CN103270659A - 火花塞 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种接地电极（6）牢固地电阻焊而成的火花塞（1）。一种火花塞（1），包括筒状的主体金属壳体（4）和利用电阻焊焊接于上述主体金属壳体（4）的端部的接地电极（6）而成，其特征在于，上述主体金属壳体（4）在上述端部具有维氏硬度处于3×102Hv～5×102Hv的范围内的高硬度区域（42），并且，上述高硬度区域（42）在利用含有上述火花塞（1）的轴线与上述接地电极（6）的轴线在内的平面进行剖切而得到的剖面中，从上述接地电极（6）侧的焊接界面到上述主体金属壳体（4）侧的焊接界面的、电阻焊时的载荷方向上的长度（d）处于0.3mm～0.8mm的范围内。

Description

火花塞
技术领域
本发明涉及一种火花塞，更详细地说，例如涉及一种接地电极通过电阻焊以较大的焊接强度结合于主体金属壳体的端部而成的内燃机用的火花塞。
背景技术
汽车发动机等的内燃机所使用的火花塞通常包括配置在内燃机的燃烧室的中心电极和以隔着火花放电间隙与该中心电极相对的方式配置的接地电极。这种火花塞通过在内燃机的燃烧室内且在上述火花放电间隙进行火花放电而使供给到燃烧室内的燃料燃烧。由于火花塞的各个电极配置在达到高温的燃烧室内，因此通常由耐热性等优异的Ni基合金等形成。
这种火花塞通常由接地电极利用电阻焊焊接于主体金属壳体的端部而成的，但是有时不能够以充分的焊接强度利用电阻焊将接地电极焊接于主体金属壳体，在调整火花放电间隙时，或者在火花塞制造后或使用时，有时接地电极与主体金属壳体之间的焊接部断裂、损伤。例如，在专利文献1的0046栏中，记载有“在维氏硬度为220以上的火花塞中，弯曲加工性较差，在进行弯曲加工时自焊接界面产生了剥离或断裂。这样，难以同时实现接地电极的耐折损性与弯曲加工性，因此在以往的接合方法中，不能够将高硬度的接地电极适当地接合于壳体。”。
为此，提出了若干主体金属壳体与接地电极之间的焊接状态和焊接方法等。例如，可列举出在将接地电极接合于壳体之前预先进行弯曲加工的方法（参照专利文献1。）、使接地电极沉入壳体并增加焊接面积而提高了焊接强度的火花塞（参照专利文献2。）、限定关于主体金属壳体的尺寸或接地电极的安装角度而确保了焊接强度的火花塞（参照专利文献3。）等。
专利文献1：日本特开2003－229231号公报
专利文献2：日本特开2005－251727号公报
专利文献3：日本特开2005－228562号公报
可是，由于火花塞在火花放电间隙进行火花放电，因此火花塞的各个电极除了耐热性也要求有耐火花消耗性等。作为专注于提高耐火花消耗性的材料，例如可列举出Ni含有率较高的Ni基合金等。由这种Ni基合金形成的接地电极能够发挥较高的耐火花消耗性，但另一方面，与Ni含有率未如此高的Ni基合金等相比，难以进一步进行焊接，为了对接地电极与主体金属壳体进行电阻焊，有时采用向接地电极与主体金属壳体流入大电流等的对策。但是，即使采用这种对策，有时也不能够以充分的焊接强度利用电阻焊将接地电极焊接于主体金属壳体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种接地电极牢固地电阻焊而成的火花塞。
发明人对由具有广泛的Ni含有率的各个Ni基合金形成的接地电极与主体金属壳体之间的焊接状态进行了各种研究后查明，焊接强度小的原因在于被电阻焊的接地电极附近的、主体金属壳体的硬度因电阻焊时的热量而变高的区域。作为其理由，发明人推测可能是因为在该硬度较高的区域产生了由高硬度化引起的热残留应力和/或在进行电阻焊时因高硬度化而体积膨胀从而在接地电极与主体金属壳体之间的焊接界面产生了残留拉伸应力等残留应力。而且，也推测可能是因为金属溶解氢集中于残留应力应变从而硬度较高的区域脆化，并且在硬度较高的区域与电阻焊前的硬度未发生变化的区域之间的界面也产生了残留应力。
而且，发明人推测，若对接地电极与主体金属壳体进行电阻焊，由于向接地电极与主体金属壳体流入大电流而在主体金属壳体上必然形成有硬度较高的区域，但是如果减小该硬度较高的区域，则能够以充分的焊接强度对接地电极与主体金属壳体进行电阻焊。
发明人对基于上述发现和预想的上述硬度较高的区域进行了进一步的研究，结果发现，在火花塞中，若以电阻焊时的载荷方向上的长度处于规定的范围内的方式在主体金属壳体上形成硬度较高的区域，不仅是以往的Ni基合金，即便由例如Ni含有率较高的Ni基合金形成接地电极，也体现出接地电极与主体金属壳体之间的较高的焊接强度。特别是发明人发现，若维氏硬度处于3×102Hv～5×102Hv的范围内的高硬度区域的上述长度处于0.3mm～0.8mm的范围内，则体现出接地电极与主体金属壳体之间的较高的焊接强度。
因而，用于解决上述问题的技术方案为：
（1）一种火花塞，包括筒状的主体金属壳体和利用电阻焊焊接于上述主体金属壳体的端部的接地电极而成，其特征在于，
上述主体金属壳体在上述端部具有维氏硬度处于3×102Hv～5×102Hv的范围内的高硬度区域，并且，
上述高硬度区域在利用含有上述火花塞的轴线与上述接地电极的轴线在内的平面进行剖切而得到的剖面中，从上述接地电极侧的焊接界面到上述主体金属壳体侧的焊接界面的、电阻焊时的载荷方向上的长度d处于0.3mm～0.8mm的范围内。
作为该火花塞中的优选的方式，可列举以下方式。
（2）上述长度d处于0.4mm～0.6mm的范围内。
（3）在上述（1）或（2）的火花塞中，上述高硬度区域至少含有针状的马氏体组织。
（4）在上述（1）～（3）中的任一项的火花塞中，上述接地电极是由一种电极材料形成的单一构造、或者由外层和内层形成的层构造，该外层由上述电极材料形成，该外层将该内层包覆在内部，并且导热率比该外层的导热率高。
（5）上述（1）～（4）中的任一项的火花塞中，上述电极材料的室温下的比电阻值处于7μΩ·cm～20μΩ·cm的范围内。
（6）上述（1）～（5）中的任一项的火花塞中，上述电极材料的1000℃的比电阻值处于48μΩ·cm～60μΩ·cm的范围内。
（7）上述（1）～（6）中的任一项的火花塞中，
上述电极材料含有96质量%以上的Ni，
上述电极材料合计含有0.05质量%～0.45质量%的从由Y与稀土类元素构成的组中选择的至少一种，含有0.05质量%以上的Mn，以及合计含有0.01质量%以上的从由Ti、V及Nb构成的组中选择的至少一种，而且Ti、V及Nb的合计含量（a）与Mn的含量（b）之比（a/b）为0.02～0.40。
（8）上述（1）～（7）中的任一项的火花塞中，上述电极材料具有由上述Y和上述稀土类元素中的至少一种与上述Ni形成的金属间化合物。
由于在主体金属壳体的端部具有维氏硬度处于3×102Hv～5×102Hv的范围内的高硬度区域，而且该高硬度区域在利用含有火花塞的轴线与接地电极的轴线在内的平面进行剖切而得到的剖面中，从接地电极侧的焊接界面到主体金属壳体侧的焊接界面的、电阻焊时的载荷方向上的长度d处于0.3mm～0.8mm、特别是0.4mm～0.6mm的范围内，因此本发明能够提供一种接地电极利用电阻焊牢固地焊接于主体金属壳体而成的火花塞。
若在上述高硬度区域含有针状的马氏体组织，则接地电极与主体金属壳体以更大的焊接强度相接合，因而本发明能够提供一种故障等较少的火花塞。
若用于形成接地电极的电极材料的室温下的比电阻值处于7μΩ·cm～20μΩ·cm的范围内，则接地电极与主体金属壳体以进一步大的焊接强度相接合，因而本发明能够提供一种焊接部分成为高强度的火花塞。另外，若上述比电阻值过小，则有时难以进行电阻焊且接地电极与主体金属壳体之间的焊接强度变小，另一方面，若上述比电阻值过大，则高硬度区域变得过大，有时上述焊接强度反而降低。
若用于形成接地电极的电极材料的1000℃的比电阻值处于48μΩ·cm～60μΩ·cm的范围内，则本发明能够提供一种进行电阻焊时的电极自身的消耗较少、焊接质量变得稳定且接地电极与主体金属壳体以较大的焊接强度相接合的火花塞。
作为本发明中的上述接地电极，不仅能够应用由Ni基合金等一种电极材料形成的单一构造的接地电极，也能够应用由外层和内层形成的层构造的接地电极，该外层由上述电极材料形成，该外层将该内层包覆在内部，而且由导热率比该外层的导热率高的材料、即比电阻值低的材料形成。该层构造并不限于两层，通过进一步形成被内层包覆在内部并由与内层不同的材料形成的至少1个层或芯部，也可以采用3层或4层以上的层构造的接地电极。
本发明中的接地电极与主体金属壳体之间的焊接通过电阻焊而相接合，但接地电极的电极获取通过检查其外周来进行。因而，在进行焊接时流动的电流主要在接地电极的外周部流动。另外，作为用于形成内层的材料（以下，有时也称作芯材。），优选使用Cu或Cu合金、纯Ni，但是由于导热率比外层的导热率高，因此成为焊接（接合）的驱动力的接触电阻加热瞬间被散热。即，芯材对焊接力没有帮助。根据以上内容，在采用在内部具有芯材的接地电极的情况下，导热率比内层的导热率低的外层的物理属性对焊接强度带来影响。作为其物理属性因子，与上述因子相同地可列举出上述接地电极的外层的、室温下的比电阻值和1000℃的比电阻值。通过使上述接地电极的外层的室温下的比电阻值处于7μΩ·cm～20μΩ·cm的范围内、使上述接地电极的外层的1000℃的比电阻值处于48μΩ·cm～60μΩ·cm的范围内，本发明能够提供一种进行电阻焊时的电极自身的消耗较少、焊接质量变得稳定且接地电极与主体金属壳体以较大的焊接强度相接合的火花塞。
上述电极材料含有96质量%以上的Ni，
上述电极材料合计含有0.05质量%～0.45质量%的从由Y与稀土类元素构成的组中选择的至少一种，含有0.05质量%以上的Mn，以及合计含有0.01质量%以上的从由Ti、V及Nb构成的组中选择的至少一种，而且Ti、V及Nb的合计含量（a）与Mn的含量（b）之比（a/b）为0.02～0.40，从而能够将高硬度区域中的长度d容易地调整到0.3mm～0.8mm的范围内，因而本发明能够提供一种焊接强度较大的火花塞。
在本发明中，若上述电极材料含有由上述Y和上述稀土类元素中的至少一种与上述Ni形成的金属间化合物，则能够使足够量的金属间化合物析出于接地电极的晶界，能够抑制颗粒生长，颗粒生长的抑制能够进一步提高接地电极的强度，进而提高该接地电极与主体金属壳体之间的焊接强度。结果，根据本发明，能够提供如下火花塞：即使曝露于高温下，通过焊接接地电极与主体金属壳体而成的焊接部的劣化也较少且焊接强度较大。
附图说明
图1是表示作为本发明的火花塞的一实施例的火花塞的说明图，图1的（a）是作为本发明的火花塞的一实施例的火花塞的局部剖面整体说明图，图1的（b）是表示作为本发明的火花塞的一实施例的火花塞的主要部分的剖面说明图。
图2是表示对作为本发明的火花塞的一实施例的火花塞利用含有其轴线与接地电极的轴线在内的平面进行剖切而得到的剖面的局部放大剖视图。
图3作为本发明的火花塞的另一实施例的火花塞的局部剖面整体说明图。
图4是表示对作为本发明的火花塞的另一实施例的火花塞利用含有其轴线与接地电极的轴线在内的平面进行剖切而得到的剖面的局部放大剖视图。
图5是表示对作为本发明的火花塞的其他另一实施例的火花塞利用含有其轴线与接地电极的轴线在内的平面进行剖切而得到的剖面的局部放大剖视图。
具体实施方式
本发明的火花塞包括筒状的主体金属壳体与利用电阻焊焊接于该主体金属壳体的端部的接地电极而成。本发明的火花塞如果是具有这种构造的火花塞，则其他构造并不特别限定，能够采用公知的各种构造。
将作为本发明的一实施例的火花塞表示在图1和图2中。如图1和图2所示，该火花塞1包括大致棒状的中心电极2、设置在中心电极2的外周的大致圆筒状的绝缘体3、保持绝缘体3的圆筒状的主体金属壳体4以及一端以隔着火花放电间隙G与中心电极2的顶端面相对的方式配置并且另一端设置于主体金属壳体4的端部的接地电极6。在该火花塞1中，为了便于说明，将主体金属壳体4的设有接地电极6的一个端部侧（例如，图1（a）中的纸面下方侧）称作顶端方向，将另一个端部侧（例如，图1（a）中的纸面上方侧）称作后端方向。
如图1所示，上述主体金属壳体4形成为圆筒状，且形成为通过内置绝缘体3来保持绝缘体3。在主体金属壳体4的顶端方向的外周面上形成有螺纹部9，利用该螺纹部9在未图示的内燃机的气缸盖上安装火花塞1。主体金属壳体4能够由导电性的钢铁材料、例如低碳钢形成。
如图1和图2所示，上述绝缘体3例如隔着滑石（talc）10和衬垫11保持于主体金属壳体4的内周部，且沿着绝缘体3的轴线方向具有用于保持中心电极2的轴孔。绝缘体3在其顶端方向的端部自主体金属壳体4的顶端面突出的状态下粘着于主体金属壳体4。绝缘体3只要由难以传递热量的材料形成即可，作为这种材料，例如可列举出以氧化铝为主体的陶瓷烧结体。
如图1和图2所示，上述中心电极2由外部构件7和内部构件8形成，该内部构件8形成为与该外部构件7同心地嵌入外部构件7的内部的轴心部。中心电极2在其顶端方向的端部自绝缘体3的顶端开口部突出的状态下固定于绝缘体3的轴孔内，相对于主体金属壳体4保持绝缘。如图1的（b）和图2所示，该端部像圆锥台的周侧面那样自绝缘体3的顶端开口部缩径，接着形成为圆筒体状。该中心电极2既可以由公知的材料形成，也可以由形成接地电极6的电极材料形成。在中心电极2由公知的材料形成的情况下，例如外部构件7由公知的Ni合金等形成，内部构件8由铜（Cu）或银（Ag）等热传导性优异的金属材料形成。
上述接地电极6例如形成为通过在中间弯曲而整体形成为大致L字状的方柱体而成，如图1和图2所示，其形状和构造设计为一端利用电阻焊焊接于主体金属壳体4的顶端面41、另一端位于中心电极2的轴线方向上。通过如此设计接地电极6，从而配置为接地电极6的另一端隔着火花放电间隙G与中心电极2相对。火花放电间隙G是中心电极2的顶端面与接地电极6的表面之间的间隙，该火花放电间隙G通常设定在0.3mm～1.5mm的范围内。
另外，图1和图2所示的接地电极6具有由一种电极材料形成的单一构造，如图5所示，也可以是由外层63和被该外层63包覆在内部、而且导热率比该外层63的导热率高的内层64形成的双层构造。另外，虽未图示，但接地电极也可以是还在内层的内部具有芯部的3层构造，亦可以是4层以上的层构造。外层63也可以由公知的材料形成，但如上所述，由于外层63的物理属性对焊接强度带来影响，因此优选的是由形成后述的接地电极6的电极材料形成。内层64由导热率比外层63的导热率高的材料形成，例如由Cu、Cu合金等形成较好。在接地电极为3层构造的情况下，位于内层的内部的芯部由纯Ni形成较好。另外，虽然图5所示的接地电极6”的内层64自接地电极6”的基端部延伸至顶端附近并逐渐缩径，但内层64所存在的区域根据所要求的性能而酌情设定。
如图2所示，主体金属壳体4在电阻焊有接地电极6的端部具有高硬度区域42。在该高硬度区域42中，通过利用因进行电阻焊时向接地电极6与主体金属壳体4流入的电流而发出的热量对主体金属壳体4的上述端部附近进行加热，主体金属壳体4发生固态相变而硬度变高的区域。当进行电阻焊时，高硬度区域42通常形成于焊接部附近。
该火花塞1如上所述，由于接地电极6在沿主体金属壳体4的轴线方向施加有载荷的状态下利用电阻焊焊接于主体金属壳体4的端面41，因此高硬度区域42如图2所示那样形成为沿进行电阻焊时产生的热量的扩散方向、例如主体金属壳体4的轴线方向延伸。另外，图2所示的接地电极6利用电阻焊焊接于主体金属壳体4的端面而成，但在本发明中，如图4所示，也可以在主体金属壳体的端部的周侧面上通过电阻焊来接合接地电极。在该情况下，通过将接地电极安装于在主体金属壳体的端部的外侧周侧面和端面上开口并且与主体金属壳体的中心轴线平行地形成的安装用槽内，向该接地电极施加朝向与主体金属壳体的中心轴线正交的方向的加压力并进行电阻焊，能够将接地电极安装在主体金属壳体的端部的周侧面上。
若欲在主体金属壳体的端面和端部的外侧周侧面中的任一者上形成接地电极，则主体金属壳体的高硬度区域作为由接地电极侧的焊接界面和形成于主体金属壳体的内部的焊接界面围成的区域而呈现，该接地电极侧的焊接界面是接地电极与主体金属壳体之间的焊接界面，该形成于主体金属壳体的内部的焊接界面是高硬度区域与即使进行电阻焊硬度也不发生变化的区域之间的界面。
在图2所示的火花塞1中，利用含有火花塞1的轴线1c与接地电极6的轴线6c在内的平面进行剖切而得到的剖面中的高硬度区域42作为由接地电极6侧的焊接界面61与主体金属壳体4侧的焊接界面43围成的区域而呈现。
该焊接界面61与焊接界面43能够通过在对接地电极6与主体金属壳体4之间的焊接部的剖面进行蚀刻处理之后利用金属显微镜对该剖面进行观察来区分。
该高硬度区域42具有位于3×102Hv～5×102Hv的范围内的维氏硬度。维氏硬度是根据日本JIS Z2244所规定的微小维氏硬度试验方法以490mN的载荷向测量对象部压入相对面夹角α＝136°的正四棱锥的压头来进行测量时的值。
高硬度区域42如图2所示，在利用含有火花塞1的轴线1c与接地电极6的轴线6c在内的平面进行剖切而得到的剖面中，从接地电极6侧的焊接界面61到主体金属壳体4侧的焊接界面43的、沿着电阻焊时的载荷方向D的长度d处于0.3mm～0.8mm的范围内。换言之，火花塞1在主体金属壳体4的端部具有高硬度区域42，该高硬度区域42在利用含有火花塞1的轴线1c与接地电极6的轴线6c在内的平面进行剖切而得到的剖面中，从接地电极6侧的焊接界面61到主体金属壳体4侧的焊接界面43的、进行电阻焊时的载荷方向D上的长度d处于0.3mm～0.8mm的范围内。若上述长度d小于0.3mm，则接地电极6有时根本没有利用电阻焊焊接于主体金属壳体4，若上述长度d超过0.8mm，即使接地电极6有时利用电阻焊焊接于主体金属壳体4，其焊接强度也较小。表示存在高硬度区域的上述长度d出于能够体现接地电极6与主体金属壳体4之间的更加牢固的焊接强度方面而优选0.35mm～0.65mm的范围，更优选0.4mm～0.6mm的范围，尤其优选0.45mm～0.55mm的范围。在此，上述长度d是沿着电阻焊时的载荷方向D的最大长度，在火花塞1中是上述轴线6c（与进行电阻焊时的载荷方向D一致。）的延长线上的长度。
上述长度d例如以如下方式进行测量。在对利用含有火花塞1的轴线1c与接地电极6的轴线6c在内的平面剖切火花塞1而成的剖面（参照图2。）进行例如蚀刻处理之后利用金属显微镜对该剖面进行观察并摄影。在拍摄到的剖面照片中，确定对接地电极6进行电阻焊时的载荷方向D。接着，在该剖面照片中，测量从所确定的接地电极6侧的上述焊接界面61到主体金属壳体4侧的上述焊接界面43的、接地电极的轴线上的长度，并将该长度设为上述长度d。
优选的是，高硬度区域42含有针状的马氏体组织。即使存在该马氏体组织，若表示上述高硬度区域的长度d超过0.8mm，则接地电极与主体金属壳体之间的焊接部处的焊接强度有时也降低。另外，即使存在马氏体组织，若表示上述高硬度区域的长度d小于0.3mm，则接地电极与主体金属壳体之间的焊接部处的焊接强度有时也降低。表示上述高硬度区域的长度d为0.3mm～0.8mm，优选为0.4mm～0.6mm，而且若马氏体组织存在于该区域中，则焊接强度进一步提高。
马氏体组织例如能够形成针状、球状等形态，但出于体现进一步高的焊接强度方面而优选为针状。在高硬度区域42是否存在针状的马氏体组织例如能够通过在对高硬度区域42的剖面进行蚀刻处理之后利用金属显微镜对该剖面进行观察来确认。
该接地电极6的尺寸并不特别限定，只要具有适合于火花塞所要求的标称直径并能够利用电阻焊焊接于上述主体金属壳体4的尺寸即可。
在利用电阻焊将接地电极6焊接于主体金属壳体4的端部的情况下，形成将主体金属壳体4按压于接地电极6的端部的状态、即载荷负荷状态并向接地电极6与主体金属壳体4通电。在本发明的火花塞的制造方法中的制造条件下，用于形成单一构造的接地电极的电极材料和用于形成层构造的接地电极的外层的电极材料优选室温下的比电阻值处于7μΩ·cm～20μΩ·cm的范围内，尤其优选处于8μΩ·cm～17μΩ·cm的范围内。
若上述电极材料的、室温下的比电阻值处于上述范围内，则在表示接地电极与主体金属壳体之间的焊接部处的高硬度区域的广阔程度的长度d为0.3mm～0.8mm的情况下，形成较大的焊接强度的焊接部。
为了将能够增大焊接强度的上述高硬度区域设在本发明所规定的范围内、即将从接地电极侧的焊接界面到主体金属壳体侧的焊接界面的长度d设为0.3mm～0.8mm，优选的是利用1000℃时的比电阻值为48μΩ·cm～60μΩ·cm、特别是49μΩ·cm～54μΩ·cm的原材料来形成接地电极。
上述电极材料同时具有7μΩ·cm～20μΩ·cm的室温中的比电阻值和48μΩ·cm～60μΩ·cm的1000℃时的比电阻值尤其理想。
上述室温中的比电阻值和上述1000℃时的比电阻值能够通过将接地电极调整或加热至室温或1000℃并在维持该温度的状态下利用惠斯登电桥法来进行测量。另外，在接地电极由外层与内层形成的情况下，仅对除内层以外的外层如上所述那样测量室温中的比电阻值和1000℃时的比电阻值。
上述电极材料也可以由Ni单独形成。在该情况下，接地电极当然也可以含有微量的不可避免的杂质。
在接地电极由含有96质量%以上的Ni的电极材料形成的情况下，
若上述电极材料以合计0.05质量%～0.45质量%的比例含有从由Y与稀土类元素构成的组中选择的至少一种，以0.05质量%以上的比例、特别以0.05质量%～3质量%的比例含有Mn，以及以合计0.01质量%以上、特别以0.01质量%～0.1质量%的比例含有从由Ti、V及Nb构成的组中选择的至少一种，而且Ti、V及Nb的合计含量（a）与Mn的含量（b）之比（a/b）为0.02～0.40，则该接地电极除了能够提高与主体金属壳体之间的焊接强度之外还能够提高耐氧化性等而优选。作为上述稀土类元素，例如可列举出Nd、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu等。
另外，本发明中的电极材料除了上述成分以外，也可以含有从由Si、Al及Cr构成的组中选择的至少一种金属成分。这些金属成分的含量成为从100中减去Ni、从由Y和稀土类元素构成的组中选择的至少一种、Mn以及从由Ti、V及Nb构成的组中选择的至少一种的合计含量后得到的质量%，优选的是，Si从0.15质量%～1.5质量%的范围中选择，Al从0.01质量%～0.1质量%的范围中选择，Cr从0.05质量%～0.5质量%的范围中以整体合计成为100质量%的方式确定其含量。
若在电极材料中含有Si、Al和/或Cr中的至少一种，则Mn的氧化被膜进一步变牢固。因而，若电极材料含有Si、Al和/或Cr，则耐氧化性提高，并且能够更有效地抑制腐蚀类新生异物产生。
另外，该电极材料也可以含有C。由含有C的电极材料形成的接地电极能够确保高温环境下的电极材料的机械强度，因此能够防止电极折损和变形。即使电极曝露于高温环境下，或者电极的散热较差，或者电极温度上升，出于能够确保电极的机械强度方面，C的含有率也为0.005质量%以上，进一步优选为0.01质量%～0.05质量%较好。
在电极材料含有Y和稀土类元素的情况下，Y和稀土类元素的合计含有率相对于接地电极的质量整体为0.05质量%～0.45质量%。若Y和稀土类元素的合计含有率处于上述范围内，则通过使足够量的金属间化合物呈晶界状析出来抑制颗粒生长，材料强度提高，因此能够进一步提高与主体金属壳体之间的焊接强度。
合适的电极材料至少在晶界具有由Y和稀土类元素中的至少一种与Ni形成的金属间化合物而成。在像施加伴随在高温下进行的火花放电而产生的负荷那样过于残酷的环境下，构成电极材料的晶粒因二次再结晶而粗大化，即有时进行颗粒生长，但若至少在晶界存在有上述金属间化合物，则晶粒的颗粒生长受到抑制。只要能够抑制颗粒生长，晶粒的粒径就维持为较小的状态，由此能够将晶界的构造原样维持为复杂的状态，因此另外通过Y和稀土类元素的氧化物形成于电极材料的晶界，从而即使氧通过晶界自外部侵入，其侵入深度也不会变深，能够充分地抑制内部氧化。因而，若上述金属间化合物存在于电极材料的至少晶界，则发挥较高的耐氧化性和耐火花消耗性。
上述金属间化合物是即使在火花塞的电极所曝露的高温下也不会分解等的稳定的化合物，即使是含有Ni和Y的金属间化合物，或者即使是含有Ni和稀土类元素的金属间化合物，另外，即使是含有Ni、Y及稀土类元素的金属间化合物，也能够同样地起到与上述效果。因而，另外，上述金属间化合物只要是含有Ni与Y和/或稀土类元素的金属间化合物，就可以含有其他成分。
为了提高接地电极的耐氧化性和耐火花消耗性，上述金属间化合物只要析出或存在于至少电极的晶界即可，既可以仅存在于晶界，也可以存在于晶界和晶粒内。这些金属间化合物的存在例如能够通过对接地电极的表面或任意的剖面中的Ni、Y及稀土类化合物的各个元素的分散状态（浓度分布）进行电子探针微区分析（EPMA）来进行确认。
该电极材料实质上含有Ni、从由Y与稀土类元素构成的组中选择的至少一种、Mn、从由Ti、V及Nb构成的组中选择的至少一种以及期望含有Si、Al、Cr和/或C。该各个成分在上述各个成分的含有率的范围内含有为该各个成分与不可避免杂质的合计为100质量%。作为微量的不可避免杂质，有时含有除上述成分以外的成分、例如S、P、Ｆe、Cu、B、Ｚr、Mg和/或Ca。虽然优选这些不可避免杂质的含量较少，但也可以在能够达到本申请发明的目的的范围内含有这些不可避免杂质，当将上述成分的合计质量设为100质量份时，上述一种不可避免杂质的比例为0.1质量份以下，所含有的所有种类的不可避免杂质的合计比例为0.2质量份以下即可。
该电极材料所含有的各个成分的含有率能够如下进行测量。即，在利用该电极材料形成单一构造的接地电极或层构造的接地电极的情况下，从除在对该接地电极与主体金属壳体和/或贵金属电极头等其他构件、或者对外层与主体金属壳体、内层和/或贵金属电极头等其他构件进行溶融粘接时形成的溶融部以外的部分提取试样（优选碳硫分析用为0.3g以上、ICP发光分析用为0.2g以上），C的含量通过碳硫分析来进行分析，其他成分通过进行ICP发光分析（inductively coupled plasma emission spectrometry：电感耦合等离子体发射光谱学）来进行分析。Ni作为上述分析测量值的剩余部而计算出。在碳硫分析中，通过利用燃烧炉对所提取的试样进行热分解并进行非分散红外线检测来确定C的含量（作为碳硫分析装置，例如采用HORIBA制作所制的EMIA-920V）。在ICP发光分析中，利用氧分解法（例如硝酸）使试样溶液化，在进行定性分析之后，对检测元素和指定元素进行定量（作为ICP发光分析装置，例如采用Thermo Fisher制的iCAP-6500）。所有分析均计算出3次测量值的平均值，将该平均值作为电极材料中的各个成分的含有率。
该电极材料以规定的混合比例混合规定的原料，并如以下所示那样制造而成。所制造的电极材料的组成与原料的组成大致一致。因而，该电极材料所含有的各个成分的含有率作为简单的方法也能够根据原料的混合比例计算出来。
电极材料例如能够如下进行制造。首先，通过熔接并调制96质量%以上的Ni、合计为0.05质量%～0.45质量%的从由Y和稀土类元素构成的组中选择的至少一种、0.05质量%～3质量%的Mn、合计0.01质量%～0.1质量%的从由Ti、V及Nb构成的组中选择的至少一种、并根据要求熔接并调制0.15质量%～1.5质量%的Si、0.01质量%～0.1质量%的Al、0.05质量%～0.5质量%的Cr以及0.005质量%以上C而制成各个成分的含有率处于上述范围内的电极材料。另外，电极材料中的、Ti、V、及Nb的合计含量（a）与Mn的含量（b）之比（a/b）调制为0.02～0.4。
将如此调制的电极材料加工为规定的形状并制作出中心电极2和/或接地电极6。
如图1和图2所示，该火花塞1在接地电极6的一端部沿主体金属壳体4的轴线方向（与火花塞1的轴线1c一致的方向。）被施加有载荷的状态下利用电阻焊焊接于主体金属壳体4的端部的端面41而成。即，接地电极6与主体金属壳体4在接地电极6的一端部的端面沿主体金属壳体4的轴线方向被施加有载荷的状态下抵接并利用电阻焊焊接于上述端面41。
将作为本发明的火花塞的另一实施例的火花塞表示在图3和图4中。如图3和图4所示，该火花塞1’通过电阻焊将接地电极6的一端接合于设置在主体金属壳体4’的侧面上的切口44而成。
上述切口44在作为主体金属壳体4’的端部的周侧面与上述主体金属壳体4’的端面上开口，形成为能够将上述接地电极6***。
更详细地说，火花塞1’包括大致棒状的中心电极2、设置在中心电极2的外周的大致圆筒状的绝缘体3、将绝缘体3保持于内部的圆筒状的主体金属壳体4’以及以一端隔着火花放电间隙G与中心电极2的顶端面相对的方式配置并且另一端设置于主体金属壳体4’的端部的接地电极6。在该火花塞1’中，为了便于说明，将主体金属壳体4’的设有接地电极6的一个端部侧（例如，图3中的纸面下方侧）称作顶端方向，将另一个端部侧（例如，图1中的纸面上方侧）称作后端方向。
如图4明確所示，火花塞1’中的主体金属壳体4’在主体金属壳体4’的端部外周面形成有沿着主体金属壳体4’的轴线1’c延伸的长槽状的切口44。该切口44是在电阻焊接地电极6时供接地电极6嵌入的凹部，调整为比接地电极6的尺寸稍微小的尺寸。切口44只要能够供接地电极6嵌入并固定其焊接位置，其尺寸和形状就不特别限定。在该例中，切口44的与主体金属壳体4’的轴线方向正交的剖面形状和尺寸即使在上述轴线方向的偏移的位置也是相同的。
火花塞1’中的绝缘体3和中心电极2与火花塞1中的绝缘体3和中心电极2基本上相同，火花塞1’中的接地电极6除了其轴线方向的长度增长了供切口44嵌入的长度以外，与火花塞1中的接地电极6基本上相同。
如上所述，该火花塞1’在接地电极6的一端嵌入主体金属壳体4’的切口44内、并在主体金属壳体4’的半径方向即朝向其轴线1’c的方向D上施加有载荷的状态下利用电阻焊焊接于主体金属壳体4’的上述切口44而成。
如图4所示，电阻焊有接地电极6的主体金属壳体4’在电阻焊有接地电极6的端部具有高硬度区域45。与火花塞1的高硬度区域相同，该高硬度区域45也是利用因进行电阻焊时向接地电极6与主体金属壳体4’流入的大电流发出的热量而进行固态相变从而硬度变高的区域。因而，火花塞1’中的高硬度区域45与火花塞1中的高硬度区域42基本上相同。
火花塞1’如上所述，在沿主体金属壳体4’的半径方向D施加有载荷的状态下，接地电极6利用电阻焊焊接于主体金属壳体4’的切口44，因此如图4所示，高硬度区域45形成为沿电阻焊时产生的热量的扩散方向、例如主体金属壳体4’的半径方向即朝向其轴线1’c的方向D延伸。
因而，高硬度区域45是由接地电极6与主体金属壳体4’之间的焊接界面、即接地电极6侧的焊接界面62和高硬度区域42与硬度未因电阻焊而发生变化的区域之间的界面、即主体金属壳体4’侧的焊接界面46围成的区域。如图4所示，利用含有火花塞1’的轴线1’c与接地电极6的轴线6c在内的平面剖切而得到的剖面中的高硬度区域45是由接地电极6侧的焊接界面62和主体金属壳体4’侧的焊接界面46围成的区域。接地电极6侧的焊接界面62和主体金属壳体4’侧的焊接界面43与火花塞1中的接地电极6侧的焊接界面61和主体金属壳体4侧的焊接界面43基本上相同。
高硬度区域45如图4所示，在利用含有火花塞1’的轴线1’c与接地电极6的轴线6c在内的平面剖切而得到的剖面中，从接地电极6侧的上述焊接界面62到主体金属壳体4’侧的上述焊接界面46的、进行电阻焊时的载荷方向D上的长度d处于0.3mm～0.8mm的范围内。换言之，火花塞1’在主体金属壳体4’的端部具有高硬度区域45，该高硬度区域45在利用含有其轴线1’c与接地电极6的轴线6c在内的平面剖切而得到的剖面中，从接地电极6侧的焊接界面62到主体金属壳体4’侧的焊接界面46的、进行电阻焊时的载荷方向D上的长度d处于0.3mm～0.8mm的范围内。若上述长度d小于0.3mm，则接地电极6有时根本未利用电阻焊焊接于主体金属壳体4’，若上述长度d超过0.8mm，即使接地电极6利用电阻焊焊接于主体金属壳体4’，其焊接强度有时也较小。出于能够体现接地电极6与主体金属壳体4’之间的进一步牢固的焊接强度方面，上述长度d优选0.35mm～0.65mm的范围，更优选0.4mm～0.6mm的范围，特别优选0.45mm～0.55mm的范围。在此，上述长度d是沿着电阻焊时的载荷方向D的最大长度，在火花塞1’中，上述长度d是切口44的轴线6c方向长度的中央部的、载荷方向D上的长度。
上述长度d以与火花塞1的上述长度d基本上相同的方式进行测量。即，与火花塞1相同，在拍摄利用含有火花塞1’的轴线1’c与接地电极6的轴线6c在内的平面剖切而成的剖面（参照图2。）而得到的剖面照片中，确定上述载荷方向D、上述焊接界面62及上述焊接界面46，测量从所确定的载荷方向D上的上述焊接界面62到上述焊接界面46的长度，并将其最大长度作为上述长度d。
以下说明本发明的火花塞的制造方法的一例。首先，说明接地电极的制造方法。
接地电极6是作为线材或棒材等制成的，其根据能够制造本发明的火花塞中的接地电极的原材料调整合金材料，对该合金材料进行铸造、退火并成形为规定的尺寸和形状。
另外，接地电极6也能够由上述合金材料连续地制成。例如，接地电极能够以如下方式制成：使用真空溶解炉调制具有上述组成的合金的熔液，在通过真空铸造等自各个熔液调制出铸块之后对该铸块进行热加工、拔丝加工等，适当地调整为具有规定的形状和规定的尺寸的棒体。另外，若在真空中进行上述合金材料的铸造或退火，则能够制作至少在晶界具有金属间化合物的接地电极。
在外层63的内部具有内层64的接地电极6”如下制作。在对上述合金材料进行铸造之后，对圆棒进行拉丝加工，将该圆棒形成为杯状，制作出成为外层的杯体。另一方面，通过铸造将导热率比成为外层的合金材料的导热率高的Cu或Cu合金等材料形成为圆棒，对该圆棒进行热加工和拔丝加工等，制作出成为内层的棒状体。将该棒状体***上述杯体内，在进行挤压加工等塑性加工后实施拔丝加工，制作出在外层的内部具有内层的接地电极。如此制作出的接地电极由于硬度因加工而变高，因此在惰性气氛中以600℃～980℃保持加热1个小时并进行退火。
另外，接地电极6、6”既可以在中途预先弯曲为大致L字状，并利用电阻焊焊接于主体金属壳体，也可以设为在利用电阻焊将如上所述制作出的棒状的接地电极用金属棒材焊接于主体金属壳体之后弯曲并隔着火花放电间隙G与中心电极2的顶端面相对。
用于形成如上获得的、本发明的火花塞所使用的接地电极6、6”的电极材料优选在室温中具有7μΩ·cm～20μΩ·cm的比电阻值。若上述比电阻值过小，则有时难以进行电阻焊且接地电极与主体金属壳体之间的焊接强度变小，另一方面，若上述比电阻值过大，则高硬度区域过大，有时上述焊接强度反而降低。若室温中的比电阻值比较小但处于上述范围内，则通过接地电极与主体金属壳体之间的电阻焊而产生的高硬度区域的上述长度d处于上述范围内，能够利用电阻焊将接地电极牢固地焊接于主体金属壳体。接地电极的上述比电阻值更优选处于8μΩ·cm～17μΩ·cm的范围内，特别优选处于9μΩ·cm～11μΩ·cm的范围内。
另外，也优选上述电极材料在1000℃具有48μΩ·cm～60μΩ·cm范围内的比电阻值。与上述室温下的比电阻值相同，若1000℃时的比电阻值比较小但处于上述范围内，则能够利用电阻焊将接地电极牢固地焊接于主体金属壳体。上述电极材料的上述比电阻值优选处于49μΩ·cm～54μΩ·cm的范围内，特别优选处于50μΩ·cm～52μΩ·cm的范围内。
尤其优选的是，上述电极材料的上述室温中的比电阻值和1000℃时的比电阻值均处于上述范围内。上述室温中的比电阻值和上述1000℃时的比电阻值能够按照上述测量方法进行测量。
接着，通过电阻焊将接地电极的一端部接合于通过塑性加工等形成为规定的形状的主体金属壳体的端部，从而在主体金属壳体的端部设置接地电极。接地电极与主体金属壳体的电阻焊是在沿规定的方向施加有载荷的状态下利用电阻焊将接地电极焊接于主体金属壳体的端部。
具体地说，在如图1所示的火花塞1的情况下，使金属制支承构件与主体金属壳体4的后端部相抵接，并且如图2所示，在沿主体金属壳体4的轴线方向施加有载荷的状态下使接地电极6的一端部与主体金属壳体4的端面41相抵接，将电阻焊机的电极按压于接地电极6，并进行电阻焊。
在如图4所示的火花塞1’的情况下，向如图4所示的切口44内嵌入接地电极6的一端部，使接地电极6的侧面与切口44的底面相抵接，在沿主体金属壳体4’的半径方向即朝向其轴线的方向D施加有载荷的状态下进行电阻焊。在该情况下，上述切口44例如通过使用铣床的切削加工形成为比接地电极6的一端稍微小的尺寸。若沿上述方向D对接地电极6施加载荷，则主体金属壳体4’的端部有时也变形，因此优选的是，将电连接的金属制支承构件贯穿于主体金属壳体4’，将电阻焊机的电极按压于接地电极6并进行电阻焊。
主体金属壳体4与接地电极6的电阻焊例如能够在将接地电极6的一端部压接于主体金属壳体4的端部的状态下进行。
若如此一边施加载荷一边进行电阻焊，即使利用具有上述比电阻值的比较难以进行电阻焊的合金材料形成接地电极6，也能够减小形成于主体金属壳体4的高硬度区域并将上述长度d设在上述范围内，能够利用电阻焊以牢固的焊接强度将接地电极6焊接于主体金属壳体4。
向接地电极与主体金属壳体流动的电流优选的是上述单位接触面积处于0.8kA～3.0kA的范围内。向接地电极与主体金属壳体流入电流的时间优选为通电时间6周期以上50周期以内(1周期＝1/60秒)。若上述电流值和电流通电时间中的任一项处于上述范围内，即使由具有上述比电阻值的比较难以进行电阻焊的合金材料形成接地电极，也能够利用电阻焊以更牢固的焊接强度将接地电极焊接于主体金属壳体。
在如此将接地电极设置于主体金属壳体之后，将由上述材料成形而成的内部构件***由上述材料形成为杯状的外部构件，并通过挤压加工等塑性加工制作出出中心电极，通过将陶瓷等烧制为规定的形状而制作出绝缘体。
利用公知的手法将如此制作出的中心电极组装于绝缘体，将该绝缘体组装于设有接地电极的主体金属壳体。能够如此制造出火花塞。
本发明的火花塞即使利用比较难以进行电阻焊的合金材料形成接地电极，也能够通过利用电阻焊以较高的焊接强度将接地电极牢固地焊接于主体金属壳体来进行制造，因此可以认为是生产率较高地制造的火花塞。
本发明的火花塞并不限定于上述实施例，在能够达到本发明的目的的范围内能够进行各种变更。例如，上述火花塞1、1’、1”配置为中心电极2的顶端面与接地电极6或6”的一端的表面在中心电极2的轴线方向上隔着火花放电间隙G相对，但在本发明中，也可以配置为中心电极的侧面与接地电极的一端的顶端面在中心电极的半径方向上隔着火花放电间隙相对。在该情况下，与中心电极的侧面相对的接地电极可以是一个，也可以是多个。
另外，图1、图3及图5所示的上述火花塞1、1’、1”包括中心电极2和接地电极6或6”，但在本发明中，也可以在中心电极的顶端部和/或接地电极的表面具有贵金属电极头。
图3和图4所示的上述火花塞1’在主体金属壳体4’上形成有切口44，但在本发明中，只要是能够使接地电极自主体金属壳体的侧面相抵接的凹部或倒角部就并不限定于切口，也可以是切掉主体金属壳体的外周面而成的倒角部。
实施例
（例1）
如上所述制作出长度16mm、宽度2.8mm、厚度1.5mm的无内层的接地电极，该接地电极由含有98.505质量%的Ni的电极材料形成，含有0.10质量%的Y、0.14质量%的Mn以及0.02质量%的Ti，而且Ti的含量（a）与Mn的含量（b）之比（a/b）为0.14。利用上述电子探针微区分析法，确认并确定在如此制作出的接地电极的晶界存在有含有Ni与Y的金属间化合物以及含有Ni与稀土类元素的金属间化合物。
另一方面，如上所述制作出具有外层与内层的有内层接地电极。有内层接地电极的尺寸为长度16mm、宽度2.8mm、厚度1.5mm。外层的组成与无内层接地电极相同，内层由Cu形成。利用上述电子探针微区分析法，确认并确定在所制作的有内层接地电极的外层的晶界存在有含有Ni与Y的金属间化合物以及含有Ni与稀土类元素的金属间化合物。另外，具有内层的接地电极也可以在比内层靠内侧的位置具有由纯Ni构成的芯部，在内层的内部具有芯部的接地电极也能够在以下实验中获得与有内层接地电极的情况相同的结果。
接着，使Cu制支承构件与由低碳钢通过塑性加工形成为规定的形状和尺寸的主体金属壳体4的后端部相抵接，在沿主体金属壳体4的轴线方向（与轴线6c平行的方向）施加有载荷的状态下使无内层接地电极的端面与该主体金属壳体4的端面41相抵接。保持该状态，将电阻焊机的电极按压于无内层接地电极，并进行电阻焊。此时，向无内层接地电极通入的电流为2.0kA，通电时间为10周期（1周期＝1/60秒）。有内层接地电极也相同地利用电阻焊焊接于主体金属壳体4。
接着，如图1所示，分别制作出由铜构成的圆柱状的内部构件8和由Ni合金成形为杯状的外部构件7。将如此制作的内部构件8***外部构件7内，通过挤压加工等塑性加工制作出由内部构件8与外部构件7构成的直径2.5mm的中心电极2。
接着，通过将以氧化铝为主要成分的陶瓷烧制为规定的形状而制成出绝缘体3，将中心电极2组装于绝缘体3，进而，将该绝缘体3组装于设有无内层接地电极或有内层接地电极的主体金属壳体4。这样，制造出如图1和图5所示的多个火花塞。
另一方面，从制造火花塞的工序中分开取出将接地电极利用电阻焊焊接于上述主体金属壳体的端部而成的一体物，利用含有主体金属壳体的轴线与接地电极的轴线的平面剖切该一体物。测量该剖面处的维氏硬度，确认高硬度区域的存在，确定作为维氏硬度小于3×102Hv或超过5×102Hv的边界的主体金属壳体侧的焊接界面。另外，在对上述剖面进行蚀刻处理之后利用金属显微镜拍摄该剖面进行而得到的剖面照片中，如上所述确定接地电极侧的上述焊接界面，对进行电阻焊时的载荷方向D（与轴线平行的方向）上的、从接地电极侧的上述焊接界面到主体金属壳体侧的上述焊接界面的长度进行测量，并将其最大长度作为上述长度d。该长度d表示高硬度区域的范围。
利用拉伸强度评价上述高硬度区域中的焊接强度。拉伸强度使用株式会社岛津制作所制的拉伸试验机“Autograph AG－5000B”（商品名）进行测量。
将其拉伸强度的测量结果用符号表示在表1中。以下示出表1中的无内层接地电极的符号及其含义。
另外，有内层接地电极因接地电极的温度降低而是比以下所示的无内层接地电极中的符号所对应的拉伸强度的阈值低100N/mm2的值。
○○○：拉伸强度为550N/mm2以上。能够评价为焊接强度极高。
○○：拉伸强度为450N/mm2以上且小于550N/mm2。能够评价为焊接强度较高。
○：拉伸强度为350N/mm2以上且小于450N/mm2。能够评价为具有实际应用所需的焊接强度。
×：拉伸强度小于350N/mm2。能够评价为没有实际应用所需的焊接强度。
－：不能够对接地电极与主体金属壳体4进行电阻焊。
[表1]
Figure BDA00003396512300241
根据表1所示的结果可知，维氏硬度为300HV～500HV的高硬度区域d形成在0.3mm～0.8mm的范围内，但焊接强度并未达到在实际应用上没有问题的程度。
（例2）
将具有与例1相同的组成、而且具有如表2所示的室温（25℃）下的比电阻值的无内层接地电极与例1相同地利用电阻焊焊接于主体金属壳体的端面，形成具有焊接部位的维氏硬度为300HV～500HV的高硬度区域的接地电极和主体金属壳体的一体物。同样地，形成具有外层的有内层接地电极和主体金属壳体的一体物，该外层具有与例1相同的组成，而且具有如表2所示的室温（25℃）中的比电阻值。
将表示该高硬度区域的范围的长度d与焊接强度之间的关系表示在表2中。表2中的表示焊接强度的符号的含义与例1中的含义相同。
[表2]
如表2所示可知，若利用电阻焊将在室温中比电阻值处于7μΩ·cm～20μΩ·cm的范围内的无内层接地电极、或在室温中比电阻值处于7μΩ·cm～20μΩ·cm的范围内的具有外层的有内层接地电极焊接于主体金属壳体的端面而成的一体物中的、表示其焊接部处的维氏硬度为300Hv～500Hv的高硬度区域的d处于0.3mm～0.8mm的范围内，则焊接强度较大。
（例3）
将具有与例1相同的组成、而且具有如表3所示的1000℃下的比电阻值的无内层接地电极以与例1相同的方式利用电阻焊焊接于主体金属壳体的端面，从而形成具有焊接部位处的维氏硬度为300HV～500HV的高硬度区域的接地电极和主体金属壳体的一体物。同样地形成具有外层的有内层接地电极和主体金属壳体的一体物，该外层具有与例1相同的组成，而且具有如表3所示的1000℃时的比电阻值。
将表示该高硬度区域的范围的长度d与焊接强度之间的关系表示在表3中。表3中的表示焊接强度的符号的含义与例1中的含义相同。
[表3]
Figure BDA00003396512300271
如表3所示可知，若利用电阻焊将1000℃时的比电阻值处于48μΩ·cm～60μΩ·cm的范围内的无内层接地电极、或1000℃时的比电阻值处于48μΩ·cm～60μΩ·cm的范围内的具有外层的有内层接地电极焊接于主体金属壳体的端面而成的一体物中的、表示其焊接部处的维氏硬度为300Hv～500Hv的高硬度区域的d处于0.3mm～0.8mm的范围内，则焊接强度较大。
另外，以与例1相同的方式确认无内层接地电极与主体金属壳体的一体物中的电阻焊部位的高硬度区域的存在，与例1中的情况相同地测量作为高硬度区域的焊接部位处的拉伸强度。另外，通过在对焊接部位的剖面进行蚀刻处理之后利用金属显微镜观察该剖面，从而确认到焊接部位中的马氏体组织。将高硬度区域中的马氏体组织的有无与反映焊接强度的拉伸强度之间的关系表示在表4中。
[表4]
Figure BDA00003396512300281
表4中的关于焊接强度的符号及其评价与上述例1中的情况相同。表中的“有”表示确认到了马氏体组织的存在，“无”表示未确认到马氏体组织的存在。
如表4所示可知，若马氏体组织存在于位于0.3mm～0.8mm的区域内的高硬度区域，则接地电极与主体金属壳体的一体物的焊接强度较大。即，若表示高硬度区域的长度d超过0.8mm，即使存在马氏体组织，焊接强度也会降低，另一方面，若表示高硬度区域的长度d小于0.3mm，则不能够对接地电极与主体金属壳体进行电阻焊，也不存在马氏体组织。另外，使用有内层接地电极的情况也能够获得与无内层接地电极的结果相同的评价。
（例4～例18）
利用表5所示的组成的电极材料与例1中的情况相同地制作出长度16mm、宽度2.8mm、厚度1.5mm的无内层接地电极与有内层接地电极。使用该接地电极与例1相同地制作出本发明的火花塞。以与例1相同的方式利用拉伸强度来评价作为该火花塞的元件的主体金属壳体的高硬度区域中的焊接强度。将评价结果表示在表5中。
[表5]
Figure BDA00003396512300291
如表5所示，具有主体金属壳体的火花塞的焊接强度均被评价为“○○”或“○○○”，该主体金属壳体在上述端部具有维氏硬度处于3×102Hv～5×102Hv的范围内的高硬度区域，而且上述高硬度区域在利用含有上述火花塞的轴线与上述接地电极的轴线在内的平面进行剖切而得到的剖面中，从上述接地电极侧的焊接界面到上述主体金属壳体侧的焊接界面的、进行电阻焊时的载荷方向上的长度d处于0.3mm～0.8mm的范围内。
另外，具有如下接地电极的火花塞的焊接强度被评价为“○○○”：该接地电极由含有96质量%以上的Ni的电极材料形成，合计含有0.05质量%～0.45质量%的Y，含有0.05质量%以上的Mn以及0.01质量%以上的Ti，而且Ti的含量（a）与Mn的含量（b）之比（a/b）为0.02～0.40。
附图标记说明
1、1’、1”火花塞；2中心电极；4主体金属壳体；41端面；42、45高硬度区域；43、46焊接界面；44切口；6、6”接地电极；61、62焊接界面；63外层；64内层。

Claims (8)

1.一种火花塞，包括筒状的主体金属壳体和利用电阻焊焊接于上述主体金属壳体的端部的接地电极而成，其特征在于，
上述主体金属壳体在上述端部具有维氏硬度处于3×102Hv～5×102Hv的范围内的高硬度区域，并且，
上述高硬度区域在利用含有上述火花塞的轴线与上述接地电极的轴线在内的平面进行剖切而得到的剖面中，从上述接地电极侧的焊接界面到上述主体金属壳体侧的焊接界面的、电阻焊时的载荷方向上的长度d处于0.3mm～0.8mm的范围内。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，
上述长度d处于0.4mm～0.6mm的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，
上述高硬度区域至少含有针状的马氏体组织。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的火花塞，其特征在于，
上述接地电极是由一种电极材料形成的单一构造、或者由外层和内层形成的层构造，该外层由上述电极材料形成，该外层将该内层包覆在内部，并且该内层的导热率比该外层的导热率高。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的火花塞，其特征在于，
上述电极材料的室温下的比电阻值处于7μΩ·cm～20μΩ·cm的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的火花塞，其特征在于，
上述电极材料的1000℃的比电阻值处于48μΩ·cm～60μΩ·cm的范围内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的火花塞，其特征在于，
上述电极材料含有96质量%以上的Ni，
上述电极材料合计含有0.05质量%～0.45质量%的从由Y与稀土类元素构成的组中选择的至少一种，含有0.05质量%以上的Mn，以及合计含有0.01质量%以上的从由Ti、V及Nb构成的组中选择的至少一种，而且Ti、V及Nb的合计含量（a）与Mn的含量（b）之比（a/b）为0.02～0.40。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的火花塞，其特征在于，
上述电极材料具有由上述Y和上述稀土类元素中的至少一种与上述Ni形成的金属间化合物而成。
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