JP2019125569A - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】 チップの耐消耗性と耐剥離性とを向上する。【解決手段】点火プラグは、中心電極と、中心電極との間に間隙を形成する接地電極と、を備えている。中心電極と接地電極とのうちの少なくとも一方の電極は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分として含む母材と、母材に接合され白金（Ｐｔ）を主成分として含むチップとを含む。チップは、ロジウム（Ｒｈ）と、レニウム（Ｒｅ）と、ルテニウム（Ｒｕ）と、タングステン（Ｗ）と、から成る群から選択される１種以上の元素を合計で１０質量％以上含有し、さらに、５質量％以上のニッケル（Ｎｉ）を含有している。チップは、間隙を形成する放電面を有している。チップにおける放電面とは反対側の面である反対面は、母材に接合されている。チップの反対面と母材との接合面積は、０．６ｍｍ２以上である。【選択図】 図１

Description

本明細書は、母材と母材に接合されたチップとを含む電極を備える点火プラグに関する。

従来から、燃料を燃焼させる装置（例えば、内燃機関）における点火に、点火プラグが用いられている。点火プラグとしては、例えば、母材と母材に接合されたチップとを含む電極を備える点火プラグが利用されている。

特開２０１０−２３８４９８号公報

チップは、放電の繰り返しによって、消耗する。チップの消耗によって、間隙の距離が増大する。チップの体積を大きくすることによって、チップの消耗に起因する間隙の距離の増大を抑制できる。また、燃焼の繰り返しによって、チップの温度は、変動する。温度の変動に応じて、チップは、熱膨張と熱収縮とを繰り返す。これにより、チップと母材との接合部分が、剥離し得る。このような剥離は、チップの体積が大きいほど、進行し易い。このように、チップの耐消耗性と耐剥離性とを向上することは、容易ではなかった。

本明細書は、チップの耐消耗性と耐剥離性とを向上できる技術を開示する。

本明細書は、例えば、以下の適用例を開示する。

［適用例１］
中心電極と、前記中心電極との間に間隙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とのうちの少なくとも一方の電極は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分として含む母材と、前記母材に接合され白金（Ｐｔ）を主成分として含むチップとを含む、点火プラグであって、
前記チップは、ロジウム（Ｒｈ）と、レニウム（Ｒｅ）と、ルテニウム（Ｒｕ）と、タングステン（Ｗ）と、から成る群から選択される１種以上の元素を合計で１０質量％以上含有し、さらに、５質量％以上のニッケル（Ｎｉ）を含有し、
前記チップは、前記間隙を形成する放電面を有し、
前記チップにおける前記放電面とは反対側の面である反対面は、前記母材に接合され、
前記チップの前記反対面と前記母材との接合面積は、０．６ｍｍ^２以上である、
点火プラグ。

この構成によれば、チップが、５質量％以上のニッケルを含有し、チップの反対面と母材との接合面積が０．６ｍｍ^２以上であり、チップが、ロジウムとレニウムとルテニウムとタングステンとから成る群から選択される１種以上の元素を合計で１０質量％以上含有するので、チップの耐剥離性を向上でき、また、チップの耐消耗性を向上できる。

［適用例２］
適用例１に記載の点火プラグであって、
前記チップの前記放電面に垂直な断面における結晶粒の平均粒径は、１５０μｍ以下である、
点火プラグ。

この構成によれば、チップの結晶粒の平均粒径が大きい場合と比べて、大きな割れが抑制される。

［適用例３］
適用例１または２に記載の点火プラグであって、
前記チップの前記放電面に垂直な断面におけるビッカース硬度をＨｂとし、前記チップをアルゴン（Ａｒ）雰囲気中に摂氏１２００度で１０時間維持する処理の後に測定した前記チップの前記断面におけるビッカース硬度をＨａとする場合に、Ｈｂ／Ｈａ≦２．３の関係を満たす、
点火プラグ。

この構成によれば、チップの温度の変動によるチップの変形を抑制できる。

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、点火プラグや点火プラグを用いた点火装置、その点火プラグを搭載する内燃機関や、その点火プラグを用いた点火装置を搭載する内燃機関等の態様で実現することができる。

一実施形態としての点火プラグ１００の断面図である。 接地電極３０の構成を示す概略図である。 点火プラグ１００のサンプルの構成と試験結果との対応関係を示す表である。 測定位置Ｐ１の説明図である。 粒径Ｄｚの算出方法の説明図である。 接地電極３０の断面の説明図である。 冷熱試験後の第２チップ３００の断面の例を示す概略図である。 接地電極３０の断面の説明図である。

Ａ．実施形態：
Ａ−１．点火プラグの構成：
図１は、一実施形態としての点火プラグ１００の断面図である。図中には、点火プラグ１００の中心軸ＣＬ（「軸線ＣＬ」とも呼ぶ）と、点火プラグ１００の中心軸ＣＬを含む平らな断面と、が示されている。以下、中心軸ＣＬに平行な方向を「軸線ＣＬの方向」、または、単に「軸線方向」または「前後方向」とも呼ぶ。軸線ＣＬを中心とする円の径方向を「径方向」とも呼ぶ。径方向は、軸線ＣＬに垂直な方向である。軸線ＣＬを中心とする円の円周方向を、「周方向」とも呼ぶ。中心軸ＣＬに平行な方向のうち、図１における下方向を先端方向Ｄｆ、または、前方向Ｄｆと呼び、上方向を後端方向Ｄｆｒ、または、後方向Ｄｆｒとも呼ぶ。先端方向Ｄｆは、後述する端子金具４０から中心電極２０に向かう方向である。また、図１における先端方向Ｄｆ側を点火プラグ１００の先端側と呼び、図１における後端方向Ｄｆｒ側を点火プラグ１００の後端側と呼ぶ。

点火プラグ１００は、軸線ＣＬに沿って延びる貫通孔１２（軸孔１２とも呼ぶ）を有する筒状の絶縁体１０と、貫通孔１２の先端側で保持される中心電極２０と、貫通孔１２の後端側で保持される端子金具４０と、貫通孔１２内で中心電極２０と端子金具４０との間に配置された抵抗体７３と、中心電極２０と抵抗体７３とに接触してこれらの部材２０、７３を電気的に接続する導電性の第１シール部７２と、抵抗体７３と端子金具４０とに接触してこれらの部材７３、４０を電気的に接続する導電性の第２シール部７４と、絶縁体１０の外周側に固定された筒状の主体金具５０と、一端が主体金具５０の環状の先端面５５に接合されるとともに他端が中心電極２０と間隙ｇを介して対向するように配置された接地電極３０と、を有している。

絶縁体１０の軸線方向の略中央には、外径が最も大きな大径部１４が形成されている。大径部１４より後端側には、後端側胴部１３が形成されている。大径部１４よりも先端側には、後端側胴部１３よりも外径の小さな先端側胴部１５が形成されている。先端側胴部１５よりもさらに先端側には、縮外径部１６と、脚部１９とが、先端側に向かってこの順に形成されている。縮外径部１６の外径は、前方向Ｄｆに向かって、徐々に小さくなっている。縮外径部１６の近傍（図１の例では、先端側胴部１５）には、前方向Ｄｆに向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部１１が形成されている。絶縁体１０は、機械的強度と、熱的強度と、電気的強度とを考慮して形成されることが好ましく、例えば、アルミナを焼成して形成されている（他の絶縁材料も採用可能である）。

中心電極２０は、金属製の部材であり、絶縁体１０の貫通孔１２内の前方向Ｄｆ側の端部に配置されている。中心電極２０は、略円柱状の棒部２８と、棒部２８の先端に接合（例えば、レーザ溶接）された第１チップ２９と、を有している。棒部２８は、後方向Ｄｆｒ側の部分である頭部２４と、頭部２４の前方向Ｄｆ側に接続された軸部２７と、を有している。軸部２７は、軸線ＣＬに平行に前方向Ｄｆに向かって延びている。頭部２４のうちの前方向Ｄｆ側の部分は、軸部２７の外径よりも大きな外径を有する鍔部２３を形成している。鍔部２３の前方向Ｄｆ側の面は、絶縁体１０の縮内径部１１によって、支持されている。軸部２７は、鍔部２３の前方向Ｄｆ側に接続されている。第１チップ２９は、軸部２７の先端に接合されている。棒部２８は、第１チップ２９が接合される母材の例である。

棒部２８は、外層２１と、外層２１の内周側に配置された芯部２２と、を有している。外層２１は、芯部２２よりも耐酸化性に優れる材料（例えば、ニッケルを主成分として含む合金）で形成されている。ここで、主成分は、含有率（質量パーセント（ｗｔ％））が最も高い成分を意味している。芯部２２は、外層２１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅、銅を主成分として含む合金、等）で形成されている。第１チップ２９は、軸部２７よりも放電に対する耐久性に優れる材料（例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属）を用いて形成されている。中心電極２０のうち第１チップ２９を含む前方向Ｄｆ側の一部分は、絶縁体１０の軸孔１２から前方向Ｄｆ側に露出している。中心電極２０のうち後方向Ｄｆｒ側の部分２０ｔは、軸孔１２内に配置されている。このように、中心電極２０の部分２０ｔは、絶縁体１０の先端部１０ｔに配置されている。絶縁体１０の先端部１０ｔは、絶縁体１０のうちの先端を含む部分である。なお、第１チップ２９は、省略されてよい。また、芯部２２は、省略されてもよい。

端子金具４０は、軸線ＣＬに平行に延びる棒状の部材である。端子金具４０は、導電性材料を用いて形成されている（例えば、鉄を主成分として含む金属）。端子金具４０は、前方向Ｄｆに向かって順番で並ぶ、キャップ装着部４９と、鍔部４８と、軸部４１と、を有している。軸部４１は、絶縁体１０の軸孔１２の後方向Ｄｆｒ側の部分に挿入されている。キャップ装着部４９は、絶縁体１０の後端側で、軸孔１２の外に露出している。

絶縁体１０の軸孔１２内において、端子金具４０と中心電極２０との間には、電気的なノイズを抑制するための抵抗体７３が配置されている。抵抗体７３は、導電性材料（例えば、ガラスと炭素粒子とセラミック粒子との混合物）を用いて形成されている。抵抗体７３と中心電極２０との間には、第１シール部７２が配置され、抵抗体７３と端子金具４０との間には、第２シール部７４が配置されている。これらのシール部７２、７４は、導電性材料（例えば、金属粒子と抵抗体７３の材料に含まれるものと同じガラスとの混合物）を用いて形成されている。中心電極２０は、第１シール部７２、抵抗体７３、第２シール部７４によって、端子金具４０に電気的に接続されている。

主体金具５０は、軸線ＣＬに沿って延びる貫通孔５９を有する筒状の部材である。本実施形態では、主体金具５０の中心軸は、軸線ＣＬと同じである。主体金具５０の貫通孔５９には、絶縁体１０が挿入され、主体金具５０は、絶縁体１０の外周に固定されている。主体金具５０は、導電材料（例えば、主成分である鉄を含む炭素鋼等の金属）を用いて形成されている。絶縁体１０の前方向Ｄｆ側の一部は、貫通孔５９の外に露出している。また、絶縁体１０の後方向Ｄｆｒ側の一部は、貫通孔５９の外に露出している。

主体金具５０は、工具係合部５１と、先端側胴部５２と、を有している。工具係合部５１は、点火プラグ用のレンチ（図示せず）が嵌合する部分である。先端側胴部５２は、主体金具５０の先端面５５を含む部分である。先端側胴部５２の外周面には、図示しない内燃機関の取付孔に螺合するためのネジ部５７が形成されている。ネジ部５７は、軸線ＣＬの方向に延びる雄ねじが形成された部分である。

主体金具５０の工具係合部５１と先端側胴部５２との間の外周面には、径方向外側に張り出したフランジ状の中胴部５４が形成されている。中胴部５４の外径は、ネジ部５７の最大外径（すなわち、ネジ山の頂の外径）よりも、大きい。中胴部５４の前方向Ｄｆ側の面５４ｆは、座面であり、内燃機関のうちの取付孔を形成する部分である取り付け部（例えば、エンジンヘッド）とのシールを形成する（座面５４ｆと呼ぶ）。

先端側胴部５２のネジ部５７と中胴部５４の座面５４ｆとの間には、環状のガスケット９が配置されている。ガスケット９は、点火プラグ１００が内燃機関に取り付けられた際に押し潰されて変形し、主体金具５０の座面５４ｆと、図示しない内燃機関の取り付け部（例えば、エンジンヘッド）と、の隙間を封止する。なお、ガスケット９が省略されてもよい。この場合、主体金具５０の座面５４ｆは、直接に内燃機関の取り付け部に接触することによって、座面５４ｆと、内燃機関の取り付け部と、の隙間を封止する。

主体金具５０の先端側胴部５２には、径方向の内側に向かって張り出した張り出し部５６が形成されている。張り出し部５６は、少なくとも張り出し部５６の後方向Ｄｆｒ側の部分の内径と比べて内径が小さい部分である。本実施形態では、張り出し部５６の後方向Ｄｆｒ側の面５６ｒ（後面５６ｒとも呼ぶ）では、内径が、前方向Ｄｆに向かって、徐々に小さくなる。張り出し部５６の後面５６ｒと、絶縁体１０の縮外径部１６と、の間には、先端側パッキン８が挟まれている。先端側パッキン８は、例えば、鉄製の板状リングである（他の材料（例えば、銅等の金属材料）も採用可能である）。張り出し部５６（具体的には、張り出し部５６のうちの後面５６ｒを形成する部分）は、パッキン８を介して間接的に、絶縁体１０の縮外径部１６を前方向Ｄｆ側から支持している。なお、パッキン８は、省略されてもよい。この場合、張り出し部５６（具体的には、張り出し部５６の後面５６ｒ）は、絶縁体１０の縮外径部１６に接触してよい。すなわち、張り出し部５６は、直接的に、絶縁体１０を支持してよい。このように、張り出し部５６は、直接的、または、間接的に、絶縁体１０の縮外径部１６を支持する支持部に対応する。

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、主体金具５０の後端を形成するとともに工具係合部５１と比べて薄肉の部分である後端部５３が形成されている。また、中胴部５４と工具係合部５１との間には、中胴部５４と工具係合部５１とを接続する接続部５８が形成されている。接続部５８は、中胴部５４と工具係合部５１と比べて薄肉の部分である。主体金具５０の工具係合部５１から後端部５３にかけての内周面と、絶縁体１０の後端側胴部１３の外周面との間には、円環状のリング部材６１、６２が挿入されている。さらに、これらのリング部材６１、６２の間には、タルク７０の粉末が充填されている。点火プラグ１００の製造工程において、後端部５３が内側に折り曲げられて加締められると、接続部５８が力の付加に伴って外向きに変形し、この結果、主体金具５０と絶縁体１０とが固定される。本実施形態では、接続部５８は、径方向の外側に向かって膨らむように湾曲している（以下、接続部５８を、湾曲部５８とも呼ぶ）。タルク７０は、この加締め工程の際に圧縮され、主体金具５０と絶縁体１０との間の気密性が高められる。また、パッキン８は、絶縁体１０の縮外径部１６と主体金具５０の張り出し部５６との間で押圧され、そして、主体金具５０と絶縁体１０との間をシールする。

接地電極３０は、金属製の部材であり、棒状の本体部３７を有している。本体部３７の端部３３（基端部３３とも呼ぶ）は、主体金具５０の先端面５５に接合されている（例えば、抵抗溶接）。本体部３７は、主体金具５０に接合された基端部３３から先端方向Ｄｆに向かって延び、中心軸ＣＬに向かって曲がり、軸線ＣＬに交差する方向に延びて、先端部３４に至る。先端部３４の後方向Ｄｆｒ側の面には、第２チップ３００が接合されている（例えば、抵抗溶接）。接地電極３０の第２チップ３００と、中心電極２０の第１チップ２９とは、間隙ｇを形成している。すなわち、接地電極３０の第２チップ３００は、中心電極２０の第１チップ２９の前方向Ｄｆ側に配置されており、第１チップ２９と間隙ｇを介して対向している。

本体部３７は、外層３１と、外層３１の内周側に配置された内層３２と、を有している。外層３１は、内層３２よりも耐酸化性に優れる材料（例えば、ニッケルを主成分として含む合金）で形成されている。内層３２は、外層３１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅、銅を主成分として含む合金、等）で形成されている。なお、内層３２は、省略されてもよい。

第２チップ３００は、本体部３７の外層３１に接合されている。外層３１は、第２チップ３００が接合される母材の例である。

Ａ−２．接地電極３０の構成：
図２は、接地電極３０の構成を示す概略図である。図中には、中心電極２０と接地電極３０とのそれぞれのうちの間隙ｇを形成する一部分の断面が示されている。具体的には、中心電極２０の第１チップ２９のうち、前方向Ｄｆ側の部分と、接地電極３０のうち、本体部３７の先端部３４と第２チップ３００とを含む部分とが、示されている。なお、この断面は、軸線ＣＬを含む断面である。図中の第１方向Ｄ１は、接地電極３０の本体部３７の先端部３４を含む部分の延びる方向であり、外周側から内周側へ延びる方向である。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１の反対の方向である。

接地電極３０の本体部３７の先端部３４の後方向Ｄｆｒ側の部分には、前方向Ｄｆに向かって凹む凹部４００が形成されている。第２チップ３００は、この凹部４００に、嵌め込まれている。本実施形態では、凹部４００の形状は、軸線ＣＬを中心とする略円柱状である。また、第２チップ３００の形状は、軸線ＣＬを中心とする略円柱状である。このように、軸線ＣＬは、第２チップ３００の中心軸でもある。第２チップ３００の後方向Ｄｆｒ側の面３１０は、中心電極２０の第１チップ２９の前方向Ｄｆ側の面２１０に、対向している。これらの面２１０、３１０は、間隙ｇを形成している。放電は、これらの面２１０、３１０の間で、生じる。以下、面２１０、３１０を、放電面２１０、３１０とも呼ぶ。本実施形態では、第２チップ３００の軸線ＣＬを含む断面は、第２チップ３００の放電面３１０に垂直な断面である。

第２チップ３００の前方向Ｄｆ側の面３２０は、凹部４００の前方向Ｄｆ側の底面４２０に、接合されている。本実施形態では、第２チップ３００は、抵抗溶接によって、本体部３７に接合されている。このように、第２チップ３００の放電面３１０とは反対側の面３２０が、本体部３７に接合されている（以下、面３２０を、反対面３２０とも呼ぶ）。第２チップ３００の側面３３０と凹部４００の側面４３０との間には、隙間Ｓ３４が形成されている。すなわち、第２チップ３００の外径は、凹部４００の内径よりも、若干小さい。この理由は、第２チップ３００を凹部４００に容易に嵌め込むためである。なお、本実施形態では、第２チップ３００の外径は、凹部４００の内径と、おおよそ同じであり、隙間Ｓ３４は、小さい。

抵抗溶接では、前方向Ｄｆの力が第２チップ３００に印加され、第２チップ３００の面３２０が、凹部４００の底面４２０に押し付けられる。これにより、第２チップ３００の面３２０が、凹部４００の底面４２０に、溶接される。また、第２チップ３００のうち前方向Ｄｆ側の部分３４０は、径方向の外側に向かって膨らみ得る。そして、この部分３４０の側面３３０は、凹部４００の側面４３０に、接合され得る。

凹部４００は、本体部３７の外層３１に設けられている。第２チップ３００は、外層３１に接合されている。なお、第２チップ３００の外径は、凹部４００の内径以上であってよい。この場合、第２チップ３００は、凹部４００内に圧入され、そして、外層３１に溶接されてよい。

Ａ−３．評価試験：
図３は、点火プラグ１００のサンプルの構成と試験結果との対応関係を示す表である。この表は、サンプルの番号と、第２チップ３００の構成と、試験結果と、総合判定結果と、の対応関係を、示している。第２チップ３００の構成としては、組成（単位は、質量％）と、接合面積Ｓｚ（単位は、ｍｍ^２）と、粒径（単位は、μｍ）と、硬度比率Ｈｂ／Ｈａと、が示されている。

組成は、白金（Ｐｔ）と、ロジウム（Ｒｈ）と、レニウム（Ｒｅ）と、タングステン（Ｗ）と、ルテニウム（Ｒｕ）と、イリジウム（Ｉｒ）と、ニッケル（Ｎｉ）と、のそれぞれの質量％を示している。空欄は、ゼロ質量％を示している。各サンプルの第２チップ３００は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｗ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｎｉから選択された１以上の成分によって、構成されている。特に、３番〜３２番のサンプルの第２チップ３００は、主成分としてＰｔを含んでいる。

第２チップ３００の組成（具体的には、各成分の質量％）は、以下のように特定された。第２チップ３００の断面を鏡面研磨し、鏡面研磨された断面を、電子線プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ、日本電子製ＪＸＡ−８５００Ｆ）を用いて、波長分散型Ｘ線検出器（ＷＤＳ、加速電圧２０ｋＶ、スポット径１０μｍ）により分析することによって、質量組成を測定した。

図４は、測定位置Ｐ１の説明図である。図中には、第２チップ３００の断面が示されている。この断面は、第２チップ３００の中心軸ＣＬを含む断面である。図中には、第２チップ３００の断面上の２本の基準線Ｌｐ、Ｌｑが、示されている。本実施形態では、図４の断面において、放電面３１０は、略直線で示される。基準線Ｌｐ、Ｌｑは、いずれも、第２チップ３００の放電面３１０に平行な直線である。２本の基準線Ｌｐ、Ｌｑは、放電面３１０から第２チップ３００の内部側（ここでは、前方向Ｄｆ側）に向かって、この順番に並んでいる。第１基準線Ｌｐは、放電面３１０から第１距離ｄｐ離れており、第２基準線Ｌｑは、第１基準線Ｌｐから第２距離ｄｑ離れている。

複数の測定位置Ｐ１は、これらの基準線Ｌｐ、Ｌｑ上に、配置されている。具体的には、複数の測定位置Ｐ１は、第２チップ３００の軸線ＣＬ上の位置Ｐ１を基準に、基準線Ｌｐ、Ｌｑ上に、等間隔ｄｉで、配置されている。図３の組成は、これら複数の測定位置Ｐ１のそれぞれにおける測定値の算術平均である。なお、本試験では、第１距離ｄｐは、０．０５ｍｍであり、第２距離ｄｑは、０．１ｍｍであり、間隔ｄｉは、０．１ｍｍである。

接合面積Ｓｚ（図２、図３）は、第２チップ３００の反対面３２０と本体部３７との接合面積である。上述したように、第２チップ３００の反対面３２０に加えて、側面３３０の一部も、本体部３７に接合され得る。接合面積Ｓｚからは、側面３３０は除かれる。すなわち、接合面積Ｓｚは、第２チップ３００の表面のうちの放電面３１０とは反対側の面である反対面３２０のうち、本体部３７に接合された部分の面積である。

上述したように、サンプルの第２チップ３００の形状は、軸線ＣＬを中心とする略円柱状である。接合面積Ｓｚは、第２チップ３００の半径に基づいて、算出可能である（Ｓｚ＝π×半径^２）。第２チップ３００の半径は、第２チップ３００の中心軸ＣＬを含む断面を用いて、測定可能である。

粒径Ｄｚ（図３）は、第２チップ３００の断面における結晶粒の平均的な粒径である（以下、平均粒径Ｄｚとも呼ぶ）。粒径Ｄｚは、ＪＩＳ Ｇ０５５１（２０１３年）に基づいて特定される捕捉結晶粒数を用いて、算出される。

図５は、粒径Ｄｚの算出方法の説明図である。図５（Ａ）には、第２チップ３００の断面が示されている。この断面は、第２チップ３００の中心軸ＣＬを含む断面であり、放電面３１０に垂直な断面である。図中には、第２チップ３００の断面上の３本の試験線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃが、示されている。試験線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは、いずれも、第２チップ３００の放電面３１０に平行な直線である。３本の試験線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは、放電面３１０から第２チップ３００の内部側（ここでは、前方向Ｄｆ側）に向かって、等間隔ｄｋで並んでいる。第１線Ｌａは、放電面３１０から距離ｄｋ離れた直線であり、第２線Ｌｂは、第１線Ｌａから距離ｄｋ離れた直線であり、第３線Ｌｃは、第２線Ｌｂから距離ｄｋ離れた直線である。各試験線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは、第２チップ３００の一方側の側面３３０から反対側の側面３３０まで延びている。図中の長さＸａ、Ｘｂ、Ｘｃは、それぞれ、試験線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃの長さである。

図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の断面のうちの一部分Ｐｓの拡大図である。この部分Ｐｓは、第１線Ｌａと第２チップ３００の側面３３０とが接する部分を含んでいる。図中には、第２チップ３００の金属（例えば、合金）の結晶粒の概略図が、示されている。

図中では、第１線Ｌａによって捕捉された結晶粒である捕捉結晶粒が、ハッチングで示されている。捕捉結晶粒は、第１線Ｌａに接触する結晶粒であり、３種類の結晶粒Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃで構成される。第１種粒Ｇａは、第１線Ｌａが結晶粒の内部を通過する場合のその結晶粒である。第２種粒Ｇｂは、第１線Ｌａが結晶粒内で終了する場合のその結晶粒である。すなわち、第２種粒Ｇｂは、第１線Ｌａの端Ｌａｅを含む結晶粒である。図示するように、第１線Ｌａの端Ｌａｅは、側面３３０上に位置している。第２種粒Ｇｂは、側面３３０と第１線Ｌａとが接する部分（すなわち、端Ｌａｅ）を含む結晶粒である。第３種粒Ｇｃは、第１線Ｌａが結晶粒の粒界に接している場合のその結晶粒である。第２線Ｌｂの捕捉結晶粒と、第３線Ｌｃの捕捉結晶粒も、同様に、特定される。

粒径Ｄｚの算出には、試験線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃの捕捉結晶粒数Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃが用いられる。捕捉結晶粒数をカウントする際には、各結晶粒Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃに、試験線と結晶粒との交差の形態に応じて予め決められた以下の数が、適用される。すなわち、第１種粒Ｇａに関しては、１つの結晶粒に「１」の数が適用され、第２種粒Ｇｂと第３種粒Ｇｃとに関しては、１つの結晶粒に「０．５」の数が適用される。例えば、１個の第１種粒Ｇａは、１個の結晶粒として数えられ、１個の第２種粒Ｇｂは、０．５個の結晶粒として数えられ、１個の第３種粒Ｇｃは、０．５個の結晶粒として数えられる。このような数に基づいて、試験線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃの捕捉結晶粒数Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃが、それぞれ算出される。

粒径Ｄｚは、以下の式に従って、算出される。Ｄｚ＝（Ｘａ＋Ｘｂ＋Ｘｃ）／（Ｎａ＋Ｎｂ＋Ｎｃ）。このように、粒径Ｄｚは、３本の試験線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃの複数の捕捉結晶粒の平均的な粒径を、示している。なお、粒径Ｄｚを算出するために、第２チップ３００の断面が、鏡面研磨される。金属顕微鏡、または、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、断面上の組織を示す画像が取得される。そして、取得された画像を解析することによって、粒径Ｄｚが算出される。なお、本試験では、距離ｄｋは、０．０５ｍｍである。

なお、図３の評価試験では、金属顕微鏡を用いて、粒径Ｄｚが特定された。金属顕微鏡は、５０μｍ以上の粒径を特定可能である。１番〜２０番、２７番〜３２番に関しては、結晶粒の粒径が５０μｍよりも小さく、金属顕微鏡を用いる場合に粒径を特定することができなかった。従って、１番〜２０番、２７番〜３２番の粒径Ｄｚは、５０μｍ未満である。なお、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いることによって、５０μｍよりも小さい粒径（ひいては、粒径Ｄｚ）を特定可能である。ただし、本評価試験では、ＳＥＭを用いる粒径Ｄｚの特定は、省略された。

硬度比率Ｈｂ／Ｈａ（図３）は、以下の方法で特定された。図４で説明した第２チップ３００の断面上の複数の測定位置Ｐ１のそれぞれにおいて、ビッカース硬度計を用いてビッカース硬度が測定された。ここで、荷重は２００ｇｆ、保持時間は１０秒に設定された。そして、複数の測定位置Ｐ１の複数の測定値の算術平均が、サンプルのビッカース硬度として用いられた。硬度Ｈａは、サンプルをアルゴン雰囲気中に摂氏１２００度で１０時間維持する加熱処理の後の硬度である。加熱処理されたサンプルの第２チップ３００の断面が研磨によって露出された。そして、露出した断面を用いて、硬度Ｈａが測定された。硬度Ｈｂは、加熱処理の前の硬度である。加熱処理が施されていないサンプルの第２チップ３００の断面が研磨によって露出された。そして、露出した断面を用いて、硬度Ｈｂが測定された。以下、硬度Ｈａを、加熱後硬度Ｈａとも呼び、硬度Ｈｂを、加熱前硬度Ｈｂとも呼ぶ。硬度比率は、加熱後硬度Ｈａに対する加熱前硬度Ｈｂの比率である。

サンプル（特に、第２チップ３００）の昇温によって、第２チップ３００の金属の結晶粒は、成長して大きくなる。結晶粒が大きくなると、硬度が下がり、また、チップは変形し易くなる。従って、通常は、加熱処理後の加熱後硬度Ｈａは、加熱処理前の加熱前硬度Ｈｂよりも小さくなる。すなわち、硬度比率Ｈｂ／Ｈａは、１よりも大きくなる。内燃機関の運転時には、燃料の燃焼による点火プラグ１００の昇温と、吸気による点火プラグ１００の冷却とが、繰り返される。硬度比率Ｈｂ／Ｈａが小さい場合、点火プラグ１００の昇温と冷却とが繰り返される場合であっても、第２チップ３００の硬度の変化が抑制されるので、第２チップ３００の変形が抑制される。この結果、間隙ｇの距離の変化が、抑制される。

耐消耗性（図３）は、放電による消耗に対する第２チップ３００の耐久性の評価結果を示している。耐消耗性の評価方法は、以下の通りである。排気タービン式の過給装置を備えるエンジンを準備した。このエンジンは、４気筒の直噴エンジンであり、その排気量は、２．０Ｌである。このエンジンに、点火プラグ１００のサンプルが取り付けられた。各サンプルの間隙ｇの距離は、０．７５ｍｍに調整された。このエンジンは、４０００ｒｐｍの回転速度、１２．０の空燃比、１９０ｋＰａの図示平均有効圧力（ＩＭＥＰ、Indicated Mean Effective Pressure）の条件下で、連続３００時間に亘って、運転された（試験運転とも呼ぶ）。試験運転後の間隙ｇの距離が、ピンゲージを用いて、測定された。そして、試験運転による間隙ｇの距離の増加量が算出された。間隙ｇの距離の増加量が大きいことは、第２チップ３００の消耗量が多いことを示している。ここで、図３の表のＡ評価は、間隙ｇの距離の増加量が０．１５ｍｍ未満であることを示している。Ｃ評価は、間隙ｇの距離の増加量が０．１５ｍｍ以上であることを示している。

耐剥離性（図３）は、第２チップ３００の本体部３７からの剥離に対する耐久性の評価結果を示している。耐剥離性の評価では、以下の冷熱試験が行われた。具体的には、サンプルの接地電極３０の本体部３７の先端部３４の近傍の加熱と冷却とのサイクルが、１０００回繰り返された。１回のサイクルは、本体部３７の先端部３４の近傍をバーナが２分間に亘って加熱し、続けて、１分間に亘って空気中で冷却するというものである。バーナの火力は、２分間の加熱によって本体部３７の先端部３４の温度が摂氏１０００度になるように、調整された。

図６は、冷熱試験後の接地電極３０の断面の説明図である。この断面は、第２チップ３００の軸線ＣＬを含む断面であり、図中には、第２チップ３００を含む一部分が、示されている。冷熱試験によって、第２チップ３００の熱膨張と熱収縮とが繰り返される。この結果、第２チップ３００は、本体部３７から、剥離し得る。図６の例では、第２チップ３００の反対面３２０と凹部４００の底面４２０との外周側の縁部分５００に、剥離が生じている。

図中の長さＤｕは、断面上における反対面３２０と底面４２０との接合部分の長さである。この長さＤｕは、冷熱試験後に剥離せずに接合されている部分の長さである（以下、試験後長Ｄｕとも呼ぶ）。試験後長Ｄｕの測定は、以下のように、行われた。冷熱試験の後に、接地電極３０が、樹脂に埋め込まれた。樹脂に埋め込まれた接地電極３０の研磨によって、接地電極３０の断面が露出された。露出した断面は、第２チップ３００の軸線ＣＬを含む断面である。そして、露出した断面の顕微鏡観察によって、試験後長Ｄｕが測定された。

図２の長さＤｔは、同様に、断面上における反対面３２０と底面４２０との接合部分の長さである。この長さＤｔは、冷熱試験前の接合部分の長さに相当する（以下、試験前長Ｄｔとも呼ぶ）。試験前長Ｄｔの測定方法は、試験後長Ｄｕの測定方法と、同じである。すなわち、冷熱試験が行われていないサンプルの接地電極３０が、樹脂に埋め込まれた。樹脂に埋め込まれた接地電極３０の研磨によって、接地電極３０の断面が露出された。そして、露出した断面の顕微鏡観察によって、試験前長Ｄｔが測定された。

なお、本実施形態では、断面上において、面３２０、４２０の接合部分は、軸線ＣＬに垂直な直線状である。但し、断面上における接合部分の形状は、他の形状であってもよい。いずれの場合も、長さＤｕ、Ｄｔとしては、第２チップ３００の軸線ＣＬに垂直な方向の長さが、採用されてよい。

一般的に、試験後長Ｄｕは、試験前長Ｄｔよりも、短くなり得る。耐剥離性は、試験後長Ｄｕの低減の度合いが、以下の評価値Ｘを用いて、評価された。評価値Ｘは、以下の式に従って、算出される。Ｘ＝（Ｄｔ−Ｄｕ）／Ｄｔ。通常は、評価値Ｘは、ゼロ以上、１以下である。評価値Ｘが小さいほど、試験後長Ｄｕは大きい、すなわち、剥離した部分が小さい。図３の表のＡ評価は、評価値Ｘが０．５以下であることを示している。Ｃ評価は、評価値Ｘが０．５を超えていることを示している。

チップ割れ（図３）は、第２チップ３００の内部に生じ得る微細な割れに対する第２チップ３００の耐久性の評価結果を示している。チップ割れの評価方法は、以下の通りである。上記の冷熱試験後に、接地電極３０が、樹脂に埋め込まれた。樹脂に埋め込まれた接地電極３０の研磨によって、接地電極３０の断面が露出された。露出した断面は、第２チップ３００の軸線ＣＬを含む断面である。

図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は、冷熱試験後の第２チップ３００の断面の例を示す概略図である。図７（Ａ）は、割れの無い断面の例を示し、図７（Ｂ）〜図７（Ｄ）は、割れ３９０を含む断面の例を示している。図７（Ｂ）〜図７（Ｄ）では、放電面３１０から内部に向かって延びる細長い割れ３９０が、第２チップ３００に形成されている。このような細長い割れ３９０は、金属の結晶粒の粒界に沿って、形成され得る。割れ３９０の大きさ（ここでは、面積）の小さい順は、図７（Ｂ）〜図７（Ｄ）の順である。最も大きい割れ３９０を示す図７（Ｄ）の例では、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）の例と比べて、割れ３９０は、長く、そして、太い。さらに、図７（Ｄ）の例では、複数の割れ３９０に接する領域３９５において、欠損が生じている（欠損領域３９５とも呼ぶ）。欠損領域３９５では、第２チップ３００の金属が、剥がれている。このような欠損領域３９５は、第２チップ３００の研磨の際に、生じ得る。第２チップ３００に多数の割れが形成されている場合に、多数の割れが形成された部分の金属が剥がれて、欠損領域３９５が形成され得る。なお、図示を省略するが、側面３３０から内部に向かって延びる割れなど、種々の割れが、形成され得る。

チップ割れの評価では、第２チップ３００の断面の面積に対する割れ面積の比率が、評価された（割れ面積比率とも呼ぶ）。第２チップ３００の断面積は、割れ３９０と欠損領域３９５との面積を、含んでいる。また、接地電極３０は、第２チップ３００と本体部３７とを接合する接合部を含み得る。接合部は、溶接時に第２チップ３００と本体部３７との溶融した部分が冷えて固まった部分である（以下、接合部を、溶融部とも呼ぶ）。溶融部の面積は、第２チップ３００の断面積から除かれる。割れ面積は、研磨された断面上で第２チップ３００の金属が欠損している部分の面積である。割れ面積は、割れ３９０を示す領域の面積に加えて、欠損領域３９５の面積を、含んでいる。研磨によって欠損領域３９５が形成される場合、研磨前の第２チップ３００の欠損領域３９５に対応する領域には、多数の割れが形成されている。従って、欠損領域３９５の面積を含む割れ面積は、第２チップ３００に形成された割れの大きさを示す適切な指標として、利用可能である。第２チップ３００の断面積と割れ面積とは、顕微鏡観察によって、特定される。図３の表のＡ評価は、割れ面積比率が１％未満であることを示している。Ｂ評価は、割れ面積比率が、１％以上、１０％未満であることを示している。Ｃ評価は、割れ面積比率が、１０％以上であることを示している。

変形（図３）は、第２チップ３００の昇温に起因する変形に対する耐久性の評価結果を示している。変形の評価では、上記の冷熱試験が行われた。図８は、冷熱試験後の接地電極３０の断面の説明図である。この断面は、第２チップ３００の軸線ＣＬを含む断面であり、図中には、第２チップ３００を含む一部分が、示されている。冷熱試験によって、第２チップ３００の熱膨張と熱収縮とが繰り返される。熱膨張と熱収縮との繰り返しよる応力によって、第２チップ３００は、変形し得る。図８中の点線で示される第２チップ３００は、冷熱試験前の第２チップ３００を示し、実線で示される第２チップ３００は、冷熱試験後の第２チップ３００を示している。図中では、説明のために、冷熱試験による第２チップ３００の変形が、大きく示されている。図８のように、第２チップ３００は、第２チップ３００の角が丸められるように、変形し得る。第２チップ３００の変形によって、間隙ｇ（図１、図２）の距離が変化する。間隙ｇの距離の変化を抑制するためには、第２チップ３００の変形が小さいことが好ましい。

変形は、本体部３７の後方向Ｄｆｒ側の面３７ｒからの第２チップ３００の突出長の変化量を用いて、評価された。図中の突出長Ｄａは、冷熱試験前の第２チップ３００の突出長を示している（試験前突出長Ｄａとも呼ぶ）。突出長Ｄｂは、冷熱試験後の第２チップ３００の突出長を示している（試験後突出長Ｄｂとも呼ぶ）。これらの突出長Ｄａ、Ｄｂは、第２チップ３００の軸線ＣＬに平行な方向の長さである。試験前突出長Ｄａの測定のための断面と、試験後突出長Ｄｂの測定のための断面とは、上記の試験前長Ｄｔのための断面と試験後長Ｄｕのための断面と同様に、樹脂に埋め込まれた接地電極３０の研磨によって、準備され、突出長Ｄａ、Ｄｂは、断面写真のスケールから算出した。そして、突出長の差分である変形量Ｄｄ（＝Ｄｂ−Ｄａ）を用いて、変形が評価された。図３の表のＡ評価は、変形量Ｄｄが０．０３ｍｍ未満であることを示し、Ｂ評価は、変形量Ｄｄが０．０３ｍｍ以上、０．０５ｍｍ以下であることを示し、Ｃ評価は、変形量Ｄｄが０．０５ｍｍを超えていることを、示している。

総合判定結果（図３）は、４つの試験結果を総合した結果を示している。Ａ評価は、４つの試験結果の全てがＡ評価であることを示している。Ｂ評価は、「チップ割れ」と「変形」とのうちのいずれか１つがＢ評価であり、他の３つの試験結果の全てがＡ評価であることを示している。Ｃ評価は、「チップ割れ」と「変形」との両方がＢ評価であり、他の２つの試験結果の全てがＡ評価であることを示している。Ｄ評価は、「耐消耗性」と「耐剥離性」との少なくとも１つがＣ評価であることを示している。

１番、２番に関しては、第２チップ３００はＰｔを含んでおらず、また、耐消耗性は、Ｃ評価であった。主成分としてＰｔを含むサンプル（特に、６番〜３２番）に関しては、耐消耗性は、Ａ評価であった。このように、第２チップ３００が主成分としてＰｔを含む場合、第２チップ３００の耐消耗性が向上した。

１番〜３番、５番〜８番に関しては、耐剥離性の評価結果がＣ評価であった。４番、９番〜３２番に関しては、耐剥離性の評価結果がＡ評価であった。これら２つのグループの間の主な違いは、第２チップ３００のＮｉの含有率が異なる点である。１番〜３番、５番〜８番に関しては、Ｎｉの含有率は５質量％未満であり、４番、９番〜３２番に関しては、Ｎｉの含有率は５質量％以上である。上述したように、第２チップ３００は、本体部３７の外層３１に接合されている。外層３１は、主成分としてＮｉを含んでいる。従って、第２チップ３００のＮｉの含有率が高い場合には、第２チップ３００のＮｉの含有率が低い場合と比べて、第２チップ３００と本体部３７の外層３１との親和性が向上する。この結果、本体部３７からの第２チップ３００の剥離に対する耐久性が、向上する。特に、Ｎｉの含有率が５質量％以上である場合（４番、９番〜３２番）には、Ｎｉの含有率が５質量％未満である場合（１番〜３番、５番〜８番）と比べて、上記の冷熱試験のように過酷な条件下において、耐剥離性を向上できた。

耐剥離性のＡ評価を実現した４番、９番〜３２番のＮｉの含有率は、５、１０、２０（質量％）であった。Ｎｉの含有率の好ましい範囲を、これら３個の値を用いて定めてもよい。具体的には、３個の値のうちの任意の値を、Ｎｉの含有率の好ましい範囲の下限として採用してよい。例えば、Ｎｉの含有率は、５質量％以上であってよい。また、これらの値のうち下限以上の任意の値を、Ｎｉの含有率の好ましい範囲の上限として採用してもよい。例えば、Ｎｉの含有率は、２０質量％以下であってよい。なお、Ｎｉの含有率が高いほど、第２チップ３００と本体部３７との親和性が高いと推定される。従って、Ｎｉの含有率は、２０質量％を超えてもよい。

１番〜４番に関しては、耐消耗性の評価結果がＣ評価であった。一方、他のサンプル（特に６番〜３２番）に関しては、耐消耗性の評価結果がＡ評価であった。これらの２つのグループの間の主な違いは、第２チップ３００の接合面積Ｓｚが異なる点である。１番〜４番の接合面積Ｓｚは、０．６ｍｍ^２未満であり、６番〜３２番の接合面積Ｓｚは、０．６ｍｍ^２以上である。接合面積Ｓｚが大きい場合には、接合面積Ｓｚが小さい場合と比べて、第２チップ３００から本体部３７へ、熱が伝導し易い。従って、第２チップ３００の昇温が抑制される。この結果、接合面積Ｓｚが大きい場合に、第２チップ３００の消耗が抑制される、と推定される。

耐消耗性のＡ評価を実現した６番〜３２番の接合面積Ｓｚは、０．６、１、２（ｍｍ^２）であった。接合面積Ｓｚの好ましい範囲を、これら３個の値を用いて定めてもよい。具体的には、３個の値のうちの任意の値を、接合面積Ｓｚの好ましい範囲の下限として採用してよい。例えば、接合面積Ｓｚは、０．６ｍｍ^２以上であってよい。また、これらの値のうち下限以上の任意の値を、接合面積Ｓｚの好ましい範囲の上限として採用してもよい。例えば、接合面積Ｓｚは、２ｍｍ^２以下であってよい。なお、接合面積Ｓｚが高いほど、第２チップ３００の昇温が抑制される。従って、接合面積Ｓｚは、２ｍｍ^２を超えてもよい。

接合面積Ｓｚを調整する方法としては、種々の方法を採用可能である。例えば、第２チップ３００の外径を調整することによって、接合面積Ｓｚが調整されてよい。

また、５番に関しては、接合面積Ｓｚが０．６ｍｍ^２であり、耐消耗性の評価結果がＣ評価であった。６番〜１６番、２９番〜３２番に関しては、接合面積Ｓｚが５番の接合面積Ｓｚと同じ０．６ｍｍ^２であり、更に、耐消耗性の評価結果がＡ評価であった。５番のサンプルと、６番〜１６番、２９番〜３２番のサンプルと、の間の主な違いは、ＰｔとＮｉ以外の成分の合計含有率が異なる点である。具体的には、５番の組成のうちＰｔとＮｉ以外の成分は、Ｒｈであり、Ｒｈの含有率は、５質量％である。６番〜１６番、２９番〜３２番に関しては、第２チップ３００の組成のうちＰｔとＮｉ以外の成分は、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｗ、Ｒｕのうちの１種以上であり、それらの成分の合計含有率は、１０質量％以上である。このように、第２チップ３００に含まれる成分のうちのＰｔとＮｉ以外の成分とそれらの合計含有率とを適正化することによって、第２チップ３００の耐消耗性を向上できる。

特に、９番〜１２番のサンプルの第２チップ３００は、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｗ、Ｒｕを、それぞれ含んでいる（含有率は、１０質量％である）。そして、４種類のサンプルのいずれもが、Ｂ評価の総合判定結果（特に、Ａ評価の耐消耗性と、Ａ評価の耐剥離性と、Ａ評価のチップ割れ）を実現した。このように、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｗ、Ｒｕのうちの任意の成分が、第２チップ３００の耐消耗性と耐剥離性と割れに対する耐久性とを向上できた。

さらに、２９番〜３２番のサンプルの第２チップ３００は、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｗ、Ｒｕのうちの２つの成分を含んでおり、それらの合計含有率は、１０質量％以上である。２つの成分の組み合わせは、２９番〜３２番のサンプルの間で、互いに異なっている。そして、４種類のサンプルのいずれもが、Ｂ評価の総合判定結果（特に、Ａ評価の耐消耗性と、Ａ評価の耐剥離性と、Ａ評価のチップ割れ）を実現した。このように、第２チップ３００がＲｈ、Ｒｅ、Ｗ、Ｒｕのうちの２つの成分を含み、それらの成分の合計含有率が１０質量％以上である場合に、第２チップ３００の耐消耗性と耐剥離性と割れに対する耐久性とが向上した。

９番〜１２番と２９番〜３２番との試験結果を考慮すると、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｗ、Ｒｕから成る群から任意に選択される１種以上の特定元素が、第２チップ３００の耐消耗性と耐剥離性と割れに対する耐久性とを向上できると推定される。特に、第２チップ３００が、１種以上の特定元素を合計で１０質量％以上含有する場合に、第２チップ３００の性能が向上すると推定される。例えば、第２チップ３００は、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｗ、Ｒｕから成る群から任意に選択される２種の元素を合計で１０質量％以上含有してよく、３種の元素を合計で１０質量％以上含有してよく、４種の元素を合計で１０質量％以上含有してよい。

また、２１番〜２４番に関しては、チップ割れの評価結果がＢ評価であった。一方、他のサンプル（特に、９番〜２０番、２５番〜３２番）に関しては、チップ割れの評価結果がＡ評価であった。これらの２つのグループの間の主な違いは、平均粒径Ｄｚが異なる点である。２１番〜２４番の平均粒径Ｄｚは、２００μｍであり、９番〜２０番、２５番〜３２番の平均粒径Ｄｚは、１５０μｍ以下である。

一般的に、金属の割れは、結晶粒の粒界に沿って進行する。また、粒界の延びる方向は、粒界の分岐する位置で変化する。従って、粒界に沿って進行する割れは、粒界の分岐する位置で止まり易い。例えば、第１結晶粒と第２結晶粒と第３結晶粒とが互いに接しており、第１結晶粒と第２結晶粒との間の粒界で割れが生じる場合、その割れは、第３結晶粒に接する位置で止まり易い。

このように、粒界で割れが生じる場合、割れの大きさは、１つの結晶粒ほどの大きさであり得る。複数の結晶粒のそれぞれの粒界に、小さい割れが形成され得る。そして、複数の結晶粒の複数の小さい割れが連続することによって、大きな割れが形成され得る。平均粒径Ｄｚが小さい場合には、１つの結晶粒に対応する割れが小さいので、複数の割れが連続することによって形成される割れの大きさが、抑制される。平均粒径Ｄｚが大きい場合には、１つの結晶粒に対応する割れが大きく、また、複数の割れが連続することによって形成される割れの大きさが、大きくなり易い。これらの結果、平均粒径Ｄｚが小さい場合に、第２チップ３００の割れが抑制される、と推定される。

チップ割れのＡ評価を実現した９番〜２０番、２５番〜３２番の平均粒径Ｄｚは、５０μｍ未満、または、１５０μｍであった。平均粒径Ｄｚの好ましい範囲を、これら２個の値を用いて定めてもよい。具体的には、２個の値のうちの任意の値を、平均粒径Ｄｚの好ましい範囲の上限として採用してよい。例えば、平均粒径Ｄｚは、１５０μｍ以下であってよい。なお、平均粒径Ｄｚが小さいほど、第２チップ３００の割れは抑制される。従って、平均粒径Ｄｚは、５０μｍよりも小さい種々の値であってよい。

また、チップ割れは、上記の過酷な冷熱試験によって評価されている。実際の内燃機関での点火プラグ１００の動作条件は、上記の冷熱試験のような過酷な条件と比べて、緩和されている場合がある。このような場合、平均粒径Ｄｚは、上記の好ましい範囲外であってよい。例えば、平均粒径Ｄｚは、２００μｍ以下の種々の値であってよい。また、平均粒径Ｄｚは、２００μｍを超えてよい。

粒径Ｄｚを調整する方法としては、種々の方法を採用可能である。第２チップ３００の製造時には、第２チップ３００に熱を加える処理が、行われ得る。第２チップ３００への熱処理によって、第２チップ３００の結晶粒が成長し、粒径Ｄｚが大きくなる。第２チップ３００の製造時に熱を加える時間を短くする、第２チップ３００の温度を低い温度に維持する、熱を加える処理を省略する、等の方法によって、小さな粒径Ｄｚを維持できる。

また、１９番〜２２番、２５番〜２８番に関しては、変形の評価結果がＡ評価であった。一方、９番〜１８番、２３番、２４番、２９番〜３２番に関しては、変形の評価結果がＢ評価またはＣ評価であった。これら２つのグループの間の主な違いは、硬度比率Ｈｂ／Ｈａが異なる点である。１９番〜２２番、２５番〜２８番の硬度比率Ｈｂ／Ｈａは、２．３以下であり、９番〜１８番、２３番、２４番、２９番〜３２番の硬度比率Ｈｂ／Ｈａは、２．５であった。上述したように、硬度比率Ｈｂ／Ｈａが小さい場合、点火プラグ１００の昇温と冷却とが繰り返される場合であっても、第２チップ３００の硬度の変化が抑制されるので、第２チップ３００の変形が抑制される。特に、硬度比率Ｈｂ／Ｈａが２．３以下である場合（１９番〜２２番、２５番〜２８番）、硬度比率Ｈｂ／Ｈａが２．３を超える場合（９番〜１８番、２３番、２４番、２９番〜３２番）と比べて、上記の冷熱試験のように過酷な条件下において、第２チップ３００の変形が抑制された。

変形のＡ評価を実現した１９番〜２２番、２５番〜２８番の硬度比率Ｈｂ／Ｈａは、２．１、２．３であった。硬度比率Ｈｂ／Ｈａの好ましい範囲を、これら２個の値を用いて定めてもよい。具体的には、２個の値のうちの任意の値を、硬度比率Ｈｂ／Ｈａの好ましい範囲の上限として採用してよい。例えば、硬度比率Ｈｂ／Ｈａは、２．３以下であってよい。また、これらの値のうち上限以下の任意の値を、硬度比率Ｈｂ／Ｈａの好ましい範囲の下限として採用してもよい。例えば、硬度比率Ｈｂ／Ｈａは、２．１以上であってよい。なお、硬度比率Ｈｂ／Ｈａが小さいほど、第２チップ３００の硬度の変化が抑制されるので、第２チップ３００の変形が抑制される。従って、硬度比率Ｈｂ／Ｈａは、２．１よりも小さい種々の値であってよい。なお、通常は、硬度比率Ｈｂ／Ｈａは、１以上である。

また、第２チップ３００の変形は、上記の過酷な冷熱試験によって評価されている。実際の内燃機関での点火プラグ１００の動作条件は、上記の冷熱試験のような過酷な条件と比べて、緩和されている場合がある。このような場合、硬度比率Ｈｂ／Ｈａは、上記の好ましい範囲外であってよい。例えば、硬度比率Ｈｂ／Ｈａは、２．３を超えてよい。硬度比率Ｈｂ／Ｈａは、２．５以下の種々の値であってよく、２．５を超えてよい。

硬度比率Ｈｂ／Ｈａを調整する方法としては、種々の方法を採用可能である。第２チップ３００の製造時には、第２チップ３００に熱を加える処理が、行われ得る。第２チップ３００への熱処理によって、第２チップ３００の結晶粒が成長する。第２チップ３００の加熱によって第２チップ３００の結晶粒を予め成長させておけば、点火プラグ１００の使用時における結晶粒の更なる成長が、抑制される。これにより、小さい硬度比率Ｈｂ／Ｈａを実現でき、そして、点火プラグ１００の使用時の第２チップ３００の変形を抑制できる。

また、第２チップ３００に含まれる成分の数が多い場合には、成分の数が少ない場合と比べて、結晶粒は成長し難い。従って、第２チップ３００が、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｗ、Ｒｕ、Ｎｉのうちのより多くの元素を含む場合、点火プラグ１００の使用時における結晶粒の成長が、抑制される。これにより、小さい硬度比率Ｈｂ／Ｈａを実現でき、そして、点火プラグ１００の使用時の第２チップ３００の変形を抑制できる。

また、一般的に、第２チップ３００に含まれるＮｉの含有率が高いほど、第２チップ３００は硬くなる。例えば、Ｎｉの含有率が１０質量％である場合には、Ｎｉの含有率が５質量％である場合と比べて、第２チップ３００は硬い。このように、Ｎｉの含有率を高めることによって、小さい硬度比率Ｈｂ／Ｈａを実現できると推定される。

なお、第２チップ３００の変形を抑制するためには、硬度比率Ｈｂ／Ｈａが小さいことが好ましい。硬度比率Ｈｂ／Ｈａを小さくする方法としては、例えば、第２チップ３００の製造時に第２チップ３００の加熱によって第２チップ３００の結晶粒を予め成長させておく方法を採用可能である。一方、上述したように、チップ割れを抑制するためには、平均粒径Ｄｚが小さいことが好ましい。平均粒径Ｄｚを小さくするためには、第２チップ３００の製造時の第２チップ３００の昇温を抑制することが好ましい。第２チップ３００の製造時に第２チップ３００に熱を加える処理が行われる場合、第２チップ３００の変形の抑制とチップ割れの抑制とのバランスを考慮して、処理条件を決定することが好ましい。例えば、加熱するタイミング、加熱する時間、加熱時の第２チップ３００の温度などの条件は、実験的に決定されてよい。

Ｂ．変形例：
（１）第２チップ３００の構成は、上記の構成に代えて、他の種々の構成であってよい。例えば、放電面３１０（図２）は、第２チップ３００の軸線ＣＬに対して垂直ではなく、軸線ＣＬに対して斜めに傾斜していてもよい。また、第２チップ３００の形状は、円柱に代えて、他の種々の形状であってよい（例えば、四角柱など）。いずれの場合も、第２チップの平均粒径Ｄｚ（図５（Ａ）、図５（Ｂ））と硬度比率Ｈｂ／Ｈａ（図４）とは、第２チップの放電面に垂直な断面を用いて、特定されてよい。このような断面としては、第２チップの中心軸（例えば、放電面から放電面の反対側の反対面へ延びる中心軸）を含む断面が、採用されてよい。

第２チップの形状が四角柱である場合、接合面積Ｓｚは、以下のように算出可能である。第２チップの外面のうち、第２チップの反対面（すなわち、母材に接合されている面である接合面）の一辺と同じ長さの部分の長さが測定される。例えば、第２チップの放電面の一辺の長さが、測定される。次に、測定された長さの中点を通り長さの方向に垂直な第２チップの断面が、取得される。この断面上において、接合面に平行な方向の第２チップの幅が、測定される。測定される第２チップの幅は、接合面における先に測定された長さに対応する辺に垂直な別の辺の長さと同じである。このように特定された２つの辺のそれぞれの長さを乗じることによって、接合面積Ｓｚを算出可能である。

なお、第２チップが小さい場合、第２チップの断面上に３本の試験線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ（図５（Ａ））を配置することが難しい場合がある。この場合、距離ｄｋを小さくすることによって、第２チップの断面上に３本の試験線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃが、配置されてよい。また、放電面（例えば、放電面３１０）と第１線Ｌａとの間の距離を小さくすることによって、３本の試験線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃが、配置されてよい。

（２）第２チップ３００の組成は、図３に示すサンプルの組成に代えて、他の種々の組成であってよい。例えば、第２チップ３００は、主成分としてのＰｔと、５質量％以上のＮｉと、に加えて、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｗから成る群から任意に選択される１種以上の元素を合計で１０質量％以上含有してよい。ここで、第２チップ３００の組成は、イリジウム（Ｉｒ）を含まない組成であってよい。

（３）接地電極３０の構成は、図２に示す構成に代えて、他の種々の構成であってよい。例えば、凹部４００が省略され、本体部３７（ここでは、外層３１）の平らな外面上に、第２チップ３００が接合されてよい。また、第２チップ３００と本体部３７（ここでは、外層３１）との接合方法は、抵抗溶接に代えて、他の方法であってよい。例えば、レーザ溶接によって、第２チップ３００が外層３１に接合されてよい。一般的には、第２チップ３００と本体部３７とは、種々の溶接によって、接合されてよい。

（４）上述した接地電極３０の第２チップ３００の種々の構成は、中心電極２０の第１チップ２９に適用されてよい。例えば、第１チップ２９は、主成分としてのＰｔと、５質量％以上のＮｉと、に加えて、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｗから成る群から任意に選択される１種以上の元素を合計で１０質量％以上含有してよい。

（５）点火プラグ１００の構成は、図１に示す構成に代えて、他の種々の構成であってよい。例えば、先端側パッキン８が省略されてもよい。この場合、主体金具５０の張り出し部５６は、直接的に、絶縁体１０の縮外径部１６を、支持する。また、抵抗体７３が省略されてもよい。絶縁体１０の貫通孔１２内の中心電極２０と端子金具４０との間に、磁性体が配置されてもよい。また、中心電極２０から第１チップ２９が省略されてよい。また、接地電極３０から第２チップ３００が省略されてよい。また、中心電極の先端面（例えば、図１の第１チップ２９の前方向Ｄｆ側の面）に代えて、中心電極の側面（点火プラグ１００の軸線ＣＬに垂直な方向側の面）と、接地電極とが、放電用のギャップを形成してもよい。このように、接地電極のチップの中心軸は、点火プラグの中心軸と異なっていてもよい。また、放電用のギャップの総数が２以上であってもよい。また、接地電極３０が省略されてもよい。この場合、点火プラグの中心電極２０と、燃焼室内の他の部材と、の間で、放電が生じてよい。

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。

８…先端側パッキン、９…ガスケット、１０…絶縁体、１０ｔ…先端部、１１…縮内径部、１２…軸孔（貫通孔）、１３…後端側胴部、１４…大径部、１５…先端側胴部、１６…縮外径部、１９…脚部、２０…中心電極、２０ｔ…部分、２１…外層、２２…芯部、２３…鍔部、２４…頭部、２７…軸部、２８…棒部、２９…第１チップ、３０…接地電極、３１…外層、３２…内層、３３…基端部、３４…先端部、３７…本体部、３７ｒ…面、４０…端子金具、４１…軸部、４８…鍔部、４９…キャップ装着部、５０…主体金具、５１…工具係合部、５２…先端側胴部、５３…後端部、５４…中胴部、５４ｆ…座面、５５…先端面、５６…張り出し部、５６ｒ…後面、５７…ネジ部、５８…湾曲部（接続部）、５９…貫通孔、６１…リング部材、７０…タルク、７２…第１シール部、７３…抵抗体、７４…第２シール部、１００…点火プラグ、２１０…放電面、３００…第２チップ、３１０…放電面、３２０…反対面、３３０…側面、３４０…部分、３９５…欠損領域、４００…凹部、４２０…底面、４３０…側面、５００…縁部分、ｇ…間隙、Ｄｆ…先端方向（前方向）、Ｄｆｒ…後端方向（後方向）、Ｐ１…測定位置、ＣＬ…中心軸（軸線）、Ｌａ〜Ｌｃ…試験線、Ｇａ〜Ｇｃ…結晶粒、Ｄａ、Ｄｂ…突出長、Ｄｄ…変形量、ｄｉ…間隔、ｄｋ…距離、Ｌｐ、Ｌｑ…基準線、ｄｐ…距離、ｄｑ…距離、Ｐｓ…部分、Ｄｔ…試験前長、Ｄｕ…試験後長、Ｄｚ…粒径、Ｓｚ…接合面積、Ｓ３４…隙間、Ｌａｅ…端

Claims (3)

1. 中心電極と、前記中心電極との間に間隙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とのうちの少なくとも一方の電極は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分として含む母材と、前記母材に接合され白金（Ｐｔ）を主成分として含むチップとを含む、点火プラグであって、
   前記チップは、ロジウム（Ｒｈ）と、レニウム（Ｒｅ）と、ルテニウム（Ｒｕ）と、タングステン（Ｗ）と、から成る群から選択される１種以上の元素を合計で１０質量％以上含有し、さらに、５質量％以上のニッケル（Ｎｉ）を含有し、
   前記チップは、前記間隙を形成する放電面を有し、
   前記チップにおける前記放電面とは反対側の面である反対面は、前記母材に接合され、
   前記チップの前記反対面と前記母材との接合面積は、０．６ｍｍ^２以上である、
   点火プラグ。
2. 請求項１に記載の点火プラグであって、
   前記チップの前記放電面に垂直な断面における結晶粒の平均粒径は、１５０μｍ以下である、
   点火プラグ。
3. 請求項１または２に記載の点火プラグであって、
   前記チップの前記放電面に垂直な断面におけるビッカース硬度をＨｂとし、前記チップをアルゴン（Ａｒ）雰囲気中に摂氏１２００度で１０時間維持する処理の後に測定した前記チップの前記断面におけるビッカース硬度をＨａとする場合に、Ｈｂ／Ｈａ≦２．３の関係を満たす、
   点火プラグ。

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