CN102150333A

CN102150333A - 火花塞

Info

Publication number: CN102150333A
Application number: CN2009801353826A
Authority: CN
Inventors: 鸟居计良; 田中智雄; 铃木彰; 无笹守; 宫下直道; 吉本修
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2029-09-09
Also published as: US8410673B2; KR20110063754A; EP2325960A4; WO2010029944A1; EP2325960A1; US20110163653A1; JPWO2010029944A1; EP2325960B1; JP5141769B2; KR101243510B1; CN102150333B

Abstract

对于具有通过激光焊接而接合有贵金属电极头的接地电极的火花塞，为了抑制在接地电极主体部的接合部与贵金属电极头的熔融部处的挖空，以提高接地电极主体部的耐高温氧化性以及防止贵金属电极头的脱落，根据本发明，提供一种火花塞，其包括：筒状的金属壳；筒状的绝缘体，其被保持在金属壳中；中心电极，其被保持在绝缘体中；以及接地电极，其包括接地电极主体部和贵金属电极头，接地电极主体部的一端与金属壳固定连接，另一端面对中心电极，贵金属电极头在面对中心电极的前端的位置与接地电极主体部接合，在中心电极的前端与贵金属电极头之间形成火花放电间隙，其中，接地电极主体部的至少与贵金属电极头接合的接合部由如下的Ni合金制成：该Ni合金含有12质量％至45质量％的Cr、7质量％以下的Fe、0.5质量％至5质量％的Al、0.3质量％至5质量％的Si以及50质量％以上的剩余部分，并且接合部与贵金属电极头通过激光焊接或电子束焊接而接合。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种火花塞，特别涉及一种具有如下接地电极的火花塞：该接地电极设置有作为火花放电构件的贵金属电极头。

背景技术

通常，内燃机中使用的火花塞包括中心电极和接地电极，其中，中心电极经由绝缘体被装配到筒状的金属壳中，接地电极的一端与金属壳接合，而另一端面对中心电极的前端。此外，为了提高点火性，还使用如下火花塞：该火花塞具有接地电极，该接地电极具有贵金属电极头，该贵金属电极头在面对中心电极的前端的情况下被凸设于从金属壳延伸到中心电极的前端的接地电极主体部(例如，参考专利文献1)。

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2002-237365号公报

发明内容

发明要解决的问题

在具有通过激光焊接接合有贵金属电极头的接地电极的火花塞中，由于金属构成接地电极主体部，所以，以Ni为主要成分的Ni合金由于其优异的耐腐蚀性而非常适合。例如，使用诸如Inconel^TM 600或Inconel^TM 601等Ni合金。然而，由于接地电极被最突出地安装在燃烧室中，所以，接地电极的温度达到1000℃左右，在某些情况下达到1000℃以上。因此，当长时间使用接地电极时，接地电极主体部的接合部与贵金属电极头彼此熔合的熔融部热劣化，于是熔融部的外周面的一部分会变细(以下称为“凹陷(hollow)”)。此外，接地电极长时间暴露于高温氛围中，会使接地电极主体部氧化。在某些情况下，贵金属电极头会脱落。

因此，关于具有通过激光焊接接合有贵金属电极头的接地电极的火花塞，本发明的目的是抑制接地电极主体部的接合部与贵金属电极头熔合的熔融部的凹陷，以及提高接地电极主体部的耐高温氧化性，从而防止贵金属电极头脱落。

用于解决问题的方案

本发明人分析了接地电极主体部的接合部与贵金属电极头熔合的熔融部，并且发现氧化铁是造成凹陷的最主要原因，构成接地电极主体部的Ni合金含有Fe，并且Fe熔入到熔融部中。此外，本发明人发现，Al和Si的含量有助于提高接地电极主体部的耐高温氧化性。另外，本发明人发现，减小Fe的含量以及含有特定量的Al和Si是有效的。本发明以上述认知为基础。

换句话说，本发明提供如下的火花塞。

(1)一种火花塞，其包括：

筒状的金属壳；

筒状的绝缘体，其由所述金属壳保持；

中心电极，其被保持在所述绝缘体中；以及

接地电极，其包括接地电极主体部和贵金属电极头，所述接地电极主体部的一端与所述金属壳固定连接，所述接地电极主体部的另一端面对所述中心电极，所述贵金属电极头在面对所述中心电极的前端的位置与所述接地电极主体部接合，在所述中心电极的前端与所述贵金属电极头之间形成火花放电间隙，

其中，所述接地电极主体部的至少与所述贵金属电极头接合的接合部由如下的合金制成：该合金含有12质量％至45质量％的Cr、7质量％以下的Fe、大于0.5质量％小于等于5质量％的Al、大于0.3质量％小于等于5质量％的Si以及作为剩余成分的、50质量％以上的Ni，并且

所述接合部与所述贵金属电极头通过激光焊接或电子束焊接而接合。

(2)在(1)所限定的火花塞中，Al的含量为0.7质量％以上并且Si的含量为0.7质量％以上。

(3)在(1)或(2)所限定的火花塞中，构成所述接合部的合金含有Y、Hf、Zr、La、Ce和Nd中的至少一种并且含量为0.01质量％至0.4质量％。

(4)在(1)至(3)中任一项所限定的火花塞中，构成所述接合部的合金含有0.005质量％至5质量％的Mn。

(5)在(1)至(4)中任一项所限定的火花塞中，所述贵金属电极头由Pt合金制成。

(6)在(5)所限定的火花塞中，所述Pt合金含有Ir、Rh、Ru和Ni中的至少一种。

(7)在(5)或(6)所限定的火花塞中，所述接合部与所述贵金属电极头彼此熔合的熔融部含有3质量％以下的Fe、10质量％至60质量％的Ni、15质量％至75质量％的Pt、4质量％至35质量％的Cr、0.03质量％至2质量％的Al以及0.03质量％至2质量％的Si。

(8)在(7)所限定的火花塞中，所述熔融部含有0.1质量％以上的Al和0.1质量％以上的Si。

(9)在(7)或(8)所限定的火花塞中，所述熔融部含有Y、Hf、Zr、La、Ce和Nd中的至少一种并且含量为0.001质量％至0.2质量％。

(10)在(7)至(9)中任一项所限定的火花塞中，所述熔融部含有0.0025质量％至3质量％的Mn。

(11)在(1)至(10)中任一项所限定的火花塞中，当所述接地电极主体部的从所述接地电极主体部与所述金属壳接合的接合端部起到所述贵金属电极头的接合位置的纵向长度为L，并且所述接地电极主体部的与纵向垂直的截面积为S时，满足29≤L²/S≤49的关系，并且所述接地电极主体部在室温下的热传导率为18W/(m·K)以下。

(12)在(11)所限定的火花塞中，在所述接地电极主体部的所述纵向长度L的1/2以上的范围中，所述接地电极主体部的所述截面积S的10％以上是由Cu或Cu合金制成的，并且满足35≤L²/S≤70的关系。

(13)在(1)至(12)中任一项所限定的火花塞中，所述接地电极主体部具有台座部，所述台座部在面对所述中心电极的前端的位置与所述接地电极主体部的表面固定连接，所述台座部由所述合金制成并且所述贵金属电极头通过激光焊接或电子束焊接与所述台座部接合。

发明的效果

根据本发明的火花塞，由于贵金属电极头被设置于接地电极，所以点火性优异。此外，由于构成接地电极主体部的接合部的Ni合金中的Fe的含量等于或小于预定值，所以可抑制在接地电极主体部的接合部与贵金属电极头熔合的熔融部导致凹陷的氧化铁生成。此外，由于构成接地电极主体部的接合部的Ni合金含有特定量的Al和Si，所以可提高接地电极主体部的耐高温氧化性。由此，可提高贵金属电极头与接地电极主体部的焊接强度，从而防止贵金属电极头脱落。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施方式的火花塞的截面图。

图2是图1所示的火花塞的接地电极附近的放大图。

图3是示出示例性实施方式中的熔融部的采样部位的图。

具体实施方式

下面将参照附图说明根据本发明的优选示例性实施方式的火花塞。

图1是根据本发明的示例性实施方式的火花塞的截面图。图2是图1所示的火花塞的接地电极附近的放大图。

如图1所示，本发明的火花塞100包括：筒状的金属壳11；筒状的绝缘体12，其被装配于金属壳11中并且具有从金属壳11的前端11a露出的前端12a；中心电极13，其以中心电极13的前端13a从绝缘体12的前端12a露出的方式被布置于绝缘体12中；以及接地电极14，其一端与金属壳11的前端11a接合，另一端面对中心电极13的前端13a。

金属壳11由碳素钢等制成，并且在金属壳11的外周形成有用于将火花塞100安装于例如内燃机的气缸盖的螺纹部15。在沿轴向形成的贯通孔16的后端(图1的上方)，端子金属配件17在其末端17a露出的情况下被插入到并被固定于由氧化铝等烧结陶瓷制成的绝缘体12中，并且，在贯通孔16的前端(图1的下方)，中心电极13在前端13a露出的情况下被插入并被固定于绝缘体12中。

另外，在贯通孔16中，电阻构件18被配置于端子金属配件17与中心电极13之间的中间部，并且导电玻璃密封层19和20被布置于电阻构件18的轴向两端。换句话说，中心电极13与端子金属配件17经由电阻构件18以及导电玻璃密封层19和20彼此电连接。导电玻璃密封层19和20以及电阻构件18形成导电连接层。此外，电阻构件18可省略，从而端子金属配件17与中心电极13接合到单一导电玻璃密封层。

如图2所示，中心电极13由具有优异耐热性和耐腐蚀性的Ni合金形成为圆柱状。中心电极13的前端13a通过激光焊接等与圆柱状的贵金属电极头21固定连接，由于Ir具有优异的耐火花消耗性，贵金属电极头21由以Ir为主要成分的Ir合金制成。优选地，贵金属电极头21含有Pt、Rh、Ru和Ni中的至少一种，以提高耐磨损性。此外，主要成分是指在所含有的所有成分中含量最多的成分。

以如下方式构造接地电极14：在台座23介于贵金属电极头与接地电极主体部之间的状态下，将贵金属电极头22设置于接地电极主体部14A的面对中心电极13的位置。接地电极主体部14A是由具有优异耐热性和耐腐蚀性的Ni合金制成的棱柱构件，并且包括通过焊接固定于金属壳11的基部14a、位于接地电极主体部14A中间的弯曲部14c以及面对中心电极13的前端14b。结果，接地电极主体部被弯曲成大致L状。这里，以Pt为主要成分的圆柱状Pt合金可用作贵金属电极头22。优选地，贵金属电极头22含有Ir、Rh、Ru和Ni中的至少一种，以提高耐磨损性。

台座23由含有12质量％至45质量％的Cr、7质量％以下的Fe、0.5质量％至5质量％的Al、0.3质量％至5质量％的Si以及50质量％以上的剩余部分(balance)的Ni合金制成。Cr在台座表面上形成Cr₂O₃膜，由此抑制高温氧化。然而，当Cr的含量低于12质量％时，不能获得足够的耐高温氧化性。另外，尽管随着Cr的含量的增加耐高温氧化性提高，但是，当Cr的含量超过20质量％时，生成γ′相，使得难以加工该合金。当在590℃以下获得平衡状态时，生成γ′相。通过在590℃以上进行固溶处理(solidsolution treatment)或淬火，可抑制γ′相的生成。然而，当Cr的含量为45质量％以下时，可抑制抑制γ′相的生成。换句话说，当Cr的含量超过45质量％时，γ′相和(Cr)Ni相增加，使得不能加工该合金。另外，优选地，Cr的含量为18质量％至30质量％，以进一步提高加工性和耐高温氧化性。

由于火花塞被用于发动机内的高温振动状态下，所以还要求强度。因此，台座所用材料的固溶强化是有效的。由此，必须选择具有宽的固溶极限(solid solution limit)以及具有与Ni的氧化物形成自由能相等的氧化物形成自由能的元素作为向台座所用材料添加的元素。此外，成本也是重要的。Fe是满足上述条件的最适宜的元素。但是，Fe的氧化物形成自由能低于Ni的氧化物形成自由能，于是Fe比Ni优先形成氧化物。因此，尽管优选地Fe的含量理论上为0％，但是，考虑到强度，合金可含有作为下限的0.00005质量％的Fe。然而，当Fe的含量超过7质量％时，在贵金属电极头22和台座23的熔融部凹陷现象显著。

台座所用材料还含有Al和Si，以提高耐高温氧化性。Al在Cr₂O₃膜紧下方形成Al₂O₃膜，由此期望提高耐高温氧化性。此外，Si形成SiO₂钝化膜，并且也被期望提高耐高温氧化性。然而，当Al的含量增大时，加工性降低。因此，Al的含量为0.5质量％至5质量％。此外，优选地，Al的含量的下限为0.7质量％，以进一步提高耐高温氧化性。另外，当Si的含量增大时，Si会与贵金属成分、特别是Pt一起形成具有低熔融温度的合金，由此降低焊接强度。因此，Si的含量为0.3质量％至5质量％。此外，优选地，Si的含量的下限为0.7质量％，以进一步提高耐高温氧化性。另外，Al和Si的总含量优选为8质量％以下。

除了上述元素之外，台座所用材料的剩余部分含有50质量％以上的Ni。当具有优异耐腐蚀性的Ni的含量为50质量％以上时，可有效地抑制预点火发生。此外，在剩余部分中Ni的含量优选为60质量％以上。

另外，优选地，台座所用材料含有Mn，以进一步提高耐高温氧化性。Mn增强Cr₂O₃膜与台座所用合金的基材？的粘接强度，并在Cr₂O₃膜的紧下方形成MnO₂，该MnO₂用作氧吸收剂(oxygen getter)，并降低台座内的氧分压，以抑制内部氧化。然而，当Mn过量时，Mn会与包含在由燃料或发动机油燃烧而产生的燃烧气体中的硫发生反应，由此形成硫化物，从而加速氧化(腐蚀)。因此，在台座所用材料中Mn的含量优选为0.005质量％至5质量％。

优选地，台座所用材料含有Y、Hf、Zr、La、Ce和Nd中的至少一种并且含量为0.01质量％以上，使得可以进一步提高耐高温氧化性。然而，当上述元素的含量太大时，加工性降低。因此，优选地，上述元素的含量为0.4质量％以下。

上述成分之外的成分不受限制，并且除了不可避免的杂质之外，可根据目的适当地选择和添加。

台座23和贵金属电极头22通过激光焊接或电子束焊接而接合。尽管通过焊接形成的熔融部由台座23所用材料和贵金属电极头22所用材料的合金制成，但是，由于如上所述，台座23所用材料的Fe的含量是7质量％以下，所以熔融部中Fe的含量也很少，从而抑制作为凹陷主因的氧化铁的生成。另外，由于台座23所用材料含有Al和Si，并且由此熔融部也含有Al和Si，所以进一步提高耐高温氧化性。此外，当含有Mn时，进一步提高耐高温氧化性。

更具体地，当贵金属电极头22由Pt合金制成时，熔融部含有3质量％以下的Fe、10质量％至60质量％的Ni、15质量％至75质量％的Pt、4质量％至35质量％的Cr、0.03质量％至2质量％的Al以及0.03质量％至2质量％的Si。为了提高耐高温氧化性，更加优选地，Al和Si两者的含量均为0.1质量％以上。此外，当台座23所用材料含有Mn时，优选地，Mn的含量为0.0025质量％至3质量％。

此外，当台座23含有Y、Hf、Zr、La、Ce和Nd中的至少一种时，熔融部也含有相应的元素。此时，上述元素的含量优选为0.001质量％至0.2质量％。

尽管如上所述Cr形成Cr₂O₃膜以抑制氧化，但是，熔融部易受火花侵蚀的影响，使得Cr₂O₃膜被毁坏。结果，氧渗透到熔融部中，从而引起内部氧化。对内部氧化具有最大影响的是Fe。当熔融部中Fe的含量减小到3质量％以下时，可有效地防止熔融部的凹陷。此外，当熔融部中Ni或Pt的含量太大或太小时，熔融部的热膨胀系数接近台座的热膨胀系数或贵金属电极头的热膨胀系数，使得熔融部的热膨胀系数与贵金属电极头的热膨胀系数之差或熔融部的热膨胀系数与台座的热膨胀系数之差增大。当在该状态下施加冷热循环时，在熔融部和贵金属电极头之间或在熔融部和台座之间产生裂纹，使得贵金属电极头会从台座脱落。由此，以如上所述的含量包含Pt和Ni。此外，在熔融部中以如上所述的含量包含Al、Si和Mn，使得可提高耐高温氧化性。

台座23在其一侧形成与贵金属电极头22接合的圆柱状支撑部，并且在另一侧形成直径比支撑部的直径大的与接地电极主体部14A接合的凸缘部。台座23的凸缘部通过电阻焊接与接地电极主体部14A的表面接合。火花放电间隙(g)形成在贵金属电极头22和中心电极13的前端13a之间。台座23和贵金属电极头22通过激光焊接或电子束焊接事先彼此接合以形成接合体，随后该接合体通过电阻焊接与接地电极主体部14A接合。

此外，优选地，当接地电极主体部的从其与金属壳11接合的接合部起到贵金属电极头22的接合部的中心C的纵向长度为L，并且接地电极主体部的与纵向垂直的截面积为(S)时，接地电极主体部14A满足29≤L²/S≤49的关系，并且接地电极主体部14A在室温下的热传导率为18W/(m·K)以下。当接地电极主体部14A的截面积(S)减小以及接地电极主体部14A的长度(L)变长时，即，当L²/S大于29时，熔融部的温度升高。另外，当接地电极主体部14A的热传导率为18W/(m·K)以下时，由于施加到接地电极14的热量难以逃逸到金属壳11，所以熔融部的温度趋于升高。但是，台座23是由上述合金制成的，从而可有效地防止在熔融部发生凹陷。此外，当L²/S小于29时，熔融部的温度不会升高太多，从而在熔融部不会发生凹陷。换句话说，难以实现本发明的效果。此外，当L²/S大于49时，前端14b的温度过度升高，从而易于发生预点火。

此外，尽管接地电极主体部14A由Ni合金制成，但是优选地，在接地电极主体部的纵向长度(L)的1/2以上的范围中，优选遍及接地电极主体部的全长，截面积(S)的10％以上是由室温下热传导率为250W/(m·K)的金属或合金制成，并且满足35≤L²/S≤70的关系。当使用室温下热传导率为250W/(m·K)以上的金属或合金时，熔融部的温度难以升高，从而有效地抑制凹陷，并且也抑制预点火。此外，由于Cu或Cu合金廉价并且具有良好的加工性，所以优选Cu或Cu合金作为室温下热传导率为250W/(m·K)以上的金属。此外，接地电极主体部14A以如下方式构造：接地电极主体部14A的芯由上述金属制成，并且Ni合金包围该芯。

可对本发明进行各种变型。例如，可省去台座23，从而贵金属电极头22通过激光焊接与接地电极主体部14A直接接合。此时，优选地，接地电极主体部14A的至少与贵金属电极头22接合的接合部(优选地，接地电极主体部整体)由如上所述的合金制成。

实施例

下面将参照实施例更具体地说明本发明。然而，应当注意的是，本发明并不限于此。

(试验-1)

通过加工由表1所示的材料制成的坯料来制作截面形状为高1.4mm、宽2.5mm的线材以及具有凸缘部和直径为0.8mm的支撑部的台座。制备由Pt-10Rh(Pt含有10质量％的Rh)制成的直径为0.74mm的柱状体作为贵金属电极头。然后，贵金属电极头和台座通过激光焊接而接合。同时，表1中的剩余部分是不可避免的杂质。这里，为了评价线材和台座的加工性，检验所制作的线材和台座的表面和内部是否产生创痕或裂纹。当不存在创痕或裂纹时，在表1中标记“○”，当生成创痕或裂纹时，在表1中标记“×”。

作为试验台试验，将均具有如下接合体的火花塞安装于1200℃的冷热试验机：贵金属电极头与不同组成的台座在该接合体处被焊接在一起，随后，由气体燃烧器对火花塞加热2分钟，然后冷却1分钟，从而形成一个循环。600次循环之后，检查熔融部。当熔融部处不存在须状的析出物时，在表1的试验台试验评价栏内标记“○”，这意味着试验成功，而当熔融部处存在须状的析出物时，标记“×”。此外，当在试验期间贵金属电极头从台座脱落时，标记“det.”。

此外，作为实机耐久性试验，将与试验台试验中所使用的火花塞相同的火花塞安装于2000cc的直列六缸发动机，然后经受5500rpm(全开)一分钟以及750rpm(空转)一分钟，这形成一个循环。每50小时之后，检查是否发生凹陷以及贵金属电极头是否脱落。关于凹陷评价，当与贵金属电极头的初始侧面相比台座与贵金属电极头的熔融部的最小外径部被向内凹陷(挖空)0.05mm以上时，在表1的实机评价栏内标记“×”，而当挖空程度小于0.05mm时，标记“○”。此外，当在耐久试验期间贵金属电极头从台座脱落时，标记“det.”。

从表1可以看出，通过使用具有根据本发明的组成的台座，可抑制台座和贵金属电极头的熔融部发生挖空，以提高熔融部的耐高温氧化性以及抑制贵金属电极头的脱落。实际中，优选200小时以上，从而具有根据本发明的组成的台座的效果明显。此外，可以看出，具有根据本发明的组成的台座还具有优异的加工性。此外，可以看出，Al的含量为0.7质量％以上，并且Si的含量为0.7质量％以上，从而，进一步提高台座的耐高温氧化性以及进一步抑制贵金属电极头的脱落。

(试验-2)

试验-1中所制作的台座与由Pt-10Rh制成的贵金属电极头通过激光焊接而接合。如图3示意性所示，在半截面中，焊接部的长度方向的最大长度为a，深度方向的最大长度为b，在各方向上画出了等分各长度的三条假想线，并且在九个交点处采样，随后，利用SEM对九个交点进行组成分析。在分析结果中，判断当Pt的含量为0～80质量％时，采样位置位于熔融部还是位于台座或贵金属电极头中。据此，得到熔融部处的采样位置的平均分析值。结果如表2所示。

此外，制作均具有如下接合体的火花塞：贵金属电极头与不同组成的台座在该接合体处被焊接在一起，然后对火花塞进行实机耐久性试验。结果如表2所示。

从表2可以看出，当在台座与贵金属电极头的熔融部中Fe的含量为3质量％以下时，抑制了熔融部的挖空。此外，可以看出，当Cr的含量为4质量％至35质量％，Al的含量为0.03质量％至2质量％并且Si的含量为0.03质量％至2质量％时，提高了熔融部的耐高温氧化性，并且抑制了贵金属电极头的脱落。此外，可以看出，当Al的含量为0.2质量％以上并且Si的含量为0.2质量％以上时，进一步提高熔融部的耐高温氧化性并且进一步抑制贵金属电极头的脱落。

(试验-3)

制作均具有如下接合体的火花塞：不同组成的台座与由Pt-10Rh制成的贵金属电极头在该接合体处被焊接在一起，使得熔融部的合金组成如表3所示，并将火花塞安装到1000℃的冷热试验机，随后，由气体燃烧器对火花塞加热2分钟，以及使火花塞冷却1分钟，这形成一个循环。在1000次循环之后，检查熔融部。当熔融部的氧化皮(oxidization scale)小于50％时，在表3中标记“○”，而当熔融部的氧化皮为50％以上时，标记“×”。

从表3可以看出，当熔融部中Pt的含量为15质量％至75质量％并且Ni的含量为10质量％至60质量％时，可将氧化皮抑制到50％以下，并且可确保贵金属电极头和台座之间的焊接强度。

(试验-4)

制作均具有如下接合体的火花塞：由表4所示的材料制成的台座与由Pt-10Rh制成的贵金属电极头在该接合体处被焊接在一起，并将火花塞安装于2000cc的直列六缸发动机，然后利用硫含量为0.03质量％的燃料使火花塞经受5500rpm(全开)一分钟以及750rpm(空转)一分钟，这形成一个循环。与试验-1同样，每50小时之后，检查是否发生挖空以及贵金属电极头是否脱落。结果如表4所示。

从表4可以看出，当台座含有0.005质量％至5质量％的Mn时，即使使用了含有大量硫的燃料，也可确保台座的耐高温氧化性并且抑制贵金属电极头的脱落。

(试验-5)

制作均具有如下接合体的火花塞：不同组成的台座与由Pt-10Rh制成的贵金属电极头在该接合体处被焊接在一起，使得熔融部的合金组成如表5所示，并对火花塞进行与试验-4的评价相同的评价，其中，每50小时之后，检查是否发生挖空以及贵金属电极头是否脱落。结果如表5所示。

从表5可以看出，当台座含有0.0025质量％至3质量％的Mn时，即使使用了含有大量硫的燃料，也可确保台座的耐高温氧化性并且抑制贵金属电极头的脱落。

(试验-6)

制作由Ni合金制成的热传导率为14W/(m·K)、18W/(m·K)或20W/(m·K)并且具有不同长度L和截面积S的接地电极主体部。使比较例1的台座或本发明的实施例10的台座与由Pt-10Rh制成的贵金属电极头接合的接合体与各接地电极主体部接合，以制作接地电极。具有各接地电极的火花塞被安装于2000cc的直列六缸发动机，随后经受5500rpm(全开)一分钟以及750rpm(空转)一分钟，从而形成一个循环。与试验-1同样，在200小时之后检查是否发生挖空。结果如表6至表8所示。在表中，“-”表示在比较例1的台座和实施例10的台座中都未发生挖空的情况，“○”表示在比较例1的台座中发生挖空而在实施例10的台座中未发生挖空的情况，这意味着存在抑制挖空的效果，而“×”表示在比较例1的台座和实施例10的台座中都发生挖空的情况。此外，“预点火”表示发生预点火，由此相应的火花塞不能用作火花塞。

[表6]

[表7]

[表8]

从表6至表8可以看出，当接地电极主体部的热传导率为18W/(m·K)以下并且接地电极主体部的形状满足29≤L²/S≤49的条件时，散热良好并且有效地抑制了熔融部处的挖空。

(试验-7)

制备具有由不同厚度的铜线制成的占接地电极主体部的截面积(S)的8％、10％或14％的芯部的Ni合金，用于制作形状与试验-6的形状相同的接地电极主体部。使比较例1的台座或实施例10的台座与由Pt-10Rh制成的贵金属电极头接合的接合体与各接地电极主体部接合，以制作接地电极。对具有各接地电极的火花塞进行如上所述的实机评价。评价结果如表9至表11所示，其中，判定标准与试验-6的判定标准相同。

[表9]

[表10]

[表11]

从表9至表11可以看出，当接地电极主体部的截面积(S)的10％以上是由铜线制成的，并且形状满足35≤L²/S≤70的条件时，散热良好并且进一步有效地抑制了熔融部处的挖空。此外，由于芯部的设置，使得整个接地电极的散热也被改善。

虽然已经参照本发明的实施例说明了本发明，但是本发明并不局限于这些实施例。本领域的普通技术人员应当理解，可在本发明的范围内进行形式和细节方面的各种变型。

本申请要求2008年9月9日提交的日本专利申请No.2008-230540的优先权，其内容通过引用包含于此。

附图标记说明：

11：金属壳

12：绝缘体

13：中心电极

14：接地电极

14A：接地电极主体部

22：贵金属电极头

23：台座

100：火花塞

Claims

1.一种火花塞，其包括：

筒状的金属壳；

筒状的绝缘体，其由所述金属壳保持；

中心电极，其被保持在所述绝缘体中；以及

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，Al的含量为0.7质量％以上并且Si的含量为0.7质量％以上。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，构成所述接合部的合金含有Y、Hf、Zr、La、Ce和Nd中的至少一种并且含量为0.01质量％至0.4质量％。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的火花塞，其特征在于，构成所述接合部的合金含有0.005质量％至5质量％的Mn。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的火花塞，其特征在于，所述贵金属电极头由Pt合金制成。

6.根据权利要求5所述的火花塞，其特征在于，所述Pt合金含有Ir、Rh、Ru和Ni中的至少一种。

7.根据权利要求5或6所述的火花塞，其特征在于，所述接合部与所述贵金属电极头彼此熔合的熔融部含有3质量％以下的Fe、10质量％至60质量％的Ni、15质量％至75质量％的Pt、4质量％至35质量％的Cr、0.03质量％至2质量％的Al以及0.03质量％至2质量％的Si。

8.根据权利要求7所述的火花塞，其特征在于，所述熔融部含有0.1质量％以上的Al和0.1质量％以上的Si。

9.根据权利要求7或8所述的火花塞，其特征在于，所述熔融部含有Y、Hf、Zr、La、Ce和Nd中的至少一种并且含量为0.001质量％至0.2质量％。

10.根据权利要求7至9中的任一项所述的火花塞，其特征在于，所述熔融部含有0.0025质量％至3质量％的Mn。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的火花塞，其特征在于，当所述接地电极主体部的从所述接地电极主体部与所述金属壳接合的接合端部起到所述贵金属电极头的接合位置的纵向长度为L，并且所述接地电极主体部的与纵向垂直的截面积为S时，满足29≤L²/S≤49的关系，并且所述接地电极主体部在室温下的热传导率为18W/(m·K)以下。

12.根据权利要求11所述的火花塞，其特征在于，在所述接地电极主体部的所述纵向长度L的1/2以上的范围中，所述接地电极主体部的所述截面积S的10％以上是由Cu或Cu合金制成的，并且满足35≤L²/S≤70的关系。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的火花塞，其特征在于，所述接地电极主体部具有台座部，所述台座部在面对所述中心电极的前端的位置与所述接地电极主体部的表面固定连接，所述台座部由所述合金制成并且所述贵金属电极头通过激光焊接或电子束焊接与所述台座部接合。