CN102939694A - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种火花塞，具备具有所希望的耐久性的贵金属端头，具体地说具备耐消耗性、耐剥离性及耐端头破裂性优良的贵金属端头。本发明的火花塞的特征在于，(1)将Mp(Mp是Pt或包括Pt和Pd的元素组，Pd相对于贵金属端头的质量为20质量%以下)、Cu及M(M是从包括Rh、Ir、Ru、Re及W的元素组中选择的至少一种)总计含有95质量%以上，且上述Mp、Cu、M的质量比在特定的范围内，或(2)上述Mp、Cu、M的质量比(Mp、Cu、M)在特定的范围内，且焊接面积S(mm²)、端头突出尺寸H(mm)、覆盖尺寸L(mm)及端头焊接部间距离h(mm)满足以下条件：(a)H≤0.13S+1.18；(b)S≤5；(c)0.1≤h，或0.03≤L。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种火花塞，尤其涉及在中心电极及接地电极中的至少任意一方上设置贵金属端头而成的火花塞。 

背景技术

机动车发动机等内燃机点火时使用的火花塞一般包括筒状的主体配件、在该主体配件的内孔中所配置的筒状的绝缘体、在该绝缘体的前端侧内孔中所配置的中心电极、被设置为一端与主体配件的前端侧接合且另一端与中心电极形成间隙的接地电极。此外，还公知有以提高耐火花消耗性等为目的，在中心电极和接地电极的前端面上设置有由贵金属合金形成的端头的火花塞。 

然而，近年来的机动车等的内燃机要求高功率及高引燃性，开发出燃烧室内的压力高的带增压器的内燃机及使用高能量线圈的内燃机。在这种内燃机中所使用的火花塞的使用环境是严酷的，因此要求开发出不仅耐氧化性优良而且耐火花消耗性及耐剥离性也优良的火花塞。 

例如，在专利文献1中记载有在Pt中添加有Rh、Ir、Ni、Pd等的提高了材料的耐消耗性的火花塞。此外，在专利文献2中，以提供在电极分区与电极主体之间只产生非常小的热机械应力、并且能够廉价地制造的火花塞为目的，记载有如下火花塞，其特征在于，在电极的一端分区设置有电极分区，电极区分具有含铜的合金。 

除此之外，还公知有多种由各种贵金属合金形成的端头被设置在中心电极和/或接地电极上的火花塞。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开2005-353606号公报 

专利文献2：日本特开2004-165165号公报 

发明内容

发明要解决的课题 

但是，以往公知的由任何贵金属合金形成的端头均存在长处和缺点，没有满足所有性能的火花塞。例如，由Pt-Rh合金或Pt-Ir合金形成的贵金属端头的耐火花消耗性尤其优良，但是伴随燃烧室内的高温环境及冷热循环的环境下的贵金属端头与电极母材之间的耐剥离性及耐端头破裂性劣化。由Pt-Ni合金形成的贵金属端头的耐剥离性尤其优良，但是耐火花消耗性劣化。 

本发明的目的在于解决上述课题，提供一种具备具有所希望的耐久性的贵金属端头的火花塞。具体地说，提供一种具备耐消耗性、耐剥离性及耐端头破裂性优良的贵金属端头的火花塞。 

用于解决课题的方案 

用于解决上述课题的方案，(I)一种火花塞，包括中心电极及与上述中心电极之间设置有间隙的接地电极，在上述中心电极及上述接地电极中的至少一方上设置有贵金属端头，上述火花塞的特征在于，上述贵金属端头将Mp、Cu及M总计含有95质量%以上，其中，Mp为Pt或包括Pt和Pd的元素组，Pd相对于贵金属端头的质量为20质量%以下，M为从包括Rh、Ir、Ru、Re及W的元素组中选择的至少一种，并且，上述Mp、Cu、M的质量比(Mp、Cu、M)在由依次连接各点D(95、5、0)、E(94.5、5、0.5)、F(87、5、8)、G(80、12、8)、H(79.5、20、0.5)、I(80、20、0)、D(95、5、0)的线段包围的区域内，该区域包括该线段。 

上述(I)的优选方式的特征在于，(II)上述贵金属端头的质量比(Mp、Cu、M)在由依次连接各点E(94.5、5、0.5)、F(87、5、8)、G(80、12、8)、H(79.5、20、0.5)、E(94.5、5、0.5)的线段包围的区域内，该区域包括该线段，(III)包括具有轴孔的绝缘体，还包括在该轴孔中所配置的中心电极及与上述中心电极之间设置有间隙的接地电极，在上述中心电极及上述接地电极中的至少一方上设置有贵金属端头，以下记载的焊接面积S(mm2)和端头突出尺寸H(mm)、覆盖尺寸L(mm)、端头焊接部间距离h(mm)满足以下条件：(a)H≤0.13S+1.18；(b)S≤5；(c)0.1≤h，或0.03≤L，其中，焊接面积S是如下面积：上述贵金属端头设置在上述中心电极和/或上述接地电极的前端面或周侧面，将与经由上述贵金属端头与设置金属体的熔融所形成的焊接部接合有上述贵金属端头的上述设置金属体的接合面垂直的方向设为X方向，并从该X方向进行观察，将上述设置金属体和上述贵金属端头朝向与上述X方向正交的面投影时的两个投影区域重叠的区域的面积S，其中，设置金属体是指中心电极、接地电极、或在这些电极与上述贵金属端头之间所设置的基底，在上述贵金属端头在设置金属体上与该设置金属体的多个面接合的情况下，将与各面垂直的方向设为Y方向，将各Y方向上的重叠的区域的总计面积设为S，端头突出尺寸H是如下距离：在上述贵金属端头与相对金属凸体相对的方向上，上述设置金属体的上述接合面与最远离的上述贵金属端头的前端面之间的距离，其中，相对金属凸体是指贵金属端头、中心电极的前端部突出而形成的中心电极凸部、或接地电极的前端部突出而形成的接地电极凸部，在上述设置金属体与上述贵金属端头之间的整个面上设置有上述焊接部的情况下，上述端头突出尺寸H是上述贵金属端头的轴线PX方向上的从上述焊接部的厚度最薄的部位的厚度的1/2的点到在上述轴线PX方向上最远离的上述贵金属端头的表面为止的距离，关于覆盖尺寸L和端头焊接部间距离h，在将上述轴孔延伸的方向设为上述中心电极的轴线AX方向时，(1)上述贵金属端头与上述相对金属凸体在上述轴线AX方向上相对配置，上述贵金属端头没有从上述设置金属体向与上述轴线AX正交的方 向突出的情况下，覆盖尺寸L是从上述轴线AX方向观察时包含成为上述贵金属端头的最大径的周侧面上的点k1的平行于上述轴线AX的直线组与包含成为和上述贵金属端头相对的上述相对金属凸体的最大径的周侧面上的点k2的平行于上述轴线AX的直线组之间的最短距离，端头焊接部间距离h是在上述贵金属端头上包含上述点k1且平行于上述轴线AX的面上的从上述贵金属端头的前端到与上述焊接部的边界为止的上述轴线AX方向距离，(2)在上述贵金属端头以从上述接地电极向与上述轴线AX正交的方向突出的方式设置在上述接地电极上，且上述相对金属凸体的前端面与上述贵金属端头在上述轴线AX方向上相对配置的情况下，覆盖尺寸L是在从上述轴线AX方向观察时，向与上述轴线AX方向垂直的假想面投影上述相对金属凸体的前端面的情况下的投影面上的点k3与由向该假想面投影上述接地电极的情况下的投影面的轮廓线及向该假想面投影上述贵金属端头的情况下的投影面的轮廓线交差而产生的交点k4的最短距离，(i)上述贵金属端头的端头焊接部间距离h是在上述贵金属端头上包含上述点k4且与上述轴线AX平行的面上的从上述贵金属端头的前端到与上述焊接部的边界为止的距离，(ii)在上述相对金属凸体是设置在中心电极上的贵金属端头的情况下，上述相对金属凸体的端头焊接部间距离h是包含上述点k3且与上述轴线AX平行的面上的从上述中心电极上所设置的贵金属端头的前端到与上述焊接部的边界为止的上述轴线AX方向的距离。 

用于解决上述课题的其他方案为，(IV)一种火花塞，包括具有轴孔的绝缘体，还包括在该轴孔中所配置的中心电极及与上述中心电极之间设置有间隙的接地电极，在上述中心电极及上述接地电极中的至少一方上设置有贵金属端头，上述火花塞的特征在于，上述贵金属端头将Mp、Cu及M总计含有95质量%以上，其中，Mp为Pt或包括Pt和Pd的元素组，Pd相对于贵金属端头的质量为20质量%以下，M为从包括Rh、Ir、Ru、Re及W的元素组中选择的至少一种，并且，上述Mp、Cu、M的质量比(Mp、Cu、M)在由依次连接各点A(97、3、0)、B(80、3、17)、C(75、25、0)、A(97、3、0)的线段包围的区域内， 该区域包括该线段，上述(III)记载的焊接面积S(mm2)和端头突出尺寸H(mm)、覆盖尺寸L(mm)、端头焊接部间距离h(mm)满足以下条件：(a)H≤0.13S+1.18；(b)S≤5；(c)0.1≤h，或0.03≤L。 

上述(I)及(IV)的优选方式的特征在于，(V)上述Mp是包括Pt和Pd的元素组，(VI)上述贵金属端头含有从包括Ni、Co、Fe及Mn的元素组A和/或包括Ti、Hf、Y及希土类元素的元素组B中选择的至少任意一种，上述元素组A的总计质量为5质量%以下，上述元素组B的总计质量为1.5质量%以下，且上述元素组A及上述元素组B的总计质量为5质量%以下，(VII)上述M是Rh，(VIII)上述贵金属端头的硬度为140Hv以上，(VIIII)上述贵金属端头的硬度为200Hv以上，(X)上述中心电极被固定在绝缘体的轴方向上所形成的轴孔内，以从该轴孔内的一端部露出，端子配件被固定为从上述轴孔内的另一端部露出，在上述轴孔内的上述中心电极与上述端子配件之间设置有电阻体，上述电阻体的电阻值为10kΩ以下，(XI)上述贵金属端头仅设置在上述接地电极上。 

发明效果 

根据上述(I)的火花塞，中心电极及接地电极中的至少一方上所设置的贵金属端头将Mp、Cu、M总计含有95质量%以上，且Mp、Cu、M的质量比在特定的范围内，因此能够提供具备具有优良的耐久性，尤其是耐消耗性、耐剥离性及耐端头破裂性优良的贵金属端头的火花塞。 

根据上述(IV)的火花塞，中心电极及接地电极中的至少一方上所设置的贵金属端头将Mp、Cu、M总计含有95质量%以上，且Mp、Cu、M的质量比在特定的范围内，并且贵金属端头具有特定的尺寸，因此能够提供具备具有优良的耐久性，尤其是耐消耗性、耐剥离性及耐端头破裂性优良的贵金属端头的火花塞。 

此外，若上述贵金属端头进一步含有特定量的从包括Ni、Co、Fe及Mn的元素组A和/或包括Ti、Hf、Y及希土类元素的元素组B中选择的至少一种，则能够提供耐剥离性及耐端头破裂性中的至少一个性能更优良的火花塞。 

此外，若上述贵金属端头的硬度为特定的值以上，则耐冲击性更优良，即使在制造工序中与夹具接触而受到冲击，也能够抑制贵金属端头变形。 

此外，在电阻体的电阻值为10kΩ以下的火花塞中，即使在火花放电时提供到火花放电间隙的能量增大，若设置有耐消耗性等优良的上述贵金属端头，则也能够维持火花塞的性能。 

此外，若在温度比中心电极高、处于严酷的环境下的接地电极上设置有上述贵金属端头，则效果更佳。 

附图说明

图1是说明本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞的说明图，图1(a)是本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞的局部剖面整体说明图，图1(b)是表示本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞的主主要部分的剖面说明图。 

图2是表示本发明所涉及的火花塞上所设置的贵金属端头的Mp、Cu、M的质量比的三元成分图。 

图3是表示测定火花塞所具备的贵金属端头的硬度的位置的说明图。 

图4(a)是表示本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞的点火部分的剖面说明图。图4(b)是从图4(a)的观察方向X观察接地电极时的接地电极主要部分说明图。 

图5(a)是表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞的点火部分的剖面说明图。图5(b)是从图5(a)的观察方向X2观察接地电极 时的接地电极主要部分说明图。 

图6(a)是表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞的点火部分的剖面说明图。图6(b)是从图6(a)的观察方向X3观察接地电极时的接地电极主要部分说明图。 

图7(a)是表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞的点火部分的剖面说明图。图7(b)是从图7(a)的观察方向X4观察接地电极时的接地电极主要部分说明图。 

图8(a)是表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞的点火部分的剖面说明图。图8(b 1)是从图8(a)的观察方向Y1观察接地电极时的接地电极主要部分说明图。图8(b2)是从图8(a)的观察方向Y2观察接地电极时的接地电极主要部分说明图。图8(b3)是从图8(a)的观察方向Y3观察接地电极时的接地电极主要部分说明图。 

图9(a)是表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞的点火部分的剖面说明图。图9(b)是从图9(a)的观察方向X6观察接地电极时的接地电极主要部分说明图。图9(c)是用于说明接地电极端头的端头剖面积A的说明图。 

图10是表示本发明所涉及的火花塞上所设置的贵金属端头的Mp、Cu、M的质量比的三元成分图。 

图11(a)~(d)是用于说明评价火花塞上所设置的贵金属端头的耐剥离性的试验的概要的说明图。 

图12是用于说明评价火花塞上所设置的贵金属端头的耐冲击性的试验的概要的说明图。 

图13是表示改变端头突出尺寸H和焊接面积S时的耐久性试验的评价结果的图。 

具体实施方式

(第1发明)本发明所涉及的火花塞包括中心电极和接地电极，该中心电极的一端与接地电极的一端隔着间隙相对配置，在该中心电极和接地电极的至少一方上设置贵金属端头。本发明所涉及的火花塞只要是具有这种结构的火花塞，则其他结构没有特别限定，可以采用公知 的各种结构。 

图1表示本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞。图1(a)是本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞1的局部剖面整体说明图，图1(b)是表示本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞1的主主要部分的剖面说明图。另外，将中心电极的轴线设为AX，在图1(a)、图1(b)中将纸面下方设为轴线AX的前端方向、将纸面上方设为轴线AX的后端方向来进行说明。 

如图1(a)及(b)所示，该火花塞1包括：圆筒状的主体配件2；内置在该主体配件2中的大致圆筒状的绝缘体3：在该绝缘体3的轴孔20内从前端方向依次内置的中心电极4、电阻体5、端子配件6；以及一端与中心电极4的前端面隔着间隙相对配置且另一端与主体配件2的端面接合的接地电极7，在上述接地电极7的前端部上的与中心电极相对的面上设置有贵金属端头(以下有时将接地电极上所设置的贵金属端头称为接地电极端头8)，在上述中心电极4的前端面上设置有贵金属端头(以下有时将中心电极上所设置的贵金属端头称为中心电极端头9)，在接地电极端头8与中心电极端头9之间形成有火花放电间隙G。 

上述主体配件2具有大致圆筒形状，形成为内置绝缘体3来保持绝缘体3。在主体配件2上的前端方向的外周面上形成有螺纹部10，火花塞1利用该螺纹部10安装在未图示的内燃机的汽缸头上。主体配件2可以由导电性的钢铁材料例如低碳钢形成。 

上述绝缘体3隔着滑石(talc)11或填充物12等保持在主体配件2的内周部，在绝缘体3的轴孔20内保持中心电极4、电阻体5及端子配件6。绝缘体3以绝缘体3上的前端方向的端部从主体配件2的前端面突出的状态固定于主体配件2。绝缘体3优选为具有机械强度、热强度、电气强度等的材料，作为这种材料，例如有以氧化铝为主体的陶瓷烧结体。 

上述中心电极4由外部材料13和以在该外部材料13的内部的轴心部同心埋入的方式形成的内部材料14形成。中心电极4以其前端部从绝缘体3的前端面突出的状态固定在绝缘体3的轴孔20内，相对于主体配件2保持绝缘。外部材料13优选由具有导热性及机械强度等的材料形成，例如由Inconel(商标名)等Ni基合金形成。内部材料14可以由Cu或Ag等导热性优良的金属材料形成。 

上述接地电极7例如形成为大致棱柱体，其形状及结构被设计成，一端与主体配件2的端面接合，在中途弯曲为大致L字，其前端部位于中心电极4的轴线AX方向上。通过这样设计接地电极7，接地电极7的一端被配置为与中心电极4隔着间隙而相对。接地电极7由与形成中心电极4的材料相同的材料形成。 

上述端子配件6以其前端部从绝缘体3的后端面突出的状态固定在绝缘体3的轴孔20内，与主体配件2保持绝缘。端子配件6例如由低碳等形成，在其表面上通过电镀等形成有Ni金属层。 

上述电阻体5固定在绝缘体3的轴孔20内的中心电极4与端子配件6之间。电阻体5可以由玻璃粉末、陶瓷粉末、非金属导电性粉末和/或金属粉末等的混合物形成。该电阻体5的电阻值通常为15kΩ以下，但是在10kΩ以下的情况下，尤其在火花放电时向火花放电间隙G提供的能量增大，因此火花消耗明显。因此，在电阻体5的电阻值为10kΩ以下的情况下，更能发挥由后述端头材料形成的贵金属端头的效果。 

上述接地电极端头8为例如圆柱形状，在接地电极7的前端部上被设置成与中心电极4的前端面上所设置的中心电极端头9相对。接地电极端头8可以由后述的端头材料或该端头材料以外的公知的材料形成，但通常由于接地电极端头8相比于中心电极端头9暴露于更高 的温度，因此接地电极端头8优选由后述的端头材料形成。 

上述中心电极端头9为例如圆柱形状，设置在中心电极4的前端面上。中心电极端头9由后述的端头材料或该端头材料以外的公知的材料形成。 

上述接地电极端头8和上述中心电极端头9被配置为隔着间隙而相对，该间隙为火花放电间隙G。本发明的火花塞1在中心电极4及接地电极7的至少一方上设置有贵金属端头8、9即可，例如仅在接地电极7上设置有贵金属端头8的情况下，中心电极4与接地电极端头8之间的间隙为火花放电间隙。该火花放电间隙通常被设定为0.3~1.5mm。 

在火花塞1中，接地电极端头8及中心电极端头9中的至少一方由后述端头材料形成，优选的是，达到更高温的接地电极端头8由后述端头材料形成。 

形成上述贵金属端头的端头材料总计含95质量%以上的Mp(Mp为Pt或包括Pt及Pd的元素组，Pd相对于贵金属端头的质量为20质量%以下)、Cu及M(M为从包括Rh、Ir、Ru、Re及W的元素组中选择的至少一种)，且上述Mp、Cu、M的质量比(Mp、Cu、M)在由依次连接各点D(95、5、0)、E(94.5、5、0.5)、F(87、5、8)、G(80、12、8)、H(79.5、20、0.5)、I(80、20、0)、D(95、5、0)的线段包围的区域内(包括线段)。 

若上述端头材料中的Mp、Cu及M的含有率为95质量%以上，且图2所示的Mp、Cu、M的三元成分图中的三成分的质量比(Mp、Cu、M)在由依次连接各点D、E、F、G、H、I、D的线段包围的区域内(包括线段)，则能够提供具有耐消耗性、耐剥离性及耐端头破裂性优良的贵金属端头的火花塞。 

优选的是，在上述端头材料中，三元成分图中的三成分的质量比(Mp、Cu、M)在由依次连接各点E(94.5、5、0.5)、F(87、5、8)、G(80、12、8)、H(79.5、20、0.5)、E(94.5、5、0.5)的线段包围的区域内(包括线段)。 

上述端头材料在三元成分图中Cu为5质量%以上，从而形成中心电极及接地电极的电极材料上所采用的Ni基合金与端头材料的热膨胀系数之差减小，因此与Pt-Rh合金、Pt-Ir合金相比，耐剥离性优良。此外，与作为提高耐剥离性有效的材料而被公知的Pt-Ni合金相比也能够抑制熔点下降，不仅耐剥离性优良，耐火花消耗性也优良。此外，与具有晶粒度增大的趋势的Pt-Rh合金相比，该端头材料的晶粒度不增大，此外与Pt-Ir合金相比，内部氧化被抑制，因此耐端头破裂性也优良。 

在三元成分图中若Cu小于5质量%，则无法得到上述效果。在三元成分图中若Cu超过25质量%，则容易氧化的Cu增多，不仅耐氧化性下降，还在晶界引起内部氧化，存在产生端头破裂及端头剥离的情况。此外，由此引起导热性下降，存在对耐消耗性带来不良影响的可能性。 

若上述端头材料含有M，尤其在三元成分图中若M为0.5质量%以上，则由于M的熔点高，因此成为耐火花消耗性优良的端头材料。此外，由于晶粒度变细，因此能够抑制由于端头内的破裂引起的晶粒脱落。此外，由于成为高强度，因此即使在制造工序中与夹具接触而受到冲击，也能够抑制贵金属端头变形，因此耐冲击性也优良。 

但是，在三元成分图中若M超过8质量%，则引起脆化，因此容易产生加工性下降及由热应力及内部腐蚀引起的端头破裂。此外，M的热膨胀系数小，因此若大量含有M，则电极材料上所采用的Ni基合 金与端头材料的热膨胀系数之差增大，因此对耐剥离性带来不良影响。因此，在三元成分图中M为8质量%以下。 

以上说明了端头材料中的Cu及M的作用，当然除了端头材料中的单独成分的质量比例的影响以外，三成分(Mp、Cu、M)的质量比所产生的影响也大。在端头材料将Cu和M共含有预定比例以上的情况下，即在三元成分图中Cu和M的质量比例超过直线GH的情况下，耐剥离性、耐消耗性、耐端头破裂性中的至少一个劣化。因此，在三元成分图中Cu和M的质量比例为直线GH以下。 

另外，M为从包括Rh、Ir、Ru、Re及W的元素组中选择的至少一种。Rh、Ir、Ru、Re及W的熔点均高，难以进行溅射，通过和Pt一起使用，能够提高强度，并将晶粒细化，因此若从上述元素组中选择的至少一种在三元成分图中所示的范围内，则能够提供具有耐剥离性、耐消耗性及耐端头破裂性优良的贵金属端头的火花塞。在上述元素组中，Rh能够自我氧化而形成致密的氧化膜，能够抑制进一步氧化，因此特别优选。 

Mp为Pt或包括Pt和Pd的元素组，Pd相对于贵金属端头的质量为20质量%以下。Pt的耐氧化性、耐火花消耗性及加工性优良，因此适合作为端头材料的主要成分。此外，Pd与Pt同样不仅耐氧化性优良，而且热膨胀系数大于Pt，因此含有特定量的Pd时对耐剥离性有利。因此，在Pd相对于由端头材料构成的贵金属端头的总质量为20质量%以下的情况下，能够提供具有耐剥离性更优良的贵金属端头的火花塞。但是，若Pd超过20质量%，则由于端头材料的熔点下降，因此耐消耗性下降。 

优选的是，端头材料含有从包括Ni、Co、Fe及Mn的元素组A和/或包括Ti、Hf、Y及希土类元素的元素组B中选择的至少一种，上述元素组A的总计质量相对于由端头材料构成的贵金属端头的总质量 为5质量%以下，上述元素组B的总计质量相对于由端头材料构成的贵金属端头的总质量为1.5质量%以下，且上述元素组A及上述元素组B的总计质量相对于由端头材料构成的贵金属端头的总质量小于5质量%。 

若端头材料中的元素组A的总计质量超过0质量%且为5质量%以下，则耐剥离性、耐端头破裂性更优良。元素组A的热膨胀系数大，因此与电极材料的热膨胀系数之差减小，能够抑制产生热应力，且晶粒细化，因此对耐端头破裂性有效。 

若端头材料中的元素组B的总计质量超过0质量%且为1.5质量%以下，尤其是0.01质量%以上且1质量%以下时，晶粒细化，因此耐端头破裂性优良。 

若端头材料中的元素组A及元素组B的含有率过大，则熔点下降，存在耐消耗性劣化的可能性。因此，优选的是，元素组A及元素组B的总计质量相对于贵金属端头为5质量%以下。 

该端头材料实质上含有总计95质量%以上的Mp、Cu及M，并根据期望含有包括Ni、Co、Fe及Mn的元素组A和包括Ti、Hf、Y及希土类元素的元素组B。在上述各成分的含有率的范围内含有上述各成分，上述各成分和不可避免的杂质的总计达到100质量%。上述成分以外的成分例如Ag、B、Ca、Al、Si、Mg作为微量的不可避免的杂质而被含有。优选的是，上述不可避免的杂质的含有量少，但可在能够实现本申请发明的目的的范围内含有上述杂质，在将上述成分的总计质量设为100质量部时，优选的是，上述一种不可避免的杂质的比例为0.1质量部以下，所含的所有种类的不可避免的杂质的总计比例为0.2质量部以下。 

由该端头材料形成的贵金属端头中所含的各成分的含有率可如下 测定。即，首先切断贵金属端头8、9而露出剖面，在该贵金属端头8、9的剖面上选择任意的多个部位(例如5个部位)，利用EPMA进行WDS(Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer：波长色散X射线光谱仪)分析，从而测定各部位的质量组成。接着，计算出所测定的多个部位的值的平均值，将该平均值作为贵金属端头的组成。另外，作为测定位置，排除对贵金属端头8、9与中心电极4、接地电极7和/或基底等设置金属体进行熔融焊接时形成的焊接部15。 

另外，该端头材料是以预定的配合比调配预定的原料，并通过后述的方法制造的。所制造的端头材料的组成与原料的组成大致一致。因此，该端头材料中所含的各成分的含有率作为简易的方法还能够根据原料的配合比计算出来。 

由上述端头材料形成的贵金属端头的硬度优选为140Hv以上，特别优选为200Hv以上。 

若贵金属端头的硬度在上述范围内，则即使在制造工序中端头与夹具接触，也能够防止贵金属端头变形。 

如下测定贵金属端头的硬度。如图3所示，在贵金属端头8、9的表面中与接合于中心电极4或接地电极7的面相反侧的面的中心，通过显微维氏硬度计在1N荷重的条件下以JIS Z 2244为基准，测定显微维氏硬度。 

贵金属端头的硬度能够通过在端头材料的组成、制造贵金属端头时的加工条件、该加工前后的热处理温度及时间、将贵金属端头与接地电极及中心电极焊接时的热负荷、及电阻焊接时产生的贵金属端头的变形量、在中心电极上所设置的贵金属端头的情况下对电阻体、绝缘体、金属端子及中心电极进行接合时的热处理条件等而进行调整。具体地说，通过增大制造贵金属端头时的加工率、减低加工后的热处 理温度或缩短时间、降低将贵金属端头与接地电极及中心电极焊接时的温度或缩短时间、和/或在电阻焊接的情况下通过增大贵金属端头的变形量，加工应变增大，因此能够得到高变形阻力，达到高硬度。 

本发明的火花塞不仅能够由上述端头材料形成，通过包括具备后述尺寸的贵金属端头，能够提供具有耐消耗性、耐端头破裂性及耐剥离性更优良的贵金属端头的火花塞。 

即，优选的是，以下规定的焊接面积S(mm²)、端头突出尺寸H(mm)、覆盖尺寸L(mm)及端头焊接部间距离h(mm)满足以下条件。 

(a)H≤0.13S+1.18 

(b)S≤5 

(c)0.1≤h，或0.03≤L 

此外，优选的是，在贵金属端头中，以下规定的端头剖面积A(mm²)满足(d)0.2≤A≤1.8。 

若上述贵金属端头上的焊接面积S与端头突出尺寸H满足(a)H≤0.13S+1.18的关系，则能够提供具有耐消耗性更优良的贵金属端头的火花塞。为了提高贵金属端头的耐消耗性，可以改善贵金属端头的散热。若焊接面积S小，则贵金属端头与电极的接触面积减小，其结果难以向电极传导贵金属端头接收的热量，散热恶化，这是以往的认识。但是，发明人们发现除了焊接面积S以外，端头突出尺寸H也对散热带来影响。即，即使焊接面积S小，只要端头突出尺寸H小于预定值，则也能够抑制贵金属端头过热，耐消耗性良好。相反，即使端头突出尺寸H增大，只要焊接面积S增大，则也能够改善散热，因此能够抑制过热。 

若上述贵金属端头的焊接面积S、覆盖尺寸L、端头焊接部间距离 h满足(b)S≤5、且(c)0.1≤h或0.03≤L的关系，则能够提供具有耐剥离性更优良的贵金属端头的火花塞。若焊接面积S大，则由于形成贵金属端头的端头材料与形成电极的电极材料之间的热膨胀系数之差，尤其在贵金属端头的外周部产生高的热应力，从而贵金属端头容易从电极剥离。因此，优选的是，焊接面积S为5以下。此外，在燃烧室内，气流的扰动剧烈，因此若覆盖尺寸L及端头焊接部间距离h在上述范围外，则容易在电极上的接近贵金属端头的外周的部分和/或焊接部放电。由于电极及焊接部与贵金属端头相比熔点低，因此电极及焊接部容易消耗，贵金属端头与电极及焊接部的界面塌陷，从而耐剥离性下降。此外，由于电极及焊接部消耗，实质上焊接面积S减小，从而对耐消耗性也带来不良影响。因此，优选的是，端头焊接部间距离h为0.1以上，或覆盖尺寸L为0.03以上。 

优选的是，上述贵金属端头的端头剖面积A为(d)0.2≤A≤1.8，若端头剖面积A在上述范围内，则耐消耗性更优良。 

图4(a)是表示本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞的点火部分的剖面说明图。图4(b)是从图4(a)的观察方向X观察接地电极时的接地电极主要部分说明图。若将本实施方式的火花塞1的接地电极端头8的焊接面积设为S_g1，则焊接面积S_g1是在从与接地电极的接合面16垂直的方向即X方向观察的情况下，如图4(b)所示向与X方向正交的面投影接地电极7时的投影区域P_g1与向与X方向正交的面投影接地电极端头8时的投影区域P_t1重叠的区域的面积，在上述接合面16上经由通过该接地电极端头8和接地电极7(还会称为设置金属体)的熔融形成的焊接部15接合有该接地电极端头8。中心电极端头9的焊接面积S_c1也是与接地电极端头8的焊接面积S_g1同样规定的。 

焊接面积S_g1是从接地电极7的上部X方向拍摄照片，并使用图像分析软件(例如Photoshop)计算由接地电极端头8与焊接部15的边界线17包围的部分的面积而求出的。焊接面积S_c1也能够同样地求出。 

若将本实施方式的火花塞1的接地电极端头8的端头突出尺寸设为端头突出尺寸H_g1，则端头突出尺寸H_g1是在该接地电极端头8与中心电极端头9(还会称为相对金属凸体)相对的方向上上述接地电极7的上述接合面16与最远离的上述接地电极端头8的前端面之间的距离。中心电极端头9的端头突出尺寸H_c1也是与接地电极端头8的端头突出尺寸H_g1同样地规定的。 

在将本实施方式的火花塞1的覆盖尺寸设为覆盖尺寸L₁，并将绝缘体3的轴孔20延伸的方向设为中心电极4的轴线AX方向时，本实施方式的火花塞1被配置为，接地电极端头8与中心电极端头9在上述轴线AX方向上相对，是上述接地电极端头8没有从上述接地电极7向与上述轴线AX正交的方向突出的情况，因此被如下规定。即，覆盖尺寸L1是从上述轴线AX方向观察时包含成为上述接地电极端头8的最大径的周侧面上的点k1的平行于上述轴线AX的直线组l_g1与包含成为中心电极端头9的最大径的周侧面上的点k2的平行于上述轴线AX的直线组l_c1之间的最短距离。 

若将本实施方式的火花塞1的接地电极端头8的端头焊接部间距离设为端头焊接部间距离h_g1，则端头焊接部间距离h_g1是在上述接地电极端头8上包含上述点k1且平行于上述轴线AX的面上的从上述接地电极端头8的前端到与上述焊接部15的边界为止的上述轴线AX方向距离。中心电极端头9的端头焊接部间距离h_c1也是与接地电极端头8的端头焊接部间距离h_g1同样地规定的。 

若将本实施方式的火花塞1的接地电极端头8的端头剖面积设为端头剖面积A_g1，将中心电极端头9的端头剖面积设为端头剖面积A_c1，则如图4所示，接地电极端头8及中心电极端头9均为圆柱体，接地电极端头8及中心电极端头9的前端面为平面，这些前端面相互平行，因此端头剖面积A_g1及端头剖面积A_c1是接地电极端头8及中心电极端 头9各自的前端面的面积。另外，即使由于制造上的误差导致这些前端面严格地讲不相互平行的情况下，端头剖面积也可以认为是各贵金属端头的前端面的面积。 

若上述贵金属端头被设置在火花塞的中心电极及接地电极中的至少任意一方，尤其是若设置在接地电极上，则即使在带增压器的内燃机及使用高能量线圈的内燃机等严酷的环境下使用本发明的火花塞，由于具有耐消耗性、耐端头破裂性及耐剥离性优良的贵金属端头，因此能够维持所希望的性能。 

上述火花塞1例如如下进行制造。首先，贵金属端头8、9能够采用以下方法等来形成：将调配及熔解各成分的含有率在上述范围内的端头材料而得到的熔解材料例如通过热轧加工成板材，并将该板材通过热冲压加工冲压成预定的端头形状而形成的方法；通过对合金进行热轧、热铸或热拉伸加工成线状或杆状的材料之后，将其在长度方向上切断为预定长度来形成的方法等。 

关于中心电极4和/或接地电极7，例如使用真空熔炼炉调制具有所希望的组成的合金的熔融物，通过真空铸造从各熔融物调制成铸锭之后，通过热加工、拉丝加工等将该铸锭适当调整为预定的形状及预定的尺寸，能够制作中心电极4和/或接地电极7。另外，在形成为杯状的外部材料13中插入内部材料14，并通过挤压加工等塑性加工，能够形成中心电极4。此外，在接地电极7由外部层和在该外部层的轴心部埋入设置的轴部形成的情况下(未图示)，在形成为杯状的外部层中插入轴部，并进行挤压加工等塑性加工之后，能够将塑性加工成大致棱柱状的加工品作为接地电极7。 

接着，在通过塑性加工等形成为预定的形状的主体配件2的端面上，通过电阻焊接或激光焊接等接合接地电极7的一端部。在接合有接地电极的主体配件上实施镀Zn或镀Ni。也可以在镀Zn或镀Ni之 后进行3价铬酸盐处理。 

接着，在接地电极7及中心电极4上通过电阻焊接和/或激光焊接等熔融固定如上所述制作的贵金属端头8、9。在通过电阻焊接在接地电极7和/或中心电极4上接合贵金属端头8、9的情况下，例如将贵金属端头8、9设置在接地电极7和/或中心电极4的预定位置上进行按压并实施电阻焊接。在通过激光焊接在接地电极7和/或中心电极4上接合贵金属端头8、9的情况下，例如将贵金属端头8、9设置在接地电极7和/或中心电极4的预定位置，并从贵金属端头8的斜上方对贵金属端头8、9与接地电极7和/或中心电极4的接触部分的一部分或全周照射激光束。另外，也可以在电阻焊接之后实施激光焊接。 

另一方面，通过将陶瓷等烧制成预定的形状来制作绝缘体3，在该绝缘体3的轴孔20内插入设置接合有贵金属端头9的中心电极4，并在上述轴孔20内依次预压缩并填充形成玻璃密封的玻璃粉末、形成电阻体5的电阻体组成物、上述玻璃粉末。接着从上述轴孔20内的端部压入金属端子6并对电阻体组成物及玻璃粉末进行压缩加热。这样电阻体组成物及玻璃粉末被烧结而形成电阻体5及玻璃密封层。接着，在接合有接地电极7的主体配件2上组装固定有该中心电极4等的绝缘体3。最后，将接地电极7的前端部向中心电极4侧弯折，使接地电极7的一端与中心电极4的前端部相对，从而制造出火花塞1。 

图5表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞。图5(a)是表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞的点火部分的剖面说明图。图5(b)是从图5(a)的观察方向X2观察接地电极时的接地电极主要部分说明图。 

本实施方式的火花塞201在接地电极208的接合面216上通过电阻焊接接合接地电极端头208的结果，在接地电极端头208的外周部形成极小体积的焊接部215(也称为焊接塌边)，此外在中心电极204的 前端面没有设置中心电极端头，而是具有中心电极204的前端部凸状突出而形成的中心电极凸部222(也称为相对金属凸体)，除此以外具有与图4所示的火花塞1相同的结构。 

从而，本实施方式的火花塞201的接地电极端头208的焊接面积S_g2、端头突出尺寸H_g2、覆盖尺寸L₂、端头焊接部间距离h_g2、端头剖面积A_g2是与火花塞1同样地规定的。由于在中心电极204上没有设置贵金属端头209，因此对中心电极204的焊接面积、端头突出尺寸、端头焊接部间距离、端头剖面积没有规定。 

图6表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞。图6(a)是表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞的点火部分的剖面说明图。图6(b)是从图6(a)的观察方向X3观察接地电极时的接地电极主要部分说明图。 

本实施方式的火花塞301在与中心电极304相对的一侧的接地电极307的表面上设置有基底318，在该基底318的与接合于接地电极307的面相反侧的面上，经由焊接部315设置有接地电极端头308，接地电极端头308与基底318不接触而在接地电极端头308与基底318之间的整个面上设置有焊接部315，除此以外具有与图4所示的火花塞1相同的结构。 

从而，本实施方式的火花塞301的接地电极端头308的焊接面积S_g3、覆盖尺寸L₃、端头焊接部间距离h_g3、端头剖面积A_g3及中心电极端头309的焊接面积S_c3、端头突出尺寸H_c3、端头焊接部间距离h_c3、端头剖面积A_c3是与火花塞1同样地规定的。 

关于本实施方式的火花塞301的接地电极端头308的端头突出尺寸Hg3，由于在接地电极端头308与基底318之间的整个面上设置有焊接部315，因此没有接地电极端头308与基底318直接接触而接合的面。 从而，端头突出尺寸H_g3是接地电极端头308的轴线PX3方向上的从焊接部315的厚度最薄的部位的厚度的1/2的点到在上述轴线PX方向上最远离的接地电极端头308的前端面为止的距离。 

图7表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞。图7(a)是表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞的点火部分的剖面说明图。图7(b)是从图7(a)的观察方向X4观察接地电极时的接地电极主要部分说明图。 

本实施方式的火花塞401在与中心电极404相对的一侧的接地电极407的表面上设置有基底418，在该基底418的与接合于接地电极407的面相反侧的面上，经由焊接部415设置有接地电极端头408，接地电极端头408与基底418不经由焊接部415而接触一部分，除此以外具有与图6所示的火花塞301相同的结构。 

从而，本实施方式的火花塞401的接地电极端头408的焊接面积S_g4、覆盖尺寸L₄、端头焊接部间距离h_g4、端头剖面积A_g4及中心电极端头409的焊接面积S_c4、端头突出尺寸H_c4、端头焊接部间距离h_c4、端头剖面积A_c4是与火花塞1同样地规定的。 

关于本实施方式的火花塞401的接地电极端头408的端头突出尺寸H_g4，是没有在接地电极端头408与基底418之间的整个面上设置有焊接部315的情况，端头突出尺寸H_g4是在接地电极端头408与中心电极端头404相对的方向上基底418的与接地电极端头408接触的接合面416与最远离的接地电极端头408的表面之间的距离。 

图8表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞。图8(a)是表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞的点火部分的剖面说明图。图8(b1)~(b3)是表示向与图8(a)的各观察方向Y₁~Y₃正交的面投影中心电极端头、接地电极端头和/或接地电极的情况下的投影区 域的投影区域说明图。 

在本实施方式的火花塞501中，接地电极端头508为棱柱体，该棱柱体的一部分嵌入以在接地电极507的前端面及周侧面上开口的方式设置的缺口519，棱柱体所具有的六个面中的四个面与该缺口519所具有的四个面接合，接地电极端头508被设置为从接地电极507向与中心电极504的轴线AX5正交的方向突出，除此以外具有与图4所示的火花塞1相同的结构。另外，本实施方式的火花塞501还包括以下情况：在上述接地电极507的平坦面上熔融接合接地电极端头508时，在通过向接地电极507按压接地电极端头508而在接地电极507上所形成的凹部嵌入接地电极端头508而形成。因此，上述缺口519包括在嵌入接地电极端头508之前预先形成在接地电极507上的情况和在熔融接合时形成的情况。 

从而，本实施方式的火花塞501的中心电极端头509的焊接面积S_c5、端头突出尺寸H_c5、端头焊接部间距离h_c5、端头剖面积A_c5是与火花塞1同样地规定的。 

关于本实施方式的火花塞501的接地电极端头508的焊接面积S_g5，由于棱柱体的接地电极端头508所具有的六个面中的四个面与接地电极507的缺口519所具有的四个面接合，因此将与四个面的各面垂直的方向设为Y₁、Y₂、Y₃、Y₄方向，并从各Y₁、Y₂、Y₃、Y₄方向观察向与Y₁、Y₂、Y₃、Y₄方向正交的面投影接地电极507和接地电极端头508的情况下的接地电极507的投影区域P_g51、P_g52、P_g53、P_g54与接地电极端头508的投影区域P_t51、P_t52、P_t53、P_t54重叠的区域的面积S_g51、S_g52、S_g53、S_g54的总计面积S_g51+S_g52+S_g53+S_g54(参照图8(b1)~(b3))为上述焊接面积S_g5。 

端头突出尺寸H_g5是在接地电极端头508与中心电极端头509相对的方向上接地电极507的接合面516与最远离的接地电极端头508 的前端面之间的距离。另外，上述接合面516是接地电极端头508与中心电极端头509相对的方向上的接地电极507的表面且设置有缺口519的部位以外的面。 

关于覆盖尺寸L₅，与图4所示的火花塞1不同，接地电极端头508从接地电极507向与轴线AX5正交的方向突出地设置在接地电极507上，中心电极端头509的前端面与接地电极端头508在轴线AX5方向上相对配置，因此如下规定覆盖尺寸L₅。即，覆盖尺寸L₅是如图8(b1)所示从轴线AX5方向观察时，向与轴线AX5方向垂直的假想面投影中心电极端头509的前端面的情况下的投影面P_ct5上的点k3与由向该假想面投影接地电极507的情况下的投影面P_g51的轮廓线及向该假想面投影接地电极端头508的情况下的投影面P_t5的轮廓线交差而产生的两个交点k41、k42的距离中与形成最短距离的交点k41的距离。 

接地电极端头508的端头焊接部间距离h_g5是在接地电极端头508上包含上述点k41且与轴线AX5平行的面上的从接地电极端头508的前端到与上述焊接部的边界为止的距离。 

中心电极端头509的端头焊接部间距离h_c5是包含上述点k3且与轴线AX5平行的面上的从中心电极端头509的前端到与中心电极504上的焊接部521的边界为止的上述轴线AX5方向的距离。 

关于接地电极端头508的端头剖面积A_g5，由于接地电极端头508是棱柱体，六个面均为平面，因此端头剖面积A_g5是接地电极端头508上的与中心电极端头509相对的一侧的面的面积。 

图9表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞。图9(a)是表示本发明所涉及的火花塞的其他实施例的火花塞的点火部分的剖面说明图。图9(b)是从图9(a)的观察方向X6观察接地电极时的接地电极主要部分说明图。图9(c)是用于说明接地电极端头的端头剖面积A_g6 的说明图。 

本实施方式的火花塞601除了接地电极端头608为半球形状以外，与图4所示的火花塞1相同。 

从而，本实施方式的火花塞601的接地电极端头608的焊接面积S_g6、端头突出尺寸H_g6、覆盖尺寸L₆、端头焊接部间距离h_g6及中心电极端头609的焊接面积S_c6、端头突出尺寸H_c6、端头焊接部间距离h_c6、端头剖面积A_c6是与火花塞1同样地规定的。 

由于接地电极端头608的前端面不是平面，因此如下规定本实施方式的火花塞601的接地电极端头608的端头剖面积A_g6。即，将连接接地电极端头608和与该接地电极端头608相对的中心电极端头609的最短距离的直线KX₆与上述接地电极端头608的表面的交点设为点f₆，将上述直线KX₆与上述中心电极端头609的表面的交点设为g₆，在接地电极端头608上在从点f₆向与点g₆相反侧的方向分离0.2mm的距离且与中心电极端头609的前端面平行的平面M_g6和上述接地电极端头608的表面所包围的部分的体积为V₆，假想与该体积V₆相等体积V₆的高度为0.2mm的圆柱体时，该圆柱体的底面积为上述端头剖面积A_g6(参照图9(c))。 

另外，例如上述接地电极端头608的前端面为平面但接地电极端头608的与轴线正交的方向上的剖面积沿着上述轴线变化的情况例如具有朝向接地电极607扩径的锥形状的情况下，端头剖面积A_g6也不是接地电极端头608的前端面的面积，而是与上述端头剖面积A_g6同样地规定端头剖面积。 

(第2发明)本发明所涉及的火花塞包括中心电极和接地电极，该中心电极的一端与接地电极的一端隔着间隙相对配置，在该中心电极和接地电极的至少一方上设置贵金属端头。本发明所涉及的火花塞只要 是具有这种结构的火花塞，则其他结构没有特别限定，可以采用公知的各种结构。本发明所涉及的火花塞除了与图1所示的火花塞1中的中心电极端头9及接地电极端头8的组成相关的说明以外，具有与对图1所示的火花塞1说明的结构相同的结构。 

在本发明所涉及的火花塞中，接地电极端头及中心电极端头中的至少一方由后述的端头材料形成，优选的是，达到更高温的接地电极端头由后述的端头材料形成。 

形成上述贵金属端头的端头材料总计含95质量%以上的Mp(Mp为Pt或包括Pt及Pd的元素组，Pd相对于贵金属端头的质量为20质量%以下)、Cu及M(M为从包括Rh、Ir、Ru、Re及W的元素组中选择的至少一种)，且上述Mp、Cu、M的质量比(Mp、Cu、M)在由依次连接各点A(97、3、0)、B(80、3、17)、C(75、25、0)、A(97、3、0)的线段包围的区域内(包括线段)。 

若上述端头材料中的Mp、Cu及M的含有率为95质量%以上，且图10所示的Mp、Cu、M的三元成分图中的三成分的质量比(Mp、Cu、M)在由依次连接各点A、B、C、A的线段包围的区域内(包括线段)，且贵金属端头具有后述的结构，则能够提供具有耐消耗性、耐剥离性及耐端头破裂性优良的贵金属端头的火花塞。即，即使在上述第1发明中的贵金属端头的组成的范围外，只要在特定的组成范围内，且具有特定的结构的贵金属端头，则也能够提供具有耐消耗性、耐剥离性及耐端头破裂性优良的贵金属端头的火花塞。 

以下，以贵金属端头具有后述特定的结构为前提，说明贵金属端头的组成的作用。 

上述端头材料在图10所示的三元成分图中Cu为3质量%以上，尤其为5质量%以上，从而形成中心电极及接地电极的电极材料上所采 用的Ni基合金与端头材料的热膨胀系数之差减小，因此耐剥离性优良。此外，与作为提高耐剥离性有效的材料而被公知的Pt-Ni合金相比也能够抑制熔点下降，不仅耐剥离性优良，耐火花消耗性也优良。此外，与具有晶粒度增大的趋势的Pt-Rh合金相比，该端头材料的晶粒度不增大，此外与Pt-Ir合金相比，内部氧化被抑制，因此耐端头破裂性也优良。 

在三元成分图中若Cu小于3质量%，则无法得到上述效果。在三元成分图中若Cu超过25质量%，则容易氧化的Cu增多，因此不仅耐氧化性下降，还在晶界引起内部氧化，存在产生端头破裂及端头剥离的情况。此外，由此引起导热性下降，存在对耐消耗性带来不良影响的可能性。 

若上述端头材料含有M，尤其在三元成分图中若M为0.5质量%以上，则由于M的熔点高，因此成为耐火花消耗性优良的端头材料。此外，由于晶粒度变细，因此能够抑制由于端头内的破裂引起的晶粒脱落。此外，由于成为高强度，因此即使在制造工序中与夹具接触而受到冲击，也能够抑制贵金属端头变形，因此耐冲击性也优良。 

但是，在三元成分图中若M超过17质量%，则引起脆化，因此容易产生加工性下降及由热应力及内部腐蚀引起的端头破裂。此外，M的热膨胀系数小，因此若大量含有M，则电极材料上所采用的Ni基合金与端头材料的热膨胀系数之差增大，因此对耐剥离性带来不良影响。因此，在三元成分图中M为17质量%以下，优选8质量%以下。 

以上说明了端头材料中的Cu及M的作用，当然除了端头材料中的单独成分的质量比例的影响以外，三成分(Mp、Cu、M)的质量比所产生的影响也大。在端头材料将Cu和M共含有预定比例以上的情况下，即在三元成分图中Cu和M的质量比例超过直线BC的情况下，耐剥离性、耐消耗性、耐端头破裂性中的至少一个劣化。因此，在三元 成分图中Cu和M的质量比例为直线BC以下，优选为直线GH以下。 

另外，M为从包括Rh、Ir、Ru、Re及W的元素组中选择的至少一种。Rh、Ir、Ru、Re及W的熔点均高，难以进行溅射。此外，通过固溶强化，能够强度提高，并将晶粒细化，因此若从上述元素组中选择的至少一种在三元成分图中所示的范围内，则能够提供具有耐剥离性、耐消耗性及耐端头破裂性优良的贵金属端头的火花塞。在上述元素组中，Rh在上述元素组中，Rh能够自我氧化而形成致密的氧化膜，这能够抑制Cu等氧化，因此特别优选。 

Mp为Pt或包括Pt和Pd的元素组，Pd相对于贵金属端头的质量为20质量%以下。Pt的耐氧化性、耐火花消耗性及加工性优良，因此适合作为端头材料的主要成分。此外，Pd与Pt同样不仅耐氧化性优良，而且热膨胀系数大于Pt，因此含有特定量的Pd时对耐剥离性有利。因此，在Pd相对于由端头材料构成的贵金属端头的总质量为20质量%以下的情况下，能够提供具有耐剥离性、耐消耗性及耐端头破裂性优良的贵金属端头的火花塞。价格也比Pt便宜。但是，若Pd超过20质量%，则由于端头材料的熔点下降，因此耐消耗性下降。 

优选的是，端头材料含有从包括Ni、Co、Fe及Mn的元素组A和/或包括Ti、Hf、Y及希土类元素的元素组B中选择的至少一种，上述元素组A的总计质量相对于由端头材料构成的贵金属端头的总质量为5质量%以下，上述元素组B的总计质量相对于由端头材料构成的贵金属端头的总质量为1.5质量%以下，且上述元素组A及上述元素组B的总计质量相对于由端头材料构成的贵金属端头的总质量小于5质量%。 

若端头材料中的元素组A的总计质量超过0质量%且为5质量%以下，则耐剥离性及耐端头破裂性更优良。元素组A的热膨胀系数大，因此与电极材料的热膨胀系数之差减小，能够抑制产生热应力，且晶 粒细化，因此对耐端头破裂性有效。 

若端头材料中的元素组B的总计质量超过0质量%且为1.5质量%以下，尤其是0.01质量%以上且1质量%以下时，晶粒细化，因此耐端头破裂性优良。 

若端头材料中的元素组A及元素组B的含有率过大，则熔点下降，存在耐消耗性劣化的可能性。因此，优选的是，元素组A及元素组B的总计质量相对于贵金属端头为小于5质量%。 

该端头材料实质上含有总计95质量%以上的Mp、Cu及M，并根据期望含有包括Ni、Co、Fe及Mn的元素组A和包括Ti、Hf、Y及希土类元素的元素组B。在上述各成分的含有率的范围内含有上述各成分，上述各成分和不可避免的杂质的总计达到100质量%。上述成分以外的成分例如Ag、B、Ca、Al、Si、Mg作为微量的不可避免的杂质而被含有。优选的是，上述不可避免的杂质的含有量少，但可在能够实现本申请发明的目的的范围内含有上述杂质，在将上述成分的总计质量设为100质量部时，优选的是，上述一种不可避免的杂质的比例为0.1质量部以下，所含的所有种类的不可避免的杂质的总计比例为0.2质量部以下。 

由该端头材料形成的贵金属端头中所含的各成分的含有率能够通过与第1发明中说明的方法同样地进行测定。 

由上述端头材料形成的贵金属端头的硬度优选为140Hv以上，特别优选为200Hv以上。 

若贵金属端头的硬度在上述范围内，则即使在制造工序中端头与夹具接触，也能够防止贵金属端头变形。 

贵金属端头的硬度能够通过与第1发明中说明的方法同样地进行测定。贵金属端头的硬度的调整也能够通过与第1发明中说明的方法同样地进行。 

在本发明所涉及的火花塞上所设置的贵金属端头中，以下记载的焊接面积S(mm²)、端头突出尺寸H(mm)、覆盖尺寸L(mm)及端头焊接部间距离h(mm)满足以下条件。 

(a)H≤0.13S+1.18 

(b)S≤5 

(c)0.1≤h，或0.03≤L 

此外，优选的是，在贵金属端头中，以下规定的端头剖面积A(mm²)满足(d)0.2≤A≤1.8。 

若上述贵金属端头上的焊接面积S与端头突出尺寸H满足(a)H≤0.13S+1.18的关系，则能够提供具有耐消耗性优良的贵金属端头的火花塞。为了提高贵金属端头的耐消耗性，可以改善贵金属端头的散热。若焊接面积S小，则贵金属端头与电极的接触面积减小，其结果难以向电极传导贵金属端头接收的热，散热恶化，这是以往的认识。但是，发明人们发现除了焊接面积S以外，端头突出尺寸H也对散热带来影响。即，即使焊接面积S小，只要端头突出尺寸H小于预定值，则也能够抑制贵金属端头过热，耐消耗性良好。相反，即使端头突出尺寸H增大，只要焊接面积S增大，则也能够改善散热，因此能够抑制过热。 

若上述贵金属端头的焊接面积S、覆盖尺寸L、端头焊接部间距离h满足(b)S≤5、且(c)0.1≤h或0.03≤L的关系，则能够提供具有耐剥离性优良的贵金属端头的火花塞。若焊接面积S大，则由于形成贵金属端头的端头材料与形成电极的电极材料之间的热膨胀系数之差，尤其在贵金属端头的外周部产生高的热应力，从而贵金属端头容易从电极剥离。因此，优选的是，焊接面积S为5以下。此外，在燃烧室内， 气流的扰动剧烈，因此若覆盖尺寸L及端头焊接部间距离h在上述范围外，则容易在电极上接近贵金属端头的外周的部分和/或焊接部放电。由于电极及焊接部与贵金属端头相比熔点低，因此电极及焊接部容易消耗，贵金属端头与电极及焊接部的界面塌陷，从而耐剥离性下降。此外，由于电极及焊接部消耗，实质上焊接面积S减小，从而对耐消耗性也带来不良影响。因此，优选的是，端头焊接部间距离h为0.1以上，或覆盖尺寸L为0.03以上。 

优选的是，上述贵金属端头的端头剖面积A为(d)0.2≤A≤1.8，若端头剖面积A在上述范围内，则耐消耗性更优良。 

第2发明中所规定的上述焊接面积S、上述端头突出尺寸H、上述覆盖尺寸L、上述端头焊接部间距离h及上述端头剖面积A是通过与在第1发明中参照图4~图9说明的方法同样地规定的。 

第2发明所涉及的火花塞能够通过与上述第1发明所涉及的火花塞相同的方法来制造。 

第1及第2发明所涉及的火花塞用作在机动车上使用的内燃机例如汽油发动机等的火花塞，在划分形成内燃机的燃烧室的头(未图示)上所设置的螺孔中螺合上述螺纹部10，固定在预定的位置。本发明所涉及的火花塞能够适用于任何内燃机，由于具有耐剥离性、耐消耗性及耐端头破裂性优良的贵金属端头，因此尤其能够适用于带增压器的内燃机及使用高能量线圈的内燃机。 

第1及第2发明所涉及的火花塞不限定于上述实施例，可在能够实现本申请发明的目的的范围内进行各种变更。例如，在上述火花塞1中，中心电极端头9及接地电极端头8均由上述端头材料形成，但是在本发明中，也可以只有中心电极端头9由上述端头材料形成，也可以只有接地电极端头8由上述端头材料形成。在本发明所涉及的火花 塞中，通常接地电极相比中心电极暴露于高温，因此优选至少接地电极端头由上述端头材料形成。 

实施例 

(第1发明)<制作用于评价耐消耗性及耐端头破裂性的火花塞试验体A>熔解具有表1~5所示的组成的合金，并调整熔解材料，在高温或低温下利用轧制、锻造、拉伸、模锻中的任意一个以上的工序将该熔解材料加工成线状的材料之后，将其沿着长度方向切断，制造出圆柱体的贵金属端头。 

对INC601进行铸造加工而制造中心电极和接地电极。在形成为棒状的中心电极的前端面上，电阻焊接所制造的中心电极用的贵金属端头之后，进一步进行激光焊接来接合(以下，将中心电极上所接合的贵金属端头称为中心电极端头)。此外，在形成为大致棱柱状的接地电极的前端部的周侧面上，电阻焊接所制造的接地电极用的贵金属端头之后，进一步进行激光焊接来接合(以下，将接地电极上所接合的贵金属端头称为接地电极端头)。另外，接地电极为1.6×3.0mm的大致棱柱体在宽度为3.0mm的面上接合贵金属端头。 

并且，通过公知的方法，在主体配件的一端面上接合没有接合贵金属端头的接地电极的一端部，接着在由陶瓷形成的绝缘体上组装上述中心电极，在接合有接地电极的主体配件上组装该绝缘体。并且，将接地电极的前端部向中心电极侧弯折，使接地电极的一端与中心电极的前端部相对，从而制作出火花塞试验体A。 

另外，所制造的火花塞试验体A的螺纹径为M14，中心电极端头的前端面和与该中心电极端头相对的接地电极端头的前端面之间的火花放电间隙为1.1mm。此外，中心电极端头及接地电极端头均是焊接面积S为0.2mm²、端头突出尺寸H为1.4mm、覆盖尺寸L为0mm、端头焊接部间距离h为1.0mm、端头剖面积A为0.2mm²的圆柱体。上 述火花塞试验体与图4所示的火花塞试验体同样地，贵金属端头为圆柱体，通过电阻焊接及激光焊接接合在电极上。以下将这种贵金属端头的形状称为圆柱形状I。 

通过上述方法测定中心电极上所接合的贵金属端头与接地电极上所接合的贵金属端头的硬度的结果均为140Hv以上。中心电极与端子配件之间所设置的电阻体的电阻值为5kΩ。 

<制作用于评价耐剥离性的火花塞试验体B>接地电极端头不进行激光焊接而是仅通过电阻焊接接合在电极上，是接地电极端头的焊接面积S_g为5.3mm²、端头突出尺寸H_g为0.2mm、覆盖尺寸L为0.02mm、端头焊接部间距离h_g为0mm、端头剖面积为5.3mm²的圆柱体，除此以外与上述火花塞的试验体A同样地制造出火花塞试验体B。上述火花塞试验体与图5所示的火花塞试验体同样地，贵金属端头为圆柱体，仅通过电阻焊接接合在电极上。以下将这种贵金属端头的形状称为圆柱形状II。 

此外，通过上述方法测定中心电极上所接合的贵金属端头和接地电极上所接合的贵金属端头的硬度的结果均为140Hv以上。中心电极与端子配件之间所设置的电阻体的电阻值为5kΩ。 

<制作用于评价耐变形性的火花塞试验体C>对成形具有表6所示的组成的接地电极端头时的加工率及加工温度等加工条件、及在接地电极上焊接贵金属端头时的焊接条件进行改变，形成硬度不同的接地电极端头，是该接地电极端头的焊接面积S_g为0.4mm²、端头突出尺寸H_g为1mm、端头焊接部间距离h_g为0.6mm、端头剖面积A_g为0.4mm²的圆柱体，除此以外与火花塞试验体A同样地，制造接地电极端头的硬度不同的火花塞试验体C。以下，将该火花塞试验体C的接地电极端头的形状称为圆柱形状I。 

<制作用于评价电阻体的电阻值的影响的火花塞试验体D>对火花塞试验体A中的三个改变电阻体的原料的混合比例等来制造电阻体的电阻值为10kΩ或15kΩ的火花塞试验体D。 

<评价方法> 

(耐久性试验的方法)将如上所述制造的火花塞试验体A、B、D安装在带增压器的2000cc、四缸发动机上，在节流阀全开状态下使发动机转速6000rpm的状态维持3分钟、之后在发动机转速900rpm下进行空转这样的循环反复进行300小时的时刻，进行以下记载的耐消耗性、耐端头破裂性及耐剥离性的评价。 

[耐消耗性的评价]通过针规测定持续300小时的上述耐久性试验前后的火花塞试验体A、D中的中心电极端头的前端面与接地电极端头的前端面的间隙，计算上述间隙的扩展量，根据以下基准评价该扩展量。表1~5、表7表示结果。×：0.2mm以上。○：0.15mm以上且小于0.2mm。◎：0.12mm以上且小于0.15mm。☆：小于0.12mm。 

[耐端头破裂性的评价]对持续300小时的上述耐久性试验后的火花塞试验体A切出接合有贵金属端头的接地电极，从沿着火花放电间隙的方向和与该方向垂直的方向且包括贵金属端头的全周的方向，用SEM在250倍下进行观察，并根据以下基准进行评价。表1~5表示结果。×：在贵金属端头的表面上观察到10部位以上的破裂，或观察到晶粒脱落。○：在贵金属端头的表面上观察到小于10部位的破裂。◎：在贵金属端头的表面上没有观察到破裂。 

[耐剥离性的评价]对持续300小时的上述耐久性试验后的火花塞试验体B切出接合有贵金属端头的接地电极，以能够得到通过贵金属端头的中心且与接地电极的长度方向平行的剖面的方式进行切断，通过金相显微镜观察该半剖面，调查是否有氧化皮。 

另外，氧化皮是在通过金相显微镜观察的情况下显黑色的部分，是贵金属端头与焊接部或接地电极的界面氧化或剥离的部分。如图11所示，测定上述焊接面积中的接地电极的长度方向距离(a)和该剖面中的与接地电极的接合面16、216、516、616平行的方向的各氧化皮的长度(b、c、d)，计算各氧化皮的总计长度(b+c+d)与a值的比例，并根据以下基准进行评价。表1~5表示结果。×：氧化皮的比例为60%以上。○：氧化皮的比例为30%以上且小于60%。◎：氧化皮的比例小于30%。 

(耐变形性试验的方法)对如上所述制造的火花塞试验体C切出接合有贵金属端头8的接地电极7，在图12所示的装置上以圆柱形状的贵金属端头8的前端面朝向上侧的方式进行设置，使45g的下落夹具从距离设置接地电极的基底表面的高度为50mm的位置下落而与贵金属端头8碰撞，测定贵金属端头8与下落夹具的碰撞方向的变形量。另外，贵金属端头8被配置成，从贵金属端头8的周侧面朝向中心方向到0.2mm为止的面与下落夹具碰撞。 

[耐变形性的评价]将如上所述制造的火花塞试验体C提供到上述耐变形性试验中测定上述贵金属端头的变形量，并根据以下基准评价该测定值。表6表示结果。×：250μm以上。○：210μm以上且小于250μm。◎：180μm以上且小于210μm。☆：小于180μm。 

另外，表示火花塞试验体的耐久性试验的结果的表1~5中的综合评价是根据以下基准评价的。×：耐消耗性、耐端头破裂性、耐剥离性的评价结果中至少一个为×。○：耐消耗性、耐端头破裂性、耐剥离性的评价结果均为○。◎：耐消耗性、耐端头破裂性、耐剥离性的评价结果中◎以上为一个。☆：耐消耗性、耐端头破裂性、耐剥离性的评价结果中◎以上为两个。☆☆：耐消耗性、耐端头破裂性、耐剥离性的评价结果均为◎以上。 

此外，图2表示具有表1及表2所示的组成的接地电极端头的Pt、Cu、Rh的质量比。在图2中，将表1及表2中的综合评价为“×”时的质量比用“▲”来表示，将“○”及“◎”时的质量比用“●”来表示。另外，图2中的Mp与Pt对应，M与Rh对应。 

[表1] 

[表2] 

[表3] 

[表4] 

[表5] 

[表6] 

[表7] 

如表2~表7所示，具备包含在第1发明的范围内的贵金属端头的火花塞的耐消耗性、耐剥离性及耐端头破裂性优良。 

而如表1及表4~7所示，具备第1发明的范围外的贵金属端头的火花塞的耐消耗性、耐剥离性及耐端头破裂性中的至少一个特性劣化。 

如表3所示，贵金属端头含有Rh、Ir、Ru、Re及W中的任意元素，也能够得到具有相同的性能的贵金属端头。如表4所示，与具备含有Pt和Cu的贵金属端头的火花塞(No.38)相比，具备含有Pt、Cu及Pd的贵金属端头的火花塞(No.70、71)的耐剥离性优良。如表5所示，含有Ni、Co、Mn中的至少一种的火花塞(No.73~75、82)与不含这些元素的火花塞(No.35、36)相比，耐剥离性及耐端头破裂性更优良。此外，含有Hf、Ti、Y、La中的任意元素的火花塞(No.77~82)与不含这些元素的火花塞(No.35、46、36)相比，耐端头破裂性更优良。 

如表6所示，在具备包含在本发明的范围内的贵金属端头的火花塞中，若贵金属端头的硬度为140Hv以上，尤其是200Hv以上，则耐变形性更优良。如表7所示，具备包含在本发明的范围内的贵金属端头而成的火花塞即使电阻体的电阻值为10kΩ以下，耐消耗性也优良。 

(第2发明)<制作用于评价耐消耗性及耐端头破裂性的火花塞试验体E>在具有表8~12所示的组成的贵金属端头中，除了接地电极端头的端头突出尺寸H为1.2mm、端头焊接部间距离h为0.8mm以外，与上述火花塞试验体A同样制造火花塞试验体E。该火花塞试验体E的贵金属端头的形状为圆柱形状I。 

此外，通过上述方法测定中心电极端头和接地电极端头的硬度的结果均为140Hv以上。中心电极与端子配件之间所设置的电阻体的电阻值为5kΩ。 

<制作用于评价耐剥离性的火花塞试验体F>在具有表8~12所示的组成的贵金属端头中，除了接地电极端头的焊接面积S为5mm²、覆盖尺寸L为0.03mm、端头剖面积A为5mm²以外，与上述火花塞试验体B同样制造火花塞试验体F。该火花塞试验体F的中心电极端头的形状为圆柱形状I，接地电极端头的形状为圆柱形状II。 

<制作火花塞试验体G>在具有表13所示的组成的贵金属端头中，除了通过改变接地电极端头的直径及高度来改变焊接面积S_g及端头突出尺寸H_g以外，与火花塞试验体E同样制造火花塞试验体G。该火花塞试验体G的接地电极端头的形状为圆柱形状I。另外，在表13中用Pt-18Cu-5Rh表示的记号表示贵金属端头含77质量%的Pt，含18质量%的Cu，含5质量%的Rh。以下同样的记号也表示同样的意思。 

<制作火花塞试验体H>在具有表14所示的组成的贵金属端头中，在固定接地电极端头的焊接面积S_g及端头突出尺寸H_g的情况下改变接地电极端头的形状，除此以外与火花塞试验体E同样制造火花塞试验体H。另外，关于表14所示的贵金属端头的形状，突出形状是与图6及7所示的接地电极端头相同的形状，方端头形状是与图8所示的接地电极端头相同的形状，半球形状是与图9所示的接地电极端头相同的形状。 

<制作火花塞试验体I>在具有表15所示的组成的接地电极端头中，除了通过改变接地电极端头的直径及焊接条件来改变焊接面积S_g以外，与火花塞试验体F同样制造火花塞试验体I。另外，覆盖尺寸L为0mm，端头焊接部间距离h_g为0.1mm。 

<制作火花塞试验体J>在具有表16所示的组成的接地电极端头中，除了通过改变接地电极端头的直径及焊接条件来改变覆盖尺寸L、端头焊接部间距离h_g以外，与火花塞试验体F同样制造火花塞试验体I。 

<制作火花塞试验体K>在具有表17所示的组成的接地电极端头中，在固定焊接面积S_g、覆盖尺寸L及端头焊接部间距离h_g的情况下改变接地电极端头的形状，除此以外与火花塞试验体F同样制造火花塞试验体H。 

<制作用于评价耐变形性的火花塞试验体L>通过改变成形具有表18所示的组成的接地电极端头时的加工率及加工温度等加工条件、及将贵金属端头焊接在接地电极上时的焊接条件，形成硬度不同的接地电极端头，该接地电极端头是焊接面积S_g为0.4mm²、端头突出尺寸H_g为1mm、端头焊接部间距离h_g为0.6mm、端头剖面积A_g为0.4mm²的圆柱体，除此以外与火花塞试验体E同样制造接地电极端头的硬度不同的火花塞试验体L。该火花塞试验体L的接地电极端头的形状为圆柱形状I。 

<制作用于评价电阻体的电阻值的影响的火花塞试验体M>对火花塞试验体E中的两个改变电阻体的原料的混合比例等，制造电阻体的电阻值为10kΩ或15kΩ的火花塞试验体M。 

<评价方法>对如上所述制造的火花塞试验体与第1发明的评价方法同样进行试验并进行评价。此外，表示火花塞试验体的耐久性试验的结果的表8~12中的综合评价也根据第1发明中所记载的基准来进行评价。表8~19及图13表示结果。 

此外，图10表示具有表8及表9所示的组成的接地电极端头的Pt、Cu、Rh的质量比。在图10中，将表8及表9中的综合评价为“×”时的质量比用“▲”来表示，将“◎”时的质量比用“◆”来表示，将“☆”及“☆☆”时的质量比用“●”来表示。另外，图10中的Mp与Pt对应，M与Rh对应。 

[表8] 

[表9] 

[表10] 

[表11] 

[表12] 

[表13] 

[表14] 

[表15] 

[表16] 

[表17] 

[表18] 

[表19] 

如表9~表19所示，具备包含在第2发明的范围内的贵金属端头 的火花塞的耐消耗性、耐剥离性及耐端头破裂性优良。 

而表8、12~19所示，具备本申请发明的范围外的贵金属端头的火花塞的耐消耗性、耐剥离性及耐端头破裂性中的至少一个特性劣化。 

如表10所示，即使贵金属端头含有Rh、Ir及Ru中的任意元素，也能够得到具有相同的性能的贵金属端头。如表11所示，具备含有Pt、Cu、Rh的贵金属端头的火花塞(No.121)、具备含有Pt、Cu、Rh、Pd的贵金属端头的火花塞(No.164)均得到了具有相同的性能的贵金属端头。如表12所示，将Ni、Co、Ti及La中的至少一种总计含有5质量%以下的火花塞与不含这些元素的火花塞及将这些元素总计含有超过5质量%的火花塞相比，耐消耗性、耐剥离性及耐端头破裂性更优良。 

在图13中，将纵轴作为端头突出尺寸H(mm)，将横轴作为焊接面积S(mm²)，表示具备表13中元素组成为Pt-18Cu-5Rh的贵金属端头的火花塞的评价结果。如图13所示，与具备H比连接点(0.2、1.2)和点(5、1.8)的直线H=0.13S+1.18更大的接地电极端头而成的第2发明的范围外的火花塞(No.182、186、190、192)相比，第2发明的范围内的火花塞的耐消耗性及耐端头破裂性的评价结果良好。如表14所示，具备与上述直线相比端头突出尺寸H小的接地电极端头而成的火花塞即使接地电极端头的形状不同，综合评价也良好。 

如表15所示，具备焊接面积S为5.0以下的接地电极端头而成的火花塞的耐剥离性的评价良好。如表16所示，具备h为0.1(mm)以上或L为0.03(mm)以上的接地电极端头而成的火花塞的耐剥离性的评价优良。如表17所示，具备焊接面积S(mm²)为5.0以下且h为0.1(mm)以上或L为0.03(mm)以上的接地电极端头而成的火花塞即使接地电极端头的形状不同，耐剥离性的评价也良好。 

如表18所示，在具备包含在本发明的范围内的贵金属端头的火花 塞中，若贵金属端头的硬度为140Hv以上，尤其是200Hv以上，则耐变形性更优良。如表19所示，具备包含在本发明的范围内的贵金属端头而成的火花塞即使电阻体的电阻值为10kΩ以下，耐消耗性也优良。 

标号说明 

1、101、102火花塞 

2主体配件 

3绝缘体 

4中心电极 

5电阻体 

6端子配件 

7接地电极 

8接地电极端头 

9中心电极端头 

10螺纹部 

11滑石 

12填充物 

13外部材料 

14内部材料 

15焊接部 

16接合面 

17边界线 

18基底 

20轴孔 

21中心电极端头的焊接部 

G火花放电间隙 。

Claims (11)

1.一种火花塞，包括中心电极及与上述中心电极之间设置有间隙的接地电极，在上述中心电极及上述接地电极中的至少一方上设置有贵金属端头，上述火花塞的特征在于，

上述贵金属端头将Mp、Cu及M总计含有95质量%以上，其中，Mp为Pt或包括Pt和Pd的元素组，Pd相对于贵金属端头的质量为20质量%以下，M为从包括Rh、Ir、Ru、Re及W的元素组中选择的至少一种，并且，

上述Mp、Cu、M的质量比(Mp、Cu、M)在由依次连接各点D(95、5、0)、E(94.5、5、0.5)、F(87、5、8)、G(80、12、8)、H(79.5、20、0.5)、I(80、20、0)、D(95、5、0)的线段包围的区域内，该区域包括该线段。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

上述贵金属端头的质量比(Mp、Cu、M)在由依次连接各点E(94.5、5、0.5)、F(87、5、8)、G(80、12、8)、H(79.5、20、0.5)、E(94.5、5、0.5)的线段包围的区域内，该区域包括该线段。

3.一种火花塞，包括具有轴孔的绝缘体，还包括在该轴孔中所配置的中心电极及与上述中心电极之间设置有间隙的接地电极，在上述中心电极及上述接地电极中的至少一方上设置有贵金属端头，上述火花塞的特征在于，

上述贵金属端头将Mp、Cu及M总计含有95质量%以上，其中，Mp为Pt或包括Pt和Pd的元素组，Pd相对于贵金属端头的质量为20质量%以下，M为从包括Rh、Ir、Ru、Re及W的元素组中选择的至少一种，并且，

上述Mp、Cu、M的质量比(Mp、Cu、M)在由依次连接各点A(97、3、0)、B(80、3、17)、C(75、25、0)、A(97、3、0)的线段包围的区域内，该区域包括该线段，

以下记载的焊接面积S(mm²)和端头突出尺寸H(mm)、覆盖尺寸L(mm)、端头焊接部间距离h(mm)满足以下条件：

(a)H≤0.13S+1.18

(b)S≤5

(c)0.1≤h，或0.03≤L

其中，焊接面积S是如下面积：上述贵金属端头设置在上述中心电极和/或上述接地电极的前端面或周侧面，将与经由上述贵金属端头与设置金属体的熔融所形成的焊接部接合有上述贵金属端头的上述设置金属体的接合面垂直的方向设为X方向，并从该X方向进行观察，将上述设置金属体和上述贵金属端头朝向与上述X方向正交的面投影时的两个投影区域重叠的区域的面积S，其中，设置金属体是指中心电极、接地电极、或在这些电极与上述贵金属端头之间所设置的基底，在上述贵金属端头在设置金属体上与该设置金属体的多个面接合的情况下，将与各面垂直的方向设为Y方向，将各Y方向上的重叠的区域的总计面积设为S，

端头突出尺寸H是如下距离：在上述贵金属端头与相对金属凸体相对的方向上，上述设置金属体的上述接合面与最远离的上述贵金属端头的前端面之间的距离，其中，相对金属凸体是指贵金属端头、中心电极的前端部突出而形成的中心电极凸部、或接地电极的前端部突出而形成的接地电极凸部，在上述设置金属体与上述贵金属端头之间的整个面上设置有上述焊接部的情况下，上述端头突出尺寸H是上述贵金属端头的轴线PX方向上的从上述焊接部的厚度最薄的部位的厚度的1/2的点到在上述轴线PX方向上最远离的上述贵金属端头的表面为止的距离，

关于覆盖尺寸L和端头焊接部间距离h，在将上述轴孔延伸的方向设为上述中心电极的轴线AX方向时，(1)在上述贵金属端头与上述相对金属凸体在上述轴线AX方向上相对配置、上述贵金属端头没有从上述设置金属体向与上述轴线AX正交的方向突出的情况下，覆盖尺寸L是从上述轴线AX方向观察时包含成为上述贵金属端头的最大径的周侧面上的点k1的平行于上述轴线AX的直线组、与包含成为和上述贵金属端头相对的上述相对金属凸体的最大径的周侧面上的点k2的平行于上述轴线AX的直线组之间的最短距离，端头焊接部间距离h是在上述贵金属端头上包含上述点k1且平行于上述轴线AX的面上的从上述贵金属端头的前端到与上述焊接部的边界为止的上述轴线AX方向距离，(2)在上述贵金属端头以从上述接地电极向与上述轴线AX正交的方向突出的方式设置在上述接地电极上、且上述相对金属凸体的前端面与上述贵金属端头在上述轴线AX方向上相对配置的情况下，覆盖尺寸L是在从上述轴线AX方向观察时，向与上述轴线AX方向垂直的假想面投影上述相对金属凸体的前端面的情况下的投影面上的点k3、与由向该假想面投影上述接地电极的情况下的投影面的轮廓线及向该假想面投影上述贵金属端头的情况下的投影面的轮廓线交差而产生的交点k4的最短距离，

(i)上述贵金属端头的端头焊接部间距离h是在上述贵金属端头上包含上述点k4且与上述轴线AX平行的面上的从上述贵金属端头的前端到与上述焊接部的边界为止的距离，(ii)在上述相对金属凸体是设置在中心电极上的贵金属端头的情况下，上述相对金属凸体的端头焊接部间距离h是包含上述点k3且与上述轴线AX平行的面上的从上述中心电极上所设置的贵金属端头的前端到与上述焊接部的边界为止的上述轴线AX方向的距离。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的火花塞，其特征在于，

上述Mp是包括Pt和Pd的元素组。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的火花塞，其特征在于，

上述贵金属端头含有从包括Ni、Co、Fe及Mn的元素组A和/或包括Ti、Hf、Y及希土类元素的元素组B中选择的至少任意一种，上述元素组A的总计质量为5质量%以下，上述元素组B的总计质量为1.5质量%以下，且上述元素组A及上述元素组B的总计质量为5质量%以下。

6.根据权利要求1~4中任一项所述的火花塞，其特征在于，

上述M是Rh。

7.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

包括具有轴孔的绝缘体，还包括在该轴孔中所配置的中心电极及与上述中心电极之间设置有间隙的接地电极，在上述中心电极及上述接地电极中的至少一方上设置有贵金属端头，

以下记载的焊接面积S(mm²)和端头突出尺寸H(mm)、覆盖尺寸L(mm)、端头焊接部间距离h(mm)满足以下条件：

(a)H≤0.13S+1.18

(b)S≤5

(c)0.1≤h，或0.03≤L

其中，焊接面积S是如下面积：上述贵金属端头设置在上述中心电极和/或上述接地电极的前端面或周侧面，将与经由上述贵金属端头与设置金属体的熔融所形成的焊接部接合有上述贵金属端头的上述设置金属体的接合面垂直的方向设为X方向，并从该X方向进行观察，将上述设置金属体和上述贵金属端头朝向与上述X方向正交的面投影时的两个投影区域重叠的区域的面积S，其中，设置金属体是指中心电极、接地电极、或在这些电极与上述贵金属端头之间所设置的基底，在上述贵金属端头在设置金属体上与该设置金属体的多个面接合的情况下，将与各面垂直的方向设为Y方向，将各Y方向上的重叠的区域的总计面积设为S，

端头突出尺寸H是如下距离：在上述贵金属端头与相对金属凸体相对的方向上，上述设置金属体的上述接合面与最远离的上述贵金属端头的前端面之间的距离，其中，相对金属凸体是指贵金属端头、中心电极的前端部突出而形成的中心电极凸部、或接地电极的前端部突出而形成的接地电极凸部，在上述设置金属体与上述贵金属端头之间的整个面上设置有上述焊接部的情况下，上述端头突出尺寸H是上述贵金属端头的轴线PX方向上的从上述焊接部的厚度最薄的部位的厚度的1/2的点到在上述轴线PX方向上最远离的上述贵金属端头的表面为止的距离，

关于覆盖尺寸L和端头焊接部间距离h，在将上述轴孔延伸的方向设为上述中心电极的轴线AX方向时，(1)在上述贵金属端头与上述相对金属凸体在上述轴线AX方向上相对配置、上述贵金属端头没有从上述设置金属体向与上述轴线AX正交的方向突出的情况下，覆盖尺寸L是从上述轴线AX方向观察时包含成为上述贵金属端头的最大径的周侧面上的点k1的平行于上述轴线AX的直线组、与包含成为和上述贵金属端头相对的上述相对金属凸体的最大径的周侧面上的点k2的平行于上述轴线AX的直线组之间的最短距离，端头焊接部间距离h是在上述贵金属端头上包含上述点k1且平行于上述轴线AX的面上的从上述贵金属端头的前端到与上述焊接部的边界为止的上述轴线AX方向距离，(2)在上述贵金属端头以从上述接地电极向与上述轴线AX正交的方向突出的方式设置在上述接地电极上、且上述相对金属凸体的前端面与上述贵金属端头在上述轴线AX方向上相对配置的情况下，覆盖尺寸L是在从上述轴线AX方向观察时，向与上述轴线AX方向垂直的假想面投影上述相对金属凸体的前端面的情况下的投影面上的点k3、与由向该假想面投影上述接地电极的情况下的投影面的轮廓线及向该假想面投影上述贵金属端头的情况下的投影面的轮廓线交差而产生的交点k4的最短距离，

(i)上述贵金属端头的端头焊接部间距离h是在上述贵金属端头上包含上述点k4且与上述轴线AX平行的面上的从上述贵金属端头的前端到与上述焊接部的边界为止的距离，(ii)在上述相对金属凸体是设置在中心电极上的贵金属端头的情况下，上述相对金属凸体的端头焊接部间距离h是包含上述点k3且与上述轴线AX平行的面上的从上述中心电极上所设置的贵金属端头的前端到与上述焊接部的边界为止的上述轴线AX方向的距离。

8.根据权利要求1~7中任一项所述的火花塞，其特征在于，

上述贵金属端头的硬度为140Hv以上。

9.根据权利要求1~8中任一项所述的火花塞，其特征在于，

上述贵金属端头的硬度为200Hv以上。

10.根据权利要求1~9中任一项所述的火花塞，其特征在于，

上述中心电极被固定在绝缘体的轴方向上所形成的轴孔内，以从该轴孔内的一端部露出，

端子配件被固定为从上述轴孔内的另一端部露出，

在上述轴孔内的上述中心电极与上述端子配件之间设置有电阻体，

上述电阻体的电阻值为10kΩ以下。

11.根据权利要求1~10中任一项所述的火花塞，其特征在于，

上述贵金属端头仅设置在上述接地电极上。

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