CN102576985B - 火花塞及火花塞的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及即使被小型化时也具有良好的可燃气体点火性的火花塞以及用于高产率地制造具有良好的可燃气体点火性的火花塞的方法。根据本发明的一个方面提供的火花塞具有中心电极、绝缘体和金属壳，并且满足下面的条件(1)～(5)。根据本发明的另一方面提供的火花塞的制造方法包括通过以如下方式制备原料粉末然后加压成形并且烧结所制备的原料粉末来制作绝缘体的步骤：在原料粉末中，10％体积径的颗粒与90％体积径的颗粒之间的粒度分布比(90％体积径/10％体积径)为3.6至5.2。条件(1)：绝缘体在包括金属壳的前端面的假想平面处具有0.3mm至1.1mm的壁厚T；条件(2)：绝缘体的从绝缘体的前端起延伸至假想平面后侧至少2mm的区域由氧化铝基烧结体形成，该氧化铝基烧结体包含Si成分、稀土元素成分和至少两种第2族元素成分，并且实质上不包含B成分；条件(3)：在氧化铝基烧结体中，稀土元素成分的质量与Si成分、第2族元素成分以及稀土元素成分的总质量的质量比R_RE为0.15至0.45；条件(4)：在氧化铝基烧结体中，第2族元素的成分的总质量与Si成分的质量的质量比R₂为0.25以上；以及条件(5)：氧化铝基烧结体在其晶界相中包括含有稀土元素成分的铝酸盐晶体。

Description

火花塞及火花塞的制造方法

技术领域

本发明涉及火花塞及火花塞的制造方法。更特别地，本发明涉及即使被小型化时也具有良好的可燃气体点火性的火花塞，以及用于高产率地制造具有良好的可燃气体点火性的火花塞的方法。

背景技术

用于诸如机动车发动机等内燃机的火花塞通常包括：中心电极；围绕中心电极布置的大致筒状的绝缘体；围绕绝缘体布置的大致筒状的金属壳；以及根据期望被附接至金属壳的前端的接地电极。专利文献1公开了一种这样类型的火花塞。专利文献1在文中具体地描述了“火花塞包括：棒状的中心电极；布置于中心电极的外周面的金属壳；接地电极，其一端连接至金属壳而另一端面向中心电极；以及根据权利要求1至4中的任一项的被配置成在中心电极和金属壳之间提供绝缘的火花塞绝缘体”(参见权利要求5)。

近年来，安装火花塞的内燃机的结构已变得越来越复杂。因此，为了确保内燃机的设计自由度，需要减小火花塞的诸如直径等尺寸。为了小型化火花塞的目的，减小绝缘体的壁厚是有效的。然而，当绝缘体的壁厚变小时，火花塞不能维持其耐电压特性。另一方面，为了在确保火花塞的耐久性以及耐电压特性的同时小型化火花塞的目的，保持中心电极的外径和绝缘体的壁厚与传统火花塞的中心电极的外径和绝缘体的壁厚相似是有效的。在这种情况下，在点火部中绝缘体和金属壳之间的间隙(有时称作“气体容量”)变窄。当绝缘体和金属壳之间的间隙变得比要求的窄时，火花塞不能在中心电极和接地电极之间的火花放电间隙中产生正确的火花放电，而是在绝缘体的外周和金属壳的内周面之间产生所谓的横向火花(lateralspark)。这导致火花塞的点火性的劣化。

顺便提一句，为了提高发动机性能和效率的目的，近年来已开发了高压缩内燃机和具有增压器的内燃机。在这些内燃机中的每一个中，火花塞的点火部均由于环境温度的增加以及火花塞放电电压的增加而经受极端条件。当火花塞、特别是小型化的火花塞经受这种极端条件时，火花塞的点火性可能在内燃机的高负荷运转期间显著地劣化。这种点火性劣化的原因推测如下。由于绝缘体的前端在内燃机的高负荷运转期间被加热至高温，所以绝缘体的玻璃成分发生软化，使得玻璃成分的电子活跃地移动以在绝缘体的玻璃相内产生电流流动。产生的电流被供给到绝缘体的外周面，并且向外部空气放电。即，用于火花放电的电流从绝缘体漏出。火花塞不能接收到用于火花放电的必须量的能量，因此不能在中心电极和接地电极之间的火花放电间隙内产生正确的火花放电。在下文中，流经绝缘体的玻璃相并且从绝缘体漏出的电流在本发明中被称作“泄漏电流”。

火花塞的点火性劣化直接导致排放性能(emissionperformance)的劣化。解决该点火性劣化的问题在要求环境措施的今天特别重要。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-335360号公报

发明内容

发明要解决的问题

因此本发明的目的在于提供即使小型化时也具有良好的可燃气体点火性的火花塞。

本发明的目的还在于提供用于高产率地制造具有良好的可燃气体点火性的火花塞的方法。

用于解决问题的方案

作为实现上述目的的技术方案，根据本发明提供一种火花塞其包括：中心电极，该中心电极在所述火花塞的轴线方向上延伸；大致筒状的绝缘体，该绝缘体围绕所述中心电极布置并且在该绝缘体的前端侧具有小直径的腿部；和大致筒状的金属壳，该金属壳围绕所述绝缘体布置，其中，所述火花塞满足下面的条件(1)～条件(5)。

条件(1)：所述绝缘体在包括所述金属壳的前端面的假想平面处具有0.3mm至1.1mm的壁厚T；

条件(2)：所述绝缘体的从所述绝缘体的前端起延伸至所述假想平面后侧至少2mm的区域由氧化铝基烧结体形成，所述氧化铝基烧结体包含Si成分、稀土元素成分和基于1990年推荐的IUPAC的元素周期表中的第2族元素中的至少两种元素成分，并且所述氧化铝基烧结体实质上不包含B成分；

条件(3)：在所述氧化铝基烧结体中，所述稀土元素成分的以氧化物计的质量与所述Si成分、所述第2族元素成分以及所述稀土元素成分的以氧化物计的总质量的质量比R_RE为0.15至0.45；

条件(4)：在所述氧化铝基烧结体中，所述第2族元素成分的以氧化物计的总质量与所述Si成分的以氧化物计的质量的质量比R₂为0.25以上；以及

条件(5)：所述氧化铝基烧结体在其晶界相中包括含有所述稀土元素成分的铝酸盐晶体。

作为实现上述目的另一技术方案，根据本发明提供一种火花塞的制造方法，该方法包括：通过制备原料粉末、将所制备的原料粉末加压成形为给定体并且烧结该加压成形后的给定体来制作绝缘体，其中，通过以满足下面的条件(A)的方式混合Al化合物粉末、Si化合物粉末、基于1990年推荐的IUPAC的元素周期表的第2族元素中的至少两种元素的化合物粉末以及稀土元素化合物粉末来制备所述原料粉末。

条件(A)：在所述原料粉末中，10％体积径的颗粒与90％体积径的颗粒之间的粒度分布比90％体积径/10％体积径为3.6至5.2。

发明的效果

根据本发明的火花塞满足上述所有条件(1)至(5)，因而，即使火花塞被小型化时，也能够有效地防止在绝缘体中发生泄漏电流。因此，根据本发明能够提供即使小型化也具有良好的可燃气体点火性的火花塞。

根据本发明的火花塞的制造方法包括通过以满足上述条件(A)的方式制备混合的原料粉末然后对所制备的原料粉末进行成形和烧结来制造绝缘体的步骤，因而，由于容易形成铝酸盐晶体相，所以能够高再现性地制造难以发生泄漏电流的绝缘体。因此，根据本发明能够提供高产率地制造具有良好的可燃气体点火性的火花塞。

附图说明

图1是根据本发明的火花塞的一个实施方式的局部剖视示意图。

图2是根据本发明的火花塞的一个实施方式的重要的前端部分的局部剖视放大图。

图3是实验例的泄漏电流评价试验中使用的评价试验用插塞(plug)的局部剖视放大图。

图4是实验例的泄漏电流评价试验6用装置的示意图。

具体实施方式

根据本发明的火花塞包括：中心电极，其沿火花塞的轴线方向延伸；大致筒状的绝缘体，其围绕中心电极布置并且在绝缘体的前端侧具有小直径的腿部；以及大致筒状的金属壳，其围绕绝缘体布置。只要火花塞具有这样的结构即可，对火花塞的其他结构没有特别限定。可以采用各种已知的火花塞的构造。例如，根据本发明的火花塞可以是上述结构的所谓的表面放电型火花塞。除了中心电极、绝缘体和金属壳以外，火花塞还可以包括接地电极，该接地电极的一端以与中心电极之间留有火花放电间隙的方式面向中心电极。

图1和图2示出根据本发明的火花塞的一个实施方式。更具体地，图1是作为根据本发明的火花塞的一个实施方式的火花塞1的局部剖视示意图；图2是作为根据本发明的火花塞的一个实施方式的火花塞1的重要的前端部分的局部剖视放大图。在这里请注意，在以下的说明中，图1中的下侧被定义为轴线AX的方向的前侧，图1中的上侧被定义为轴线AX的方向的后侧；而图2中的上侧被定义为轴线AX的方向的前侧，图2中的下侧被定义为轴线AX的方向的后侧。

如图1和图2所示，火花塞1包括：大致棒状的中心电极2；围绕中心电极2布置的大致筒状的绝缘体3；将绝缘体3保持在其中的筒状的金属壳4；以及接地电极6，该接地电极6的一端以与中心电极2的前端面之间留有火花放电间隙G的方式面向中心电极2的前端面，该接地电极6的另一端被接合到金属壳4的前端面。

金属壳4在形状上为筒状使得绝缘体3被插入并且被保持在金属壳4中。螺纹部9形成于金属壳4的前端侧的外周面，以便利用该螺纹部9将该火花塞1安装于内燃机的气缸盖(未示出)。金属壳4例如可以由诸如低碳钢等导电性钢材形成。

螺纹部9符合例如公称直径为M10、M12或M14的标准。在本发明中，螺纹部9的公称直径是指根据ISO2705(M12)、ISO2704(M10)等标准的直径值，并且允许在这些标准所规定的尺寸公差的范围内变化。当火花塞1被安装到近年来复杂化的内燃机、高输出内燃机或者小型化内燃机时，螺纹部9的公称直径通常被调整成M10以下。螺纹部9的公称直径越小越难以确保绝缘体3的足够的壁厚。然而，在本发明中，通过如下面将说明的不仅满足条件(1)而且还满足条件(2)至(5)，即使绝缘体3的壁厚由于用于小型化火花塞而被减小，在绝缘体3中也难以发生泄漏电流。因此，即使螺纹部9的公称直径被减小到M10以下，根据本发明的火花塞也能够获得良好的可燃气体点火性。因此能够达成本发明的目的，也就是说，能够为螺纹部9的公称直径为M10以下的这种小型化火花塞赋予良好的可燃气体点火性。

如图1和图2所示，中心电极2为沿轴线方向延伸的大致棒状体，该中心电极2包括外电极构件7和同心地埋设于该外电极构件7的中央部的内电极构件8。中心电极2以该中心电极2的前端部从绝缘体3的前端面突出到外部的状态被固定在绝缘体3中，并且被保持为与金属壳4绝缘。中心电极2的外电极构件7可以由高耐热性且高耐腐蚀性的Ni基合金材料形成，而中心电极2的内电极构件8可以主要由诸如铜(Cu)或镍(Ni)等高热传导性的金属材料形成，优选地由铜形成。优选地，以如下方式将内电极构件8埋设于外电极构件7：如图2中所清楚示出的，当中心电极2被保持在绝缘体3中时，内电极构件8延伸至或者延伸超过包括了金属壳4的至少前端面4a在内的假想平面。特别优选地，内电极构件8延伸至假想平面的前侧。当内电极构件8如上所述地被埋设于外电极构件7时，内电极构件8允许从绝缘体3迅速地散热以提高火花塞1的耐热性，同时以便当绝缘体3的环境温度达到高度数时降低绝缘体3自身的温度，由此即使在高温的条件下也有效地防止在绝缘体3中发生泄漏电流。因此，火花塞1能够获得高的耐热性，即使在较高温度的极端条件下也能够防止泄漏电流，还能够维持良好的可燃气体点火性。因此能够达成本发明的目的，也就是，能够使得在绝缘体3中难以发生泄漏电流，并且能够提供具有良好的可燃气体点火性的火花塞。

接地电极6被形成为例如棱柱形。如图1和图2所示，接地电极6的一端被接合至金属壳4的前端面4a，并且该接地电极6被弯曲成大致L状以使接地电极6的另一端朝向轴线AX的方向。通过这样的形状以及结构设计，接地电极6以该接地电极6的另一端经由火花放电间隙G而面向中心电极2的方式被配置。火花放电间隙G定义在中心电极2的前端面和接地电极6的表面之间，通常设定为0.3mm至1.5mm。由于与中心电极2相比接地电极6暴露于更高的温度中，所以接地电极6可以优选地由比中心电极2的耐热性和耐腐蚀性高的Ni基合金形成。虽然在火花塞1中接地电极6被接合至金属壳4的前端面4a，但是在本发明中将接地电极接合至金属壳的前端就足够了。作为选择，接地电极可以被接合至金属壳的前端的除了前端面4a以外的任何区域，例如接合至金属壳的前端的周面。

如图1和图2所示，绝缘体3具有大致筒状的形状，并且包括形成于其前端侧的小直径的腿部3e。绝缘体3经由滑石和/或密封件等(未示出)被保持在金属壳4中。在绝缘体3中沿着轴线AX的方向形成有轴向孔，使得中心电极2被固定在绝缘体3的轴向孔中。绝缘体3以该绝缘体3的前端部从金属壳4的前端面4a突出到外部的状态被固定在金属壳4中。

如图1和图2所清楚示出的，在火花塞1中，绝缘体3还包括：插在金属壳4中的绝缘体基部3a；锥台状的缩径部3b，其从绝缘体基部3a的前端开始向前延伸，并且具有向前逐渐减小的外径；以及大致筒状的前端部3c，其从缩径部3b的前端开始向前延伸，并且具有大致均一的外径。在绝缘体3的前端侧，缩径部3b和前端部3c构成了腿部3e。缩径部3b以该缩径部3b的外周面与金属壳4的内周面之间留有一些间隙的状态被金属壳4包围。前端部3c的后侧驻留在金属壳4中，而前端部3c的前侧从金属壳4的前端面4a突出到外部。如图2中所清楚示出的，对前端部3c从金属壳4的前端面4a突出的突出量Li没有特别的限定。突出量Li根据火花塞1的用途适当地确定，例如可设定为1mm以上。突出量Li的上限根据内燃机的尺寸等适当地确定，例如可设定为6mm。

当火花塞1被安装至内燃机时，绝缘体3的从金属壳4的前端面4a突出的前端部3c经受高温。尤其是当火花塞1被安装于近年来的高性能内燃机时，绝缘体3的前端部3c经受更高的温度，使得绝缘体3自身达到了高温。这可能导致如上所述的火花塞1的点火性劣化。在绝缘体3从金属壳4的前端面4a向前突出1mm以上的情况下，泄漏电流的发生变得更加明显，使得火花塞1的点火性可能显著地劣化。在本发明中，绝缘体3的从绝缘体3的前端面延伸至包括金属壳4的前端面4a在内的假想平面的后侧至少2mm处的区域3d由后述的氧化铝基烧结体形成，以防止在绝缘体3中发生泄漏电流，特别地防止在前端部3c和区域3d中发生泄漏电流。因此，即使在绝缘体3从金属壳4的前端面4a向前突出1mm以上的情况下，火花塞1也能够获得良好的点火性。因此，能够达成本发明的目的，也就是，提供即使在绝缘体3从金属壳4的前端面4a向前突出1mm以上的情况下也具有良好的可燃气体点火性的火花塞。

虽然绝缘体3的壁厚根据螺纹部9的公称直径、金属壳4的尺寸等适当地确定，但是在本发明中重要的是绝缘体3满足条件(1)，也就是，如图2所示，绝缘体3在包括金属壳4的前端面4a在内的假想平面处具有0.3mm至1.1mm的壁厚T。即，重要的是将绝缘体3的壁厚T控制为0.3mm至1.1mm。如果壁厚T小于0.3mm，则绝缘体3、特别是上述区域3d可能厚度太小以至于不能防止泄漏电流。如果壁厚T超过1.1mm，则可以在某种程度上防止在绝缘体3中发生泄漏电流。然而，绝缘体3、特别是上述区域3d可能厚度太大以至于不能用在小型化的火花塞中。因此，在火花塞1被小型化为例如螺纹部9的公称直径为M10以下的情况下，区域3d的壁厚T优选地最大为1.1mm。如上所述，为了小型化火花塞1并且提高火花塞1的点火性的目的，将壁厚T控制为0.3mm至1.1mm是重要的。为了有效地防止在绝缘体3中、特别是在区域3d中发生泄漏电流，优选地，壁厚T在0.5mm至1.1mm的范围。

如图2所清楚示出的，在火花塞1的所谓的“点火部”中，在金属壳4的内周面与绝缘体3的外周面之间形成有一些间隙C。在这里优选地，在包括金属壳4的前端面4a在内的假想平面处，绝缘体3与金属壳4之间的间隔距离W与绝缘体3的壁厚T之间的比(W/T)为1至8。如果比(W/T)小于1，则可能发生以下问题。当在金属壳4和绝缘体3之间施加电压时，电压在绝缘体3和存在于间隙C内的气相之间被分压。因此，存在着施加于绝缘体3的电压在绝缘体3中发生泄漏电流时显著下降的趋势。这可能导致泄漏电流增加。此外，如果比(W/T)小于1，则间隔距离W可能变得太小以至于在绝缘体3的外周面和金属壳4的内周面之间引起横向火花，因此使火花塞1的点火性劣化。另一方面，如果比(W/T)超过8则可能出现下面的问题。为了确保如上所述的绝缘体3的壁厚T为0.3mm至1.1mm，可以想到减小金属壳4的壁厚。然而，在这种情况下，接地电极6可能不能期望地被附接至金属壳4。在接地电极6的厚度被减小以确保接地电极6的可焊性(weldability)的情况下，接地电极6的耐久性可能被劣化。为了确保绝缘体3的壁厚T为0.3mm至1.1mm，作为选择，可以想到减小中心电极2的外径。在这种情况下，中心电极2的耐久性可能显著地劣化。此外，如果比(W/T)超过8，则由于尺寸的限制而难以以螺纹部9的公称直径为M10以下的方式使火花塞小型化。如果比(W/T)超过8，则除了在小型化方面困难之外火花塞还可能不能正确地起作用。当比(W/T)在1至8的范围时，即使被小型化了，火花塞也能够正确地维持其基础功能并且能够在点火性方面获得提高。

绝缘体3也满足条件(2)。也就是，绝缘体3的从该绝缘体3的前端延伸至假想平面的后侧至少2mm处的区域3d由如下的氧化铝基烧结体形成：该氧化铝基烧结体包含Si成分、稀土元素成分以及基于1990年推荐的IUPAC的元素周期表的第2族元素中的至少两种元素成分，但是实质上不含有B成分。当区域3d由所述氧化铝基烧结体形成时，可以有效地防止在区域3d中发生泄漏电流。在本发明中区域3d从绝缘体3的前端延伸至假想平面的后侧至少2mm就足够了。区域3d可以是整个前端部3c，可以是不仅包括前端部3c而且包括缩径部3b的整个腿部3e，或者可以是整个绝缘体3。在火花塞1中，考虑到绝缘体3的制造难易度，整个绝缘体3由上述氧化铝基烧结体形成。

如上所述，氧化铝基烧结体包含Si成分、稀土元素成分以及基于1990年推荐的I UPAC的元素周期表的第2族元素中的至少两种元素成分(下文仅称作“第2族元素成分”)，但是实质上不含有B成分。

氧化铝基烧结体包含诸如通常的氧化铝(Al₂O₃)等Al成分作为主成分。在本发明中，“主成分”是指在材料的所有成分中具有最大含量(质量％)的成分。由于含有Al成分作为主成分，所以烧结体展现出良好的耐电压特性、高的耐热性和良好的机械特性。在假设烧结后的氧化铝基烧结体的总量为100质量％的情况下，氧化铝基烧结体中Al成分的含有量优选地在85质量％至95质量％的范围，更优选地在92质量％至94质量％的范围。当Al成分的含量在上述范围时，氧化铝基烧结体能够被致密化(closely pack)至例如相对密度为95％以上，使得由这样的氧化铝基烧结体形成的绝缘体3展现出良好的耐电压特性。在本发明中，以作为铝氧化物的“氧化铝(Al₂O₃)”计的质量％来给出Al成分的含量。

Si成分来源于烧结助剂，并且在氧化铝基烧结体中以氧化物、离子等的形式存在。通常，Si成分在烧结期间熔融以形成液相，由此履行用于促进烧结体的致密化的烧结助剂的功能。此外，Si成分常常在氧化铝晶粒的晶界处形成低熔点玻璃。当氧化铝基烧结体不仅包含Si成分而且包含如后所述的其他特定成分时，Si成分与其他成分一起与形成低熔点玻璃相比更加容易形成高熔点玻璃。因此，氧化铝基烧结体在低温下难以熔融，并且不易于招致可能引起介质击穿(dielectric breakdown)的迁移(migration)等等。在假设烧结后的氧化铝基烧结体的总量为100质量％的情况下，氧化铝基烧结体中Si成分的含有量优选地在1.0质量％至5.0质量％的范围。在本发明中，以作为硅氧化物的“二氧化硅(SiO₂)”计的质量％来给出Si成分的含量。

稀土元素成分(下文也称作“RE成分”)也来源于烧结助剂，并且在氧化铝基烧结体中以氧化物、离子等的形式存在。作为RE成分，可以使用钪成分(也称作“Sc成分”)、钇成分(也称作“Y成分”)和镧系元素成分。氧化铝基烧结体中含有的RE成分的具体示例为：Sc成分、Y成分、镧成分(也称作“La成分”)、铈成分(也称作“Ce成分”)、镨成分(也称作“Pr成分”)、钕成分(也称作“Nd成分”)、钷成分(也称作“Pm成分”)、钐成分(也称作“Sm成分”)、铕成分(也称作“Eu成分”)、钆成分(也称作“Gd成分”)、铽成分(也称作“Tb成分”)、镝成分(也称作“Dy成分”)、钬成分(也称作“Ho成分”)、铒成分(也称作“Er成分”)、铥成分(也称作“Tm成分”)、镱成分(也称作“Yb成分”)和镥成分(也称作“Lu成分”)。其中，La成分、Nd成分、Pr成分、Y成分和Yb成分优选地作为RE成分。

当在烧结期间被包含在氧化铝基烧结体中时，RE成分起到防止氧化铝颗粒过度成长的作用，并且在晶界处与Si成分一起形成玻璃相。由于包含RE成分的玻璃相具有高的熔点，所以这样的包含RE成分的玻璃的形成致使氧化铝基烧结体的在高温条件下的耐电压特性提高，并且致使氧化铝基烧结体的高温强度提高。因为La、Nd、Pr、Y和Yb的离子半径小，所以La成分、Nd成分、Pr成分、Y成分和Yb成分均能够与Si成分一起形成高熔点晶体相，同时能够容易地与Al成分一起形成达到2000℃的高熔点的铝酸盐晶体相，如六铝酸盐晶体相。后面将给出铝酸盐晶体的详细说明。

氧化铝基烧结体中RE成分的含有量考虑到铝酸盐晶体相的形成和原料粉末的烧结性而适当地进行调整。例如，在假设烧结后的氧化铝基烧结体的总量为100质量％的情况下，RE成分的含量优选地在0.2质量％至5.0质量％的范围。在本发明中，以RE元素氧化物计的质量％来给出RE成分的含量。更具体地，当RE成分是La、Nd、Y或Yb成分时，以作为RE元素氧化物的“RE₂O₂”计的质量％来给出RE成分的含量。当RE成分为Pr成分时，以作为Pr氧化物的“Pr₆O₁₁”计的质量％来给出RE成分的含量。当氧化铝基烧结体中包含两种或更多种的RE成分时，RE成分的含量是指各RE成分的含量的和。

第2族元素成分也来源于烧结助剂。特别优选地，第2族元素成分包含从由镁成分(也称作“Mg成分”)、钙成分(也称作“Ca成分”)、锶成分(也称作“Sr成分”)和钡成分(也称作“Ba成分”)所构成的组中选择出来的至少两种成分。当包含上述成分中的任意两种作为氧化铝基烧结体中的第2族元素成分时，由该氧化铝基烧结体形成的绝缘体3能够有效地防止泄漏电流。为了使氧化铝基烧结体获得高的烧结性和良好的耐电压特性，并且为了防止在高温条件下泄漏电流，特别优选的是，包含上述成分中的三种作为第2族元素成分。当氧化铝基烧结体的如密度和组成等物理性质一样时，第2族元素成分的发生迁移的可能性按照Ba成分＜Sr成分＜Ca成分＜Mg成分的顺序增大。更特别优选的是，包含Ba元素成分作为第2族元素成分，以降低发生迁移的可能性，以便允许在晶界(grain boundary)形成的玻璃在施加高电压的情况下显示出高的绝缘性并由此降低发生电击穿(electrical breakdown)的可能性，并且以便在即使绝缘体3的温度达到例如800℃以上的极端条件下仍防止在绝缘体3中发生泄漏电流。换言之，优选地，第2族元素成分包括与更多种成分组合的作为必要成分的Ba成分。例如，更优选的是，作为第2族元素成分，不仅选择Ba成分作为主成分而且选择上述成分中除了Ba成分以外的至少两种成分，还更优选的是，选择Ba成分作为主成分以及选择上述成分中除了Ba成分以外的至少三种成分，也就是选择上述成分中的全部成分。

镁成分来源于烧结助剂，并且在氧化铝基烧结体中以氧化物、离子等的形式存在，以便与Si成分情况一样履行烧结助剂的功能。Ba成分、Ca成分和Sr成分中的每一个也来源于烧结助剂，并且在氧化铝基烧结体中以氧化物、离子等的形式存在，以便不仅与Mg成分情况一样履行烧结助剂的功能，而且还履行提高氧化铝基烧结体的高温强度的功能。因此，第2族元素成分的加入使得能够提高氧化铝基烧结体的耐电压特性和高温强度，并且能够降低氧化铝基材料的烧结温度。

在假设烧结后的氧化铝基烧结体的总量为100质量％的情况下，氧化铝基烧结体中第2族元素成分的含有量优选地为1.0质量％至5.0质量％，以便允许氧化铝基烧结体即使在由较大粒径的原料粉末制造时也能够被致密化，并且以便为氧化铝基烧结体的绝缘体赋予良好的耐电压特性。

以Mg、Ba、Ca和Sr成分的含量的和落入上述范围的方式控制Mg成分的含量、Ba成分的含量、Ca成分的含量以及Sr成分的含量就足够了。例如，在假设烧结后的氧化铝基烧结体的总量为100质量％的情况下，Mg成分的含量、Ba成分的含量、Ca成分的含量以及Sr成分的含量优选地分别在0.01质量％至0.5质量％、0.1质量％至1.6质量％、0.1质量％至0.9质量％以及0.2质量％至0.9质量％的范围。在本发明中，以诸如“MgO”、“BaO”、“CaO”或“SrO”等的第2族元素氧化物计的质量％来给出各第2族元素成分的含量；第2族元素成分的含量是指各第2族元素成分的含量的和。

氧化铝基烧结体例如在晶界相(grain boundary phase)中实质上不含有B成分。虽然B成分在烧结时履行烧结助剂的功能，但是诸如B₂O₃等的B成分氧化物更易于在氧化铝晶粒的晶界处与Al成分、Si成分和/或第2族元素成分一起形成比不含B氧化物的玻璃的熔点低的低熔点玻璃。当氧化铝基烧结体中不含B成分时，形成高熔点玻璃而不是形成低熔点的含有B氧化物的玻璃。因此，与氧化铝基烧结体中含有B成分时相比，在氧化铝基烧结体中不含B成分时更不易于发生玻璃的软化。这使得在绝缘体3中不易于发生泄漏电流。在本发明中，氧化铝基烧结体中实质上不含有B成分，意味着不积极地在氧化铝基烧结体中添加B成分。不包括B成分作为不可避免的杂质被包含的情况在内。

含有Al成分、Si成分、稀土元素成分和第2族元素成分的氧化铝基烧结体满足条件(5)。也就是，氧化铝基烧结体具有包含稀土元素成分的铝酸盐晶体相。铝酸盐晶体显示出高的熔点、具有β-氧化铝结构、并且也称为“六铝酸盐晶体”。铝酸盐晶体的组成式为RE(2A)_x(Al)_yO_z(其中，x＝0至2.5；y＝11至16；z＝18至28；2A表示基于1990年推荐的IUPAC的元素周期表的第2族元素)。铝酸盐晶体相的具体示例为由REAl₁₁O₁₈等表示的那些晶体相。

在本发明中，含有稀土元素成分的铝酸盐晶体相可以用不含有稀土元素成分的铝酸盐晶体相来代替。作为这样的铝酸盐晶体相，可以使用含有第2族元素成分的用组成式(2A)_x(Al)_yO_z(其中，x、y和z与上述定义相同)表示的铝酸盐晶体相。含有第2族元素成分的铝酸盐晶体相的具体示例为由化学式MgAl₁₂O₁₉、CaAl₁₂O₁₉等表示的那些晶体相。

在氧化铝基烧结体中存在铝酸盐晶体相就足够了。对铝酸盐晶体相在氧化铝基烧结体中的位置没有特别限定。然而优选的是，铝酸盐晶体相延伸至氧化铝基烧结体的内部。特别优选的是，铝酸盐晶体相存在于铝酸盐晶粒的二晶晶界和/或三叉晶界。铝酸盐晶体相存在于晶界时起到防止晶界处的玻璃成分软化的作用，使得在玻璃相中不易发生电流的流动。这使得能够防止由玻璃相的软化而引起的泄漏电流的发生。当氧化铝基烧结体含有作为RE成分的La成分、Nd成分、Pr成分、Y成分和Yb成分中的至少一种时，在氧化铝基烧结体中形成高熔点铝酸盐晶体。因此，这样的氧化铝基烧结体的绝缘体3能够获得良好的耐电压特性以及高温强度，并且能够防止泄漏电流。

可以通过X射线衍射并使用例如JCPDS卡片等来识别铝酸盐晶体相的存在。由于没有Pr和Nd成分的JCPDS卡片，所以不可能通过X射线衍射直接识别Pr和Nd成分。然而，由于Pr³⁺和Nd³⁺的离子半径基本上等于La³⁺的离子半径这个事实，所以含有Pr或Nd成分的铝酸盐晶体显示出与含有La成分的铝酸盐晶体的JCPDS卡片(第33-699号)类似的X射线衍射光谱。通过将X射线衍射光谱与含有La成分的铝酸盐晶体的JCPDS比对来确认含有Pr或Nd成分的铝酸盐晶体的存在是可行的。由于在烧制过程中不易发生颗粒的各向异性生长，所以优选的是在烧制过程中通过析出来形成铝酸盐晶体。

为了有效地防止泄漏电流的发生，优选地，铝酸盐晶体以如下方式存在于氧化铝基烧结体：在X射线衍射光谱中，归因于铝酸盐晶体的最强峰与归因于氧化铝的最强峰的强度比[铝酸盐/氧化铝]为0.04以上。特别优选的是，铝酸盐晶体以强度比为0.06以上的方式存在于氧化铝基烧结体中。对强度比[铝酸盐/氧化铝]的上限没有特别限定，例如可以设为0.2。强度比[铝酸盐/氧化铝]通过在X射线衍射光谱中用归因于铝酸盐的最强峰的峰值强度除以归因于氧化铝的最强峰的峰值强度来确定。例如，可以使用日本理学株式会社(Rigaku Corporation)制造的X射线衍射仪“MiniFlex”在测量角度范围为20°至70°、电压为30kV、电流为15mA、扫描速度为1并且步进值为0.02的条件下进行氧化铝基烧结体的X射线衍射测量。

含有Al成分、Si成分、稀土元素成分以及第2族元素成分的氧化铝基烧结体还具有含有第2族元素成分的硅酸盐晶体相。硅酸盐晶体相的具体示例是用化学式(2A)SiO₃(其中，2A表示基于1990年推荐的IUPAC的元素周期表的第2族元素)等表示的那些晶体相。在氧化铝基烧结体中存在硅酸盐晶体相就足够了。对硅酸盐晶体相在氧化铝基烧结体中的位置没有特别限定。然而，优选的是硅酸盐晶体相延伸至氧化铝基烧结体的内部。特别优选的是，硅酸盐晶体相存在于氧化铝晶粒的二晶晶界和/或三叉晶界。硅酸盐晶体相当存在于晶界时起到防止泄漏电流的作用。

也可以通过X射线衍射并使用例如JCPDS卡片等来识别硅酸盐晶体相的存在。由于在烧制过程中不易发生颗粒的各向异性生长，所以优选的是在烧制过程中通过析出来形成硅酸盐晶体相。

为了有效地防止发生泄漏电流，优选地，硅酸盐晶体以如下方式存在于氧化铝基烧结体：在X射线衍射光谱中，归因于硅酸盐晶体的最强峰与归因于铝酸盐晶体的最强峰的强度比[硅酸盐/铝酸盐]为0.32以上。强度比[硅酸盐/铝酸盐]通过在X射线衍射光谱中用归因于硅酸盐晶体的最强峰的峰值强度除以归因于铝酸盐晶体的最强峰的峰值强度来确定。对强度比[硅酸盐/铝酸盐]的上限没有特别限定，例如可以设为0.8。可以在与上述条件相同的条件下进行氧化铝基烧结体的X射线衍射测量。

含有Al成分、Si成分、稀土元素成分和第2族元素成分的氧化铝基烧结体满足条件(3)。也就是，氧化铝基烧结体中稀土元素成分(以氧化物计)的质量与Si成分、第2族元素成分以及稀土元素成分(以氧化物计)的总质量的比R_RE为0.15至0.45。如果稀土元素成分的质量比R_RE小于0.15，则铝酸盐晶体可能不是以使得获得0.04以上的强度比[铝酸盐/氧化铝]的方式形成，并且可能不能防止泄漏电流的发生。如果稀土元素成分的质量比R_RE超过0.45，则原料粉末的烧结性可能被劣化，使得得到的氧化铝基烧结体变得太多孔以至于增加了泄漏电流的发生。因此，在本发明中，为了通过在致密化了的氧化铝基烧结体的晶界处形成铝酸盐晶体相来防止在绝缘体3中发生泄漏电流，质量比R_RE在0.15至0.45的范围是重要的。为了有效地防止泄漏电流，质量比R_RE优选地在0.2至0.45的范围。

含有Al成分、Si成分、稀土元素成分和第2族元素成分的氧化铝基烧结体也满足条件(4)。也就是，氧化铝基烧结体中第2族元素成分(以氧化物计)的总质量与Si成分(以氧化物计)的质量比R₂为0.25以上。如果质量比R₂小于0.25，则原料粉末的烧结性可能劣化，使得得到的氧化铝基烧结体变得太多孔以至于由于氧化铝基烧结体的孔中的电场集中而增加了泄漏电流的发生。因此，在本发明中，为了通过在致密化了的氧化铝基烧结体的晶界处形成铝酸盐晶体相和/或硅酸盐晶体相来防止在绝缘体3中发生泄漏电流，质量比R₂为0.25以上是重要的。

当质量比R₂在0.25至1.0的范围时能够容易地形成其中的第2族元素成分不易于迁移的铝酸盐晶体相和/或硅酸盐晶体相。此外，铝酸盐晶体相和/或硅酸盐晶体相的存在量可以被控制在上述范围内。因此，为了即使在绝缘体3的温度达到例如800℃以上的极端条件下也能防止在绝缘体3中发生泄漏电流，质量比R₂优选地在0.25至1.0的范围。因此，当质量比R₂在0.25至1.0的范围时能够达成本发明的目的，也就是，提供即使在绝缘体3的温度达到800℃以上的高温范围时也具有良好的可燃气体点火性的火花塞。

氧化铝基烧结体中Al成分、Si成分、RE成分和第2族元素成分的各含量可以使用电子探针显微分析仪(EPMA)或能量分散型显微分析仪(EPMA/EDS)通过定量分析、X射线荧光分析或化学分析以氧化物计的质量或者质量％为单位来测量。在本发明中，通过定量分析、X射线荧光分析或化学分析得到的氧化铝基烧结体的测量结果与用于形成氧化铝基烧结体的原料粉末的组成大体一致。

氧化铝基烧结体实质上由Al成分、Si成分、RE成分和第2族元素成分形成。这里，术语“实质上”意味着不积极地添加除了上述成分以外的任何成分。因此，氧化铝基烧结体可能在不妨碍本发明的目的的范围内含有不可避免的杂质。不可避免的杂质的示例有Na、S、N等。优选的是，不可避免的杂质的含量尽可能地小。更具体地，优选的是，相对于Al成分、Si成分、第2族元素成分和RE成分的总量的100质量份，不可避免的杂质的含量是1质量份或更少。除了含有不可避免的杂质、Al成分、Si成分、第2族元素成分和RE成分以外，氧化铝基烧结体还可能含有少量的诸如Ti成分、Mn成分、Ni成分等其他成分。

优选的是，氧化铝基烧结体具有致密化的结构，更具体地，具有95％以上的相对密度(也称作“理论密度比”)。当相对密度为95％以上时，氧化铝基烧结体被高度致密化，以致具有非常少的成为击穿起点的孔。由于绝缘体3中不易发生介质击穿，所以这样的氧化铝基烧结体的绝缘体3能够获得良好的耐电压特性。特别优选的是，氧化铝基烧结体具有95.5％以上的相对密度，以便获得更好的耐电压特性。这里，理论密度是指基于混合规则由以氧化物计的各成分的含量所确定的氧化铝基烧结体的密度；相对密度是指基于阿基米德原理测得的氧化铝基烧结体的密度与氧化铝基烧结体的理论密度的以百分比表述的比率。因此氧化铝基烧结体的相对密度的上限为100％。相对密度越高，氧化铝基烧结体越致密。

在火花塞1中，由于整个绝缘体3均由氧化铝基烧结体形成，所以绝缘体3的组成及性质与氧化铝基烧结体的组成及性质相同。如上所述，火花塞1满足所有条件(1)至(5)，并且具有由含有铝酸盐晶体的氧化铝基烧结体形成的绝缘体3。因此，即使火花塞1被小型化，也能够防止在绝缘体3中泄漏电流的发生。因此，在本发明中，能够提供即使火花塞被小型化时也具有良好的可燃气体点火性的火花塞，并且能够通过防止在绝缘体3中泄漏电流的发生而提供具有良好的可燃气体点火性的小型火花塞。在本发明中还能够提供即使火花塞被安装于近年来复杂化的内燃机、高输出内燃机或小型化内燃机时也具有良好的可燃气体点火性的小型火花塞。此外，本发明中能够提供即使火花塞被安装于其中的绝缘体3被加热至800℃以上的高温的内燃机时仍具有良好的可燃气体点火性的小型火花塞。

本发明的特征在于：绝缘体的氧化铝基烧结体中各成分的含量被控制为满足质量比R_RE和R₂并且在玻璃相中形成铝酸盐晶体；绝缘体3的壁厚T被控制在如上所述的给定范围内。由于这些特征性特点，火花塞1能够防止在绝缘体3中发生泄漏电流，并且即使火花塞1被小型化时也能够确保良好的点火性。

根据本发明的火花塞的制造方法包括通过下述步骤来制造绝缘体的工序，所述步骤包括：准备原料粉末，该原料粉末含有作为主成分的Al化合物粉末、Si化合物粉末、稀土元素化合物粉末以及基于1990年推荐的IUPAC的元素周期表的第2族元素中至少两种元素的化合物的粉末(以下仅称作“第2族元素化合物粉末”)，但是不含有B化合物粉末；将准备好的原料粉末加压成形为给定体(given body)；烧结该加压成形体。下面将详细说明根据本发明的火花塞的制造方法。

在火花塞的制造方法中，首先通过将原粉(raw powder)，也就是Al化合物粉末、Si化合物粉末、稀土元素化合物粉末以及第2族元素化合物粉末混合到一起而成浆体(slurry)来准备原料粉末。在某些情况下，可以将与Al成分相同的材料的粉末、与Si成分相同的材料的粉末、与RE成分相同的材料的粉末以及与第2族元素成分相同的材料的粉末混合到一起。(这些粉末也可以称作“原粉”)。各原粉的混合比例可以被设定为与各成分的组成比例相同。优选地，原粉的混合进行8小时或更长，以确保原料粉末的均一混合状态，并确保制造出高度致密化的烧结体。

对于Al化合物粉末没有特别的限制，只要Al化合物粉末能够在烧结期间被转化为Al成分即可。通常，采用氧化铝(Al₂O₃)粉末作为Al化合物粉末。尽管Al化合物粉末可能实际上含有诸如Na等不可避免的杂质，但还是优选地使用高纯度的Al化合物粉末。例如，优选地，Al化合物粉末的纯度为99.5％以上。为了氧化铝基烧结体的致密化，通常还优选的是，Al化合物粉末的平均粒径为0.1μm至5.0μm。在这里，平均粒径通过激光衍射(使用可以从日本日机装株式会社(Nikkiso Co.，Ltd.)得到的麦克罗特雷克(microtrac)粒径分析仪(MT-3000))来确定。

对于Si化合物粉末没有特别的限制，只要Si化合物粉末能够在烧结期间被转化为Si成分即可。Si的氧化物(包括复合氧化物)、氢氧化物、碳酸盐、氯化物、硫酸盐、硝酸盐和磷酸盐的各种无机粉末都可用作Si化合物粉末。通常使用SiO₂粉末作为Si化合物粉末。在Si化合物粉末是除了氧化物粉末以外的任何一种粉末的情况下，Si化合物粉末的使用量用以氧化物计的质量％来计算。Si化合物粉末的纯度和平均粒径基本上与Al化合物粉末的纯度和平均粒径相同。

对于稀土元素化合物粉末没有特别的限制，只要稀土元素化合物粉末能够在烧结期间被转化为RE成分即可。例如，可以使用稀土元素的氧化物和复合氧化物的粉末作为稀土元素化合物粉末。在稀土元素化合物粉末是除了氧化物粉末以外的任何一种粉末的情况下，稀土元素化合物粉末的使用量用以氧化物计的质量％来计算。稀土元素化合物粉末的纯度和平均粒径也基本上与Al化合物粉末的纯度和平均粒径相同。

而且，对于第2族元素化合物粉末也没有特别的限制，只要第2族元素化合物粉末能够在烧结期间被转化为第2族元素成分即可。可以使用第2族元素的氧化物(包括复合氧化物)、氢氧化物、碳酸盐、氯化物、硫酸盐和磷酸盐的各种无机粉末。第2族元素化合物粉末是至少两种化合物的混合粉末，优选地，第2族元素化合物粉末是至少三种化合物的混合粉末。特别优选的是，第2族元素化合物粉末含有Ba化合物粉末。第2族元素化合物粉末的成分的优选组合基本上与氧化铝基烧结体中第2族元素成分的优选组合相同。第2族元素化合物粉末的具体示例有：诸如MgO粉末和MgCO₃等Mg化合物粉末；诸如BaO粉末和BaCO₃粉末等Ba化合物粉末；诸如CaO粉末和CaCO₃粉末等Ca化合物粉末；和诸如SrO粉末和SrCO₃等Sr化合物粉末。在第2族元素化合物粉末是除了氧化物粉末以外的任何一种粉末的情况下，第2族元素化合物粉末的使用量用以氧化物计的质量％来计算。第2族元素化合物粉末的纯度和平均粒径同样基本上与Al化合物粉末的纯度和平均粒径相同。

在本发明的火花塞制造方法中，优选地，通过将Al化合物粉末、Si化合物粉末、第2族元素化合物粉末和稀土元素化合物粉末在考虑到这些化合物粉末的每一种的平均粒径以及粒度分布(particle size distribution)的情况下以满足下面的条件(A)的方式进行混合来准备原料粉末。在下文中，原料粉末被准备成满足条件(A)的根据本发明的火花塞的制造方法可以被称作“优选的火花塞制造方法”。

条件(A)：原料粉末中，10％体积径(volume diameter)的颗粒与90％体积径的颗粒之间的粒度分布比(90％体积径/10％体积径)为3.6至5.2。

当粒度分布比(90％体积径/10％体积径)为3.6至5.2时，氧化铝基烧结体能够以维持高的相对密度的方式、并且以不仅允许根据条件(5)的铝酸盐晶体有利析出而且允许硅酸盐晶体有利析出的方式高再现性地被制造。如果粒度分布比(90％体积径/10％体积径)低于3.6，则原料粉末的粒径太小以至于原料粉末可能经受过度烧结。而且原料粉末中的颗粒的反应性(reactivity)太高，以至于可能在氧化铝基烧结体中形成玻璃相，而不是形成铝酸盐晶体。因此，氧化铝基烧结体偶尔可能不能以维持高的相对密度的方式、并且以允许铝酸盐晶体有利析出以及可选择地允许硅酸盐晶体有利析出的方式通过烧结原料粉末高再现性地被制造。如果在氧化铝基烧结体中形成了玻璃相而不是形成铝酸盐晶体，则氧化铝基烧结体可能由于氧化铝颗粒的异常生长等而不能提供足够的强度，并且由于无法有效地防止泄漏电流而不能提供足够的耐电压特性。另一方面，如果粒度分布比(90％体积径/10％体积径)超过5.2，在原料粉末中颗粒的反应性太低以至于导致原料粉末的烧结性劣化，因此导致氧化铝基烧结体的相对密度劣化。因此，氧化铝基烧结体可能偶尔不能以维持高的相对密度的方式、并且以允许铝酸盐晶体有利析出以及可选择地允许硅酸盐晶体有利析出的方式通过烧结原料粉末高再现性地被制造。如果在氧化铝基烧结体中没有形成铝酸盐晶体和/或硅酸盐晶体，或者形成很少的铝酸盐晶体和/或硅酸盐晶体，则氧化铝基烧结体可能不能正确地提供点火性、耐电压性、烧结性以及强度等等。如上所述，由根据条件(A)的原粉来准备原料粉末，致使如后所述地高再现性地制造以有利地析出铝酸盐晶体以及可选择地有利地析出硅酸盐晶体的方式具有高相对密度的氧化铝基烧结体，也就是高再现性地制造其中不易发生泄漏电流的绝缘体3。因此，可以高产率地制造具有良好的可燃气体点火性的火花塞。

在本发明的优选的火花塞制造方法中，当在假设原料粉末中颗粒的总体积为100％的前提下确定用于表示颗粒的粒径与累积体积之间的关系的累积曲线时，10％体积径是指累积曲线中颗粒的累积体积达到10％的粒径，90％体积径是指累积曲线中颗粒的累积体积达到90％的粒径。原料粉末中颗粒的粒径可以通过激光衍射(使用可以从日本日机装株式会社得到的麦克罗特雷克粒径分析仪(MT-3000))来测量。

在火花塞的制造方法中，特别是在优选的火花塞制造方法中，优选的是，通过将Al化合物粉末、Si化合物粉末、第2族元素化合物粉末以及稀土元素化合物粉末以满足下面的条件(B)的方式混合来准备原料粉末，使得得到的氧化铝基烧结体能够满足条件(3)。

条件(B)：稀土元素化合物粉末的质量(以氧化物计)与第2族元素化合物粉末及稀土元素化合物粉末的总质量(以氧化物计)的质量比R_RE优选地为0.15至0.45，更优选地为0.2至0.45。

在火花塞的制造方法中，特别是在优选的火花塞制造方法中，同样优选的是，通过将Al化合物粉末、Si化合物粉末、第2族元素化合物粉末以及稀土元素化合物粉末以满足下面的条件(C)的方式混合来准备原料粉末，使得得到的氧化铝基烧结体能够满足条件(4)。

条件(C)：第2族元素化合物粉末的总质量(以氧化物计)与Si化合物粉末的质量(以氧化物计)的质量比R2优选地为0.25以上，更优选地为0.25至1.0。

在将原粉混合之后，可将得到的原料粉末分散到溶剂中并且使其与亲水性粘合剂混合以形成原料粉末的浆体。即，亲水性粘合剂可以作为粘合剂被加入原料粉末中。亲水性粘合剂的示例有：聚乙烯醇、水溶性丙烯酸树脂(water-soluble acrylicresin)、阿拉伯树胶(gum arabic)以及糊精(dextrin)等。用于分散原料粉末的溶剂的示例有：水、乙醇等。各亲水性粘合剂和溶剂均可以单独使用，或者两种以上组合起来使用。每原料粉末的100质量份，亲水性粘合剂的用量通常为0.1至7质量份，优选地为1至5质量份。每原料粉末的100质量份，作为溶剂的水的用量通常为40至120质量份，优选地为50至100质量份。

如此得到的浆体具有例如1.4μm至5μm的平均粒径，并且优选地具有3.6至5.2的粒度分布比(90％体积径/10％体积径)。更优选地，浆体满足条件(B)和(C)中的至少任意一个。

随后，对浆体进行喷雾干燥，由此使浆体形成平均粒径为30μm至200μm的颗粒，优选地形成平均粒径为50μm至150μm的颗粒。该平均粒径是指通过激光衍射(使用可以从日本日机装株式会社得到的麦克罗特雷克粒径分析仪(MT-3000))获得的测量值。

通过例如橡胶加压成形将颗粒状的原料粉末成形为生坯体。用例如树脂质磨石(resinoid grindstone)通过研磨将生坯体整形。由于生坯体由平均粒径较大的颗粒状的粉末形成，所以生坯体显示出良好的可加工性，因此能够容易地以高生产率被研磨成给定的形状。

在大气下以1450℃至1650℃的温度通过烧制将研磨成期望的形状之后的生坯体烧结1小时至8小时，然后通过烧制完成上釉。至此，完成氧化铝基烧结体。当烧制温度为1450℃至1650℃时，归因于烧结体的彻底的致密化以及氧化铝成分的少量的异常颗粒生长，能够确保氧化铝基烧结体的耐压特性以及机械强度。如此得到的氧化铝基烧结体可以根据期望再次经受整形。这样，用氧化铝基烧结体制作火花塞1的绝缘体3。

通过例如下面的过程制造火花塞1。通过将诸如Ni基合金等电极材料加工成给定形状和尺寸来分别制作中心电极2和接地电极6。可以连续地进行电极材料的制备及加工。例如，可行的是，通过用真空熔炉制备具有期望组成的熔融的Ni基合金、将熔融的Ni基合金真空铸造为铸锭、然后通过热加工或拉拔等方式将铸锭适当地成形为给定的形状和尺寸来分别制作中心电极2和接地电极6。可选择地，可以通过将棒状的内电极构件8插入杯状的外电极构件7并且使所得到的电极材料经受诸如挤出等塑性加工来制作中心电极2。

通过塑性加工等将金属壳4制成给定的形状和尺寸。通过电阻焊等将接地电极6的一端接合至金属壳4的前端面。此外，通过公知方法将中心电极2固定到绝缘体3中。然后将绝缘体3固定到已经接合有接地电极6的金属壳4中。使该接地电极6在其前侧以接地电极6的另一端面向中心电极2的前端的方式弯曲。至此，完成火花塞1。

在火花塞的制造方法中，特别是在优选的火花塞制造方法中，可以控制中心电极2、绝缘体3、金属壳4和接地电极6中每一个的形状和尺寸以满足诸如条件(1)以及间隔距离与壁厚的比(W/T)等条件或尺寸并且满足上面示例性示出的火花塞1的结构。

火花塞的制造方法、特别是优选的火花塞制造方法包括通过以满足条件(A)的方式制备混合的原料粉末然后通过烧结所制备的原料粉末来制作绝缘体的步骤。这导致：以有利地析出铝酸盐晶体以及可选择地有利地析出硅酸盐晶体的状态高再现性地制作相对密度高的氧化铝基烧结体，即，高再现性地制作难以发生泄漏电流的绝缘体3以制造具有绝缘体3的火花塞。如上所述，在火花塞的制造方法中，特别是在优选的火花塞制造方法中，通过满足所有条件(1)至(5)能够制造绝缘体3中难以发生泄漏电流并且获得良好的可燃气体点火性的火花塞。尤其是在优选的火花塞制造方法中，铝酸盐晶体能够在氧化铝基烧结体中高再现性地有利地析出，从而有效地防止了氧化铝基烧结体中发生泄漏电流。这使得即使当有关壁厚T的条件(1)以及间隔距离W与壁厚T的比(W/T)不在上述范围时并且即使当火花塞的示例性结构不满足时，也能够高产率地制造具有很难发生泄漏电流的绝缘体3的火花塞。因此，在本发明中可以提供用于高产率地制造具有良好的可燃气体点火性的火花塞的方法。

在根据本发明的火花塞的制造方法中，特别是在优选的火花塞制造方法中，不仅当绝缘体被设计成用在普通火花塞中时如上所述在绝缘体中很难发生泄漏电流，而且当绝缘体为了用于小型化的火花塞而减小壁厚时也能够如上所述在绝缘体中很难发生泄漏电流。因此，在根据本发明的火花塞的制造方法中，特别是在优选的火花塞制造方法中，根据螺纹部9的公称直径、金属壳4的尺寸等来适当地确定绝缘体3的壁厚。例如，当绝缘体3用于小型化的火花塞时，绝缘体3的壁厚T优选为0.3mm至1.1mm。在根据本发明的火花塞的制造方法中，特别是在优选的火花塞制造方法中，同样适当地确定绝缘体3与金属壳4之间的间隔距离和绝缘体3的壁厚T的比(W/T)。例如，在小型化的火花塞中，间隔距离W与壁厚T的比(W/T)优选为1至8。在根据本发明的火花塞的制造方法中，特别是在优选的火花塞制造方法中，如图1和图2所示的火花塞1的情况下，当通过以中心电极2被保持在绝缘体3中时内电极构件8延伸至或者延伸超过包括至少金属壳4的前端面4a的假想平面、或者更优选地延伸至假想平面的前侧的方式将内电极构件8埋设于外电极构件7中来形成中心电极2时，火花塞能够获得高的耐热性，并且即使在极端的条件下火花塞也能够防止泄漏电流。因此，在本发明中能够提供用于高产率地制造具有良好的可燃气体点火性的火花塞的方法。由于在根据本发明的火花塞的制造方法中、特别是在优选的火花塞制造方法中，由如上所述的原料粉末制作出绝缘体3，所以，即使在绝缘体3从金属壳4的前端面4a向前突出1mm以上的情况下火花塞也能够获得良好的可燃气体点火性。因此，在本发明中能够提供根据期望高产率地制造即使在绝缘体3从金属壳4的前端面4a向前突出1mm以上的情况下仍获得良好的可燃气体点火性的火花塞的方法。

在根据本发明的火花塞的制造方法中、特别是在优选的火花塞制造方法中，能够根据期望高产率地制作很难发生泄漏电流的绝缘体。即，不仅当绝缘体被设计成用在普通火花塞中时能够有效地防止在绝缘体中发生泄漏电流，而且当绝缘体为了用在小型化的火花塞中而减小厚度时仍能够有效地防止在绝缘体中发生泄漏电流。因此，在本发明中，能够提供根据期望高产率地制造即使当火花塞被小型化为例如螺纹部9的公称直径为M10以下时也能够获得良好的可燃气体点火性的火花塞的方法，并且能够提供根据期望高产率地制造能够高度防止在绝缘体3中发生泄漏电流并且获得良好的可燃气体点火性的小型化的火花塞的方法。

在本发明中还能够提供用于高产率地制造即使火花塞安装于近年来复杂化的内燃机、高输出内燃机或小型化内燃机时仍具有良好的可燃气体点火性的小型化火花塞的方法。此外，本发明中能够提供用于高产率地制造即使火花塞被安装在其中的绝缘体3被加热至800℃以上高温的内燃机中时仍具有良好的可燃气体点火性的小型化的火花塞的方法。

根据本发明的火花塞可用于诸如汽油发动机等机动车内燃机。通过将螺纹部9拧到限定了内燃机的燃烧室的汽缸盖的螺纹孔中而将火花塞固定在内燃机的适当位置。

根据本发明的火花塞和根据本发明的火花塞的制造方法不限于上述实施方式，而是可以在达成本发明的目的的范围内进行变型。虽然火花塞1设置有中心电极2和接地电极6，但是也可以在中心电极的前端部和/或接地电极的表面接合贵金属电极头。接合至中心电极的前端部的贵金属电极头和接合至接地电极的表面的贵金属电极头均通常被形成为尺寸被适当地调整的筒状形状。贵金属电极头可以通过诸如激光焊或电阻焊等适当的焊接加工被熔接到中心电极的前端部和接地电极的表面。在这种情况下，火花间隙被限定在接合至中心电极的前端部的贵金属电极头和接合至接地电极的表面的贵金属电极头之间。诸如Pt、Pt合金、Ir和Ir合金等贵金属材料可用作贵金属电极头的材料。

实施例

(氧化铝基烧结体的制造)

通过混合：氧化铝粉末；Si化合物粉末；作为第2族元素化合物粉末的Ca化合物粉末、Mg化合物粉末、Ba化合物粉末以及Sr化合物粉末中的一种或几种；稀土元素化合物粉末；和可选择的B化合物粉末(试样2)，来制备原料粉末。(表1中示出混合用于制备原料粉末的原粉的种类。)氧化铝粉末的平均粒径为2.1μm，而Si化合物粉末、第2族元素化合物粉末和稀土元素化合物粉末中的每一种化合物粉末的平均粒径均在上述范围内。通过添加诸如聚乙烯醇等亲水性粘合剂以及作为溶剂的水使原料粉末形成为浆体。

对浆体进行喷雾干燥，从而使原料粉末形成平均粒径约为100μm的球形颗粒。采用橡胶加压成形将颗粒状的原料粉末成形为作为绝缘体前体的生坯体。在大气中以1450℃至1650℃的烧制温度和1小时至8小时的烧制时间的条件通过烧制来烧结生坯体。之后，通过烧制对所得到的烧结成型体完成上釉。通过上述过程制出各氧化铝基烧结体试样1至55。将烧制条件设定为在上述范围内的相同的条件。在表1-1和表1-2中，标有“＊”的试样是不满足关于组分的条件(2)、关于质量比R_RE的条件(3)、关于质量比R₂的条件(4)和/或条件(5)的比较例。(表1-1和表1-2合在一起可以称为“表1”)。

(成分的量的测量)

使用EPMA通过定量分析来测量氧化铝基烧结体的组成，也就是氧化铝基烧结体中所含有的各成分的量。各成分的含量均以假设绝缘体中各成分的测出的含量的总和为100质量％的前提下的质量百分数(％)为单位来确定。“氧化铝基烧结体的组成(以氧化物计的质量％)”的测量结果示出在表1中。将Si成分、第2族元素成分和稀土元素成分的含量的总和确定为“烧结助剂总量(以氧化物计的质量％)。烧结助剂总量的确定结果示出在表1中。此外，确定质量比R_RE和R₂。质量比R_RE和R₂的确定结果示出在表1中。这里，表1中示出的各成分的含量与原粉的混合量基本一致。

(相对密度的测量)

通过下面的过程检测各氧化铝基烧结体试样1至55的相对密度。基于阿基米德原理，根据日本标准JIS R1634(1998)所限定的表观密度测定法来测量氧化铝基烧结体的密度。还测量氧化铝基烧结体的基于混合规则的密度。然后，将氧化铝基烧结体的基于阿基米德原理的密度与氧化铝基烧结体的基于混合规则的密度的比确定为相对密度。相对密度的确定结果示出在表1中。

(铝酸盐晶体相)

通过下面的程序来检测各氧化铝基烧结体试样1至55中是否存在铝酸盐晶体。对氧化铝基烧结体的截面进行研磨处理，然后采用日本理学株式会社制造的X射线衍射仪(型号：MiniFlex)根据上述方法通过X射线衍射进行分析。通过将X射线衍射分析图表与JCPDS卡片进行比对来确定氧化铝基烧结体中存在或不存在铝酸盐晶体相。此外，根据上述方法由X射线衍射分析图表来确定强度比[铝酸盐/氧化铝]。(在表1中强度比[铝酸盐/氧化铝]称为“铝酸盐晶体相之强度比”)。这些结果表示在表1中。在表1中，符号“○”表示存在铝酸盐晶体相；符号“×”表示不存在铝酸盐晶体相。

(硅酸盐晶体相)

以与确定是否存在铝酸盐晶体相相同的方式通过X射线衍射来分析各氧化铝基烧结体试样1至55。通过将X射线衍射分析图表与JCPDS卡片进行比对来确定氧化铝基烧结体中存在或不存在硅酸盐晶体相“(2A)SiO₃(其中，2A表示基于1990年推荐的IUPAC的元素周期表的第2族元素)”。(在表1中硅酸盐晶体相称为“2ASiO₃”。)此外，根据上述方法由X射线衍射分析图表来确定强度比[硅酸盐/氧化铝]。(在表1中，强度比[硅酸盐/氧化铝]称为“2ASiO₃晶体相之强度比”。)这些结果示出在表1中。在表1中，符号“○”表示存在硅酸盐晶体相；符号“×”表示不存在硅酸盐晶体相。

表1-1

表1-2

(泄漏电流评价试验1)

使用氧化铝基烧结体试样1至49制造图1和图2的火花塞1。在各火花塞1中：螺纹部9的公称直径均为M14；所有条件(1)至(5)均满足；比(W/T)在1至8的范围；绝缘体3的突出量Li在上述范围；并且中心电极2具有内电极构件8，该内电极构件8作为主要由铜形成的芯部并且延伸至假想平面的前侧。

另一方面，以与火花塞1基本上相同的方式制造图3的火花塞101，作为泄漏电流评价试验用的火花塞样品(下文中也称作“评价试验用插塞”)。这些评价试验用插塞101具有由氧化铝基烧结体试样1至49形成的绝缘体3。这里，如表2中所示地控制绝缘体103的壁厚T。在各评价试验用插塞101中，螺纹部9的公称直径被标准化为M14，以便将壁厚T控制为1.5mm以下。绝缘体103的腿部3e的外径和金属壳104的前端部的开口直径以不管壁厚T如何而将试验条件设置成相同的方式进行变化。如图3所示，没有为评价试验用插塞101设置接地电极，使得中心电极102不会产生火花放电；并且中心电极102、包括中心电极102的前端部在内完全被绝缘体3所覆盖，即，被埋设在绝缘体3中。上述构造的评价试验用插塞101除了比(W/T)为1.5之外基本上与上述制出的火花塞1相同。如上所述，在相同的试验条件下进行泄漏电流评价试验1。即使当壁厚T被设定为评价试验用插塞101可能被小型化的值时，所有评价试验用插塞101也都没有被小型化。在各评价试验用插塞101中螺纹部9的公称直径被标准化为M14。在泄漏电流评价试验1中，火花塞小型化的可能性与螺纹部9的公称直径被设定为M14这一事实无关。

此外，提供了评价试验用发动机(1.3L四缸发动机，塞孔直径：M14)。将两个插塞样品、即火花塞1和评价试验用插塞101安装至评价试验用发动机的一个气缸。在该状态下，以将28kV的电压施加至评价试验用插塞101的芯部105、也就是评价试验用插塞101的中心电极102的内电极构件的方式在评价试验用插塞101的金属壳104和芯部105之间配置电压。此外，以与上述相同的方式在火花塞1的金属壳4和中心电极2之间配置电压。这里，使用火花塞1用的火花放电电源以60Hz来实施电压的施加。

接下来，在用火花塞1点火燃料时发动评价试验用发动机。在将发动机的转速维持在6600rpm的状态下，以将面向评价试验用插塞101的金属壳104的绝缘体103的温度控制为目标温度(更特别地，700℃)的方式调整评价试验用发动机的增压压力和点火正时。增压压力和点火正时的调整条件事先采用具有热电偶的温度确认用插塞来确定。通过采用这样的条件来实施增压压力和点火正时的调整。

在该状态下，使评价试验用发动机运转。在发动机的运转过程中，对施加于评价试验用插塞101的电压测量500次，以判断测得的电压是否从28kV的施加电压降低。当测得的电压为比28kV的施加电压低1kV以上时，同时当通过示波器没有检测到表示通常的火花放电的击穿波形的穿透放电时，判断发生了泄漏电流。

对用于各评价试验用插塞101的三个试样进行上述试验。从测得的电压为比28kV的施加电压低1kV以上的次数的算术平均值方面来评价评价试验用插塞101。评价基准如下：当测得的电压为比28kV的施加电压低1kV以上的次数小于或等于1％时用“◎”表示；当测得的电压为比28kV的施加电压低1kV以上的次数大于1％并且小于或等于10％时用“○”表示；当测得的电压为比28kV的施加电压低1kV以上的次数大于10％时用“×”表示。评价结果示出在表2中。

表2

如表2中所示，满足所有条件(1)至(5)的评价试验用插塞101的泄漏电流评价结果为“○”或更好。在这些评价试验用插塞101中能够防止发生泄漏电流。特别地，即使壁厚T被减小至0.3mm至1.1mm，质量比R_RE为0.2至0.45的评价试验用插塞101也被评价为“○”或“◎”。因此，在这些评价试验用插塞101中的每一个均能够有效地防止发生泄漏电流。这些结果已经显示出，即使在火花塞被小型化的情况下，通过满足所有条件(1)至(5)火花塞仍能够有效地防止产生泄漏电流，并且能够获得良好的可燃气体点火性。

不满足条件(1)至(5)中的至少一个条件的那些评价试验用插塞101的泄漏电流评价结果均为“×”。在这些评价试验用插塞101中不能防止发生泄漏电流。

(泄漏电流评价试验2)

制作用于评价试验用插塞101的绝缘体103，各绝缘体3均具有由氧化铝基烧结体试样12形成的特定的前端区域。更具体地，在一种类型的绝缘体103中，从绝缘体103的前端延伸至假想平面(0mm)的区域由氧化铝基烧结体试样12形成。在其他类型的绝缘体103中，从绝缘体103的前端延伸至假想平面后侧的1mm、2mm或3mm的区域由氧化铝基烧结体试样12形成。使用用于形成氧化铝基烧结体试样12的预定的量但不满足氧化铝基烧结体的组成的原料粉末以与绝缘体3基本上相同的方式来制作各绝缘体103。

使用这些绝缘体103，以与泄漏电流评价试验1中基本上相同的方式来制造评价试验用插塞101(壁厚T：0.5mm)。以与泄漏电流评价试验1中基本上相同的方式对各评价试验用插塞101进行是否发生泄漏电流的试验。绝缘体103的从前端到假想平面后侧的2mm或3mm的区域由氧化铝基烧结体试样12形成的评价试验用插塞101的泄漏电流评价结果为“◎”。在这些评价试验用插塞中能够防止发生泄漏电流。另一方面，绝缘体103的从前端到假想平面(0mm)或者到假想平面后侧的1mm的区域由氧化铝基烧结体试样12形成的评价试验用插塞101的泄漏电流评价结果为“×”。在这些评价试验用插塞中不能防止发生泄漏电流。

(泄漏电流评价试验3)

以与泄漏电流评价试验1中基本上相同的方式制造具有由氧化铝基烧结体试样1至3以及试样7至18形成的绝缘体103的评价试验用插塞101。除了以面向评价试验用插塞101的金属壳104的绝缘体103的温度被控制为800℃的方式调整评价试验用发动机的增压压力和点火正时之外，以与泄漏电流评价试验1中基本上相同的方式进行各评价试验用插塞101是否发生泄漏电流的试验。评价结果示出在表3中。

表3

从表3可以清楚地看出，即使当绝缘体103的壁厚T被减小至0.3mm至1.1mm时，在绝缘体103被加热至800℃高温这样的条件下，在绝缘体103分别由氧化铝基烧结体试样11至15形成的各评价试验用插塞101中，仍能够有效地防止发生泄漏电流。特别地，当绝缘体103的壁厚T被减小至0.5mm时仍能够有效地防止发生泄漏电流。通过这些结果可以看出：当所有条件(1)至(5)均满足时，特别是当质量比R_RE和R₂在根据条件(3)和(4)的上述优选范围时，即使在火花塞被小型化并且经受800℃的高温的情况下，火花塞仍能够有效地防止发生泄漏电流并且能够获得良好的可燃气体点火性。

(泄漏电流评价试验4)

以与泄漏电流评价试验1中基本上相同的方式，用氧化铝基烧结体试样11(壁厚T＝0.7mm)、试样12(壁厚T＝0.3mm和T＝0.7mm)和试样15(壁厚T＝0.7mm)来制作绝缘体103。与前端开口直径被适当调整的金属壳104组合地使用上述制成的绝缘体103来制造评价试验用插塞101。在这些评价试验用插塞101中，如表4中所示来设定比(W/T)。以与泄漏电流评价试验3中基本相同的方式对各评价试验用插塞101进行试验，以测量在评价试验用发动机运转过程中施加到评价试验用插塞101上的电压。对评价试验用插塞101进行连续的放电操作，直到测得的电压比施加电压低1kV以上的次数达到50次为止，由此确定测得的电压比施加电压低1kV以上的次数达到50次时28kV的施加电压与测得的电压之间的压降。评价结果示出在表4中。

表4

如表4中所示，当比(W/T)大于或等于1时，即使在绝缘体103的壁厚T被减小至0.3mm或0.7mm的评价试验用插塞101中，压降也为6kV或更小，使得能够防止发生泄漏电流。

(泄漏电流评价试验5)

以与泄漏电流评价试验1中基本上相同的方式制造具有由氧化铝基烧结体试样1、2、8、9、12和15形成的绝缘体103的评价试验用插塞101。在这些评价试验用插塞101中：将比(W/T)设定为1.0；如表5中所示来控制绝缘体103的壁厚T；并且以螺纹部9的公称直径设定为M10的方式控制金属壳4的尺寸。除了评价试验用发动机的塞孔直径为M10之外，以与泄漏电流评价试验1中基本上相同的方式对各评价试验用插塞101进行是否发生泄漏电流的试验。评价结果示出在表5中。

表5

如表5中所示，即使在螺纹部9的公称直径为M10的小型化的评价试验用插塞101中，也获得了与泄漏电流评价试验1的结果相同的评价结果。当所有条件(1)至(5)均满足时，能够防止发生泄漏电流。通过这些结果还可以看出：即使当火花塞被小型化至难以确保绝缘体的足够的壁厚时，通过满足所有条件(1)至(5)仍能够防止发生泄漏电流。因此本发明对于小型化的火花塞是有效的。

(泄漏电流评价试验6)

使用氧化铝基烧结体试样12和试样50至55，以与泄漏电流评价试验1中基本上相同的方式制作图4的试验用绝缘体70，每种类型的5个样品。这里，如图4所示，各试验用绝缘体70均具有沿轴线方向形成在中央部的轴向孔，该轴向孔的前端被封闭。中心电极D被插入配置在试验用绝缘体70的轴向孔内。在该状态下，对试验用绝缘体70进行发生泄漏电流的温度的试验。使用如图4所示的泄漏电流评价试验6用装置。图4(a)是试验用绝缘体70和包围试验用绝缘体70的前端部的金属环71的俯视图；图4(b)是试验用绝缘体70和环71的截面图。通过固定部件(未示出)将试验用绝缘体70固定在直立的状态，而在这里通过固定部件(未示出)将环71固定在试验用绝缘体70的前端部，以便用作火花塞的金属壳，特别地，用作金属壳的前端部。由此，将环71的轴向长度L设定为3mm至4mm；而将环71的内径设定为使得，在环71的前端面(图4中的上侧)，试验用绝缘体70和环71之间的间隔距离W’与试验用绝缘体70的壁厚T’的比(W’/T’)与比(W/T)相应地为1.5。环71位于试验用绝缘体70的在前端面处的壁厚T’与壁厚T相应地为0.7mm的位置处。在该状态下，在通过CDI电源(60Hz)在中心电极D和环71之间施加28kV电压的状态下，对环71进行射频加热，以便通过热辐射由环71间接加热试验用绝缘体70。逐渐升高环71的加热温度。以与泄漏电流评价试验1中相同的方式确认试验用绝缘体70中的泄漏电流的发生。然后，用辐射温度计测量发生泄漏电流时被环71包围的试验用绝缘体70的温度(℃)。以相同的方式对各类型的试验用绝缘体70的5个样品进行试验，以测量发生泄漏电流时的温度(℃)。将测得的中间三个温度值的算术平均值确定为试验用绝缘体70的“泄漏电流发生温度(℃)”。

表6

如表6中所示，使用了含有三种第2族元素成分的氧化铝基烧结体试样54和试样12以及使用了含有四种第2族元素成分的氧化铝基烧结体试样55的试验用绝缘体的泄漏电流发生温度比使用了含有两种第2族元素成分的氧化铝基烧结体试样50至53的试验用绝缘体的泄漏电流发生温度高。特别地，即使在均包含了三种第2族元素成分的这些氧化铝基烧结体中，使用了含有Ba成分的氧化铝基烧结体试样12的试验用绝缘体的泄漏电流发生温度也比使用了不含Ba成分的氧化铝基烧结体试样54的试验用绝缘体的泄漏电流发生温度高。此外，即使在均包含了两种第2族元素成分的这些氧化铝基烧结体中，使用了含有Ba成分的氧化铝基烧结体试样51和53的试验用绝缘体的泄漏电流发生温度也比使用了不含Ba成分的氧化铝基烧结体试样50的试验用绝缘体的泄漏电流发生温度高。因此可以看出，在与除了Ba成分以外的第2族元素成分组合地使用Ba成分的情况中，由于当氧化铝基烧结体的诸如密度和组成等物理性质一样时第2族元素成分发生迁移的可能性按照Ba成分＜Sr成分＜Ca成分＜Mg成分的顺序依次增加这一事实，所以最优选的组合为Ba和Sr成分(试样53)；第二优选的组合为Ba和Ca成分(试样52)；第三优选的组合为Ba和Mg成分(试样51)。

(泄漏电流评价试验7)

通过混合氧化铝粉末、Si化合物粉末、用作第2族元素成分的Ca化合物粉末、Mg化合物粉末和Ba化合物粉末以及用作稀土元素化合物粉末的La成分粉末来分别制备九种原料粉末。将这些原料粉末的组成设为与“氧化铝基烧结体的制造”部分中的氧化铝基烧结体试样17的组成相同。此外，原料粉末的粒度分布比(90％体积径/10％体积径)按照表7中所示进行控制。氧化铝粉末、Si化合物粉末、第2族元素成分粉末以及稀土元素化合物粉末的平均粒径均在上述范围，只是以按照表7中所示控制粒度分布比(90％体积径/10％体积径)的方式被设定为不同的值。

通过添加诸如聚乙烯醇等亲水性粘合剂以及作为溶剂的水使各原料粉末形成为浆体。对浆体进行喷雾干燥，从而使原料粉末形成平均粒径约为100μm的球形颗粒。通过橡胶加压成形将颗粒状的原料粉末成形为作为绝缘体前体的生坯体。在大气中以1450℃至1650℃的烧制温度和1小时至8小时的烧制时间的条件通过烧制来烧结生坯体。然后，通过烧制对烧结成型体完成上釉。通过上述过程制作九种氧化铝基烧结体。烧制条件设定为上述范围内的相同的条件。

以与“氧化铝基烧结体的制造”中所述的相同的方式确定各氧化铝基烧结体的组成、也就是各氧化铝基烧结体中所包含的各成分的量，以及各氧化铝基烧结体的质量比R_RE和R₂。确定结果与表1中的试样17的确定结果相同。此外，以与“氧化铝基烧结体的制造”中所述的相同的方式对氧化铝基烧结体进行相对密度的试验。试验结果示出在表7中。

以与“氧化铝基烧结体的制造”中所述的相同的方式对各氧化铝基烧结体进行是否存在氧化铝晶体相的试验。同样根据上述方法由X射线衍射分析图表来确定强度比[铝酸盐/氧化铝]。(在表7中，强度比[铝酸盐/氧化铝]称作“铝酸盐晶体相之强度比”。)这些结果示出在表7中。在表7中，符号“○”表示存在铝酸盐晶体相；符号“×”表示不存在铝酸盐晶体相。

此外，以与确定铝酸盐晶体相的存在相同的方式对各氧化铝基烧结体试样1至55进行是否存在硅酸盐晶体相的试验。同样根据上述方法由X射线衍射分析图表来确定强度比[硅酸盐/氧化铝]。(在表7中，强度比[硅酸盐/氧化铝]称作“2ASiO₃晶体相之强度比”。)这些结果示出在表7中。在表7中，符号“○”表示存在2ASiO₃晶体相；符号“×”表示不存在硅酸盐晶体相。

使用上面制作的九种氧化铝基烧结体制造图1和图2的火花塞1，每种类型50个样品。在这九种类型的火花塞1的每一个中：螺纹部9的公称直径为M 14；壁厚T为0.3mm；间隔距离W与壁厚T的比(W/T)被设定为在1至8的范围内的相同的值；绝缘体3的突出量Li被设定为在上述范围内的相同的值；中心电极2具有主要由铜形成并且延伸至假想平面的前侧的作为芯部的内电极构件8。

另一方面，以与火花塞1中基本上相同的方式制造图3的火花塞101，作为评价试验用样品，每种类型50个样品。更具体地，使用与火花塞1的原料粉末相同的原料粉末，以除了评价试验用插塞101的绝缘体103具有0.3mm的壁厚T之外与火花塞1和泄漏电流评价试验1中的评价试验用插塞101基本上相同的方式，制造与各类型的火花塞1相对应的不同类型的评价试验用插塞101，每种类型50个样品。

基于原料粉末的种类，提供50对火花塞1和评价试验用插塞101，每对均包括火花塞1的50个样品中的一个以及评价试验用插塞101的50个样品中的一个。以与泄漏电流评价试验1中基本上相同的方式(目标温度：700℃)对各种原料粉末的所有的50对火花塞和评价试验用插塞101进行是否发生泄漏电流的试验。从50对插塞中的不良率方面来评价是否发生泄漏电流。这里，通过下面的过程来确定不良率。将每对火花塞和评价试验用插塞101安装到评价试验用发动机。在评价试验用发动机运转期间，在火花塞和评价试验用插塞101之间施加28kV的电压。对施加于评价试验用插塞101的电压测量500次。当测得的电压比28kV的施加电压低1kV以上的次数与通过示波器检测到了表示普通的火花放电的击穿波形的穿透放电时的次数的总和超过500测量次数的10％以上时，判断该插塞对为不良品。50个插塞对中不良插塞对的比率计算为不良率。评价基准如下：当不良率(不良的插塞对/50个插塞对)小于5％时用“◎”表示；当不良率(不良的插塞对/50个插塞对)大于或等于5％并且小于10％时用“○”表示；当不良率(不良的插塞对/50个插塞对)大于或等于10％时用“△”表示。

表7

如表7中所示，在通过以3.6至5.2的粒度分布比(90％体积径/10％体积径)制备原料粉末并且通过对所制备的原料粉末进行加压成形以及烧结来制作绝缘体的各火花塞中，对于氧化铝基烧结体来说能够维持高的相对密度并且能够允许高再现性地析出大量的铝酸盐晶体和硅酸盐晶体。这导致高产率地制造均难以发生泄漏电流的火花塞1和评价试验用样品101。因此可以看出，采用通过根据条件(A)来制备混合的原料粉末并且烧结所制备的原料粉末来制造绝缘体的火花塞制造方法，能够高产率地制造绝缘体中难以发生泄漏电流并且能够获得良好的可燃气体点火性的火花塞。

产业上的可利用性

根据本发明的火花塞以及通过根据本发明的火花塞的制造方法制得的火花塞可以用在任何内燃机中。由于绝缘体3由氧化铝基烧结体形成并且难以发生泄漏电流，所以火花塞适于用在近年来复杂化的内燃机、高输出内燃机或小型化的内燃机中，或者适于在燃烧室达到800℃以上的高温的内燃机中使用。

附图标记说明

1：火花塞

2：中心电极

3：绝缘体

3e：腿部

4：金属壳

4a：前端面

6：接地电极

7：外电极构件

8：内电极构件

9：螺纹部

70：试验用绝缘体

71：环

101：泄漏电流评价试验用火花塞(评价试验用插塞)

102：中心电极

103：绝缘体

104：金属壳

105：芯部

Claims (10)

1.一种火花塞，其包括：

中心电极，该中心电极在所述火花塞的轴线方向上延伸；

大致筒状的绝缘体，该绝缘体围绕所述中心电极布置并且在该绝缘体的前端侧具有小直径的腿部；和

大致筒状的金属壳，该金属壳围绕所述绝缘体布置，

其中，所述火花塞满足下面的条件(1)～条件(5)：

条件(1)：所述绝缘体在包括所述金属壳的前端面的假想平面处具有0.3mm至1.1mm的壁厚T；

条件(2)：所述绝缘体的从所述绝缘体的前端起延伸至所述假想平面后侧至少2mm的区域由氧化铝基烧结体形成，所述氧化铝基烧结体包含Si成分、稀土元素成分和基于1990年推荐的IUPAC的元素周期表中的第2族元素中的至少两种元素成分，并且所述氧化铝基烧结体实质上不包含B成分；

条件(3)：在所述氧化铝基烧结体中，所述稀土元素成分的以氧化物计的质量与所述Si成分、所述第2族元素成分以及所述稀土元素成分的以氧化物计的总质量的质量比R_RE为0.15至0.45；

条件(4)：在所述氧化铝基烧结体中，所述第2族元素成分的以氧化物计的总质量与所述Si成分的以氧化物计的质量的质量比R₂为0.25以上；以及

条件(5)：所述氧化铝基烧结体在其晶界相中包括含有所述稀土元素成分的铝酸盐晶体。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述壁厚T为0.5mm至1.1mm；并且所述质量比R_RE为0.2至0.45。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，当测量所述氧化铝基烧结体的X射线衍射光谱时，在所述X射线衍射光谱中归因于所述铝酸盐晶体的最强峰与归因于氧化铝的最强峰的强度比为0.04以上。

4.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，所述质量比R₂为0.25至1.0。

5.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，所述氧化铝基烧结体在其晶界相中包括含有所述第2族元素成分的硅酸盐晶体；当测量所述氧化铝基烧结体的X射线衍射光谱时，在所述X射线衍射光谱中归因于所述硅酸盐晶体的最强峰与归因于所述铝酸盐晶体的最强峰的强度比为0.32以上。

6.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，所述火花塞还包括被接合至所述金属壳的前端的接地电极，

其中，在所述假想平面处，所述绝缘体与所述金属壳之间的间隔距离W与所述绝缘体的壁厚T的比W/T为1至8。

7.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，所述第2族元素成分是至少三种第2族元素。

8.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，所述第2族元素成分包括Ba成分。

9.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，所述金属壳包括形成于所述金属壳的外周面并且公称直径为M10以下的螺纹部。

10.一种火花塞的制造方法，该方法包括：通过制备原料粉末、将所制备的原料粉末加压成形为给定体并且烧结该加压成形后的给定体来制作绝缘体，

其中，通过以满足下面的条件(A)的方式混合Al化合物粉末、Si化合物粉末、基于1990年推荐的IUPAC的元素周期表的第2族元素中的至少两种元素的化合物粉末以及稀土元素化合物粉末来制备所述原料粉末，

条件(A)：在所述原料粉末中，10％体积径的颗粒与90％体积径的颗粒之间的粒度分布比90％体积径/10％体积径为3.6至5.2。

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