CN103354965B - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种火花塞，具备中心电极、绝缘体、主体配件以及接地电极，中心电极和接地电极的至少一方具有连接其与贵金属端头之间的中间部件。中间部件具有供贵金属端头接合的端头接合部以及比端头接合部的直径大并与中心电极或接地电极接合的电极接合部。中间部件以镍（Ni）为主要成分，并且含有15～25wt%的铬（Cr），在中间部件的表面部分，每单位体积的硅（Si）的含有量为0.04mg/mm³～0.12mg/mm³，并且每单位体积的铝（Al）的含有量为0.03mg/mm³～0.10mg/mm³。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及火花塞。

背景技术

以往，在内燃机等所使用的火花塞中，公知有在接地电极的前端部经由中间部件配置贵金属端头的结构（例如参照对比文件1）。在接地电极上配置贵金属端头的情况下，通过使接地电极远离放电间隙，来能够抑制接地电极夺取因放电而产生的火焰中心的能量的灭火作用。因此，将贵金属端头连接于接地电极时，通过配置中间部件，来能够抑制贵金属的使用量的同时，能够充分地确保接地电极和放电间隙之间的距离。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-163923号公报

专利文献2：日本特开2009-158408号公报

专利文献3：日本专利第4073636号公报

专利文献4：日本特开2008-214734号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，上述中间部件虽然一般由耐腐蚀性极高的所谓镍合金等构成，但在长期使用期间会存在腐蚀进行到不能容许程度的情况。特别是，在像中间部件这样配置于火花塞中的放电间隙附近的部件中，因冷热循环而导致的腐蚀容易进行。因此，希望进一步提高经由中间部件将贵金属端头安装于接地电极的结构中的耐久性。另外，经由中间部件安装贵金属端头的结构不仅能够采用于接地电极中，还能够采用于中心电极中，因此这种问题不仅会产生于接地电极中，也会产生于中心电极侧。

本发明是为了解决上述现有问题而做出的，其目的在于提高经由中间部件将贵金属端头安装于接地电极或中心电极的结构中的耐久性。

用于解决课题的方案

本发明是为了解决上述问题中的至少一部分而做出的，可以实施为以下的方式或应用例。

应用例1

一种火花塞，具备：中心电极；绝缘体，其配置于上述中心电极的外周；主体配件，其配置于上述绝缘体的外周；以及接地电极，其配置成一端与上述主体配件接合，另一端与上述中心电极相对，上述火花塞的特征在于，

上述中心电极和上述接地电极中的至少一方具有将上述中心电极或上述接地电极与贵金属端头连接的中间部件，

上述中间部件具备：接合上述贵金属端头接合的端头接合部；以及电极接合部，与上述端头接合部相邻且直径大于上述端头接合部，并与上述中心电极或上述接地电极接合，

上述中间部件以镍（Ni）为主要成分，并且含有15～25wt%的铬（Cr），在上述中间部件的表面部分，每单位体积的硅（Si）的含有量为0.04mg/mm³～0.12mg/mm³，并且每单位体积的铝（Al）的含有量为0.03mg/mm³～0.10mg/mm³。

根据应用例1所述的火花塞，在中间部件的表面部分，通过使硅（Si）以及铝（Al）的每单位体积的含有量为上述预定范围内，来能够提高中间部件以及具备该中间部件的火花塞的耐久性、耐腐蚀性。

应用例2

根据应用例1所述的火花塞，其特征在于，在上述表面部分，每单位体积的硅（Si）的含有量多于每单位体积的铝（Al）的含有量。根据应用例2所述的火花塞，能够抑制因中间部件中的铝（Al）和贵金属的金属互化合物的生成或氮化铝（AlN）的生成而导致的火花塞的耐久性、耐腐蚀性的下降。

应用例3

根据应用例1或2所述的火花塞，其特征在于，将把上述电极接合部投影到与上述中心电极或上述接地电极与上述电极接合部的接合面平行的假想平面时的面积设为Se，将上述端头接合部的横截面的面积设为St时，2.5≤Se／St。根据应用例3所述的火花塞，容易从贵金属端头向中心电极和接地电极中的至少一方产生经由中间部件的热移动，从而能够抑制中间部件的温度上升。因此，能够抑制中间部件中的金属扩散的进行，能够抑制由金属扩散引起的火花塞的耐久性、耐腐蚀性的下降。

应用例4

根据应用例3所述的火花塞，其特征在于，上述端头接合部的横截面的面积St为0.64mm²以上。根据应用例4所述的火花塞，容易从贵金属端头向中心电极和接地电极中的至少一方产生经由中间部件的热移动，从而能够抑制中间部件中的温度上升。因此，能够抑制伴随着火花塞的使用而产生的贵金属端头的劣化，能够提高火花塞的耐久性。

应用例5

根据应用例1至3中任一项所述的火花塞，其特征在于，上述中间部件中的铁（Fe）的含有重量比例为500ppm以下。根据应用例5所述的火花塞，由于中间部件实质上不含有铁（Fe），因此在火花塞暴露于与加热和冷却的反复进行相伴的冷热循环的情况下，也能够维持火花塞的耐久性、耐腐蚀性。

本发明能够以上述以外的各种方式实现，例如能够以火花塞的制造方法等方式实现。

附图说明

图1是火花塞100的部分剖视图。

图2是放大表示接地电极30的前端部的说明图。

图3是表示各样品的中间部件的具体条件和评价结果的说明图。

图4是表示调查了Se/St的影响的结果的说明图。

图5是表示执行冷热循环后的中间部件情况的一例的说明图。

图6是表示调查了有无含有铁（Fe）造成的影响的结果的说明图。

图7是表示调查了面积St对耐久性的影响的结果的说明图。

图8是表示面积St和间隙增加量的关系的图表。

具体实施方式

A.火花塞的结构

图1是作为本发明的一个实施方式的火花塞100的部分剖视图。火花塞100具备绝缘子10、中心电极20、接地电极30、端子配件40、主体配件50。从绝缘子10一端突出的棒状的中心电极20通过绝缘子10的内部，与设置于绝缘子10的另一端的端子配件40电连接。中心电极20的外周被绝缘子10所保持，绝缘子10的外周在离开端子配件40的位置被主体配件50所保持。与主体配件50电连接的接地电极30在与中心电极20的前端之间形成有作为使火花产生的间隙的火花间隙。火花塞100经由主体配件50安装于设置在内燃机的发动机缸盖200的安装螺纹孔201。若在端子配件40上施加2万～3万伏特的高电压，则在形成于中心电极20和接地电极30之间的火花间隙中产生火花。

绝缘子10是将以氧化铝为首的陶瓷材料烧制而形成的绝缘体。绝缘子10是在中心形成有用于收纳中心电极20以及端子配件40的轴孔12的筒状的部件。在绝缘子10的轴向中央形成有增大外径的中央主体部19。在比中央主体部19靠近端子配件40侧，形成有将端子配件40和主体配件50之间进行绝缘的后端侧主体部18。在比中央主体部19靠近中心电极20侧，形成有外径小于后端侧主体部18的前端侧主体部17，在前端侧主体部17的更前端，形成有长脚部13，该长脚部的外径小于前端侧主体部17，并且越朝向中心电极20侧外径越小。

主体配件50是包围从绝缘子10的后端侧主体部18的一部分至长脚部13的部位而保持的圆筒状的配件，在本实施方式中由低碳素钢构成。主体配件50具备工具卡合部51、安装螺纹部52、密封部54。主体配件50的工具卡合部51供将火花塞100安装于发动机缸盖200的工具（未图示）嵌合。主体配件50的安装螺纹部52具有与发动机缸盖200的安装螺纹孔201螺合的螺纹牙。主体配件50的密封部54以凸缘状形成在安装螺纹部52的根部，在密封部54和发动机缸盖200之间嵌插有将板体弯折而形成的环状垫片5。主体配件50的前端面57是中空的圆状，在其中央，中心电极20从绝缘子10的长脚部13突出。

中心电极20是在形成为有底筒状的电极母材21的内部埋设有比电极母材21的导热性优良的芯材25的棒状部件。在本实施方式中，电极母材21由以镍为主成分的镍合金构成，芯材25由铜或以铜为主成分的合金构成。中心电极20以电极母材21的前端从绝缘子10的轴孔12突出的状态插入于绝缘子10的轴孔12，经由陶瓷电阻3以及密封体4与端子配件40电连接。

B.接地电极的结构：

图2是放大表示接地电极30的前端部的说明图。接地电极30的基部32接合于主体配件50的前端面57，接地电极30朝向与中心电极20伸长的方向亦即轴线O方向交叉的方向弯曲，接地电极30的前端部31的内表面与焊接于中心电极20的中心电极端头90在轴线O上相向。接地电极30由耐腐蚀性高的金属构成，例如使用インコネル（注册商标）600或601等镍合金。

在构成接地电极30的前端部31的一个侧面，在与中心电极20的前端部22在轴线O上相向的面上，连接有具有耐腐蚀性的中间部件60。中间部件60具有端头接合部61和电极接合部62，接地电极端头70焊接于端头接合部61，电极接合部62与端头接合部61相邻（层叠）而设置，与端头接合部61相比，与轴线O垂直的面（以下称为横截面）的面积大，并且电极接合部62焊接于接地电极30。在本实施方式中，端头接合部61和电极接合部62分别是横截面的直径（以下也将横截面中的直径简称为直径）在整体上大致均匀的大致圆柱形状，电极接合部62的直径更大，电极接合部62形成为与端头接合部61相比向径向扩大的凸缘状。上述中间部件60的形状可以通过切削加工等各种方法来形成，在本实施方式中，中间部件60通过塑性加工（镦锻加工）而形成。

另外，在焊接接地电极端头70或接地电极30之前的中间部件60中，端头接合部61以及电极接合部62不需要是端面为圆形的平坦面的严格意义上的圆柱形状。例如，在焊接于接地电极30的连接部分，也可以在电极接合部62的表面设置凸部。另外，构成中间部件的端头连接部61以及电极接合部62或接地电极端头70、或者中心电极端头90的各个可以是圆柱形状以外的形状，例如也可以是四方柱形状。

在此，为了确保与接地电极端头70的连接强度，端头接合部61优选具有接地电极端头70的横截面的直径以上的长度的直径。另外，为了确保火焰传播的均匀性，设置于火花间隙附近的端头接合部61优选较小。即，端头接合部61的直径优选较小。因此，在本实施方式中，端头接合部61的直径形成为与接地电极端头70的直径大致相等。

将电极接合部62的直径形成为大于端头接合部61的直径是为了方便进行将中间部件60焊接于接地电极30的动作，并且是为了提高中间部件60和接地电极30的接合力，提高接合的可靠性。进而，在本实施方式中，将电极接合部62的横截面的面积Se（参照图2）相对于端头接合部61的横截面的面积St（参照图2）的比例设为2.5以上（2.5≤Se/St），从而实现中间部件60的耐腐蚀性的提高。另外，电极接合部62的横截面的面积Se也可以是“将电极接合部62向与和接地电极30的接合面平行的假想平面（参照图2）投影时的面积”。在此，在将中间部件60如上述所述通过塑性加工而形成的情况下，可以考虑到在端头接合部61，在与电极接合部62的边界的附近，横截面的面积稍微变大的情况。因此，在本实施方式中，所谓端头连接部61的横截面的面积St是指，直径的大小均匀的区域中的横截面的面积。关于通过将电极接合部62的横截面的面积Se相对于端头接合部61的横截面的面积St的比例设定为上述数值而获得的中间部件60的耐腐蚀性提高的效果，将在下文中详细说明。

另外，在将中间部件60如上所述进行塑性加工的情况下，电极接合部62的直径越大，加工率越大，因此加工时电极接合部62容易产生破裂。因此，若考虑到加工的精度或成品率，则电极接合部62的横截面的面积Se相对于端头接合部61的横截面的面积St的比例的上限值优选为3.5（Se/St≤3.5）。

再有，在本实施方式中，使得2.5≤Se/St，并且使得端头接合部61的截面积的面积St为0.64mm²以上，由此实现接地电极端头70的耐久性的提高。关于将端头接合部61的横截面的面积St设置为上述数值所得到的接地电极端头70的耐久性提高效果，将在下文中详细说明。

中间部件60例如由以镍（Ni）为主成分，至少含有铬（Cr）、硅（Si）和铝（Al）的镍合金形成。更具体讲，铬（Cr）的含有比例为15～25wt%。另外，硅（Si）的每单位体积的含有量（重量）是0.04mg/mm³～0.12mg/mm³。另外，铝（Al）的每单位体积的含有量（重量）为0.03mg/mm³～0.10mg/mm³。在本实施方式中，中间部件60整体为均匀组成。特别优选的是硅（Si）的每单位体积的含有量多于铝（Al）的每单位体积的含有量。通过使中间部件60为上述组成，能够提高中间部件60的耐腐蚀性。关于中间部件60的组成和耐腐蚀性的关系，将在下文中详细说明。在此，在中间部件中所包含的各成分的每单位体积的含有量是例如可以如下所示地求出。即，将作为测定对象的中间部件切出预定尺寸（例如2mm见方）之后，首先，对切出的试料进行重量测定，从而求出中间部件的密度。然后，对于所切出的试料，利用EPMA（电子探针显微分析仪）进行定量分析，求出构成作为测定对象的中间部件的各成分（元素的）浓度（重量%）。通过将上述密度乘以各成分的浓度，从而能够导出各成分的每单位体积的含有量。

另外，由合金构成的中间部件60优选实质上不含有铁（Fe）。然而，在制造中间部件60时，即使在没有主动添加铁（Fe）的情况下，在中间部件60的构成材料中作为杂质而含有铁（Fe）的情况下，在中间部件60中不可避免地会混入铁（Fe）。考虑到这种不可避免的铁（Fe）的混入，优选中间部件60中的铁（Fe）的含有重量比例为500ppm以下。

中间部件60和接地电极端头70的焊接方法例如可以是熔焊，具体讲，在本实施方式中进行激光焊接。通过将接地电极端头70和中间部件60熔融，能够在二者的边界形成熔融部80。中间部件60和接地电极30的焊接例如可以进行压接，具体讲，在本实施方式中进行电阻焊接。

接地电极端头70是为了提高接地电极30的耐火花消耗性而设置的部件，是以高熔点的贵金属为主成分而形成的贵金属端头。该接地电极端头70例如由铂金（Pt）、铱（Ir）、钌（Ru）、铑（Rh）或它们的合金形成，在本实施方式中由Pt-Rh类合金形成。接地电极端头70形成为大致圆柱形状，如上文所述，截面的直径形成为与端头接合部61的截面的面积大致相同的大小。

C.关于火花塞100的耐久性、耐腐蚀性的提高：

C-1.关于中间部件60的组成：

像インコネル（注册商标）类合金这样的含有铬（Cr）的镍（Ni）合金通过在表面形成有氧化铬的覆膜，来能够抑制氧向内部的侵入，从而实现高耐腐蚀性。通过由这样的含铬镍合金形成中间部件60，来能够提高中间部件60的耐腐蚀性。但是，由于反复进行火花塞的点火动作，因此中间部件60暴露于反复进行升温和降温的冷热循环中。由于暴露于冷热循环中，因此若中间部件60反复进行膨胀和收缩，则形成于中间部件60的表面的氧化铬覆膜因伸缩而损伤，氧有可能侵入到中间部件60内，从而中间部件60被腐蚀。另外，由于中间部件60的附近暴露于高温中，因此在中间部件60或与其相邻的接地电极端头70的内部发生金属扩散，在发生了金属扩散的部件内形成金属互化合物等。由于在内部形成了这种金属互化合物，中间部件60的腐蚀进一步进行。

另外，在如上文所述那样通过塑性加工形成本实施方式的中间部件60的情况下，在中间部件60的内部，在端头接合部61和电极接合部62的连接部存在残留应变，产生残留应力。在产生这种残留应力的部位，与未产生残留应力的部位相比，腐蚀更快进行。因此，覆盖上述连接部的表面的氧化铬的覆膜被损伤的话，腐蚀从损伤部开始进行，从而中间部件60的一部分（端头接合部61）有可能从上述连接部脱落。这样一来，中间部件60的腐蚀进行的话，最终会导致接合于中间部件60上的接地电极端头70剥离。因此，抑制中间部件60的腐蚀对于火花塞100的长寿命化是重要的。

在本实施方式中，在中间部件60中，如上文所述，硅（Si）的每单位体积的含有量为0.04mg/mm³～0.12mg/mm³，铝（Al）的每单位体积的含有量为0.03mg/mm³～0.10mg/mm³。这样，通过在中间部件60的表面部分存在预定量的硅（Si）和铝（Al），在中间部件60的表面部分，在氧化铬覆膜的内侧形成有氧化铝和氧化硅的混合层（以下有时也简称为混合层）。可以认为本实施方式中的中间部件60的耐久性提高效果是，通过在氧化铬皮膜的内侧形成混合层，混合层增强氧化铬皮膜，从而获得了抑制损伤的效果（所谓固着効果）。因此，可以认为：即使在中间部件60暴露于冷热循环的情况下，也能够抑制氧化铬层的伸缩以及损伤，从而提高耐久性。

中间部件60的表面部分中含有的硅（Si）量以及铝（Al）量越多，形成于中间部件60的表面的混合层的量（厚度）越多。因此，为了获得因设置混合层而得到的充分的效果，优选将中间部件60中的每单位体积的硅（Si）的含有量设为0.04mg/mm³以上且将铝（Al）的含有量设为0.03mg/mm³以上。

另一方面，若中间部件60中的铝（Al）的含有量过多，则从接地电极端头70或熔融部80扩散的贵金属例如铂（Pt）或铱（Ir）和铝（Al）的金属互化合物容易生成在中间部件60的表面部分等存在铝（Al）的部位。上述金属互化合物比构成中间部件60的镍合金更硬更脆，因此上述金属互化合物的生成会导致中间部件60的强度下降以及耐久性下降。因此，为了抑制中间部件60的腐蚀而提高耐久性，至少在中间部件60的表面部分混合有铝（Al）的情况下，中间部件60中所含有的铝（Al）的每单位体积的含有量优选为0.10mg/mm³以下。

另外，若中间部件60中的硅（Si）的含有量过多，则在中间部件60的表面部分等存在硅（Si）的部位，从接地电极端头70或熔融部80金属扩散的铂金（Pt）等的贵金属和硅（Si）容易生成共晶组织。上述共晶组织比镍合金的熔点低，在使用火花塞100时，中间部件60的温度有可能成为上述共晶组织的熔点以上。如上所述当中间部件60达到共晶组织的熔点以上的温度时，在中间部件60内产生共晶组织的液状化，有可能导致中间部件60的强度下降以及耐久性下降。再有，当中间部件60中的硅（Si）的含有量多时，熔融部80内的硅（Si）含有量也变多，扩散到接地电极端头70的硅（Si）量增加，从而在接地电极端头70内或熔融部80内所生成的低熔点的铂（Pt）等和硅（Si）的共晶组织增加，火花消耗性下降。因此，为了提高中间部件60的耐久性，至少在中间部件60的表面部分混合有硅（Si）的情况下，中间部件60中所含有的硅（Si）的含有量优选为0.12mg/mm³以下。

另外，在中间部件60中含有铝（Al）和硅（Si）时，若铝（Al）和硅（Si）的含有量（摩尔浓度）为相近的数值，则容易析出铝（Al）和硅（Si）以及贵金属（Pt等）的三元金属互化合物。在析出这种金属互化合物时，中间部件60的腐蚀容易进行。因此，优选在中间部件60中铝（Al）和硅（Si）的含有量（摩尔浓度）不相等。

再有，在中间部件60中，若铝（Al）的含有量比硅（Si）的含有量多，则通过氧化铬覆膜内的氮和铝（Al）发生反应而容易生成氮化铝（AlN）。若在中间部件60内生成氮化铝（AlN），则在中间部件60内形成裂缝，并且存在裂缝伸长的可能性，从而腐蚀容易进行。在此，在形成氧化铝和氧化硅的混合层时，中间部件60中的铝（Al）的含有量越多，混合层中的氧化铝的比例越高，中间部件60中的硅（Si）的含有量越多，混合层中的氧化硅的比例越高。相比氧化铝，氧化硅具有难以使氮通过的性质，因此通过提高中间部件60中的硅（Si）的含有比例，能够提高混合层中的氧化硅的比例，提高阻断氮的效果。这样，通过提高阻断氮的效果，能够抑制氮化铝（AlN）的生成而提高耐腐蚀性。因此，在中间部件60中，优选每单位体积的硅（Si）的含有量至少多于每单位体积的铝（Al）的含有量。

在此，铝（Al）的原子量为27.0，硅（Si）的原子量为28.1。因此，当将硅（Si）的每单位体积的含有量设为铝（Al）的每单位体积的含有量的1.04倍时，硅（Si）和铝（Al）的摩尔浓度相等。因此，优选将硅（Si）的每单位体积的含有量设为多于铝（Al）的每单位体积的含有量的1.04倍。

C-2.关于中间部件60的形状：

中间部件60的形状如图2所说明的那样，电极接合部62的横截面的面积Se相对于端头接合部61的横截面的面积St的比例为2.5以上（2.5≤Se/St）。通过形成这种结构，能够抑制中间部件60的温度上升，实现中间部件60的耐腐蚀性的提高。进而，在中间部件60中，将Se/St的值设为上述范围，并且将端头接合部61的横截面的面积St设为0.64mm²以上。关于由于形成这种形状而获得的中间部件60的耐久性、耐腐蚀性的提高，将在以下进行说明。

由于构成中间部件60的镍-铬合金的热传导率低于构成接地电极端头70的贵金属，因此难以产生从接地电极端头70经由中间部件60向接地电极30侧的热移动。如果热无法向接地电极30侧逃逸，则中间部件60或熔融部80中的温度变得更高，从而金属扩散容易进行。若金属扩散进行，则如上所述地金属互化合物或共晶组织的生成量增加，中间部件60的耐久性、耐腐蚀性下降。特别是，如本实施方式所示的那样，通过塑性加工制造中间部件60，在端头接合部61和电极接合部62的连接部附近产生残留应力的情况下，连接部附近的耐久性容易下降。在本实施方式中，通过使Se/St的值为上述范围，能够确保电极接合部62和接地电极30的接触面积较大，热容易经由中间部件60向接地电极30侧逃逸。通过使热容易逃逸，能够抑制中间部件60的温度上升，能够抑制由冷热循环引起的中间部件60的腐蚀的进行。进而，在本实施方式中，通过使端头接合部61的横截面的面积St为上述范围，热容易从接地电极端头70经由端头接合部61向接地电极30侧移动。这样，通过使热容易从接地电极端头70向接地电极30侧移动，来抑制伴随着点火动作的接地电极端头70的温度上升，进而能够抑制因温度上升所导致的接地电极端头70的经时劣化。

实施例

使每单位体积的铝（Al）含有量、每单位体积的硅（Si）含有量以及Se/St的值这些条件相互不同并使其以外的条件一致，来制作多个中间部件作为样品，评价了各中间部件的耐久性、耐腐蚀性。图3是表示各样品的中间部件的具体条件和评价结果的说明图。图3（A）是对为了表示铝（Al）含有量和硅（Si）含有量的影响而使Se/St的值一定且Al含有量和Si含有量不同的样品1-9进行的总结。图3（B）是对为了表示Se/St的影响而使Al含有量和Si含有量一致并且Se/St的值不同的样品3-5、10-13进行的总结。

各样品的中间部件均由含有大约73wt%的镍（Ni）以及25wt%的铬（Cr）的镍合金形成。另外，各样品的中间部件上焊接了相同大小（横截面的直径为0.7mm）的由铂（Pt）制造的贵金属端头（接地电极端头）。并且，在使Se/St的值不同的情况下，在各样品的中间部件中，使端头接合部的直径为相同大小（直径0.7mm、St=0.38mm²），使电极接合部侧的直径不同。

与图3（B）同样地图4是对为了表示Se/St的影响而使Al含有量和Si含有量一定并且Se/St的值不同的样品14-16进行的总结。在图4中，所使用的由铂制造的贵金属端头（接地电极端头）以及端头接合部的横截面的面积与图3不同。在图4中，将贵金属端头的横截面的直径以及端头接合部的横截面的直径固定为0.95mm（St=0.71mm²），通过变更电极接合部侧的直径（即变更Se的值），来使Se/St的值不同。

耐久性、耐腐蚀性的评价是如下进行，即，将使用1200℃的气体加热器的加热的执行和停止作为一个循环，对于各样品的中间部件执行5000循环，之后，观察各样品的中间部件的剖面。图5是表示执行上述冷热循环后的中间部件的情况的一例的说明图。图5（A）表示对上述冷热循环执行后的中间部件的剖面实际进行摄影的样子。图5（B）示意性地表示因冷热循环而导致了腐蚀、缺损的中间部件的样子。如图5所示，在由于执行冷热循环而中间部件产生腐蚀或缺损的情况下，腐蚀或缺损主要在产生残留应力的电极接合部62和端头接合部61的连接部进行。因此，在评价耐久性、耐腐蚀性时，基于所拍摄的剖面的样子，测定了以贵金属端头70的侧面为起点到产生腐蚀、缺损的最前端部分为止的深度（以下称为腐蚀进行深度）（参照图5）。并且，基于所测定的腐蚀进行深度，评价了各样品的耐久性、耐腐蚀性。在图3以及图4中，作为评价结果，将腐蚀进行深度小于0.05mm的情况表示为○++，将腐蚀进行深度为0.05mm以上且小于0.1mm的情况表示为○+，将腐蚀进行深度为0.1mm以上且小于0.15mm的情况表示为○，将腐蚀进行深度为0.15mm以上的情况表示为×。

在图3（A）中，铝（Al）的每单位体积的含有量不在0.03mg/mm³～0.10mg/mm³的范围的情况下，以及硅（Si）的每单位体积的含有量不在0.04mg/mm³～0.12mg/mm³的范围的情况下，涂上阴影进行表示。如图3（A）所示，确认了通过使铝（Al）的每单位体积的含有量为0.03mg/mm³～0.10mg/mm³，并且，使硅（Si）的每单位体积的含有量为0.04mg/mm³～0.12mg/mm³，来能够提高中间部件的耐久性、耐腐蚀性（例如比较样品3-5、7、8与样品1、2、6、9）。

另外，如图3（A）所示，确认了在铝（Al）和硅（Si）的每单位体积的含有量为上述的范围内的情况下，通过使硅（Si）的每单位体积的含有量比铝（Al）的每单位体积的含有量多，来进一步提高中间部件的耐久性、耐腐蚀性。即，在Se/St的值相同的样品1-9内，硅（Si）的每单位体积的含有量较多的样品3、7、8或样品10相比铝（Al）的每单位体积的含有量较多的样品4、5表示出了良好的耐久性、耐腐蚀性。

另外，如图3（B）所示，确认了通过使Se/St的值为2.5以上，能够提高中间部件的耐久性、耐腐蚀性（例如比较样品3与样品10、样品4与样品11、样品5与样品12或样品13）。因将Se/St的值设为2.5以上而获得上述效果如图4所示，即使在变更了St的值（端头接合部的横截面的面积）的情况下（St=0.71mm²），也能够同样地得到确认（比较样品14和样品15、16）。

图6是表示调查了中间部件中有无含有铁（Fe）对耐久性、耐腐蚀性的影响的结果的说明图。在图6中，在样品17中使用实质上不含有铁（Fe）元素（500ppm以下）的中间部件。样品18含有1.4wt%的铁（Fe）元素。样品17、18的中间部件除了铁（Fe）元素的含有量以外的条件相同。具体讲，由以下的镍合金形成，即，含有约73wt%的镍且含有25wt%的铬（Cr），铝（Al）的每单位体积的含有量为0.05mg/mm³，硅（Si）的每单位体积的含有量为0.08mg/mm³。在样品17以及18的中间部件中，Se/St的值均为2.6。

上述样品17以及18的中间部件的各个与由铂（Pt）制造的贵金属端头一起安装于相同结构的火花塞的接地电极。然后，将安装了各中间部件的火花塞分别安装于同样结构的发动机（6汽缸、2000cc、自然进气发动机）。之后，对各发动机进行与如下情况相同的运转控制，即汽车的运转状态反复进行油门全开动作和空转动作的循环的情况。在将上述运转循环的反复动作反复进行100小时后，从发动机上拆下火花塞，与图5（A）相同地对安装于各火花塞的中间部件的剖面的情况进行了观察。

如图6所示，在实质上不含有铁（Fe）元素的样品17的中间部件中，腐蚀、缺损几乎未进行。与此相对，在含有铁（Fe）元素的样品18的中间部件中，从作为与贵金属端头的边界部分的熔融部开始直到端头接合部和电极接合部的连接部为止，即，在端头连接部的整个侧面产生了腐蚀、缺损。这样，确认了通过使中间部件实质上不含有铁（Fe）元素，来能够大幅度地提高中间部件乃至火花塞整体的耐久性、耐腐蚀性。

图7是表示使中间部件的组成一致并且2.5≤Se/St，进而变更端头接合部的横截面的面积St，调查端头接合部的横截面的面积St对贵金属端头的耐久性的影响的结果的说明图。图7表示针对使电极接合部的横截面的面积Se一定（Se=2.0mm²，电极接合部的横截面的直径=1.6mm），并且端头接合部的横截面的面积St各不相同的样品19-23，调查间隙增加量的结果。各样品的中间部件均由含有大约73wt%的镍（Ni）以及25wt%的铬（Cr），并且实质上不含有铁（Fe）元素的镍合金形成。并且，铝（Al）的每单位的含有量为0.075mg/mm³，并且，硅（Si）的每单位体积的含有量为0.083mg/mm³。另外，在图7中表示了端头接合部的横截面的直径，但该端头接合部的横截面的直径与贵金属端头的横截面的直径相等。图7中一并表示各样品的Se/St的值。如图7所示，各样品的Se/St的值均为2.5以上。

在图7中，所谓间隙增加量表示火花塞的火花间隙的增加量。在此，对于各样品的火花塞，在压力1.2MPa的氮气气氛下，以100Hz进行200小时的火花飞溅处理。其后，利用销规来测定各火花塞中的火花间隙的距离。各样品中的上述处理前的火花间隙为1.05mm，处理前的火花间隙和处理后的火花间隙的差是如图7所示的“间隙增加量（mm）”。

图8是表示端头接合部的横截面的面积St和间隙增加量的关系的图表。确认了端头接合部的横截面的面积St越大，越能够抑制间隙增加量。如图8所示，端头接合部的横截面的面积St越大越能够抑制间隙增加量的效果是一旦端头接合部的横截面的面积St达到0.64mm²以上就到顶峰。在图8中，用虚线表示端头接合部的横截面的面积St达到0.64mm²的位置。确认了如上所述地通过使端头接合部的横截面的面积St为0.64mm²以上，来显著地获得能够抑制间隙增加量的效果。即，确认了通过满足2.5≤Se/St且使端头接合部的横截面的面积St为0.64mm²以上，来能够提高使火花塞的耐久性提高的效果。另外，“使端头接合部的横截面的面积St为0.64mm²以上”包括计算端头接合部的横截面的面积St时，将小数点后第三位四舍五入而成为0.64mm²的情况。

D变形例：

另外，本发明并不限于上述实施例或实施方式，在不脱离其要旨的范围内可以在各种方式下实施，例如也可以进行如下的变形。

D1.变形例1：

在上述实施方式中使用了硅（Si）和铝（Al）的每单位体积的含有量整体均匀的中间部件60，但也可以是硅（Si）和铝（Al）的含有量在中间部件60内变化（偏离存在）的结构。只要中间部件60的至少表面部分中，硅（Si）和铝（Al）的每单位体积的含有量在上述范围内即可。使硅（Si）和铝（Al）的每单位体积的含有量在预定范围内而获得的效果是，如上文所述的那样通过在形成于中间部件的表面的氧化铬皮膜的内侧形成氧化铝和氧化硅的混合层来得到的。因此，在中间部件的表面部分，在因金属扩散而硅（Si）、铝（Al）向表面移动来能够形成混合层的范围的表面部分（例如至少自表面200μm的范围）中，硅（Si）和铝（Al）的每单位体积的含有量为上述的范围内即可。

在此，为了制作表面部分和其他部分（中心部分）具有不同组成的中间部件，例如，准备圆柱形状并且具有沿高度方向贯穿圆柱的中心部的通孔的部件（与表面部分对应的部件），在通孔内压入与中心部分对应的圆柱形状的部件，或者在通孔内填充中心部件的构成材料即可。或者准备与中心部分对应的圆柱形状部件，在该部件的侧面上进行镀处理等来形成表面部分的组成的金属膜即可。为了形成具备端头接合部和电极接合部的中间部件的形状，对于如上所述形成为双重结构的圆柱状部件进行塑性加工（镦锻加工）即可。

D2.变形例2：

在实施方式中，对于将中间部件60设置于接地电极30上的结构进行了说明，但是也可以替代接地电极30而在中心电极20侧应用本发明，或者除了接地电极30以外，在中心电极20侧也可应用本发明。即，也可以在中心电极20和中心电极端头90之间设置与实施方式相同结构的中间部件。在这种情况下，也能够获得由于提高中间部件的耐久性、耐腐蚀性而得到的同样的效果。

附图标记说明

3：陶瓷电阻

4：密封体

5：垫片

10：绝缘子

12：轴孔

13：长脚部

17：前端侧主体部

18：后端侧主体部

19：中央主体部

20：中心电极

21：电极母材

22：前端部

25：芯材

30：接地电极

31：前端部

32：基部

40：端子配件

50：主体配件

51：工具卡合部

52：安装螺纹部

54：密封部

57：前端面

60：中间部件

61：端头接合部

62：电极接合部

70：接地电极端头

80：熔融部

90：中心电极端头

100：火花塞

200：发动机缸盖

201：安装螺纹孔

Claims (5)

1.一种火花塞，具备：中心电极；绝缘体，其配置于上述中心电极的外周；主体配件，其配置于上述绝缘体的外周；以及接地电极，其配置成一端与上述主体配件接合，另一端与上述中心电极相对，上述火花塞的特征在于，

上述中心电极和上述接地电极中的至少一方具有将上述中心电极或上述接地电极与贵金属端头连接的中间部件，

上述中间部件具备：接合上述贵金属端头的端头接合部；以及电极接合部，与上述端头接合部相邻且直径大于上述端头接合部，并与上述中心电极或上述接地电极接合，

上述中间部件以镍（Ni）为主要成分，并且含有15～25wt%的铬（Cr），在上述中间部件的表面部分，每单位体积的硅（Si）的含有量为0.04mg/mm³～0.12mg/mm³，并且每单位体积的铝（Al）的含有量为0.03mg/mm³～0.10mg/mm³。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

在上述表面部分，每单位体积的硅（Si）的含有量多于每单位体积的铝（Al）的含有量。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

将把上述电极接合部投影到与上述中心电极或上述接地电极与上述电极接合部的接合面平行的假想平面时的面积设为Se，将上述端头接合部的横截面的面积设为St时，2.5≤Se／St。

4.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，

上述端头接合部的横截面的面积St为0.64mm²以上。

5.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

上述中间部件中的铁（Fe）的含有重量比例为500ppm以下。