CN102597284A - 火花塞 - Google Patents

Abstract

公开一种包括中心电极和/或接地电极的火花塞，所述火花塞可以抑制腐蚀状新生的异物的产生同时保持高导热性和高强度。具体公开了包括中心电极和以与中心电极有距离配置的接地电极的火花塞，且其中中心电极和/或接地电极由包括96质量％以上的Ni的电极材料形成。火花塞的特征在于电极材料包含总含量为0.05质量％以上至0.45质量％以下的选自由Y和稀土元素组成的组中的至少一种、量为0.05质量％以上的Mn，和量为0.01质量％以上的选自由Ti、V和Nb组成的组中的至少一种元素，同时Ti、V和Nb的总含量(a)与Mn的含量(b)的比例(a/b)为0.02以上至0.40以下。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种火花塞，并且特别涉及一种使用Ni基合金作为电极材料的火花塞。

背景技术

一般而言，用于内燃机例如汽车发动机等点火的火花塞包括圆筒状的金属壳、布置在金属壳的内孔的圆筒状的绝缘体、布置在绝缘体的前端侧的内孔的中心电极，和以其中一端与金属壳的前端侧接触并且另一端与中心电极形成火花放电间隙的方式设置的接地电极。另外，在内燃机的燃烧室中，火花塞在中心电极的前端与接地电极的前端之间形成的火花放电间隙产生火花放电，并且燃烧提供在燃烧室中的燃料。

作为这种火花塞的电极材料，广泛使用就耐氧化性或耐火花消耗性等而言优良的各种Ni基合金。例如，专利文献1描述了“一种Ni基合金火花塞电极，其由具有组成(下文中，质量％)Cr：0.5％-5％，Mn：0.1％-3％，Si：0.1％-3％，Y：0.00001％-0.5％，余量由Ni和不可避免的杂质组成的Ni基合金构成。”专利文献2描述了“一种用于火花塞的电极材料，其以质量％计，由C：0.1％以下(包括0)，Si：0.3％-3.0％，Mn：少于0.5％(包括0)，Cr：少于0.5％(包括0)，Al：0.3％以下(包括0)，和总含量为0.005％-10％的Hf和Re的一种或两种组成，余量由Ni和不可避免的杂质组成。”专利文献3描述了“一种用于使用Ni基合金的火花塞的电极，所述用于使用Ni基合金的火花塞的电极包括，以质量比例计，Cr：0.5％-3％，Si：0.3％-2.5％，Mn：0.5％-1.8％(其中不包括0.5％和1.8％)和Al：0.05％-2.5％(其中不包括0.05％)，余量由Ni和不可避免的杂质组成，其中Si与Cr的比例(Si/Cr)小于1.1。”

然而，近年来，由于对防止全球变暖、节约矿物燃料等有增加的需求，因此已经寻求措施例如在汽车内燃机等中为了燃料里程改进而设置大的空燃比等。在这种内燃机中有这样的趋势：在燃烧室中，特别在中心电极的前端和接地电极的前端所位于的区域附近的温度增加，并且燃烧室中的氧浓度增加。此外，由于中心电极和接地电极的尺寸因火花塞减小的尺寸而减小，因此变得不可能使得通过放电产生的热通过中心电极经由绝缘体和填充物(packing)转移到金属壳和通过接地电极转移到金属壳，并且然后被除去(有时称为散热)，并且因此在中心电极和接地电极的温度也变得易于增加。

如果在这种高温和高氧浓度的环境中使用火花塞，并且因此中心电极和接地电极的温度也易于增加，则变得难以在相关技术的火花塞中保持期望的性能。例如，有时出现被称为‘预点火’的现象，其中在有规则的点火前高温电极充当点火源，使得燃料被点燃。

[相关技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]JP-A-S63-18033

[专利文献2]JP-A-2007-92139

[专利文献3]JP-A-H02-163335

发明内容

发明要解决的问题

因此，进行了各种研究以提供没有异常现象例如预点火等的高性能火花塞，并且发现在具有高温和高氧浓度的环境中，有时形成许多类似细块状的腐蚀状新生的异物从而覆盖了电极表面(参照图3)，并且所述腐蚀状新生的异物对点火性能有影响，所述异物被认为是通过粘附于电极的沉积物，即粘附物质例如油、未燃烧的燃料等，与电极材料之间的反应形成。如果形成腐蚀状新生的异物，则在中心电极与接地电极之间设置的火花放电间隙变窄，并且因此涉及点火性能可能劣化。在最坏的情形中，在中心电极与接地电极之间可能造成短路，这导致发动机发动不起来。另外，由于电极的导热性劣化和因此散热变差，因此还涉及电极可能充当点火源从而导致预点火。

本发明的目的是提供一种包括中心电极和/或接地电极的火花塞，所述火花塞可以抑制腐蚀状新生的异物的产生同时保持高导热性和高强度。

用于解决问题的方案

对于上述问题的方案是：

(1)一种火花塞，其包括中心电极和接地电极，中心电极与接地电极之间设置有间隙，中心电极和接地电极的至少一种由包括96质量％以上的Ni的电极材料形成，

其中电极材料包括总含量为0.05质量％-0.45质量％的选自由Y和稀土元素组成的组中的至少一种、0.05质量％以上的Mn，和总含量为0.01质量％以上的选自由Ti、V和Nb组成的组中的至少一种，和

Ti、V和Nb的总含量(a)与Mn的含量(b)的比例(a/b)为0.02-0.40。

上述(1)的优选实施方案是这样的一种火花塞，其中

(2)比例(a/b)为0.03-0.29，并且更优选0.04-0.14，

(3)电极材料包括0.15质量％-1.5质量％的Si，

(4)电极材料包括0.01质量％-0.1质量％的Al，

(5)电极材料包括0.05质量％-0.5质量％的Cr，

(6)电极材料包括0.005质量％以上的C，

(7)电极材料包括Ti，和

(8)至少接地电极由电极材料形成。

发明的效果

由于根据本发明的火花塞包括在高Ni基合金中的特定量的选自由Y和稀土元素组成的组中的至少一种、Mn，和选自由Ti、V和Nb组成的组中的至少一种，并且包括Ti、V和Nb的总含量(a)与Mn的含量(b)的比例(a/b)在特定范围内的电极材料形成的中心电极和/或接地电极，因此可以提供可以抑制腐蚀状新生的异物的产生同时保持高导热性和高强度，并且包括中心电极和接地电极的火花塞。

另外，如果电极材料进一步包括特定量的Si、Al和/或Cr，则可以进一步抑制腐蚀状新生的异物的产生。

另外，如果电极材料进一步包括特定量的C，则可以获得更高强度并且防止电极折损和变形。

此外，如果具有比中心电极高的温度并且还易于暴露于沉积物的接地电极由电极材料形成，则本发明的效果进一步增强。

附图说明

图1(a)和图1(b)是说明根据本发明的火花塞的一个实例的火花塞的说明图，其中图1(a)是作为根据本发明的火花塞的一个实例的火花塞的部分截面的总体说明图，和图1(b)是显示作为根据本发明的火花塞的一个实例的火花塞的主要部分的截面说明图。

图2(a)是显示作为根据本发明的火花塞的另一实例的火花塞的主要部分的截面的说明图，和图2(b)是显示作为根据本发明的火花塞的其它实例的火花塞的主要部分的截面的说明图。

图3是在相关技术中的火花塞中形成的腐蚀状新生的异物的照片。

附图标记说明

1、101、102火花塞

2中心电极

3绝缘体

4金属壳

6、61、62接地电极

7外部材料

8内部材料

9螺纹部

10滑石(TALC)

11填充物(PACKING)

12、14外层

13、15轴部

16中间层

G火花放电间隙

具体实施方式

根据本发明的火花塞具有配置成使得中心电极的一端和接地电极的一端以在它们之间具有间隙而彼此面对的中心电极和接地电极。根据本发明的火花塞可以采用各种公知的结构，对其他结构没有特别限制，只要火花塞具有上述结构即可。

图1示出了作为根据本发明的火花塞的一个例子的火花塞。图1(a)是作为根据本发明的火花塞的一个例子的火花塞1的部分截面的总说明图，和图1(b)是显示作为根据本发明的火花塞的一个例子的火花塞1的主要部分的截面的说明图。这里，将根据以下假设进行说明：在图1(a)中纸的底部方向是轴AX的前端方向，和纸的顶部方向是轴AX的后端方向，和在图1(b)中纸的顶部方向是轴AX的前端方向，和纸的底部方向是轴AX的后端方向。

如图1(a)和1(b)中所示，火花塞1包括基本棒状的中心电极2、设置在中心电极2的外周上的基本圆筒状的绝缘体3、保持绝缘体3的基本圆筒状的金属壳4，以及具有通过其间的火花放电间隙G而面向中心电极2的前端面配置的一端和连接至金属壳4的端面的另一端的接地电极6。

金属壳4具有基本圆筒形状并形成为其中包括绝缘体3以保持绝缘体3。金属壳4在沿前端方向的外周面上形成螺纹部9。该螺纹部9用于将火花塞1安装在内燃机的气缸盖上(图中未示出)。金属壳4可由导电性钢铁材料例如低碳钢形成。

绝缘体3经由滑石10、填充物11等通过金属壳4的内周部保持，并且沿着绝缘体3的轴向具有保持中心电极2的轴孔。绝缘体3以其中在前端方向上绝缘体3的端部从金属壳4的前端面突起的状态固定于金属壳4上。绝缘体3优选为具有机械强度、热强度和电强度的材料，并且这类材料的例子包括氧化铝为主体的陶瓷烧结体。

中心电极2由外部材料7和与外部材料7同心地埋入外部材料7内部的轴心部而形成的内部材料8形成。中心电极2在其前端部从绝缘体3的前端面突出的状态下固定至绝缘体3的轴孔，并相对于金属壳4绝缘并且保持。中心电极2由要描述的电极材料或者不同于电极材料的公知材料形成，并且特别地，中心电极2的外部材料7可由要描述的电极材料形成。

接地电极6成型为例如基本上棱柱体并且以如下的形状和结构而设置：其中接地电极6具有连接至金属壳4的端面的一端、弯曲成基本像字母‘L’的中间部，和沿中心电极2的轴线定位的前端部。由于接地电极6以上述方式设置，因此接地电极6的一端布置成通过火花放电间隙G而面向中心电极2。火花放电间隙G为中心电极2的前端面与接地电极6的表面之间的间隙，并且火花放电间隙G通常设定为0.3mm-1.5mm。接地电极6可由将在下面描述的电极材料或者不同于电极材料的公知材料形成，但通常接地电极6暴露于比中心电极2高的温度下，并且因此接地电极6优选由将在下面描述的电极材料形成。

如上所述，在火花塞1中，中心电极2和接地电极6的至少一个由下述的电极材料形成，并且优选地达到较高温度的接地电极6由下述的电极材料形成。

作为电极材料，包括50质量％-85质量％的Ni和10质量％-42质量％的Cr和Fe的低Ni基合金例如INCONEL 600或INCONEL 601(均为商品名)等，和包括95质量％以上的Ni的高Ni基合金是广泛已知的。在本发明中，进行高Ni基合金的研究，使得完成本申请的发明。

形成电极的电极材料包括96质量％以上的Ni，总含量为0.05质量％-0.45质量％的选自由Y和稀土元素组成的组中的至少一种，0.05质量％以上的Mn，和总含量为0.01质量％以上的选自由Ti、V和Nb组成的组中的至少一种，其中Ti、V和Nb的总含量(a)与Mn的含量(b)的比例(a/b)为0.02-0.40。

如果电极材料中Ni的含量少于96质量％，则电极材料的热导率劣化，并且因此电极不能有效地释放由放电产生的热，这使得一直将放电部置于高温下，和因此出现电极的氧化损耗。另外，由于电极温度增加，因此有时出现其中在规则的点火前高温电极充当点火源，使得燃料被点火的预点火。从保持电极材料的高热导率的能力的观点，Ni的含量优选为96质量％以上。

如果电极材料中选自由Y和稀土元素组成的组中的至少一种的总含量少于0.05质量％，则电极暴露于高温使得电极材料的结构易于生长为颗粒，并且因此电极变得易于折损或变形。另外，如果该总含量超过0.45质量％，则电极材料与粘附于电极的沉积物，即粘附物质例如油、未燃烧的燃料等反应，并且因此易于出现其中形成许多类似细块状的腐蚀状新生的异物从而覆盖了电极表面的独特现象。如果形成这种腐蚀状新生的异物，则在中心电极2的前端面与面向中心电极2的前端面的接地电极6的表面之间的间隙变窄，并且因此有点火性能劣化的问题。在最坏的情形中，在中心电极与接地电极之间可能造成短路，这导致发动机发动不起来。另外，如果产生腐蚀状新生的异物，由于电极的导热性劣化和因此散热变差，因此有导致预点火的问题。

稀土元素的例子包括Nd、La、Ce、Dy、Er、Yb、Pr、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Ho、Tm和Lu。

如果电极材料中Mn的含量为0.05质量％以上，由于在由电极材料形成的电极的表面上形成坚固的氧化膜，因此电极的耐氧化性提高。由Mn形成的氧化膜相对于耐氧化性而有效地起作用。然而，如果电极暴露于高温和高氧浓度环境，则有其中在电极表面产生腐蚀状新生的异物的情形。认为腐蚀状新生的异物由于电极置于高温和高氧浓度环境中的事实，因此通过在粘附于电极的沉积物中包括的C与由Mn形成的氧化膜之间的反应而形成。如果如上所述产生腐蚀状新生的异物以覆盖电极表面，则不会出现正常点火。

结果发现，如果除了Mn外，电极材料还包括选自由Ti、V和Nb组成的组中的至少一种，则可以抑制腐蚀状新生的异物的形成。推测如果电极材料包括选自由Ti、V和Nb组成的组中的至少一种，则选自由Ti、V和Nb组成的组中的至少一种捕集来源于侵入氧化膜的沉积物的C，使得抑制了通过C与Mn的氧化膜之间的反应而形成的腐蚀状新生的异物的产生。例如，Ti捕集C形成TiC。由于TiC不与Mn的氧化膜反应并且不形成化合物，因此变得可以的是，Mn的氧化膜能够稳定地存在而不降低熔点。结果，认为腐蚀状新生的异物变得难以形成。

因此，为了实现本发明的目的，重要的是不仅使得电极材料中的Mn含量和选自由Ti、V和Nb组成的组中的至少一种的总含量在预定范围内，而且使得Ti、V和Nb的总含量与Mn含量的比例在预定范围内。即，如果电极材料包括0.05质量％以上的Mn，以及0.01质量％以上的选自由Ti、V和Nb组成的组中的至少一种，并且Ti、V和Nb的总含量(a)与Mn的含量(b)的比例(a/b)为0.02-0.40，则抑制腐蚀状新生的异物的形成。

此外，在实施方案的考虑中有如下情形：其中电极材料包括0.07质量％以上的Mn并且还包括3质量％以下，以及包括总含量为0.02质量％以上的选自由Ti、V和Nb组成的组中的至少一种，并且还包括0.1质量％以下。

比例(a/b)优选为0.03-0.29，并且特别优选0.04-0.14。如果比例(a/b)处于上述范围内，则进一步抑制腐蚀状新生的异物的形成。

认为Ti、V和Nb的任一种具有捕集来源于沉积物的C的作用并且因此具有抑制腐蚀状新生的异物形成的效果，但在它们中从经济效率的观点特别优选包括Ti。

电极材料优选包括Si，并且特别优选包括0.15质量％-1.5质量％的Si。

电极材料优选包括Al，并且特别优选包括0.01质量％-0.1质量％的Al。

电极材料优选包括Cr，并且特别优选包括0.05质量％-0.5质量％的Cr。

如果电极材料包括Si、Al和/或Cr，则Mn的氧化膜变得更坚固。因此，如果电极材料包括特别在上述范围内的Si、Al和/或Cr，由于耐氧化性提高并且来源于Mn的氧化膜中的沉积物的C也变得难以侵入，则因此可以进一步有效地抑制腐蚀状新生的异物的产生。

电极材料优选包括C，并且特别优选包括0.005质量％以上。如果电极材料中C的含量为0.005质量％以上，则可以确保在高温环境中电极材料的机械强度，并且可以防止电极折损和变形。从即使当电极暴露于高温环境、电极的散热劣化并且电极温度增加时也确保电极的机械强度的观点，C的含量为0.005质量％以上，并且更优选0.01质量％-0.05质量％。

电极材料基本包括选自由Ni、Y和稀土元素组成的组中的至少一种，Mn，选自由Ti、V和Nb组成的组中的至少一种，以及根据需要的Si、Al、Cr和/或C。这些组分的每一种包括在上述每一组分的含量范围内，使得这些组分和不可避免的杂质的总含量成为100质量％。有其中除上述组分以外的组分，例如S、P、Fe、Cu、B、Zr、Mg和/或C a作为微量不可避免的杂质包括的情形。不可避免的杂质的含量优选小，但可以包括不可避免的杂质，只要可以实现本发明的目的即可，并且当上述组分的总质量设定为100质量份时，优选上述不可避免的杂质中的一种的比例为0.1质量份以下，并且包括的所有类型不可避免的杂质的总比例为0.2质量份以下。

电极材料中包括的每一组分的含量可以以下方式而测量。即，当将电极材料制成电极时，将样品从除当电极和金属壳和/或其他构件例如贵金属芯片等熔融并且粘附时形成的熔融部以外的部分中取出(对于碳硫分析期望0.3g以上，并且对于ICP发射光谱期望0.2g以上)，并且对于C含量而言通过碳硫分析进行分析，和对于其他组分而言通过感应耦合等离子体(ICP)发射光谱进行分析。使用上述分析测量值，Ni作为剩余物计算。在碳硫分析中，使取样的样品在燃烧炉中热分解并且然后用非-分散红外射线检测以测量C含量(例如EMIA-920V，商品名，由HoribaLtd.生产，可用作碳硫分析设备)。在ICP发射光谱中，通过酸解法(例如硝酸)使样品带进溶液，进行检测的元素和指定的元素的定性分析和然后的定量分析(例如iCAP-6500，商品名，由Thermo Fisher Scientific K.K.制造，可用作ICP发射光谱装置)。在任一种分析中，计算三个测量值的平均值，并且将所述平均值看作是电极材料中每一组分的含量比例。

同时，以下列方式通过将预定的原料以预定的混合比混合来制备电极材料。生产的电极材料的组成几乎与原料的组成匹配。因此，电极材料中包括的每一组分的含量可以简单方法由原料的混合比而计算。

如果上述电极材料用于火花塞中的中心电极和接地电极的至少一种，特别是用于接地电极，则即使当电极暴露于高温和高氧浓度气氛时也可以抑制腐蚀状新生的异物的形成同时保持高的导热性和机械强度，并且此外，伴随着火花塞的小型化，中心电极和接地电极的截面减小。如果电极具有高导热性，由于通过放电产生的热可以迅速传递到金属壳，则因此可以防止由于电极温度升高引起的电极氧化损耗。另外，由于连同提高燃烧效率的需求一起，内燃机趋于具有高温和高氧浓度，并且即使在高温下也保持电极的机械强度，因此在使用期间可以防止折损和变形。此外，由于可以抑制腐蚀状新生的异物的形成，因此如果形成腐蚀状新生的异物，则存在如下担忧：中心电极的端面与面向中心电极的接地电极表面之间的间隙可能变窄，和点火性能可能劣化，并且在最坏的情形中中心电极和接地电极可能短路以及发动机意外着火，因此可以抑制这种不良点火。另外，如果形成腐蚀状新生的异物，则由于存在电极的导热性可能劣化并且散热可能劣化以致于电极充当点火源从而导致预点火的担忧，因此可以防止该现象。

上述火花塞1例如以下列方式制造。首先，通过溶解96质量％以上的Ni，总含量为0.05质量％-0.45质量％的选自由Y和稀土元素组成的组中的至少一种，0.05质量％以上的Mn，和总含量为0.01质量％以上的选自由Ti、V和Nb组成的组中的至少一种，以及根据需要，0.15质量％-1.5质量％的Si，0.01质量％-0.1质量％的Al，0.05质量％-0.5质量％的Cr，和0.0005质量％以上的C，调节包括上述范围内的每一组分含量的电极材料。同时，在电极材料中，Ti、V和Nb的总含量(a)与Mn的含量(b)的比例(a/b)调节为0.02-0.40。

将以上述方式调节的电极材料加工成预定的形状以制造中心电极2和/或接地电极6。可以连续进行电极材料的调节和加工。例如，可以通过使用真空熔融炉制备具有期望的组成的合金的熔融金属，通过真空铸造由每一熔融金属制备铸锭，并且然后通过热工艺或拔丝工艺等将铸锭适宜地调节成预定的形状和预定的尺寸，制造中心电极2和/或接地电极6。同时，也可以通过将内部材料8插入以杯形形成的外部材料7并且然后进行塑性加工，例如挤出工艺等而形成中心电极2。另外如图2(a)中所示，当接地电极61由外层12和以其中轴部13埋入外层12的轴心部的方式设置的轴部13形成时，可以通过以下方式制造接地电极61：将轴部13插入形成为杯形的外层12，进行塑性加工例如挤出工艺等，并且然后进行塑性加工，以获得基本上的棱柱体形状。

接下来，通过电阻焊接或激光焊接等将接地电极6的一端连接在通过塑性加工等形成为预定形状的金属壳4的端面。在连接接地电极的金属壳上进行镀Zn或镀Ni。在镀Zn或镀Ni后，可以进行三价铬酸盐处理。另外，接地电极可以具有附着的镀层，可以具有掩模以防止镀层附着于接地电极，或者附着于接地电极的镀层可以单独剥离。随后，通过将陶瓷等烧制成预定的形状、通过公知方法将中心电极2组合到绝缘体3来制造绝缘体3，并且将绝缘体3组合到连接接地电极6的金属壳4。另外，通过使接地电极6的前端朝向中心电极2弯曲使得接地电极6的一端面向中心电极2的前端，来制造火花塞1。

根据本发明的火花塞用作车辆的内燃机，例如汽油发动机等的火花塞，并且通过与在内燃机的燃烧室中分隔的头部(未示出)中设置的螺纹孔啮合的螺纹部9固定在预定位置。根据本发明的火花塞可用于所有内燃机，但由于包括可以抑制腐蚀状新生的异物形成同时保持高导热性和高强度的中心电极和/或接地电极，因此火花塞可以优选特别用于具有高温和高氧浓度的内燃机。

根据本发明的火花塞1不限于上述实施方案并且在可以实现本发明目的的范围内可以各种方式改进。例如，火花塞1具有中心电极2的前端面和布置成在其之间有火花放电间隙G的在中心电极2的轴向上彼此面对的接地电极6的一端的表面，但在本发明中如图2(a)和2(b)中所示，中心电极2的侧面和接地电极61或62的一端的表面可以布置成在其之间有火花放电间隙G的在中心电极2的径向上彼此面对。在该情形中，面向中心电极2的侧面设置的接地电极61或62的数目可以如图2(a)中所示为单数，或者如图2(b)中所示为复数。

另外，火花塞1具有二者均由电极材料形成的中心电极2和接地电极6，但在本发明中，只有中心电极可由电极材料形成或者只有接地电极可由电极材料形成。在根据本发明的火花塞中，通常接地电极暴露于比中心电极高的温度，并且因此优选至少接地电极由电极材料形成。同时，当中心电极2由不同于电极材料的材料形成，例如外部材料7由不同于电极材料的公知的Ni合金等形成时，内部材料8由就导热性而言优良的金属材料例如Cu、Ag等形成。

如图1(b)中所示，火花塞1具有全部由电极材料形成的接地电极6，但如图2(a)中所示，接地电极61可由外层12和以其中轴部13同心埋入外层12内部的轴心部的方式而设置的轴部13形成，并且外层12和轴部13可以分别由电极材料和包括Cu作为主要组分的金属材料而形成。可选择地，如图2(b)中所示，接地电极62可由外层14、以其中轴部15同心埋入外层14内的轴心部的方式而设置的轴部15，和设置在轴部15与外层14之间就像覆盖轴部15那样的中间层16形成，并且外层14、中间层16和轴部15可以分别由电极材料、包括Cu作为主要组分的金属材料和包括Ni作为主要组分的金属材料形成。具有这种结构的接地电极具有好的散热并且可以有效地降低达到高温的接地电极的温度。

此外，火花塞1包括中心电极2和接地电极6，但在本发明中，中心电极的前端部和接地电极的表面的一个或两个也可以包括贵金属芯片。在中心电极的前端部和接地电极的表面上形成的贵金属芯片通常具有圆筒状或棱柱体形状和适当调节的尺寸，并且通过合适的焊接方法例如激光焊接或电阻焊接，通过熔融固定在中心电极的前端部和接地电极的表面。在该情形中，在两个相对的贵金属芯片表面之间形成的间隙，或者在贵金属芯片表面与面向贵金属芯片的中心电极2或接地电极6的表面之间的间隙成为火花放电间隙。形成贵金属芯片的材料的例子包括Pt、Pt合金、Ir或Ir合金的贵金属等。

实施例

<火花塞样品的制造>

使用常用的真空熔炉，制备包括表1和2所示的组成(质量％)的合金的熔融金属，并且通过真空铸造由每一熔融金属制备铸锭。之后，通过热铸造将铸锭制成具有4.2mm直径的圆棒。使圆棒形成杯形，将Cu内部材料插入杯形外部材料，并且在塑性加工例如挤出工艺等后进行拔丝工艺以制得具有2.5mm直径的复合材料。使具有4.2mm直径的圆棒进行拔丝工艺、塑性加工等以变成具有1.6mm×2.8mm横截面直径的盘条(wire rod)，使得复合材料和盘条分别制成火花塞样品的中心电极和火花塞样品的接地电极。

另外，通过公知的方法将接地电极的一端连接于金属壳的一个端面，并且随后将中心电极与由陶瓷形成的绝缘体组合，使得绝缘体与连接有接地电极的金属壳组合。另外，通过使接地电极的前端部朝向中心电极弯曲使得接地电极的一端面向中心电极的前端，来制造火花塞样品。

同时，制造的火花塞样品的螺纹直径为M14，并且具有从绝缘体的端面到沿轴向突出的中心电极的端面的长度的突出的中心电极的尺寸为3mm，具有从金属壳的端面到沿轴向突出的绝缘体的端面的长度的突出的绝缘体的尺寸为3mm，以及中心电极的端面与面向中心电极的接地电极表面之间的火花放电间隙为1.1mm。

<评价方法>

(腐蚀状新生的异物的形成)

将以上述方式制造的火花塞样品安置在2000cc六缸汽油发动机上，并且发动机在完全敞开的节流阀状态下运转100小时至200小时同时将发动机的每分钟转数保持在5000rpm。这里，使用无铅汽油作为燃料。

关于腐蚀状新生的异物的形成状态，使用放大镜(×50)用目视确定在接地电极的表面是否形成腐蚀状新生的异物，并且基于以下标准进行评价。结果示于表1和2中。

D：随着运转100小时观察到腐蚀状新生的异物。

C：随着运转150小时观察到腐蚀状新生的异物。

B：随着运转200小时观察到腐蚀状新生的异物。

A：随着运转200小时没有观察到腐蚀状新生的异物。

(强度试验)

加热以上述方式制造的火花塞样品使得接地电极达到1000℃，在40Hz频率和30G加速度下进行振动试验，并且基于以下标准进行评价。结果示于表1和2中。

D：在少于4小时振动试验后样品折损。

C：在4小时以上至少于8小时振动试验后样品折损。

B：在8小时振动试验期间样品不折损。

(导热性试验)

将具有与上述方式制造的火花塞样品相同尺寸并且具有由纯Ni形成的中心电极的外部材料和接地电极的火花塞用燃烧器加热，使得接地电极的温度变为1000℃。在与上述加热条件相同的条件下，将以上述方式制造的火花塞样品用燃烧器加热，用辐射温度计测量接地电极的温度，并且基于以下标准进行评价。结果示于表1和2中。

D：接地电极的温度超过1050℃。

C：接地电极的温度在1000℃至1050℃范围内。

如表1和2中所示，包括由包含在本发明范围内的电极材料形成的电极的火花塞抵抗腐蚀状新生的异物的形成，并且具有高强度和高导热性。

另一方面，如表1和2中所示，包括由未包含在本发明范围内的电极材料形成的电极的火花塞，在腐蚀状新生的异物的形成、强度和导热性的至少一种性能方面差。

比较例1-3不包括Ti、V和Nb，并且比较例4-8具有在本发明范围外的Mn含量和比例(a/b)，以致于就腐蚀状新生的异物的形成而言，所有这些被评价为差。比较例9-12具有在本发明范围外的(a/b)，以致于就腐蚀状新生的异物的形成而言，所有这些被评价为差。比较例13-15具有小于本发明范围的Y和/或稀土元素含量，并且就强度而言被评价为差。比较例16具有大于本发明范围的Y和/或稀土元素含量，并且就腐蚀状新生的异物的形成而言被评价为差。比较例17-22具有小于本发明范围的Ni含量，并且就热导率而言被评价为差。

Claims (9)

1.一种火花塞，其包括中心电极和接地电极，所述中心电极与所述接地电极之间设置有间隙，所述中心电极和所述接地电极的至少一种由包括96质量％以上的Ni的电极材料形成，

其中所述电极材料包括总含量为0.05质量％-0.45质量％的选自由Y和稀土元素组成的组中的至少一种、0.05质量％以上的Mn，和总含量为0.01质量％以上的选自由Ti、V和Nb组成的组中的至少一种，和

Ti、V和Nb的总含量(a)与Mn的含量(b)的比例(a/b)为0.02-0.40。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其中所述比例(a/b)为0.03-0.29。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其中所述比例(a/b)为0.04-0.14。

4.根据权利要求1-3任一项所述的火花塞，其中所述电极材料包括0.15质量％-1.5质量％的Si。

5.根据权利要求1-4任一项所述的火花塞，其中所述电极材料包括0.01质量％-0.1质量％的Al。

6.根据权利要求1-5任一项所述的火花塞，其中所述电极材料包括0.05质量％-0.5质量％的Cr。

7.根据权利要求1-6任一项所述的火花塞，其中所述电极材料包括0.005质量％以上的C。

8.根据权利要求1-7任一项所述的火花塞，其中所述电极材料包括Ti。

9.根据权利要求1-8任一项所述的火花塞，其中至少所述接地电极由所述电极材料形成。

Images