行い、焼結密度の向上を図ってもよい。

【0053】

中心電極４及び／又は接地電極７は、例えば、真空溶解炉を用いて、所望の組成を有する合金の溶湯を調製し、線引き加工等して、所定の形状及び所定の寸法に適宜調整して、中心電極４及び／又は接地電極７を作製することができる。中心電極４はカップ状に形成したＮｉ合金等からなる外材に、外材より熱伝導率の高いＣｕ合金等からなる内材を挿入し、押し出し加工等の塑性加工にて、外層の内部に芯部を有する中心電極４を形成する。なお、この実施形態のスパークプラグ１の接地電極７は一種類の材料により形成されて成るが、接地電極７が中心電極４と同様に外層とこの外層の軸心部に埋め込まれるように設けられた芯部とにより形成されてもよく、この場合には中心電極４と同様にしてカップ状に形成した外材に内材を挿入し、押し出し加工等の塑性加工した後、略角柱状に塑性加工したものを、接地電極７にすることができる。

【0054】

次いで、所定の形状に塑性加工等によって形成した主体金具６の端面に、接地電極７の一端部を電気抵抗溶接及び／又はレーザ溶接等によって接合する。次いで、接地電極７が接合された主体金具６にＺｎめっき又はＮｉめっきを施す。Ｚｎめっき又はＮｉめっきの後に３価クロメート処理を行ってもよい。また、接地電極に施されためっきは剥離してもよい。

【0055】

次いで、上述のように作製したチップ８，９を接地電極７及び中心電極４に抵抗溶接及び／又はレーザ溶接等により溶融固着する。抵抗溶接でチップ８，９を接地電極７及び／又は中心電極４に接合する場合には、例えば、チップ８，９を接地電極７及び／又は中心電極４の所定位置に設置して押し当てながら抵抗溶接を施す。レーザ溶接でチップ８，９を接地電極７及び／又は中心電極４に接合する場合には、例えば、チップ８，９を接地電極７及び／又は中心電極４の所定位置に設置し、チップ８，９の斜め上方から、又はチップ８，９と中心電極４との接触面に平行に、チップ８，９と接地電極７及び／又は中心電極４との接触部分を部分的に又は全周に渡ってレーザビームを照射する。なお、抵抗溶接をした後にレーザ溶接を施してもよい。

【0056】

一方、セラミック等を所定の形状に焼成することによって絶縁体３を作製し、この絶縁体３の軸孔２内にチップ８が接合された中心電極４を挿入し、シール体１０，１１を形成するガラス粉末、抵抗体１２を形成する抵抗体組成物、前記ガラス粉末をこの順に前記軸孔２内に予備圧縮しつつ充填する。次いで前記軸孔２内の端部から端子金具５を圧入しつつ抵抗体組成物及びガラス粉末を圧縮加熱する。こうして抵抗体組成物及びガラス粉末が焼結して抵抗体１２及びシール体１０，１１が形成される。次いで、接地電極７が接合された主体金具６にこの中心電極４等が固定された絶縁体３を組み付ける。最後に接地電極７の先端部を中心電極４側に折り曲げて、接地電極７の一端が中心電極４の先端部と対向するようにして、スパークプラグ１が製造される。

【0057】

本発明に係るスパークプラグ１は、自動車用の内燃機関例えばガソリンエンジン等の点火栓として使用され、内燃機関の燃焼室を区画形成するヘッド（図示せず）に設けられたネジ穴に前記ネジ部１７が螺合されて、所定の位置に固定される。この発明に係るスパークプラグ１は、如何なる内燃機関にも使用することができるが、チップ８，９が高温環境下に曝される内燃機関や放電エネルギーが大きく、チップ８，９が高温になりやすい内燃機関に好適に使用される。

【0058】

この発明に係るスパークプラグ１は、前述した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、前記スパークプラグ１は、中心電極４の先端面と接地電極７の先端部における外周面とが、軸線Ｏ方向で、火花放電間隙Ｇを介して対向するように配置されているが、この発明において、中心電極の側面と接地電極の先端面とが、中心電極の半径方向で、火花放電間隙を介して対向するように配置されていてもよい。この場合に、中心電極の側面に対向する接地電極は、単数が設けられても、複数が設けられてもよい。

【実施例】

【0059】

[試験Ｎｏ．１〜２７]
＜スパークプラグ試験体の作製＞
チップは、次のようにして製造した。まず、表１及び表２に示す金属母材の組成と同じ配合割合で金属粉末を配合し、これに所定の割合で酸化物の粉末を混合して成形した圧粉体を、脱脂した後、真空中或いは非酸化性ないし還元雰囲気下で焼結することで、相対密度９５％以上の円柱状のチップを作製した。

【0060】

中心電極及び接地電極は、前述したように、所定の組成を有する合金の溶湯を調製し、線引き加工等して、所定の形状及び所定の寸法に適宜調整して作製し、Ｎｉ合金からなる外層とＣｕ合金からなる芯部とにより形成される中心電極と、Ｎｉ合金からなる接地電極とした。

【0061】

次いで、主体金具の一端面に接地電極を接合し、作製したチップを接地電極の主体金具が接合されていない接地電極の端部にレーザ溶接により接合した。一方、作製したチップを中心電極の先端部にレーザ溶接により接合した。

【0062】

セラミックスを所定の形状に焼成することによって絶縁体を作製し、この絶縁体の軸孔内にチップが接合された中心電極を挿入し、ガラス粉末、抵抗体組成物、ガラス粉末の順に軸孔内に充填し、最後に端子金具を挿入して封着固定した。

【0063】

次いで、接地電極が接合された主体金具に、中心電極が固定された絶縁体を組み付けて、最後に接地電極の先端部を中心電極側に折り曲げて、接地電極に接合されたチップと中心電極の先端面に接合されたチップとが対向するようにして、スパークプラグ試験体を製造した。

【0064】

なお、製造されたスパークプラグ試験体のネジ径はＭ１２であり、チップ間の最短距離を示す火花放電間隙Ｇは１．１ｍｍ、チップの直径は１ｍｍであった。

【0065】

中心電極に溶接されたチップを、その中心軸線を通る面で切断し、得られた切断面をクロスセクションポリッシャー（日本電子株式会社製、ＳＭ−０９０１０）で研磨し、得られた研磨面について以下に示す解析を行った。

【0066】

表１及び表２に示す、チップに含まれる金属母材の組成は、上述したチップの研磨面において、ＦＥ−ＥＰＭＡ（日本電子株式会社製JXA-8500F）のＷＤＳ分析を行うことにより、酸化物を避けて測定した。測定箇所は、チップの金属母材における任意の５箇所を選択して測定し、測定した５箇所の値の平均値を算出して、この平均値を金属母材の組成とした。

【0067】

表１及び表２に示す、チップに含まれる酸化物粒の同定は、上述したチップの研磨面において、ＸＲＤを用いて測定した。測定した結果、チップに含まれる酸化物粒はいずれも、表１及び表２に示されるペロブスカイト構造を有する酸化物であった。

【0068】

上述したチップの研磨面を、ＦＥ−ＳＥＭを用いて観察し、組成像を撮影して撮影画像を得た。観察領域は、放電を受ける表面から５０μｍ離れた位置を端辺としてチップの径方向の中心付近で５０μｍ×５０μｍの範囲とした。なお、酸化物粒が小さ過ぎるために視認し難い場合には、さらに倍率を上げて撮影した。また、金属母材の結晶粒が観察領域において２０個未満であった場合には、観察領域を２倍（１００μｍ×１００μｍ）にし、それでもなお金属母材の結晶粒が観察領域において２０個未満の場合には、最大２００μｍ×２００μｍまで観察領域を広げた。対象物が酸化物かボイドか判別しにくい場合には、ＷＤＳのマッピング分析により、対象物を判別した。

【0069】

観察領域における全酸化物粒の占める面積割合は、画像編集ソフト（Photoshop：Adobe社製）により全酸化物粒の面積を測定し、観察領域の全面積に対する全酸化物の面積割合を算出した。

【0070】

酸化物粒の平均粒径は、前記観察領域において観察した全ての酸化物粒の面積を求め、それぞれの酸化物粒と同じ面積となる円から算出した直径を酸化物粒の粒径とし、すべての測定値の算術平均を算出することにより、酸化物粒の平均粒径を算出した。表１及び表２に示すチップにおける酸化物粒の平均粒径は０．０５〜３０μｍの範囲内であった。

【0071】

金属母材の結晶粒の平均粒径は、前記観察領域において観察した全ての金属母材の結晶粒の面積を求め、それぞれの金属母材の結晶粒と同じ面積となる円から算出した直径を金属母材の結晶粒径とし、すべての測定値の算術平均を算出することにより、金属母材の結晶粒の平均粒径を算出した。表１及び表２に示すチップにおける金属母材の結晶粒の平均粒径は３〜１５０μｍの範囲内であった。

【0072】

チップに含有される酸化物粒の全数Ｎに対する金属母材の結晶粒界に存在する酸化物粒の数Ｍの比率（Ｍ／Ｎ）は、前記観察領域における酸化物粒の全数ｎと金属母材の結晶粒界に存在する酸化物粒の数ｍとをカウントし、比（ｍ／ｎ）を算出し、これを比（Ｍ／Ｎ）とした。表１及び表２に示すチップにおける比（Ｍ／Ｎ）は、いずれも０．８５以下であった。

【0073】

上述したチップの切断面をＦＥ−ＳＥＭによる組成像で観察し、観察画像において図３に示す長さＦと長さＬとを測定した。これらの測定値から比（Ｆ／Ｌ）の値を算出した。表１及び表２に示すチップにおける比（Ｆ／Ｌ）は、いずれも０．６以上であった。

【0074】

＜実機耐久試験＞
製造したスパークプラグ試験体を、試験用のエンジン（過給エンジン、初期放電電圧２０ｋＶ以上、排気量６６０ｃｃ、３気筒）に取り付け、スロットル全開で、エンジン回転数６０００ｒｐｍの状態を維持し、２００時間運転を行う耐久試験を行った。中心電極及び接地電極母材の先端から０．５ｍｍの温度を測定したところ、それぞれ９５０℃と１０５０℃であった。

【0075】

＜耐火花消耗性の評価＞
実機耐久試験後の中心電極に接合されたチップの体積を、ＣＴスキャン（東芝株式会社製 TOSCANER-32250μhd）で測定し、酸化物が含有されていないチップの消耗体積を１とした場合の各種チップの消耗体積割合（各種チップの消耗体積／酸化物が含有されていないチップの消耗体積）×１００（％）を算出した。この算出値を消耗体積割合として以下の基準にしたがって評価した。結果を表１、図４及び表２に示す。

☆☆：消耗体積割合が５５％以下のとき
☆：消耗体積割合が５５％を超え６０％以下のとき
◎：消耗体積割合が６０％を超え６５％以下のとき
○：消耗体積割合が６５％を超え７０％以下のとき
×：消耗体積割合が７０％を超えるとき

【0076】

【表1】

【0077】

【表2】

【0078】

表１、表２及び図４に示されるように、本願発明の範囲に含まれるチップを備えたスパークプラグは、耐火花消耗性の評価が良好だった。

【0079】

[試験Ｎｏ．４１〜４７]
金属母材の組成が、Ｉｒが６８質量％、Ｒｈが２０質量％、Ｒｕが１１質量％、Ｎｉが１質量％であること、ＦＥ−ＳＥＭによる観察領域における酸化物粒の占める面積割合が５％であること、酸化物の粉末粒度、金属粉末と酸化物の粉末との圧粉体の焼結温度、焼結時間等を調整することにより、前記比（Ｍ／Ｎ）を変化させたチップを用いたこと以外は、試験Ｎｏ．１〜４０と同様にして試験を行い、耐火花消耗性の評価を行った。結果を表３及び図５に示す。

【0080】

【表3】

【0081】

表３及び図５に示されるように、金属母材の結晶粒界に存在する前記酸化物粒の数が所定の範囲内であり、比（Ｍ／Ｎ）が０．８５以下であると、耐火花消耗性の評価がより一層良好であった。

【0082】

[試験Ｎｏ．４８〜５４]
金属母材の組成が、Ｉｒが６８質量％、Ｒｈが２０質量％、Ｒｕが１１質量％、Ｎｉが１質量％であること、ＦＥ−ＳＥＭによる観察領域における酸化物粒の占める面積割合が５％であること、酸化物の粉末粒度、金属粉末と酸化物の粉末との圧粉体の焼結温度、焼結時間等を調整することにより、金属母材の結晶粒の大きさを変化させたチップを用いたこと以外は、試験Ｎｏ．１〜４０と同様にして試験を行い、耐火花消耗性の評価を行った。結果を表４及び図６に示す。

【0083】

【表4】

【0084】

表４及び図６に示すように、金属母材の結晶粒の平均粒径が３〜１５０μｍの範囲内にあると、耐火花消耗性の評価がより一層良好であった。なお、金属母材の結晶粒の平均粒径が１６０μｍのとき、チップから金属母材の結晶粒の脱落を生じた。

【0085】

[試験Ｎｏ．５５〜６３]
金属母材の組成が、Ｉｒが６８質量％、Ｒｈが２０質量％、Ｒｕが１１質量％、Ｎｉが１質量％であること、ＦＥ−ＳＥＭによる観察領域における酸化物粒の占める面積割合が５％であること、酸化物の粉末の粒度、金属粉末と酸化物の粉末との圧粉体の焼結温度、焼結時間等を調整することにより、酸化物粒の大きさを変化させたチップを用いたこと以外は、試験Ｎｏ．１〜４０と同様にして試験を行い、耐火花消耗性の評価を行った。結果を表５及び図７に示す。

【0086】

【表5】

【0087】

表５及び図７に示すように、酸化物粒の平均粒径が０．０５〜３０μｍの範囲内にあるとき、耐火花消耗性の評価がより一層良好であった。

【0088】

[試験Ｎｏ．６４〜６９]
金属母材の組成が、Ｉｒが６８質量％、Ｒｈが２０質量％、Ｒｕが１１質量％、Ｎｉが１質量％であること、ＦＥ−ＳＥＭによる観察領域における酸化物粒の占める面積割合が５％であること、円柱状のチップの径の長さを変化させたチップを用いたこと以外は、試験Ｎｏ．１〜４０と同様にして試験を行い、耐火花消耗性の評価を行った。結果を表６及び図８に示す。

【0089】

【表6】

【0090】

表６及び図８に示すように、チップの径が１ｍｍより小さいとき、耐火花消耗性の評価がより一層良好であった。

【0091】

[試験Ｎｏ．７０〜７５]
金属母材の組成が、Ｉｒが６８質量％、Ｒｈが２０質量％、Ｒｕが１１質量％、Ｎｉが１質量％であること、ＦＥ−ＳＥＭによる観察領域における酸化物粒の占める面積割合が５％であること、チップの接地電極への溶接の程度を変化させたスパークプラグを用いたこと以外は、試験Ｎｏ．１〜４０と同様にして試験を行い、耐火花消耗性の評価を行った。結果を表７及び図９に示す。

【0092】

【表7】

【0093】

表７及び図９に示すように、前記比（Ｆ／Ｌ）が０．６以上のとき、耐火花消耗性の評価がより一層良好であった。

【符号の説明】

【0094】

１ スパークプラグ
２ 軸孔
３ 絶縁体
４ 中心電極
５ 端子金具
６ 主体金具
７ 接地電極
８，９ チップ
１０，１１ シール体
１２ 抵抗体
１３ 鍔部
１４ 後端側胴部
１５ 先端側胴部
１６ 脚長部
１７ ネジ部
１８ ガスシール部
１９ ガスケット
２０ 工具係合部
２１ 加締め部
２２，２３ パッキン
２４ 滑石
２５ 露出部
２６ 柱状部
２７ 外層
２８ 芯部
３１ 金属母材の結晶粒
３２ 酸化物粒
３３ 溶融部
Ｇ 火花放電間隙

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】