CN102771025B - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种火花塞，其能够在减少接地电极的温度升高的同时抑制在冷热环境下以外层中的被氧化的晶界为起点的裂纹的产生。本发明的火花塞包括中心电极和接地电极，在中心电极和接地电极之间具有间隙，其中，接地电极至少具有芯部和覆盖所述芯部的外层，芯部由导热率比外层的导热率高的材料形成，在与接地电极的延伸方向垂直的截面处至少存在外层的厚度为0.5mm以下的部位，形成外层的电极材料的组成如下：Ni为96质量%以上，从由Y和稀土元素构成的组中选出的至少一种的总计为0.05质量%以上，Al为0.5质量%以下，Si为0.5质量%以上且1.5质量%以下（这里，Ni、Y、稀土元素、Al、Si的总计不超过100质量%）。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种火花塞，更特别地，涉及一种在接地电极的内部包括由导热率高的材料形成的芯部的火花塞。

背景技术

火花塞用于诸如汽车发动机等内燃机的点火。通常，火花塞包括：筒状的金属壳；筒状的绝缘体，其布置在金属壳的内孔中；中心电极，其布置在绝缘体的前端的内孔中；和接地电极，接地电极的一端接合到金属壳的前端，接地电极的另一端形成接地电极与中心电极之间火花放电间隙。另外，在内燃机的燃烧室中，火花塞在形成于中心电极的前端和接地电极的前端之间的火花放电间隙处火花放电，由此使填充在燃烧室中的燃料燃烧。

然而，近年来，随着增压器的输出改进，已经研发了利用少量燃料能够使行驶的距离延长的技术。在这种内燃机中，燃烧室内的温度趋于升高，特别地，接地电极的前端所在的区域附近的温度趋于高温化。此外，随着火花塞的小型化，接地电极也变细。因此，接地电极不能使由火花塞的放电所产生的热传导并逸出到金属壳（也称为“导热性”）。结果，接地电极自身的温度也容易升高。

在如上所述的高温环境下使用火花塞，如果火花塞具有接地电极的温度也容易升高的构造，则难以利用现有技术的火花塞来维持期望的性能。

专利文献1的目的是提供一种能够减少接地电极的温度升高并且能够抑制接地电极的消火作用的火花塞，在专利文献1中公开了如下的火花塞：在接地电极的除了弯曲部之外的至少一部分中埋设导热率比接地电极的导热率高的芯材。

专利文献2的目的是提供一种用于在耐氧化性、耐火花磨损性和制造性方面具有优异特性的火花塞的电极材料，在专利文献2中公开了如下内容。即，需要提高导热率以改进火花塞用合金的耐氧化性，并且提高熔点以改进耐火花磨损性是有效的。由此，为了同时满足两个必要特性，在由高Ni系合金形成的电极材料中同时添加少量的Si、添加少量的Hf和/或Re、减少Mn和Al、添加少量的Y和/或一种或多种稀土元素。

然而，由于燃烧室的内部趋于高温化并且火花塞趋于小型化，因此，需要具有改进的导热性的接地电极。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]日本特开2007-299670号公报

[专利文献2]日本特开2006-316343号公报

发明内容

发明要解决的问题

因此，本发明人考虑了如下内容。即，如果接地电极由导热率高的高Ni系合金形成并且适用由Cu等形成的导热率高的芯材，则能够减少接地电极的温度升高。此时，如果芯材的体积增大并且包围芯材的高Ni系合金的厚度减小，则效果更加显著。然而，根据如上所述的接地电极，产生如下问题：在诸如燃烧室的内部等冷热环境下，高Ni系合金容易被氧化，从而产生以被氧化的晶界为起点的裂纹。

本发明的目的是提供如下的火花塞：该火花塞能够在减少接地电极的温度升高的同时抑制在冷热环境下以外层中被氧化的晶界为起点的裂纹的产生。

用于解决问题的方案

为了实现本发明的目的，提供一种火花塞，其包括：中心电极和接地电极，在所述中心电极和所述接地电极之间具有间隙，其中，所述接地电极至少具有芯部和覆盖所述芯部的外层，所述芯部由导热率比所述外层的导热率高的材料形成，至少存在在与所述接地电极的延伸方向垂直的截面中所述外层的厚度为0.5mm以下的部位，形成所述外层的电极材料的组成如下：Ni为96质量%以上，从由Y和稀土元素构成的组中选出的至少一种的总计为0.05质量%以上，Al为0.5质量%以下，Si为0.5质量%以上且1.5质量%以下，其中，Ni、Y、稀土元素、Al、Si的总计不超过100质量%。

在火花塞中，所述电极材料可以是如下的组成：该组成含有从由0.01质量%以上且0.5质量%以下的Cr、0.01质量%以上且2.5质量%以下的Mn、以及0.01质量%以上且0.5质量%以下的Ti构成的组中选出的至少一种。

在火花塞中，所述电极材料可以是如下的组成：该组成含有从由0.01质量%以上且0.5质量%以下的Cr、0.01质量%以上且2.5质量%以下的Mn、以及0.01质量%以上且0.5质量%以下的Ti构成的组中选出的至少两种。

在火花塞中，在所述电极材料的组成中，C可以为0.001质量%以上且0.1质量%以下。

在火花塞中，在所述电极材料的组成中，从由Y和稀土元素构成的组中选出的至少一种的总计可以为0.45质量%以下。

在火花塞中，在所述电极材料的组成中，Mn可以为0.05质量%以上，从由Ti、V和Nb构成的元素组A中选出的至少一种的总计可以为0.01质量%以上，并且Mn的含量b与所述元素组A的总计含量a之间的比例a/b可以为0.02以上且0.40以下。

在火花塞中，所述比例a/b可以为0.03以上且0.25以下。

在火花塞中，所述比例a/b可以为0.05以上且0.14以下。

在火花塞中，在所述电极材料的组成中，Al可以为0.01质量%以上且0.1质量%以下。

在火花塞中，在所述电极材料的组成中，Cr可以为0.05质量%以上且0.5质量%以下。

在火花塞中，所述电极材料可以是含有Ti的组成。

发明的效果

根据本发明的火花塞，火花塞包括具有芯部和覆盖芯部的外层的接地电极，该芯部由导热率高的材料形成，其中，至少存在外层的厚度为0.5mm以下的部位，在形成外层的电极材料的组成中，Ni为96质量%以上，从由Y和稀土元素构成的组中选出的至少一种的总计为0.05质量%以上，Al为0.5质量%以下，Si为0.5质量%以上且1.5质量%以下。因此，能够获得具有高机械强度的外层，并且形成于外层的表面的氧化层的强度也高。由此，能够提供如下的火花塞：该火花塞能够在减少接地电极的温度升高的同时抑制在冷热环境下以外层中被氧化的晶界为起点的裂纹的产生。

另外，如果电极材料是含有特定比例的从由Cr、Mn和Ti构成的组中选出的至少一种的组成，则氧化层的强度变高。因此，晶界不容易被氧化，从而能够进一步抑制以晶界为起点的裂纹的产生。

此外，如果电极材料是含有特定比例的C的组成，则能够获得具有高强度的电极材料。因此，能够抑制裂纹发展。

另外，如果电极材料是含有特定比例的Mn、特定比例的从由Ti、V和Nb构成的元素组A中选出的至少一种的总计并且Mn的含量（b）与元素组A的总计含量（a）之间的比例（a/b）在特定范围内的组成，考虑到附着于电极的沉积物、即诸如油或未燃烧燃料等附着物与电极材料彼此反应会导致容易变成裂纹起点的多个细小块状的腐蚀新生异物的形成，能够防止腐蚀新生异物的形成。因此，能够进一步抑制裂纹的产生。

如果电极材料是含有特定比例的Mn和元素组A并且在比例（a/b）位于特定范围内时含有特定比例的Al或Cr的组成，则形成强固的氧化膜，从而能够防止作为裂纹起点的腐蚀新生异物的形成，并且能够进一步抑制裂纹的产生。

附图说明

图1是用于说明作为根据本发明的火花塞的实施方式的火花塞的说明图，图1的（a）是以部分截面的方式示出根据本发明的火花塞的实施方式的火花塞的整体说明图，图1的（b）是以截面的方式示出根据本发明的火花塞的实施方式的火花塞的主要部分的说明图。

图2的（a）是以截面的方式示出根据本发明的火花塞的另一个实施方式的火花塞的主要部分的说明图，图2的（b）是以截面的方式示出根据本发明的火花塞的又一个实施方式的火花塞的主要部分的说明图。

具体实施方式

根据本发明的火花塞包括中心电极和接地电极，中心电极的一端和接地电极的一端被布置成隔着间隙彼此相对。接地电极至少包括芯部和覆盖芯部的外层，芯部由导热率比外层的导热率高的材料形成。如果根据本发明的火花塞具有上述构造，则根据本发明的火花塞可以采用各种已知的构造，而无需特别限制其它构造。

图1示出了作为根据本发明的火花塞的实施方式的火花塞。图1的（a）是以部分截面的方式示出根据本发明的火花塞的实施方式的火花塞1的整体说明图，图1的（b）是以截面的方式示出根据本发明的火花塞的实施方式的火花塞的主要部分的说明图。另外，在图1的（a）中，纸面下方为轴线AX的前端方向，纸面上方为轴线AX的后端方向。在图1的（b）中，纸面上方为轴线AX的前端方向，纸面下方为轴线AX的后端方向。

如图1的（a）和（b）所示，火花塞1包括：中心电极2，其形成为大致棒状；大致筒状的绝缘体3，其安装于中心电极2的外周；筒状的金属壳4，其保持绝缘体3；和接地电极6，接地电极6的一端被布置成隔着火花放电间隙G与中心电极2的前端面相对，接地电极6的另一端接合到金属壳4的端面。

金属壳4是筒状的并且形成为通过收容绝缘体3来保持绝缘体3。螺纹部9形成于金属壳4的前端方向上的外周面，利用螺纹部9将火花塞1安装到内燃机（未示出）的气缸盖。金属壳4可以由例如低碳钢等导电的含铁材料形成。

绝缘体3经由滑石10或密封件11等被保持于金属壳4的内周，绝缘体3包括沿着绝缘体3的轴线方向保持中心电极2的轴孔5。绝缘体3以绝缘体3的前端方向上的末端从金属壳4的前端面突出的状态被固定到金属壳4。优选地，绝缘体3的材料是具有机械强度、热强度和电强度的材料，例如，所述材料可以是主要由氧化铝构成的烧结陶瓷。

中心电极2包括外部构件7和内部构件8，内部构件8形成为与外部构件7同心地埋设在外部构件7的内部的轴心部。中心电极2以中心电极的前端部从绝缘体3的前端部突出的状态被固定到绝缘体3的轴孔5，并且被保持成相对于金属壳4绝缘。内部构件8优选由导热率比外部构件7的导热率高的材料形成，内部构件的材料可以是例如Cu、Ag、纯Ni等。外部构件7可以由后述的接地电极的外层所使用的电极材料或者除了该电极材料之外的任何已知材料形成。

接地电极6形成为例如大致矩形柱状。另外，接地电极6的一端接合到金属壳4的端面，并且接地电极6的中间部以大致L字形弯曲。接地电极6的前端部的形状和构造被设计成沿着中心电极2的轴线方向布置。归因于接地电极6被如上所述设计的事实，接地电极6的一端被布置成隔着火花放电间隙G与中心电极2相对。火花放电间隙G是形成在中心电极2的前端面和接地电极6的表面之间的间隙，通常，火花放电间隙G被设定为0.3mm至1.5mm。

接地电极6包括：芯部12，其安装于接地电极6的轴心部；和外层13，其收容芯部12。为了减少接地电极6的温度升高，本发明的火花塞采用接地电极6的导热性改进的构造。即，由导热率比外层13的导热率高的材料形成的芯部12的体积增大，并且外层13的厚度减小。因此，在与接地电极6的延伸方向垂直的截面处外层的厚度为0.5mm以下的部位存在于接地电极的至少一部分。

芯部12的形状不受特别限制。即，芯部的形状可以是在长度方向上具有相同直径的棒状、芯部的前端部为小直径的椭圆体形状、与接地电极的形状相同的大致矩形柱状等。另外，不仅芯部12的形状不受特别限制，芯部12布置在接地电极6的内部的位置也不受特别限制。根据芯部12的形状和位置，外层13的厚度不限于恒定。例如，在芯部12的形状是在长度方向上具有相同直径的棒状以及是与接地电极的形状相同的形状的情况下，当芯部12安装于接地电极6的轴心时，包围芯部12的外周的外层13的厚度在与接地电极6的延伸方向垂直的全部方向上是相同的。然而，在芯部12的一端偏心的情况下，外层13在芯部12的偏心方向上的厚度最小。另外，在外层13的厚度在接地电极6的延伸方向上相同的情况下，外层13的接合到金属壳4的基端附近的厚度最小。在芯部的厚度朝向末端变大的情况下，外层的与中心电极2相对的前端部附近的厚度最小。如上所述，外层13的厚度可以采用各种形式。

接着，下面将说明外层13。通常，外层13由被称为高Ni系合金的电极材料形成，芯部12由导热率比外层13的导热率高的材料形成。例如，形成芯部12的材料可以是诸如Cu、Cu合金、Ag、Ag合金、纯Ni等金属。

在覆盖芯部12的外层13由例如INCONEL 600（注册商标）等低Ni系合金形成的现有技术的接地电极中，在外层13的表面处不产生裂纹。然而，归因于采用含有96质量%以上的Ni的高Ni系合金作为形成外层13的电极材料的事实，外层13容易被氧化，从而产生如下问题：产生以被氧化的晶界为起点的裂纹。因此，本发明人发现，归因于形成外层13的电极材料的组成在期望的范围内的事实，能够抑制以被氧化的晶界为起点的裂纹的产生。即，归因于电极材料的组成在期望的范围内的事实，能够改进形成于外层13的表面的氧化层的强度。因此，晶界不容易被氧化，从而能够抑制以晶界为起点的裂纹的产生。另外，归因于电极材料的组成在期望的范围内的事实，由于能够改进电极材料的机械强度，因此，能够抑制裂纹发展。

形成外层13的电极材料的组成如下：Ni为96质量%以上，从由Y和稀土元素构成的组中选出的至少一种的总计为0.05质量%以上，Al为0.5质量%以下，Si为0.5质量%以上且1.5质量%以下（这里，Ni、Y、稀土元素、Al和Si的总计不超过100质量%）。

电极材料中的Ni的含量为96质量%以上。由于Ni是具有高导热率的材料，因此，归因于能够维持电极材料的高导热率的事实，优选Ni的含量为96质量%以上。如果Ni的含量小于96质量%，则电极材料的导热率降低，并且接地电极的导热性劣化。

在电极材料中，从由Y和稀土元素构成的组中选出的至少一种的总计含量为0.05质量%以上，通常，总计含量为0.45质量%以下。由于归因于总计含量为0.05质量%以上的事实导致电极材料的机械强度高，因此，能够抑制冷热环境下的裂纹发展。另一方面，如果总计含量小于0.05质量%，归因于接地电极暴露于高温的事实，电极材料的组织中的晶粒容易生长。因此，接地电极容易损坏和变形。另外，如果总计含量超过0.45质量%，即使机械强度高，电极材料也太硬，从而使成形性劣化并且难以批量生产。

稀土元素可以是Nd、La、Ce、Dy、Er、Yb、Pr、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Ho、Tm和Lu。

电极材料中的Al的含量为0质量%以上且0.5质量%以下。即，Al的含量不超过0.5质量%。如果电极材料含有超过0.5质量%的Al，则形成于外层的表面的氧化层的厚度太厚并且外层的初始厚度太薄。因此，容易产生裂纹。

电极材料中的Si的含量为0.5质量%以上且1.5质量%以下。如果Si的含量在该范围内，则在外层的表面形成具有适当厚度和高强度的氧化层。因此，晶界不容易被氧化，从而能够抑制以晶界为起点的裂纹的产生。如果Si含量小于0.5质量%，则氧化层的厚度变薄，从而不能够获得足够的强度。如果Si含量超过1.5质量%，则氧化层的厚度太厚，并且外层的初始厚度变薄。因此，容易产生裂纹。

优选地，电极材料具有如下组成：该组成含有从由0.01质量%以上且0.5质量%以下的Cr、0.01质量%以上且2.5质量%以下的Mn以及0.01质量%以上且0.5质量%以下的Ti构成的组中选出的至少一种。

如果电极材料含有位于上述范围内的Cr、Mn和Ti中的一种或两种，则形成于外层的表面的氧化层的强度更高。因此，晶界不容易被氧化，从而能够进一步抑制以晶界为起点的裂纹的产生。另外，如果电极材料不是含有Cr、Mn和Ti中的一种而是含有Cr、Mn和Ti中的两种，则效果变得更好。电极材料含有Cr、Mn和Ti三者的情况下的效果与电极材料含有Cr、Mn和Ti中的两种的情况下的效果基本上相同。

在电极材料的组成中，优选C为0.001质量%以上且0.1质量%以下。如果C的含量在该范围内，则电极材料的机械强度高，因此，能够进一步抑制裂纹发展。如果C的含量超过0.1质量%，即使机械强度高，电极材料也太硬。因此，成形性劣化并且难以批量生产。

在电极材料的组成中，Mn为0.05质量%以上，从由Ti、V和Nb构成的元素组A中选出的至少一种的总计为0.01质量%以上。另外，Mn的含量（b）与元素组A的总计含量（a）之间的比例（a/b）优选为0.02以上且0.40以下，更优选为0.03以上且0.25以下，特别优选为0.05以上且0.14以下。

如果电极材料中的Mn的含量为0.05质量%以上，由于强固的氧化膜形成于由电极材料形成的接地电极的表面，所以能够抑制裂纹的产生。然而，如果接地电极暴露于高温和高氧浓度的环境下，则在接地电极的表面产生多个细小块状的腐蚀新生异物。细小块状的腐蚀新生异物被认为是归因于氧化膜与附着到电极的沉积物、即诸如油或未燃烧燃料等附着物所含有的C彼此反应的事实而形成的。如果细小块状的腐蚀新生异物形成于接地电极的表面，则容易产生以腐蚀新生异物为起点的裂纹。

由此，如果除了Mn之外电极材料所含有的从由Ti、V和Nb构成的元素组A中选出的至少一种的总计为0.01质量%以上，发现能够抑制腐蚀新生异物的形成。如果电极材料含有从元素组A中选出的至少一种，归因于从元素组A中选出的至少一种侵入氧化膜并且捕捉作为沉积物的来源的C的事实，认为能够抑制归因于Mn的氧化膜与C之间的反应所形成的腐蚀新生异物的产生。例如，捕捉C的Ti形成TiC。由于Mn的氧化膜与TiC反应而形成化合物，所以Mn的氧化膜的熔点不降低，从而Mn的氧化膜能够稳定地存在。结果，认为不容易形成腐蚀新生异物。

因此，如果电极材料中不仅Mn的含量和从元素组A中选出的至少一种的总计含量在预定范围内，而且元素组A的总计含量（a）与Mn的含量（b）之间的比例在如上所述的特定范围内，则能够防止腐蚀新生异物的形成，结果，能够抑制裂纹的产生。

认为Ti、V和Nb中的任一种均具有捕捉作为沉积物的来源的C的效果和抑制腐蚀新生异物的形成的效果。然而，在经济性方面，特别优选电极材料含有Ti。

当电极材料是含有在上述范围内的Mn和元素组A并且Mn与元素组之间的比例在上述范围内的组成时，优选Al的含量为0.01质量%以上且0.1质量%以下。如果Al的含量在上述范围内，则Al与诸如Mn等其它元素组合，从而抑制腐蚀新生异物的产生。因此，形成强固的氧化膜，从而能够抑制裂纹的产生。

当电极材料是含有在上述范围内的Mn和元素组A并且Mn与元素组A之间的比例在上述范围内的组成时，优选Cr的含量为0.05质量%以上且0.5质量%以下。如果Cr的含量在上述范围内，则Cr与诸如Mn等其它元素组合，从而抑制腐蚀新生异物的产生。因此，形成强固的氧化膜，从而能够抑制裂纹的产生。

形成外层13的电极材料含有Ni、从由Y和稀土元素构成的组中选出的至少一种、以及Si，如果期望，所述电极材料实质上含有Al、Cr、Mn、Ti、C、V和/或Nb。在上述各成分的含量的范围内，各成分和不可避免杂质的总计含量为100质量%。除了上述成分之外，作为微量的不可避免杂质，可以含有例如如下成分：S、P、Fe、Cu、B、Zr、Mg和/或Ca。优选地，不可避免杂质的含量少。然而，不可避免杂质的含量可以在能够实现本发明的目的的范围内。另外，当上述成分的总质量为100质量份数时，上述一种不可避免杂质的比例可以是0.1质量份数以下，并且所含有的所有种类的不可避免杂质的总比例可以是0.2质量份数以下。

可以如下地测量包含在电极材料中的各成分的含量。即，提取电极材料（优选地，碳硫分析为0.3g以上，ICP发射光谱分析为0.2g以上），通过碳硫分析来分析C的含量，通过ICP发射光谱分析（感应耦合等离子体发射光谱分析）来分析其它成分的含量，由此进行电极材料的质量分析。由分析值的剩余部分算出Ni。在碳硫分析中，在燃烧炉中进行提取样品的热分解，并且通过进行非分散红外检测来测量C的含量（例如，可以使用由HORIBA MFG.制造的EMIA-920V作为碳硫分析装置）。在ICP发射光谱分析中，通过使用硝酸等的酸解法来进行样品的溶解，在进行样品的定性分析之后，确定检测元素和指定元素的量（例如，由THERMO FISHER制造的iCAP-6500可以作为ICP发射光谱分析装置）。在任意分析中算出测量三次得到的值的平均值，并且该平均值为电极材料中的各成分的含量。

另外，以预定的混合比来混合预定的原料，并且如下所述地制造电极材料。所制造的电极材料的组成与原料的组成基本上一致。因此，可以以简单的方式由原料的混合比来计算电极材料所含有的各成分的含量。

接地电极包括芯部和覆盖芯部的外层，芯部由导热率比外层的导热率高的材料形成，外层的厚度形成为薄。另外，即使外层的厚度为0.5mm以下的部位存在，如果形成接地电极的外层的电极材料具有上述组成，则电极材料的机械强度高并且氧化膜的强度也高。因此，能够提供如下的火花塞：减少接地电极的温度升高，并且能够抑制在冷热环境下以外层中被氧化的晶界为起点的裂纹的产生。

例如，如下地制造火花塞1。首先，将说明接地电极6的制造方法。具有上述组成的电极材料被熔化并调整，调整后的电极材料被加工成杯状并且被制造成将作为外层13的杯体。另一方面，导热率比电极材料的导热率高的诸如Cu等材料被熔化，并且通过进行热加工、拉拔加工等被制造成将作为芯部12的棒状体。棒状体被插入到杯体中，并且在进行诸如挤出加工等塑性加工之后被塑性加工成期望形状。之后，制造在外层13的内部具有芯部12的接地电极6。

可以利用已知材料或具有与上述电极材料的组成相同组成的电极材料、通过与上述接地电极6的方法类似的方法来制造中心电极2。在中心电极2的内部不设置由导热率高的材料形成的内部构件8的情况下，可以如下地制造中心电极2。即，制备具有预定组成的熔化的金属合金，在由熔化金属制备铸块之后，通过热加工、拉拔加工等将铸块适当地调整成预定形状和预定尺寸，由此制造中心电极2。

随后，通过电阻焊或激光焊等将接地电极6的一端接合到金属壳4的端面，金属壳4通过塑性加工等形成为预定形状。随后，对接合有接地电极的金属壳施加Zn涂层或Ni涂层。在进行Zn涂覆和Ni涂覆之后，可以进行三价铬酸盐处理。另外，可以对接地电极施加涂层，可以施加掩模使得涂层不附着到接地电极6，附着到接地电极6的涂层可以被单独剥离。随后，通过煅烧陶瓷等将绝缘体3制造成预定形状，通过已知方法将中心电极2组装到绝缘体3，并且将绝缘体3组装到接合有接地电极6的金属壳4。另外，接地电极6的前端部向中心电极2侧弯曲，以接地电极6的一端与中心电极2的前端部相对的方式制造火花塞1。

根据本发明的火花塞用于例如汽油发动机等汽车用内燃机的点火。即，螺纹部9被螺纹连接到螺纹孔，该螺纹孔被设置于分隔内燃机的燃烧室用的缸盖（未示出），火花塞被固定到预定位置。根据本发明的火花塞可以用于任意的内燃机。然而，由于火花塞包括如下的接地电极：该接地电极在减小接地电极的温度升高的同时抑制冷热环境下的裂纹的产生，所以，特别地，火花塞可以适当地用于燃烧室的温度比现有技术的燃烧室的温度高的内燃机。

另外，根据本发明的火花塞1不限于上述实施方式，可以在能够实现本发明的目的的范围内进行各种变型。例如，在上述火花塞1中，中心电极2的前端面和接地电极6的一端的表面被布置成隔着火花放电间隙G在轴线AX的方向上彼此相对。然而，在本发明中，如图2所示，中心电极2的侧面和接地电极61、62的一端的前端面可以被布置成隔着火花放电间隙G在中心电极2的径向上彼此相对。在这种情况下，与中心电极2的侧面相对的接地电极61、62可以如图2的（a）所示设置一个，也可以如图2的（b）所示设置多个。

在火花塞1中，如图1的（b）所示，接地电极6由芯部12和覆盖芯部12的外层13形成。然而，如图2的（b）所示，接地电极62可以由芯部122、覆盖芯部122的外层132以及设置在芯部122和外层132之间以覆盖芯部122的中间层142形成。例如，外层132可以由电极材料形成，中间层142可以由Cu作为主要成分的金属材料形成，芯部122可以由纯Ni形成。在具有如此构造的接地电极62中，导热性优异，并且可以有效地降低暴露于高温的接地电极的温度。另外，如果芯部由纯Ni形成，则能够防止接地电极的变形。因此，当火花塞被安装到内燃机时，能够防止接地电极立起。

另外，火花塞1包括中心电极2和接地电极6。然而，在本发明中，中心电极的前端部和接地电极的表面中的两方或任一方可以具有贵金属电极头。形成于中心电极的前端部和接地电极的表面的贵金属电极头一般具有圆柱或角柱形状，并且被调整为适当尺寸。之后，通过例如激光焊或电阻焊等适当的焊接方法将贵金属电极头熔化并固定到中心电极的前端部和接地电极的表面。在这种情况下，形成在彼此面对的两个贵金属电极头的两个表面之间的间隙、或者贵金属电极头的表面和与该贵金属电极头相对的中心电极2或接地电极6的表面之间的间隙用作火花放电间隙。例如，形成贵金属电极头的材料可以是诸如Pt、Pt合金、Ir、Ir合金等贵金属。

实施例

<火花塞样品的制造>

通过使用通常的真空熔化炉，来制备具有表1至表4所示的组成的熔化的金属合金，并且通过真空铸造由各熔化金属制备铸块。之后，通过热铸造将铸块制成圆棒，并且通过将圆棒形成为杯状来制造作为外层的杯状体。另一方面，通过热铸造将Cu或Cu合金制成圆棒，并且通过对圆棒进行热加工、拉拔加工等来制造作为芯部的棒状体。棒状体被插入到杯状体中，通过在进行诸如挤出加工等塑性加工之后进行拉拔加工，来制造具有截面尺寸为1.3mm×2.7mm的芯部的接地电极。另外，对于芯部，制造具有三种组成的芯部。

收容在具有表1和表2所示的组成的外层中的芯部使用具有Cu为100质量%的组成的芯部。收容在具有表3所示的组成的外层中的芯部使用具有Cu为99质量%且Cr为1质量%的组成的芯部。收容在具有表4所示的组成的外层中的芯部使用具有Cu为98质量%且Cr为2质量%的组成的芯部。

接地电极的长度为3mm，在与接地电极的延伸方向垂直的截面处外层的厚度的最小值为0.4mm。

与具有上述芯部的接地电极类似，通过调整具有实施例12所示的组成的熔化的金属合金来制造圆棒，并且通过拉拔加工、塑性加工等来制造不具有芯部且截面尺寸为1.6mm×2.8mm的接地电极。

另外，通过已知方法，将外层的组成彼此不同的三种具有芯部的接地电极中的一个接地电极的一端和不具有芯部的接地电极中的一个接地电极的一端接合到金属壳的一端面。随后，将中心电极组装到由陶瓷形成的绝缘体，并且将绝缘体组装到接合有接地电极的金属壳。此外，仅不具有芯部的接地电极的前端部向中心电极侧弯曲，从而以不具有芯部的接地电极的一端与中心电极的前端面相对的方式来制造火花塞的样品。

另外，所制造的火花塞的样品的螺纹直径为M14，表示沿轴线方向从绝缘体的端面向中心电极的端面突出的长度的中心电极突出尺寸为1.5mm。另外，中心电极的前端的直径为2.5mm，表示沿轴线方向从金属壳的端面向绝缘体的端面突出的长度的绝缘体突出尺寸为1.5mm。中心电极的侧面和与中心电极相对的接地电极的表面之间的火花放电间隙为1.1mm。

通过ICP发射光谱分析（由THERMO FISHER制造的iCAP-6500）和碳硫分析（由HORIBA MFG.制造的EMIA-920V）来分析所制造的接地电极的外层的组成。

<评价方法>

（裂纹）

将如上所述制造的火花塞的样品安装到2000cc的六缸汽油发动机。之后，在节气门全开状态下，重复在维持发动机转数为5000rpm的状态1分钟之后进行1分钟的空转的循环，并且进行200小时的运转。此时，仅不具有芯部的接地电极放电，具有芯部的接地电极不放电。另外，安装到气缸的火花塞每25小时进行交替。

视觉判断在具有芯部的接地电极的表面是否存在裂纹，并且基于下面的基准来进行评价。表1和表2中示出了结果。

另外，关于裂纹，观察以被氧化的晶界为起点的裂纹和以腐蚀新生异物为起点的裂纹，并且测量至少一种裂纹产生的时间。

x：在运转时间为75小时以下时观察到裂纹的情况。

O：在运转时间为100小时以下时观察到裂纹的情况。

在运转时间为125小时时观察到裂纹的情况。

◇：在运转时间为150小时时观察到裂纹的情况。

◆：在运转时间为175小时时观察到裂纹的情况。

◆◆：在运转时间为200小时时观察到裂纹的情况。

◆◆◆：在运转时间为200小时时未观察到裂纹的情况。

（腐蚀新生异物）

对于腐蚀新生异物的形成状态，用放大镜（×50）视觉判断接地电极的表面是否存在腐蚀新生异物，并且基于下面的基准来进行评价。表1和表2中示出了结果。

x：在运转时间为125小时时观察到腐蚀新生异物的情况。

O：在运转时间为150小时时观察到腐蚀新生异物的情况。

在运转时间为175小时时观察到腐蚀新生异物的情况。

◇：在运转时间为200小时时观察到腐蚀新生异物的情况。

◆：在运转时间为200小时时未观察到腐蚀新生异物的情况。

基于裂纹的评价结果来评价表1和表2中的综合评价。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

如表1至表4所示，在包括由位于本发明的范围内的电极材料形成的接地电极的火花塞中，抑制了在接地电极的外层中产生裂纹，并且不容易形成腐蚀新生异物。另外，无论芯部的组成如何，都能获得类似的效果。

另一方面，如表1至表4所示，在电极由位于本发明的范围外的电极材料形成的火花塞中，在短的运转时间内在接地电极中观察到裂纹。

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：外部构件

8：内部构件

9：螺纹部

10：滑石

11：密封件

12，121，122：芯部

13，131，132：外层

142：中间层

G：火花放电间隙

Claims (10)

1.一种火花塞，其包括：

中心电极和接地电极，在所述中心电极和所述接地电极之间具有间隙，

其中，所述接地电极至少具有芯部和覆盖所述芯部的外层，

所述芯部由导热率比所述外层的导热率高的材料形成，

至少存在在与所述接地电极的延伸方向垂直的截面中所述外层的厚度为0.5mm以下的部位，

形成所述外层的电极材料的组成如下：Ni为96质量％以上，从由Y和稀土元素构成的组中选出的至少一种的总计为0.05质量％以上，Al为0.5质量％以下，Si为0.5质量％以上且1.5质量％以下，Mn为0.05质量％以上，从由Ti、V和Nb构成的元素组A中选出的至少一种的总计为0.01质量％以上，并且Mn的含量b与所述元素组A的总计含量a之间的比例a/b为0.02以上且0.40以下，其中，Ni、Y、稀土元素、Al、Si、Mn、元素组A的总计不超过100质量％。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

所述电极材料是如下的组成：该组成含有从由0.01质量％以上且0.5质量％以下的Cr以及0.01质量％以上且0.5质量％以下的Ti构成的组中选出的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

所述电极材料的Mn含量为2.5质量％以下。

4.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

在所述电极材料的组成中，C为0.001质量％以上且0.1质量％以下。

5.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

在所述电极材料的组成中，从由Y和稀土元素构成的组中选出的至少一种的总计为0.45质量％以下。

6.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

所述比例a/b为0.03以上且0.25以下。

7.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

所述比例a/b为0.05以上且0.14以下。

8.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

在所述电极材料的组成中，Al为0.01质量％以上且0.1质量％以下。

9.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

在所述电极材料的组成中，Cr为0.05质量％以上且0.5质量％以下。

10.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

所述电极材料是含有Ti的组成。