DE102019200313A1 - Zündkerze - Google Patents

Abstract

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Verschleißbeständigkeit und die Abschälungsbeständigkeit einer Spitze einer Zündkerze zu verbessern. Die Zündkerze umfasst eine Mittenelektrode und eine Erdelektrode, und es ist ein Zwischenraum zwischen der Mittenelektrode und der Erdelektrode vorgesehen. Wenigstens eine der Mittenelektrode und der Erdelektrode ist mit einem Basismaterial, das Nickel (Ni) als eine Hauptkomponente enthält, und mit einer Spitze, die mit dem Basismaterial verbunden ist und Platin (Pt) als eine Hauptkomponente enthält, versehen. Die Spitze enthält eines oder mehrere Elemente, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Rhodium (Rh), Rhenium Re), Ruthenium (Ru) und Wolfram (W) umfasst, wobei der Gesamtgehalt der Elemente nicht weniger als 10 Gewichtsprozent ausmacht, und enthält weiterhin 5 Gewichtsprozent oder mehr Nickel (Ni). Die Spitze weist eine Entladungsfläche auf, die den Zwischenraum bildet. Eine gegenüberliegende Fläche, die eine Fläche der Spitze auf einer Seite gegenüber der Entladungsfläche ist, ist mit dem Basismaterial verbunden. Eine Verbindungsfläche zwischen der gegenüberliegenden Fläche der Spitze und dem Basismaterial ist nicht kleiner als 0,6 mm².

Description

• [Technisches Gebiet]
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze, die mit einer Elektrode versehen ist, die ein Basismaterial und eine mit dem Basismaterial verbundene Spitze umfasst.
• [Stand der Technik]
• Eine Zündkerze wird für das Zünden einer Vorrichtung (z.B. eines Verbrennungsmotors) für das Verbrennen eines Kraftstoffs verwendet. Zum Beispiel wird eine Zündkerze verwendet, die mit einer Elektrode versehen ist, die ein Basismaterial und eine mit dem Basismaterial verbundene Spitze umfasst.
• [Dokument aus dem Stand der Technik]
• [Patentdokument]
• [Patentdokument 1] Offengelegte japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. 2010-238498
• [Zusammenfassung der Erfindung]
• [Problemstellung der Erfindung]
• Eine Spitze verschleißt bei wiederholten Funkenentladungen. Wenn die Spitze verschleißt, wird die Distanz eines Zwischenraums vergrößert. Eine derartige Vergrößerung der Distanz des Zwischenraums aufgrund eines Verschleißes der Spitze wird unterdrückt, indem das Volumen der Spitze vergrößert wird. Weiterhin variiert die Temperatur der Spitze bei wiederholten Verbrennungen. Wenn die Temperatur variiert, erfährt die Spitze wiederholt eine thermische Ausdehnung und eine thermische Kontraktion, wodurch eine Abschälung eines Verbindungsteils zwischen der Spitze und dem Basismaterial verursacht wird. Je größer das Volumen der Spitze ist, desto wahrscheinlicher schreitet die Abschälung voran. Es ist deshalb schwierig, sowohl die Verschleiß- als auch die Abschälungsbeständigkeit der Spitze zu verbessern.
• Die vorliegende Beschreibung beschreibt eine Technik, mit der eine Verschleißbeständigkeit und eine Abschälungsbeständigkeit einer Spitze verbessert werden können.
• [Problemlösung]
• Die Technik der vorliegenden Erfindung kann in den folgenden Anwendungsbeispielen verkörpert werden.
• [Anwendungsbeispiel 1]
• Zündkerze, die eine Mittenelektrode und eine Erdelektrode umfasst und in der ein Zwischenraum zwischen der Mittenelektrode und der Erdelektrode vorgesehen ist, wobei wenigstens eine der Mittenelektrode und der Erdelektrode mit einem Basismaterial, das Nickel (Ni) als eine Hauptkomponente enthält, und mit einer Spitze, die mit dem Basismaterial verbunden ist und Platin (Pt) als eine Hauptkomponente enthält, versehen ist,
  wobei die Spitze eines oder mehrere Elemente enthält, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Rhodium (Rh), Rhenium Re), Ruthenium (Ru) und Wolfram (W) umfasst, wobei der Gesamtgehalt der Elemente nicht weniger als 10 Gewichtsprozent ausmacht, und weiterhin 5 Gewichtsprozent oder mehr Nickel (Ni) enthält,
  wobei die Spitze eine Entladungsfläche aufweist, die den Zwischenraum bildet,
  wobei eine gegenüberliegende Fläche, die eine Fläche der Spitze auf einer Seite gegenüber der Entladungsfläche ist, mit dem Basismaterial verbunden ist, und
  wobei eine Verbindungsfläche zwischen der gegenüberliegenden Fläche der Spitze und dem Basismaterial nicht kleiner als 0,6 mm² ist.
• Gemäß dieser Konfiguration enthält die Spitze 5 Gewichtsprozent oder mehr Nickel, ist die Verbindungsfläche zwischen der gegenüberliegenden Fläche der Spitze und dem Basismaterial nicht kleiner als 0,6 mm² und enthält die Spitze eines oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Rhodium, Rhenium, Ruthenium und Wolfram umfasst, wobei der Gesamtgehalt der Elemente nicht weniger als 10 Gewichtsprozent ausmacht. Dadurch wird die Abschälungsbeständigkeit der Spitze verbessert und wird die Verschleißbeständigkeit der Spitze verbessert.
• [Anwendungsbeispiel 2]
• Zündkerze gemäß dem Anwendungsbeispiel 1, wobei:
• die durchschnittliche Korngröße von Kristallkörnern in einem Querschnitt senkrecht zu der Entladungsfläche der Spitze nicht größer als 150 µm ist.
• Gemäß dieser Konfiguration werden große Risse im Vergleich zu einem Fall, in dem die durchschnittliche Korngröße von Kristallkörnern der Spitze groß ist, unterdrückt.
• [Anwendungsbeispiel 3]
• Zündkerze gemäß dem Anwendungsbeispiel 1 oder 2, wobei:
• die Beziehung Hb/Ha ≤ 2,3 erfüllt wird, wobei Hb eine Vickers-Härte in dem Querschnitt senkrecht zu der Entladungsfläche der Spitze wiedergibt und Ha eine Vickers-Härte in dem Querschnitt der Spitze wiedergibt, wobei die Vickers-Härte Ha nach einem Prozess gemessen wird, in dem die Spitze zehn Stunden lang bei 1200°C in einer Argon (Ar)-Atmosphäre gehalten wird.
• Gemäß dieser Konfiguration wird eine Verformung der Spitze aufgrund einer Variation in der Temperatur unterdrückt.
• Die Technik der vorliegenden Erfindung kann in verschiedenen Ausführungsformen verkörpert werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung in Ausführungsformen wie etwa einer Zündkerze, einer Zündvorrichtung, die die Zündkerze verwendet, einem Verbrennungsmotor, der mit der Zündkerze ausgestattet ist, und einem Verbrennungsmotor, der mit der die Zündkerze verwendenden Zündvorrichtung ausgestattet ist, verkörpert werden.
• Figurenliste
• [1] Querschnittansicht einer Zündkerze 100 gemäß einer Ausführungsform.
• [2] Schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Erdelektrode 30 zeigt.
• [3] Tabelle, die Probekonfigurationen der Zündkerze 100 in Assoziation mit Testergebnissen zeigt.
• [4] Schematische Ansicht, die Messpositionen P1 erläutert.
• [5A] Schematische Ansicht, die ein Verfahren für das Berechnen einer Korngröße Dz erläutert.
• [5B] Schematische Ansicht, die das Verfahren für das Berechnen der Korngröße Dz erläutert.
• [6] Schematische Ansicht, die einen Querschnitt der Erdelektrode 30 erläutert.
• [7A] Schematische Ansicht, die ein Beispiel für einen Querschnitt einer zweiten Spitze 300 nach einem thermischen Test zeigt.
• [7B] Schematische Ansicht, die ein Beispiel für einen Querschnitt der zweiten Spitze 300 nach einem thermischen Test zeigt.
• [7C] Schematische Ansicht, die ein Beispiel für einen Querschnitt der zweiten Spitze 300 nach einem thermischen Test zeigt.
• [7D] Schematische Ansicht, die ein Beispiel für einen Querschnitt der zweiten Spitze 300 nach einem thermischen Test zeigt.
• [8] Schematische Ansicht, die einen Querschnitt der Erdelektrode 30 erläutert.
• [Ausführungsformen der Erfindung]
• Ausführungsform
• Konfiguration einer Zündkerze
• 1 ist eine Querschnittansicht einer Zündkerze 100 gemäß einer Ausführungsform. In 1 sind eine Mittenachse CL (auch als „Achse CL“ bezeichnet) der Zündkerze 100 und ein flacher Querschnitt, der die Mittenachse CL der Zündkerze 100 enthält, gezeigt. Im Folgenden wird die Richtung parallel zu der Mittenachse CL als „Richtung der Achse CL“ oder einfach als „Axialrichtung“ oder „Vorne-Hinten-Richtung“ bezeichnet. Eine Radialrichtung eines an der Mittenachse CL zentrierten Kreises wird als „Radialrichtung“ bezeichnet. Die Radialrichtung ist senkrecht zu der Axialrichtung CL. Eine Umfangsrichtung des an der Mittenachse CL zentrierten Kreises wird als „Umfangsrichtung“ bezeichnet. In der Richtung parallel zu der Mittenachse CL wird die Richtung nach unten in 1 als Vorderendrichtung Df oder Vorwärtsrichtung Df bezeichnet und wird eine Richtung nach oben in 1 als Hinterendrichtung Dfr oder Rückwärtsrichtung Dfr bezeichnet. Die Vorderendrichtung Df ist eine Richtung von einem weiter unten beschriebenen Metallanschluss 40 zu einer weiter unten beschriebenen Mittenelektrode 20. Außerdem wird die Seite der Vorderendrichtung Df in 1 als eine Vorderseite der Zündkerze 100 bezeichnet und wird die Seite der Hinterendrichtung Dfr in 1 als eine Hinterseite der Zündkerze 100 bezeichnet.
• Die Zündkerze 100 umfasst: einen rohrförmigen Isolator 10, der ein sich entlang der Achse CL erstreckendes Durchgangsloch 12 (auch als „Axialloch 12“ bezeichnet) aufweist; eine Mittenelektrode 20, die an der Vorderseite des Durchgangslochs 12 gehalten wird; einen Metallanschluss 40, der an der Hinterseite des Durchgangslochs 12 gehalten wird; einen Widerstand 73, der zwischen der Mittenelektrode 20 und dem Metallanschluss 40 in dem Durchgangsloch 12 angeordnet ist; einen leitenden ersten Dichtungsteil 72, der in Kontakt mit der Mittenelektrode 20 und dem Widerstand 73 ist, um die Glieder 20 und 73 elektrisch miteinander zu verbinden; einen leitenden zweiten Dichtungsteil 74, der in Kontakt mit dem Widerstand 73 und dem Metallanschluss 40 ist, um die Glieder 73 und 40 elektrisch miteinander zu verbinden; eine rohrförmige Metallhülse 50, die an der Außenumfangsseite des Isolators 10 fixiert ist; und eine Erdelektrode 30, die gegenüberliegende Enden aufweist, wobei ein Ende mit einer ringförmigen, vorderen Endfläche 55 der Metallhülse 50 verbunden ist und das andere Ende derart angeordnet ist, dass es der Mittenelektrode 20 über einen Zwischenraum g gegenüberliegt.
• Ein großdurchmessrigerTeil 14 mit einem größten Außendurchmesser ist im Wesentlichen in der axialen Mitte des Isolators 10 ausgebildet. Ein hinterseitiger Stammteil 13 ist auf der Hinterseite relativ zu dem großdurchmessrigen Teil 14 ausgebildet. Ein vorderseitiger Stammteil 15 mit einem Außendurchmesser, der kleiner als derjenige des hinterseitigen Stammteils 13 ist, ist an der Vorderseite relativ zu dem großdurchmessrigen Teil 14 ausgebildet. Auf der Vorderseite relativ zu dem vorderseitigen Stammteil 15 sind ein Reduzierter-Außendurchmesser-Teil 16 und ein Schenkelteil 19 in dieser Reihenfolge zu der Vorderseite ausgebildet. Der Außendurchmesser des Reduzierter-Außendurchmesser-Teils 16 reduziert sich allmählich in der Vorwärtsrichtung Df. In der Nähe des Reduzierter-Außendurchmesser-Teils 16 (in dem Beispiel von 1 des vorderseitigen Stammteils 15) ist ein Reduzierter-Innendurchmesser-Teil 11, dessen Innendurchmesser sich allmählich in der Vorwärtsrichtung Df reduziert, ausgebildet. Der Isolator 10 ist vorzugsweise unter Berücksichtigung der mechanischen Beständigkeit, der thermischen Beständigkeit und der elektrischen Beständigkeit ausgebildet. Zum Beispiel wird der Isolator 10 durch das Sintern von Aluminiumoxid ausgebildet (es können aber auch andere isolierende Materialien verwendet werden).
• Die Mittenelektrode 20 ist ein aus Metall ausgebildetes Glied, das in einem Endteil auf der Vorwärtsrichtung Df-Seite des Durchgangslochs 12 des Isolators 10 angeordnet ist. Die Mittenelektrode 20 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen, stangenförmigen Teil 28 und eine erste Spitze 29, die mit einem vorderen Ende des stangenförmigen Teils 28 (zum Beispiel durch Laserschweißen) verbunden ist. Der stangenförmige Teil 28 umfasst einen Kopfteil 24 auf der Rückwärtsrichtung Dfr-Seite und einen Axialteil 27, der mit der Vorwärtsrichtung Df-Seite des Kopfteils 24 verbunden ist. Der Axialteil 27 erstreckt sich in der Vorwärtsrichtung Df parallel zu der Achse CL. Ein Teil auf der Vorwärtsrichtung Df-Seite des Kopfteils 24 ist ein Flanschteil 23 mit einem Außendurchmesser, der größer als der Außendurchmesser des Axialteils 27 ist. eine Fläche auf der Vorwärtsrichtung Df-Seite des Flanschteils 23 wird durch den Reduzierter-Innendurchmesser-Teil 11 des Isolators 10 gehalten. Der Axialteil 27 ist mit der Vorwärtsrichtung Df-Seite des Flanschteils 23 verbunden. Die erste Spitze 29 ist mit einem vorderen Ende des Axialteils 27 verbunden. Der stangenförmige Teil 28 ist ein Beispiel für ein Basismaterial, mit dem die erste Spitze 29 verbunden ist.
• Der stangenförmige Teil 28 umfasst eine äußere Schicht 21 und einen Kernteil 22, der an einer Innenumfangsseite der äußeren Schicht 21 angeordnet ist. Die äußere Schicht 21 ist aus einem Material (z.B. aus einer Legierung, die Nickel als eine Hauptkomponente) ausgebildet, das eine größere Oxidationsbeständigkeit aufweist als der Kernteil 22. Unter einer „Hauptkomponente“ ist hier eine Komponente zu verstehen, die den größten Anteil (Gewichtsprozentsatz) ausmacht. Der Kernteil 22 ist aus einem Material (z.B. aus reinem Kupfer, einer Legierung, die Kupfer als Hauptkomponente enthält, usw.) ausgebildet, das einen höheren Wärmeleitungskoeffizienten aufweist als die äußere Schicht 21. Die erste Spitze 29 ist aus einem Material (z.B. aus Edelmetallen wie etwa Iridium (Ir) und Platin (Pt)) ausgebildet, das eine höhere Beständigkeit gegenüber einer Entladung aufweist als der axiale Teil 27. In der Mittenelektrode 20 liegt ein Teil auf der Vorwärtsrichtung Df-Seite einschließlich der ersten Spitze 29 auf der Vorwärtsrichtung Df-Seite von dem Axialloch 12 zu dem Isolator 10 frei. Ein Teil 20t auf der Rückwärtsrichtung Dfr-Seite der Mittenelektrode 20 ist in dem Axialloch 12 angeordnet. Der Teil 20t der Mittenelektrode 20 ist an einem vorderen Endteil 10t des Isolators 10 angeordnet. Der vordere Endteil 10t des Isolators 10 enthält das vordere Ende des Isolators 10. Es kann auch auf die erste Spitze 29 verzichtet werden. Und es kann auf den Kernteil 22 verzichtet werden.
• Der Metallanschluss 40 ist ein balkenförmiges Glied, das sich parallel zu der Achse CL erstreckt. Der Metallanschluss 40 ist aus einem leitenden Material (z.B. aus einem Metall, das Eisen als eine Hauptkomponente enthält) ausgebildet. Der Metallanschluss 40 umfasst einen Kappenmontageteil 49, einen Flanschteil 48 und einen Axialteil 41, die in dieser Reihenfolge in der Vorwärtsrichtung Df angeordnet sind. Der Axialteil 41 ist in einen Teil an der Rückwärtsrichtung Dfr-Seite des Axiallochs 12 des Isolators 10 eingesteckt. Der Kappenmontageteil 49 liegt zu dem Äußeren des Axiallochs 12 an der hinteren Endseite des Isolators 10 frei.
• Der Widerstand 73 für das Reduzieren des elektrischen Rauschens ist zwischen dem Metallanschluss 40 und der Mittenelektrode 20 in dem Axialloch 12 des Isolators 10 angeordnet. Der Widerstand 73 ist aus einem leitenden Material (z.B. aus einer Mischung aus Glas, Kohlenstoffpartikeln und Keramikpartikeln) ausgebildet. Der erste Dichtungsteil 72 ist zwischen dem Widerstand 73 und der Mittenelektrode 20 angeordnet. Der zweite Dichtungsteil 74 ist zwischen dem Widerstand 73 und dem Metallanschluss 40 angeordnet. Die Dichtungsteile 72 und 74 sind aus einem leitenden Material (z.B. aus einer Mischung aus Metallpartikeln und dem gleichen Glas wie in dem Material des Widerstands 73) ausgebildet. Die Mittenelektrode 20 ist elektrisch mit dem Metallanschluss 40 über den ersten Dichtungsteil 72, den Widerstand 73 und den zweiten Dichtungsteil 74 verbunden.
• Die Metallhülse 50 ist ein rohrförmiges Glied mit einem Durchgangsloch 59, das sich entlang der Achse CL erstreckt. In dieser Ausführungsform fällt die Mittenachse der Metallhülse 50 mit der Achse CL zusammen. Der Isolator 10 ist in das Durchgangsloch 59 der Metallhülse 50 eingesteckt, und die Metallhülse 50 ist an dem Außenumfang des Isolators 10 fixiert. Die Metallhülse 50 ist aus einem leitenden Material (z.B. aus einem Metall wie etwa Kohlenstoffstahl, der Eisen als eine Hauptkomponente enthält) ausgebildet. Ein Teil auf der Vorwärtsrichtung Df-Seite des Isolators 10 liegt zu außerhalb des Durchgangslochs 59 frei. Ein Teil auf der Rückwärtsrichtung Dfr-Seite des Isolators 10 liegt zu außerhalb des Durchgangslochs 59 frei.
• Die Metallhülse 50 umfasst einen Werkzeugeingreifteil 51 und einen vorderseitigen Stammteil 52. Der Werkzeugeingreifteil 51 ist ein Teil, in den ein Zündkerzenschlüssel (nicht gezeigt) eingreift. Der vorderseitige Stammteil 52 umfasst die vordere Endfläche 55 der Metallhülse 50. An der Außenumfangsfläche des vorderseitigen Stammteils 52 ist ein Schraubteil 57 derart ausgebildet, dass er in ein Montageloch eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) geschraubt werden kann. Der Schraubteil 57 weist ein Außengewinde auf, das sich in der Richtung der Achse CL erstreckt.
• An einer Außenumfangsfläche zwischen dem Werkzeugeingreifteil 51 der Metallhülse 50 und dem vorderseitigen Stammteil 52 ist ein flanschförmiger mittlerer Stammteil 54 ausgebildet, der radial nach außen vorsteht. Der Außendurchmesser des mittleren Stammteils 54 ist größer als der maximale Außendurchmesser des Schraubteils 57 (d.h. als der Außendurchmesser des Scheitels der Schraube). Eine Fläche 54f auf der Vorwärtsrichtung Df-Seite des mittleren Stammteils 54 ist eine Sitzfläche (nachfolgend als „Sitzfläche 54f“ bezeichnet). Die Sitzfläche 54f bildet eine Dichtung mit einem Montageteil (z.B. einem Motorkopf) des Verbrennungsmotors, in dem ein Montageloch ausgebildet ist.
• Eine ringförmige Dichtung 9 ist zwischen dem Schraubteil 57 des vorderseitigen Stammteils 52 und der Sitzfläche 54f des mittleren Stammteils 54 angeordnet. Die Dichtung 9 wird zerdrückt und verformt sich, wenn die Zündkerze 100 an dem Verbrennungsmotor montiert wird, und dichtet einen Zwischenraum zwischen der Sitzfläche 54f der Metallhülse 50 und dem Montageteil (z.B. dem Motorkopf) des Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) ab. Es kann auch auf die Dichtung 9 verzichtet werden. In diesem Fall ist die Sitzfläche 54f der Metallhülse 50 in einem direkten Kontakt mit dem Montageteil des Verbrennungsmotors, um den Zwischenraum zwischen der Sitzfläche 54f und dem Montageteil des Verbrennungsmotors abzudichten.
• Der vorderseitige Stammteil 52 der Metallhülse 50 weist einen vorstehenden Teil 56 auf, der radial nach innen vorsteht. Der vorstehende Teil 56 weist einen Innendurchmesser auf, der kleiner als der Innendurchmesser wenigstens eines Teils auf der Rückwärtsrichtung Dfr-Seite des vorstehenden Teils 56 ist. In dieser Ausführungsform ist an einer Fläche 56r (auch als Rückfläche 56r bezeichnet) auf der Rückwärtsrichtung Dfr-Seite des vorstehenden Teils 56 der Innendurchmesser allmählich in der Vorwärtsrichtung Df reduziert. Eine vordere Dichtung 8 ist zwischen der Rückfläche 56r des vorstehenden Teils 56 und dem reduzierten Außendurchmesserteil 16 des Isolators 10 angeordnet. Die vordere Dichtung 8 ist zum Beispiel ein plattenförmiger Ring aus Eisen (es kann jedoch auch ein anderes Material (z.B. ein Metallmaterial wie etwa Kupfer) verwendet werden). Der vorstehende Teil 56 (insbesondere ein Teil des vorstehenden Teils 56, der die Rückfläche 56r bildet) hält den Reduzierter-Außendurchmesser-Teil 16 des Isolators 10 von der Vorwärtsrichtung Df-Seite indirekt über die Dichtung 8. Es kann auch auf die Dichtung 8 verzichtet werden. In diesem Fall kann der vorstehende Teil 56 (insbesondere die Rückfläche 56r des vorstehenden Teils 56) in einem Kontakt mit dem Reduzierter-Außendurchmesser-Teil 16 des Isolators 10 sein. Das heißt, dass der vorstehende Teil 56 den Isolator 10 direkt halten kann. Der vorstehende Teil 56 entspricht einem Halteteil, der direkt oder indirekt den Reduzierter-Au-ßendurchmesser-Teil 16 des Isolators 10 hält.
• Auf der Hinterseite relativ zu dem Werkzeugeingreifteil 51 der Metallhülse 50 ist ein hinterer Endteil 53 ausgebildet, der ein hinteres Ende der Metallhülse 50 bildet und dünner ist als der Werkzeugeingreifteil 51. Weiterhin ist ein Verbindungsteil 58, der den mittleren Stammteil 54 mit dem Werkzeugeingreifteil 51 verbindet, zwischen dem mittleren Stammteil 54 und dem Werkzeugeingreifteil 51 ausgebildet. Der Verbindungsteil 58 ist dünner als der mittlere Stammteil 54 und der Werkzeugeingreifteil 51. Ringförmige Ringglieder 61 und 62 sind zwischen einer Innenumfangsfläche, die sich von dem Werkzeugeingreifteil 51 der Metallhülse 50 zu dem hinteren Endteil 53 erstreckt, und einer Außenumfangsfläche des hinterseitigen Stammteils 13 des Isolators 10 angeordnet. Der Zwischenraum zwischen den Ringgliedern 61 und 62 ist mit einem Talkpulver 70 gefüllt. Wenn beim Herstellen der Zündkerze 100 der hintere Endteil 53 nach innen gebogen und gecrimpt wird, verformt sich der Verbindungsteil 58 nach außen, wenn eine Kraft ausgeübt wird. Daraus resultiert, dass die Metallhülse 50 und der Isolator 10 aneinander fixiert werden. In dieser Ausführungsform ist der Verbindungsteil 58 gekrümmt, sodass er sich nach außen in der Radialrichtung biegt (nachfolgend wird der Verbindungsteil 58 auch als gekrümmter Teil 58 bezeichnet). Der Talk 70 wird während des Crimpprozesses komprimiert, wodurch eine Luftdichtigkeit zwischen der Metallschale 50 und dem Isolator 10 verstärkt wird. Die Dichtung 8 wird zwischen dem Reduzierter-Außendurchmesser-Teil 16 des Isolators 10 und dem vorstehenden Teil 56 der Metallhülse 50 gedrückt und dichtet den Zwischenraum zwischen der Metallhülse 50 und dem Isolator 10 ab.
• Die Erdelektrode 30 ist ein aus Metall ausgebildetes Glied und umfasst einen balkenförmigen Hauptkörper 37. Ein Endteil 33 (auch als „Basisendteil 33“ bezeichnet) des Hauptkörpers 37 ist mit der vorderen Endfläche 55 der Metallhülse 50 (zum Beispiel durch Widerstandsschweißen) verbunden. Der Hauptkörper 37 erstreckt sich in der Vorderendrichtung Df von dem mit der Metallhülse 50 verbundenen Basisendteil 33, ist zu der Mittenachse CL gebogen, erstreckt sich in einer die Achse CL kreuzenden Richtung und erreicht einen vorderen Endteil 34. Eine zweite Spitze 300 ist mit einer Fläche auf der Rückwärtsrichtung Dfr-Seite des vorderen Endteils 34 (zum Beispiel durch Widerstandsschweißen) verbunden. Die zweite Spitze 300 der Erdelektrode 30 und die erste Spitze 29 der Mittenelektrode 20 bilden einen Zwischenraum g. Das heißt, dass die zweite Spitze 300 der Erdelektrode 30 auf der Vorwärtsrichtung Df-Seite in Bezug auf die erste Spitze 29 der Mittenelektrode 20 angeordnet ist und der ersten Spitze 29 über den Zwischenraum g gegenüberliegt.
• Der Hauptkörper 37 umfasst eine äußere Schicht 31 und eine innere Schicht 32, die an einer Innenumfangsseite der äußeren Schicht 31 angeordnet sind. Die Außenschicht 31 ist aus einem Material (z.B. aus einer Legierung, die Nickel als eine Hauptkomponente enthält) ausgebildet, das eine größere Oxidationsbeständigkeit aufweist als die Innenschicht 32. Die Innenschicht 32 ist aus einem Material (z.B. reinem Kupfer, einer Legierung, die Kupfer als eine Hauptkomponente usw. enthält) ausgebildet, das einen höheren Wärmeleitungskoeffizienten aufweist als die äußere Schicht 31. Es kann auch auf die innere Schicht 32 verzichtet werden.
• Die zweite Spitze 300 ist mit der äußeren Schicht 31 des Hauptkörpers 37 verbunden. Die äußere Schicht 31 ist ein Beispiel für ein Basismaterial mit dem die zweite Spitze 300 verbunden ist.
• Konfiguration der Erdelektrode 30:
• 2 ist eine schematische Ansicht, die die Konfiguration der Erdelektrode 30 zeigt. 2 zeigt einen Querschnitt einschließlich von Teilen der Mittenelektrode 20 und der Erdelektrode 30, die den Zwischenraum g bilden. Insbesondere zeigt 2 einen Teil auf der Vorwärtsrichtung Df-Seite der ersten Spitze 29 der Mittenelektrode 20 und einen Teil der Erdelektrode 30, der die zweite Spitze 300 und den vorderen Endteil 34 des Hauptkörpers 37 enthält. Dieser Querschnitt enthält die Achse CL. In 2 ist eine erste Richtung D1 eine Richtung, in der sich ein Teil einschließlich des vorderen Endteils 34 des Hauptkörpers 37 der Erdelektrode 30 erstreckt. Die erste Richtung D1 erstreckt sich von der Außenumfangsseite zu der Innenumfangsseite. Eine zweite Richtung D2 ist eine Richtung, die der ersten Richtung D1 entgegengesetzt ist.
• Eine Vertiefung 400, die sich in der Vorwärtsrichtung Df vertieft, ist an einem Teil auf der Rückwärtsrichtung Dfr-Seite des vorderen Endteils 34 des Hauptkörpers 37 der Erdelektrode 30 ausgebildet. Die zweite Spitze 300 ist in die Vertiefung 400 gepasst. In dieser Ausführungsform weist die Vertiefung 400 eine im Wesentlichen zylindrische Form um die Achse CL herum auf. Die zweite Spitze 300 weist eine im Wesentlichen zylindrische Form um die Achse CL herum auf. Die Achse CL ist auch eine Mittenachse der zweiten Spitze 300. Eine Fläche 310 auf der Rückwärtsrichtung Dfr-Seite der zweiten Spitze 300 liegt einer Fläche 210 auf der Vorwärtsrichtung Df-seite der ersten Spitze 29 der Mittenelektrode 20 gegenüber. Diese Flächen 210 und 310 bilden den Zwischenraum g. Es tritt eine Entladung zwischen diesen Flächen 210 und 310 auf. Im Folgenden werden die Flächen 210 und 310 auch als Entladungsflächen 210 und 310 bezeichnet. In dieser Ausführungsform ist ein Querschnitt, der die Achse CL der zweiten Spitze 300 enthält, ein Querschnitt senkrecht zu der Entladungsfläche 310 der zweiten Spitze 300.
• Eine Fläche 320 auf der Vorwärtsrichtung Df-Seite der zweiten Spitze 300 ist mit einer Bodenfläche 420 auf der Vorwärtsrichtung Df-Seite der Vertiefung 400 verbunden. In dieser Ausführungsform ist die zweite Spitze 300 mit dem Hauptkörper 37 durch Widerstandsschweißen verbunden. Die Fläche 320 der zweiten Spitze 300 gegenüber der Entladungsfläche 310 ist mit dem Hauptkörper 37 verbunden (nachfolgend wird die Fläche 320 auch als „gegenüberliegende Fläche 320“ bezeichnet). Ein Zwischenraum S34 ist zwischen einer Seitenfläche 330 der zweiten Spitze 300 und einer Seitenfläche 430 der Vertiefung 400 ausgebildet. Das heißt, dass der Außendurchmesser der zweiten Spitze 300 etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Vertiefung 400, sodass die zweite Spitze 300 einfach in die Vertiefung 400 gepasst werden kann. In dieser Ausführungsform ist der Außendurchmesser der zweiten Spitze 300 im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Vertiefung 400, sodass der Zwischenraum S34 klein ist.
• Während des Widerstandschweißens wird eine Kraft in der Vorwärtsrichtung Df auf die zweite Spitze 300 ausgeübt, wodurch die Fläche 320 der zweiten Spitze 300 gegen die Bodenfläche 420 der Vertiefung 400 gedrückt wird. Die Fläche 320 der zweiten Spitze 300 wird also an die Bodenfläche 420 der Vertiefung 400 geschweißt. Ein Teil 340 auf der Vorwärtsrichtung Df-seite der zweiten Spitze 300 kann sich radial nach außen erweitern. Die Seitenfläche 330 dieses Teils 340 kann mit der Seitenfläche 430 der Vertiefung 400 verbunden werden.
• Die Vertiefung 400 ist in der Außenschicht 31 des Hauptkörpers 37 vorgesehen. Die zweite Spitze 300 ist mit der Außenschicht 31 verbunden. Der Außendurchmesser der zweiten Spitze 300 kann gleich oder größer als der Innendurchmesser der Vertiefung 400 sein. In diesem Fall kann die zweite Spitze 300 in die Vertiefung 400 gedrückt und dann an die Außenschicht 31 geschweißt werden.
• Bewertungstest:
• 3 ist eine Tabelle, die Konfigurationen von Proben der Zündkerze 100 in Assoziation mit Testergebnissen zeigt. In dieser Tabelle sind Probennummern, Konfigurationen der zweiten Spitze 300, Testergebnisse und zusammenfassende Beurteilungsergebnisse miteinander assoziiert. Was die Konfiguration der zweiten Spitze 300 betrifft, sind die Zusammensetzung (die Einheit ist Gewichtsprozent), die Verbindungsfläche Sz (die Einheit ist mm²), die Korngröße (die Einheit ist µm) und das Härteverhältnis Hb/Ha angegeben.
• Hinsichtlich der Zusammensetzung sind die Gewichtsprozentsätze von Platin (Pt), Rhodium (Rh), Rhenium (Re), Wolfram (W), Ruthenium (Ru), Iridium (Ir) und Nickel (Ni) angegeben. Jeder Leerraum gibt 0 Gewichtsprozent an. Die zweite Spitze 300 jeder Probe ist aus einer oder mehreren Komponenten ausgebildet, die aus Pt, Rh, Re, W, Ru, Ir und Ni ausgewählt werden. Insbesondere enthalten die zweiten Spitzen 300 der Proben Nr. 3 bis Nr. 32 Pt als eine Hauptkomponente.
• Die Zusammensetzung der zweiten Spitze 300 (insbesondere die Gewichtsprozente der Komponenten) wurde wie folgt bestimmt. Der Querschnitt der zweiten Spitze 300 wurde spiegelpoliert, und der spiegelpolierte Querschnitt wurde durch eine Wellenlängen-dispersive Röntgenstrahlspektrometrie (WDS, Beschleunigungsspannung von 20 kV, Spotdurchmesser von 10 mm) unter Verwendung eines Elektronenfühler-Mikroanalysierers (EPMA; JXA-8500F von JEOL Ltd.) analysiert, um die Gewichtszusammensetzung zu messen.
• 4 ist eine schematische Ansicht, die Messpositionen P1 erläutert. In 4 ist ein Querschnitt der zweiten Spitze 300 gezeigt. Dieser Querschnitt enthält die Mittenachse CL der zweiten Spitze 300. In 4 sind zwei Referenzlinien Lp und Lq in dem Querschnitt der zweiten Spitze 300 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist die Entladungsfläche 310 durch eine beinahe gerade Linie in dem Querschnitt von 4 gezeigt. Jede der Referenzlinien Lp und Lq ist eine gerade Linie parallel zu der Entladungsfläche 310 der zweiten Spitze 300. Die zwei Referenzlinien Lp und Lq sind in einer Reihenfolge von der Entladungsfläche 310 zu dem Inneren der zweiten Spitze 300 (in der Vorwärtsrichtung Df) angeordnet. Die erste Referenzlinie Lp ist durch eine erste Distanz dp von der Entladungsfläche 310 entfernt, und die zweite Referenzlinie Lq ist von der ersten Referenzlinie Lp durch eine zweite Distanz dq entfernt.
• Eine Vielzahl von Messpositionen P1 sind an den Referenzlinien Lp und Lq angeordnet. Insbesondere sind die Vielzahl von Messpositionen P1 mit gleichen Intervallen di an den Referenzlinien Lp und Lq mit Bezug auf eine Position P1 auf der Achse CL der zweiten Spitze 300 angeordnet. Die Zusammensetzung von 3 ist ein arithmetisches Mittel der Messwerte, die an der Vielzahl von Messpositionen P1 erhalten werden. In diesem Test beträgt die erste Distanz dp 0,05 mm, beträgt die zweite Distanz dq 0,1 mm und ist das Intervall di gleich 0,1 mm.
• Die Verbindungsfläche Sz (2, 3) ist eine Verbindungsfläche zwischen der gegenüberliegenden Fläche 320 der zweiten Spitze 300 und dem Hauptkörper 37. Wie weiter oben beschrieben, kann zusätzlich zu der gegenüberliegenden Fläche 320 der zweiten Spitze 300 ein Teil der Seitenfläche 330 mit dem Hauptkörper 37 verbunden sein. Die Seitenfläche 330 ist von der Verbindungsfläche Sz ausgenommen. Das heißt, dass die Verbindungsfläche Sz eine Fläche eines mit dem Hauptkörper 37 verbundenen Teils der gegenüberliegenden Fläche 320 ist, die eine Fläche auf einer zu der Entladungsfläche 310 gegenüberliegenden Seite der zweiten Spitze ist.
• Wie weiter oben beschrieben weist die zweite Spitze 300 jeder Probe eine im Wesentlichen zylindrische Form um die Achse CL herum auf. Die Verbindungsfläche Sz kann basierend auf dem Radius der zweiten Spitze 300 (Sz = n × Radius²) berechnet werden. Der Radius der zweiten Spitze 300 kann unter Verwendung des Querschnitts mit der darin enthaltenen Mittenachse CL der zweiten Spitze 300 gemessen werden.
• Die Korngröße Dz (3) ist eine durchschnittliche Korngröße von Kristallkörnern an dem Querschnitt der zweiten Spitze 300 (nachfolgend auch als „durchschnittliche Korngröße Dz“ bezeichnet). Die Korngröße Dz wird unter Verwendung der Anzahl von erfassten Kristallkörnern berechnet, die basierend auf JIS G0551 (2013) spezifiziert werden.
• 5A und 5B sind schematische Ansichten, die eine Methode zum Berechnen der Korngröße Dz erläutern. 5A zeigt einen Querschnitt der zweiten Spitze 300. Der Querschnitt enthält die Mittenachse CL der zweiten Spitze 300 und ist senkrecht zu der Entladungsfläche 310. In 5A sind drei Testlinien La, Lb und Lc in dem Querschnitt der zweiten Spitze 300 gezeigt. Jede der Testlinien La, Lb und Lc ist eine gerade Linie parallel zu der Entladungsfläche 310 der zweiten Spitze 300. Die drei Testlinien La, Lb und Lc sind mit gleichen Intervallen dk von der Entladungsfläche 310 zu dem Inneren der zweiten Spitze 300 (in der Vorwärtsrichtung Df) angeordnet. Die erste Linie La ist eine gerade Linie, die von der Entladungsfläche 310 durch eine Distanz dk entfernt ist. Die zweite Linie Lb ist eine gerade Linie, die von der ersten Linie La durch eine zweite Distanz dk entfernt ist. Die dritte Linie Lc ist eine gerade Linie, die von der zweiten Linie Lb durch eine Distanz dk entfernt ist. Jede der Testlinien La, Lb und Lc erstreckt sich von der Seitenfläche 330 auf einer Seite der zweiten Spitze 300 zu der Seitenfläche 330 auf einer zu der einen Seite gegenüberliegenden Seite. In 5A werden die Längen der Testlinien La, Lb und Lc jeweils durch Xa, Xb und Xc angegeben.
• 5B ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils Ps des Querschnitts von 5A. Dieser Teil Ps enthält einen Teil, an dem die erste Linie La in Kontakt mit der Seitenfläche 330 der zweiten Spitze 300 ist. 5B zeigt schematisch Kristallkörner des Metalls (z.B. einer Legierung) der zweiten Spitze 300.
• In 5B werden die erfassten Kristallkörner, d.h. die durch die erste Linie La erfassten Kristallkörner, durch eine Schraffierung wiedergegeben. Die erfassten Kristallkörner sind Kristallkörner in Kontakt mit der ersten Linie La und bestehen aus drei Typen von Kristallkörnern: Ga, Gb und Gc. Der erste Typ von Kristallkorn Ga ist ein Kristallkorn, durch das die erste Linie La hindurchgeht. Der zweite Typ von Kristallkorn Gb ist ein Kristallkorn, in dem die erste Linie La endet. Das heißt, dass der zweite Typ von Kristallkorn Gb ein Ende Lae der ersten Linie La enthält. Wie in 5B gezeigt, ist das Ende Lae der ersten Linie La an der Seitenfläche 330 angeordnet. Der zweite Typ von Kristallkorn Gb umfasst einen Teil (d.h. das Ende Lae), an dem die Seitenfläche 330 in Kontakt mit der ersten Linie La ist. Der dritte Typ von Kristallkorn Gc ist ein Kristallkorn, in dem die erste Linie La in Kontakt mit einer Korngrenze ist. Die durch die zweite Linie Lb erfassten Kristallkörner und die durch die dritte Linie Lc erfassten Kristallkörner werden ähnlich bestimmt.
• Für eine Berechnung der Korngröße Dz werden die Anzahlen Na, Nb und Nc der jeweils durch die Testlinien La, Lb und Lc erfassten Kristallkörner verwendet. Beim Zählen der Anzahl der erfassten Kristallkörner werden die unten beschriebenen Anzahlen, die zuvor in Entsprechung zu der Anzahl von Kreuzungen der Testlinien und den Kristallkörnern bestimmt werden, auf die entsprechenden Kristallkörner Ga, Gb und Gc angewendet. Es wird also für das Kristallkorn Ga des ersten Typs eine Anzahl „1“ auf ein Kristallkorn angewendet. Für das Kristallkorn des zweiten Typs Gb und das Kristallkorn Gc des dritten Typs wird eine Anzahl „0,5“ auf ein Kristallkorn angewendet. Zum Beispiel wird ein Kristallkorn Ga des ersten Typs als ein Kristallkornteil gezählt, wird ein Kristallkorn Gb des zweiten Typs als 0,5 Kristallkornteile gezählt und wird ein Kristallkorn Gb des dritten Typs als 0,5 Kristallkornteile gezählt. Basierend auf diesen Anzahlen werden die Anzahlen Na, Nb und Nc der Kristallkörner jeweils durch die Testlinien La, Lb und Lc berechnet.
• Die Korngröße Dz wird in Entsprechung zu der folgenden Formel berechnet: $$\text{Dz}=\left(\text{Xa}+\text{Xb}+\text{Xc}\right)\text{/}\left(\text{Na}+\text{Nb}+\text{Nc}\right)$$

  
• Die Korngröße Dz gibt also die durchschnittliche Korngröße der Vielzahl von Kristallkörnern wieder, die durch die drei Testlinien La, Lb und Lc erfasst werden. Der Querschnitt der zweiten Spitze 300 wird spiegelpoliert, um die Korngröße Dz zu berechnen. Ein die Kornstruktur zeigendes Bild in dem Querschnitt wird durch einen Metallograf oder ein Rasterelektronenmikroskop (REM) erfasst. Dann wird das aufgenommene Bild analysiert, um die Korngröße Dz zu berechnen. In diesem Test ist die Distanz dk 0,05 mm groß.
• In dem Bewertungstest von 3 wurde die Korngröße Dz unter Verwendung des Metallografs bestimmt. Der Metallograf kann eine Korngröße, die nicht kleiner als 50 µm ist, bestimmen. Bei den Proben Nr. 1 bis Nr. 20 und Nr. 27 bis Nr. 32 ist die Korngröße der Kristallkörner kleiner als 50 µm und kann nicht mit dem Metallograf bestimmt werden. Deshalb ist in den Proben Nr. 1 bis Nr. 20 und Nr. 27 bis Nr. 32 die Korngröße Dz kleiner als 50 µm. Weiterhin kann das Rasterelektronenmikroskop (REM) eine Korngröße (d.h. die Korngröße Dz), die nicht kleiner als 50 µm ist, bestimmen. In diesem Bewertungstest wird jedoch auf das Bestimmen der Korngröße Dz unter Verwendung des REM verzichtet.
• Das Härteverhältnis Hb/Ha (3) wurde wie folgt bestimmt. An jeder aus der Vielzahl von Messpositionen P1 in dem Querschnitt der zweiten Spitze 300 von 4 wurde eine Vickers-Härte unter Verwendung eines Vickers-Härtetesters gemessen. Die Last wurde auf 200 gf gesetzt und die Haltezeit wurde auf 10 Sekunden gesetzt. Dann wurde ein arithmetischer Durchschnitt einer Vielzahl von Messwerten an der Vielzahl von Messpositionen P1 als die Vickers-Härte der entsprechenden Probe verwendet. Die Härte Ha ist eine Härte, die nach einer Wärmebehandlung erhalten wird, in der die Probe 10 Stunden lang bei 1200°C in einer Argon-Atmosphäre gehalten wird. Der Querschnitt der zweiten Spitze 300 der Probe nach der Wärmebehandlung wurde durch Polieren freigelegt. Dann wurde die Härte Ha unter Verwendung des freigelegten Querschnitts gemessen. Die Härte Hb ist eine Härte vor der Wärmebehandlung. Der Querschnitt der zweiten Spitze 300 der Probe, die keiner Wärmebehandlung unterworfen wurde, wurde durch Polieren freigelegt. Dann wurde die Härte Hb unter Verwendung des freigelegten Querschnitts gemessen. Im Folgenden wird die Härte Ha auch als Nach-Erhitzung-Härte Ha bezeichnet und wird die Härte Hb als Vor-Erhitzung-Härte Hb bezeichnet. Das Härteverhältnis ist ein Verhältnis zwischen der Vor-Erhitzung-Härte Hb zu der Nach-Erhitzung-Härte Ha.
• Wenn die Temperatur der Probe (insbesondere der Spitze 300) steigt, wachsen die Kristallkörner des Metalls der zweiten Spitze 300 und vergrößert sich deren Größe. Wenn sich die Kristallkörner vergrößern, vermindert sich ihre Härte und ist eine Verformung der Spitze wahrscheinlicher. Gewöhnlich ist die Nach-Erhitzung-Härte Ha nach der Wärmebehandlung kleiner als die Vor-Erhitzung-Härte Hb vor der Wärmebehandlung. Das heißt, dass das Härteverhältnis Hb/Ha größer als 1 ist. Wenn der Verbrennungsmotor betrieben wird, wiederholen sich ein Temperaturanstieg der Zündkerze 100 aufgrund der Verbrennung von Kraftstoff und eine Abkühlung der Zündkerze 100 aufgrund der Luftaufnahme. Wenn das Härteverhältnis Hb/Ha klein ist, wird auch dann, wenn sich der Temperaturanstieg und die Abkühlung der Zündkerze 100 wiederholen, eine Variation in der Härte der zweiten Spitze 300 unterdrückt, wodurch eine Verformung der zweiten Spitze 300 unterdrückt wird. Daraus resultiert, dass eine Variation in der Distanz des Zwischenraums g unterdrückt wird.
• Die Verschleißbeständigkeit (3) entspricht dem Bewertungsergebnis zu der Beständigkeit jeder zweiten Spitze 300 gegenüber einem Verschleiß aufgrund einer Funkenentladung. Das Bewertungsverfahren für die Verschleißbeständigkeit ist wie folgt. Es wurde ein Motor mit einer Superladungseinrichtung des Abgasturbinentyps vorbereitet. Dieser Motor ist ein Vier-Zylinder-Direkteinspritzungsmotor und weist eine Verdrängung von 2,0 I auf. Jede Probe der Zündkerze 100 wurde an dem Motor montiert. Die Distanz des Zwischenraums g jeder Probe wurde auf 0,75 mm eingestellt. Dieser Motor wurde kontinuierlich 300 Stunden unter den Bedingungen einer Drehzahl von 4000 U/min, eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von 12,0 und eines mittleren Arbeitsdrucks von 190 kPa betrieben (dieser Betrieb wird auch als Testbetrieb bezeichnet). Die Distanz des Zwischenraums g nach dem Testbetrieb wurde unter Verwendung eines Prüfstifts gemessen. Dann wurde die Vergrößerung in der Distanz des Zwischenraums g während des Testbetriebs berechnet. Je größer die Vergrößerung in der Distanz des Zwischenraums g ist, desto größer ist die Verschleißrate der zweiten Spitze 300. In der Tabelle von 3 gibt eine Bewertung „A“ an, dass die Vergrößerung in der Distanz des Zwischenraums g kleiner als 0,15 m ist, und gibt die Bewertung „C“ an, dass die Vergrößerung in der Distanz des Zwischenraums g nicht kleiner als 0,15 mm ist.
• Die Abschälungsbeständigkeit (3) entspricht dem Bewertungsergebnis der Beständigkeit gegenüber einer Abschälung der zweiten Spitze 300 von dem Hauptkörper 37. Für das Bewerten der Abschälungsbeständigkeit wurde der folgende thermische Test durchgeführt. Insbesondere wurde ein Zyklus einer Erhitzung und einer Abkühlung eines Teils in der Nähe des vorderen Endteils 34 des Hauptkörpers 37 der Erdelektrode 30 jeder Probe 1000 mal wiederholt. In einem einzelnen Zyklus wurde der Teil in der Nähe des vorderen Endteils 34 des Hauptkörpers 37 zwei Minuten lang durch einen Brenner erhitzt und anschließend eine Minute lang abgekühlt. Die Brennkraft des Brenners wurde derart eingestellt, dass die Temperatur des vorderen Endteils 34 des Hauptkörpers 37 während des zwei Minuten andauernden Erhitzens 1000°C erreichte.
• 6 ist eine schematische Ansicht, die den Querschnitt der Erdelektrode 30 nach dem thermischen Test zeigt. Dieser Querschnitt enthält die Achse CL der zweiten Spitze 300. In 6 ist ein die zweite Spitze 300 enthaltender Teil gezeigt. Während des thermischen Tests werden die thermische Ausdehnung und die thermische Kontraktion der zweiten Spitze 300 wiederholt. Daraus resultiert, dass sich die zweite Spitze 300 von dem Hauptkörper 37 abschälen kann. In dem Beispiel von 6 tritt eine Abschälung an einem Außenumfangskantenteil 500 zwischen der gegenüberliegenden Fläche 320 der zweiten Spitze 300 und der Bodenfläche 420 der Vertiefung 400 auf.
• In 6 ist eine Länge Du eine Länge eines Verbindungsteils zwischen der gegenüberliegenden Fläche 320 und der Bodenfläche 420 in dem Querschnitt. Diese Länge Du ist eine Länge eines Verbindungsteils, der nach dem thermischen Test keine Abschälung aufweist (nachfolgend auch als „Nach-Test-Länge Du“ bezeichnet). Die Nach-Test-Länge Du wurde wie folgt gemessen. Nach dem thermischen Test wurde die Erdelektrode 30 in einem Kunstharz eingebettet. Durch das Polieren der in dem Kunstharz eingebetteten Erdelektrode 30 wurde ein Querschnitt der Erdelektrode 30 freigelegt. Der freigelegte Querschnitt enthält die Achse CL der zweiten Spitze 300. Dann wurde der freigelegte Querschnitt mit einem Mikroskop betrachtet, um die Post-Test-Länge Du zu messen.
• Entsprechend ist eine in 2 gezeigte Länge Dt eine Länge des Verbindungsteils zwischen der gegenüberliegenden Fläche 320 und der Bodenfläche 420 in dem Querschnitt. Diese Länge Dt entspricht der Länge des Verbindungsteils vor dem thermischen Test (nachfolgend auch als „Vor-Test-Länge Dt“ bezeichnet). Die Methode für das Messen der Vor-Test-Länge Dt ist gleich der Methode für das Messen der Nach-Test-Länge Du. Es wurde also die Erdelektrode 30 jeder Probe, die nicht dem thermischen Test unterworfen wurde, in einem Kunstharz eingebettet. Durch das Polieren der in dem Kunstharz eingebetteten Erdelektrode 30 wurde ein Querschnitt der Erdelektrode 30 freigelegt. Dann wurde der freigelegte Querschnitt mit einem Mikroskop betrachtet, um die Vor-Test-Länge Dt zu messen.
• In dieser Ausführungsform weist in dem Querschnitt der Verbindungsteil zwischen den Flächen 320 und 420 eine geradlinige Form senkrecht zu der Achse CL auf. Der Verbindungsteil in dem Querschnitt kann jedoch auch andere Formen aufweisen. In jedem Fall kann für die Längen Du und Dt eine Länge in der Richtung senkrecht zu der Achse CL der zweiten Spitze 300 verwendet werden.
• Allgemein ist die Nach-Test-Länge Du wahrscheinlich kürzer als die Vor-Test-Länge Dt. Was die Abschälungsbeständigkeit angeht, wurde der Reduktionsgrad in der Nach-Test-Länge Du unter Verwendung eines Bewertungswerts X wie folgt bewertet. Der Bewertungswert X wird gemäß der folgenden Formel berechnet: $$\text{X}=\left(\text{Dt}-\text{Du}\right)\text{/Dt}$$

  
• Allgemein ist der Bewertungswert X nicht kleiner als 0 und nicht größer als 1. Je kleiner der Bewertungswert X ist, desto länger ist die Nach-Test-Länge Du und desto kleiner ist dementsprechend der abgeschälte Teil. In der Tabelle von 3 gibt eine Bewertung „A“ an, dass der Bewertungswert X nicht größer als 0,5 ist, und gibt eine Bewertung „C“ an, dass der Bewertungswert X größer als 0,5 ist.
• Die Spitzenrissbildung (3) entspricht dem Bewertungsergebnis der Beständigkeit der zweiten Spitze 300 gegenüber feinen Rissen, die in der zweiten Spitze 300 erzeugt werden. Eine Methode für das Bewerten der Spitzenrissbildung ist wie folgt. Nach dem oben genannten thermischen Test wurde die Erdelektrode 30 in Kunstharz eingebettet. Durch das Polieren der in dem Kunstharz eingebetteten Erdelektrode 30 wurde ein Querschnitt der Erdelektrode 30 freigelegt. Der freigelegte Querschnitt enthält die Achse CL der zweiten Spitze 300.
• 7A bis 7D sind schematische Ansichten, die Beispiele von Querschnitten der zweiten Spitze 300 nach dem thermischen Test zeigen. 7A zeigt ein Beispiel eines Querschnitts ohne einen Riss. 7B bis 7D zeigen jeweils ein Beispiel eines Querschnitts mit Rissen 390. In 7B bis 7D enthält die zweite Spitze 300 jeweils dünne Risse 390, die sich von der Entladungsfläche 310 nach innen erstrecken. Derartige dünne Risse 390 können entlang von Korngrenzen von Kristallkörnern des Metalls verursacht werden. Die Größe (Fläche) der Risse 390 ist kleiner in der Reihenfolge von 7B, 7C und 7D. In dem Beispiel von 7D, das die größten Risse 390 aufweist, sind die Risse 390 größer und dicker als diejenigen der Beispiele von 7B und 7C. Weiterhin tritt in dem Beispiel von 7D eine Spanbildung in den Bereichen 395 in Kontakt mit der Vielzahl von Rissen 390 auf (nachfolgend werden die Bereiche 395 auch als „Spanbildungsbereiche 395“ bezeichnet). In den Spanbildungsbereichen 395 schält sich das Metall der zweiten Spitze 300 ab. Derartige Spanbildungsbereiche 395 werden durch das Polieren der zweiten Spitze 300 verursacht. Wenn die zweite Spitze 300 eine Vielzahl von Rissen enthält, schält sich das Metall in den Bereichen, in denen die Vielzahl von Rissen gebildet werden, woraus die Spanbildungsbereiche 395 resultieren. Es können verschiedene Typen von Rissen wie etwa Risse, die sich von der Seitenfläche 330 nach innen erstrecken, gebildet werden, die jedoch hier nicht gezeigt werden.
• Beim Bewerten der Spitzenrissbildung wurde das Verhältnis einer Rissfläche zu der Fläche des Querschnitts der zweiten Spitze 300 (nachfolgend auch als „Rissflächenprozentsatz“ bezeichnet) bewertet. Die Querschnittfläche der zweiten Spitze 300 umfasst die Flächen der Risse 390 und die Spanbildungsbereiche 395. Die Erdelektrode 30 kann einen verbundenen Teil zwischen der zweiten Spitze 300 und dem Hauptkörper 37 umfassen. Der verbundene Teil ist ein Teil zwischen der zweiten Spitze 300 und dem Hauptkörper 37, der während des Schweißens geschmolzen und dann abgekühlt und verfestigt wurde (nachfolgend wird der verbundene Teil auch als „geschmolzener Teil“ bezeichnet). Die Fläche des geschmolzenen Teils ist aus der Querschnittfläche der zweiten Spitze 300 ausgenommen. Die Rissfläche ist eine Fläche, in welcher das Metall der zweiten Spitze 300 in dem polierten Querschnitt verloren gegangen ist. Die Rissfläche umfasst die Fläche der Spanbildungsbereiche 395 zusätzlich zu der Fläche des die Risse 390 angebenden Bereichs. Wenn die Spanbildungsbereiche 395 durch das Polieren verursacht werden, werden eine Vielzahl von Rissen in Bereichen in Entsprechung zu den Spanbildungsbereichen 395 der zweiten Spitze 300 vor dem Polieren gebildet. Deshalb kann die Rissbildungsfläche einschließlich der Fläche der Spanbildungsbereiche 395 als ein annähernder Index verwendet werden, der die Größe von Rissen in der zweiten Spitze 300 angibt. Die Querschnittfläche der zweiten Spitze 300 und die Rissfläche werden durch das Betrachten mit einem Mikroskop bestimmt. In der Tabelle von 3 gibt eine Bewertung „A“ an, dass der Rissflächenprozentsatz kleiner als 1% ist, gibt eine Bewertung „B“ an, dass der Rissflächenprozentsatz nicht kleiner als 1% und kleiner als 10% ist, und gibt eine Bewertung „C“ an, dass der Rissflächenprozentsatz nicht kleiner als 10% ist.
• Die Verformung (3) gibt das Bewertungsergebnis der Beständigkeit in Bezug auf eine durch einen Temperaturanstieg der zweiten Spitze 300 verursachte Verformung an. Beim Bewerten der Verformung wurde der weiter oben genannte thermische Test durchgeführt. 8 zeigt den Querschnitt der Erdelektrode 30 nach dem thermischen Test. Dieser Querschnitt enthält die Achse CL der zweiten Spitze 300, und 8 zeigt einen die zweite Spitze 300 enthaltenden Teil. Während des thermischen Tests werden die thermische Ausdehnung und die thermische Kontraktion der zweiten Spitze 300 wiederholt. Eine durch eine Wiederholung der thermischen Ausdehnung und der thermischen Kontraktion verursachte mechanische Spannung kann die zweite Spitze 300 verformen. Die durch eine Strichlinie in 8 angegebene zweite Spitze 300 ist die zweite Spitze 300 vor dem thermischen Test, und die durch eine durchgezogene Linie angegebene zweite Spitze 300 ist die zweite Spitze 300 nach dem thermischen Test. In 8 ist die Verformung der zweiten Spitze 300 aufgrund des thermischen Tests der Deutlichkeit halber vergrößert dargestellt. Wie in 8 gezeigt, kann die zweite Spitze 300 derart verformt werden, dass die Ecken gerundet sind. Eine derartige Verformung der zweiten Spitze 300 verursacht, dass die Distanz des Zwischenraums g (1 und 2) variiert. Um eine Variation der Distanz des Zwischenraums g zu verhindern, sollte die Verformung der zweiten Spitze 300 klein sein.
• Die Verformung wurde unter Verwendung der Änderungsgröße in der Vorstehlänge der zweiten Spitze 300 von einer Fläche 37r auf der Rückwärtsrichtung Dfr-Seite des Hauptkörpers 37 bewertet. In 8 gibt die Vorstehlänge Da eine Vorstehlänge der zweiten Spitze 300 vor dem thermischen Test an (nachfolgend auch als „Vor-Test-Vorstehlänge Da“ bezeichnet). Die Vorstehlänge Db gibt eine Vorstehlänge der zweiten Spitze 300 nach dem thermischen Test an (nachfolgend auch als „Nach-Test-Vorstehlänge Db“ bezeichnet). Diese Vorstehlängen Da und Db sind Längen in der Richtung parallel zu der Achse CL der zweiten Spitze 300. Ein Querschnitt für das Messen der Vor-Test-Vorstehlänge Da und ein Querschnitt für das Messen der Nach-Test-Vorstehlänge Db wurde vorbereitet, indem die Erdelektrode 30 wie in dem oben beschriebenen Fall des Querschnitts für die Vor-Test-Länge Dt und des Querschnitts für die Nach-Test-Länge Du in einem Kunstharz eingebettet wurde, und die Vorstehlängen Da und Db wurden basierend auf dem Maß der Querschnittbilder berechnet. Dann wurde die Verformung unter Verwendung einer Verformungsgröße Dd (= Db-Da) bewertet, die eine Differenz zwischen den Vorstehlängen ist. In der Tabelle von 3 gibt eine Bewertung „A“ an, dass die Verformungsgröße Dd kleiner als 0,03 mm ist, gibt eine Bewertung „B“ an, dass die Verformungsgröße Dd nicht kleiner als 0,03 mm und nicht größer als 0,05 mm ist, und gibt eine Bewertung „C“ an, dass die Verformungsgröße Dd 0,05 mm überschreitet.
• Das zusammenfassende Beurteilungsergebnis (3) gibt das Ergebnis wieder, das durch das Kombinieren der vier Testergebnisse erhalten wird. Eine Bewertung „A“ gibt an, dass alle vier Testergebnisse mit „A“ bewertet wurden. Eine Bewertung „B“ gibt an, dass entweder die „Spitzenrissbildung“ oder die „Verformung“ mit „B“ bewertet wurde, während die restlichen drei Testergebnisse mit „A“ bewertet wurden. Die Bewertung „C“ gibt an, dass die „Spitzenrissbildung“ und die „Verformung“ mit „B“ bewertet wurden, während die restlichen zwei Testergebnisse mit „A“ bewertet wurden. Die Bewertung „D“ gibt an, dass die „Verschleißbeständigkeit“ und/oder die „Abschälungsbeständigkeit“ mit „C“ bewertet wurden.
• Bei den Proben Nr. 1 und Nr. 2 enthielt die zweite Spitze 300 kein Pt und wurde die Verschleißbeständigkeit mit „C“ bewertet. Bei den Pt als eine Hauptkomponente enthaltenden Proben (insbesondere Nr. 6 und Nr. 32) wurde die Verschleißbeständigkeit mit „A“ bewertet. Wenn also die zweite Spitze 300 Pt als eine Hauptkomponente enthielt, wurde die Verschleißbeständigkeit der zweiten Spitze 300 verbessert.
• Bei den Proben Nr. 1 bis Nr. 3 und Nr. 5 bis Nr. 8 wurde die Abschälungsbeständigkeit mit „C“ bewertet. Bei den Proben Nr. 4 und Nr. 9 bis Nr. 32 wurde die Abschälungsbeständigkeit mit „A“ bewertet. Ein Hauptunterschied zwischen diesen zwei Gruppen ist darin gegeben, dass der Anteil von Ni in der zweiten Spitze 300 verschieden ist. Bei den Proben Nr. 1 bis Nr. 3 und Nr. 5 bis Nr. 8 ist der Anteil von Ni kleiner als 5 Gewichtsprozent. Bei den Proben Nr. 4 und Nr. 9 bis Nr. 32 ist der Anteil von Ni nicht kleiner als 5 Gewichtsprozent. Wie weiter oben beschrieben, ist die zweite Spitze 300 mit der äußeren Schicht 31 des Hauptkörpers 37 verbunden. Die äußere Schicht 31 enthält Ni als eine Hauptkomponente. Wenn also der Anteil von Ni in der zweiten Spitze 300 hoch ist, ist die Affinität zwischen der zweiten Spitze 300 und der äußeren Schicht 31 des Hauptkörpers 37 verbessert im Vergleich zu einem Fall, in dem der Anteil von Ni in der zweiten Spitze 300 gering ist. Daraus resultiert, dass die Beständigkeit gegenüber einer Abschälung der zweiten Spitze 300 von dem Hauptkörper 37 verbessert ist. Insbesondere wenn der Anteil von Ni nicht kleiner als 5 Gewichtsprozent ist (Nr. 4, Nr. 9 bis Nr. 32), ist die Abschälungsbeständigkeit unter einer schweren Bedingung wie etwa dem oben genannten thermischen Test im Vergleich zu einem Fall, in dem der Anteil von Ni kleiner als 5 Gewichtsprozent ist (Nr. 1 bis Nr. 3, Nr. 5 bis Nr. 8), verbessert.
• Die Anteile von Ni in den Proben Nr. 4 und Nr. 9 bis Nr. 32, der mit „A“ für die Abschälungsbeständigkeit bewertet wurde, liegen jeweils bei 5, 10 und 25 Gewichtsprozent. Ein bevorzugter Bereich für den Anteil von Ni kann unter Verwendung dieser drei Werte bestimmt werden. Insbesondere kann ein beliebiger dieser drei Werte als eine untere Grenze für den bevorzugten Bereich des Anteils von Ni verwendet werden. Zum Beispiel kann der Anteil von Ni bei 5 Gewichtsprozent oder mehr liegen. Ein beliebiger der drei Werte, der nicht kleiner als die untere Grenze ist, kann als eine obere Grenze des bevorzugten Bereichs des Anteils von Ni verwendet werden. Zum Beispiel kann der Anteil von Ni bei 20 Gewichtsprozent oder weniger liegen. Es ist anzunehmen, dass bei einem höheren Anteil von Ni die Affinität zwischen der zweiten Spitze 300 und dem Hauptkörper 37 größer ist. Deshalb kann der Anteil von Ni größer als 20 Gewichtsprozent sein.
• Bei den Proben Nr. 1 bis Nr. 4 wurde die Verschleißbeständigkeit mit „C“ bewertet. Bei den anderen Proben (insbesondere Nr. 6 bis Nr. 32) wurde die Verschleißbeständigkeit mit „A“ bewertet. Ein Hauptunterschied zwischen diesen zwei Gruppen besteht darin, dass die Verbindungsfläche Sz der zweiten Spitze 300 verschieden ist. Die Verbindungsflächen Sz in den Proben Nr. 1 bis Nr. 4 sind kleiner als 0,6 mm², während die Verbindungsflächen Sz in den Proben Nr. 6 bis Nr. 32 nicht kleiner als 0,6 mm² sind. Wenn die Verbindungsfläche Sz groß ist, wird Wärme besser von der zweiten Spitze 300 zu dem Hauptkörper 37 geleitet als in einem Fall, in dem die Verbindungsfläche Sz klein ist. Dadurch wird ein Temperaturanstieg in der zweiten Spitze 300 unterdrückt. Es wird also angenommen, dass der Verschleiß der zweiten Spitze 300 unterbunden wird, wenn die Verbindungsfläche Sz groß ist.
• Die Verbindungsflächen Sz in den Proben Nr. 6 bis Nr. 32, die mit „A“ für die Verschleißbeständigkeit bewertet wurden, sind jeweils 0,6, 1 und 2 (mm²) groß. Ein bevorzugter Bereich der Verbindungsfläche Sz kann unter Verwendung dieser drei Werte bestimmt werden. Insbesondere kann ein beliebiger der drei Werte als eine untere Grenze des bevorzugten Bereichs der Verbindungsfläche Sz verwendet werden. Zum Beispiel kann die Verbindungsfläche Sz 0,6 mm² oder größer sein. Außerdem kann ein beliebiger der drei Werte, der nicht kleiner als die untere Grenze ist, als eine obere Grenze des bevorzugten Bereichs der Verbindungsfläche Sz verwendet werden. Zum Beispiel kann der Verbindungsbereich Sz 2 mm² oder kleiner sein. Je größer die Verbindungsfläche Sz ist, desto stärker wird der Temperaturanstieg in der zweiten Spitze 300 unterbunden. Deshalb kann die Verbindungsfläche Sz auch größer als 2 mm² sein.
• Es können verschiedene Methoden für das Einstellen der Verbindungsfläche Sz verwendet werden. Zum Beispiel kann die Verbindungsfläche Sz eingestellt werden, indem der Außendurchmesser der zweiten Spitze 300 eingestellt wird.
• Bei der Probe Nr. 5 war die Verbindungsfläche Sz 0,6 mm² groß und wurde die Verschleißbeständigkeit mit „C“ bewertet. Bei den Proben Nr. 6 bis Nr. 16 und Nr. 29 bis Nr. 32 war die Verbindungsfläche Sz gleich derjenigen der Probe Nr. 5 und also 0,6 mm² groß und wurde die Verschleißbeständigkeit mit „A“ bewertet. Ein Hauptunterschied zwischen der Probe Nr. 5 und den Proben Nr. 6 bis Nr. 16 und Nr. 29 bis Nr. 32 besteht darin, dass der Gesamtanteil der anderen Komponenten als Pt und Ni verschieden ist. Bei der Probe Nr. 5 in der Zusammensetzung der zweiten Spitze 300 wird Rh als eine andere Komponente zusätzlich zu Pt und Ni verwendet und liegt der Anteil von Rh bei 5 Gewichtsprozent. Bei den Proben Nr. 6 bis Nr. 16 und Nr. 29 bis Nr. 32 werden in der Zusammensetzung der zweiten Spitze 300 eine oder mehrere der Komponenten Rh, Re, W und Ru als andere Komponenten zusätzlich zu Pt und Ni verwendet und liegt der Anteil dieser Komponenten bei nicht weniger als 10 Gewichtsprozent. Indem also die anderen Komponenten als Pt und Ni innerhalb der Komponenten in der zweiten Spitze 300 optimiert werden und der Gesamtanteil der Komponenten optimiert wird, wird die Verschleißbeständigkeit der zweiten Spitze 300 verbessert.
• Insbesondere enthalten die zweiten Spitzen 300 der Proben Nr. 9 bis Nr. 12 jeweils Rh, Re, W und Ru (und liegt der Anteil derselben bei 10 Gewichtsprozent). Jede dieser vier Proben erzielte ein zusammenfassendes Beurteilungsergebnis von „B“ (insbesondere wurde die Verschleißbeständigkeit mit „A“ bewertet, wurde die Abschälungsbeständigkeit mit „A“ bewertet und wurde die Spitzenrissbildung mit „A“ bewertet). Also jede der Komponenten Rh, Re, W und Ru verbesserte die Verschleißbeständigkeit, die Abschälungsbeständigkeit und die Beständigkeit gegenüber Rissen der zweiten Spitze 300.
• Weiterhin enthält die zweite Spitze 300 jeder der Proben Nr. 29 bis Nr. 32 zwei beliebige der Komponenten Rh, Re, W und Ru und ist der Gesamtanteil der Komponenten nicht kleiner als 10 Gewichtsprozent. Die Kombination dieser zwei Komponenten ist bei den Proben Nr. 29 und Nr. 32 verschieden. Jeder der vier Typen von Proben erzielte das mit „B bewertete zusammenfassende Bewertungsergebnis (insbesondere wurde die Verschleißbeständigkeit mit „A“ bewertet, wurde die Abschälungsbeständigkeit mit „A“ bewertet und wurde die Rissbildung mit „A“ bewertet). Wenn also die zweite Spitze 300 zwei Komponenten aus der Gruppe von Rh, Re, W und Ru enthielt und der Gesamtanteil dieser Komponenten nicht kleiner als 10 Gewichtsprozent war, wurde die Verschleißbeständigkeit, die Abschälungsbeständigkeit und die Beständigkeit gegenüber Rissen der zweiten Spitze 300 verbessert.
• Unter Berücksichtigung der Testergebnisse der Proben Nr. 9 bis Nr. 12 und Nr. 29 bis Nr. 32 wird angenommen, dass ein oder mehrere Typen von spezifischen Elementen, die optional aus der Gruppe von Rh, Re, W und Ru ausgewählt werden, die Verschleißbeständigkeit, die Abschälungsbeständigkeit und die Beständigkeit gegenüber Rissen der zweiten Spitze 300 verbessern können. Insbesondere wird angenommen, dass die Performanz der zweiten Spitze 300 verbessert wird, wenn die zweite Spitze 300 einen oder mehrere Typen von spezifischen Elementen enthält und der Gesamtgehalt derselben nicht kleiner als 10 Gewichtsprozent ist. Zum Beispiel kann die zweite Spitze 300 enthalten: zwei Typen von Elementen, die optional aus der Gruppe von Rh, Re, W und Ru ausgewählt werden, wobei der Gesamtgehalt derselben nicht kleiner als 10 Gewichtsprozent ist; drei Typen von Elementen, wobei der Gesamtgehalt derselben nicht kleiner als 10 Gewichtsprozent ist; oder vier Typen von Elementen, wobei der Gesamtgehalt derselben nicht kleiner als 10 Gewichtsprozent ist.
• Bei den Proben Nr. 21 bis Nr. 24 wurde die Spitzenrissbildung mit „B“ bewertet. Bei den anderen Proben (insbesondere Nr. 9 bis Nr. 20, Nr. 25 bis Nr. 32) wurde die Spitzenrissbildung mit „A“ bewertet. Ein Hauptunterschied zwischen diesen zwei Gruppen besteht darin, dass die durchschnittliche Korngröße Dz derselben verschieden ist. Die durchschnittlichen Korngrößen Dz der Proben Nr. 21 bis Nr. 24 betragen 200 µm, und die durchschnittlichen Korngrößen Dz der Proben Nr. 9 bis Nr. 20 und Nr. 25 bis Nr. 32 sind nicht größer als 150 µm.
• Allgemein breitet sich ein Riss in einem Metall entlang einer Korngrenze von Kristallkörnern aus. Außerdem variiert die Richtung, in der sich eine Korngrenze erstreckt, in Abhängigkeit von der Position, an welcher die Korngrenze divergiert. Deshalb stoppt ein entlang der Korngrenze fortschreitender Riss wahrscheinlich an einer Position, an welcher die Korngrenze divergiert. Wenn zum Beispiel ein erstes Kristallkorn, ein zweites Kristallkorn und ein drittes Kristallkorn gegeben sind und ein Riss an einer Korngrenze zwischen dem ersten Kristallkorn und dem zweiten Kristallkorn auftritt, stoppt dieser Riss wahrscheinlich an einer Position in Kontakt mit dem dritten Kristallkorn.
• Wenn wie oben beschrieben, ein Riss an einer Korngrenze auftritt, kann die Größe des Risses so groß wie ein Kristallkorn sein. Ein kleiner Riss tritt wahrscheinlich an jeder der Korngrenzen einer Vielzahl von Kristallkörnern auf. Wenn eine Vielzahl von kleinen Rissen einer Vielzahl von Kristallkörnern miteinander verbunden werden, kann ein großer Riss gebildet werden. Wenn die durchschnittliche Korngröße Dz klein ist, kann, weil die Größe eines Risses in Entsprechung zu einem Kristallkorn klein ist, die Größe des durch die Vielzahl von verbundenen Rissen gebildeten Risses reduziert werden. Wenn die durchschnittliche Korngröße Dz groß ist, ist die Größe eines Risses in Entsprechung zu einem Kristallkorn groß und ist die Größe eines durch eine Vielzahl von verbundenen Rissen gebildeten Risses wahrscheinlich groß. Deshalb wird angenommen, dass Risse in der zweiten Spitze 300 unterdrückt werden, wenn die durchschnittliche Korngröße Dz klein ist.
• Die durchschnittlichen Korngrößen in den Proben Nr. 9 bis Nr. 20 und Nr. 25 bis Nr. 32, die mit „A“ für die Spitzenrissbildung bewertet wurden, waren 150 µm oder kleiner als 50 µm. Ein bevorzugter Bereich der durchschnittlichen Korngröße Dz kann unter Verwendung dieser zwei Werte bestimmt werden. Insbesondere kann einer der zwei Werte als eine obere Grenze des bevorzugten Bereichs der durchschnittlichen Korngröße Dz verwendet werden. Zum Beispiel kann die durchschnittliche Korngröße Dz 150 µm oder kleiner sein. Je kleiner die durchschnittliche Korngröße Dz ist, desto mehr Risse in der zweiten Spitze 300 werden unterdrückt. Deshalb kann die durchschnittliche Korngröße Dz ein beliebiger von verschiedenen Werten kleiner als 50 µm sein.
• Die Spitzenrissbildung wird unter dem weiter oben genannten schweren thermischen Test bewertet. Die Betriebsbedingung für die Zündkerze 100 in einem tatsächlichen Verbrennungsmotor kann im Vergleich zu der schweren Bedingung für den oben genannten thermischen Test einfacher sein. In diesem Fall kann die durchschnittliche Korngröße Dz außerhalb des oben genannten bevorzugten Bereichs liegen. Zum Beispiel kann die durchschnittliche Korngröße Dz einer von verschiedenen Werten sein, die nicht größer als 200 µm sind. Die durchschnittliche Korngröße Dz kann größer als 200 µm sein.
• Es können verschiedene Methoden für das Einstellen der Korngröße Dz verwendet werden. Beim Herstellen der zweiten Spitze 300 kann eine Wärmebehandlung auf die zweite Spitze 300 angewendet werden. Eine derartige Wärmebehandlung der zweiten Spitze 300 verursacht, dass die Kristallkörner in der zweiten Spitze 300 wachsen, was eine vergrößerte Korngröße Dz zur Folge hat. Die Korngröße Dz wird zum Beispiel klein gehalten, indem während der Herstellung der zweiten Spitze 300 die Zeit der Wärmebehandlung reduziert wird, die Temperatur der zweiten Spitze 300 niedrig gehalten wird oder auf die Wärmebehandlung verzichtet wird.
• Bei den Proben Nr. 19 bis Nr. 22 und Nr. 25 bis Nr. 28 war das Bewertungsergebnis für eine Verformung gleich „A“. Weiterhin war bei den Proben Nr. 9 bis Nr. 18, Nr. 23, Nr. 24 und Nr. 29 bis Nr. 32 das Bewertungsergebnis für die Verformung „B“ oder „C“. Ein Hauptunterschied zwischen diesen zwei Gruppen besteht darin, dass das Härteverhältnis Hb/Ha zwischen diesen verschieden ist. Die Härteverhältnisse Hb/Ha der Proben Nr. 19 bis Nr. 22 und Nr. 25 bis Nr. 28 waren nicht größer als 2,3, und die Härteverhältnisse Hb/Ha der Proben Nr. 9 bis Nr. 18, Nr. 23, Nr. 24 und Nr. 29 bis Nr. 32 waren 2,5. Wenn wie weiter oben beschrieben, das Härteverhältnis Hb/Ha klein ist, wird eine Variation in der Härte der zweiten Spitze 300 auch dann unterdrückt, wenn ein Temperaturanstieg und eine Abkühlung der Zündkerze 100 wiederholt werden, wodurch eine Verformung der zweiten Spitze 300 unterdrückt wird. Insbesondere wenn das Härteverhältnis Hb/Ha nicht größer als 2,3 war (Nr. 19 bis Nr. 22, Nr. 25 bis Nr. 28), wurde eine Verformung der zweiten Spitze 300 unter der schweren Bedingung wie etwa bei dem weiter oben genannten thermischen Test im Vergleich zu einem Fall, in dem das Härteverhältnis Hb/Ha größer als 2,3 war (Nr. 9 bis Nr. 18, Nr. 23, Nr. 24, Nr. 29 bis Nr. 32), unterdrückt.
• Die Härteverhältnisse Hb/Ha der Proben Nr. 19 bis Nr. 22 und Nr. 25 bis Nr. 28, die mit „A“ für eine Verformung bewertet wurden, betrugen 2,1 oder 2,3. Ein bevorzugter Bereich des Härteverhältnisses Hb/Ha kann unter Verwendung dieser zwei Werte bestimmt werden. Insbesondere kann einer der zwei Werte als eine obere Grenze des bevorzugten Bereichs des Härteverhältnisses Hb/Ha verwendet werden. Zum Beispiel kann das Härteverhältnis Hb/Ha 2,3 oder kleiner sein. Außerdem kann einer dieser Werte, der nicht größer als der obere Wert ist, als eine untere Grenze des bevorzugten Bereichs des Härteverhältnisses Hb/Ha verwendet werden. Zum Beispiel kann das Härteverhältnis Hb/Ha 2,1 oder größer sein. Je kleiner das Härteverhältnis Hb/Ha ist, desto stärker wird eine Variation in der Härte der zweiten Spitze 300 unterdrückt. Auf diese Weise wird eine Verformung der zweiten Spitze 300 unterdrückt. Deshalb kann das Härteverhältnis Hb/Ha eines von verschiedenen Werten kleiner als 2,1 sein. Gewöhnlich ist das Härteverhältnis Hb/Ha nicht kleiner als 1.
• Die Verformung der zweiten Spitze 300 wird unter dem oben genannten schweren thermischen Test bewertet. Die Betriebsbedingung für die Zündkerze 100 in einem tatsächlichen Verbrennungsmotor kann einfacher als die schwere Bedingung für den oben genannten thermischen Test sein. In diesem Fall kann das Härteverhältnis Hb/Ha außerhalb des oben genannten bevorzugten Bereichs liegen. Zum Beispiel kann das Härteverhältnis Hb/Ha größer als 2,3 sein. Das Härteverhältnis Hb/Ha kann einer von verschiedenen Werten nicht größer als 2,5 sein oder kann größer als 2,5 sein.
• Es können verschiedene Methoden für das Einstellen des Härteverhältnisses Hb/Ha verwendet werden. Beim Herstellen der zweiten Spitze 300 kann eine Wärmebehandlung auf die zweite Spitze 300 angewendet werden. Eine derartige Wärmebehandlung der zweiten Spitze 300 verursacht ein Wachsen der Kristallkörner in der zweiten Spitze 300. Wenn die Kristallkörner in der zweiten Spitze 300 durch das Erhitzen der zweiten Spitze 300 zuvor gewachsen sind, wird ein weiteres Wachstum der Kristallkörner während der Verwendung der Zündkerze 100 unterdrückt. Es wird also ein kleines Härteverhältnis Hb/Ha realisiert und es kann eine Verformung der zweiten Spitze 300 während der Verwendung der Zündkerze 100 unterdrückt werden.
• Wenn die Anzahl der in der zweiten Spitze 300 enthaltenen Komponenten groß ist, ist ein Wachsen der Kristallkörner weniger wahrscheinlich als in einem Fall, in dem die Anzahl von Komponenten klein ist. Wenn also die zweite Spitze 300 eine größere Anzahl von Elementen aus Pt, Rh, Re, W, Ru und Ni enthält, wird ein Wachsen von Kristallkörnern während der Verwendung der Zündkerze 100 unterdrückt. Es wird also ein kleines Härteverhältnis Hb/Ha realisiert und es wird eine Verformung der zweiten Spitze 300 während der Verwendung der Zündkerze 100 unterdrückt.
• Je höher allgemein der Anteil von Ni in der zweiten Spitze 300 ist, desto härter ist die zweite Spitze 300. Zum Beispiel ist die zweite Spitze 300 härter, wenn der Anteil von Ni bei 10 Gewichtsprozent liegt, als wenn der Anteil von Ni bei 5 Gewichtsprozent liegt. Es wird also angenommen, dass durch das Erhöhen des Anteils von Ni ein kleines Härteverhältnis Hb/Ha realisiert wird.
• Um eine Verformung der zweiten Spitze 300 zu unterdrücken, ist das Härteverhältnis Hb/Ha vorzugsweise klein. Als eine Methode zum Reduzieren des Härteverhältnisses Hb/Ha kann zum Beispiel eine Methode zum Veranlassen eines vorausgehenden Wachsens von Kristallkörnern in der zweiten Spitze 300 durch das Erhitzen der zweiten Spitze 300 während des Herstellens derselben verwendet werden. Und um eine Spitzenrissbildung zu unterdrücken, ist die durchschnittliche Korngröße Dz wie oben beschrieben vorzugsweise klein. Um die durchschnittliche Korngröße Dz zu reduzieren, wird ein Temperaturanstieg der zweiten Spitze 300 während der Herstellung vorzugsweise unterdrückt. Wenn eine Wärmebehandlung auf die zweite Spitze 300 während der Herstellung der zweiten Spitze 300 angewendet wird, wird vorzugsweise eine Behandlungsbedingung unter Berücksichtigung eines Ausgleichs zwischen einer Unterdrückung einer Verformung der zweiten Spitze 300 und einer Unterdrückung einer Spitzenrissbildung in der zweiten Spitze 300 bestimmt. Zum Beispiel können Bedingungen wie etwa der Zeitverlauf für das Starten des Erhitzens, die Zeitdauer des Erhitzens, die Temperatur der zweiten Spitze 300 während des Erhitzens usw. experimentell bestimmt werden.
• Modifikationen
• (1) Was die Konfiguration der zweiten Spitze 300 angeht, können verschiedene andere Konfigurationen anstelle der oben beschriebenen Konfiguration verwendet werden. Zum Beispiel kann die Entladungsfläche 310 (2) nicht senkrecht zu der Achse CL der zweiten Spitze 300 sein, sondern kann diagonal in Bezug auf die Achse CL geneigt sein. Außerdem ist die Form der zweiten Spitze 300 nicht auf eine zylindrische Form beschränkt und können verschiedene andere Formen (z.B. eine quadratische Stangenform) verwendet werden. In jedem Fall können die durchschnittliche Korngröße Dz (5A und 5B) und das Härteverhältnis Hb/Ha (4) der zweiten Spitze unter Verwendung eines Querschnitts senkrecht zu der Entladungsfläche der zweiten Spitze bestimmt werden. Als ein derartiger Querschnitt kann ein Querschnitt, der die Mittenachse der zweiten Spitze enthält (z.B. erstreckt sich die Mittenachse von der Entladungsfläche zu einer gegenüberliegenden Fläche auf einer Seite gegenüber der Entladungsfläche), verwendet werden.
• Wenn die zweite Spitze eine quadratische Stangenform aufweist, kann die Verbindungsfläche Sz wie folgt berechnet werden. An der Außenfläche der zweiten Spitze wird die Länge eines Teils, die gleich der Länge einer Seite der gegenüberliegenden Fläche der zweiten Spitze (d.h. der mit dem Basismaterial verbundenen Fläche) ist, gemessen. Zum Beispiel wird die Länge einer Seite der Entladungsfläche der zweiten Spitze gemessen. Dann wird ein Querschnitt der zweiten Spitze, der durch einen mittleren Punkt der gemessenen Länge geht und senkrecht zu der Richtung der Länge ist, erhalten. In diesem Querschnitt wird die Breite der zweiten Spitze in der Richtung parallel zu der verbundenen Fläche gemessen. Die gemessene Breite der zweiten Spitze ist gleich der Länge einer anderen Seite der verbundenen Fläche, die senkrecht zu der Seite in Entsprechung zu der zuvor gemessenen Länge ist. Die Verbindungsfläche Sz kann durch das Multiplizieren der Länge der zwei derart spezifizierten Seiten berechnet werden.
• Wenn die zweite Spitze klein ist, kann es schwierig sein, die drei Testlinien La, Lb und Lc (5) an dem Querschnitt der zweiten Spitze anzuordnen. In diesem Fall können die drei Testlinien La, Lb und Lc an dem Querschnitt der zweiten Spitze mit einer reduzierten Distanz dk angeordnet werden. Alternativ dazu können die drei Testlinien La, Lb und Lc mit einer reduzierten Distanz zwischen der Entladungsfläche (z.B. der Entladungsfläche 310) und der ersten Linie La angeordnet werden.
• (2) Die Zusammensetzung der zweiten Spitze 300 ist nicht auf die Zusammensetzungen der Proben von 3 beschränkt, und es können auch verschiedene andere Zusammensetzungen verwendet werden. Zum Beispiel kann die zweite Spitze 300 enthalten: Pt als eine Hauptkomponente; nicht weniger als 5 Gewichtsprozent von Ni; und insgesamt 10 Gewichtsprozent oder mehr eines oder mehrere Elemente, die optional aus der Gruppe ausgewählt werden, die Rh, Re, Ru und W umfasst. Die Zusammensetzung der zweiten Spitze 300 kann eine Zusammensetzung sein, die Iridium (Ir) enthält.
• (3) Die Konfiguration der Erdelektrode 30 ist nicht auf die Konfiguration von 2 beschränkt, und es können auch verschiedene andere Konfigurationen verwendet werden. Zum Beispiel kann auf die Vertiefung 400 verzichtet werden und kann die zweite Spitze 300 mit der flachen Außenfläche des Hauptkörpers 37 (in diesem Fall mit der äußeren Schicht 31) verbunden sein. Die Methode für das Verbinden der zweiten Spitze 300 mit dem Hauptkörper 37 (in diesem Fall mit der äußeren Schicht 31) ist nicht auf ein Widerstandsschweißen beschränkt, und es können auch andere Methoden verwendet werden. Zum Beispiel kann die zweite Spitze 300 mit der äußeren Schicht 31 durch Laserschweißen verbunden werden. Allgemein können die zweite Spitze 300 und der Hauptkörper 37 miteinander durch verschiedene andere Typen von Schweißen verbunden werden.
• (4) Die oben genannten verschiedenen Konfigurationen der zweiten Spitze 300 der Erdelektrode 30 können auf die erste Spitze 29 der Mittenelektrode 20 angewendet werden. Zum Beispiel kann die erste Spitze 29 enthalten: Pt als eine Hauptkomponente; nicht weniger als 5 Gewichtsprozent von Ni; und insgesamt 10 Gewichtsprozent oder mehr eines oder mehrerer Elemente, die optional aus der Gruppe ausgewählt werden, die Rh, Re, Ru und W umfasst.
• (5) Die Konfiguration der Zündkerze 100 ist nicht auf die Konfiguration von 1 beschränkt, und es können auch verschiedene andere Konfigurationen verwendet werden. Zum Beispiel kann auf die vordere Dichtung 8 verzichtet werden. In diesem Fall hält der vorstehende Teil 56 der Metallhülse 50 direkt den Reduzierter-Außendurchmesser-Teil 16 des Isolators 10. Außerdem kann auf den Widerstand 73 verzichtet werden. Ein magnetischer Körper kann zwischen der Mittenelektrode 20 und dem Metallanschluss 40 in dem Durchgangsloch 12 des Isolators 10 angeordnet sein. Die erste Spitze 29 an der Mittenelektrode 20 kann weggelassen werden. Die zweite Spitze der Erdelektrode 30 kann weggelassen werden. Anstatt der vorderen Endfläche der Mittenelektrode (z.B. einer Fläche auf der Vorwärtsrichtung Df-Seite der ersten Spitze 29 von 1) können die Seitenfläche der Mittenelektrode (eine Fläche der Zündkerze 10 in der Richtung senkrecht zu der Achse CL) und die Erdelektrode einen Zwischenraum für eine Funkenentladung bilden. Deshalb kann die Mittenachse der Spitze der Erdelektrode verschieden von der Mittenachse der Zündkerze sein. Die Gesamtanzahl von Zwischenräumen für die Funkenentladung kann zwei oder mehr sein. Es kann auf die Erdelektrode 30 verzichtet werden. In diesem Fall kann eine Funkenentladung zwischen der Mittenelektrode 20 der Zündkerze und einer anderen Komponente in der Verbrennungskammer verursacht werden.
• Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsformen und modifizierten Ausführungsformen beschrieben, wobei die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung die vorliegende Erfindung verdeutlichen sollen und die vorliegende Erfindung in keiner Weise einschränken. Die hier beschriebenen Ausführungsformen können auf verschiedene Weise geändert und modifiziert werden, ohne dass deshalb der durch die Ansprüche und deren Äquivalente definierte Erfindungsumfang verlassen wird.
• Bezugszeichenliste

8

vordere Dichtung

9

Dichtung

10

Isolator

10t

vorderer Endteil

11

Reduzierter-Innendurchmesser-Teil

12

Axialloch (Durchgangsloch)

13

hinterseitiger Stammteil

14

großdurchmessriger Teil

15

vorderseitiger Stammteil

16

Reduzierter-Außendurchmesser-Teil

19

Schenkelteil

20

Mittenelektrode

20t

Teil

21

äußere Schicht

22

Kernteil

23

Flanschteil

24

Kopfteil

27

Axialteil

28

stangenförmiger Teil

29

erste Spitze

30

Erdelektrode

31

äußere Schicht

32

innere Schicht

33

Basisendteil

34

vorderer Endteil

37

Hauptkörper

37r

Fläche

40

Metallanschluss

41

Axialteil

48

Flanschteil

49

Kappenmontageteil

50

Metallhülse

51

Werkzeugeingreifteil

52

vorderseitiger Stammteil

53

hinterer Endteil

54

mittlerer Stammteil

54f

Sitzfläche

55

vordere Endfläche

56

vorstehender Teil

56r

hintere Fläche

57

Schraubteil

58

gekrümmter Teil (Verbindungsteil)

59

Durchgangsloch

61

Ringglied

70

Talk

72

erster Dichtungsteil

73

Widerstand

74

zweiter Dichtungsteil

100

Zündkerze

210

Entladungsfläche

300

zweite Spitze

310

Entladungsfläche

320

gegenüberliegende Fläche

330

Seitenfläche

340

Teil

395

Spanbildungsbereich

400

Vertiefung

420

Bodenfläche

430

Seitenfläche

500

Kantenteil

g

Zwischenraum

Df

Vorderendrichtung (Vorwärtsrichtung)

Dfr

Hinterendrichtung (Rückwärtsrichtung)

P1

Messposition

CL

Mittenachse (Achse)

La bis Lc

Testlinie

Ga bis Gc

Kristallkorn

Da, Db

Vorstehlänge

Dd

Verformungsgröße

di

Intervall

dk

Distanz

Lp, Lq

Referenzlinie

dp

Distanz

dq

Distanz

Ps

Teil

Dt

Vor-Test-Länge

Du

Nach-Test-Länge

Dz

Korngröße

Sz

Verbindungsfläche

S34

Zwischenraum

Lae

Ende

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 2010238498 [0003]

Claims (3)

1. Zündkerze (100), die eine Mittenelektrode (20) und eine Erdelektrode (30) umfasst und in der ein Zwischenraum (g) zwischen der Mittenelektrode (20) und der Erdelektrode (30) vorgesehen ist, wobei wenigstens eine (30) der Mittenelektrode (20) und der Erdelektrode (30) mit einem Basismaterial (31), das Nickel (Ni) als eine Hauptkomponente enthält, und mit einer Spitze (300), die mit dem Basismaterial (31) verbunden ist und Platin (Pt) als eine Hauptkomponente enthält, versehen ist, wobei die Spitze (300) eines oder mehrere Elemente enthält, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Rhodium (Rh), Rhenium Re), Ruthenium (Ru) und Wolfram (W) umfasst, wobei der Gesamtgehalt der Elemente nicht weniger als 10 Gewichtsprozent ausmacht, und weiterhin 5 Gewichtsprozent oder mehr Nickel (Ni) enthält, wobei die Spitze (300) eine Entladungsfläche (310) aufweist, die den Zwischenraum (g) bildet, wobei eine gegenüberliegende Fläche (320), die eine Fläche der Spitze (300) auf einer Seite gegenüber der Entladungsfläche (310) ist, mit dem Basismaterial (31) verbunden ist, und wobei eine Verbindungsfläche (Sz) zwischen der gegenüberliegenden Fläche (320) der Spitze (300) und dem Basismaterial (31) nicht kleiner als 0,6 mm² ist.
2. Zündkerze (100) nach Anspruch 1, wobei: die durchschnittliche Korngröße (Dz) von Kristallkörnern in einem Querschnitt senkrecht zu der Entladungsfläche (310) der Spitze (300) nicht größer als 150 µm ist.
3. Zündkerze (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die Beziehung Hb/Ha ≤ 2,3 erfüllt wird, wobei Hb eine Vickers-Härte in dem Querschnitt senkrecht zu der Entladungsfläche (310) der Spitze (300) wiedergibt und Ha eine Vickers-Härte in dem Querschnitt der Spitze (300) wiedergibt, wobei die Vickers-Härte Ha nach einem Prozess gemessen wird, in dem die Spitze (300) zehn Stunden lang bei 1200°C in einer Argon (Ar)-Atmosphäre gehalten wird.

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