火花塞制造技术

本发明专利技术提供一种火花塞，提高电极的耐高温氧化性，并且提高接合到电极的端头的耐火花消耗性、耐氧化性以及接合可靠性。火花塞(1)设置有点火部(31)、(41)，点火部(31)、(41)的重量为1.5mg以上，并且中心电极(5)以及接地电极(27)以Ni为主成分，含有0.005质量%以上0.10质量%以下的C、1.05质量%以上3.0质量%以下的Si、2.0质量%以下的Mn、20质量%以上32质量%以下的Cr、6质量%以上16质量%以下的Fe。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于内燃机等的火花塞，尤其涉及在电极的前端部具有贵金属端头的火花塞。
技术介绍
火花塞具有沿着自身的轴线而配置的中心电极、和在该中心电极的前端部经由间隙而配置的接地电极，通过在两电极间产生火花放电，将导入到内燃机(发动机)等燃烧室内部的混合气体引燃。对于用于火花塞的电极，不仅有可能因火花放电而产生电极的消耗，还有可能因暴露于燃烧气体的氧化等而产生电极的消耗，因此近年来进行耐久性优异的电极材料的开发(例如，參照专利文献I)。另ー方面，作为因火花放电而产生的电极的消耗的对策，存在通过在产生火花放电的两电极的前端部接合贵金属端头而耐火花消耗性优异的构成的火花塞(例如，參照专利文献2)。而且，在电极的前端部接合贵金属端头的火花塞中，存在通过将端头的大小设为较小而提高引燃性的火花塞(例如，參照专利文献3)。然而，伴随发动机的高输出化等，火花塞所使用的环境变得更加严格，对于火花塞的电极要求进ー步提高耐久性。近年来，为了应对该要求，使用NCF600、NCF601等作为电极材料。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2002-260818号公报专利文献2 日本特开2003-197347号公报专利文献3 :日本特开2002-313524号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题若含有INC0NEL (注册■商标)601这样的Al的Ni基合金暴露于高温气氛,则在表面形成Al氧化物层，从而抑制电极材料的氧化消耗，确保耐高温氧化性。然而，Al与氮的反应性高，因此发现Al和氮反应而Al氮化物析出，在比Al氧化物层靠内侧的区域形成块状的Al氮化物。该Al氮化物为硬质，成为使Al氮化物分布的区域脆化的主要原因。对于这样的Al氮化物存在如下情况温度越高、高温保持温度越长，则越可能析出到电极材料内部，在厚度薄的电极材料中，遍及厚度方向整体而析出Al氮化物。另外，发现若接合有贵金属端头的电极暴露于高温气氛，则电极材料成分的一部分扩散到贵金属端头的内部而与贵金属元素反应，形成低熔点化合物。若形成低熔点化合物，则贵金属端头的耐火花消耗性和耐氧化性降低，或者进ー步贵金属端头相对于电极的接合可靠性降低。本专利技术是鉴于上述内容而专利技术的，其目的在于提供ー种火花塞，不必积极地含有3Al，就能提高电极的耐高温氧化性，并且提高与电极接合的贵金属端头的耐火花消耗性、耐氧化性以及接合可靠性。用于解决课题的手段技术方案I所涉及的火花塞具有中心电极，沿着轴线方向；绝缘子，包围并保持上述中心电极的径向周围；主体配件,包围上述绝缘子的径向周围并保持该绝缘子；接地电极，自身的一端部以与上述中心电极的前端部之间形成间隙的方式弯曲，并且自身的另一端部接合到上述主体配件，在上述中心电极和上述接地电极中的至少一方的面对上述间隙的位置设置有由以贵金属为主成分的小片构成的点火部，上述火花塞的特征在于，上述点火部的重量为I. 5mg以上，并且上述中心电极和上述接地电极中设置有上述点火部的电极以Ni为主成分，含有O. 005质量％以上O. I质量％以下的C、I. 05质量％以上3质量％以下的Si、2质量％以下的Mn、20质量％以上32质量％以下的Cr、6质量％以上16质量％以下的Fe。由此，在中心电极和接地电极中设置有由以贵金属为主成分的小片构成的点火部的电极含有O. 005质量％以上O. I质量％以下的C。C与Cr等结合而形成碳化物，在暴露于接近固溶化温度的温度的情况下具有防止结晶粒的粗大化且提高耐高温氧化性的效果。为了得到该效果，需要含有O. 05质量％以上的C。另外，通过含有C，还具有強化粒界的效果，另一方面，若C的含有量超过O. I质量％，则由于过度消耗基质中的Cr而降低耐高温氧化性，所以C的含有量设为O. 10质量％以下。另外，若C的含有量超过O. I质量％，则有可能降低加工性。而且，设置有点火部的电极含有I. 05质量％以上3质量％以下的Si。本专利技术中，为了提高耐高温氧化性，代替Al而含有Si。Si具有在电极表面生成Si氧化物而提高耐高温氧化性的效果。为了得到该效果，需要含有I. 05质量％以上的Si。为了更进ー步提高耐高温氧化性，优选含有I. 2质量％以上的Si，另ー方面，Si氧化物与以Ni为主成分的电极相比，热膨胀系数非常小，因此若在大量生成Si氧化物的状态下暴露于冷热循环，则Si氧化物从电极表面剥离，降低耐高温氧化性。因此，Si的含有量设为3质量％以下。另外，若Si的含有量超过3质量％，则有可能降低加工性。另外，Si是在作为电极的主成分的Ni中扩散速度较快的元素，若设置有点火部的电极暴露于高温气氛，则电极中的Si扩散到点火部，形成贵金属元素与Si的低熔点化合物。若大量形成有该低熔点化合物，则降低点火部的耐火花消耗性和耐氧化性，或者产生点火部的剥离而降低接合可靠性，因此需要将Si的含有量设为3质量％以下。而且,设置有点火部的电极含有2质量％以下的Mn(包括0质量％)。Mn用作脱氧元素，因此优选在形成电极材料时添加。可是，若大量含有Mn，则降低耐高温氧化性，因而需要将Mn的含有量设为2质量％以下。另外，若Mn的含有量超过2质量％，则有可能降低加エ性。而且，设置有点火部的电极含有20质量％以上32质量％以下的Cr。Cr是高温下在电极表面形成Cr2O3而赋予耐高温氧化性所必须的元素。为了得到该效果，需要含有20质量％以上的Cr，另ー方面，若Cr的含有量超过32质量％，则Y ’相的生成变得显著，耐高温氧化性降低，因此需要将Cr的含有量设为32质量％以下。另外，若Cr的含有量超过32质量％，则有可能降低加工性和韧性。从提高耐高温氧化性的观点出发，Cr的含有量优选为20质量％以上27质量％以下，更优选为22质量％以上27质量％以下。而且，设置有点火部的电极含有6质量％以上16质量％以下的Fe。根据后述的试验结果可知，通过Fe的含有量为6质量％以上，提高耐高温氧化性。另外，通过含有Fe，还具有降低固溶化热处理后的电极的硬度的效果和提高加工性的效果，另一方面，若过度含有Fe，则不仅耐高温氧化性降低，容易析出作为脆化相的σ相，因此需要将Fe的含有量设为16质量％以下。而且，点火部的重量设为I. 5mg以上。如上所述，电极中的Si容易扩散，形成了构成点火部的贵金属元素与Si的低熔点化合物。若该低熔点化合物相对于点火部整体的形成比例变多，则点火部的耐火花消耗性和耐氧化性降低，或者产生点火部的剥离而降低接合可靠性。因此，若点火部的重量为I. 5mg以上，则由于点火部较大，所以即使Si扩散而形成低熔点化合物，其影响也极小。因此，能够提高点火部的耐火花消耗性、耐氧化性以及相对于电极的接合可靠性。在此，本专利技术中，主成分是指电极中质量比最高的成分。另外，技术方案2所涉及的火花塞，其特征在于，设置有上述点火部的电极含有I. 4质量％以下的上述Si。另外，技术方案3所涉及的火花塞，其特征在于，设置有上述点火部的电极含有总计为O. 01质量％以上O. 5质量％以下的Zr、Y、REM中的至少任ー种。而且，技术方案4的火花塞，其特征在于，设置有上述点火部的电极含有O. I质量％以上2质量以下的Al。另外，技术方案5的火花塞，其特征在干，设置有上述点火部的电极，其特征在干，设置有上述点火部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中智雄，吉本修，久野武人，
申请(专利权)人：日本特殊陶业株式会社，
类型：
国别省市：