CN107615605A - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种火花塞，当在高温环境下且在严酷的冷热循环环境下使用的情况下通过在长时间内抑制端头的异常消耗而耐久性优异。包括设置于中心电极以及接地电极中的至少一方的端头，上述端头包括主体部、包覆层和高电阻率层，上述主体部中，Ir的含量最多，并且，含有2质量％以上的Rh或者Pt，在将具有与Ir、Rh以及Pt的室温下的晶体结构不同的晶体结构的金属元素设为A组元素时，上述主体部中不含有上述A组元素或者上述A组元素的合计含有率为24质量％以下，并且，上述主体部中除去Ru以外的A组元素的合计含有率低于7质量％，上述高电阻率层设置于上述主体部的侧周面，Ni含有率比上述主体部的Ni含有率多且低于50质量％，自身的厚度是2μm以上且45μm以下，上述包覆层设置于上述高电阻率层的侧周面，并含有50质量％以上的Ni，自身的厚度是3μm以上且20μm以下，上述端头的室温下的电阻率是20×10^‑8Ωm以下。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种火花塞。本发明特别涉及一种在中心电极以及接地电极中的至少一方设置有端头的火花塞。

背景技术

在汽车发动机等内燃机中，作为形成中心电极以及接地电极的材料，通常使用Ni合金等。与以Pt以及Ir等贵金属作为主要成分的贵金属合金相比，Ni合金在抗氧化性以及耐消耗性方面稍差。但是，由于比贵金属廉价，因此适合用作形成接地电极以及中心电极的材料。

近年来，存在燃烧室内的温度高温化的倾向。因此，当在由Ni合金等形成的接地电极的末端部与中心电极的末端部之间产生火花放电时，接地电极以及中心电极的相对的各自的末端部有时容易产生火花消耗。因此，开发出如下方法：通过将端头设置于接地电极与中心电极的相对的各自的末端部，使得在该端头处产生火花放电，从而提高接地电极以及中心电极的耐消耗性。

作为形成该端头的材料，使用以抗氧化性以及耐火花消耗性优异的贵金属作为主要成分的材料的情况较多。作为这样的材料，存在Ir、Ir合金、Pt合金等。公知以Ir作为主要成分的端头的耐火花消耗性优异，但也知道在使端头的不是放电面的外周面呈圆弧状凹陷的形态下有时产生异常消耗，出于抑制这样的异常消耗的目的，提出了在含有Ir作为主要成分的主体部的表面设置有包含Ni的被膜层的端头(例如，专利文献1以及专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-127681号公报

专利文献2：日本特开2004-31300号公报

发明内容

发明要解决的课题

不过，近年来，关于火花塞，为了进一步实现发动机的高输出化和燃油经济性的提高，存在燃烧室内的温度变高的倾向。另外，如果引入怠速停止等技术，则发动机的ON/OFF的次数增加，因此冷热循环的次数变多，另外，燃烧室内的温度差变大等而火花塞被暴露于严酷的冷热循环环境中。另外，为了实现发动机的着火性的提高和耐电压性的提高，逐渐使用具备形成得比接地电极以及中心电极更细的端头的火花塞，因此，即使发动机环境不变化，如以往那样仅通过从节气门全开使怠速的状态重复出现，与以往的火花塞相比，也暴露于更严酷的冷热循环环境下，并且，开始需要高温下的耐久性。

如果在这样的高温环境下并且在严酷的冷热循环环境下使用的火花塞由于使维修间隔期变长而被长时间使用，则可知即使使用专利文献1以及专利文献2所示的具备端头的火花塞，也有可能无法抑制异常消耗。即，可知当在上述严酷的环境下使用火花塞的情况下，当经过预定时间后，端头的耐异常消耗性有可能降低。

本发明的目的在于，提供一种在高温环境下并且在严酷的冷热循环环境下使用将端头设置于中心电极以及接地电极中的至少一方的火花塞的情况下通过在长时间内抑制端头的异常消耗而耐久性优异的火花塞。

用于解决课题的技术方案

上述用于解决课题的技术方案是：[1]一种火花塞，包括：中心电极；接地电极，以在与所述中心电极之间设置有间隙的方式配置；以及端头，设置于所述中心电极与所述接地电极的相对的各自的末端部中的至少一个末端部，并且沿轴线方向延伸，所述火花塞的特征在于，所述端头包括主体部、包覆层和高电阻率层，所述主体部中，Ir的含量最多，并且，含有2质量％以上的Rh或者Pt，在将具有与Ir、Rh以及Pt的室温下的晶体结构不同的晶体结构的金属元素设为A组元素时，所述主体部中不含有所述A组元素中的任意金属元素，或者所述A组元素的合计含有率为24质量％以下，并且，所述主体部中除去Ru以外的A组元素的合计含有率低于7质量％，所述高电阻率层设置于所述主体部的侧周面，所述高电阻率层的Ni含有率比所述主体部的Ni含有率多且低于50质量％，所述高电阻率层自身的厚度是2μm以上且45μm以下，所述包覆层设置于所述高电阻率层的侧周面，并含有50质量％以上的Ni，所述包覆层自身的厚度是3μm以上且20μm以下，所述端头的室温下的电阻率是20×10^-8Ωm以下。

上述[1]的优选方式如下所述。[2]所述端头的室温下的电阻率是10.5×10^-8Ωm以上。[3]在上述[1]或者[2]所记载的火花塞中，所述高电阻率层自身的厚度是2μm以上且15μm以下。[4]在上述[1]～[3]中的任一方所记载的火花塞中，所述包覆层包括含有70质量％以上的Ni的高Ni层，所述高Ni层的厚度Tn与所述包覆层的厚度Th之比(Tn/Th)是0.5以上。[5]在上述[1]～[4]中的任一方式所记载的火花塞中，所述主体部含有0.6质量％以上且3质量％以下的Ni。[6]在上述[1]～[5]中的任一方式所记载的火花塞中，所述主体部是具有沿所述轴线方向延伸的形状的晶粒的集合体，所述晶粒的纵横尺寸比是2以上。[7]在上述[1]～[6]中的任一方式所记载的火花塞中，所述主体部至少含有Ir、Rh、Ru、Re以及W中的Ir、Rh和Ru，并且含有60质量％以上的Ir、6质量％以上且32质量％以下的Rh以及4质量％以上的Ru，Ir、Ru、Re以及W的合计含有率是93质量％以下。

发明效果

根据本发明，能够提供如下火花塞：设置于中心电极和接地电极中的至少一方的端头包括具有上述组成的主体部、设置于上述主体部的侧周面且具有上述组成以及上述厚度的高电阻率层以及设置于上述高电阻率层的侧周面且具有上述组成以及上述厚度的包覆层，上述端头的室温下的电阻率处于特定的范围，因此，即使在火花塞在高温环境下使用且在由于怠速停止的引入而使冷热循环次数增加且燃烧室内的温度差增大等严酷的冷热循环环境下使用的情况下，通过在长时间内抑制端头的侧周面处的异常消耗，从而耐久性也优异。

特别是，在本发明中的端头的主体部中，Ir的含量最多，并且，含有2质量％以上的Rh或者Pt，因此，端头的抗氧化性以及耐火花消耗性优异。

另外，以Ir作为主要成分的主体部存在晶体结构与Ir不同的A组元素的合计含有率越多则导热率越低的倾向，因此，当A组元素的合计含有率超过24质量％时，端头高温化而高电阻率层的区域变大，由此，容易进一步地高温化，从而耐异常消耗性容易降低。另一方面，本发明中的端头的主体部不含有A组元素中的任意金属元素，或者A组元素的合计含有率是24质量％以下，因此，容易将导热率维持于期望的值，能够抑制异常消耗。另外，Ru不易氧化，但除去Ru以外的A组元素容易氧化，因此，如果含有7质量％以上的除去Ru以外的A组元素，则主体部与包覆层之间的氧化推进，包覆层容易剥离，其结果是，导致异常消耗。另一方面，在本发明中的端头的主体部中，除去Ru以外的A组元素的合计含有率低于7质量％，因此抑制主体部与包覆层之间的氧化，从而抑制包覆层的剥离，其结果是，能够抑制异常消耗。

关于本发明中的高电阻率层，Ni的含有率比上述主体部的Ni含有率多且低于50质量％，自身的厚度是2μm以上且45μm以下，因此，能够抑制异常消耗。高电阻率层的电阻率较大，因此导致如下这样的恶性循环：高电阻率层的厚度越大，则端头越容易高温化，端头越是高温化，则元素扩散越是推进，高电阻率层的厚度进一步变大，端头进一步高温化。然而，本发明中的高电阻率层的厚度是45μm以下，因此，在使用初期的阶段中不易高温化，因此，元素扩散不易推进，不易产生上述恶性循环。其结果是，能够在长时间内抑制异常消耗。如果高电阻率层的厚度过小，则无法完全吸收主体部与包覆层之间的热膨胀系数之差，包覆层容易剥离。

本发明中的包覆层含有50质量％以上的Ni，自身的厚度是3μm以上且20μm以下，因此，能够抑制异常消耗。如果包覆层的厚度超过20μm，则包覆层容易从主体部剥离，其结果是，导致异常消耗。

如果端头的室温下的电阻率超过20×10^-8Ωm，则热量从端头向接地电极以及中心电极的移动受到阻碍，因此，主体部与包覆层之间的元素扩散加速，高电阻率层的区域变大，由此，端头高温化，耐异常消耗性降低。另一方面，本发明中的端头的室温下的电阻率是20×10^-8Ωm以下，因此，能够抑制异常消耗。

附图说明

图1是作为本发明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2是放大示出图1中的火花塞中的端头的剖面的主要部分剖面说明图。

图3是示出测定端头的组成的位置的说明图。图3(a)是从侧面观察端头时的概略说明图。图3(b)是示出在与轴线A正交的平面切断图3(a)的端头而得到的切断面上的分析点的概略剖面说明图。

图4是示出端头的从表面到中央部的距离与Ni的含有率的关系的说明图。

图5是作为本发明的火花塞的另一实施例的火花塞的局部剖面主要部分说明图。

具体实施方式

在图1中示出作为本发明的火花塞的一个实施例的火花塞。图1是作为本发明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。此外，在图1中，将纸面下方即配置有后述的接地电极的一侧设为轴线O的前端方向，将纸面上方设为轴线O的后端方向来进行说明。

如图1所示，该火花塞1包括具有沿轴线O方向延伸的轴孔2的大致圆筒形状的绝缘体3、配置于上述轴孔2内的前端侧的大致棒状的中心电极4、配置于上述轴孔2内的后端侧的端子配件5、在上述轴孔2内将上述中心电极4与上述端子配件5电连接的连接部6、保持上述绝缘体3的大致圆筒形状的主体配件7以及以一端部接合到上述主体配件7的前端部且另一端部隔着间隙G与上述中心电极4相对的方式配置的接地电极8，在上述接地电极8的前端部的侧面设置有端头9。

上述绝缘体3具有沿轴线O方向延伸的轴孔2，并且具有大致圆筒形状。绝缘体3具备后端侧主干部11、大径部12、前端侧主干部13以及长腿部14。后端侧主干部11容纳端子配件5，并将端子配件5与主体配件7绝缘。大径部12在比该后端侧主干部靠前端侧向径向外侧突出。前端侧主干部13在该大径部12的前端侧容纳连接部6，并具有比大径部12小的外径。长腿部14在该前端侧主干部13的前端侧容纳中心电极4，并具有比前端侧主干部13小的外径以及内径。前端侧主干部13与长腿部14的内周面经由架部15而连接。后述的中心电极4的凸缘部16以抵接的方式配置于该架部15，中心电极4固定于轴孔2内。前端侧主干部13与长腿部14的外周面经由台阶部17而连接。后述的主体配件7的锥形部18隔着密封板19抵接于该台阶部17，绝缘体3相对于主体配件7固定。绝缘体3以绝缘体3的前端方向的端部从主体配件7的前端面突出的状态固定于主体配件7。绝缘体3期望由具有机械强度、热强度、电强度的材料形成。作为这样的材料，例如可列举出以氧化铝作为主体的陶瓷烧结体。

在上述绝缘体3的轴孔2内，在其前端侧设置有中心电极4，在后端侧设置有端子配件5，在中心电极4与端子配件5之间设置有连接部6。连接部6将中心电极4以及端子配件5固定于轴孔2内，并且将它们电连接。上述连接部6由电阻体21、第一密封体22和第二密封体23形成。电阻体21是为了使传播噪音降低而配置的。第一密封体22设置于该电阻体21与中心电极4之间。第二密封体23设置于该电阻体21与端子配件5之间。电阻体21是对含有玻璃粉末、非金属导电性粉末以及金属粉末等的组成物进行烧结而形成的，其电阻值通常是100Ω以上。第一密封体22以及第二密封体23是对含有玻璃粉末以及金属粉末等的组成物进行烧结而形成的，其电阻值通常是100mΩ以下。本实施形式中的连接部6由电阻体21、第一密封体22和第二密封体23形成，但也可以由电阻体21、第一密封体22和第二密封体23中的至少一方形成。

上述主体配件7具有大致圆筒形状，以通过将绝缘体3内装而保持绝缘体3的方式形成。在主体配件7的前端方向的外周面形成有螺纹部24。利用该螺纹部24将火花塞1装配到未图示的内燃机的汽缸盖。上述主体配件7在螺纹部24的后端侧具有凸缘状的气体密封部25，在气体密封部25的后端侧具有用于供扳手、扳钳等工具卡合的工具卡合部26，在工具卡合部26的后端侧具有敛紧部27。在形成在敛紧部27以及工具卡合部26的内周面与绝缘体3的外周面之间的环状的空间中配置有环状的密封件28、29以及滑石30，绝缘体3相对于主体配件7固定。螺纹部24的内周面的前端侧配置成相对于长腿部14具有空间。并且，向径向内侧突出的突起部32的后端侧的呈锥状地扩径的锥形部18与绝缘体3的台阶部17隔着环状的密封板19而抵接。主体配件7能够由导电性的钢铁材料例如低碳钢形成。

端子配件5是用于从外部将用于在中心电极4与接地电极8之间进行火花放电的电压施加到中心电极4的端子。端子配件5以其一部分从绝缘体3的后端侧露出的状态插入到轴孔2内，并由第二密封体23固定。端子配件5能够由低碳钢等金属材料形成。

上述中心电极4具有与上述连接部6相接的后端部34以及从上述后端部34向前端侧延伸的棒状部35。后端部34具有向径向外侧突出的凸缘部16。该凸缘部16配置成抵接到绝缘体3的架部15，将第一密封体22填充于轴孔2内周面与后端部34的外周面之间，从而中心电极4以其前端从绝缘体3的前端面突出的状态固定到绝缘体3的轴孔2内，绝缘保持于主体配件7。中心电极4的后端部34和棒状部35能够由Ni合金等用于中心电极4的公知的材料形成。中心电极4也可以通过由Ni合金等形成的外层以及芯部而形成，该芯部由导热率比Ni合金高的材料形成，并且以同心地埋入到该外层的内部的轴心部的方式形成。作为形成芯部的材料，例如能够列举出Cu、Cu合金、Ag、Ag合金、纯Ni等。

上述接地电极8例如呈大致方柱形状地形成，形成为一端部接合到主体配件7的前端部且在中途呈大致L字形地弯曲，另一端部在与中心电极4的前端部之间隔着间隙G而相对。上述接地电极8能够由Ni合金等用于接地电极8的公知的材料形成。另外，与中心电极4同样地，也可以在接地电极的轴芯部设置有由导热率比Ni合金高的材料形成的芯部。

上述端头9在本实施方式中呈圆柱状，仅设置于中心电极4。上述端头9的形状没有特别限定，可以仅设置于接地电极8，也可以设置于中心电极4和接地电极8这两者。另外，设置于中心电极4以及接地电极8的端头中的至少一方的端头通过由具有后述特性的材料形成的端头而形成即可，另一方的端头可以由被用作端头的公知的材料形成。上述端头9通过激光焊接以及电阻焊接等适当的方法接合到中心电极4的前端。本实施方式的火花塞1中的间隙G是设置于中心地电极4的端头9与接地电极8之间的最短距离。该间隙G通常设定为0.3～1.5mm。如图5所示，在以设置于接地电极108、208的端头109、209的前端面与设置于中心电极104的端头309的侧面相对的方式设置的火花塞101的情况下，设置于接地电极108的前端部的端头109与设置于中心电极104的端头309的相对的各自的相对面之间的最短距离变成间隙G’，在该间隙G’中产生火花放电。

以下，详细说明作为本发明的特征部分的端头。

如图2所示，本实施方式的端头9具有：主体部41；高电阻率层42，设置于该主体部41的侧周面即在从主体部41的中心朝向间隙G的方向上延伸的轴线A的径向外周面；以及包覆层43，设置于该高电阻率层42的侧周面即轴线A的径向外周面。

上述主体部41中，在质量％方面，Ir的含量最多，并且，含有2质量％以上的Rh或者Pt。上述主体部41中，优选的是，Ir的含量最多，并且，含有5质量％以上的Rh或者Pt。上述主体部41如果按上述范围含有Ir和Rh或者Pt，则耐火花消耗性以及抗氧化性优异，但在该主体部41的全部表面露出的情况下，容易产生后述的异常消耗。但是，该端头9中，在主体部41的表面中的容易产生异常消耗的面即主体部41的侧周面具有后述的高电阻率层42和包覆层43，因此，能够抑制异常消耗的产生。

首先，说明在端头9产生的异常消耗。以Ir作为主要成分且含有预定量的Rh或者Pt的端头的火花消耗性以及抗氧化性优异。但是，如果火花塞在高温的燃烧室内长时间工作，则在端头的侧周面呈圆弧状地凹陷的形态下有时产生异常消耗。该异常消耗由于仅从端头的侧周面的一定方向推进，因此，可以认为燃烧室内的流体的流动是原因之一。总之，该异常消耗都与由于火花放电而使端头9的放电面消失的火花消耗不同。另外，与由于端头氧化而使端头的全表面的一部分消失的单纯的氧化消耗也不同。因此，将与火花消耗和氧化消耗都不同的这样的端头9的特定部位消失的现象称为“异常消耗”。

作为抑制这样的异常消耗的方法，例如在专利文献1以及专利文献2中公开了在含有Ir作为主要成分的端头主体部的径向外周面设置有含有Ni的包覆层的端头。以往，通过这些端头来抑制异常消耗。然而，如果例如在达到1000℃的高温环境下且在严酷的冷热循环环境下使用的火花塞由于延长维护间隔期而长时间使用，则可知的是，即使使用专利文献1以及专利文献2所示的端头，也有可能无法抑制异常消耗。

发明者们对于其原因进行研究之后，可知如下内容。即，可知的是，对于具备为了提高含有Ir作为主要成分的端头主体部与含有Ni的包覆层的接合性而通过实施热处理来形成包含Ir和Ni的扩散层的端头的火花塞，如果在高温环境下且在严酷的冷热循环环境下使用这种火花塞，则随着时间经过，在主体部与包覆层之间，相互间的元素扩散推进，从而扩散层的区域进一步变大，如果扩散层的区域变大，则元素扩散越发容易推进。发明者们认为随着使用时间的经过而扩散层的区域加速地变大是耐异常消耗性降低的原因之一。

作为由于扩散层的区域扩大而使耐异常消耗性降低的理由，考虑如下2个理由。第一个理由是，当扩散层的区域扩大时，设置于端头的最表面的包覆层中的Ni的含量相对地降低。包覆层中的Ni的含量对耐异常消耗性造成较大的影响，因此可以认为包覆层中的Ni的含量的降低使耐异常消耗性降低。第二个理由是，在包覆层中含有的作为主要成分的Ni与在主体部中含有的作为主要成分的Ir各自的原子半径大不相同，因此，所形成的扩散层的电阻率容易变高，因此，导热率也容易变小。可以认为，随着使用时间的经过，形成电阻率高的扩散层，该区域越大，则端头越容易高温化，由此，耐异常消耗性越容易降低。这样，发明者们认为，作为用于在严酷的环境下也在长时间内抑制端头的异常消耗的方法之一，抑制随着使用时间的经过而使扩散层扩大的情况是有效的。另外，发明者们在此之外还考虑端头的室温下的电阻率等对端头的异常消耗造成影响的各种要素而完成了本发明。此外，由于Ir与Ni相互扩散而形成的扩散层的电阻率比其他部分高，因此，在本发明中称为高电阻率层。

在将具有与Ir、Rh以及Pt的室温下的晶体结构不同的晶体结构的金属元素设为A组元素时，主体部41不含有A组元素中的任意金属元素或者A组元素的合计含有率为24质量％以下，并且，主体部41中除去Ru以外的A组元素的合计含有率低于7质量％。主体部41存在越含有A组元素则导热率越低的倾向，因此，如果A组元素的合计含有率超过24质量％，则端头9高温化，高电阻率层42的区域变大，由此，更加容易高温化，从而，耐异常消耗性容易降低。另一方面，主体部41不含有A组元素中的任意金属元素或者A组元素的合计含有率处于24质量％以下，因此，容易将导热率维持于期望的值，能够抑制异常消耗。另外，Ru不易氧化，但除去Ru以外的A组元素容易氧化，因此，如果含有7质量％以上的除去Ru以外的A组元素，则主体部41与包覆层43之间的氧化推进，包覆层43容易剥离，其结果是，导致异常消耗。另一方面，主体部41的除去Ru以外的A组元素的合计含有率低于7质量％，因此，抑制主体部41与包覆层43之间的氧化，从而抑制包覆层43的剥离，其结果是，能够抑制异常消耗。

Ir、Rh以及Pt的室温下的晶体结构是面心立方格子结构。A组元素的室温下的晶体结构是面心立方格子结构以外的晶体结构，例如是细密六方格子结构、体心立方格子结构。作为A组元素，例如能够列举出Re、Ru、W、Nb、Mo以及Zr等。主体部41不含有A组元素中的任意金属元素，或者在上述范围内含有A组元素中的至少一个元素。

主体部41优选在上述范围内含有Ir、Rh或者Pt以及A组元素，进而，至少含有Ir、Rh、Ru、Re以及W中的Ir、Rh和Ru，并且含有60质量％以上的Ir、6质量％以上且32质量％以下的Rh以及4质量％以上的Ru，Ir、Ru、Re以及W的合计含有率是93质量％以下。端头9所处环境的温度越高，则主体部41与包覆层43之间的扩散越容易产生。另外，也容易产生由于主体部41与包覆层43之间的氧化、主体部41以及包覆层43的再结晶化以及粒生长导致的包覆层43的裂开。其结果是，容易产生异常消耗。另外，端头9所处环境的温度越高，则主体部41与包覆层43之间的热膨胀系数之差的影响越大，由于由此导致的材料的脆性，容易产生异常消耗。如果主体部41中的Rh的含有率低于6质量％，则当在更高温的环境下使用的情况下，在主体部41与包覆层43之间氧化容易推进，包覆层43有可能剥离。如果主体部41中的Rh的含有率超过32质量％，则主体部41与包覆层43的相互扩散系数变高，耐异常消耗性有可能降低。如果主体部41中的Ru的含有率低于4质量％，则再结晶温度存在变低的倾向，在使用中容易产生再结晶化，耐异常消耗性有可能降低。主体部41至少含有Ir、Rh、Ru、Re以及W中的Ir、Rh和Ru，如果Ir、Ru、Re以及W的合计含有率超过93质量％，则主体部41与包覆层43之间的热膨胀系数之差存在变大的倾向，包覆层43容易剥离，因此耐异常消耗性有可能降低。如果主体部41中的Ir的含有率低于60质量％，则主体部41和伴随着使用而形成的高电阻率层42存在变脆的倾向，并且，主体部41与包覆层43之间的热膨胀系数之差存在变大的倾向，包覆层43容易剥离，因此，耐异常消耗性有可能降低。因此，如果主体部41具有上述组成，则即使在例如超过1000℃的高温环境下使用火花塞，也能够在长时间内抑制端头9的异常消耗。

主体部41优选在上述范围内含有Ir、Rh或者Pt以及A组元素，还含有0.6质量％以上且3质量％以下的Ni。如果主体部41含有0.6质量％以上的Ni，则包覆层43与主体部41之间的Ni浓度梯度变小，因此，容易抑制从包覆层43向主体部41的Ni的扩散。因此，在包覆层43不易产生由Ni的扩散导致的缺陷，即使当在包覆层43存在针孔等缺陷的情况下，也能够将其影响抑制为最小限度，能够抑制异常消耗。如果主体部41含有超过3质量％的Ni，则主体部41的熔点降低，从而相互扩散系数变大，由于含有Ni带来的扩散抑制的效果降低。

主体部41是具有在轴线A方向上延伸的形状的晶粒的集合体，上述晶粒的纵横尺寸比优选是2以上。主体部41更优选是纤维状的组织。在构成主体部41的晶粒的纵横尺寸比小于2的情况下，与纵横尺寸比为2以上的情况相比，主体部41与包覆层43的界面附近的晶界的数量变多，包覆层43中的Ni容易扩散到主体部41的晶界。当Ni扩散到晶界时，由于热应力而容易从晶界裂开，由此，也容易引起包覆层43的裂开。另一方面，如果构成主体部41的晶粒的纵横尺寸比是2以上，则主体部41以及包覆层43不易裂开，其结果是，能够抑制异常消耗。

构成主体部41的晶粒的纵横尺寸比能够以如下方式求出。首先，利用包含轴线A的面切断端头9，研磨切断面而得到研磨面。通过FE-SEM(Field Emission ScanningElectron Microscope，场发射扫描电子显微镜)观察该研磨面，测定与轴线A平行的直线和晶体晶界相交的两点间的最大距离L以及与轴线A垂直的直线和晶体晶界相交的两点间的最大距离M。对于多个晶粒，同样地测定最大距离L和最大距离M，并分别计算L/M，将计算出的值的平均值设为晶粒的纵横尺寸比。主体部41中的晶粒的纵横尺寸比能够通过制作作为主体部41的芯材时的加工方法(加工温度、加工率等)、为了在主体部41与包覆层43之间形成扩散层(高电阻率层42)而进行的热处理的温度和时间等的变更来调整。

高电阻率层42是Ni的含有率比主体部41的Ni含有率多且低于50质量％的区域。高电阻率层42通过后述的扩散处理工序而使主体部41以及包覆层43所包含的元素相互扩散而形成。高电阻率层42的厚度是2μm以上且45μm以下，优选是2μm以上且15μm以下。以往认为，如专利文献2所示，对具有主体部和包覆层的端头实施扩散处理而预先形成有扩散层的端头与未实施扩散处理的端头相比，包覆层不易剥离，扩散层的区域越大，则越能够改善耐剥离性并且抑制异常消耗。可以认为，为了维持耐剥离性而需要扩散层，但如上所述，近年来，开始在高温环境下且在严酷的冷热循环环境下在长时间内使用火花塞。在这样的条件下，随着时间经过，主体部与包覆层之间的元素扩散推进，预先形成于主体部与包覆层之间的扩散层的区域变大，扩散层的区域越大，则根据诺德海姆定则，扩散层的电阻率越大，因此，端头高温化。即，可知的是，如果将扩散层的区域预先形成得较大，则会导致由于从使用初期起端头高温化基恩人电阻率大的扩散层变大这样的扩散与高温化的恶性循环，耐异常消耗性有可能降低。另一方面，该端头9中，电阻率大的高电阻率层42的厚度是45μm以下，优选是15μm以下，因此，在使用初期的阶段中，端头9不易高温化，因此，元素扩散不易推进，不易产生上述那样的恶性循环。其结果是，能够抑制耐异常消耗性的降低。如果高电阻率层42的厚度过小，则无法完全吸收主体部41与包覆层43之间的热膨胀系数之差，包覆层43容易剥离。另一方面，对于该端头9，由于高电阻率层42的厚度处于上述范围内，因此，能通过在抑制包覆层43的剥离的同时抑制端头9的高温化而抑制异常消耗。

包覆层43含有50质量％以上的Ni，其厚度是3μm以上且20μm以下。如果包覆层43的厚度低于3μm，则无法获得抑制端头9的异常消耗的效果。另外，如果包覆层43的厚度超过20μm，则包覆层43容易从主体部41剥离，其结果是，导致异常消耗。另一方面，该端头9中，包覆层43含有50质量％以上的Ni，其厚度是3μm以上且20μm以下，因此，能够抑制耐异常消耗性的降低。

包覆层43包含含有70质量％以上的Ni的高Ni层45，高Ni层45的厚度Tn与包覆层43的厚度Th之比(Tn/Th)优选是0.5以上。Ni的含有率越高，则电阻率越小，因此，高Ni层45的比例越大，则越能够抑制端头9的高温化。另外，高Ni层45的比例越大，则越能够使端头9的表层部分含有耐异常消耗性优异的Ni，因此，即使主体部41与包覆层43之间的元素扩散推进，也能够抑制高Ni层45中的Ni浓度的降低，其结果是，能够抑制异常消耗。

端头9的室温下的电阻率是20×10^-8Ωm以下，优选是10.5×10^-8Ωm以上。端头9即使包括具有上述组成以及厚度的主体部41、高电阻率层42以及包覆层43，如果端头9的室温下的电阻率较高，则热量从端头9向中心电极4的移动受到阻碍，因此，主体部41与包覆层43之间的元素扩散加速，高电阻率层42的区域变大，由此，端头9也发生高温化而耐异常消耗性降低。另一方面，该端头9的室温下的电阻率是20×10^-8Ωm以下，因此，热量容易从端头9向中心电极4移动，能够抑制异常消耗。在端头9的室温下的电阻率过低的情况下，在将端头9焊接到中心电极4时，为了确保足够的焊接强度，需要提供较高的热量。因此，如果端头9的室温下的电阻率过低，则在焊接时含有低熔点的Ni的包覆层43的一部分有可能熔融，因此，有可能难以形成具有均匀的厚度以及组成的包覆层43。

端头9的室温下的电阻率能够通过主体部、高电阻率层以及包覆层各自的组成、厚度、加工方法等来调整。另外，在通过烧结法制造主体部41的情况、通过热喷涂法等制造包覆层43等的情况下，也能够通过烧结密度(将实际的密度除以理论密度来计算)、气孔率来调整。端头9的室温下的电阻率能够以如下方式求出。首先，除去在将端头9接合到中心电极4时形成的熔融部44以外，从火花塞1与端头9的放电面平行地切出端头9。能够使用电阻测定装置通过四端子测定法求出所切出的端头9的放电面与切断面之间的电阻率。当在将端头9接合到火花塞1的前后时间端头9的组织未变化的情况下，也可以使用焊接前的端头9来测定电阻率。

本发明的端头9中，主体部41、高电阻率层42和包覆层43也可以分别含有小于5质量％的含有率的不可避免的杂质。作为主体部41中的不可避免的杂质，例如能够列举出Al、Si、Fe、Cu等。作为包覆层43中的不可避免的杂质，例如能够列举出Al、Si、Mn、P等。作为高电阻率层42中的不可避免的杂质，能够列举出与主体部41以及包覆层43中含有的不可避免的杂质相同的杂质。这些不可避免的杂质的含有率优选较少，但也可以在能够实现本发明的课题的范围内含有这些不可避免的杂质，在将上述成分的合计质量设为100质量份时，最好上述一种不可避免的杂质的比例是0.1质量份以下，所含有的所有种类的不可避免的杂质的合计比例是0.2质量份以下。

主体部41、高电阻率层42以及包覆层43中的各成分的含有率以及厚度能够通过用附属于FE-EPMA的WDS(Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer，波长色散X射线分光计)进行点分析而以如下方式求出。

首先，如图3(a)所示，在从端头的前端面至轴线A方向的熔融部44的端部的高度H的一半的位置，用与轴线A正交的平面进行切断而使切断面露出。本实施方式的端头9是圆柱体，因此，如图3(b)所示，得到圆形的切断面。主体部41的组成通过在上述切断面的中央部C处以点径100μm进行点分析来求出。关于设置于主体部41的侧周面的包覆层43等的组成以及厚度，首先，在圆形的切断面上，在穿过中央部C的2条正交的线L₁、L₂上，以从4个端部朝向中央部C的方式从4个方向进行点分析。此时，点分析是按点径1μm以1μm间隔进行的。将Ni的含有率是50质量％以上的区域设为包覆层43，测定该区域的长度。另外，将Ni的含有率低于50质量％且比主体部41的Ni的含有率大1质量％以上的区域设为高电阻率层42，测定该区域的长度。将用4条线求出的包覆层43以及高电阻率层42各自的区域的长度的平均值分别设为包覆层43以及高电阻率层42的厚度。此外，在存在Ni的含有率为70质量％以上的区域的情况下，将该区域设为高Ni层45，测定该区域的长度，将用4条线求出的区域的长度的平均值设为高Ni层45的厚度。另外，高电阻率层42是通过后述的扩散处理工序利用主体部41与包覆层43的相互的元素扩散而形成的，因此，如图4所示，通常高Ni层45、包覆层43、高电阻率层42各自的Ni的含有率从端头9的表面向中央部C减少，分别具有倾斜组成。

包覆层43设置于主体部41的全部表面中的容易产生异常消耗的面即可，例如，至少设置于侧周面即可。包覆层43也可以设置于主体部41的全部表面，但优选不设置于面对间隙G的放电面以及接合到中心电极4的底面。即，优选使端头9中的主体部41露出的底面接触到中心电极4，进行电阻焊接、激光焊接或者在进行电阻焊接之后进行激光焊接来结合。在端头9中的接合到中心电极4的底面不产生异常消耗，因此，即使设置包覆层43，也无法获得本申请发明的效果。另外，如果将包覆层43设置于端头9中的接合到中心电极4的底面，则如后所述，在通过电阻焊接、激光焊接或者这两者将端头9接合于中心电极4时，端头9以及中心电极4熔融，熔融的粒子有可能飞散并附着到接合部的周边，由此，有可能无法维持火花塞1的品质而产生制造不合格。因此，端头9中的接合到中心电极4的底面之中至少一部分优选由主体部41形成，特别优选的是，其整个面仅由主体部41形成。另外，在端头9中的放电面也不产生异常消耗，因此，即使设置包覆层43，也无法获得本申请发明的效果。

端头9的形状在本实施方式中是圆柱状，但没有特别限定，除了圆柱状以外，还能够采用椭圆柱状、方柱状以及板状等适当的形状。较细地形成端头9，与轴线A正交的方向的剖面积越小，则发动机的着火性以及耐电压性越提高，另一方面，存在端头9容易高温化、容易产生异常消耗的倾向。然而，该端头9由于具有上述特性，即使将端头9形成得较细，与以往的端头相比，也能够抑制异常消耗。

例如以如下方式制造上述火花塞1。端头9的制造方法具有制造作为主体部41的芯材的工序、在该芯材的表面形成作为包覆层43的含Ni层而得到表面Ni部件的工序以及对上述表面Ni部件实施扩散处理的工序。

在制造作为主体部41的芯材的工序中，首先，掺合各成分的含有率处于上述范围内的金属成分，准备原料粉末。对其进行电弧熔化而形成锭，对该锭进行热锻造而制成棒形部件。接下来，对该棒形部件多次进行槽辊轧制，根据需要进行旋锻，通过拉模实施拉丝加工，从而制成剖面圆形状的圆棒形部件，将其作为芯材。

接下来，在芯材的表面形成作为包覆层43的含Ni层，并以期望的长度切断形成有该含Ni层的圆棒形部件，从而制造在芯材的表面设置有含Ni层的表面Ni部件。此外，也可以在以预定长度切断芯材之后，形成作为包覆层43的含Ni层，从而制造表面Ni部件。另外，作为主体部41的芯材的形状不限定于圆柱状，例如也可以使用四边形模具来进行上述锭的拉丝加工，加工成方材。

作为在上述芯材的表面形成含Ni层的方法，没有特别限定，能够列举出电镀处理、非电镀处理、化学蒸镀法、物理蒸镀法以及使圆筒的材料贴合于芯材并进行加工的异种材料的接合(包层材料)等。

在通过电镀处理或者非电镀处理在芯材的表面形成含Ni层的情况下，以形成具有上述组成的含Ni层的方式控制镀浴的组成、电流值、电压值、热处理条件等而进行镀层处理，从而形成。也可以使不同的组成的镀层连续形成于芯材的表面而制成复层结构。作为化学蒸镀法(CVD)，能够列举出MOCVD、PECVD、LPCVD、常压CVD、CCVD等。作为物理蒸镀法(PVD)，能够列举出真空蒸镀法、DC溅射、高频溅射等各种溅射法、高频离子镀敷等各种离子镀敷法、分子束外延法、激光烧蚀法、离子化团束蒸镀法、离子束蒸镀法、各种热喷涂法等。可以将上述方法组合来进行，也可以重复进行相同的方法。另外，也可以在各处理之间进行后述的扩散处理。

作为在芯材的全部表面的一部分形成含Ni层来制造主体部41的一部分露出的端头9的方法，能够列举出如下方法：在芯材的全部表面形成含Ni层之后，与该芯材的轴线垂直地切断具备含Ni层的芯材，从而制造主体部的一部分露出的端头的方法；以及在芯材的全部表面形成含Ni层之后，通过切削以及切断等来去除一部分的含Ni层，从而制造在端头中的任意部位主体部露出的端头的方法等。

接下来，对表面Ni部件实施扩散处理。由此，作为主体部41的芯材与作为包覆层43的含Ni层中含有的元素相互扩散，形成高电阻率层42。扩散处理工序是通过使表面Ni部件例如在600～1300℃的温度下维持0～10小时而进行的。维持0小时表示升温后立即降温。加热方法没有特别限定，可以使用电炉来进行环境控制而加热，也可以通过燃烧器进行加热。另外，也可以多次进行上述热处理工序。

在将端头接合到中心电极4的情况下，可以通过与接合到接地电极8的端头9相同的方法来制造端头，也可以通过以往公知的方法来制造端头。

中心电极4以及接地电极8例如能够通过使用真空熔化炉来配制具有期望的组成的合金的熔液并进行拉线加工等，适当调整成预定形状以及预定尺寸而制作。在中心电极4由外层以及设置成埋入到该外层的轴心部的芯部形成的情况下，关于中心电极4，对形成为杯形状的由Ni合金等构成的外部材料插入由导热率比外部材料高的Cu合金等构成的内部材料，并通过挤压加工等塑性加工而形成在外层的内部具有芯部的中心电极4。另外，接地电极8也可以与中心电极4同样地由外层和芯部形成，在该情况下，能够与中心电极4同样地，将内部材料插入到形成为杯形状的外部材料，进行挤压加工等塑性加工之后，塑性加工成大致方柱状，将由此得到的部件作为接地电极8。

接下来，通过电阻焊接或者激光焊接等将接地电极8的一端部接合到通过塑性加工等形成为预定形状的主体配件7的端面。接下来，对接合有接地电极8的主体配件7实施镀Zn或者镀Ni。也可以在镀Zn或者镀Ni之后，进行三价铬酸盐处理。另外，对接地电极实施的镀层也可以剥离。

接下来，通过电阻焊接和/或激光焊接等将以上述方式制成的端头9熔融粘着于中心电极4。在通过电阻焊接将端头9接合到中心电极4的情况下，例如将端头9设置于中心电极4的预定位置，并在进行推压的同时实施电阻焊接。在通过激光焊接将端头9接合到中心电极4的情况下，例如将端头9设置于中心电极4的预定位置，并从与端头9和中心电极4的接触面平行的方向对端头9与中心电极4的接触部分局部地或者遍及整周地照射激光束。也可以在进行电阻焊接之后，实施激光焊接。在将在主体部41的全部表面设置有包覆层43的端头9接合到中心电极4的情况下，端头9以及中心电极4熔融，熔融的粒子有可能飞散并附着到接合部的周边，由此，有可能无法维持火花塞的品质而产生制造不合格。另一方面，如果是未将包覆层43设置于端头9中的接合到中心电极4的面而主体部41露出的端头9，则在将端头9接合到中心电极4时，能够防止端头9以及中心电极4的熔融的粒子飞散，能够降低产生制造不合格的火花塞的数量。因此，在能够降低产生制造不合格的火花塞的数量这一点上，端头9优选在端头9中的接合到中心电极4的面使主体部露出。此外，在将端头接合到接地电极8的情况下，能够与将端头9接合到中心电极4的方法同样地进行接合。

另一方面，通过按预定形状对陶瓷等进行烧成来制作绝缘体3，将中心电极4插设到该绝缘体3的轴孔2内，将形成第一密封体22的组成物、形成电阻体21的组成物、形成第二密封体23的组成物依次预备压缩并填充于上述轴孔2内。接下来，从上述轴孔2内的端部压入端子配件5，并且对上述组成物进行压缩加热。通过这样对上述组成物进行烧结，形成电阻体21、第一密封体22以及第二密封体23。接下来，将固定有该中心电极4等的绝缘体3组装到接合有接地电极8的主体配件7。最后，将接地电极8的前端部向中心电极4侧弯折，使接地电极8的一端与中心电极4的前端部相对，从而制成火花塞1。

本发明的火花塞1被用作汽车用的内燃机例如汽油发动机等的点火塞，将上述螺纹部24螺合到设置于划分形成内燃机的燃烧室的缸盖(未图示)的螺纹孔，并固定于预定位置。本发明的火花塞1也能够用于任何内燃机。本发明的火花塞1即使在高温环境下且在严酷的冷热循环环境下使用，也能够在长时间内抑制在端头的侧面产生异常消耗，因此，特别适合于火花塞被暴露于上述严酷的环境中那样的内燃机。

本发明的火花塞1不限定于上述实施例，在能够实现本发明的目的的范围内，能够进行各种变更。例如，上述火花塞1以设置于中心电极4的端头9的前端面与接地电极8的前端部侧面在轴线O方向上隔着间隙G相对的方式配置，但在本发明中，如图5所示，也可以是，以设置于中心电极104的端头309的侧面与设置于接地电极108、208的端头109、209的前端面在中心电极的半径方向上隔着间隙G’相对的方式配置。在该情况下，与设置于中心电极的端头309的侧面相对的接地电极可以设置单个，也可以设置多个。

实施例

1.耐异常消耗性的评价试验I＜火花塞试件的制作＞端头是通过如下方式制成的：制造作为主体部的芯材，并通过电镀处理或者异种材料的贴合(包层)在该芯材的表面形成含Ni层(试验编号14是含Au层)而得到表面Ni部件，对该表面Ni部件实施扩散处理。此外，以包覆层中包含的Ni以外的元素除了不可避免的杂质以外仅是主体部中包含的元素的方式制成。

在通过电镀处理形成含Ni层的情况下，对于芯材，掺合具有预定组成的原料粉末，进行电弧熔化而形成锭，对该锭进行热锻造、热轧制以及热旋锻，再实施拉丝加工，从而制成预定长度的圆棒形部件，并通过电镀处理在该圆棒形部件的周侧面形成具有预定组成的含Ni层，其后以预定长度进行切断，从而得到直径0.6mm、高度0.7mm的圆柱状的表面Ni部件。

在通过异种材料的贴合(包层)形成含Ni层的情况下，对于芯材，掺合具有预定组成的原料粉末，进行电弧熔化而形成锭，对该锭进行热锻造、热轧制以及热旋锻，再实施拉丝加工，从而制成预定长度的圆棒形部件，并将相当于具有预定组成的含Ni层的圆筒的材料贴合于该圆棒形部件的周侧面，进行拉丝加工，以预定长度进行切断，从而得到直径0.6mm、高度0.7mm的圆柱状的表面Ni部件。

接下来，作为扩散处理工序，将表面Ni部件放入到电炉中，将电炉中的温度设为600～1300℃的范围内的预定温度，维持0～10小时的范围内的预定时间。通过该扩散处理，在芯材与含Ni层之间发生元素的相互扩散，形成高电阻率层。这样，形成具有主体部、高电阻率层和包覆层的端头。另外，对于进行了电镀处理的样品，出于制成期望的结构的目的，根据样品，在电镀处理后进行扩散处理，其后再进行电镀处理，在得到上述圆柱状的表面Ni部件之后，进行扩散处理。另外，在将扩散处理后的主体部中的晶粒的纵横尺寸比设为2以上的情况下，为了避免主体部进行再结晶化，调整热处理的温度以及时间等。

将所得到的端头电阻焊接于由铬镍铁合金600形成的且比凸缘部靠前端侧的棒状部的直径为1.9mm的中心电极之后，通过激光焊接进行接合，制成具有图1所示的结构的火花塞试件。

＜端头的组成以及包覆层等的厚度的测定方法＞端头的组成通过进行FE-EPMA(日本电子株式会社生产的JXA-8500F)的WDS分析来测定质量组成。关于主体部的组成，如上所述，用与轴线A正交的平面进行切断，在该切断面的中央部C进行点分析(加速电压：20kV、点径：100μm)。关于包覆层等的组成以及厚度，如上所述，在上述切断面上，在穿过中央部C的2条正交的线L₁、L₂上，将从各端部起向内侧1μm的位置作为起点，朝向中央部C从4个方向进行点分析(加速电压：20kV、点径：1μm、1μm间隔)，如图4所示，将Ni的含有率为70质量％以上的区域设为高Ni层，将Ni的含有率为50质量％以上的区域设为包覆层，将Ni的含有率低于50质量％且比主体部的Ni的含有率大1质量％以上的区域设为高电阻率层，将用4条线求出的高Ni层、包覆层以及高电阻率层各自的区域的长度的平均值设为高Ni层、包覆层以及高电阻率层各自的厚度。另外，计算高Ni层的厚度Tn与包覆层的厚度Th之比(Tn/Th)，在比(Tn/Th)为0.5以上的情况下，设为“○”，在表1中示出。

＜电阻率的测定方法＞关于端头的室温下的电阻率，使用电阻测定装置“HIOKI生产的3541RESISTANCE HiTESTER”，通过四端子测定法求出10次的测定值的平均值来作为电阻率。

＜晶粒的纵横尺寸比的测定方法＞构成主体部的晶粒的纵横尺寸比以如下方式测定。首先，用包含轴线A的平面切断端头，研磨切断面而得到研磨面。对于对该研磨面实施截面抛光加工(日本电子株式会社生产SM-09010)或者离子铣削加工(株式会社日立技术生产IM-4000)而得到的剖面，通过FE-SEM(Field Emission Scanning ElectronMicroscope，场发射扫描电子显微镜)(日本电子株式会社生产JSM-6330F)观察组成像，测定与轴线A平行的直线和晶体晶界相交的两点间的最大距离L以及与轴线A垂直的直线和晶体晶界相交的两点间的最大距离M。对于5个以上的晶粒，同样地测定最大距离L和最大距离M，分别计算L/M，将计算出的值的平均值设为晶粒的纵横尺寸比。将纵横尺寸比为2以上的情况设为“大”，将纵横尺寸比小于2的情况设为“小”，在表1中示出。

＜耐异常消耗性的评价试验的方法＞进行如下耐久试验A：将制成的火花塞试件安装于试验用的发动机，在节气门全开、发动机转速6000rpm的情况下，使通过热电偶测定从中心电极的前端起0.5mm的位置的温度时的温度变成1000℃，在10分钟的节气门全开后，使发动机停止2分钟，将此设为1个循环，重复进行直至节气门全开时间的合计时间变成200小时为止。

在耐久试验A中，通过CT扫描仪(东芝株式会社生产TOSCANER-32250μhd)，在与轴线A正交的方向上，进行端头的剖面观察，观察从端头的侧面向内部凹陷的部分，在该凹陷的部分的端头的径向的最大长度变成0.02mm时，判断为产生异常消耗，测定异常消耗的产生开始时间X。根据该异常消耗的产生开始时间X，如下所述地评价端头的耐异常消耗性。结果在表1中示出。×：时间X为50小时、○：时间X为100小时、◎：时间X为110小时、☆：时间X为120小时、★：时间X为130小时、☆☆：时间X为160小时、★☆：时间X为180小时、★★：时间X为200小时

[表1]

(※)メ：电镀处理

ク：包层

如表1所示，处于本发明的范围外的试验编号1～15的端头的异常消耗的产生开始时间较短，耐异常消耗性较差，与此相对地，与试验编号1～15的端头相比，处于本发明的范围内的试验编号16～58的端头的异常消耗的产生开始时间较长，耐异常消耗性良好。以下，具体说明表1的试验结果。

如果对试验编号11～13与试验编号16、17进行比较，则与主体部中的Rh以及Pt的含有率低于2质量％的试验编号11～13的端头相比，Rh以及Pt的含有率分别是2质量％、3质量％的试验编号16、17的端头的异常消耗的产生开始时间较长，耐异常消耗性良好。

如果对试验编号6～8与试验编号34～36进行比较，则与主体部中的A组元素的合计含有率超过24质量％的试验编号6～8的端头相比，A组元素的合计含有率是24质量％的试验编号34～36的端头的异常消耗的产生开始时间较长，耐异常消耗性良好。如果对试验编号5与试验编号40进行比较，则与主体部中的除去Ru以外的A组元素的合计含有率是7质量％以上的试验编号5的端头相比，除去Ru以外的A组元素的合计含有率是7质量％的试验编号40的端头的异常消耗的产生开始时间较长，耐异常消耗性良好。

如果对试验编号9、15与试验编号17、20、24进行比较，则与高电阻率层的厚度超过45μm的试验编号9以及高电阻率层的厚度低于2μm的试验编号15的端头相比，高电阻率层的厚度分别是20μm、45μm、2μm的试验编号17、20、24的端头的异常消耗的产生开始时间较长，耐异常消耗性良好。

如果对试验编号1、10与试验编号16、50进行比较，则与包覆层的厚度低于3μm的试验编号1以及包覆层的厚度超过20μm的试验编号10的端头相比，包覆层的厚度分别是3μm、20μm的试验编号16、50的端头的异常消耗的产生开始时间较长，耐异常消耗性良好。

如果对试验编号2～4与试验编号39、40进行比较，则与端头的室温下的电阻率超过20×10^-8Ωm的试验编号2～4的端头相比，端头的室温下的电阻率分别是20×10^-8Ωm、19.3×10^-8Ωm的试验编号39、40的端头的异常消耗的产生开始时间较长，耐异常消耗性良好。

如果分别比较试验编号18与19、试验编号22与23、试验编号43与44，则与端头的室温下的电阻率低于10.5×10^-8Ωm的试验编号18、23、44的端头相比，端头的室温下的电阻率是10.5×10^-8Ωm以上的试验编号19、22、43的端头的异常消耗的产生开始时间较长，耐异常消耗性良好。

如果比较试验编号15、19、20与21、试验编号18与24、试验编号25与26、试验编号27与28、试验编号54以及55与57以及58，则与高电阻率层的厚度低于2μm或者超过15μm的试验编号15、18～20、25、27、54、55的端头相比，高电阻率层的厚度是2μm以上且15μm以下的试验编号21、24、26、28、57、58的端头的异常消耗的产生开始时间较长，耐异常消耗性良好。

如果比较试验编号29与30以及31、试验编号32与33、试验编号51～53与56～58，则与高Ni层的厚度Tn与包覆层的厚度Th之比(Tn/Th)低于0.5的试验编号29、32、51～53的端头相比，比(Tn/Th)是0.5以上的试验编号30、31、33、56～58的端头的异常消耗的产生开始时间较长，耐异常消耗性良好。

如果比较试验编号34与35、试验编号38与39、试验编号42～44、试验编号47与48的端头，则与主体部中的Ni的含有率低于0.6质量％或者超过3质量％的试验编号34、39、42、47的端头相比，Ni的含有率是0.6质量％以上且3质量％以下的试验编号35、38、43、44、48的端头的异常消耗的产生开始时间较长，耐异常消耗性良好。

如果对试验编号17与18进行比较，则与主体部的晶粒的纵横尺寸比低于2的试验编号17的端头相比，纵横尺寸比是2以上的试验编号18的端头的异常消耗的产生开始时间较长，耐异常消耗性良好。

2.耐异常消耗性的评价试验II＜火花塞试件的制作＞将包覆层的厚度设为3μm，包覆层不具有含有70质量％以上的Ni的高Ni层，将高电阻率层的厚度设为2～5μm的范围内，除此以外，与试验编号1～58同样地制成火花塞试件。

端头的组成、包覆层等的厚度以及电阻率的测定与耐异常消耗性的评价试验I同样地进行。

＜耐异常消耗性的评价试验的方法＞进行如下耐久试验B：将制成的火花塞试件安装于试验用的发动机，在节气门全开、发动机转速5000rpm的情况下，使通过热电偶测定从中心电极的前端起0.5mm的位置的温度时的温度变成1000℃，与耐久试验A同样地重复进行节气门全开与发动机停止。除了使得通过热电偶测定从中心电极的前端起0.5mm的位置的温度时的温度变成1030℃以外，与耐久试验B同样地进行耐久试验C。

在耐久试验B以及耐久试验C中，与耐久试验A同样地，分别测定异常消耗的产生开始时间Y、Z，依照以下基准来进行耐异常消耗性的评价。结果在表2中示出。-：Y-Z＞20小时、○：Y-Z≤20小时

[表2]

如表2所示，如果比较试验编号60、64与66、试验编号78与75，则与主体部中的Rh的含有率低于6质量％或者超过32质量％的试验编号60、64、78的端头相比，Rh的含有率分别是6质量％、32质量％的试验编号66、75的端头当在高温环境下使用时异常消耗的产生开始时间不会进一步相对变短，耐异常消耗性的降低的程度较小。

如果对试验编号59、82与74进行比较，则与主体部中的Ru的含有率低于4质量％的试验编号59、82的端头相比，Ru的含有率是4质量％的试验编号74的端头当在高温环境下使用时异常消耗的产生开始时间不会进一步相对变短，耐异常消耗性的降低的程度较小。

如果对试验编号60～63与65的端头进行比较，则与主体部中的Ir、Ru、Re以及W的合计含有率超过93质量％的试验编号60～63的端头相比，Ir、Ru、Re以及W的合计含有率是93质量％的试验编号65的端头当在高温环境下使用时异常消耗的产生开始时间不会进一步相对变短，耐异常消耗性的降低的程度较小。

如果对试验编号77、79～81与69～72进行比较，则与主体部中的Ir的含有率低于60质量％的试验编号77、79～81的端头相比，Ir的含有率是60质量％以上的试验编号69～72的端头当在高温环境下使用时异常消耗的产生开始时间不会进一步相对变短，耐异常消耗性的降低的程度较小。

标号说明

1、101 火花塞

2 轴孔

3 绝缘体

4、104 中心电极

5 端子配件

6 连接部

7 主体配件

8、108、208 接地电极

9、109、209、309 端头

11 后端侧主干部

12 大径部

13 前端侧主干部

14 长腿部

15 架部

16 凸缘部

17 台阶部

18 锥形部

19 密封板

21 电阻体

22 第一密封体

23 第二密封体

24 螺纹部

25 气体密封部

26 工具卡合部

27 敛紧部

28、29 密封件

30 滑石

32 突起部

34 后端部

35 棒状部

41 主体部

42 高电阻率层

43 包覆部

44 熔融部

45 高Ni层

G、G’ 火花放电间隙。

Claims (7)

1.一种火花塞，包括：

中心电极；

接地电极，以在与所述中心电极之间设置有间隙的方式配置；以及

端头，设置于所述中心电极与所述接地电极的相对的各自的末端部中的至少一个末端部，并且沿轴线方向延伸，

所述火花塞的特征在于，

所述端头包括主体部、包覆层和高电阻率层，

所述主体部中，Ir的含量最多，并且，含有2质量％以上的Rh或者Pt，在将具有与Ir、Rh以及Pt的室温下的晶体结构不同的晶体结构的金属元素设为A组元素时，所述主体部中不含有所述A组元素中的任意金属元素，或者所述A组元素的合计含有率为24质量％以下，并且，所述主体部中除去Ru以外的A组元素的合计含有率低于7质量％，

所述高电阻率层设置于所述主体部的侧周面，所述高电阻率层的Ni含有率比所述主体部的Ni含有率多且低于50质量％，所述高电阻率层自身的厚度是2μm以上且45μm以下，

所述包覆层设置于所述高电阻率层的侧周面，并含有50质量％以上的Ni，所述包覆层自身的厚度是3μm以上且20μm以下，

所述端头的室温下的电阻率是20×10^-8Ωm以下。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

所述端头的室温下的电阻率是10.5×10^-8Ωm以上。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

所述高电阻率层自身的厚度是2μm以上且15μm以下。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述包覆层包括含有70质量％以上的Ni的高Ni层，

所述高Ni层的厚度Tn与所述包覆层的厚度Th之比(Tn/Th)是0.5以上。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述主体部含有0.6质量％以上且3质量％以下的Ni。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述主体部是具有沿所述轴线方向延伸的形状的晶粒的集合体，所述晶粒的纵横尺寸比是2以上。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述主体部至少含有Ir、Rh、Ru、Re以及W中的Ir、Rh和Ru，并且含有60质量％以上的Ir、6质量％以上且32质量％以下的Rh以及4质量％以上的Ru，Ir、Ru、Re以及W的合计含有率是93质量％以下。