CN1839525A

CN1839525A - 火花塞

Info

Publication number: CN1839525A
Application number: CNA2005800007654A
Authority: CN
Inventors: 熊谷健一; 松谷涉; 小林宪司
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2025-01-27
Also published as: EP1710878A1; EP1710878A4; JP4953630B2; JPWO2005071809A1; WO2005071809A1; CN100459335C; US7804232B2; EP1710878B1; US20080278053A1

Abstract

本发明提供一种在不增加尖端部中的镍含量的情况下可以防止尖端脱落并且可获得足够耐磨性的火花塞，以及该火花塞的使用方法。在火花塞(100)中，包括外电极(10)和中心电极(20)，该外电极(10)包括电极主体部(11)和与该电极主体部(11)相结合的尖端(12)，该尖端(12)与中心电极(20)的前端部对立相距火花放电间隙(G)，电极主体部(11)由镍合金制成，以质量百分比计算，该镍合金包含13－18％的铬，0.03－0.08％的碳，1－3.5％的钼，0－0.8％的硅、铝、锰和钛，以及68％或更高的镍，而尖端(12)由铂合金制成，以质量百分比计算，该铂合金含有0－4％的镍。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种火花塞，尤其涉及一种具有高耐用性的火花塞。

背景技术

关于常见的火花塞，已经知道存在一种火花塞，其中，贵金属尖端(下文称之为尖端)焊接于电极(中心电极或外电极)主体的前端，从而延长火花塞的寿命。在这种火花塞中，主要成分为镍的镍合金一般用于电极主体。但是当尖端与主要成分为镍的电极主体简单焊接在一起时，令人担心的是，在使用中尖端会与电极主体分离从而损坏耐用性。所以，以下的专利文献1中披露了这样一种技术，即，将镍也包含于尖端中，从而抑制尖端脱落。此外，以下的专利文献2中披露了另一种技术，即，将尖端设计为具有由低镍含量部分和高镍含量部分构成的两层结构，该高镍含量部分与电极主体焊在一起。

专利文献1：日本专利特开平No.26480/1983

专利文献2：日本专利特开平No.135081/1986

发明内容

本发明所要解决的问题

近年来，需求一些具有在比传统使用条件更苛刻的使用条件下抑制电极磨损的性能(耐磨性)的火花塞。仅通过调节上述专利文献1和上述专利文献2所披露的尖端中的镍含量是不能满足这些需求的。

也即，防止尖端脱落的目的可通过使所述尖端含有足够的镍来解决，该镍是电极主体的主要成分。但是，尖端中镍含量的增加导致尖端的熔点等等降低，从而尖端的耐磨性趋向于削弱。因此，已证实这样一种的情况，即，在较苛刻的使用条件下几乎不可能获得足够的耐用性。

本发明是考虑到上述情况而开发出来的。本发明的目的是提供一种火花塞，其中在不增加尖端中镍含量的情况下可以防止该尖端脱落，并可获得足够的耐磨性。

解决所述问题的方法

为此，本发明人回顾了形成外电极的电极主体部的电极材料，以便可防止所述尖端脱落。结果，本发明人发现，当考虑了下面将描述的这些内容，即形成电极主体部的组分为尖端所用的量，此时该组分的均衡等等时，电极主体部能够防止尖端脱落并能够获得足够耐磨性。基于这种发现，完成了本发明。

也即，本发明提供：

(1)一种火花塞，其包括外电极和中心电极，该外电极包括电极主体部和与该电极主体部相结合的尖端，该中心电极与尖端隔着火花放电间隙而对立，所述的火花塞的特征在于：

上述电极主体部由镍合金制成，以质量百分比计算，该镍合金包含13-18％的铬，0.03-0.08％的碳，1-3.5％的钼，68％或更高的镍。

(2)根据上述段(1)的火花塞，其特征在于，上述镍合金具有185-220Hv的硬度。

(3)根据上述段(1)或(2)的火花塞，其特征在于，上述镍合金具有在900℃时高于120MPa的拉伸强度。

(4)根据上述段(1)-(3)中任一段的火花塞，其特征在于，以质量百分比计算，上述镍合金中的硅、铝、锰和钛的总含量不高于0.8％。

(5)根据上述段(1)-(4)中任一段的火花塞，其特征在于，上述尖端由铂合金制成，以质量百分比计算，该铂合金包含4％或更少的镍。

(6)根据上述段(1)-(5)中任一段的火花塞，其特征在于，上述外电极用于阴极侧。

发明效果

根据本发明的火花塞，当火花塞在恶劣条件下使用时，在防止尖端脱落的同时可以获得足够的耐磨性。

此外，当镍合金的硬度处于预定范围内时，镍合金在加工性特别是冷加工性方面占优势，这样外电极可被精确地加工和定位。结果，在防止昂贵的尖端脱落的同时可以获得足够的耐磨性。

此外，本发明人发现，在近年来所要求的使用条件下，特别是当火花塞的外电极用于阴极侧时，令人担心的是，传统的规格可能会导致尖端在某些热循环条件下脱落。

由于火花放电引起的电极消耗在阴极侧较高，阴极的各种特性不得不调节至具有较高耐磨性。在背景技术里的火花塞中，充分考虑了中心电极，这是因为将中心电极用于阴极侧以及将外电极用于阳极侧是理所当然的。然而，近年来，已经开发出这样一种系统，即阴极电源以与背景技术中相同的方式与多个气缸中的中心电极相连，而阳极电源与其它气缸中的外电极相连。也即，在一些火花塞中，根据火花塞在气缸中的安装，它们的外电极用于阴极侧。因此，火花塞用于比背景技术中预计的更恶劣的条件中。当使用本发明的火花塞时，可以获得足够的耐磨性，同时防止尖端脱落。

附图说明

【图1】：为解释性视图，示出了放大20倍的本发明产品(实例1)中的外电极的尖端附近的部分。

【图2】：为解释性视图，示出了放大20倍的对比产品(对比例9)中的外电极的尖端附近的部分。

【图3】：为解释性视图，示出了放大400倍的图1(实例1)中的矩形区域。

【图4】：为解释性视图，示出了放大400倍的图2(对比例9)中的矩形区域。

【图5】：为解释性视图，示出了放大400倍的实例1中的外电极的一部分测定表面。

【图6】：为解释性视图，示出了放大400倍的比较例9中的一部分外部电极。

【图7】：为局部剖视图，示意性地示出了本发明的火花塞实例。

【图8】：为解释性视图，示出了放大的本发明火花塞的电极附近的实例。

【图9】：为解释性视图，示出了放大的本发明火花塞的电极附近的另一实例。

【图10】：为解释性视图，示出了放大的本发明火花塞的电极附近的再一个实例。

【图11】：为解释性视图，示出了当测量实例中的尖端存活率时火花塞。

附图标记说明

100；火花塞，10；外电极，11；外电极的电极主体部，12；外电极尖端，20；中心电极，21；中心电极尖端，221和222；导电玻璃，23；电阻器，24；端电极，30；辅助电极，40；绝缘体，50；金属外壳，51；与内燃机相连的螺纹部，52；卷曲部(crimping portion)，611和612；密封剂，62；滑石，P1；中心电极的前端面，P2；中心电极的侧面，和P3；半截面。

具体实施方式

以下将详细描述本发明。

[1]火花塞

(1)电极材料(镍合金和铂合金)

在本发明的火花塞中，外电极的电极主体部由镍合金制成，以质量百分比计算，该镍合金具有13-18％的铬、0.03-0.08％的碳、1-3.5％的钼、68％或更多的镍。

上述的“镍合金”构成外电极的电极主体部。在包含于镍合金的元素当中，上述的“铬”可在电极主体部中形成氧化膜。以质量百分比计算，铬的含量为13-18％(优选15-17％)。以质量百分比计算，当铬含量低于13％时，难以获得该铬含量的效果，这样抗氧化性降低。因此，随着不断地使用，具有从电极主体部与尖端之间的界面容易地且逐渐地推进氧化的倾向。所以，尖端易于与电极主体部分离。相反，以质量百分比计算，当铬含量超过18％时，电极主体部变得坚硬从而具有加工性降低的趋势。此外，导热性被过度降低，从而不能实现从电极主体部释放出足够的热量。因此，尖端的温度易于增加，从而耐磨性(例如，实例中所示的存活率等)降低。附带地，利用色散X-线分光计(下文简称为“WDS分析”)通过电极微量分析器分析来测量铬含量。

此外，上述的“碳”可提高电极主体部的高温强度，并有效防止由于热应力造成的尖端脱落。以质量百分比计算，碳含量为0.03-0.08％(优选0.04-0.07％)。以质量百分比计算，当碳含量低于0.03％，该电极主体部由于碳的含量，难以获得提高高温强度的效果。相反，以质量百分比计算，当碳含量超过0.08％时，电极主体部变得坚硬，从而具有加工性(尤其是冷加工性)降低的趋势。附带地，碳含量通过红外吸收分析来测量。

另外，上述“钼”可增加电极主体部的高温强度和抗高温氧化性。以质量百分比计算，钼含量为1-3.5％(优选2-3％)。以质量百分比计算，当钼含量低于1％时，该电极主体部由于钼含量，难以获得提高高温强度的效果(防止尖端由于热应力而脱落)。此外，具有镍合金的组分不会充分扩散至尖端内的倾向，这样尖端通过焊接进行粘结的粘结强度不可能足够紧固。相反，以质量百分比计算，当钼含量超过3.5％时，镍合金变得坚硬，从而使加工性(尤其是冷加工性)趋向于降低。附带地，钼含量通过WDS分析来测量。

此外，上述“镍”用作镍合金的主要组分，以质量百分比计算，镍含量不低于68％(优选不低于72％以及不高于82％)。附带地，镍含量通过WDS分析来测量。

另外，优选的是，以质量百分比计算，电极主体部中的硅、铝、锰和钛的总含量不高于0.8％。一般地，当这些元素作为残余还原剂而被包含在内时，不能塑料变形的氧化物在粘结的时刻形成于尖端与镍合金之间的界面上。此外，这种氧化物在使用中还可形成保护性氧化膜。相信这些氧化物由于热应力将导致尖端脱落。以质量百分比计算，当这些元素的总含量超过0.8％时，就令其它元素难以获得抗氧化的效果。因此，在使用中，氧化作用从电极主体部和尖端之间的界面逐渐地推进，这样尖端易于与电极主体部分离。此外，优选的是，以质量百分比计算，硅、铝、锰和钛中的每种的含量不高于0.35％。附带地，硅、铝、锰和钛的含量通过原子吸收光谱测定法来测量。

这种镍合金可包括上述元素镍、铬、碳、钼、硅、铝、锰和钛之外的其它元素。其它元素之一为铁。铁具有加工和制造镍合金的附加效果。以质量百分比计算，铁含量不特别限制，但铁含量优选为5-12％(更优选为6-10％)。当铁含量处于该范围时，可以获得铁含量的效果，特别是足够的高温强度。附带地，铁含量通过WDS分析来测量。

其它元素的其它实例包括铌、钽、钨等。

优选的是，以质量百分比计算，这些其它元素的总含量不高于2％(不包括0％)。以质量百分比计算，当其它元素的总含量超过2％时，本发明中镍合金所需的性能几乎不能充分发挥。

仅可包含这些其它元素(铁、铌、钽、钨等)中的一种，或者可包含该其它元素中的两种或多种。

此外，上述成分范围内的这种镍合金在25℃时的硬度优选为185-220Hv(更优选为200-220Hv)。当硬度处于该范围内，特别是高粘结强度可通过焊接获得，并且加工性(尤其是冷加工性)也尤其好。这样，可形成精密的外电极。结果，所得到的火花塞在防止尖端脱落的同时可具有充分的耐磨性。

而且，优选的是，上述成分范围内的这种镍合金在900℃时的拉伸强度不低于125Mpa。当拉伸强度处于这个范围时，所获得的外电极在防止尖端脱落的同时具有充分的耐磨性。

另一方面，优选的是，尖端由铂合金制成，以质量百分比计算，该铂合金中的镍含量不高于4％。由于镍合金构成前面所述的电极主体部，镍含量可提高粘结特性。以质量百分比计算，当镍含量超过4％时，尖端的耐热性易于降低从而不能获得足够耐磨性。所以，以质量百分比计算，不优选的是镍含量超过4％。附带地，镍含量通过WDS分析来测量。

此外，这种铂合金一般含有除了铂和镍之外的其它元素。其它贵金属元素可包括各种贵金属元素(铱、钌、铑等)。可包含这些其它元素中的仅仅一种，或者可包含这些其它元素中的两种或多种。此外，优选的是，以质量百分比计算，这些其它元素的总含量不高于40％(除了0％)。以质量百分比计算，当这些其它元素的总含量超过40％时，本发明的铂合金所需的性能几乎不能充分地发挥。

在这些其它元素之中，铱可形成具有铂的完全固溶体从而获得增加铂合金熔点的效果。铱含量不进行特别限制，但以质量百分比计算，优选为5-30％(更优选为10-25％)。当铱含量处于该范围时，铱含量的效果可充分获得，而且可获得良好加工性。附带地，铱含量通过WDS分析来测量。

此外，上述组分范围内的这种铂合金的硬度在25℃时优选为200-500Hv(更优选为250-400Hv)。当硬度处于该范围内时，特别高粘结强度可通过焊接获得。

因此，就构成如上所述电极主体部的预定镍合金来说，可防止尖端脱落，并可获得足够的耐磨性。相信这特别依赖于预定含量的钼。在使用中随着构成电极主体部的镍合金的温度升高，镍合金的组分的扩散系数增加。因而，据观察，镍合金的组分逐渐扩散至构成尖端的铂合金内。钼的原子半径较大，并且钼构成具有镍的固溶体。所以，相信钼在镍合金的晶格中产生应变从而进一步加速其它元素的扩散。

同时，还观察到电极主体部与尖端之间的界面由于这种扩散条件的变化而发生改变。经证明，主要当没有充分包含钼时，所述改变导致电极主体部与尖端之间的界面中的间隙在使用中由于热应力而逐渐形成并最终导致尖端脱落(见图2，4和6)。另一方面，当包含预定范围的钼时，尖端中出现晶间裂纹(许多微裂纹)(例如，电极主体部与尖端之间的界面至尖端的距离约20-30μm)，但其后不再发生大的变化，并且尖端也不会出现脱落(见图1，3和5)。相应地，可以认为，钼增加了每个其它元素的扩散速度，由此形成晶间裂纹，该晶间裂纹很好地吸收热应力，这是防止本发明产品中的尖端脱落的一个因素。

这些晶间裂纹的大小和数目不进行特别限制。一般地，当其长度约为10-50μm，在50平方微米的区域中观察到大约1-5个裂缝时，可充分防止尖端脱落。

(2)电极附近的结构

本发明的火花塞包括外电极和中心电极，该外电极包括电极主体部和与该电极主体部相结合的贵金属尖端，该中心电极与贵金属尖端对立相距火花放电间隙。

上述的“外电极”包括镍合金制成的电极主体部(11)和铂合金制成的尖端(12)。至于这种外电极(10)，仅可设置一个外电极(例如，图7和8)，或者可设置两个或多个外电极(例如，图9)。而且，如图10所示，根据本发明可设置一个外电极(10)，并且可设置其它材料制成的辅助电极(30)。

上述的“电极主体部”是用于支撑尖端(12)的部件。一般地，电极主体部设成从后面将描述的金属外壳(50)(见图7-10)伸出。附带地，电极主体部和金属外壳可独立形成，然后彼此粘结，或一体形成。

上述的“尖端”设置在外电极(10)的电极主体部(11)的前端部，从而与中心电极(20)相对。至于尖端(12)，一个主体部仅可设置一个尖端，或者一个主体部可设置两个或多个尖端。此外，该尖端(12)与中心电极(20)对立相距火花放电间隙(G)。上述的“对立”意为位置关系，其中，中心电极(当中心电极尖端(21)如下文将描述地设置时的中心电极尖端)和尖端(外电极尖端)可经由穿过所述空间(火花放电间隙)的虚拟直线而相连。换言之，可以排除这样的位置关系，即由于设置其间的外来物质的干扰，中心电极表面的任何位置与尖端表面的任何位置不能通过虚拟直线直接相连。当排除了这种位置关系时，相互位置关系不进行特别限制。例如，尖端可如图8所示地与中心电极的前端面(P1)相对(至少部分相对)，或者可如图9所示地与中心电极的侧面(P2)相对(至少部分相对)。

这种尖端(外电极尖端)的形状不进行特别限制。尖端可成形为圆盘形状、长方体形状、立方体形状等。此外，优选地，尖端的尺寸适于内燃机的规格。优选最大表面(与中心电极相对的最大表面)的表面积不小于0.5mm²(其上限不进行特别限制，但约3mm²或更小)。此外，尖端的厚度不进行特别限制，但从耐磨的角度看，优选尖端的厚度不比0.2mm更薄(其上限不进行特别限制，但约0.6mm或更薄)。

上述的“火花放电间隙”是将中心电极(21)与尖端(12)彼此分开的空间。火花放电间隙(G)的距离优选适于内燃机等的规格，但一般地约0.5-1.5mm。

上述“中心电极”可以是由耐热金属等制成的整体部件，但中心电极主要包括设置在其前端部的尖端(21)(为了与外电极的尖端区分开来，以下称之为“中心电极尖端”)，该尖端主要成分为与外电极(10)相同的贵金属。中心电极尖端的形状不进行特别限制。中心电极尖端可成形为圆柱形、方棱柱形、立方体形、圆盘形、长方体形等等。此外，这种中心电极尖端可由任何材料制成，只要它能执行电极尖端的功能。虽然所述材料不进行特别限制，但一般优选中心电极尖端的主要成分为贵金属。在贵金属之中，铱或铂优选作为主要组分。至于具有铱作为其主要组分的铱合金，还可使用含有除了铱之外的铑、铂、钌、镍等中的一种或两种或多种的铱合金。而且，至于主要组分为铂的铂合金，可使用与构成上述外电极尖端的铂合金类似的铂合金。

(3)火花塞的结构

虽然本发明的火花塞具有与上述电极接近的结构，但对于火花塞的其它结构没有进行特别限制，由此可适当使用公知的结构。也即，例如，如图7所示，中心电极(20)、终端电极(24)等可设置在绝缘体(40)的通孔内。另外，由碳钢(JIS-G3507)等制成的金属外壳(50)可设置在绝缘体(40)的外圆周上。外电极(10)如前所述地可设成从上述的金属外壳(50)伸出。

(4)火花塞的用途

本发明的火花塞的用途不进行特别限制。也即，在发出火花的时候的极性等不进行特别限制。相应地，与背景技术中相同，外电极可仅用作接地电极(阳极)。但是，当该外电极在阴极侧使用时，本发明的火花塞尤其可以显示其性能(分离阻力、耐磨性等)。

例如，假定外电极用作阴极，5000rpm的旋转数保持在400小时以上，外电极的尖端(12)的最高温度达到950℃。即使在这种情况下，外电极的尖端部也不会脱落，而下文将描述的残余比率可保持不低于50％(进一步地，不低于60％，更特别地，不低于65％)。

[实例]

以下参照实例和附图将更具体地描述本发明。

[1]火花塞的评估

(1)火花塞的制造

将中心电极(20)、导电玻璃(221)、电阻器(23)、导电玻璃(222)和终端电极(24)安装在绝缘体(40)的通孔内，按照这种顺序准备组件。中心电极(20)具有这样一种构造，其中铂合金制成的尖端被激光焊接至中心电极(20)的前端。所述的组件被插入圆柱形金属外壳(50)，并经由密封材料锁定于该金属外壳内。圆柱形金属外壳(50)具有被切割于其外圆周上的内燃机安装螺纹部分(51)。在这之后，金属外壳(50)的后端部中的卷曲部(52)经由密封材料(611和612)和滑石(62)被卷曲，从而将组件固定于金属外壳(50)内。

接下来，由下面表1中所示的每种镍合金制成的杆状主体的一个端面通过电阻焊而与金属外壳(50)的环形端面相结合，该杆状主体成形为矩形形状并且剖面尺寸为1.6mm×2.8mm。所述的杆状主体可用作外电极(10)的电极主体部(11)。在此之后，由下面表1所示的每种铂合金制成的、直径为1.0mm、高为0.5mm的尖端通过电阻焊与结合于金属外壳(50)的电极主体部(11)的另一端相结合。这种电阻焊在应用34kg/cm²的压力的同时，借助于电流值为900A的60Hz交流电的电流导电循环10次而进行。其后，外电极的主体部(11)通过弯曲机而被弯曲，从而外电极尖端(12)和中心电极尖端(21)彼此相对。因此，形成火花放电间隙(G)，并且获得火花塞(100)。

[表1]

		主体部组分											尖端部组分
		主体部组分											尖端部组分			组分比率(质量百分比％，剩余量是镍)								硅，锰，铝和钛的总量	硬度(Hv)	拉伸强度(Mpa)	组分比率(质量百分比％)
		铬	铁	碳	钼	硅	锰	铝	钛	铂	铱	镍				组分比率(质量百分比％，剩余量是镍)											组分比率(质量百分比％)
		铬	铁	碳	钼	硅	锰	铝	钛	铂	铱	镍	实例	1	16	7	0.04	2	0.20	0.25	0.20	0.10	0.75				200	130	80	20	0
2	78	20	2											1															80	20	0
2	78	20	2	3	77	20	3
4	240	140	80	3	77	20	3	20	0
4	240	140		5	180	130
6	185	130		5	180	130
6	185	130		7	220	130
对比例	^*1	^*10		7	220	130	7			0.04	2	0.20		0.25										0.20	0.10	0.75	180	120	80	20	0
	^*1	^*10	^*2	^*22	225	95																					180	120
	^*3	16	^*2	^*22	225	95		7	^*0.02				2		0.20	0.25	0.20	0.10	0.75	170	90
	^*3		^*4	^*0.1	250	140			^*0.02											170	90
	^*5		^*4	^*0.1	250	140	16		7	0.04	^*0.4	0.20		0.25						0.20	0.10	0.75	190	100
	^*5	^*6	^*4	245	155						^*0.4												190	100
	^*7	^*6	^*4	245	155	16		7			0.04		2		0.30	0.30	0.20	0.30	^*1.10				200	130
	^*7	^*8	16	7	0.04	16	2	7	0.20	0.25	0.04	0.20	2	0.10	0.30	0.30	0.20	0.30	^*1.10	0.75	200	130	200	130	90	0	^*10
	^*9	^*8	16	7	0.04	15	2	8	0.20	0.25	0.04	0.20	^*0	0.10	0.25	0.30	0.20	0.25	^*0.95	0.75	200	130	180	100	90	0	^*10	80	20	0
	^*9	^*10	90	0	^*10																							80	20	0

表中的“*”表示不属于本发明的条目。

(2)冷加工性的评估

当在上述章节(1)中形成火花放电间隙时，用作外电极(10)的电极主体部(11)的杆状主体通过弯曲而塑性变形。在此之后，利用下列公式所计算的散射(Cp)根据下列标准进行评估，其结果在表2中示出。此外，对每个实例和对比例中的30种火花塞进行这种评估。

散射(Cp)＝牵引公差/(6×标准偏差)

标准：Cp≥1.67的火花塞 …“○”

1.33≤Cp＜1.67的火花塞 …“△”

Cp＜1.33的火花塞 …“×”

[表2]

		尖端焊接强度	尖端存活率	冷加工性
		尖端焊接强度	尖端存活率	冷加工性	实例	1	○	○	○
2	○	○	○			1	○	○	○
2	○	○	○	3		○	○	○
4	○	○	△	3		○	○	○
4	○	○	△	5		△	○	○
6	○	○	○	5		△	○	○
6	○	○	○	7		○	○	○
对比例	^*1	×	○	7		○	○	○	○
	^*1	×	○	^*2	○	△	×		○
	^*3	×	○	^*2	○	△	×	○
	^*3	×	○	^*4	○	○	×	○
	^*5	×	○	^*4	○	○	×	○
	^*5	×	○	^*6	○	○	×	○
	^*7	×	○	^*6	○	○	×	○
	^*7	×	○	^*8	○	×	○	○
	^*9	×	○	^*8	○	×	○	○
	^*9	×	○	^*10	○	×	○	○

(3)外电极尖端部的焊接强度的评估

在上文章节(2)中评估了冷加工性之后，将火花放电间隙调节至0.9mm。在此之后，将每个火花塞连至四缸式2.0升汽油发动机，并在其上执行下面的耐用试验。在这之后，根据下列标准进行评估外电极尖端部的焊接强度。评估的结果包含在表2中。在每个火花塞上进行耐用试验，使得下列循环重复200小时。也即，在每个循环中，发动机在每分钟5000rpm的速度下保持1分钟，并进行空转1分钟。此外，阴极用作将功率供至火花塞的电源。也即，外电极用作阳极。附带地，外电极尖端部(12)中的最高温度为950℃(在5000rpm期间)，最低温度为400℃(在空转期间)。

标准：火花塞的尖端(12)依然存在 …“○”

火花塞的尖端(12)局部脱落 …“△”

火花塞的尖端(12)完全脱落 …“×”

(4)在耐用试验之后尖端部的存活率的评估

在上述章节(2)中评估冷加工性之后，将火花塞间隙调节至0.9mm。在此之后，每个火花塞被连至六缸式2.0升汽油发动机，并在其上执行下列耐用试验。在这之后，切割外电极，从而把通过基本切断尖端部的一半而获得的半截面(P3)露出，如图11所示。对尖端的露出截面积进行计算。接着，在进行耐用试验之前，计算尖端部的截面积(0.39mm²)的残余比率“S”，根据下列标准对S进行评估。评估的结果包含在表2中。在发动机速度保持5000rpm的同时对每个火花塞执行400小时的耐用试验。此外，阳极用作将功率供至火花塞的电源。也即，外电极用作阴极。附带地，中心电极尖端部(21)中的最高温度为850℃，外电极尖端部(12)中的最高温度为950℃。

标准：具有S≥65％的火花塞 …“○”

具有50％≤S＜65％的火花塞 …“△”

具有S＜50％的火花塞 …“×”

(5)主体部与尖端部之间的界面的评估

对表1中的实例1的火花塞以及对比例9的火花塞进行相同的耐用试验50小时，该试验与在上述章节(3)中评估外电极尖端的焊接强度相同。在此之后，将每个火花塞的外电极像在上述章节(4)中一样进行切割以露出一半截面。接着，在酸性溶液中对该半截面表面的电极主体部进行电解蚀刻，从而可从视觉上辨别出外电极的电极主体部(11)与外电极的尖端(12)之间的边界。之后，分别获得该半截面在蚀刻之后被放大20倍的图像。采用该图像的解释性视图在图1(实例1)和图2(对比例9)中示出。另外，由图1和2中的矩形框架包围的部分分别被放大400倍，采用该包围部分所在的图像的解释性视图在图3(实例1)和图4(对比例9)中示出。

(6)实例的效果

根据表1和表2，在对比例1中可发现焊接强度试验中尖端部的脱落，这是因为铬的含量低于其下限值。在对比例2中，冷加工性降低并且放电间隙中的散射增加，这是因为铬含量高于其上限值。此外，也可发现存活率降低，这是因为导热性降低了。在对比例3中，碳的含量低于其下限值，使得不可能获得增强高温强度的效果。因此，在焊接强度试验中可发现尖端部的脱落。在对比例4中。碳含量高于其上限值，从而使冷加工性降低。因此，放电间隙中的散射增加。在对比例5中，钼含量低于其下限值。因而，在焊接强度试验中可发现尖端部的脱落。在对比例6中，钼含量高于其上限值，从而使冷加工性降低。这样，放电间隙中的散射增加。在对比例7中，硅、铝、锰和钛的总含量高于其上限值，从而不能获得抗氧化的效果。因此，在焊接强度试验中可发现尖端部的脱落。在对比例8中，镍含量高于其上限值的铂合金用于尖端部。所以，获得了足够的焊接强度，但尖端部的存活率降低。在对比例9中，不含有钼，而硅、铝、锰和钛的总含量高于其上限值，这样不能获得抗氧化的效果。从而，在焊接强度试验中发现尖端部的脱落。在对比例10中，镍含量高于其上限值的铂合金用于尖端部，所以，获得了足够的焊接强度，但尖端部的存活率降低。附带地，对比例9和对比例10中使用的镍合金是背景技术中经常使用的因科(Inconel)镍合金(注册商标)。

与上述的各个对比例相比，在本发明的实例1-7的每个实例中，用于主体部的镍合金以及用于尖端部的铂合金处于其相应的范围内。相应地，获得了关于焊接强度、存活率和冷加工性的均匀的良好结果。在实例4中，硬度超过220Hv，从而使冷加工性轻微降低。因此，发现了微小的散射，但其处于允许的范围内。此外，在实例5中，硬度低于185Hv，从而发现焊接强度略有降低，但这种降低如此之小，以致对于使用没有影响。在实例1-3、6和7中，硬度处于其最佳范围内，这样可以防止尖端的脱落，并可获得足够的耐磨性。而且，获得了极好的加工性。在实例1-7中，拉伸强度在900℃时不低于125Mpa。因而，在可获得足够耐磨性的同时，可防止尖端脱落。

另一方面，图1-6是用于从视觉上辨别脱落状态的解释性视图。图5为实例1中放大400倍的外电极的部分测定表面的解释性视图。此外，图6为对比例9中放大400倍的部分外电极的解释性视图。从这些解释性视图可以理解的是，图5中可发现晶间裂纹(S1)。另一方面，图6中可发现脱落部(S2)。但是，在这些解释性视图中，不能看出外电极的电极主体部(11)与外电极的尖端(12)之间的边界。所以，像前面所述地进行蚀刻。结果，可像图1-4中所示地那样分辨出所述边界。

根据图2，可以理解的是，对比例9中的尖端(12)从电极主体部(11)释放。另一方面，根据图1，可以理解的是，电极主体部(11)和尖端(12)在实例1的火花塞中紧紧粘在一起，该实例1为本发明的产品。附带地，图1中的黑带状区域是在蚀刻的时候由于其组分而过蚀刻的边界区域。根据图5，还应理解的是，所述区域不是脱落部。此外，根据图3，可以理解，当观察电极主体部(11)与尖端(12)之间的界面时，可以发现不能在图4中发现的尖端(12)中的晶间裂纹(至少两处)。这些晶间裂纹(S1)在(主体部与尖端部之间的)边界中没有发现，但在尖端(12)中却有发现。另一方面，由于脱落引起的缩减部(空隙部)出现在图4的电极主体(11)和尖端(12)之间的边界中。根据这些结果并且考虑了在对比例9中的焊接强度试验中尖端脱落的事实，图3中所发现的晶间裂纹(S1)可以认为是防止尖端(12)脱落的因素。

虽然已经参照特定实施例描述了本发明，但对本领域技术人员显而易见的是，在不违背本发明的宗旨和范围的情况下可以对本发明作出各种变化或变型。

本申请是以2004年1月27日提出的日本专利申请(专利申请号NO.2004-019015)为基础的，该申请的内容在此结合作为参考。

工业应用性

本发明可以广泛应用于与火花塞有关的领域中。也即，本发明可应用于电阻器塞子、多极型塞子、农业/林业机器用的塞子等。此外，本发明可应用于GHP塞子、燃气发动机塞子等。

Claims

1.一种火花塞，包括：

外电极，其包括电极主体部以及与所述电极主体部相结合的尖端；以及

中心电极，其与所述尖端隔着火花放电间隙而对立，

其中，所述电极主体部由镍合金制成，以质量百分比计算，该镍合金包含13-18％的铬、0.03-0.08％的碳、1-3.5％的钼和68％或更高的镍。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述镍合金具有185-220Hv的硬度。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，所述镍合金在900℃时具有高于120Mpa的拉伸强度。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的火花塞，其特征在于，以质量百分比计算，所述的镍合金中硅、铝、锰和钛的总含量不高于0.8％。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述尖端由铂合金制成，以质量百分比计算，该铂合金含有4％或更少的镍。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述外电极用作阴极。