專利名稱：火花塞及火花塞用金屬殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在例如內(nèi)燃機(jī)中使用的火花塞以及火花塞用金屬殼。
背景技術(shù)：
火花塞安裝到例如內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動機(jī))中并且用于對燃燒室內(nèi)的空氣燃料混合物進(jìn)行點(diǎn)火。通常，火花塞包括具有軸向孔的絕緣體、貫穿軸向孔的前端側(cè)的中心電極、布置在絕緣體的外周的金屬殼以及接合到金屬殼的接地電極，并且在該接地電極與中心電極之間形成火花放電間隙。金屬殼和絕緣體通過使形成于絕緣體的外周的臺階部與形成于金屬殼的內(nèi)周的臺階部接合并且接著使金屬殼的后端沿徑向向內(nèi)彎曲而固定。此外，為了改善耐腐蝕性，可以在焊接有接地電極的金屬殼的表面布置鎳鍍層(例如，參見專利文獻(xiàn)I)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-184552號公報

發(fā)明內(nèi)容
_7] 發(fā)明要解決的問題此外，在金屬殼和絕緣體彼此固定之前，對金屬殼進(jìn)行電鍍處理。即，當(dāng)金屬殼和絕緣體彼此固定時，金屬殼的后端在在該后端的表面布置有鎳鍍層的狀態(tài)下被彎曲。因此，由于彎曲而產(chǎn)生的應(yīng)力引起鎳鍍層從金屬殼的表面浮起(float)或剝離的風(fēng)險，導(dǎo)致對耐腐蝕性降低的擔(dān)心?？紤]以上情況做出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供火花塞及火花塞用金屬殼，其中鎳鍍層到金屬殼的粘著性得到了改善，由此充分發(fā)揮了通過設(shè)置鎳鍍層來改善耐腐蝕性的效果。
_0] 用于解決問題的方案在下文中，將逐項(xiàng)說明適用于解決上述目的的各個構(gòu)造。必要時將注釋對應(yīng)構(gòu)造的特有效果。構(gòu)造I在該構(gòu)造中，提供一種火花塞，其包括:筒狀的金屬殼，其在軸線方向上延伸；以及鎳鍍層，其由包含作為主成分的鎳的金屬制成并且覆蓋所述金屬殼的外表面，其中，在通過使用200kV的加速電壓用透射電子顯微鏡觀察所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面時所獲得的、黑為O并且白為255的256級灰度的單色圖像中，所述單色圖像的256級灰度的平均值大于等于170并且小于等于230。從改善鎳鍍層的粘著性由此進(jìn)一步改善耐腐蝕性的觀點(diǎn)考慮，更優(yōu)選地是，單色圖像的256級灰度的平均值大于等于180并且小于等于220。構(gòu)造2
在該構(gòu)造中，提供根據(jù)構(gòu)造I的火花塞，其中，在所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面中，構(gòu)成所述鎳鍍層的各晶粒的截面積的平均值大于等于0.002 μ m2并且小于等于0.035 μ m2，各晶粒的截面積的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于等于0.002 μ m2并且小于等于0.045 μ m2。為了進(jìn)一步改善鎳鍍層的粘著性,更優(yōu)選地是，各晶粒(crystal grain)的截面積的平均值大于等于0.005 μ m2并且小于等于0.025 μ m2，且各晶粒的截面積的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于等于0.003 μ m2并且小于等于0.035 μ m2。構(gòu)造3在該構(gòu)造中，提供根據(jù)構(gòu)造I或2的火花塞，其中，在所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面中，構(gòu)成所述鎳鍍層的各晶粒的外形的長度的平均值大于等于0.2 μ m并且小于等于0.9 μ m，各晶粒的外形的長度的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于等于0.1 μ m并且小于等于0.8 μ m。為了進(jìn)一步改善粘著性，更優(yōu)選地是，各晶粒的外形的長度的平均值大于等于0.3 μ m并且小于等于0.7 μ m，且各晶粒的外形的長度的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于等于0.2 μ m并且小于等于0.6 μ m。構(gòu)造4在該構(gòu)造中，提供根據(jù)構(gòu)造I至3中的任一構(gòu)造的火花塞，其中，在所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面中，通過用構(gòu)成所述鎳鍍層的各晶粒的截面的長軸除以短軸所獲得的長寬比的平均值大于等于1.00并且小于等于2.50。為了進(jìn)一步改善粘著性，更優(yōu)選地是，各晶粒的長寬比(aspect ratio)的平均值大于等于1.25并且小于等于2.10。構(gòu)造5在該構(gòu)造中，提供一種火花塞用金屬殼，所述金屬殼呈筒狀并在軸線方向上延伸，所述金屬殼包括鎳鍍層，該鎳鍍層由包含作為主成分的鎳的金屬制成并且覆蓋所述金屬殼的外表面，其中，在通過使用200kV的加速電壓用透射電子顯微鏡觀察所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面時所獲得的、黑為O并且白為255的256級灰度的單色圖像中，所述單色圖像的256級灰度的平均值大于等于170并且小于等于230。構(gòu)造6在該構(gòu)造中，提供根據(jù)構(gòu)造5的火花塞用金屬殼，其中，在所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面中，構(gòu)成所述鎳鍍層的各晶粒的截面積的平均值大于等于0.002 μ m2并且小于等于0.035 μ m2，各晶粒的截面積的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于等于0.002 μ m2并且小于等于0.045 μ m2。構(gòu)造7在該構(gòu)造中，提供根據(jù)構(gòu)造5或6的火花塞用金屬殼，其中，在所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面中，構(gòu)成所述鎳鍍層的各晶粒的外形的長度的平均值大于等于0.2 μ m并且小于等于0.9 μ m，各晶粒的外形的長度的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于等于0.1 μ m并且小于等于0.8 μ m0構(gòu)造8在該構(gòu)造中，提供根據(jù)構(gòu)造5至7中的任一構(gòu)造的火花塞，其中，在所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面中，通過用構(gòu)成所述鎳鍍層的各晶粒的截面的長軸除以短軸所獲得的長寬比的平均值大于等于1.00并且小于等于2.50。發(fā)明的效果
根據(jù)構(gòu)造I的火花塞，在通過使用200kV的加速電壓用透射電子顯微鏡(transmission electron microscope)觀察鎳鍍層的與外表面垂直的截面所獲得的、黑為O并且白為255的256級灰度的單色圖像中，灰度的平均值大于等于170并且小于等于230。在該示例中，通過層狀地堆疊晶粒而形成鎳鍍層。大部分晶粒在(100)面內(nèi)定向，隨著不同層的晶粒(晶層)的晶界中的粗糙度(asperity)變小，單色圖像的平均值變大(S卩，更接近白)。相反，隨著在(100)面內(nèi)定向的晶粒的數(shù)量變小并且各晶層的晶界中的粗糙度變大，單色圖像的平均值變小(即，更接近黑)。此外，隨著晶界上的粗糙度變大，更可能在晶層的一部分中形成薄部。根據(jù)上述構(gòu)造I的火花塞，單色圖像的256級灰度的平均值大于等于170，這是比較大的。因此，晶界中的粗糙度變得足夠小。因此，能夠確實(shí)地防止晶層的一部分變薄，當(dāng)應(yīng)力施加于鎳鍍層時，例如在金屬殼的后端部彎曲的時候，各晶層能夠充分地吸收應(yīng)力。此外，單色圖像的256級灰度的平均值小于等于230，由此防止了晶界中的粗糙度過度地小。因此，能夠充分地確保各晶層之間的接觸面積，并且能夠充分地增強(qiáng)晶界結(jié)合力。結(jié)果，能夠抑制在應(yīng)力施加于晶層時晶層的浮起和剝離。如上所述，根據(jù)上述構(gòu)造I的火花塞，能夠由各晶層更確實(shí)地吸收應(yīng)力，并且能夠有效地抑制晶層的剝離。結(jié)果，能夠改善鎳鍍層到金屬殼的粘著性。此外，能夠充分地發(fā)揮通過設(shè)置鎳鍍層來改善耐腐蝕性的效果。根據(jù)構(gòu)造2的火花塞，構(gòu)成鎳鍍層的各晶粒的截面積的平均值小于等于0.035 μ m2，且各晶粒的截面積的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于等于0.002 μ m2并且小于等于0.045 μ m2。即，構(gòu)成鎳鍍層的晶粒整體上微細(xì)。因此，能夠更加減小晶界的粗糙度，并且能夠確實(shí)地防止晶層的一部分變薄。結(jié)果，當(dāng)應(yīng)力施加于鎳鍍層時，各晶層能夠進(jìn)一步地吸收應(yīng)力。此外，各晶粒的截面積的平均值大于等于0.002 μ m2，由此防止晶粒被過度地微細(xì)化。結(jié)果，能夠更加增強(qiáng)晶界結(jié)合力，并且鎳鍍層的粘著性能夠與如上所述的能夠更確實(shí)地吸收應(yīng)力的效果一起被進(jìn)一步地改善。根據(jù)構(gòu)造3的火花塞，獲得與上述構(gòu)造2中的效果相同的效果。S卩，由于晶粒整體上被一定程度地微細(xì)化，所以能夠更確實(shí)地吸收應(yīng)力，并且能夠進(jìn)一步地增強(qiáng)晶界結(jié)合力。結(jié)果，能夠進(jìn)一步改善鎳鍍層的粘著性。根據(jù)構(gòu)造4的火花塞，獲得與上述構(gòu)造2和構(gòu)造3中的效果大致相同的效果。即，晶粒形成為接近于圓形的形狀，并且充分減小了晶界上的粗糙度。因此，能夠更確實(shí)地防止晶層的一部分變薄，并且能夠進(jìn)一步改善鎳鍍層的粘著性。根據(jù)構(gòu)造5的火花塞，在火花塞用金屬殼中，獲得與上述構(gòu)造I中的效果相同的效果O根據(jù)構(gòu)造6的火花塞，獲得與上述構(gòu)造2中的效果相同的效果。根據(jù)構(gòu)造7的火花塞，獲得與上述構(gòu)造3中的效果相同的效果。根據(jù)構(gòu)造8的火花塞，獲得與上述構(gòu)造4中的效果相同的效果。


圖1是示出根據(jù)實(shí)施方式的火花塞的構(gòu)造的局部剖切主視圖。圖2是示出鎳鍍層的構(gòu)造的局部放大截面圖。
圖3的(a)和(b)是示出在制造根據(jù)實(shí)施方式的火花塞的一個工序中的例如金屬殼的截面圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照

實(shí)施方式。圖1是示出火花塞I的局部剖切主視圖。在圖1中，假設(shè)火花塞I的軸線CLl的方向是圖中的上下方向、下側(cè)是火花塞I的前端側(cè)并且上側(cè)是火花塞I的后端側(cè)給出了說明?；鸹ㄈ鸌包括筒狀的絕緣體2和保持絕緣體的筒狀的火花塞用金屬殼(下文中稱為“金屬殼”)3等。絕緣體2由公知的烘焙氧化招(baking alumina)形成。絕緣體的外形部包括:形成在后端側(cè)的后端側(cè)主干部10 ;沿徑向向外突出并且比后端側(cè)主干部10接近前端側(cè)的大直徑部11 ;具有比大直徑部11的直徑細(xì)的直徑并且形成于大直徑部11的前端側(cè)的中間主干部12 ;以及具有比中間主干部12的直徑細(xì)的直徑并且比中間主干部12靠近前端側(cè)的長腿部13。此外，在絕緣體2中，大直徑部11、中間主干部12以及大部分的長腿部13容納在金屬殼3內(nèi)。錐狀的臺階部14形成于中間主干部12和長腿部13之間的連接部處，并且絕緣體2在該臺階部14處與金屬殼3接合。此外，軸向孔4沿著軸線CLl貫通地形成于絕緣體2，中心電極5插入并固定到軸向孔4的前端側(cè)。中心電極5包括由具有高導(dǎo)熱性的銅或銅合金制成的內(nèi)層5A以及由包含作為主成分的鎳(Ni)的鎳基合金制成的外層5B。此外，中心電極5整體上形成為棒狀(圓柱狀)，并且中心電極5的前端面是平坦的且從絕緣體2的前端突出。此外，端子電極6以端子電極6從絕緣體2的后端突出的狀態(tài)插入并固定到軸向孔4的后端側(cè)。在軸向孔4中，圓柱狀的電阻器7布置在中心電極5和端子電極6之間。電阻器7的相反兩端部通過導(dǎo)電的玻璃密封層8和9分別電連接至中心電極5和端子電極6。另外，金屬殼3由諸如低碳鋼等金屬制成并且形成為筒狀。金屬殼在其外周面具有用于將火花塞I安裝到燃燒裝置(例如，內(nèi)燃機(jī)或燃料電池重整器)的安裝孔中的螺紋部(外螺紋部)15。此外，在螺紋部15的后端側(cè)的外周面形成座部16，并且環(huán)狀的密封墊18裝配到位于螺紋部15的后端的螺紋頸17。此外，在金屬殼3的后端側(cè)設(shè)置有:具有六邊形截面形狀的工具接合部19，其用于在將金屬殼3安裝到燃燒裝置時接合諸如扳手等工具；以及用于在后端部保持絕緣體2的彎邊部20。另外，用于與絕緣體2接合的錐狀的臺階部21設(shè)置于金屬殼3的內(nèi)周面。絕緣體2從金屬殼3的后端側(cè)朝向金屬殼3的前端側(cè)插入。在絕緣體2的臺階部14與金屬殼3的臺階部21接合的狀態(tài)下，金屬殼3的后端側(cè)的開口部沿徑向向內(nèi)彎邊，即，形成上述彎邊部20，由此固定絕緣體2。環(huán)狀的板形密封件22被置于絕緣體2的臺階部14和金屬殼3的臺階部21之間。這確保了燃燒室內(nèi)部的氣密性得到維持，并且確保了進(jìn)入絕緣體2的長腿部13與金屬殼3的內(nèi)周面之間的、暴露到燃燒室內(nèi)部的間隙的燃料氣體不會泄漏到外部。另外，為了使由彎邊導(dǎo)致的氣密性更好，在金屬殼3的后端側(cè)，將環(huán)狀的環(huán)構(gòu)件23和24置于金屬殼3和絕緣體2之間，并且用滑石粉(滑石)25填充環(huán)構(gòu)件23和24之間的空間。即，金屬殼3通過板形密封件22、環(huán)構(gòu)件23和24以及滑石25來保持絕緣體2。
另外，接地電極27以接地電極27的中間部被折返從而使接地電極27的前端部的側(cè)面與中心電極5的前端部相對的方式接合到金屬殼3的前端部。接地電極27包括由鎳基合金(例如，inconel600或inconel601 (均是注冊商標(biāo)))制成的外層27A以及由作為導(dǎo)熱性高于上述鎳基合金的金屬的純銅或銅合金制成的內(nèi)層27B。另外，火花放電間隙28形成在中心電極5的前端部和接地電極27的前端部之間。在火花放電間隙28中大致沿著軸線CLl產(chǎn)生火花放電。此外，如圖2所示，由包含作為主成分的鎳的金屬制成的鎳鍍層31布置于金屬殼3的表面(在圖2中，為了圖示的方便，示出的鎳鍍層31比通常情況厚)。鎳鍍層31具有預(yù)定厚度(例如，5μηι至15 μ m),并且形成于金屬殼3的整個表面。另外，本實(shí)施方式中的鎳鍍層31被構(gòu)造成滿足如下條件。即，通過使用200kV的加速電壓用透射電子顯微鏡(TEM)觀察鎳鍍層31的與外表面垂直的截面(至少落在從鎳鍍層31的表面起2 μ m的范圍內(nèi)的截面)。當(dāng)觀察到的截面圖像是黑為O級灰度并且白為255級灰度的256級灰度的單色圖像時，單色圖像的256級灰度的平均值大于等于170并且小于等于230 (更優(yōu)選地，大于等于180并且小于等于220)。鎳鍍層31通過層狀地堆疊晶粒而形成。如果不同層的晶粒(晶層)的晶界處的粗糙度小，則單色圖像的平均值變大，并且隨著各晶層的晶界處的粗糙度變大，單色圖像的平均值變小。在本實(shí)施方式中，單色圖像的256級灰度的平均值大于等于170并且小于等于230，這是比較大的，并且構(gòu)成鎳鍍層31的晶層的晶界具有輕微的粗糙度，但大致為平坦的。在測量鎳鍍層31的截面中的單色圖像的256級灰度的平均值時，可以使用如下的技術(shù)。即，通過聚焦離子束(FIB)加工裝置沿著垂直于鎳鍍層31的外表面的方向切割鎳鍍層31以獲得包括鎳鍍層31的薄片。然后，通過使用200kV的加速電壓用TEM觀察在沿著鎳鍍層31的厚度方向的10 μ m以及沿著與該厚度方向垂直的方向的20 μ m的區(qū)域中所獲得的薄片。對上述區(qū)域中的包括鎳鍍層31的7μπιΧ7μπι的區(qū)域進(jìn)行攝像。然后，使用預(yù)定的圖像軟件(例如，paint)從所拍攝的圖像中提取落在從鎳鍍層31的外表面起向內(nèi)2μπι的范圍內(nèi)的區(qū)域(寬度為7μ m)。然后,用預(yù)定的分析軟件(例如，imagej:美國國立衛(wèi)生研究所制)對被提取出來的圖像(提取圖像)進(jìn)行8位轉(zhuǎn)換，由此轉(zhuǎn)換成256級灰度的單色圖像。用上述分析軟件分析所獲得的單色圖像以測量256級灰度的平均值。這使得能夠測量鎳鍍層31的截面中的單色圖像的256級灰度的平均值。對于FIB，可以應(yīng)用例如由日立公司制造的聚焦離子束加工裝置(型號FB-2000)。對于TEM，可以應(yīng)用例如由日立公司制造的透射電子顯微鏡(型號HD-2000)。此外，在上述鎳鍍層31的與外表面垂直的截面中，構(gòu)成鎳鍍層31的各晶粒的截面積的平均值大于等于0.002 μ m2并且小于等于0.035 μ m2 (更優(yōu)選地，大于等于0.005 μ m2并且小于等于0.025 μ m2)。此外，各晶粒的截面積的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于等于0.002 μ m2并且小于等于0.045 μ m2(更優(yōu)選地，大于等于0.003 μ m2并且小于等于0.035 μ m2)。S卩，晶粒被構(gòu)造成截面積的平均值比較小并且比較微細(xì)，但不過分粗大。代替將構(gòu)成鎳鍍層31的各晶粒的截面積的平均值設(shè)定為上述數(shù)值范圍，或者除了將各晶粒的截面積的平均值設(shè)定為上述數(shù)值范圍之外，構(gòu)成鎳鍍層31的各晶粒的外形的長度(周長)的平均值可以大于等于0.2 μ m并且小于等于0.9 μ m (更優(yōu)選地，大于等于0.3 μ m并且小于等于0.7 μ m)并且各晶粒的外形的長度的標(biāo)準(zhǔn)偏差可以大于等于0.1 μ m并且小于等于0.8 μ m(更優(yōu)選地，大于等于0.2 μ m并且小于等于0.6 μ m)。此外，代替將截面積或周長的平均值設(shè)定為上述數(shù)值范圍，或者除了將截面積或周長的平均值設(shè)定為上述數(shù)值范圍之外，通過用構(gòu)成鎳鍍層31的各晶粒的截面的長軸除以短軸所得的長寬比的平均值可以大于等于1.0O并且小于等于2.50(更優(yōu)選地，大于等于1.25并且小于等于2.10)。可以如下地測量晶粒的截面積的平均值、晶粒的外形的長度的平均值、晶粒的長寬比的平均值以及晶粒的截面積的標(biāo)準(zhǔn)偏差。即，將晶粒(100至110個)的輪廓從在如下區(qū)域中提取的上述提取圖像轉(zhuǎn)印到薄紙，該區(qū)域落在從鎳鍍層31的外表面起向內(nèi)2μπι的范圍內(nèi)。然后，掃描該薄紙以獲取圖像數(shù)據(jù)，并且用預(yù)定的圖像軟件(例如，paint)將該圖像數(shù)據(jù)二值化。用預(yù)定的分析軟件(例如，imagej)分析該二值化的圖像數(shù)據(jù)，以測量各晶粒的截面積、外形的長度和長寬比。然后，計算所測量的數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，以測定晶粒的截面積的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。隨后，將給出對如上所述構(gòu)造的火花塞I的制造方法的說明。首先，預(yù)先加工金屬殼3。即，使圓柱狀的金屬材料(例如，諸如S17C或S25C等的鐵基材料或不銹鋼材料)經(jīng)受冷鍛以由此形成通孔并造出毛坯。然后，使毛坯經(jīng)受切削以配置外形，由此獲得金屬殼的中間體。隨后，將由鎳基合金制成的直棒狀的接地電極27電阻焊接到金屬殼的中間體的前端面。由于在焊接時發(fā)生所謂的流掛(sagging)，所以在流掛被消除后，通過滾壓(rolling)在金屬殼的中間體的預(yù)定部分形成螺紋部15。結(jié)果，獲得焊接有接地電極27的金屬殼3。此外,利用滾鍍(barrel plating)使焊接有接地電極27的金屬殼3經(jīng)受電鍍，由此在金屬殼3的外表面形成鎳鍍層31。在電鍍時，所使用的滾鍍裝置(未示出)包括存儲含有硫酸鎳(NiS04)、氯化鎳(NiCl2)或硼酸(H3BO3)的酸性電鍍液(pH值大約為3至4)的電鍍槽，以及具有由網(wǎng)或穿孔板形成的壁面并且浸入電鍍液中的保持容器。具體地，金屬殼3容納在保持容器中，并且金屬殼3浸入電鍍液中。然后，在由預(yù)定的馬達(dá)使保持容器轉(zhuǎn)動的同時，允許直流電流流入金屬殼3中預(yù)定時間，由此在金屬殼3的整個表面形成鎳鍍層31。在形成具有上述預(yù)定厚度的鎳鍍層31時，可以在將直流電流的電流密度設(shè)定為較低的狀態(tài)下延長通電時間，或者可以在將直流電流的電流密度設(shè)定為較高的狀態(tài)下縮短通電時間。在該情況下，當(dāng)在直流電流的電流密度被設(shè)定為較低的狀態(tài)下延長通電時間時，構(gòu)成鎳鍍層31的晶粒均勻地附著于金屬殼3，并且鎳鍍層31的晶層的晶界處的粗糙度小(即，在(100 )面內(nèi)定向的晶粒的數(shù)量較多)。相反，當(dāng)在直流電流的電流密度被設(shè)定為較高的狀態(tài)下縮短通電時間時，構(gòu)成鎳鍍層31的晶粒不均勻地附著于金屬殼3，并且鎳鍍層31的晶界處的粗糙度較大(即，在(110 )面內(nèi)或在(111)面內(nèi)定向的晶粒的數(shù)量較多)。此外，當(dāng)通電時間延長并且電流密度被設(shè)定為較低時，構(gòu)成鎳鍍層31的各晶粒均勻地生長，由此使晶粒微細(xì)化。結(jié)果，各晶粒的截面積、周長和長寬比變得較小，并且各晶粒在尺寸上變得大致一致。另一方面，當(dāng)通電時間縮短并且電流密度被設(shè)定為較高時，各晶粒的生長變得不均勻，由此使晶粒粗大化。結(jié)果，各晶粒的截面積、周長和長寬比變得較大，并且各晶粒的尺寸是不同的?？紤]到這些事實(shí)，在本實(shí)施方式中，在電鍍時，通電時間較長(例如，大于等于55分鐘并且小于等于85分鐘)而電流密度較低(例如，大于等于0.24A/dm2并且小于等于0.36A/dm2)。結(jié)果，能夠充分地減小鎳鍍層31的晶界上的粗糙度，并且能夠相對減小構(gòu)成鎳鍍層31的各晶粒的截面積、周長和長寬比。此外，能以大致均勻的尺寸形成各晶粒。此外，與上述金屬殼3分開地預(yù)先制造絕緣體2。例如，由主要包含氧化鋁并且還包含粘接劑等的原料粉末來制備成型用生料顆粒，并且通過對生料顆粒進(jìn)行橡膠加壓成型而獲得筒狀的成形體。使如此獲得的成形體經(jīng)受磨削以由此成型。然后將所成型的成形體在烘焙爐內(nèi)烘焙以獲得絕緣體2。另外，與上述金屬殼3和絕緣體2分開地預(yù)先制造中心電極5。即，使中央部設(shè)置有銅合金以提高散熱性的鎳基合金經(jīng)受鍛造以制成中心電極5。然后，通過玻璃密封層8和9將中心電極5、端子電極6和電阻器7密封并固定至如上所述獲得的絕緣體2。通常通過混合硼娃玻璃(borosilicate glass)和金屬粉末來制備玻璃密封層8和9。在所制備的混合物被注入絕緣體2的軸向孔4中以夾著電阻器7之后，在通過端子電極6從后面加壓所制備的混合物的同時用烘焙爐對所制備的混合物加熱，由此密封并固定中心電極5。此時，可以在絕緣體2的后端側(cè)主干部10的表面上同時烘焙出釉層，或者可以在絕緣體2的后端側(cè)主干部10的表面上預(yù)先形成釉層。隨后，具有中心電極5和端子電極6的絕緣體2以及具有接地電極27的金屬殼3通過彎邊而彼此固定。即，如圖3的(a)所示，金屬殼3的前端側(cè)插入第一模51以通過第一模51保持金屬殼3。然后，從金屬殼3的上方安裝第二模52。第二模52是筒狀的，并且具有彎曲表面部52f，彎曲表面部52f具有與彎邊部20的形狀對應(yīng)的彎曲表面形狀。在安裝第二模52之后，由第一模51和第二模52夾著金屬殼3，并且沿著軸線CLl對金屬殼3施加加壓力。結(jié)果,如圖3的(b)所不,金屬殼3的后端側(cè)開口部被沿徑向向內(nèi)彎邊以形成彎邊部20，由此使絕緣體2和金屬殼3彼此固定。然后，設(shè)置環(huán)狀的密封墊18，并且接地電極27朝向中心電極5側(cè)彎曲。最后，調(diào)整形成于中心電極5和接地電極27之間的火花放電間隙28的尺寸以獲得上述的火花塞I。如上所詳述的，根據(jù)本實(shí)施方式，在通過使用200kV的加速電壓用透射電子顯微鏡觀察鎳鍍層31的與外表面垂直的截面時所獲得的、黑為O級灰度并且白為255級灰度的256級灰度的單色圖像中，灰度的平均值大于等于170。因此，能夠充分地減小構(gòu)成鎳鍍層31的晶粒的晶界處的粗糙度，并且能夠確實(shí)地防止晶層的一部分變薄。結(jié)果，當(dāng)應(yīng)力施加于鎳鍍層31使得金屬殼3的后端部彎曲時，各晶層能夠充分地吸收應(yīng)力。此外，灰度圖像的平均值小于等于230，由此，防止過分減小晶界上的粗糙度。因此，能夠充分地確保晶層之間的接觸面積，并且能夠充分地增強(qiáng)晶界結(jié)合力。結(jié)果，能夠抑制在應(yīng)力施加到晶層時晶層的浮起和剝離。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠在各晶層中更確實(shí)地吸收應(yīng)力，并且能夠有效地抑制晶層的剝離。結(jié)果，能夠改善鎳鍍層31到金屬殼3的粘著性。此外，能夠充分發(fā)揮通過設(shè)置鎳鍍層31來改善耐腐蝕性的效果。此外，由于各晶粒的截面積的平均值、周長的平均值和長寬比的平均值中的任一個均落在上述數(shù)值范圍內(nèi)，所以能夠更加減小晶界的粗糙度，此外，能夠進(jìn)一步極大地確保各晶層的接觸面積。結(jié)果，能夠在各晶層處進(jìn)一步確實(shí)地吸收應(yīng)力，能夠更加增強(qiáng)晶界結(jié)合力，并且能夠進(jìn)一步改善鎳鍍層31的粘著性。
為了確認(rèn)由以上實(shí)施方式獲得的效果，在通過使用200kV的加速電壓用透射電子顯微鏡觀察鎳鍍層的與外表面垂直的截面時所獲得的、黑為O級灰度并且白為255級灰度的256級灰度的單色圖像中，制備通過改變進(jìn)行電鍍處理時的通電時間或電流密度而使單色圖像的灰度的平均值多樣地變化的多個金屬殼樣本，并且對各樣本進(jìn)行電鍍粘著性試驗(yàn)。下面將說明電鍍粘著性試驗(yàn)的概要。即，在室溫下對金屬殼樣本進(jìn)行上述彎邊處理以使彎邊部形成于金屬殼樣本并使各樣本和絕緣體固定。然后,觀察所形成的彎邊部處的鎳鍍層的狀態(tài)，對于鍍層不從金屬殼浮起或剝離的樣本給予評價“ ◎”以表示鍍層到金屬殼的粘著性特別優(yōu)異。此外，對于鍍層浮起但是鍍層浮起的部分的面積(浮起面積)充分小到小于等于彎邊部的表面積的5%的樣本給予評價“〇”以表示粘著性優(yōu)異。另一方面，對于浮起面積大于彎邊部的表面積的5%但小于等于彎邊部的表面積的10%的樣本給予評價“Λ”以表示粘著性稍差，并且對于浮起面積超出10%的樣本給予評價“ X ”以表示粘著性差。此外，基于在JIS H8502中規(guī)定的中性鹽噴霧試驗(yàn)方法(neutral salt spraytest method)對已形成有彎邊部的金屬殼樣本進(jìn)行耐腐蝕性評價試驗(yàn)。S卩,各樣本被放在噴灑鹽水的大氣中48小時,并且確認(rèn)是否在彎邊部的表面形成赤銹(red rust)。在該情況下，對于確認(rèn)沒有赤銹形成的樣本給予評價“ ◎ ”以表示耐腐蝕性特別優(yōu)異，并且對于形成有赤銹的部分的面積(赤銹面積)充分小到小于等于彎邊部的表面積的5%的樣本給予評價“〇”以表示耐腐蝕性優(yōu)異。另一方面，對于赤銹面積大于彎邊部的表面積的5%但小于等于彎邊部的表面積的10%的樣本給予評價“Λ”以表示耐腐蝕性稍差。表I分別示出了電鍍粘著性試驗(yàn)和耐腐蝕性評價試驗(yàn)的結(jié)果。此外，表I示出了進(jìn)行電鍍處理時的通電時間和電流密度。在各樣本中，進(jìn)行電鍍處理時的通電時間和電流密度彼此相同，并且分別制備試驗(yàn)樣本和用于測量灰度的平均值的樣本。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種火花塞,其包括: 筒狀的金屬殼，其在軸線方向上延伸；以及 鎳鍍層，其由包含作為主成分的鎳的金屬制成并且覆蓋所述金屬殼的外表面， 其中，在通過使用200kV的加速電壓用透射電子顯微鏡觀察所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面時所獲得的、黑為O并且白為255的256級灰度的單色圖像中，所述單色圖像的256級灰度的平均值大于等于170并且小于等于230。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于， 在所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面中，構(gòu)成所述鎳鍍層的各晶粒的截面積的平均值大于等于0.002 μ m2并且小于等于0.035 μ m2，各晶粒的截面積的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于等于0.002 μ τα并且小于等于0.045 μ m2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其特征在于， 在所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面中，構(gòu)成所述鎳鍍層的各晶粒的外形的長度的平均值大于等于0.2 μ m并且小于等于0.9 μ m，各晶粒的外形的長度的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于等于0.1 μ m并且小于等于0.8 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 在所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面中，通過用構(gòu)成所述鎳鍍層的各晶粒的截面的長軸除以短軸所獲得的長寬比的平均值大于等于1.00并且小于等于2.50。
5.一種火花塞用金屬殼，所述金屬殼呈筒狀并在軸線方向上延伸，所述金屬殼包括鎳鍍層，該鎳鍍層由包含作為主成分的鎳的金屬制成并且覆蓋所述金屬殼的外表面， 其中，在通過使用200kV的加速電壓用透射電子顯微鏡觀察所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面時所獲得的、黑為O并且白為255的256級灰度的單色圖像中，所述單色圖像的256級灰度的平均值大于等于170并且小于等于230。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的火花塞用金屬殼,其特征在于， 在所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面中，構(gòu)成所述鎳鍍層的各晶粒的截面積的平均值大于等于0.002 μ m2并且小于等于0.035 μ m2，各晶粒的截面積的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于等于0.002 μ τα并且小于等于0.045 μ m2。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的火花塞用金屬殼，其特征在于， 在所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面中，構(gòu)成所述鎳鍍層的各晶粒的外形的長度的平均值大于等于0.2 μ m并且小于等于0.9 μ m，各晶粒的外形的長度的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于等于0.1 μ m并且小于等于0.8 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 在所述鎳鍍層的與外表面垂直的截面中，通過用構(gòu)成所述鎳鍍層的各晶粒的截面的長軸除以短軸所獲得的長寬比的平均值大于等于1.00并且小于等于2.50。
全文摘要
改善了鎳鍍層到金屬殼的粘著性，由此充分發(fā)揮了通過設(shè)置鎳鍍層來改善耐腐蝕性的效果。火花塞(1)包括在軸線(CL1)方向上延伸的筒狀的金屬殼(3)；和由含有作為主成分的鎳的金屬制成并且覆蓋金屬殼(3)的外表面的鎳鍍層(31)。在通過使用200kV的加速電壓用透射電子顯微鏡觀察鎳鍍層的與外表面垂直的截面時所獲得的、黑為0并且白為255的256級灰度的單色圖像中，單色圖像的256級灰度的平均值大于等于170并且小于等于230。
文檔編號C25D7/00GK103109425SQ20118004434
公開日2013年5月15日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者兒玉和宏, 那須弘哲 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社