CN104009398A - 绝缘体及火花塞 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及绝缘体及火花塞。所述绝缘体用于火花塞、由以氧化铝为主成分的烧结体构成，烧结体中，稀土元素（R.E.）与第2族元素（2A）的含有比例满足0.1≤R.E./2A≤1.4，且稀土元素（R.E.）与氧化钡（BaO）的含有比例满足0.2≤BaO/R.E.≤0.8。另外，在烧结体的剖面中的任意的630μm×480μm的区域内至少存在一个以上包含含有稀土元素的晶体的7.5μm×50μm的虚拟长方形框。含有稀土元素的晶体的面积相对于长方形框的面积的占有率为5%以上，且将长方形框沿长边方向3等分时各分割区域中的含有稀土元素的晶体的面积的占有率中最大的面积的占有率与最小的面积的占有率之比为5.5以下。

Description

绝缘体及火花塞
技术领域
本发明涉及绝缘体及具有绝缘体的火花塞。
背景技术
在汽油发动机等内燃机的点火中使用的火花塞通常具备：中心电极、设置在中心电极外侧的绝缘体、设置在绝缘体外侧的主体配件和安装在主体配件上并在与中心电极之间形成火花放电间隙的接地电极。这样的火花塞的绝缘体例如由含有稀土元素成分、硅成分和第2族元素的氧化铝烧结体构成（专利文献1）。
一直以来，希望提高火花塞中使用的绝缘体的耐电压性。为了提高绝缘体的耐电压性，有例如将构成绝缘体的材料的组成最优化、或者将材料微粒化等手段。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4607253号
发明内容
发明要解决的问题
但是，变更构成绝缘体的材料的组成时，有产生部分性能降低这样的问题的担心，另外，将材料微粒化时，有如下担心：烧结过度而导致异常晶粒生长，密度降低，因而绝缘体的强度、耐电压性能降低。因此，希望提高火花塞中使用的绝缘体的强度、耐电压性能。
用于解决问题的方案
本发明是为了解决上述问题而形成的发明，其能够通过以下的实施方式实现。
（1）根据本发明的一个实施方式，提供用于火花塞的、由以氧化铝为主成分的烧结体构成的绝缘体。在该绝缘体中，前述烧结体的特征在于，稀土元素与基于IUPAC1990年建议的元素周期表的第2族元素的、使用质量百分率表示的以氧化物换算时的含有比例满足0.1≤稀土元素的含有率/第2族元素的含有率≤1.4；并且，前述稀土元素与氧化钡的、使用质量百分率表示的以氧化物换算时的含有比例满足0.2≤氧化钡的含有率/稀土元素的含有率≤0.8；在前述烧结体的剖面的任意的630μm×480μm的区域内，存在至少1个以上的包围含有前述稀土元素的晶体的7.5μm×50μm的虚拟的长方形框；在前述长方形框中，含有前述稀土元素的晶体的面积相对于前述长方形框的面积的占有率为5%以上；并且，将前述长方形框沿长边方向三等分时的各分割区域中含有前述稀土元素的晶体的面积的占有率中的最大的面积的占有率与最小的面积的占有率之比为5.5以下。根据该实施方式的绝缘体，含有稀土元素的晶体相成为细长地凝聚的形状。对绝缘体施加电压时产生介质击穿的情况下，含有稀土元素的细长的晶体相会阻碍电流通过，因此，电流以绕开含有稀土元素的细长的晶体相的方式流动，导通路径变长。结果耐电压性能提高。另外，根据该实施方式的绝缘体，含有稀土元素的晶体相成为细长地凝聚的形状，因此，能够增加绝缘体的韧性值，能够提高绝缘体的强度。
（2）在上述实施方式的绝缘体中，在前述任意的区域内可以存在10个以上前述长方形框。根据该实施方式的绝缘体，在任意区域内，含有稀土元素并细长地凝聚而成的晶体相有变得更细长的倾向，能够实现绝缘体的韧性值以及强度的进一步提高。
（3）在上述实施方式的绝缘体中，前述烧结体中所含的前述氧化铝的颗粒的平均粒径可以为8μm以下，并且，含有前述稀土元素的晶体的平均粒径可以为5μm以下。根据该实施方式的绝缘体，含有稀土元素的晶体的平均粒径为5μm以下，因此，在晶体析出后，在冷却过程中，能够抑制与玻璃相或氧化铝的热膨胀差引起的细小的龟裂的产生这样的绝缘体的损伤，能够抑制绝缘体的强度降低。
（4）在上述实施方式的绝缘体中，前述烧结体可以含有二氧化硅，并且在前述烧结体中，使用质量百分率表示的以氧化物换算时的前述二氧化硅的含有比例可以为2.2wt%以上且3.2wt%以下。根据该实施方式的绝缘体，能够更高效地形成含有稀土元素的晶体相，能够进一步提高绝缘体的耐电压性及强度。
（5）在上述实施方式的绝缘体中，前述烧结体可以含有二氧化硅，并且在前述烧结体中，使用质量百分率表示的以氧化物换算时的前述二氧化硅的含有比例可以为2.1wt%以上且2.6wt%以下。根据该实施方式的绝缘体，能够进一步提高绝缘体的耐电压性。
（6）根据本发明的一个实施方式，提供具有上述实施方式的绝缘体的火花塞。根据该实施方式的火花塞，可以使用耐电压性及强度高的绝缘体作为火花塞的绝缘体。因此，能够提供耐久性高的火花塞。
发明的效果
本发明也可以通过装置以外的各种方式实现。例如，可以通过绝缘体及火花塞的制造方法、其控制方法、用于实现该制御方法的计算机程序、记录有该计算机程序的非临时的记录介质等方式实现。
附图说明
图1为第1实施方式的火花塞100的局部剖视图。
图2为对第1实施方式的绝缘子10的组成进行说明的说明图。
图3为表示用于测定耐电压的装置的说明图。
附图标记说明
3…陶瓷电阻
4…密封体
5…垫片
6…环构件
8…板密封件
9…滑石
10…绝缘子
12…轴孔
13…腿长部
17…顶端侧胴部
18…后端侧胴部
19…中央胴部
20…中心电极
30…接地电极
40…端子配件
50…主体配件
51…工具卡合部
52…安装螺纹部
53…压紧连接部
54…密封部
56…配件内台阶部
57…顶端面
58…压缩变形部
100…火花塞
200…发动机头
201…安装螺纹孔
300…卡定部
310…长方形框
310a…长边
350…含有R.E.的晶体
360…氧化铝颗粒
400…烧结体
401…环
402…基部
具体实施方式
A.第1实施方式：
Al.火花塞概要构成：
图1为第1实施方式的火花塞100的局部剖视图。火花塞100如图1所示，具有沿轴线O形成的细长形状。图1中，单点划线表示的轴线O-O的右侧表示外观主视图，轴线O-O的左侧表示在通过火花塞100的中心轴的剖面剖切火花塞100而得到的剖视图。在以下的说明中，将与轴线O平行的图1的下方侧称为顶端侧，将与轴线O平行的图1的上方侧称为后端侧。
火花塞100具备绝缘子10、中心电极20、接地电极30、端子配件40和主体配件50。从绝缘子10的一端突出的棒状的中心电极20通过绝缘子10的内部与设置在绝缘子10的另一端的端子配件40电连接。中心电极20的外周被绝缘子10保持，绝缘子10的外周被主体配件50保持在远离端子配件40的位置。与主体配件50电连接的接地电极30与中心电极20的顶端之间形成作为产生火花的间隙的火花间隙。火花塞100经由主体配件50安装在设置于内燃机的发动机头200的安装螺纹孔201中。对端子配件40施加2万伏特～3万伏特的高电压时，会在于中心电极20和接地电极30之间形成的火花间隙中产生火花。
绝缘子10是由氧化铝烧结体形成的绝缘体，所述氧化铝烧结体是将以氧化铝为首的陶瓷材料烧结而形成的。绝缘子10是在中心形成有用于收纳中心电极20及端子配件40的轴孔12的筒状的构件。在绝缘子10的轴线方向中央形成有扩大了外径的中央胴部19。在比中央胴部19更靠近端子配件40侧形成有使端子配件40和主体配件50之间绝缘的后端侧胴部18。在比中央胴部19更靠近中心电极20侧形成有外径比后端侧胴部18小的顶端侧胴部17，在顶端侧胴部17更顶端形成有具有顶端侧胴部17的外径以下的外径、并且朝向顶端侧去缩径的腿长部13。需要说明的是，腿长部13可以设为具有固定的外径的笔直形状或具有台阶部的形状等。
主体配件50是包围绝缘子10的从后端侧胴部18的局部起到腿长部13的范围内的部位并进行保持的圆筒状的配件。在本实施方式中，主体配件50由低碳钢形成，整体实施了镀镍、镀锌等镀覆处理。主体配件50具备工具卡合部51、安装螺纹部52和密封部54。主体配件50的工具卡合部51会嵌合将火花塞100安装于发动机头200的工具（未图示）。主体配件50的安装螺纹部52具有与发动机头200的安装螺纹孔201螺合的螺纹牙。主体配件50的密封部54在安装螺纹部52的根部形成为凸缘状，在密封部54和发动机头200之间套插通过折弯板体而形成的环状的垫片5。主体配件50的顶端面57为中空的圆状，在其中央，中心电极20从绝缘子10的腿长部13突出。
在主体配件50的比工具卡合部51更靠近后端侧的位置设置有薄壁的压紧连接部53。并且，在密封部54和工具卡合部51之间设置有与压紧连接部53同样薄壁的压缩变形部58。在主体配件50的从工具卡合部51到压紧连接部53的部分的内周面与绝缘子10的后端侧胴部18的外周面之间夹设有圆环状的环构件6，7，进而，在两个环构件6，7间填充有滑石（talc）9的粉末。制造火花塞100时，以向内侧折弯的方式将压紧连接部53向顶端侧按压以使得压缩变形部58发生压缩变形，利用该压缩变形部58的压缩变形，隔着环构件6，7及滑石9，绝缘子10在主体配件50内被按压向顶端侧。通过该按压，滑石9向轴线O方向压缩，主体配件50内的气密性得到提高。
另外，在主体配件50的内周，位于绝缘子10的腿长部13的基端的卡定部300被隔着环状的板密封件8按压在于安装螺纹部52处形成的配件内台阶部56上。该板密封件8是用于保持主体配件50和绝缘子10之间的气密性的构件，能够防止燃烧气体的流出。
中心电极20是在电极母材（省略图示）的内部埋设热导性比电极母材更优异的芯材（省略图示）而得到的棒状的构件。在本实施方式中，电极母材由以镍为主成分的镍合金形成，芯材由铜或以铜为主成分的合金形成。中心电极20的后端部隔着陶瓷电阻3及密封体4与端子配件40电连接。
接地电极30由耐腐蚀性高的金属构成，作为其中一例，可以使用镍合金。该接地电极30的基端焊接于主体配件50的顶端面57。接地电极30的顶端侧向与轴线O交叉的方向弯曲，在轴线O上，接地电极30的顶端部与中心电极20的顶端面相对。需要说明的是，接地电极30也可以与中心电极20同样地由在电极母材的内部埋设热导性比电极母材更优异的芯材而得到的棒状的构件形成。
A2.绝缘子10的详细组成：
图2是对第1实施方式的绝缘子10的组成进行说明的说明图。图2的（a）是将绝缘子10的剖面的任意的630μm×480μm的区域放大至200倍而得到的放大剖面图300。图2的（b）是将图2的（a）的长方形框310的放大并进行示意性表示的示意图。
对构成绝缘子10的氧化铝烧结体而言，稀土元素与基于IUPAC1990年建议的元素周期表的第2族元素的、使用质量百分率表示的以氧化物换算时的含有比例满足0.1≤稀土元素的含有率/第2族元素的含有率≤1.4，并且，稀土元素与氧化钡的、使用质量百分率表示的以氧化物换算时的含有比例满足0.2≤氧化钡的含有率/稀土元素的含有率≤0.8。以下，在本说明书中，将稀土元素表示为R.E.，将第2族元素表示为2A。
在图2的（a）中，显示为白色的部位是含有R.E.的晶体相，其它的占据大半部分的灰色表示的部位为氧化铝颗粒。需要说明的是，在图2的（b）中，为了方便说明，将含有R.E.的晶体350用斜线阴影表示，将氧化铝颗粒360用空心表示。
长方形框310是包围含有R.E.的晶体350的7.5μm×50μm的虚拟的长方形框。长方形框310如图2的（a）所示，在放大剖面图300内不重复地存在至少1个以上。在第1实施方式中，在放大剖面图300内存在10个以上长方形框310。放大剖面图300内存在多个长方形框310时，在放大剖面图300内，各长方形框310以互不重复的方式配置。
另外，在长方形框310中，含有R.E.的晶体的面积Sl相对于长方形框310的面积S的占有率为5%以上。例如，在长方形框310的面积S＝375μm2、长方形框310中的含有R.E.的晶体的面积Sl＝22.5μm2时，面积S中的面积Sl的占有率为6%。即，在长方形框310的面积S＝375μm2时，只要面积Sl≥18.75μm2即可。
另外，关于长方形框310，在如图2的（b）虚线所示将长方形框310沿长边310a的方向3等分时的各分割区域（R1～R3）中，含有R.E.的晶体的面积的占有率中最大的面积的占有率Pa与最小的面积的占有率Pb之比为5.5以下。例如，第1实施方式中，在长方形框310的面积S＝375μm2时，区域R1的面积s1＝区域R2的面积s2＝区域R3的面积s3＝125μm2。此时，在区域R1中的含有R.E.的晶体的面积＝10μm2、区域R2中的含有R.E.的晶体的面积＝7.5μm2、区域R3中的含有R.E.的晶体的面积＝5μm2的情况下，区域R1中的含有R.E.的晶体的面积的占有率＝8%、区域R2中的含有R.E.的晶体的面积的占有率＝6%、区域R3中的含有R.E.的晶体的面积的占有率＝4%，分割区域R1～R3中的含有R.E.的晶体的面积的占有率中最大的面积的占有率Pa（区域R1中的含有R.E.的晶体的面积的占有率＝8%）与最小的面积的占有率Pb（区域R3中的含有R.E.的晶体的面积的占有率＝4%）之比为2，为5.5以下。
这里，对本说明书中的含有R.E.的晶体的面积的计算方法进行说明。将氧化铝烧结体切断、加工，得到平面。其后，使用金刚石圆锯片等进行镜面研磨。使用扫描型电子显微镜（日本电子JSM6460LA），以反射电子像观察研磨面的任意的视野（630μm×480μm、200倍），得到图像。进而，对得到的图像进行2值化处理，由此，可以求出含有R.E.的晶体的专有面积。关于图像的2值化的方法，使用Photoshop element2.0，在图像的直方图中，将照度为96.8%±0.2%的水平设为2灰度化的临界值，得到2灰度化图像。其结果，白的部分为含有R.E.的晶体相，其它的氧化铝相等显示为黑色。在该图像中，设定7.5μm×50μm的虚拟长方形（长方形框310），求出在长方形框310内以尽可能包围多的白的部分、即含有R.E.的晶体的方式配置时的含有R.E.的部分在长方形框310内所占的比例（占有率）。求占有率时，由于图像进行了2值化，因此，例如，可以使用Photoshop element2.0，通过图像的直方图等算出。
另外，通过下述方法确认晶体中含有R.E.。对于氧化铝烧结体的晶体相，例如，可以使用透射电子显微镜（TEM）（HITACHI制造、“HD-2000”）附带的能量色散型X射线分析装置（EDX）（EDAX制造、DEX：“Genesis4000”、检测器：SUTW3.3RTEM），在下述测定条件等下进行元素分析，从而确认。
测定条件等
（1）加速电压：200kV
（2）照射模式：HR（光斑大小：约0.3nm）
（3）能量色散型X射线分析装置（EDX）的测定结果通过氧化物换算质量%算出。需要说明的是，为第2族成分、稀土成分及Al成分以外的氧化物且氧化物换算质量%为1质量%以下的物质为杂质。
另外，构成绝缘子10的氧化铝烧结体中所含的氧化铝颗粒360的平均粒径D1为8μm以下，并且，含有R.E.的晶体350的平均粒径D2为5μm以下。需要说明的是，在本说明书中，晶体的平均粒径使用截距法测定，例如，为如下测定的粒径。切断氧化铝烧结体，进行加工，从而得到平面。进而，使用金刚石圆锯片等进行镜面研磨。其后，可以根据需要进行热蚀刻或化学蚀刻等处理。接着，使用扫描型电子显微镜（SEM）以规定倍率（例如2000倍左右）进行，得到组织图像。在该组织的图像上随机地划出数根总长度相当于规定长度（例如500μm）的直线。然后，计数直线横穿的颗粒数，图像上的直线长度（例如500μm）除以颗粒数而得到的值为晶体的平均粒径。
另外，构成绝缘子10的氧化铝烧结体含有二氧化硅（Si），在氧化铝烧结体中，使用质量百分率表示的以氧化物换算时的二氧化硅（SiO2）的含有比例为2.0wt%以上且3.4wt%以下。
上述说明的绝缘子10如图2所示成为如下形状：含有R.E.的晶体相细长且呈链状排列凝聚。
A3.制造方法：
对绝缘子10的制造方法进行说明。首先，制作含有绝缘子10的原料粉末的浆料。作为浆料的制作方法的一例，可以准备以氧化铝（Al2O3）为主成分并包含二氧化硅（SiO2）、氧化镁（MgO）、氧化钡（BaO）、氧化钙（CaO）、氧化镧（La2O3）等的原料粉末，将该原料粉末与乙醇一起在球磨机中混合约24小时左右，从而得到。浆料被调制成R.E.与2A的使用质量百分率表示的以氧化物换算时的含有比例满足0.1≤R.E.的含有率/2A的含有率≤1.4、且R.E.与氧化钡（BaO）的使用质量百分率表示的以氧化物换算时的含有比例满足0.2≤BaO的含有率/R.E.的含有率≤0.8。另外，浆料被调制成具有累积体积为10%的粒径（D10）和累积体积为90%的粒径（D90）的比例（D90/D10）为3.5以上且6.0以下的粒度分布、浆料水分在20%以上且50%以下的范围内、且浆料的pH在5以上且11以下的范围内。在制得的浆料中添加粘结剂，进行搅拌，由此可以得到添加有粘结剂的浆料。作为粘结剂，例如可以列举出：配混有亲水性结合剂的丙烯酸类共聚物水溶液、聚乙烯醇、水溶性丙烯酸类树脂、阿拉伯胶、糊精等。对粘结剂的添加量没有特别限定，作为浆料中粘结剂所占的比例，可以例示出0.5重量%～15重量%左右。
将添加有粘结剂的浆料用喷雾干燥机进行干燥并造粒。在第1实施方式中，喷雾干燥的喷雾在转盘中进行，转盘转速调节为15000rpm，热风温度在干燥室入口调节为200℃。由此，可以得到含有原料粉末和粘结剂的颗粒（喷雾颗粒）。将得到的颗粒压制成型为绝缘子10的形状。对压制压力没有特别限定，可以例示2000kgf/cm2左右。通过该压制成型，可以得到成型为绝缘子10的形状的陶瓷成形体。
A4.评价结果：
对具有具备以上说明的特征的绝缘子10的火花塞100，表示出对耐电压性能、火花塞的性能进行试验并评价而得到的结果。表1表示基于绝缘子10的组成的、加热耐电压性能、弯曲强度的试验结果。表2表示基于含有R.E.的细长的凝聚群的个数的、加热耐电压性能、弯曲强度的试验结果及性能的评价。
评价耐电压性能的试验测定各试样高温下的耐电压。测定耐电压的装置示于图3。图3的（a）是俯视烧结体400和引发介质击穿的金属制环401的图，图3的（b）是烧结体400和环401的剖视图。环401的轴线长度L为3～4mm，其通过未图示的固定手段而在烧结体400的顶端附近以非接触状态固定。烧结体400通过基部402固定一个端部，另一个端部从基部402突出。该高温下的耐电压评价中，将烧结体400的从基部402突出的部位高频加热至600℃～950℃，测定烧结体400中与容易加热的金属制环401接近的部位达到800℃时的电压值作为试样的耐电压值。
评价弯曲强度的试验是通过基于“JIS R1604”的方法、使用36×4×3mm大小的试样并将3点弯曲强度设定为跨度30mm来测定的。
表1中，各项目如下所示。需要说明的是，以下，“含有比例”在没有特别说明的情况下，表示使用质量百分率表示的以氧化物换算时的含有比例。
Al2O3：氧化铝的含有比例
SiO2：二氧化硅的含有比例
MgO：氧化镁的含有比例
BaO：氧化钡的含有比例
CaO：氧化钙的含有比例
La2O3：氧化镧的含有比例
R.E./2A：相对于第2族元素的、稀土元素的含有比例
BaO/R.E.：相对于稀土元素的、氧化钡的含有比例
耐电压：加热至800度时的火花塞（绝缘子10）的耐电压性能
弯曲强度：火花塞（绝缘子10）的弯曲强度
凝聚群：是否存在含有R.E.的晶体相的细长的凝聚群（是否形成）。
A为存在凝聚群
B为不存在凝聚群
表2中，各项目如下所示。
凝聚群的数目：包围含有R.E.的晶体相的7.5μm×50μm的虚拟的长方形框310在放大剖面图300内不重复地存在的数目
弯曲强度测定值：火花塞（绝缘子10）的弯曲强度的测定值
弯曲强度性能：火花塞（绝缘子10）的弯曲强度的性能评价结果
A为GOOD（与以往相比大幅提高）
B为OK（比现有产品提高）
C为NG（与现有产品相同）
耐电压测定值：加热至800度时的火花塞（绝缘子10）的耐电压性能的测定值
耐电压性能：加热至800度时的火花塞（绝缘子10）的耐电压性能的评价结果
A为GOOD（与以往相比大幅提高）
B为OK（比现有产品提高）
C为NG（与现有产品相同）
[表1]
[表2]
如表1所示，具有0.1≤R.E.的含有率/2A的含有率≤1.4、且0.2≤BaO的含有率/R.E.的含有率≤0.8的范围的组成的实施例1～10所示的绝缘子10的耐电压性能、弯曲强度与不满足上述组成范围的比较例1～6相比均得到了提高。
在实施例1～10所示的组成范围中，R.E.会选择性地吸附于Si成分。认为这是因为：由于Si成分容易受到水流的影响，因此，利用喷雾干燥法造粒时，在浆料的液滴的水分逐渐蒸发的过程中，Si成分和R.E.成分有凝聚在颗粒的外侧的倾向；使用该颗粒将陶瓷成形体压制成型时，虽然颗粒被破坏、在颗粒外侧含有较多凝集的Si成分和R.E.成分的壳状的层也被破坏，但由于一部分未被破坏而残留，因此，在烧结体的组织中，含有R.E.的相容易细长地凝聚。
另外，如表2所示，凝聚群、即包含含有R.E.的晶体相的7.5μm×50μm的虚拟的长方形框310在放大剖面图300内不重复地存在至少一个时，与凝聚群为0个时相比，弯曲强度、加热耐电压性能提高。尤其是存在10个以上凝聚群时，弯曲强度、加热耐电压性能均进一步提高。
表3表示基于构成绝缘子10的氧化铝烧结体的氧化铝颗粒的平均粒径的、耐电压性能、抗压强度的试验结果及火花塞100的性能的评价。抗压强度的试验如下来进行：隔着硬质纤维压缩中央胴部19，测定目视确认到产生破坏或者裂纹时的压缩载荷。需要说明的是，硬质纤维利用2.0t的硬质纤维，压缩速度设为5mm/分钟。
表3中，各项目如以下所示。
氧化铝平均粒径：氧化铝的平均粒径
耐电压：加热至800度时的火花塞（绝缘子10）的耐电压性能
抗压强度：火花塞（绝缘子10）的抗压强度
性能：火花塞（绝缘子10）的性能评价结果
               A为GOOD（与以往相比大幅提高）
               B为OK（与现有产品相同）
[表3]
如表3所示，氧化铝的颗粒的平均粒径为8.0μm以下时，与氧化铝颗粒的平均粒径大于8.0μm时相比，耐电压性能、抗压强度均提高，因此，火花塞（绝缘子10）的性能提高。
表4表示基于含有R.E.的晶体的平均粒径的、耐电压性能、抗压强度的试验结果及火花塞100的性能的评价。表4中，各项目如以下所示。
含有R.E.的晶体的粒径：含有R.E.的晶体的平均粒径
耐电压：加热至800度时的火花塞（绝缘子10）的耐电压性能
抗压强度：火花塞（绝缘子10）的抗压强度
性能：火花塞（绝缘子10）的性能评价结果
          A为GOOD（与以往相比大幅提高）
          B为OK（与现有产品相同）
[表4]
如表4所示，含有R.E.的晶体的平均粒径为5μm以下时，与含有R.E的晶体的平均粒径大于5.0μm时相比，耐电压性能、抗压强度均提高，因此，火花塞（绝缘子10）的性能提高。
表5表示基于制造工序中的D90/D10的、抗压强度的试验结果及火花塞100的性能评价。表5中，各项目如以下所示。
D90/D10：相对于D10的、D90的比例
相对密度：通过上述制造工序而得到的绝缘子10的相对密度
抗压强度：通过上述制造工序而得到的绝缘子10的抗压强度
性能：绝缘子10的性能评价结果
         A为GOOD（与以往相比大幅提高）
         B为OK（与现有产品相同）
[表5]
如表5所示，使用D90/D10为3.5以上且5.9以下的范围的浆料形成的绝缘子10的性能与现有产品相比大幅提高。
认为这是因为：D90/D10小于3.5时，颗粒之间反应敏感，有时会产生异常晶粒生长，可能会导致氧化铝烧结体的强度降低，D90/D10大于6.0时，颗粒之间的反应性差，不能得到致密的烧结体，可能会导致耐电压性能、机械强度的降低。
表6表示基于制造工序中的浆料成分的、R.E.成分的颗粒的偏析状态的评价结果。表6中，各项目如以下所示。
浆料水分：浆料的水分
偏析群：含有R.E.的晶体相的细长的偏折的有无
         A为存在偏析
         B为不存在偏析
[表6]
浆料水分(％) 偏析群
16 B
19 B
20 A
25 A
30 A
35 A
40 A
45 A
50 A
55 B
如表6所示，使用浆料水分为20％以上且50％以下的范围的浆料时，在通过喷雾干燥法进行造粒的情况下，会产生含有R.E.的晶体相的细长的偏折。
认为这是因为：浆料水分低于20％时，通过喷雾干燥法进行造粒时，下游内的水分变得过少，原料颗粒不能充分移动，可能不能使R.E.成分的颗粒偏析在颗粒的外侧，浆料水分高于50％时，在质量减少中，所有颗粒变成容易移动的状态，因此，可能不能使R.E.成分选择性地偏析在外侧。
表7表示基于制造工序中的浆料的pH的浆料的粘性。浆料的pH及粘性利用以下的方法进行测定。对于pH，使用株式会社堀场制作所的玻璃电极式氢离子浓度指示计(型号：D-51、玻璃电极型号：9621C)，将浆料的温度设为20℃进行测定。对于粘性，使用东机产业的VISCOMETER(model：BHII)，将浆料的温度设为20℃进行测定。表7中，各项目如以下所示。
pH：浆料的pH
粘性：浆料的粘性
[表7]
pH 粘性(mpa·s)
2 60
3 60
4 60
5 550
6 580
7 670
8 740
9 890
10 970
11 1050
12 3900
13 3500
14 5800
如表7所示，浆料的pH为5以上且11以下时的粘性为550mPa.s-1050mPa.s，是使含有R.E.的晶体相细长偏析所优选的粘度。
认为这是因为：浆料的pH低于5时，ζ电位降低而接近等势点，因此，颗粒容易凝聚，有浆料中的原料沉淀而组成偏离所期望的值的担心。浆料的pH高于11时，有ζ电位的变化变大的倾向，因此，有浆料粘性变得过大而含有R.E.的原料难以移动、造粒时不能使含有R.E.的原料凝聚在颗粒的外侧的担心。
表8表示基于构成绝缘子10的氧化铝烧结体中的二氧化硅(Si)的含有比例的、加热耐电压性能、抗压强度的试验结果、及火花塞100的性能评价。表8中，各项目如以下所示。
SiO2量：二氧化硅的含有比例
凝聚群的数目：包围含有R.E.的晶体相的7.5μmx50μm的虚拟的长方形框310在放大剖面图300内不重复地存在的数目
耐电压：加热至800度时的火花塞(绝缘子10)的耐电压性能
抗压强度：火花塞(绝缘子10)的抗压强度
性能：火花塞（绝缘子10）的性能评价结果
         A为GOOD（与以往相比大幅提高）
         B为OK（与现有产品相同）
[表8]
如表8所示，使用质量百分率表示的以氧化物换算时的二氧化硅的含有比例为2.0wt%以上且3.4wt%以下时，火花塞（绝缘子10）的耐电压性能、抗压强度与现有产品相比均得到了提高。尤其是二氧化硅的含有比例为2.1wt%以上且2.6wt%以下时，火花塞（绝缘子10）的耐电压值为35.5kV以上，耐电压性能进一步提高。
B.变形例：
·变形例1：
在上述第1实施方式中，构成绝缘子10的氧化铝烧结体中所含的氧化铝颗粒的平均粒径设为8μm以下、含有R.E.的晶体的平均粒径设为5μm以下。相对于此，氧化铝颗粒的平均粒径也可以大于8μm，另外，含有R.E.的晶体的平均粒径也可以大于5μm。
·变形例2：
另外，在构成绝缘子10的氧化铝烧结体中，使用质量百分率表示的以氧化物换算时的SiO2的含有比例也可以不足2.2wt%、或高于3.2wt%。
本发明并不限定于上述的实施方式、实施例、变形例，在不脱离其主旨的范围可以通过各种构成来实现。例如，与记载在发明内容处的各实施方式中的技术特征对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征可以为了解决上述问题的一部分或全部、或为了达成上述效果的一部分或全部而适当进行更换、组合。并且，所述技术特征只要在本说明书中不是作为必要技术特征来说明的，就可以适当删除。

Claims (6)

1.一种绝缘体，其特征在于，其是用于火花塞的、由以氧化铝为主成分的烧结体构成的绝缘体，
在所述烧结体中，
稀土元素与基于IUPAC1990年建议的元素周期表的第2族元素的、使用质量百分率表示的以氧化物换算时的含有比例满足0.1≤稀土元素的含有率/第2族元素的含有率≤1.4；并且，
所述稀土元素与氧化钡的、使用质量百分率表示的以氧化物换算时的含有比例满足0.2≤氧化钡的含有率/稀土元素的含有率≤0.8；
在所述烧结体的剖面的任意的630μm×480μm的区域内，存在至少1个以上的包围含有所述稀土元素的晶体的7.5μm×50μm的虚拟的长方形框；
在所述长方形框中，
含有所述稀土元素的晶体的面积相对于所述长方形框的面积的占有率为5%以上；并且，
将所述长方形框沿长边方向三等分时的各分割区域中含有所述稀土元素的晶体的面积的占有率中的最大的面积的占有率与最小的面积的占有率之比为5.5以下。
2.根据权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，
在所述任意的区域内存在10个以上所述长方形框。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘体，其特征在于，
所述烧结体中所含的所述氧化铝的颗粒的平均粒径为8μm以下，并且，含有所述稀土元素的晶体的平均粒径为5μm以下。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的绝缘体，其特征在于，
所述烧结体含有二氧化硅，
在所述烧结体中，使用质量百分率表示的以氧化物换算时的所述二氧化硅的含有比例为2.0wt%以上且3.4wt%以下。
5.根据权利要求4所述的绝缘体，其特征在于，
所述二氧化硅的含有比例为2.1wt%以上且2.6wt%以下。
6.一种火花塞，其具有权利要求1～5中的任一项所述的绝缘体。
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