[发明专利]火花塞

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年7月6日递交的日本专利申请JP 2007-179066的 利益，其全部内容特此以引用方式并入，如同详细陈述一样。

技术领域

本发明涉及用于内燃机的火花塞，其使用Ni基合金作为电极的材 料来实现火花放电。

背景技术

通常，用于点火的火花塞用在内燃机，例如汽车发动机中。火花 塞通常具有以下结构，其中金属壳以包围绝缘体的外围这样的方式固 定具有插入设置在其中的中心电极的绝缘体，而火花放电间隙形成在 中心电极和连接到金属壳前端的接地电极之间。流入这两个电极之间 的空气燃料混合物的点火受到在中心电极和接地电极之间产生的火花 放电影响。

当使用这种火花塞时，伴随在设定到接近1000℃高温的燃烧室中 重复进行的火花放电的负载施加到电极上，使得用作电极的电极材料 需要火花塞耐磨性(spark wear resistance)和抗高温氧化性的并存。当电 极材料受到因高温和火花放电引起的负载影响时，构成电极材料的晶 粒粗化(经历所谓的晶粒生长)，且它们晶界的结构变得简化。于是，氧 进入到电极材料内部变得便利，正如简化的晶粒间结构形成氧的导向 通道一样，其结果是，在内部很可能发生氧化腐蚀。

因此，为了抑制晶粒生长，这样的电极材料是已知的，其中金属 元素如Y或Zr被添加到Ni中(例如，参考JP-A-2004-247175)。在 JP-A-2004-247175中，形成这样的电极材料，其中由例如这些元素的氧 化物或氮化物组成的粉末与Ni粉末混合，该混合物在模制后被淬火硬 化，从而允许如上述元素的氧化物或氮化物以均匀分布状态析出在Ni 母相中。在由这样的电极材料制成的电极中，即使电极受到因高温和 火花放电引起的负载影响，例如在晶粒粗化过程中，析出在Ni母相中 的氧化物或氮化物以销住(pinning)的方式抑制它们的晶粒粗化，使得可 以抑制晶粒生长。当晶粒生长被抑制时，晶粒的粒度维持在较小状态。 因为晶界的结构由于它而维持在相对复杂的状态，所以氧沿晶界向电 极内部的进入被抑制，使得抗高温氧化性得到改进。

另一方面，如果添加的上述元素的量增加，其导致电极材料的电 阻率增加和导热性下降，结果是，火花塞耐磨性下降。在 JP-A-2004-247175中，通过增加电极材料中Ni的纯度，电极材料的电阻 率被降低，而导热性被改进，从而提高了火花塞耐磨性。

发明内容

然而，结合近年来更高发动机性能的趋势，空气燃料混合物的燃 烧在较高温度下往往受到影响，使得电极的电极材料需要满足更高水 平的抗高温氧化性和火花塞耐磨性。在氧化物析出在电极材料的Ni母 相的情况下，析出的氧化物保留在电极材料中，且氧化物在设定到比 常规情形更高的温度的环境中不利地分解，从而可能因氧而导致内部 腐蚀发展。

本发明建议克服上述问题，且其目的是提供火花塞，该火花塞能 够通过使用其中金属间化合物析出在Ni母相中的电极材料作为电极而 获得足够的抗高温氧化性和火花塞耐磨性。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了火花塞，其 包括：中心电极；以及接地电极，其暴露于内燃机的燃烧室，并与中 心电极形成火花放电间隙，其中所述中心电极和接地电极之中至少一 个由电极材料形成，该电极材料的主要成分为Ni，且在该电极材料中 金属间化合物至少在晶粒间和在晶粒内析出，其中溶解在所述电极材 料中的氧的量不大于30ppm，其中该金属间化合物为至少包括Ni和稀土 金属的化合物。

根据第二方面的火花塞的特征在于，除了根据第一方面的本发明 的构型外，金属间化合物为至少包含Ni和Y的化合物以及包含Ni和Nd 的化合物之一。

根据第三方面的火花塞的特征在于，除了根据第二方面的本发明 的构型外，金属间化合物包含Ni作为主要成分，并包含Y和Nd之一的元 素作为第一添加元素(additional element)，第一添加元素的含量不低于 0.3重量％且不高于3重量％。

根据第四方面的火花塞的特征在于，除了根据第三方面的本发明 的构型外，金属间化合物包含选自Si、Ti、Ca、Sc、Sr、Ba和Mg的至 少一种元素作为第二添加元素。