CN104919666B - 电极材料及火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明的电极材料在于中心电极(5)及接地电极(27)的至少一者上设置有电极头(31、32)的火花塞(1)中构成设置有电极头(31、32)的电极。电极材料以Ni作为主要成分，Si含量为0.50质量％以上且小于1.0质量％，Al含量为0.2质量％以上且2.0质量％以下，Cr含量为12质量％以上且34质量％以下，选自由Y及稀土元素组成的组中的至少一种的含量为0.03质量％以上且0.2质量％以下，Fe含量大于0质量％且为20质量％以下，C含量为0.10质量％以下，Mn含量为1.0质量％以下，Si及Al的总含量为0.80质量％以上、并且为Cr含量的1/10以下。

Description

电极材料及火花塞

技术领域

本发明涉及构成火花塞的电极的电极材料及火花塞。

背景技术

内燃机等中使用的火花塞例如具备：具有沿轴线方向延伸的轴孔的绝缘体；插设在上述轴孔中的中心电极；设在上述绝缘体的外周的筒状的主体金属配件；以及固定于上述主体金属配件的棒状的接地电极。另外，在接地电极的前端部和中心电极的前端部之间形成有间隙，通过向该间隙施加电压从而产生火花放电。此外，为了谋求对火花放电的耐消耗性的提高，已知有将由贵金属合金等耐久性优异的金属形成的电极头(chip)接合于中心电极、接地电极中形成有上述间隙的部位的方法。

另外，作为火花塞的电极部分所使用的电极材料，提出了下述材料，所述材料含有铬(Cr)10～25质量％、铝(Al)0.3～3.2质量％、硅(Si)0.2～2.2质量％、锰(Mn)0.1～0.8质量％、镁(Mg)小于0.001质量％、硫(S)小于0.002质量％，余量包含Ni和不可避免的杂质(例如参见专利文献1等)。认为通过设为这样的组成，在电极中能够提高加工性并提高高温耐氧化性，能够提高对于火花放电的耐消耗性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-235139号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在上述技术中无法充分确保电极头对于电极的接合性，有可能产生电极头的剥离(脱落)。特别是在近年的高输出、高压缩发动机中，燃烧室内变得更高温，同时伴随发动机的工作，对电极、电极头施加的振动易变的更大。因此，在这样的发动机中，更加担心电极头的剥离(脱落)。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供能够显著提高电极头对于电极的接合性，极为有效地防止电极头的剥离，进而在接合有电极头的电极中能够实现良好的加工性及耐硫化性的电极材料及火花塞。

用于解决问题的方案

以下，根据适于解决上述目的各技术方案，逐项进行说明。需要说明的是，根据需要对对应的技术方案备注特有的作用效果。

技术方案1.本技术方案的电极材料的特征在于，其在具备中心电极及与该中心电极之间形成有间隙的接地电极、且上述两电极的至少一者上设置有电极头火花塞中构成设置有所述电极头的电极，

所述电极以镍(Ni)作为主要成分，硅(Si)的含量为0.50质量％以上且小于1.0质量％，铝(Al)的含量为0.2质量％以上且2.0质量％以下，铬(Cr)的含量为12质量％以上且34质量％以下，选自由钇(Y)及稀土元素组成的组中的至少一种的含量为0.03质量％以上且0.2质量％以下，铁(Fe)的含量大于0质量％且为20质量％以下，碳(C)的含量为0.10质量％以下，锰(Mn)的含量为1.0质量％以下，

硅(Si)及铝(Al)的总含量为0.80质量％以上、且为铬(Cr)的含量的1/10以下。

需要说明的是，电极材料中，不必须含有C、Mn，可以不含C、Mn。

根据上述技术方案1，电极材料含有0.50质量％以上的Si、0.2质量％以上的Al、12质量％以上的Cr，同时Si及Al的总含量被设为0.8质量％以上、且被设为Cr含量(质量％)的1/10以下。因此，在使用时(高温下)，在电极的表面充分地形成耐氧化性优异的Cr₂O₃被膜，且在其正下方更可靠地形成分别具有良好的耐氧化性的Al₂O₃被膜和SiO₂被膜，通过两被膜能够稳定地保持Cr₂O₃被膜(抑制Cr₂O₃被膜的剥离)。由此，与含有0.03质量％以上Y及稀土元素的特征互相协同地作用，能够显著提高电极的耐氧化性。其结果，能够有效地抑制电极头及电极的边界部分的氧化皮的形成。

进而，根据上述技术方案1，将Si的含量设为小于1.0质量％，因此，在电极头等含有铂(Pt)的情况下，能够更可靠地抑制在电极头及电极的边界部分形成与Pt的共晶组织。

此外，由于电极材料中含有Fe，因此能够实现由高温强度下降带来的加工性降低的改善。另外，电极在热锻下容易变形，所以在高温下，利用电极容易吸收由电极头与电极之间的热膨胀差导致的应力。

另外，由于将Al的含量设为2.0质量％以下并将Fe的含量设为20质量％以下，因此，能够充分地维持上述电极中的耐氧化性的提高效果，能够更可靠地抑制氧化皮的形成。

如上所述，根据上述技术方案1，通过上述的作用效果协同作用，从而能够显著提高电极头对于电极的接合性。其结果，可以极为有效地抑制电极头的剥离(脱落)。

进而，根据上述技术方案1，由于将Al的含量设为2.0质量％以下并将Cr的含量设为34质量％以下，因此，能够更可靠地防止电极的固溶固化。另外，由于将Y及稀土元素的含量设为0.2质量％以下并将C的含量设为0.1质量％以下，因此，能够抑制高温下的Y、C等的析出，能够更可靠地防止电极的析出固化。其结果，能够实现良好的加工性。

同时，根据上述技术方案1，将Mn的含量设为1.0质量％以下，因此，能够有效地抑制电极内部的MnS的形成以及NiS的形成。因此，能够提高电极的耐硫化性，与如上所述的能够提高电极的耐氧化性的效果相互协同地作用，能够显著提高电极的耐腐蚀性。

技术方案2.本技术方案的电极材料的特征在于，在上述技术方案1中，Si及Al的总含量为1.0质量％以上。

根据上述技术方案2，将Si及Al的总含量设为1.0质量％以上，因此，在Cr₂O₃被膜的正下方，能够更进一步可靠地形成Al₂O₃被膜和SiO₂被膜。由此，能够更有效地抑制Cr₂O₃被膜的剥离，能够进一步抑制电极头及电极的边界部分的氧化皮的形成。其结果，能够进一步提高电极头的接合性。

技术方案3.本构成的电极材料的特征在于，在上述构成1或2中，C的含量为0.05质量％以下，Mn的含量为0.5质量％以下。

根据上述技术方案3，将C的含量设为0.05质量％以下，因此能够更有效地抑制高温下的C的析出。因此，能更可靠地防止电极的析出固化，能够实现加工性的进一步提高。

另外，根据上述技术方案3，将Mn的含量设为0.5质量％以下，因此能够进一步提高电极的耐硫化性。其结果，能够实现耐腐蚀性的进一步提高。

技术方案4.本构成的电极材料的特征在于，在上述构成1～3的任一项中，Cr的含量为18质量％以上且28质量％以下。

根据上述技术方案4，将Cr的含量设为18质量％以上，因此能够进一步提高电极的耐氧化性。其结果，能够更进一步抑制电极头及电极的边界部分的氧化皮的形成，进一步提高接合性。

另外，将Cr的含量设为28质量％以下，因此能够更可靠地防止电极的固溶固化，进一步提高加工性。

技术方案5.本技术方案的电极材料的特征在于，在上述技术方案1～4的任一项中，Al的含量为1.0质量％以下。

根据上述技术方案5，将Al的含量设为1.0质量％以下，因此能够更可靠地抑制AlN的析出。由此，能够进一步提高电极的耐氧化性，进一步提高氧化皮的形成抑制效果。

另外，通过将Al含量设为1.0质量％以下，从而能够更进一步可靠地防止电极的固溶固化。其结果，能够实现加工性的进一步提高。

技术方案6.本技术方案的电极材料的特征在于，在上述技术方案1～5的任一项中，Y的含量为0.05质量％以上且0.15质量％以下。

根据上述技术方案6，将Y的含量设为0.05质量％以上，因此能够进一步提高电极的耐氧化性，进而更进一步提高电极头的接合性。

另一方面，将Y的含量设为0.15质量％以下，因此能更可靠地抑制Y的析出。因而，能够实现更优异的加工性。

技术方案7.本技术方案的电极材料的特征在于，在上述技术方案1～6的任一项中，Fe的含量为7质量％以上且15质量％以下。

根据上述技术方案7，将Fe的含量设为7质量％以上，因此，电极变得更易于热膨胀，进而能够进一步缩小电极头及电极间的热膨胀差。其结果，能够更有效地提高接合性。

进而，根据上述技术方案7，将Fe的含量设为15质量％以下，因此，能够有效地防止电极的固溶固化，能够实现加工性的进一步提高。

技术方案8.本技术方案的电极材料的特征在于，在上述技术方案1～7的任一项中，Fe的含量为10质量％以下。

根据上述技术方案8，将Fe的含量设为10质量％以下，因此，能够更进一步提高电极的热加工性，能够进一步减少电极头及电极间的热应力。其结果，能够实现更加优异的接合性。

技术方案9.本技术方案的火花塞的特征在于，其具备：在轴线方向上具有贯通孔的绝缘体；配置在上述绝缘体的前端部的中心电极；配置在上述中心电极的外周的主体金属配件；和与上述主体金属配件的前端部接合的接地电极，上述中心电极及上述接地电极的至少一者由上述技术方案1～8中的任一项所述的电极材料形成并接合有电极头。

根据上述技术方案9，会发挥出与上述技术方案1等同样的作用效果。

附图说明

图1为表示火花塞的结构的局部剖切主视图。

图2为表示火花塞的前端部的结构的局部剖切放大主视图。

图3的(a)、图3的(b)为用于说明氧化皮比率的计算方法的截面示意图。

具体实施方式

以下，针对一个实施方式，一边参照附图一边进行说明。图1为表示火花塞1的局部剖切主视图。需要说明的是，图1中，将火花塞1的轴线CL1方向作为附图的上下方向、将下侧作为火花塞1的前端侧、将上侧作为后端侧进行说明。

火花塞1由呈筒状的绝缘电瓷2、保持该绝缘电瓷的筒状的主体金属配件3等构成。

关于绝缘电瓷2，如众所周知的那样，是将氧化铝等烧结而形成的，在其外形部具备：形成在后端侧的后端侧主体部10；比该后端侧主体部10更靠近前端侧且向径向外突出形成的大径部11；比该大径部11更靠近前端侧且以比其更细的直径形成的中主体部12；以及比该中主体部12更靠近前端侧且以比其更细的直径形成的脚长部13。此外，绝缘电瓷2中，大径部11、中主体部12、及大部分的脚长部13收纳在主体金属配件3的内部。而且，在中主体部12和脚长部13的连接部形成有锥台状的台阶部14，用该台阶部14将绝缘电瓷2卡定在主体金属配件3上。

进而，绝缘电瓷2上沿着轴线CL1贯通形成有轴孔4，在轴孔4的前端侧插入、固定有中心电极5。该中心电极5由包含导热性优异的金属〔例如铜、铜合金、纯镍(Ni)等〕的内层5A、及包含以Ni为主要成分的合金的外层5B构成〔其中，中心电极5(特别是外层5B)的组成在后面详细叙述〕。进而，中心电极5整体呈棒状(圆柱状)，其前端部从绝缘电瓷2的前端突出。

另外，端子电极6以从绝缘电瓷2的后端突出的状态插入、固定于轴孔4的后端侧。

进而，轴孔4的中心电极5和端子电极6之间配设有圆柱状的电阻器7。该电阻器7的两端部隔着导电性的玻璃密封层8、9分别与中心电极5和端子电极6电连接。

此外，主体金属配件3由低碳钢等金属形成为筒状，在其外周面形成有用于将火花塞1安装在燃烧装置(例如内燃机、燃料电池改质器等)的安装孔上的螺纹部(外螺纹部)15。另外，在比螺纹部15更靠后端侧的外周面形成有向径向外侧突出的座部16，在螺纹部15后端的螺纹头17嵌入有环状的垫圈18。进而，在主体金属配件3的后端侧设置有将主体金属配件3安装在上述燃烧装置时用于卡合扳手等工具的截面六边形状的工具卡合部19，同时在后端部设置有用于保持绝缘电瓷2的铆接部20。

另外，在主体金属配件3的内周面设有用于卡定绝缘电瓷2的锥台状的台阶部21。而且，绝缘电瓷2相对于主体金属配件3从其后端侧朝向前端侧被插入，在自身的台阶部14与主体金属配件3的台阶部21卡定的状态下，通过将主体金属配件3的后端侧开口部铆接在径向内侧、即形成上述铆接部20，从而进行固定。需要说明的是，圆环状的板密封件22介于台阶部14、21之间。由此，保持燃烧室内的气密性，使得暴露在燃烧室内并进入到绝缘电瓷2的脚长部13与主体金属配件3的内周面的间隙的燃料气体不会泄漏到外部。

进而，为了使利用铆接的密闭更完全，在主体金属配件3的后端侧，环状的环构件23、24介于主体金属配件3和绝缘电瓷2之间，在环构件23、24之间填充有滑石(talc)25的粉末。即，主体金属配件3借助板密封件22、环构件23、24及滑石25保持绝缘电瓷2。

另外，如图2所示，在主体金属配件3的前端部26接合有棒状的接地电极27，所述接地电极27在自身的中间部分回弯，其前端部侧面与中心电极5的前端部对置。另外，在中心电极5的前端部和接地电极27的前端部之间形成有作为间隙的火花放电间隙33，在该火花放电间隙33中，在沿着轴线CL1的方向上进行火花放电。

此外，中心电极5中，在与接地电极27之间形成火花放电间隙33的部位通过激光焊接、电阻焊接等接合有由规定的金属〔例如，铱(Ir)、铂(Pt)、铑(Rh)、钌(Ru)、铼(Re)、钨(W)、钯(Pd)、或以它们的至少一种作为主要成分的合金等〕形成的圆柱状的中心电极侧电极头(相当于本发明的“电极头”)31。另外，接地电极27中，在与中心电极5之间形成火花放电间隙33的部位通过电阻焊接、激光焊接等接合有由规定的金属(例如，Ir、Pt、Rh、Ru、Re、W、Pd、或以它们中的至少一种作为主要成分的合金等)形成的圆柱状的接地电极侧电极头(相当于本发明的“电极头”)32。

进而，在本实施方式中，接合有中心电极侧电极头31的中心电极5(外层5B)、及接合有接地电极侧电极头32的接地电极27由以Ni作为主要成分的电极材料构成。详细而言，上述电极材料以Ni作为主要成分，设定硅(Si)的含量为0.50质量％以上且小于1.0质量％，铝(Al)的含量为0.2质量％以上且2.0质量％以下，铬(Cr)的含量为12质量％以上且34质量％以下，选自由钇(Y)及稀土元素组成的组中的至少一种的含量为0.03质量％以上0.2质量％以下，铁(Fe)的含量大于0质量％且为20质量％以下，碳(C)的含量为0.1质量％以下，锰(Mn)的含量为1.0质量％以下。进而，电极材料中，将Si及Al的总含量设为0.80质量％以上、并且为Cr的含量的1/10以下(质量％)。

需要说明的是，为了进一步提高电极头31(32)对于电极5(27)的接合性、电极5、27的加工性、耐硫化性，对于上述电极材料而言更优选的是：使Si及Al的总含量为1.0质量％以上、或者使C的含量为0.05质量％以下、或者使Mn的含量为0.5质量％以下、或者使Cr的含量为18质量％以上且28质量％以下、或者使Al的含量为1.0质量％以下、或者使Y的含量为0.05质量％以上0.15质量％以下、或者使Fe的含量为7质量％以上且15质量％以下(更优选的是10质量％以下)。

另外，作为稀土元素，除Y之外，还可以举出镧(La)、铈(Ce)、铷(Nd)、钐(Sm)、镝(Dy)、铒(Er)、及镱(Yb)。

如以上详细说明的那样，根据本实施方式，在使用时(高温下)，在电极5、27的表面充分形成有耐氧化性优异的Cr₂O₃被膜，且在其正下方，更可靠地形成分别具有良好的耐氧化性的Al₂O₃被膜和SiO₂被膜，利用两被膜能够稳定地保持Cr₂O₃被膜(抑制Cr₂O₃被膜的剥离)。由此，与含有0.03质量％以上的Y及稀土元素互相协同地作用，能够显著提高电极5、27的耐氧化性。其结果，可以有效地抑制中心电极侧电极头31及中心电极5的边界部分、以及接地电极侧电极头32及接地电极27的边界部分的氧化皮的形成。

进而，将Si的含量设为小于1.0质量％，因此，在电极头31、32中含有Pt的情况下，能够更可靠地抑制在上述边界部分形成与Pt的共晶组织。

此外，由于电极5、27中含有Fe，因此能够实现由高温强度下降带来的加工性降低的改善。另外，由于电极5、27因热煅而容易变形，因此在高温下，利用电极5、27会变得易于吸收由电极头31、32和电极5、27之间的热膨胀差引起的应力。

另外，将Al的含量设为2.0质量％以下并将Fe的含量设为20质量％以下，因此，能够充分地维持上述电极5、27中的耐氧化性的提高效果，能够更可靠地抑制氧化皮的形成。

如上所述，根据本实施方式，通过上述的作用效果协同作用，能够显著提高电极头31、32的接合性。其结果，能够极为有效地抑制电极头31、32的剥离(脱落)。

进而，本实施方式中，将Al的含量设为2.0质量％以下并将Cr的含量设为34质量％以下，因此，能够更可靠地防止电极5、27的固溶固化。另外，将Y及稀土元素的含量设为0.2质量％以下并将C的含量设为0.1质量％以下，因此，能够抑制高温下的Y、C等的析出，能够更可靠地防止电极5、27的析出固化。其结果，能够实现良好的加工性。

加之，将Mn的含量设为1.0质量％以下，因此，能够有效地抑制电极5、27内部的MnS的形成以及NiS的形成。因此，能够提高电极5、27的耐硫化性，如上所述地与能够提高电极的耐氧化性相互协同地作用，能够显著提高电极5、27的耐腐蚀性。

另外，在将Si及Al的总含量设为1.0质量％以上的情况下，在Cr₂O₃被膜的正下方，能更进一步可靠地形成Al₂O₃被膜和SiO₂被膜。由此，能够更有效地抑制Cr₂O₃被膜的剥离，能够进一步提高电极头31、32的接合性。

此外，在将C的含量设为0.05质量％以下的情况下，能够更有效地抑制高温下的C的析出。因此，能够更可靠地防止电极5、27的析出固化，更够实现加工性的进一步提高。

进而，在将Mn的含量设为0.5质量％以下的情况下，能够进一步提高电极5、27的耐硫化性。其结果，能够实现耐腐蚀性的进一步提高。

加之，在将Cr的含量设为18质量％以上的情况下，能够进一步提高电极5、27的耐氧化性。其结果，能够更进一步抑制上述边界部分的氧化皮的形成，能够进一步提高接合性。

另外，在将Cr的含量设为28质量％以下的情况下，能够更可靠地防止电极5、27的固溶固化，能够进一步提高加工性。

此外，在将Al的含量设为1.0质量％以下的情况下，能够更可靠地抑制AlN的析出。因此，能够进一步提高电极5、27的耐氧化性，能够进一步提高氧化皮的形成抑制效果。另外，在将Al含量设为1.0质量％以下的情况下，能够更进一步可靠地防止电极5、27的固溶固化，能够实现加工性的进一步提高。

进而，在将Y的含量设为0.05质量％以上的情况下，能够进一步提高电极5、27的耐氧化性，进而能够更进一步提高电极头31、32的接合性。

加之，在将Y的含量设为0.15质量％以下的情况下，能够更可靠地抑制Y的析出，实现更优异的加工性。

另外，在将Fe的含量设为7质量％以上的情况下，能够进一步提高电极5、27的热加工性，进一步减少电极头31、32及电极5、27间的热应力。其结果，能够更有效地提高接合性。

进而，在将Fe的含量设为7质量％以上且15质量％以下的情况下，能够实现电极头31、32及电极5、27之间的热应力的减少，并且能够有效地防止电极5、27的固溶固化。其结果，能够实现加工性的进一步提高。

此外，在将Fe的含量设为10质量％以下的情况下，能够进一步提高电极5、27的耐氧化性，能够实现更进一步优异的接合性。

接着，为了确认通过上述实施方式发挥的作用效果，进行了接合性评价试验、加工性评价试验、及耐硫化性评价试验。

接合性评价试验的概要如下。即，利用以Ni作为主要成分、Si、Al、Cr等的含量分别不同的电极材料制作接地电极，并且，制作多个将接地电极侧电极头与所制作的接地电极进行电阻焊接而成的火花塞的样品。接着，在大气气氛下用燃烧器加热2分钟，使得接地电极的温度达到1050℃，然后进行1分钟缓慢冷却，将其作为1个循环，实施1000个循环。然后，在1000个循环结束后观察接地电极的截面，如图3的(a)所示，测量相对于接地电极及接地电极侧电极头的边界部分的长度X的、在该边界部分形成的氧化皮〔图3的(a)中，用粗线表示的部位〕的长度Y，并算出长度Y相对于长度X的比率(氧化皮比率)。此处，将氧化皮比率小于10％的样品视为具有极为优异的接合性，给予“☆☆☆”的评价，将氧化皮比率为10％以上且小于20％的样品视为具有优异的接合性，给予“☆☆”的评价。另外，将氧化皮比率为20％以上且小于30％的样品视为具有良好的接合性，给予“☆”的评价，将氧化皮比率为30％以上且小于40％的样品视为具有充分的接合性，给予“○”的评价。另一方面，将氧化皮比率为40％以上的样品视为接合性差，给予“×”的评价。需要说明的是，形成多个氧化皮的情况下，将各氧化皮的长度的总和作为Y。例如，如图3的(b)所示，形成有多个氧化皮〔图3的(b)中，用粗线表示的部位〕的情况下，将氧化皮的长度Y作为各氧化皮的长度的总和(Y1+Y2)。

另外，加工性评价试验的概要如下。即，得到由以Ni作为主要成分、Si、Al、Cr等的含量分别不同的电极材料形成的圆柱状(φ5mm)的电极，并且对得到的电极进行热处理(完全退火(full anneal))。接着，对热处理后的电极进行拉伸试验，试验结束后，算出预先设定的2点间的电极的伸长率。此处，在伸长率变为50％以上的情况下，视为能够实现极为优异的加工性，给予“☆☆”的评价，在伸长率为45％以上且小于50％的情况下，视为能够实现优异的加工性，给予“☆”的评价，在伸长率为40％以上且小于45％的情况下，视为具有良好的加工性，给予“○”的评价。另一方面，在伸长率小于40％的情况下，视为加工性不充分，给予“×”的评价。

进而，耐硫化性评价试验的概要如下。即，制作多个由以Ni作为主要成分、Si、Al、Cr等的含量分别不同的电极材料形成的电极的样品，将各样品埋入Na₂SO₄粉末中，并且在900℃下持续加热8小时。加热结束后，观察样品的截面，测定在样品的表面形成的MnS的最大厚度。此处，MnS的最大厚度小于5μm的情况下，视为耐硫化性极为优异，给予“☆☆”的评价，MnS的最大厚度为5μm以上且小于10μm的情况下，视为耐硫化性优异，给予“☆”的评价。另一方面，MnS的最大厚度变为10μm以上的情况下，视为耐硫化性差，给予“×”的评价。

表1及表2分别给出了各试验的试验结果。需要说明的是，对于样品28而言，从由Y及稀土元素组成的组中选择Nd，使电极材料中含有0.03质量％的Nd。另外，对于样品29而言，从上述组中选择La，使电极材料中含有0.03质量％的La，对于样品30而言，从上述组中选择Ce，使电极材料中含有0.03质量％的Ce。另一方面，对于上述以外的样品，从上述组中选择Y，使电极材料中含有Y。

[表1]

[表2]

如表1及表2所示，可知使Si的含量小于0.50质量％或为1.0质量％以上的样品(样品1～5)的焊接性差。可以认为其原因是：通过使Si的含量小于0.5质量％，SiO₂被膜的形成变得不充分，另外，通过使Si的含量为1.0质量％以上，在电极及电极头的边界部分容易形成共晶组织。

此外，表明了使Al的含量小于0.2质量％的样品(样品6)的焊接性差，使Al的含量大于2.0质量％的样品(样品7)的焊接性及加工性这两者差。可以认为其原因是：通过使Al的含量小于0.2质量％，未充分形成Al₂O₃被膜，另外，通过使Al的含量大于2.0质量％，在高温下AlN容易析出到电极表面，在电极中容易产生固溶固化。

进而，确认了使Cr的含量小于12质量％的样品(样品8)的焊接性差，使Cr的含量大于34质量％的样品(样品9)的加工性差。可以认为其原因是：通过使Cr的含量小于12质量％，在电极的表面未充分形成Cr₂O₃被膜，另外，通过使Cr的含量大于34质量％，在电极中容易发生固溶固化。

此外，可知使选自由Y及稀土元素组成的组中的至少一种(以下称作“稀土元素等”)的含量小于0.03质量％的样品(样品10)的焊接性差，使稀土元素等的含量大于0.2质量％的样品(样品11)的加工性差。可以认为其原因是：通过使稀土元素等的含量小于0.03质量％，电极的高温耐氧化性下降，通过使稀土元素等的含量大于0.2质量％，在电极中容易发生析出固化。

另外，可知使Fe的含量为0质量％的样品(样品12)、使Fe的含量大于20质量％的样品(样品13)的焊接性差。可以认为其原因是：通过使Fe的含量为0质量％，电极难以因热煅而变形，在高温下，电极及电极头间产生的热应力变大，另外，通过使Fe的含量大于20质量％，容易发生电极的氧化。

进而，表明了使Al及Si的总含量(Al+Si)小于0.8质量％的样品(样品14)的焊接性差。可以认为其原因是：未充分形成Al、Si的氧化膜，容易发生电极的氧化。

另外，确认了使Al及Si的总含量(Al+Si)超过Cr的含量的1/10的样品(样品15)的焊接性差。可以认为其原因是：在电极的表面，难以形成SiO₂被膜、Al₂O₃被膜位于Cr₂O₃被膜的正下方的状态，其结果，Cr₂O₃被膜变得容易剥离。

此外，可知使C的含量大于0.10质量％的样品(样品16)的加工性差。可以认为其原因是在电极中容易发生析出固化。

进而，表明了使Mn的含量大于1.0质量％的样品(样品17)在电极内部容易形成MnS、耐硫化性差。

与此相对，可知对于使Si的含量为0.50质量％以上且小于1.0质量％、Al的含量为0.2质量％以上且2.0质量％以下、Cr的含量为12质量％以上且34质量％以下、稀土元素等的含量为0.03质量％以上且0.2质量％以下、Fe的含量大于0质量％且为20质量％以下、C的含量为0.10质量％以下、Mn的含量为1.0质量％以下、Si及Al的总含量为0.80质量％以上并且为Cr的含量的1/10以下的样品(样品18～57)而言，其焊接性、加工性、及耐硫化性的各方面具有良好的性能。

另外，特别是分别比较了仅使Al及Si的总含量不同的样品(样品34、36、37)，结果可知，使Al及Si的总含量为1.0质量％以上的样品(样品36、37)具有更良好的焊接性。

进而，分别比较了仅使C的含量不同的样品(样品34、38、39)，结果确认了使C的含量为0.05质量％以下的样品(样品38、39)的加工性更优异。

此外，分别比较了仅使Mn的含量不同的样品(样品34、40、41)，结果表明使Mn的含量为0.5质量％以下的样品(样品40、41)具有更良好的耐硫化性。

另外，分别比较了仅使Cr的含量不同的样品(样品21、22、34、42～44)，结果可知使Cr的含量为18质量％以上的样品(样品21、22、42～44)的焊接性进一步提高。进而，确认了使Cr的含量为28质量％以下的样品(样品34、42～44)的加工性更加优异。

此外，比较了仅使Al的含量不同的样品(样品19、47、48)，结果可知，使Al为1.0质量％以下的样品(样品47、48)的焊接性及加工性这两者进一步提高。

另外，比较了仅使Y的含量不同的样品(样品26、34、49、50)，结果确认了通过使Y的含量为0.05质量％以上，能够进一步提高焊接性。进而，可知通过使Y的含量为0.15质量％以下，能够进一步提高加工性。

此外，比较了仅使Fe的含量不同的样品(样品32～34、51～53)，结果表明通过使Fe的含量为7质量％以上且15质量％以下能够进一步提高加工性。另一方面，比较了样品51～53，结果可知通过使Fe的含量为10质量％以下，能够实现更良好的焊接性。

基于上述试验的结果，可以说为了在焊接性、加工性、及耐硫化性的各方面实现良好的性能，对于电极材料而言，优选的是使Si的含量为0.50质量％以上且小于1.0质量％、Al的含量为0.2质量％以上且2.0质量％以下、Cr的含量为12质量％以上且34质量％以下、稀土元素等的含量为0.03质量％以上且0.2质量％以下、Fe的含量大于0质量％且为20质量％以下、C的含量为0.10质量％以下、Mn的含量为1.0质量％以下，使Si及Al的总含量为0.80质量％以上、并且为Cr的含量的1/10以下。

另外，可以说从实现焊接性的进一步提高的观点出发，更优选使Al及Si的总含量为1.0质量％以上。

此外，可以说为了实现加工性的进一步提高，进一步优选使C的含量为0.05质量％以下、或使Fe的含量为7质量％以上且15质量％以下，从也一并提高焊接性的观点出发，更优选使Fe的含量为10质量％以下。

进而，可以说从进一步提高焊接性及加工性这两者的观点出发，更优选使Cr的含量为18质量％以上且28质量％以下、或使Al的含量为1.0质量％以下、或使Y的含量为0.05质量％以上且0.15质量％以下。

需要说明的是，并不限定于上述实施方式的记载内容，例如也可以如下实施。毋庸讳言，以下未示例的其他应用例、变形例也当然可以。

(a)在上述实施方式中，在中心电极5及接地电极27这两者上设有电极头31、32，但可以省略电极头31、32中的一者。需要说明的是，该情况下，至少设有电极头的电极单独由上述电极材料形成即可。

(b)在上述实施方式中，接地电极27由单一的金属构成，但也可以在接地电极27的内部设置由导热性优异的金属(例如，铜、铜合金、纯Ni等)形成的内层，将接地电极27设为包含外层及内层的多层结构。需要说明的是，该情况下，接地电极27中与接地电极侧电极头32接合的部位(外层)由上述电极材料形成即可。

(c)在上述实施方式中，对在主体金属配件3的前端部26接合有接地电极27的情况进行了具体化，对于以切出主体金属配件的一部分(或者预焊接在主体金属配件上的前端金属配件的一部分)的方式形成接地电极的情况也可以适用(例如，日本特开2006-236906号公报等)。

(d)在上述实施方式中，将工具卡合部19设为截面六边形状，但关于工具卡合部19的形状，并不限定于这样的形状。例如，也可以设为Bi-HEX(变形12边)形状〔ISO22977：2005(E)〕等。

详细并且参照特定的实施方式地对本发明进行了说明，但本领域技术人员知晓在不脱离本发明的主旨和范围的情况下能够进行各种变更、修正。

本申请以2013年1月8日申请的日本专利申请(日本特愿2013-000885)为基础，将其内容作为参照引入本说明书中。

产业上的可利用性

利用本发明的电极材料，能够显著地提高电极与电极头的接合性、极为有效地防止电极头的剥离，大大提高具备接合有电极头的电极的结构的火花塞的耐久性。

附图标记说明

1…火花塞、5…中心电极、27…接地电极、31…中心电极侧电极头(电极头)、32…接地电极侧电极头(电极头)、33…火花放电间隙(间隙)。

Claims (24)

1.一种电极材料，其特征在于，其在具备中心电极及与该中心电极之间形成有间隙的接地电极、且在所述两电极的至少一者上设置有电极头的火花塞中构成设置有所述电极头的电极，

所述电极材料以镍作为主要成分，硅的含量为0.6质量％以上且小于1.0质量％，铝的含量为0.2质量％以上且2.0质量％以下，铬的含量为12质量％以上且34质量％以下，选自由钇及稀土元素组成的组中的至少一种的含量为0.03质量％以上且0.2质量％以下，铁的含量大于0质量％且为20质量％以下，碳的含量为0.10质量％以下，锰的含量为1.0质量％以下，

硅及铝的总含量为0.80质量％以上、且为铬的含量的1/10以下。

2.根据权利要求1所述的电极材料，其特征在于，硅及铝的总含量为1.0质量％以上。

3.根据权利要求1所述的电极材料，其特征在于，碳的含量为0.05质量％以下，锰的含量为0.5质量％以下。

4.根据权利要求2所述的电极材料，其特征在于，碳的含量为0.05质量％以下，锰的含量为0.5质量％以下。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电极材料，其特征在于，铬的含量为18质量％以上且28质量％以下。

6.根据权利要求1～4中的任一项所述的电极材料，其特征在于，铝的含量为1.0质量％以下。

7.根据权利要求5所述的电极材料，其特征在于，铝的含量为1.0质量％以下。

8.根据权利要求1～4中的任一项所述的电极材料，其特征在于，钇的含量为0.05质量％以上且0.15质量％以下。

9.根据权利要求5所述的电极材料，其特征在于，钇的含量为0.05质量％以上且0.15质量％以下。

10.根据权利要求6所述的电极材料，其特征在于，钇的含量为0.05质量％以上且0.15质量％以下。

11.根据权利要求7所述的电极材料，其特征在于，钇的含量为0.05质量％以上且0.15质量％以下。

12.根据权利要求1～4中的任一项所述的电极材料，其特征在于，铁的含量为7质量％以上且15质量％以下。

13.根据权利要求5所述的电极材料，其特征在于，铁的含量为7质量％以上且15质量％以下。

14.根据权利要求6所述的电极材料，其特征在于，铁的含量为7质量％以上且15质量％以下。

15.根据权利要求8所述的电极材料，其特征在于，铁的含量为7质量％以上且15质量％以下。

16.根据权利要求7、9～11中的任一项所述的电极材料，其特征在于，铁的含量为7质量％以上且15质量％以下。

17.根据权利要求1～4中的任一项所述的电极材料，其特征在于，铁的含量为10质量％以下。

18.根据权利要求5所述的电极材料，其特征在于，铁的含量为10质量％以下。

19.根据权利要求6所述的电极材料，其特征在于，铁的含量为10质量％以下。

20.根据权利要求8所述的电极材料，其特征在于，铁的含量为10质量％以下。

21.根据权利要求12所述的电极材料，其特征在于，铁的含量为10质量％以下。

22.根据权利要求16所述的电极材料，其特征在于，铁的含量为10质量％以下。

23.根据权利要求7、9～11、13～15中的任一项所述的电极材料，其特征在于，铁的含量为10质量％以下。

24.一种火花塞，其特征在于，所述火花塞具备：

在轴线方向上具有贯通孔的绝缘体；

配置在所述绝缘体的前端部的中心电极；

配置在所述中心电极的外周的主体金属配件；和

与所述主体金属配件的前端部接合的接地电极，

所述中心电极及所述接地电极的至少一者由权利要求1～23中的任一项所述的电极材料形成并接合有电极头。