專利名稱：火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)置在火花塞的電極頂端的電極頭的組成。
背景技術(shù)：
目前，作為設(shè)置在火花塞的電極頂端的電極頭的材料，已經(jīng)實用化的有鉬(Pt)。另夕卜，提出了使用鈀(Pd)作為稀有金屬Pt的替代材料的電極頭的方案(例如專利文獻(xiàn)I)。然而，Pd的熔點(diǎn)比Pt低，因此，與Pt相比耐火花消耗性差，另外，存在燃燒室溫度高時顆粒生長而發(fā)生電極頭剝離、破裂這樣的問題?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特公平5-47954號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開平10-22053號公報專利文獻(xiàn)3 日本特開2002-83663號公報專利文獻(xiàn)4 W02008/014192號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題而成的，其目的在于，提供能提高以Pd為主成分的電極頭的耐火花消耗性、并且能抑制電極頭產(chǎn)生剝離 破裂的技木。用于解決問題的方案本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題的至少一部分，可以采取以下的實施方式或應(yīng)用例。[應(yīng)用例I]ー種火花塞，其特征在于，其是在電極的頂端部具備電極頭的火花塞，前述電極頭以Pd為主成分，Pd的含量為40重量％以上，含有Ir、Ni、Co、Fe中的至少ー種元素，含有Ir時，Ir的含量為0. 5重量％以上且20重量％以下，含有Ni、Co、Fe中的至少ー種元素時，該ー種元素的含量為0. 5重量％以上且40重量％以下，所述電極頭還含有Pt、Re、Rh、Ru中的至少ー種元素，Pt、Re、Rh、Ru的含量合計為5重量％以上且40重量％以下，含有Re、Rh、Ru中的任意元素時，該元素的含量合計為10重量％以下，含有Pt時，Pt的含量為16重量％以上且40重量％以下。根據(jù)應(yīng)用例I所述的火花塞，能夠使電極頭的熔點(diǎn)升高，并且，能夠抑制電極頭的脆化。因此，能夠提高以Pd為主成分的電極頭的耐火花消耗性，并且能抑制電極頭產(chǎn)生剝尚 破裂。
[應(yīng)用例2]根據(jù)應(yīng)用例I所述的火花塞，其特征在干，前述電極頭還含有的Ti、Zr、Hf、稀土元素中的任ー種元素的含量為0. 05重量％以上且0.5重量％以下。根據(jù)應(yīng)用例2的火花塞，能夠抑制電極頭的顆粒生長，因此，能夠進(jìn)一歩提高以Pd為主成分的電極頭的耐火花消耗性，并且能夠進(jìn)一歩抑制電極頭發(fā)生剝離 破裂。需要說明的是，本發(fā)明可以通過各種方式實現(xiàn)。例如可以通過火花塞的制造方法及制造裝置等方式來實現(xiàn)。



圖I是本發(fā)明的一個實施方式的火花塞100的局部剖視圖。圖2是火花塞100的中心電極20的頂端部22附近的放大圖。圖3是放大表示電極頭90，95與電極20，30的接合部的剖視圖。圖4是以表的形式表示樣品f 32中使用的電極頭材料的組成和其評價結(jié)果的說明圖。圖5是以表的形式表示樣品33 43中使用的電極頭材料的組成和其評價結(jié)果的說明圖。
具體實施例方式接著，按照以下順序?qū)Ρ景l(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。A.實施方式Al.火花塞的結(jié)構(gòu)A2.電極頭的組成A3.電極的組成B.實驗例C.實施方式的變形例A.實施方式Al.火花塞的構(gòu)造圖I是作為本發(fā)明的一個實施方式的火花塞100的局部剖視圖。其中，在圖I中，將火花塞100的軸線方向OD作為附圖中的上下方向、將下側(cè)作為火花塞100的頂端側(cè)、將上側(cè)作為火花塞100的后端側(cè)進(jìn)行說明?；鸹ㄈ?00具有絕緣電瓷10、主體配件50、中心電極20、接地電極30、以及端子配
件40。中心電極20以沿著軸線方向OD延伸的狀態(tài)保持在絕緣電瓷10內(nèi)。絕緣電瓷10作為絕緣體發(fā)揮作用，主體配件50保持該絕緣電瓷10。端子配件40設(shè)置于絕緣電瓷10的后端部。中心電極20在軸孔12內(nèi)朝向后端側(cè)延伸設(shè)置，經(jīng)由密封體4及陶瓷電阻3而與端子配件40電連接。高壓線纜(未圖示)借助插頭(未圖示)連接于端子配件40，并施加高電壓。其中，關(guān)于中心電極20和接地電極30的結(jié)構(gòu)將在后面使用圖2詳細(xì)描述。絕緣電瓷10是燒結(jié)氧化鋁等而形成的，并具有在軸線中心形成向軸線方向OD延伸的軸孔12的筒形狀。在軸線方向OD的大致中央形成有外徑最大的凸緣部19，在比該凸緣部19靠后端側(cè)(圖I中的上側(cè))的位置形成有后端側(cè)胴部18。在比凸緣部19靠頂端側(cè)(圖I中的下側(cè))的位置形成有外徑小于后端側(cè)胴部18的外徑的頂端側(cè)胴部17，并且，在比該頂端側(cè)胴部17靠頂端側(cè)的位置形成有外徑小于頂端側(cè)胴部17的外徑的腿長部13。腿長部13越靠近頂端側(cè)直徑越小，在將火花塞100安裝在內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)頭200時，該火花塞100暴露于燃燒室。腿長部13和頂端側(cè)胴部17之間形成有臺階部15。主體配件50是由低碳鋼材形成的圓筒狀的配件，將火花塞100固定于內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)頭200。而且，主體配件50在內(nèi)部支承絕緣電瓷10，絕緣電瓷10的、從其后端側(cè)胴部18的局部到腿長部13的部位由主體配件50包圍。另外，主體配件50具有工具卡合部51和安裝螺紋部52。工具卡合部51是供火花塞扳手(未圖示)嵌合的部位。主體配件50的安裝螺紋部52是形成有螺紋牙的的部位，且與設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的上部的發(fā)動機(jī)頭200的安裝螺紋孔201相螺合。
在主體配件50的工具卡合部51和安裝螺紋部52之間形成有凸緣狀的密封部54。在安裝螺紋部52和密封部54之間的螺紋頸59上套插有通過彎折板體而形成的環(huán)狀的墊片5。在將火花塞100安裝于發(fā)動機(jī)頭200吋，墊片5在密封部54的基座面55和安裝螺絲孔201的開ロ周緣部205之間被壓扁變形。因該墊片5的變形，火花塞100和發(fā)動機(jī)頭200之間被密封，確保借助了安裝螺絲孔201的發(fā)動機(jī)內(nèi)的氣密性。在主體配件50的比工具卡合部51靠后端側(cè)的位置設(shè)置有薄壁的壓緊連接部53。并且，與壓緊連接部53同樣，在密封部54和工具卡合部51之間設(shè)置有薄壁的彎曲部58。從主體配件50的工具卡合部51到壓緊連接部53的內(nèi)周面和絕緣電瓷10的后端側(cè)胴部18的外周面之間安裝有環(huán)狀的環(huán)構(gòu)件6、7。進(jìn)而，在兩個環(huán)構(gòu)件6、7之間充填有滑石(talc)9的粉末。如果以向內(nèi)側(cè)彎折的方式壓緊壓緊連接部53，則絕緣電瓷10被隔著環(huán)構(gòu)件6、7及滑石9朝向主體配件50內(nèi)的頂端側(cè)按壓。由此，絕緣電瓷10的臺階部15被形成于主體配件50的內(nèi)周的臺階部56支承，主體配件50和絕緣電瓷10成為一體。此時，主體配件50和絕緣電瓷10之間的氣密性利用安裝在絕緣電瓷10的臺階部15和主體配件50的臺階部56之間的環(huán)狀的板密封件8所保持，從而防止燃燒氣體的流出。彎曲部58以在壓緊時伴隨壓縮カ的施加而朝外卷曲變形的方式構(gòu)成，使滑石9的壓縮沖程起作用來提高主體配件50內(nèi)的氣密性。另外，主體配件50的比臺階部56靠頂端側(cè)的位置和絕緣電瓷10之間設(shè)置有規(guī)定尺寸的間隙C。圖2是火花塞100的中心電極20的頂端部22附近的放大圖。中心電極20是棒狀的電極，具有在電極母材21的內(nèi)部埋設(shè)有芯材25的結(jié)構(gòu)。電極母材21由以Inconel (商標(biāo)名)600或者601等鎳(Ni)或者以Ni為主要成分的合金形成。芯材25由以相比于電極母材21導(dǎo)熱性優(yōu)異的銅(Cu)或者將Cu作為主要成分的合金形成。通常，中心電極20是通過在形成為有底筒狀的電極母材21的內(nèi)部裝入芯材25、并從底側(cè)進(jìn)行擠出成形并拉伸而制作的。芯材25形成為在胴部分呈大致恒定的外徑、但在頂端側(cè)呈錐形的形狀。中心電極20的頂端部22比絕緣電瓷10的頂端部11突出。在中心電極20的頂端部22的頂端面接合有中心電極頭90。中心電極頭90具有沿著軸線方向OD延伸的大致圓柱形狀。其中，關(guān)于中心電極頭90的具體的組成將在后面進(jìn)行敘述。接地電極30由耐腐蝕性較高的金屬形成，例如由Inconel (商標(biāo)名)600或者601等Ni合金形成。該接地電極30的基部32通過焊接接合于主體配件50的頂端面57。此夕卜，接地電極30彎曲，接地電極30的頂端部33與中心電極頭90的端面92相対。進(jìn)而，在接地電極30的頂端部33接合有接地電極頭95。接地電極頭95的端面96與中心電極頭90的端面92相対。另外，接地電極頭95能夠由與中心電極頭90相同的材料形成。需要說明的是，以下，將中心電極20和接地電極30匯總稱作“電極20、30”，將接地電極頭95和中心電極頭90匯總稱作“電極頭90、95”。此外，在中心電極頭90和接地電極頭95之間形成有作為產(chǎn)生火花的間隙的火花放電間隙G(mm)。另外，火花塞100的結(jié)構(gòu)不限定上述結(jié)構(gòu)，也可以是更簡單或者更復(fù)雜的其他結(jié)構(gòu)。A2.電極頭的組成
圖3是放大表示電極頭90、95和電極20、30之間的接合部的剖視圖。其中，該圖3示出將電極頭90、95直接焊接于電極20、30的例子。電極頭90、95由以Pd作為主要成分的合金、即以重量％計所含Pd最多的合金形成。電極頭90、95利用激光焊接接合于電極20、30，在其接合處形成有激光熔融部120。由于激光熔融部120是在將電極頭90、95焊接于電極20、30時形成的，所以含有電極頭90、95和電極20、30兩者的金屬成分。并且，電極頭90、95也可以利用電阻焊接等其他方法接合于電極20、30。電極頭90、95的材料(電極頭材料)優(yōu)選Pd的含量為40重量％以上。這是因為，Pd沒有Pt稀有、容易利用，價格也低，因此，含有較多Pd的電極是理想的。電極頭材料還優(yōu)選銥(Ir)的含量為0. 5重量％以上且20重量％以下。在電極頭材料中添加Ir時,熔點(diǎn)升高,耐火花消耗性増大。這是由于,通過熔點(diǎn)升高電極頭材料的濺射率降低、或者內(nèi)燃機(jī)內(nèi)在運(yùn)轉(zhuǎn)時的溫度升高引起的顆粒生長受到抑制的緣故。這里，濺射率是濺射中彈飛的試樣固體的原子數(shù)與入射到試樣固體的表面的離子數(shù)的比例。另外，已知，顆粒生長是引起晶界中的破裂的原因之一，電極材料中，內(nèi)燃機(jī)中運(yùn)轉(zhuǎn)時的顆粒生長的程度大時，會發(fā)生剝離、破裂。Ir和Pd為完全固溶體，因此，Ir的添加量越多，熔點(diǎn)越高，濺射率降低的效果越大。為了有效地増大電極頭材料的熔點(diǎn)并抑制顆粒生長，Ir的添加量優(yōu)選為0. 5重量％以上，更優(yōu)選為12重量％以上。另ー方面，雖然Ir和Pd是完全固溶的,但添加大量Ir時會發(fā)生斯賓那多分解(spinodal decomposition)，例如Pd為37重量％時，在1482°C以下的溫度范圍存在Ir固溶體+Pd固溶體的2相區(qū)域。其結(jié)果，從微觀方面考慮時，存在和所希望的組成不同的部分，難以獲得上述效果。另外，由于該2相分離，電極頭材料脆化，會容易因在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時的冷熱循環(huán)而發(fā)生破裂、剝離。另外，發(fā)生了 2相分離的電極頭材料有加工性降低、生產(chǎn)率差的擔(dān)心。鑒于上述情況，Ir的添加量優(yōu)選為20重量％以下，更優(yōu)選為16重量％以下。另外，電極頭材料優(yōu)選與Ir 一同、或代替Ir含有鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)中的至少ー種元素。含有Ni、Co、Fe中的至少ー種元素時，優(yōu)選每個元素的含量為0. 5重量％以上且40重量％以下。Ni、Co、Fe為濺射率小的元素，因此，能提高電極頭材料的耐火花消耗性。另外，本實施方式的電極頭90、95結(jié)合于Ni或以Ni為主成分的合金的電極20、30。Pd和Ni的熱膨脹率之差在室溫下為約3ppm(百萬分率(parts per million) )/°C左右。同樣，Pd和Co (或Fe)的熱膨脹率之差也小。因此，在電極頭材料中添加Ni、Co、Fe時，電極頭90、95和電極20、30的熱膨脹率之差變小，因此，電極頭90、95和電極20、30的接合性提高，其結(jié)果，能夠提高火花塞100的耐熱循環(huán)性(耐剝離性)。由于上述熱膨脹率的差引起的熱應(yīng)力，電極頭材料可能發(fā)生剝離、破裂，關(guān)于這里的破裂，材料脆化(氫脆化、顆粒生長引起的晶界強(qiáng)度劣化)所帯來的影響大。為了抑制該氫脆化，添加上述Ir、Ni、Co、Fe元素也是有效的,這些元素的添加量優(yōu)選為0. 5重量％以上。需要說明的是，發(fā)生氫脆化的理由在于，運(yùn)轉(zhuǎn)中的內(nèi)燃機(jī)的氣氛中水分、燃料熱分解而產(chǎn)生氫，產(chǎn)生的氫擴(kuò)散到氫透過性高的Pd中。另外，對于顆粒生長引起的晶界強(qiáng)度劣化，也能通過添加上述Ir、Ni、Co、Fe元素來抑制,為了有效地抑制顆粒生長,這些元素的添加量為0. 5重量％以上是優(yōu)選的。另ー方面，含有Ni、Co、Fe中的至少ー種元素時，如果每個元素的含量為40重量％以下，則能夠抑制電極頭材料的熔點(diǎn)降低、抑制Ni、Co、Fe元素的氧化。即，能夠抑制電極頭材料的耐火花消耗性的降低。因此，含有Ni、Co、Fe中的至少ー種元素時，優(yōu)選每個元素的含量為40重量％以下。 需要說明的是，在電極頭材料中，也可以添加Ir、Ni、Co、Fe元素中的多個元素，但其合計量優(yōu)選不超過60重量％。這是因為，如上所述，Pd優(yōu)選為40重量％以上。電極頭材料優(yōu)選還含有鉬(Pt)、錸(Re)、銠(Rh)、釕(Ru)中的至少ー種元素，優(yōu)選該元素的含量合計為5重量％以上且40重量％以下。并且，含有Pt時，優(yōu)選Pt的含量為18重量％以上且40重量％以下,含有Re、Rh、Ru中的任意元素時,優(yōu)選該元素的含量合計為5重量％以上且10重量％以下。對其理由進(jìn)行說明。Pt、Re、Rh、Ru的熔點(diǎn)比Pd高，濺射率低。因此，將Pt、Re、Rh、Ru元素添加到電極頭材料中時，電極頭材料的熔點(diǎn)升高，并且濺射率變小。其結(jié)果，中心電極頭90、95的耐火花消耗性増大。于是,為了有效地增大耐火花消耗性，優(yōu)選Pt、Re、Rh、Ru的含量合計為5重量％以上。需要說明的是，Pt的含量為16重量％以上且40重量％以下的范圍吋，也能夠有效地提高耐火花消耗性。另ー方面，Pt、Re、Rh、Ru均與上述Ir同樣，在和Pd的2元體系中，大量添加時，會和Pd發(fā)生2相分離。發(fā)生2相分離時，會導(dǎo)致電極頭材料脆化及加工性降低。鑒于上述情況，Pt元素的含量優(yōu)選為40重量％以下，Re、Rh、Ru元素的含量合計優(yōu)選為10重量％以下。另外，Pt, Re、Rh、Ru元素的含量合計優(yōu)選為40重量％以下。電極頭材料還優(yōu)選鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、或者稀土元素中的任ー種元素的含量為0. 05重量％以上且0. 5重量％以下，更優(yōu)選為0. 2重量％以上且0. 5重量％以下。作為稀土元素，優(yōu)選鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)，特別優(yōu)選 Y、Nd。將Ti、Zr、Hf、稀土元素添加到電極頭材料中時，能夠抑制內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中的顆粒生長。其結(jié)果，電極頭90、95的耐熱循環(huán)性提高。為了有效地抑制顆粒生長，優(yōu)選Ti、Zr、Hf 、稀土元素的含量為0. 05重量％以上。另外，如果使Ti、Zr、Hf、稀土元素的含量為0. 5重量％以下，則能抑制與由Ni或以Ni為主成分的合金形成的電極20、30的接合界面、晶界界面生成氧化物，能抑制由該氧化物導(dǎo)致的電極頭90、95的耐久性降低。需要說明的是，Ti、Zr、Hf、稀土元素可以以元素単體添加，也可以以氧化物的形式添加。以氧化物的形式添加吋，同樣，通過使其含量為0. 05重量％以上，也能有效地抑制顆粒生長，通過使其含量為0. 5重量％以下，能抑制由電極頭90、95和電極20、30的接合界面聚集氧化物而引起的熔接強(qiáng)度降低、并且能抑制加工性降低。
電極頭材料還優(yōu)選制造時可能混入的不可避免的雜質(zhì)的含量為0. 2重量％以下。這里，不可避免的雜質(zhì)不是制造時有意混入的雜質(zhì)，而是因混入原材料中、或在制造過程中混入而殘留在最終的電極頭材料中的物質(zhì)。即，不可避免的雜質(zhì)為與Pd、Ir、Ni、Co、Fe、Pt、Re、Rh、Ru、Ti、Zr、Hf、稀土類元素不同的元素,例如可列舉出硼(B)、鈉(Na)、招(Al)、娃
(Si)JJKB a)、氧(0)等。在內(nèi)燃機(jī)中運(yùn)轉(zhuǎn)時，不可避免的雜質(zhì)聚集在電極頭材料的晶界，將氧引入到內(nèi)部，促進(jìn)了氧化消耗。同時，不可避免的雜質(zhì)有成為引起晶界氧化、引起晶界破裂的原因的擔(dān)心。因此，為了抑制晶界破裂的發(fā)生，不可避免的雜質(zhì)的含量優(yōu)選設(shè)為0. 2重量％以下，更優(yōu)選設(shè)為0. I重量％以下。電極頭材料還優(yōu)選制造時作為不可避免的雜質(zhì)而含有的氧的含量以質(zhì)量為基準(zhǔn)計為300ppm (parts per million)以下。如果使電極頭材料中的溶存氧的濃度為300ppm以下，則能抑制所謂的發(fā)汗。發(fā)汗是內(nèi)燃機(jī)內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時電極頭材料部分熔融的現(xiàn)象。發(fā)汗有 引起中心電極頭90和接地電極頭95的短路等不良情況的擔(dān)心。認(rèn)為發(fā)汗的機(jī)理如下。在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)，由于燃燒產(chǎn)生的水分分解、或由于燃料熱分解而產(chǎn)生氫。產(chǎn)生的氫擴(kuò)散在電極頭材料內(nèi)。已知Pd與Pt相比，氫溶解量 透過性非常大。在以Pd為主成分的電極頭材料的情況下，有時氫與Pd內(nèi)的溶存氧反應(yīng)、在電極頭材料的內(nèi)部產(chǎn)生水蒸氣。由于水蒸氣的產(chǎn)生，發(fā)生電極頭材料的膨脹和內(nèi)部氧化、或者水蒸氣在還原條件下解離成氫和氧。由于這樣的反應(yīng)的重復(fù)進(jìn)行，電極頭材料成為海面狀組織，散熱變差、過度熱溶解而出現(xiàn)發(fā)汗。為了抑制這樣的發(fā)汗的產(chǎn)生，如上所述，溶存氧量優(yōu)選為300ppm以下。A3.電極的組成以下，對接合電極頭90、95的中心電極20及接地電極30的材料(母材材料)的組
成進(jìn)行說明。母材材料優(yōu)選Si元素的含量為3重量％以下。如上所述,母材材料由Ni或以Ni為主成分的合金形成，為了提高耐氧化性，有時添加Al、Cr、Si元素。這些元素在內(nèi)燃機(jī)中運(yùn)轉(zhuǎn)時的高溫環(huán)境下擴(kuò)散在電極頭90、95側(cè)。這些添加元素中，Si相比于Pd會在較低的溫度下發(fā)生共晶反應(yīng)。另外，Si由于對Pd的可固溶量非常少，因此，會因少量的擴(kuò)散而發(fā)生共晶反應(yīng)。Pd和Si的共晶溫度為821°C。因此，內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時所假定的電極頭90、95的到達(dá)溫度即約1100°C超過了共晶溫度，電極頭材料局部生成液相。電極頭材料生成液相吋，有引起耐火花消耗性劣化、晶界氧化、顆粒粗大化引起的破裂、發(fā)汗等的擔(dān)心，有電極頭90、95的耐久性降低的擔(dān)心。為了抑制這些不良情況，優(yōu)選母材材料的Si的含量為3重量％以下。B.實驗例為了確認(rèn)本實施方式的效果，準(zhǔn)備多個火花塞的樣品，進(jìn)行評價試驗。評價試驗的內(nèi)容和評價基準(zhǔn)將在后面敘述。多個樣品中，接地電極頭95由多種電極頭材料制作，并且接地電極30由多種母材材料制作。電極頭材料利用在Pd金屬中以規(guī)定的比例配混規(guī)定的添加元素(Ir、Ni、Co、Fe、卩し1^、他、1 11、11、2へ1^、稀土元素)并溶解的溶解法來制作。電極頭材料成形為直徑0. 9mm、高度0. 6mm的圓筒狀的接地電極頭95。電極頭材料中不可避免的雜質(zhì)的量利用輝光放電質(zhì)譜法(GS-MS :Glow Discharge Mass Spectrometry)測定。電極頭材料中溶存氧量通過使電極頭材料在非活性氣體中加熱熔解、利用非分散紅外吸收法(NDIR=Non-DispersiveInfrared method)進(jìn)行分析來測定。需要說明的是，用于制作電極頭材料的溶解法在氬氣(Ar)氣氛中通過電弧熔煉進(jìn)行，但通過調(diào)整此時導(dǎo)入的Ar氣中的含氧水平會調(diào)整電極頭材料的溶存氧量。不可避免的雜質(zhì)的量通過調(diào)整添加元素的純度來調(diào)整。圖4及圖5是以表的形式表示樣品f 43中使用的電極頭材料的組成和其評價結(jié)果的說明圖。樣品廣37中的溶存氧量分別調(diào)整為200ppm。另外，作為形成樣品廣37中的接地電極30的母材材料，使用剖面尺寸I. 3mm *2. Omm的Inconel 601 (市售材料Si含量0. 2重量％)。 樣品1 43的評價試驗中，將各樣品搭載于6氣缸(排氣量2800cc)的發(fā)動機(jī)中，重復(fù)500小時如下的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的循環(huán)，進(jìn)行實機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述運(yùn)轉(zhuǎn)條件的循環(huán)為使節(jié)氣門開足馬カ在轉(zhuǎn)速5500rpm下保持I分鐘后，在空轉(zhuǎn)狀態(tài)下保持I分鐘。實機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，對各樣品的接地電極頭95的耐火花消耗性(電極消耗量)、剝離 破裂進(jìn)行評價。關(guān)于耐火花消耗性的評價，將電極消耗量為0. 13mm以下的樣品評價為優(yōu)“◎”，將電極消耗量超過0. 13mm且為0. 15mm以下的樣品評價為良“〇”，將電極消耗量超過0. 15mm的樣品評價為差“ ”。電極消耗量通過利用金屬顯微鏡觀察實機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前和實機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后的接地電極頭95的厚度來測定，通過算出其差量來求出。關(guān)于剝離 破裂的評價，將未發(fā)生剝離 破裂的樣品評價為優(yōu)“◎”，將發(fā)生微小的剝離 破裂的樣品評價為良“〇”，將發(fā)生小的剝離 破裂的樣品評價為合格“A”，將發(fā)生大的剝離 破裂的樣品評價為差“ ”。需要說明的是，微小的剝離 破裂是指剖面的破裂的侵入量、或剝離量在0. Imm以內(nèi)的情況。小的剝離 破裂是指剖面的破裂的侵入量、或剝離量超過0. Imm且在0. 2mm以內(nèi)的情況。大的剝離 破裂是指剖面的破裂的侵入量、或剝離量超過0. 2mm。對于綜合評價，將上述2個評價中有一個為差“ ”的樣品評價為差“ ”，將耐火花消耗性的評價為良“〇”但剝離 破裂的評價為合格“A”的樣品評價為合格“A”，將2個評價中任何評價均為良“〇”的樣品評價為良“〇”，將耐火花消耗性中的評價為優(yōu)“◎”或剝離 破裂中的評價為優(yōu)“◎”的樣品評價為優(yōu)“◎”，將2個評價中任何評價均為優(yōu)“◎”的樣品評價為最優(yōu)“ ☆”。根據(jù)該評價結(jié)果可知，電極頭材料中，Pd的含量為40重量％以上、含有Ir、Ni、Co、Fe中的至少ー種元素、并且含有Pt、Re、Rh、Ru中的任ー種元素吋，能得到耐火花消耗性優(yōu)異、難以發(fā)生剝離 破裂的電極頭。并且可知，電極頭材料含有Ir時，優(yōu)選Ir的含量為0. 5重量％以上且20重量％以下。另外可知，電極頭材料含有Ni、Co、Fe中的至少ー種元素吋，優(yōu)選該I種元素的含量為0. 5重量％以上且40重量％以下。進(jìn)而，根據(jù)樣品f 20可知，如果電極頭材料的Pt的含量為18重量％以上且40重量％以下，則綜合評價為優(yōu)“◎”，能得到耐火花消耗性優(yōu)異、不易發(fā)生剝離 破裂的電極頭。進(jìn)而，根據(jù)樣品32a可知，電極頭材料的Pt的含量為16重量％吋，綜合評價也為優(yōu)“ ◎ ”。即，根據(jù)樣品廣20及樣品32a可知，如果電極頭材料的Pt的含量為16重量％以上且40重量％以下，則綜合評價為優(yōu)“◎”，能得到耐火花消耗性優(yōu)異、不易發(fā)生剝離 破裂的電極頭。
另外，根據(jù)樣品27可知，電極頭材料含有Re、Rh、Ru中的任ー種元素時，如果該元素的含量合計為5重量％以上且10重量％以下，則能得到耐火花消耗性優(yōu)異、不易發(fā)生剝離 破裂的電極頭。進(jìn)而，根據(jù)樣品29可知，Pt、Re、Rh、Ru的含量合計優(yōu)選為5重量％以上且40重量％以下。進(jìn)而，根據(jù)樣品33 43可知，電極頭材料優(yōu)選含有Ti、Zr、Hf、稀土元素中的任ー種元素，Ti、Zr、Hf、稀土元素中的任ー種元素的含量為0. 05重量％以上且0. 5重量％以下時，綜合評價為最優(yōu)“☆”或優(yōu)“◎”，能得到耐火花消耗性更優(yōu)異、更不易發(fā)生剝離 破裂的電極頭。另外可知，不可避免的雜質(zhì)的含量為0. I重量％左右吋，能得到抑制了耐火花消耗性降低、不易發(fā)生剝離 破裂的電極頭。C.實施方式的變形例 需要說明的是，本發(fā)明不限定于上述實施例、實施方式，可以在不脫離其主g的范圍內(nèi)以各種方式實施，例如可以進(jìn)行如下的變形。Cl.變形例 I :在上述實施方式中，以中心電極頭90和接地電極頭95在軸線方向OD上對置的縱向放電型的火花塞100為例進(jìn)行了說明，但并不限定于此。當(dāng)然也能應(yīng)用于例如中心電極頭90和接地電極頭95在和軸線方向OD垂直的方向上對置的橫向放電型的火花塞。接地電極頭95和中心電極頭90的位置關(guān)系可以根據(jù)火花塞的用途、必要的性能等適當(dāng)設(shè)定。另夕卜，可以對I個中心電極設(shè)置多個接地電極。C2.變形例 2 上述電極頭材料被用于中心電極頭90及接地電極頭95雙方，但也可以僅用于中心電極頭90及接地電極頭95中的任一方。另外，上述接地電極頭95可以為平頭狀，但也可以設(shè)為沿軸線方向OD延伸的大致圓柱形狀。附圖標(biāo)記說明3 陶瓷電阻4 密封體5 墊片6 環(huán)構(gòu)件8 板密封件9 滑石10 絕緣電瓷11 頂端部12 軸孔13 腿長部15 臺階部17 頂端側(cè)胴部18 后端側(cè)胴部19 凸緣部20 中心電極
21 電極母材22 頂端部25 芯材30 接地電極32 基部33 頂端部40 端子配件50 主體配件
51 工具卡合部52 安裝螺紋部53 壓緊連接部54 密封部55 基座面56 臺階部57 頂端面58 彎曲部59 螺紋頸90,95 電極頭100 火花塞120 激光熔融部200 發(fā)動機(jī)頭205 開ロ周緣部
權(quán)利要求
1.一種火花塞，其特征在于，其是在電極的頂端部具備電極頭的火花塞， 所述電極頭以Pd為主成分，Pd的含量為40重量％以上， 含有Ir、Ni、Co、Fe中的至少一種元素， 含有Ir時，Ir的含量為O. 5重量％以上且20重量％以下， 含有Ni、Co、Fe中的至少一種元素時，該一種元素的含量為O. 5重量％以上且40重量％以下， 所述電極頭還含有Pt、Re、Rh、Ru中的至少一種元素， Pt、Re、Rh、Ru的含量合計為5重量％以上且40重量％以下， 含有Re、Rh、Ru中的任意元素時,該元素的含量合計為10重量％以下， 含有Pt時，Pt的含量為16重量％以上且40重量％以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火花塞，其特征在于， 所述電極頭還含有的Ti、Zr、Hf、稀土元素中的任一種元素的含量為O. 05重量％以上且O. 5重量％以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能提高以Pd為主成分的電極頭的耐火花消耗性、并且能抑制電極頭發(fā)生剝離·破裂的技術(shù)?；鸹ㄈ碾姌O的頂端部的電極頭以Pd為主成分，Pd的含量為40重量%以上，其含有Ir、Ni、Co、Fe中的至少一種元素，含有Ir時，Ir的含量為0.5重量%以上且20重量%以下，含有Ni、Co、Fe中的至少一種元素時，1種元素的含量為0.5重量%以上且40重量%以下，進(jìn)而，還含有Pt、Re、Rh、Ru中的至少一種元素，Pt、Re、Rh、Ru的含量合計為5重量%以上且40重量%以下，含有Re、Rh、Ru中的任意元素時，元素的含量合計為10重量%以下，含有Pt時，Pt的含量為16重量%以上且40重量%以下。
文檔編號C22C30/00GK102859014SQ201180017589
公開日2013年1月2日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者柴田勉, 田中智雄, 角力山大典, 鬼海高明 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社