[发明专利]火花塞用包层电极及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及火花塞的电极（中心电极及接地电极），尤其涉及将贵金属片和基材接合的火花塞用包层电极及其制造方法。

背景技术

近年来，作为内燃机等所使用的火花塞的中心电极，公知的有将由Pt合金或Ir合金形成的贵金属片接合于Ni合金或Cu合金等基材的所谓包层电极。

这种火花塞用包层电极的贵金属片与基材为不同种类的材料，在其接合时利用电阻焊或激光焊接，确保其接合稳定性（例如参照专利文献1）。

然而，将贵金属片与Ni合金等基材接合时，仅利用电阻焊无法满足接合强度，因此大多利用激光焊接。该激光焊接通过在贵金属片与基材接触的部分将激光向该接触部分的外周表面照射而将该照射部位熔解，使贵金属片与基材接合。

但是，该激光焊接是针对贵金属片与基材的接合部从外周表面开始熔解来进行接合的方法，因此有可能接合面的内侧的部分处于未熔解的状态，存在接合界面中残留空隙的情况。在该情况下，在使用时暴露于高温下时，存在如下倾向：由于被关入空隙内部的气体的膨胀而产生裂缝，贵金属片从基材剥离。特别指出的是，在最近的内燃机中，火花塞的使用环境为高温，由于放电点火的反复进行而导致的发热、散热的冷热循环的影响，贵金属片的脱落等问题较多，火花塞的寿命早早结束。

另外，如果想要接合面的内部也完全熔解并接合而增大激光的热量时，接合部的外周表面的熔融带的宽度变大。该熔融带是由于材料熔融、凝固而形成的区域，其材料组织与其他部位不同，脆并且电气性质也差。因此，熔融带的材料作为火花塞材料并不有效，其宽度变大的话，相应地需要多余地截取贵金属片的长度（厚度）。因此，从成本方面或节省资源的观点来看并不优选。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-134209号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明基于上述那样的情况而完成，其目的在于提供一种包层电极的制造技术，在由贵金属片和基材形成的包层电极中，能够可靠地维持贵金属片与基材的接合，实现火花塞的长寿命化，并且使用最小必要长度的贵金属片。

用于解决课题的方案

本发明为一种火花塞用包层电极，用于火花塞的电极，由配置于火花塞的前端部分的贵金属片和与该贵金属片接合的基材构成，其特征在于，贵金属片与基材的接合界面为大致平面。

本发明的火花塞用包层电极中，贵金属片与基材的接合使用电阻焊和扩散接合连续的接合工序，替代以往的激光焊接。扩散接合在接合界面上遍及整个面地形成扩散层而可靠地接合，因此能够防止贵金属片的剥离或脱落，在严酷的使用环境下也能够实现火花塞的长寿命化。并且，该扩散层是厚度的偏差小的平滑且均匀的层，接合界面为大致平面。并且，扩散层的厚度可以通过接合条件来控制，由此能够将贵金属片的长度设定为最小限度。

并且，扩散层的厚度优选为5μm～100μm。该厚度小于5μm的话，存在无法获得充分的接合强度的倾向。另外，在超过100μm的情况下，会有不耐火花消耗（放电消耗）的Ni基合金或Cu基合金在放电面上（附近）以高浓度存在的倾向，火花塞的寿命容易变短。另外，该扩散层在基材的材料使用例如Ni合金或Cu合金的基材的情况下，通过Ni或Cu向贵金属片侧扩散而形成。

另外，本发明的火花塞用包层电极也可以在接合部的外周表面具有未接合部。虽然在外周表面具有未接合部，但在内部进行了强固的接合，因此贵金属片不会剥离。并且，该未接合部可作为在接合部中缓和受到贵金属片与基材之间产生的热循环时的膨胀差和收缩差的缓冲部而起作用。另外，该未接合部的长度（平均值）最大可容许至贵金属片的半径的1/5的长度。

本发明中的贵金属片优选为Pt合金或Ir合金。具体来说，可以列举出Pt-Rh合金、Pt-Ir合金、Pt-Ni合金、Pt-Cu合金、Ir-Rh合金、Ir-Pt合金或者Ir-FeNiCr合金等。另外，本发明中的基材优选为Ni合金或Cu合金。具体来说，可以列举出Ni-Cr合金、Ni-Fe-Al合金、Ni-Fe-Co合金、Ni-Pt合金、Ni-Pd合金、Ni-Ir合金、Cu-Cr合金、Cu-Ni合金、Cu-W合金、Cu-Pt合金、Cu-Ir合金、Cu-Pd合金等。进而，也可以是将上述的各种基材组合成层状后的梯度合金材料。

另外，本发明涉及一种包层电极材料，将大致圆柱状的贵金属片的接合面抵接于基材的表面，通过电阻焊在基材表面预备接合贵金属片，通过热处理将基材和贵金属片扩散接合，从而基材与贵金属片成为一体。