专利名称：火花塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机中使用的火花塞。
背景技术：
在例如汽车引擎的内燃机引擎中点火用的火花塞趋于升高燃烧腔内的温度，目的在于增大引擎输出并且改进燃料效率。如下类型的引擎得到广泛的应用以便提高点火性能其具有燃烧腔，火花塞的放电部分在该腔中突出，同时相对火花塞的火花放电间隙设置。在这种条件下，由于火花塞的放电部分暴露于高温，其容易被火花放电快速磨损。为了改进与火花放电间隙相对的放电部分的抗火花性能，已经对这种类型的火花塞提出了许多建议，其中，主要含Ir的贵金属尖端等被焊接到电极的引导端上。
例如，在专利文献1中，描述了包括作为主要成分的Ir以及Rh和Ni的贵金属尖端。原因如下。由于Ir具有较高熔点(2410℃)，因此可以有效利用其抵抗由火花放电引起的磨损(下文将其称为火花磨损)的耐用性。此外，由于将Rh加入Ir以防止Ir的氧化磨损，因此可以改进抵抗由高温(不低于900℃)下氧化的Ir的挥发而引起的磨损(下文将其称为氧化磨损)的耐用性。但是，在具有这种由将Ir作为主要成分以及Rh的贵金属尖端制成的放电部分的火花塞中，根据使用条件还是会发生非常规的磨损，因此，在操作后，放电部分的外周侧面上留下圆形的磨损痕迹，该外周侧面不是位于与火花放电间隙相对位置的放电表面。所以，在专利文献1中，把注意力放在Ni上，其用作抑制非常规磨损的成分。即，由于还将Ni加入包括作为主要成分的Ir和Rh的贵金属尖端中，由于可以同时防止火花磨损和Ir氧化磨损，因此能够抑制非常规磨损。
日本专利公开No.2002-359050发明内容即使将专利文献1公开的包括作为主要成分的Ir以及Rh和Ni的贵金属尖端用于放电部分，但是还会发生如下现象放电部分渗出水汽(sweat)，从而在放电部分的表面中形成松陷，并且放电部分的表面像薄膜一样脱落。本发明的发明人曾经操作过如下的火花塞，其由贵金属尖端制成，该尖端包括作为主要成分的Ir，1％质量的Rh和1％质量的Ni仅设置在中心电极中；操作条件为在9600rpm和节气门全开的条件下操作1分钟，然后在空转状态下操作30秒钟，两种操作交替进行。100小时之后，发明人观察了放电部分的外部。结果，如图3所示，发现贵金属从放电部分的表面脱落。如果发生脱落，放电部分的体积减小，从而损坏耐用性。顺便提及，通过现有技术的方法提所供的对火花磨损、氧化磨损和非常规磨损的抑制，难以完美地消除所述脱落。
本发明的一个目的是提供一种具有由贵金属尖端制成的放电部分的火花塞，其中，在抑制金属在放电部分的表面内渗出水汽和脱落的同时，抑制放电部分的火花磨损、氧化磨损和非常规磨损。
为了实现上述目的，根据权利要求1，提供一种火花塞，包括中心电极；和接地电极，将其设置成使其侧面与所述中心电极的引导端部相对，其特征在于，所述贵金属尖端被焊接到所述中心电极和所述接地电极中的至少一个上，从而形成放电部分，该放电部分具有位于与火花间隙相对的位置的放电表面；以及，所述贵金属尖端包括作为主要成为的Ir以及Rh和Ni，还包括Pt和Pd中的至少一种。
根据本发明的发明人测试结果发现，当放电部分由包括作为主要成分的Ir以及Rh、Ni并且还包括Pt和Pd中的至少一种的贵金属尖端制成时，可以抑制放电部分渗出水汽和脱落。因此，当放电部分由包括作为主要成分的Ir以及Rh、Ni并且还包括Pt和Pd中的至少一种的贵金属尖端制成时，可以抑制放电部分表面内的贵金属渗出水汽和脱落，同时可以抑制迄今出现的火花磨损、氧化磨损和非常规磨损。顺便提及，本发明中，术语“作为主要成分的Ir”表示在贵金属尖端中包括至少50％重量的Ir。
优选地，贵金属尖端包括的Pt和Pd中的至少一种的量不少于贵金属尖端包括的Ni的量。如果贵金属尖端包括的Pt和Pd的总量少于贵金属尖端包括的Ni的量，那么担心不能实现充分抑制脱落的技术效果。因此，当贵金属尖端包括的Pt和Pd中的至少一种的量不少于贵金属尖端包括的Ni的量时，可以有效地抑制放电部分表面中的贵金属渗出水汽和脱落。
优选地，贵金属尖端包括的Pt和Pd中的至少一种的量在1％质量到20％质量的范围之内。如果贵金属尖端包括的Pt和Pd中的至少一种的量小于1％，那么担心不能实现充分抑制脱落的效果。另一方面，如果贵金属尖端包括的Pt和Pd的总量大于20％质量，则贵金属尖端的熔点降低，因此抵抗放电部分的火花磨损的阻抗减小，这是很不希望的。因此，当前述范围内的至少一种Pt或Pd进一步包括在前述范围内时，可以有效地抑制放电部分的表面内的贵金属的脱落，所述放电部分包括作为主要成分的Ir以及Rh和Ni。为防止从渗出水汽变成脱落，还优选地将贵金属尖端包括的Pt和Pd中的至少一种的量设置在4％质量到8％质量的范围内。顺便提及，贵金属尖端由包括作为主要成分的Ir的Ir基合金制成。可以将Ir基合金适当地用于放电部分，原因在于其具有很好的抗火花放电的耐用性。
优选地，贵金属尖端包括的Ni的量在0.5％质量到8％质量的范围内。如果Ni含量小于0.5％质量，可能难以得到充分抑制非常规磨损的效果。另一方面，如果Ni含量大于8％质量，那么会由于过高的Ni含量而使放电部分的抗火花磨损阻抗降低，并且由于Ni氧化物的增加而降低放电部分的抗氧化磨损阻抗，这是很不希望的。因此，当Ni含量在前述范围内时，可以有效抑制包括作为主要成分的Ir以及Rh的放电部分的非常规磨损。
优选地，贵金属尖端包括的Rh的量在0.5％质量到40％质量的范围内。如果Rh含量小于0.5％质量，可能不能得到充分抑制放电部分的氧化磨损的效果。另一方面，如果Rh含量大于40％质量，可以不能得到充分抑制放电部分的火花磨损的效果，因为贵金属尖端的熔点由于较大的Rh含量而降低。因此，当Rh含量在前述范围内时，可以有效地抑制包括Ir的放电部分的氧化磨损。
贵金属尖端还包括从如下元素中选择的元素的氧化物(包括合成氧化物)Sr，Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Ti，Zr和Hf。所以，可以有效抑制高温下Ir的氧化磨损。可以适当地将氧化物含量设置在0.5％质量到3％质量的范围内。如果氧化物的含量低于0.5％质量，可能不能得到氧化物的、防止添加的金属元素成分氧化磨损的效果。另一方面，如果氧化物含量大于3％质量，可能会相反地影响放电部分的耐热性能。顺便提及，优选地，所述氧化物是Y2O3和Zr2O3中的至少一种。
另一方面，为了实现本发明的目的，还根据权利要求9提供了一种火花塞，包括中心电极；中心电极侧放电部分，该部分由中心电极侧贵金属尖端制成，该尖端被焊接到所述中心电极的引导端部上；接地电极，将其设置成与所述中心电极的引导端部相对；以及接地电极侧放电部分，该部分由接地电极侧贵金属尖端制成，该尖端被焊接到所述接地电极上。其特征在于在所述中心电极侧放电部分和所述接地电极侧放电部分之间形成有火花放电间隙；所述中心电极侧贵金属尖端包括作为主要成分的Ir以及Rh和Ni，还包括Pt和Pd中的至少一种；以及所述接地电极侧贵金属尖端包括作为主要成分的Ir以及Rh，所述接地电极侧贵金属尖端包括的Rh的量比所述中心电极侧贵金属尖端包括的Rh的量多。
本发明中，中心电极侧放电部分和接地电极侧放电部分中所用的贵金属尖端(中心电极侧贵金属尖端和接地电极侧贵金属尖端)包括作为主要成分的Ir以及Rh。因为中心电极侧贵金属尖端和接地电极侧贵金属尖端中的每一个都以这种方式包括作为主要成分的Ir，因此可以改进中心电极侧放电部分和接地电极侧放电部分的抗火花磨损阻抗。而且，由于中心电极侧贵金属尖端和接地电极侧贵金属尖端中的每一个都包括Rh，因此可以改进Ir的抗氧化磨损阻抗。
所述中心电极侧贵金属尖端波阿扩Ni以及Pt和Pd中的至少一种。当中心电极侧放电部分中所用的中心电极侧贵金属尖端以这种方式包括Ni时，可以抑制包括Ir和Rh的中心电极侧贵金属放电部分的非常规磨损。而且，当中心电极侧放电部分中所用的中心电极侧贵金属尖端以这种方式包括Pt和Pd中的至少一种时，可以抑制包括Ir、Rh和Ni的中心电极侧贵金属放电部分的放电部分的表面中的贵金属的脱落。
在普通火花塞中，接地电极侧放电部分的氧化磨损速度比中心电极侧放电部分的氧化磨损速度快，因为与中心电极侧放电部分相比，接地电极侧放电部分更多地伸入燃烧引擎，因此，接地电极侧放电部分的温度高于中心电极侧放电部分的温度。所以，本发明中，接地电极侧放电部分所用的接地电极侧贵金属尖端的Rh含量被设定成大于中心电极侧放电部分的Rh含量。因为将接地电极侧贵金属尖端的Rh含量设定成大于中心电极侧贵金属尖端的Rh含量，因此可以抑制由接地电极侧放电部分引起的Ir的氧化磨损。另一方面，由于氧化磨损程度低于接地电极侧放电部分的中心电极侧贵金属尖端的Rh含量被设定成低于接地电极侧贵金属尖端的Rh含量，因此火花塞中所用的全部贵重Rh的量可以被尽可能地减少。
优选地，接地电极侧贵金属尖端可以包括0.5％质量到8％质量的Ni。结果，可以抑制包括Ir和Rh的接地电极侧放电部分的非常规磨损。如果Ni含量小于0.5％质量，可能不能得到充分抑制非常规磨损的效果。另一方面，如果Ni含量大于8％质量，则会因为过高的Ni含量而降低接地电极侧放电部分的抗火花磨损阻抗，并且会因为Ni氧化物的增加而降低接地电极侧放电部分的抗氧化磨损阻抗，这是非常不希望的。
优选地，接地电极侧贵金属尖端包括1％质量到20％质量的Pt和Pd中的至少一种。所以，可以有效地抑制包括作为主要成分的Ir以及Rh和Ni的接地电极侧放电部分的放电部分表面中的贵金属的脱落。如果接地电极侧贵金属尖端包括的Pt和Pd的总量小于1％质量，则担心不能得到充分抑制脱落的效果。另一方面，如果接地电极侧贵金属尖端包括的Pt和Pd的总量大于20％质量，则会由于接地电极侧贵金属尖端的熔点被降低而降低接地电极侧放电部分的抗火花磨损的阻抗，这是不希望的。还优选地，接地电极侧贵金属尖端包括的Pt和Pd中的至少一种的量在4％质量到8％质量的范围之间。
优选地，接地电极侧贵金属尖端的特征在于，其包括5.2％质量到41％质量的Ru。结果，可以抑制出现接地电极侧贵金属的脱离，并且抑制接地电极侧放电部分的磨损和变形。还优选地，接地电极侧贵金属尖端包括8％质量到20％质量的Ru。
图1是示出根据本发明的火花塞的实施例的整体前剖视图；图2是图1所示火花塞的局部剖视图，以及示出火花塞主要部分的放大剖视图；以及图3是示出由于脱落而出现的中心电极侧放电部分的观察结果图。
顺便提及，附图中，附图标号100、200和300分别指代火花塞；1指代金属外壳；3指代中心电极；4指代接地电极；31指代中心电极侧放电部分；32指代接地电极侧放电部分；31’指代中心电极侧贵金属尖端；32’指代接地电极侧贵金属尖端；附图标记W和W’指代焊接部分。
具体实施例方式
以下基于剖视图描述本发明的实施例。图1是示出根据本发明的火花塞100的示例的纵剖视图。图2(a)是火花塞100的放电部分及其周边部分的放大视图。作为本发明示例的包括电阻的火花塞100包括圆柱形金属外壳1、绝缘件2、中心电极3、接地电极4等。该绝缘件2装配到金属外壳1中，使得绝缘件2的引导端部21从金属外壳1中伸出。中心电极3设置在绝缘件2内部，并且使得形成在中心电极3的引导端的中心电极放电部分31从绝缘件2伸出。接地电极4的一端通过焊接等方式与金属外壳1接合在一起，其另一端向一侧弯曲，从而使接地电极4的另一端的侧面与形成在中心电极3中的中心电极侧放电部分31相对。在接地电极4中形成接地电极侧放电部分32，该部分与中心电极侧放电部分31相对。在中心电极放电部分31的中心电极侧放电表面31t与接地电极侧放电部分32的接地电极侧放电表面32t之间形成放电间隙g。
绝缘件2由例如氧化铝或氮化铝的陶瓷烧结体(ceramic sinteredbody)制成。该绝缘件2具有形成在其中的通孔6，以便将中心电极3沿着轴向方向装配到绝缘件2中。该金属外壳1由例如低碳不锈钢制成，并形成为基本圆柱形。在金属外壳1的外周面上形成有螺纹部分7，用以将火花塞100附装到未示出的引擎模块上。将端子13固定地插入通孔6的一个端部。类似地，将中心电极3固定地插入通孔6的另一端部。在通孔6中以及端子13和中心电极3之间设置电阻15。将电阻15的相对端侧通过导电玻璃的密封层16和17分别与中心电极3和端子13电连接。顺便提及，也可以进行如下设置可以省略中心电极侧放电部分31或者与该中心电极侧放电部分31相对的接地侧放电部分32。在这种情况下，在中心电极侧放电部分31的中心电极侧放电表面31t或接地电极侧放电部分32的接地侧放电表面32t与接地电极4或中心电极3之间形成火花放电间隙g。
例如，如图2(b)所示，按照如下形式形成中心电极侧放电部分31盘状中心电极侧贵金属尖端31’覆盖中心电极3的引导端部3a的端面，并且通过以激光焊接或电子束焊接形式形成的焊接部分W固定，所述焊接部分沿着中心电极3和中心电极侧贵金属尖端31’之间的接合面的外周边缘形成。该中心电极3由Ni基耐热合金(例如INCONEL 600或INCONEL 601，英国的Inco欧洲有限公司的注册商标)或者Fe基耐热合金制成。例如，在由例如INCONEL 600或INCONEL 601的Ni基耐热合金制成的接地电极4中形成有接地电极侧放电部分32的情况下，以如下方式形成接地电极侧放电部分32接地电极侧贵金属尖端32’根据与中心电极侧放电部分31相对的位置与接地电极4对准，并且通过沿着接地电极4和接地电极侧贵金属尖端32’之间接合面形成的焊接部分W’固定。
其中，在中心电极侧放电部分31和接地电极侧放电部分32中分别使用具有如下特征的中心电极侧贵金属尖端31’和接地电极侧贵金属尖端32’其由包括作为主要成分的Ir、0.5-40％质量的Rh、0.5-8％质量的Ni和1.0-20％重量的Pd和Pt中的至少一种的Ir基合金制成。所以，可以抑制中心电极侧放电部分31的放电部分表面和接地放电侧部分中32的放电部分表面中的贵金属的脱落，同时抑制中心电极侧贵金属放电部分31和接地电极侧贵金属放电部分32的火花磨损、氧化磨损和非常规磨损。顺便提及，中心电极侧贵金属尖端31’和接地电极侧贵金属尖端32’中的每一个可以包括作为添加元素成分的、从如下元素中选取的元素的氧化物(包括组合氧化物)Sr，Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Ti，Zr和Hf。所以，可以更有效地抑制氧化磨损。
火花塞100具有如下结构其中，中心电极侧放电部分31的温度趋于升高。例如，如图2所示，在中心电极3的中心部分中形成有芯体35，与形成中心电极3的表面层部分的电极基材料36相比，该芯体35有相对优良的导热性。形成该芯体35是为了消散从中心电极侧放电部分31到中心电极3侧热量。该芯体35由Cu、Cu合金等制成。此外，在火花塞100中，仅将芯体35形成在中心电极3一侧上。但是，这种芯体可以形成在接地电极4一侧上。
以下描述制造火花塞100的方法。首先，以如下方式准备中心电极侧贵金属尖端31’和接地电极侧贵金属尖端32’将作为原材料的粉末状贵金属以需要的比例混合并且熔化，从而形成合金块。例如，具体的熔化方法可以是电弧熔化、等离子束熔化等。或者，可以以如下方式制造前述合金块将按照所需比例混合的粉末状贵金属的混合物压缩模铸并且烧结。
然后通过热锻造、热辊轧和热拉丝中选取的一种或多种方法将合金处理成线状或杆状材料，之后将该线状或杆状材料沿着纵向按照预定长度切割成多段。例如，在通过热锻造将合金处理成杆状材料之后，通过使用槽压力辊的热辊压方法和热模锻将杆状材料的直径进一步减小，最后通过热拉丝将杆状材料处理成为线直径不大于0.8mm的线状材料。然后，将线材料切割成具有预定的厚度。从而得到中心电极侧贵金属尖端31’和接地电极侧贵金属32’。
或者，中心电极侧贵金属尖端31’和接地电极侧贵金属32’可以通过如下方式制造利用已知的粉化方法制成球形贵金属合金，从而将该球形贵金属合金直接用作放电部分，或者可以将球形贵金属合金处理成扁平或圆柱状中心电极侧贵金属尖端31’或者扁平或圆柱形接地电极侧贵金属尖端32’。或者，将作为原材料的粉末状贵金属和粘结剂按照一定比例混合的混合物通过粉末压缩模制方法模制成模制体，所述压缩模制方法例如是压模模制、CIP模制、HIP模制等。可以对模制体去油脂，然后烧结。所以，可以准备出中心电极侧贵金属尖端31’和接地电极侧贵金属32’。
将中心电极侧贵金属尖端31’焊接到中心电极3上。将与中心电极侧贵金属尖端31’焊接连接的中心电极3装配到绝缘件2的通孔6中，从而使中心电极侧贵金属尖端31’从绝缘件2伸出。将导电玻璃密封(其用作压配之后的玻璃密封层17)、阻抗体(其用作压配之后的电阻15)、导电玻璃密封(其用作压配之后的玻璃密封层17)顺序地插到中心电极3的后端一侧上。端子13插到绝缘件2的后端一侧上。这些部件通过已知方法压配。中心电极3、端子13等已经配合到其中的绝缘件2被附装到金属外壳1上，接地电极4接合到该金属外壳1上。此外，接地电极侧贵金属尖端32’被焊接到接地电极4上，然后将该接地电极4向着中心电极3一侧弯曲，以形成放电间隙g。从而得到火花塞100。
根据本发明的前述火花塞100在其通过螺纹部分7安装到引擎模块上之后用作引燃供应到燃烧腔的空气燃料混合物的引燃源。使用中，在中心电极侧放电部分31和接地电极侧放电部分32之间施加放电电压，从而在放电间隙g内生成火花。
(实施例2)下面描述本发明的第二实施例。
顺便提及，根据第二实施例的火花塞200和根据第一实施例的火花塞100的主要区别在于形成中心电极放电部分31的中心电极侧贵金属尖端31’和形成接地电极侧放电部分32的接地电极侧贵金属尖端32’。火花塞200的其他部件几乎和火花塞100的其他部件相同。因此，以下主要描述与第一实施例不同的部件，而省略或简化与第一实施例相同的部件的描述。
例如，如图2所示，以如下方式形成中心电极侧放电部分31盘状中心电极侧贵金属31’覆盖在中心电极3的引导端部3a上，并且通过焊接部分W固定，该焊接部分通过激光焊接或电子束焊接沿着中心电极3和中心电极侧贵金属尖端31’之间的接合面的外周边缘形成。该中心电极3由Ni基耐热合金(例如INCONEL 600或INCONEL 601(英国的Inco欧洲有限公司的注册商标))或者Fe基耐热合金制成。例如，在由例如INCONEL 600或INCONEL 601的Ni基耐热合金制成的接地电极4中形成有接地电极侧放电部分32的情况下，以如下方式形成接地电极侧放电部分32接地电极侧贵金属尖端32’根据与中心电极侧放电部分31相对的位置与接地电极4对准，并且通过沿着接地电极4和接地电极侧贵金属尖端32’之间的接合面形成的焊接部分W’通过例如电阻焊接固定。
该中心电极侧贵金属尖端31’由Ir合金制成，该合金包括作为主要成分的Ir以及Rh和Ni，还包括Pt和Pd中的至少一种，该合金表示如下Ir-1％重量Rh-5％重量Pt-1％重量Ni。所以，可以抑制中心电极侧放电部分31的放电表面中贵金属的脱落，同时抑制中心电极侧放电部分31的火花磨损、氧化磨损和非常规磨损。
另一方面，该接地电极侧贵金属尖端32’也可以由Ir合金制成，该合金包括作为主要成分的Ir以及Rh和Ni，还包括Pt和Pd中的至少一种，该合金表示如下Ir-10％重量Rh-5％重量Pt-1％重量Ni。所以，可以抑制接地电极侧放电部分32的放电表面中贵金属的脱落，同时抑制接地电极侧放电部分32的火花磨损、氧化磨损和非常规磨损。此外，将接地电极侧贵金属尖端32’的Rh含量设定成大于中心电极侧贵金属尖端31’的Rh含量。由于加入Rh并使得接地电极侧贵金属尖端32’的Rh含量大于中心电极侧贵金属尖端31’的Rh含量，因此可以抑制由于接地电极侧放电部分32的温度升高而引起的接地电极侧放电部分32的Ir的氧化磨损。
(实施例3)以下描述本发明的第三实施例。
顺便提及，根据第三实施例的火花塞300与根据第二实施例的火花塞200和根据第一实施例的火花塞100的主要区别是形成中心电极放电部分31的中心电极侧贵金属尖端31’和形成接地电极侧放电部分32的接地电极侧贵金属尖端32’。火花塞300的其他部分与火花塞100或200几乎相同。因此，主要描述与第一和第二实施例不同的部分，而省略或简化与第一和第二实施例相同的部分。
例如，如图2所示，以如下方式形成中心电极侧放电部分31盘状中心电极侧贵金属31’覆盖在中心电极3的引导端部3a上，并且通过焊接部分W固定，该焊接部分通过激光焊接或电子束焊接沿着中心电极3和中心电极侧贵金属尖端31’之间的接合面的外周边缘形成。该中心电极3由Ni基耐热合金(例如INCONEL 600或INCONEL 601(英国的Inco欧洲有限公司的注册商标))或者Fe基耐热合金制成。例如，在由例如INCONEL 600或INCONEL 601的Ni基耐热合金制成的接地电极4中形成有接地电极侧放电部分32的情况下，以如下方式形成接地电极侧放电部分32接地电极侧贵金属尖端32’根据与中心电极侧放电部分31相对的位置与接地电极4对准，并且通过沿着接地电极4和接地电极侧贵金属尖端32’之间的接合面形成的焊接部分W’通过例如电阻焊接固定。
该中心电极侧贵金属尖端31’由Ir合金制成，该合金包括作为主要成分的Ir以及Rh和Ni，还包括Pt和Pd中的至少一种，该合金表示如下Ir-1％重量Rh-5％重量Pt-1％重量Ni。所以，可以抑制中心电极侧放电部分31的放电表面中贵金属的脱落，同时抑制中心电极侧放电部分31的火花磨损、氧化磨损和非常规磨损。
另一方面，该接地电极侧贵金属尖端32’也可以由Ir合金制成，该合金包括作为主要成分的Ir以及Rh和Ni，还包括Ru，该合金表示如下Ir-8％重量Rh-11％重量Ru-1％重量Ni。所以，可以抑制接地电极侧放电部分32的放电表面中贵金属的脱落，同时抑制接地电极侧放电部分32的火花磨损、氧化磨损和非常规磨损。此外，将接地电极侧贵金属尖端32’的Rh含量设定成大于中心电极侧贵金属尖端31’的Rh含量。由于加入Rh并使得接地电极侧贵金属尖端32’的Rh含量大于中心电极侧贵金属尖端31’的Rh含量，因此可以抑制由于接地电极侧放电部分32的温度升高而引起的接地电极侧放电部分32的Ir的氧化磨损。
示例示例1为了检验本发明的效果进行如下测试。
首先通过如下方式制造用于火花塞的各放电部分的贵金属尖端。按照不同比例将最初的元素成分搅拌/混合在一起，以形成如表1所示的成分不同的贵金属尖端。所以，准备出各种粉末状原材料。然后，将各种原材料压力模制成尺寸为10mm×10mm×130mm的平行六面体形状。将模制体放入电弧熔炉并且电弧熔化。所以，得到成分不同的各种合金块。在1500℃下对该合金进行热锻造、热辊轧和热模锻，然后对其进行热拉丝，从而得到外径为0.6mm的合金线材。沿纵向切割该合金线材，从而得到圆柱形贵金属尖端，所述贵金属尖端具有不同的成分并且具有0.6mm的直径(尖端直径)和0.8mm的厚度。
顺便提及，样品17的贵金属尖端不是通过上述制造过程制造的，而是通过如下方法制造的。即，按照表1所示比例将Ir、Rh、Ni、Pt和Y2O3的粉末状原材料搅拌/混合。例如，将PVA粘结剂与混合粉末混合在一起，从而准备出混合物。然后，将该混合物压力模制成直径为0.6mm、厚度为0.8mm的圆柱形模制体。此外，在氢气环境中在900℃到1000℃下对模制体加热5小时，从而将所述粘结剂从模制体除去。在将粘结剂从模制体除去后，在2100℃下对模制体烧结一个小时。从而得到贵金属尖端。
在如下条件下对通过上述方法得到的贵金属尖端进行氧化磨损测试。即，在空气环境中在1100℃下保持20小时的各贵金属尖端的重量与测试前各贵金属尖端的重量进行比较。在测试后贵金属尖端的重量与测试前相比不小于90％的情况用“○”表示，在测试后贵金属尖端的重量与测试前相比小于90％的情况用“×”表示。但是，在任何一个贵金属尖端中，测试后贵金属尖端的重量与测试前相比都不小于90％。
此外，为了将各前述贵金属尖端用作中心电极侧贵金属尖端31’，将该贵金属尖端激光焊接到由INCONEL600制成的中心电极基材料3a上。所以，可以制造出如图1或2所示的火花塞100。测试中，由INCONEL600制成的接地电极4的接地电极侧放电部分32的尖端直径为0.9mm，厚度为0.6mm，并且由包括Pt和20％质量的Ni接地电极侧贵金属尖端32’构成。在下述条件下对每个由上述方式得到的火花塞100进行耐用性测试。即，将每个火花塞100安装到2000cc排放量的(六缸)汽油机上。然后，在节气门全开的条件下，在引擎转速为5600rpm下累计操作引擎达50小时。在火花放电间隙g设定为1.1mm的各火花塞100上进行耐用性测试。
顺便提及，通过视觉观察评价耐用性测试后的各火花塞100的非常规磨损程度。结果，在任何一种火花塞100中，没有发现中心电极侧放电部分31的非常规磨损。
通过视觉观察评价耐用性测试后的各火花塞100的脱落程度。没有发现脱落的火花塞用“○”评价(尤其是，没有发现渗出水汽的火花塞用“○○”评价)。经受耐用性测试但是出现脱落的火花塞用“△”评价。没有能够继续耐用性测试并且出现脱落的火花塞用“×”评价。表1示出涉及到脱落的评价结果。在火花塞进行耐用时间的操作之后，对于基于各火花塞100的间隙增加量的测量所得到的评价结果(涉及抗火花磨损的评价结果)，其中，火花放电间隙的增加量小于0.05mm的火花塞用“○”评价，火花放电间隙的增加量在0.05mm到0.1mm之间的火花塞用“△”评价，火花放电间隙的增加量大于0.1mm的火花塞用“×”评价，。表1中，将涉及脱落的评价结果和涉及抗火花磨损的评价结果综合考虑，得到一个整体评价。在该整体评价中，两方面评价都是“○”或更好的火花塞用“○”评价，其方面评价是“○”而另一方面评价是“△”的火花塞用“△”评价，以上两种情况之外的火花塞用“×”评价。根据这一整体评价，证明当包括Pt和Pd中的至少一种时可以抑制脱落。还可以证明，当包括1.0％到20％质量的Pt和Pd中的至少一种时，可以防止火花磨损，同时有效抑制脱落。
尽管已经参照具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员显然明白，在不脱离本发明精神和范围的条件下，可以对本发明做出各种修改和改变。
本申请基于2003年3月25提交的日本专利申请(日本专利申请No.2003-82491)和2003年5月28日提交的日本专利申请(日本专利申请No.2003-151102)，这两个申请的内容在此被本申请引用，作为参考。
工业实用性顺便提及，本发明不限于前述的具体实施方式
。可以根据目的和应用场合的不同在本发明的范围内做出各种修改。在根据本发明的火花塞100中，如图2(b)所示，在接合面的外周边缘设置用于焊接中心电极3的焊接部分W。但是本发明并不限于此。例如，可以在中心电极侧贵金属尖端31’的直径方向上连续地形成焊接部分W。通过这种方式，可以更加牢固地将中心电极侧贵金属尖端31’焊接到中心电极3上。
通过电阻焊接将接地电极侧贵金属尖端32’焊接到接地电极4上，从而形成焊接部分W’。或者，焊接部分W’可以通过如下方式形成首先电阻焊接，然后沿着接合面的外周边进行激光焊接或电子束焊接，从而实现牢固接合。或者可以通过激光焊接形成焊接部分W’。通过这种方式，可以更加牢固地将接地电极侧贵金属尖端32’焊接到接地电极4上。
权利要求
1.一种火花塞，包括中心电极；和接地电极，将其设置成使其侧面与所述中心电极的引导端部相对，其中，贵金属尖端被焊接到所述中心电极和所述接地电极中的至少一个上，从而形成放电部分，该放电部分具有位于与火花放电间隙相对的位置的放电表面；以及所述贵金属尖端包括作为主要成为的Ir以及Rh和Ni，还包括Pt和Pd中的至少一种。
2.如权利要求1所述的火花塞，其中，所述贵金属尖端包括的Pt和Pd中的至少一种的量不少于所述贵金属尖端包括的Ni的量。
3.如权利要求1所述的火花塞，其中，所述贵金属尖端包括的Pt和Pd中的至少一种的量在1％质量到20％质量的范围内。
4.如权利要求3所述的火花塞，其中，所述贵金属尖端包括的Pt和Pd中的至少一种的量在4％质量到8％质量的范围内。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的火花塞，其中，所述贵金属尖端包括0.5％质量到8％质量的Ni。
6.如权利要求1-5中的任一项所述的火花塞，其中，所述贵金属尖端包括0.5％质量到40％质量的Rh。
7.如权利要求1-6中的任一项所述的火花塞，其中，所述贵金属尖端包括从如下元素中选择的元素的氧化物(包括合成氧化物)Sr，Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Ti，Zr和Hf。
8.如权利要求1-7中的任一项所述的火花塞，其中，所述贵金属尖端包括Y2O3、La2O3、和Zr2O3中的至少一种。
9.一种火花塞，包括中心电极；中心电极侧放电部分，该部分由中心电极侧贵金属尖端制成，该尖端被焊接到所述中心电极的引导端部上；接地电极，将其设置成与所述中心电极的引导端部相对；以及接地电极侧放电部分，该部分由接地电极侧贵金属尖端制成，该尖端被焊接到所述接地电极上，其中在所述中心电极侧放电部分和所述接地电极侧放电部分之间形成有火花放电间隙；所述中心电极侧贵金属尖端包括作为主要成分的Ir以及Rh和Ni，还包括Pt和Pd中的至少一种；以及所述接地电极侧贵金属尖端包括作为主要成分的Ir以及Rh，从而所述接地电极侧贵金属尖端包括的Rh的量比所述中心电极侧贵金属尖端包括的Rh的量多。
10.如权利要求9所述的火花塞，其中，所述接地电极侧贵金属尖端包括0.5％质量到8％质量的Ni。
11.如权利要求9或10所述的火花塞，其中，所述接地电极侧贵金属尖端包括1％质量到20％质量的Pt和Pd中的至少一种。
12.如权利要求9至11中的任一项所述的火花塞，其中，所述接地电极侧贵金属尖端包括5.2％质量到41％质量的Ru。
13.如权利要求9至12中的任一项所述的火花塞，其中，所述中心电极侧贵金属尖端包括的Pt和Pd中的至少一种的量不少于所述中心电极侧贵金属尖端包括的Ni的量。
14.如权利要求9至12中的任一项所述的火花塞，其中，所述中心电极侧贵金属尖端包括的Pt和Pd中的至少一种的量在1％质量到20％质量的范围之间。
15.如权利要求14所述的火花塞，其中，所述中心电极侧贵金属尖端包括的Pt和Pd中的至少一种的量在4％质量到8％质量的范围之间。
16.如权利要求9至15中的任一项所述的火花塞，其中，所述中心电极侧贵金属尖端包括0.5％质量到8％质量的Ni。
17.如权利要求9至16中的任一项所述的火花塞，其中，所述中心电极侧贵金属尖端包括0.5％质量到40％质量的Rh。
18.一种火花塞，包括中心电极；中心电极侧放电部分，该部分由中心电极侧贵金属尖端制成，该尖端被焊接到所述中心电极的引导端部上；接地电极，将其设置成与所述中心电极的引导端部相对；以及接地电极侧放电部分，该部分由接地电极侧贵金属尖端制成，该尖端被焊接到所述接地电极上，其中在所述中心电极侧放电部分和所述接地电极侧放电部分之间形成有火花放电间隙；所述中心电极侧贵金属尖端包括作为主要成分的Ir、0.5％质量到40％质量的Rh以及0.5％质量到8％质量的Ni，还包括4％质量到8％质量的Pt和Pd中的至少一种；以及所述接地电极侧贵金属尖端包括作为主要成分的Ir、0.5％质量到40％质量的Rh、0.5％质量到8％质量的Ni以及8％质量到20％质量的Ru。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种具有由贵金属尖端制成的放电部分的火花塞，其中，可以抑制贵金属尖端从放电部分的表面脱落，同时抑制放电部分的火花磨损、氧化磨损和非常规磨损。本发明包括中心电极(3)和接地电极(4)，该接地电极设置成使其侧面与中心电极(3)的引导端部相对，其特征在于中心电极侧贵金属尖端(31′)或接地电极贵金属尖端(32′)被焊接到中心电极(3)和接地电极(4)的至少一个上，从而形成具有中心电极侧放电表面(31t)的中心电极侧放电部分(31)或者具有接地电极侧放电表面(32t)的接地电极侧放电部分(32)，所述中心电极侧放电表面和接地电极侧放电表面彼此相对，并且间隔放电间隙g；该中心电极侧贵金属尖端(31′)或该接地电极侧贵金属尖端(32′)包括作为主要成分的Ir以及Rh和Ni，还包括Pt和Pd中的至少一种。
文档编号H01T13/39GK1698244SQ20048000040
公开日2005年11月16日 申请日期2004年3月22日 优先权日2003年3月25日
发明者吉本修, 松谷涉, 松原佳弘, 布目健二 申请人:日本特殊陶业株式会社