JP2000095557A - Alumina-base insulator for spark plug, its production and spark plug using the same - Google Patents
Alumina-base insulator for spark plug, its production and spark plug using the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、スパークプラグ用
アルミナ系絶縁体とそれを用いたスパークプラグに関す
る。さらに詳しくは、この発明は高温における優れた耐
電圧性、機械的強度及び絶縁性を有するスパークプラグ
用アルミナ系絶縁体及びコストの低いその製造方法、並
びに前記スパークプラグ用アルミナ系絶縁体をスパーク
プラグのための絶縁体として組み込んで形成されてな
り、車両の内燃機関に好適に適用することのできるスパ
ークプラグに関する。The present invention relates to an alumina-based insulator for a spark plug and a spark plug using the same. More specifically, the present invention relates to a spark plug alumina-based insulator having excellent withstand voltage, mechanical strength and insulating properties at high temperatures, a low-cost manufacturing method thereof, and a method of manufacturing the spark plug alumina-based insulator. The present invention relates to a spark plug which is formed by being incorporated as an insulator for a vehicle and can be suitably applied to an internal combustion engine of a vehicle.
【0002】[0002]
【従来の技術】自動車エンジン等の内燃機関に使用され
るスパークプラグにおいては、スパークプラグに用いら
れる絶縁体の材料として耐熱性に優れたアルミナ(Al
2O3)系の材料が、古くから使用されている。そし
て、焼成温度の低減を目的として酸化珪素(Si
O2)、酸化カルシウム(CaO)又は酸化マグネシウ
ム(MgO)等の焼結助剤を適宜使用する。また、絶縁
体を焼成する前工程における成形体の成形性を良くする
ためにPVA(ポリビニルアルコール)等の有機バイン
ダーを使用している。2. Description of the Related Art In a spark plug used for an internal combustion engine such as an automobile engine, alumina (Al) having excellent heat resistance is used as an insulator material used for the spark plug.
2 O 3 ) -based materials have been used for a long time. Then, for the purpose of reducing the firing temperature, silicon oxide (Si)
O 2 ), a sintering aid such as calcium oxide (CaO) or magnesium oxide (MgO) is used as appropriate. In addition, an organic binder such as PVA (polyvinyl alcohol) is used in order to improve the moldability of the molded body in a process before firing the insulator.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、成形体の製
造工程において、有機バインダーが塊となって成形体中
に混入することがある。有機バインダーの塊を内包した
成形体を焼成すると、有機バインダーが焼成時に酸素と
反応して二酸化炭素ガスになる。一方、成形体の焼成を
開始すると、ある所定の温度からある焼成速度で焼結が
開始する。有機バインダーと酸素との反応によって二酸
化炭素ガスが形成される速度よりも焼結速度が早いと、
有機バインダーから二酸化炭素ガスが外部に放出されて
しまう前に、焼結が完了してしまう。その結果、絶縁体
の内部に閉気孔が含まれてしまう。Incidentally, in the manufacturing process of the molded article, the organic binder may be mixed into the molded article as a lump. When the molded body containing the lump of the organic binder is fired, the organic binder reacts with oxygen at the time of firing to form carbon dioxide gas. On the other hand, when firing of the molded body is started, sintering starts at a certain predetermined temperature and at a certain firing rate. If the sintering rate is faster than the rate at which carbon dioxide gas is formed by the reaction between the organic binder and oxygen,
Sintering is completed before carbon dioxide gas is released from the organic binder to the outside. As a result, closed pores are included inside the insulator.
【0004】二酸化炭素ガスの形成速度を焼結速度より
も大きくして、焼結前に二酸化炭素ガスを外部に放出す
るようにするために、さらに高い焼結温度で成形体を焼
結することも考えられるが、コストの大きな耐熱性の装
置を利用しなければならなくなるので、低コストで絶縁
体を製造し、これを用いたスパークプラグを低コストで
製造するという目的に照らすと、実現されそうにない。[0004] Sintering a compact at a higher sintering temperature in order to increase the rate of formation of carbon dioxide gas above the sintering rate and to release carbon dioxide gas to the outside before sintering However, it is necessary to use a high-cost heat-resistant device, and this is realized in light of the purpose of manufacturing an insulator at low cost and manufacturing a spark plug using this at low cost. Not really.
【0005】その他に、絶縁体の耐電圧性、絶縁性及び
機械的強度を低下させる原因として考えられることは、
原料中に含まれる不可避不純物である。絶縁体の焼結助
剤には粘土を用いているが、微細な有機物、繊維等の不
純物を完全に除去することは不可能である。不可避不純
物を微量に含有する成形体を加熱すると、不可避不純物
が燃焼して微量の二酸化炭素ガスが発生し、これによっ
て、絶縁体中に微小な空隙が生じる。この微細な空隙も
また、絶縁体の耐電圧性、絶縁性及び機械的強度を低下
させる、と考えられる。[0005] Other factors that may be considered as causes for lowering the withstand voltage, insulation, and mechanical strength of an insulator include:
It is an unavoidable impurity contained in the raw material. Although clay is used as a sintering aid for the insulator, it is impossible to completely remove impurities such as fine organic substances and fibers. When a molded body containing a small amount of unavoidable impurities is heated, the unavoidable impurities are burned to generate a small amount of carbon dioxide gas, thereby generating minute voids in the insulator. It is considered that these fine voids also reduce the withstand voltage, insulation, and mechanical strength of the insulator.
【0006】一方、スパークプラグ用絶縁体の原料アル
ミナは、一般にバイヤー(Bayer)法により製造さ
れたもの(以下、バイヤーアルミナともいう)が使用さ
れている。バイヤー法は、アルミニウム原鉱石であるボ
ーキサイトからアルミナを湿式抽出する方法であるが、
抽出媒として比較的濃度の高い苛性ソーダ(NaOH)
水溶液が使用される。そのため、得られるバイヤーアル
ミナは相当量のNa成分(ソーダ分)を含んだものとな
るので、必要に応じて脱ソーダ処理が施された形で使用
されている。そして、その脱ソーダの程度に応じて、た
とえばNa成分の含有量が0.1重量%未満のものを低
ソーダアルミナ、同じく0.1〜0.2重量%程度のも
のを中ソーダアルミナ、それよりもNa成分の多いも
の、例えば0.2重量%程度あるいはそれ以上のものを
普通ソーダアルミナ等と通称している。On the other hand, as a raw material alumina for an insulator for a spark plug, one manufactured by a Bayer method (hereinafter also referred to as a Bayer alumina) is generally used. The Bayer method is a method of wet extraction of alumina from bauxite, which is a raw aluminum ore,
Caustic soda (NaOH) with relatively high concentration as extraction medium
An aqueous solution is used. Therefore, the obtained Bayer alumina contains a considerable amount of Na component (soda content), and is used in a form subjected to a soda removal treatment as necessary. Then, depending on the degree of the removal of soda, for example, those having a Na component content of less than 0.1% by weight are low soda alumina, and those having a content of about 0.1 to 0.2% by weight are medium soda alumina. Those having a higher Na component, for example, about 0.2% by weight or more, are commonly called soda alumina or the like.
【0007】アルミナ中に含有されるNa成分は高いイ
オン伝導性を示すため、その含有量が過剰になると、絶
縁抵抗値、特に500℃以上の高温での絶縁抵抗値を低
下させたり、あるいは高温でも機械的強度を損ねたりす
るといった不具合を生ずる。そのため従来より、スパー
クプラグに使用されているアルミナ系絶縁体は、なるべ
くNa成分の含有量の少ないものがよいとされ、そのN
a成分含有量は0.05重量%以下の低い値に設定する
ことが常識となっている。[0007] Since the Na component contained in alumina has high ionic conductivity, if its content is excessive, the insulation resistance value, particularly the insulation resistance value at a high temperature of 500 ° C. or higher, may be reduced, However, there arises a problem that the mechanical strength is impaired. For this reason, it has been conventionally considered that an alumina-based insulator used for a spark plug preferably has a low Na component content.
It is common knowledge that the content of the component a is set to a low value of 0.05% by weight or less.
【0008】ここで、上述のようにNa成分含有量の低
いアルミナ系絶縁体を製造するには、使用する原料アル
ミナも低ソーダ系のものを用いることが不可欠である。
低ソーダ系のアルミナは前述の通り脱ソーダ工程が必要
な分だけ高価であり、原料コストの観点からは必ずしも
望ましいとはいえない側面が有る。しかしながら、近年
は自動車エンジン等の高出力化に伴い、スパークプラグ
の絶縁体に対しても、さらに高い耐電圧特性と耐熱性が
要求されてきている。その結果、絶縁材料中のNa成分
含有量に関する上記常識はますます揺るぎないものとな
っており、低ソーダアルミナ使用による多少のコスト高
も容認せざるを得ないというのが現状である。Here, in order to produce an alumina-based insulator having a low Na component content as described above, it is essential to use a low-soda-based alumina as a raw material alumina.
As described above, low soda-based alumina is expensive because of the need for a soda removal step, and has an aspect that is not necessarily desirable from the viewpoint of raw material costs. However, in recent years, with higher output of automobile engines and the like, higher withstand voltage characteristics and higher heat resistance have been required for insulators of spark plugs. As a result, the above common sense regarding the content of Na component in the insulating material has become more and more unwavering, and at present it is necessary to tolerate some high cost due to the use of low soda alumina.
【0009】そこで、本発明は、閉気孔及び空隙の数を
低減させつつ、従来の絶縁体と同程度若しくはより優れ
た耐電圧性、絶縁性及び機械的強度を有するスパークプ
ラグ用アルミナ系絶縁体、及び、そのように優れた絶縁
体を製造することができるスパークプラグ用アルミナ系
絶縁体の製造方法、並びに、それを用いたスパークプラ
グを提供することにある。Accordingly, the present invention provides an alumina-based insulator for a spark plug having the same or better voltage resistance, insulation and mechanical strength as a conventional insulator while reducing the number of closed pores and voids. Another object of the present invention is to provide a method for producing an alumina-based insulator for a spark plug, which can produce such an excellent insulator, and a spark plug using the same.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明の
スパークプラグ用アルミナ系絶縁体は、アルミナを主成
分とする絶縁体であって、Sn成分をSnO換算にて0.
05〜2.0重量%の範囲で含有することを特徴とす
る。Sn成分含有量が上記のような範囲に設定されるこ
とで、閉気孔の発生が抑制される。これは、成形体が焼
結し始める1450℃前後の焼結反応が若干抑制される
ため、有機バインダー等の混入により焼成時に発生した
二酸化炭素ガスが焼結した絶縁体中に閉じ込められるこ
となく排出されるためであると考えられている。The alumina-based insulator for a spark plug according to the present invention is an insulator containing alumina as a main component, and has a Sn component of 0.1% in terms of SnO.
It is characterized in that it is contained in the range of 0.05 to 2.0% by weight. By setting the Sn component content in the above range, generation of closed pores is suppressed. This is because the sintering reaction at about 1450 ° C. at which the molded body starts to sinter is slightly suppressed, so that the carbon dioxide gas generated during the sintering due to the incorporation of an organic binder or the like is discharged without being trapped in the sintered insulator. It is thought that it is.
【0011】なお、絶縁体中のSn成分をSnO換算に
て0.05重量%未満とすると、1450℃前後の焼結
反応の抑制が不十分となり閉気孔の発生を抑制する効果
が不十分となる。他方、Sn成分をSnO換算にて2.
0重量%を超えても、閉気孔の発生を抑制する効果が飽
和し、導電性を持つすず酸化物の増加により絶縁体とし
て要求される絶縁性が低下する。これは、具体的には絶
縁体の絶縁抵抗値が不十分となり、スパークプラグ用絶
縁体として要求される耐電圧性能を満足できなくなる。
絶縁材料中のSn成分含有量は、より好ましくは0.0
5〜0.5重量%とするのがよい。If the Sn component in the insulator is less than 0.05% by weight in terms of SnO, the effect of suppressing the sintering reaction at about 1450 ° C. is insufficient and the effect of suppressing the generation of closed pores is insufficient. Become. On the other hand, the Sn component is converted to SnO2.
Even if the content exceeds 0% by weight, the effect of suppressing the generation of closed pores is saturated, and the insulating property required as an insulator is reduced due to an increase in tin oxide having conductivity. Specifically, the insulation resistance of the insulator becomes insufficient, and the withstand voltage performance required for the insulator for a spark plug cannot be satisfied.
The Sn component content in the insulating material is more preferably 0.0
The content is preferably 5 to 0.5% by weight.
【0012】また、本発明のスパークプラグ用アルミナ
系絶縁体は、Al2O3に換算した重量におけるAl成
分含有量(以下、WAlと記す)を85〜98重量%含有
することが好ましい。WAlが85重量%未満になると、
絶縁体の高温強度と耐電圧特性が不十分となる場合があ
る。なお、上記WAlを好ましくは90重量%以上とする
のがよい。ただし、WAlが98重量%を超えると焼結助
剤成分の量が相対的に少なくなりすぎて焼結体を緻密化
させることが困難となり、例えば緻密に焼結させようと
すると焼結温度の上昇を招き、その結果アルミナ粒成長
が助長されて却って強度が劣化する等の不具合につなが
る場合がある。それ故、WAlは85〜98重量%の範囲
で調整するのが好ましく、特に、90〜98重量%の範
囲で調整するのが好ましい。Further, the alumina-based insulator for a spark plug of the present invention preferably contains 85 to 98% by weight of an Al component content (hereinafter referred to as WAl) in terms of weight in terms of Al 2 O 3 . When WAl is less than 85% by weight,
High-temperature strength and withstand voltage characteristics of the insulator may be insufficient. It is to be noted that the above WAl is preferably not less than 90% by weight. However, when the content of WAl exceeds 98% by weight, the amount of the sintering aid component is relatively too small, so that it is difficult to densify the sintered body. As a result, the growth of alumina grains is promoted, which may lead to problems such as deterioration of strength. Therefore, WAl is preferably adjusted in the range of 85 to 98% by weight, and particularly preferably adjusted in the range of 90 to 98% by weight.
【0013】このスパークプラグ用アルミナ系絶縁体
は、Na2Oに換算した重量におけるNa成分含有量
(以下、WNaと記す)を0.07〜0.5重量%の範囲
で含有することが許容される。この発明においてはNa
成分の含有量がこの範囲にあっても、絶縁体の耐電圧性
及び機械的強度の向上が達成される。しかも、絶縁性の
低下特に、500℃以上の高温であっても絶縁抵抗値の
低下が少ないことは従来の常識を破るものであり、驚く
べきことである。それ故、WNaは、0.07〜0.5重
量%の範囲であることが好ましく、特に、0.07〜
0.25重量%の範囲で含有することが好ましい。[0013] The spark plug for the alumina insulator, Na component content in weight in terms of Na 2 O (hereinafter, referred to as WNa) allowed to contain in the range of 0.07 to 0.5 wt% Is done. In the present invention, Na
Even when the content of the component is within this range, the withstand voltage and the mechanical strength of the insulator can be improved. Moreover, it is surprising that the decrease in the insulation resistance, especially at a high temperature of 500 ° C. or higher, is small, which breaks the conventional wisdom. Therefore, WNa is preferably in the range of 0.07 to 0.5% by weight, particularly 0.07 to 0.5% by weight.
It is preferable to contain it in the range of 0.25% by weight.
【0014】このスパークプラグ用アルミナ系絶縁体
は、Si、Ca、Mg、Ba、Zn及びBから選ばれる
1種又は2種以上の添加元素成分を、SiはSiO
2に、CaはCaOに、MgはMgOに、BaはBaO
に、ZnはZnOに、BはB2O3に、それぞれ酸化物
換算した重量にて合計で0.1〜15重量%含有するこ
とが好ましい。The alumina-based insulator for a spark plug comprises one or more additive element components selected from Si, Ca, Mg, Ba, Zn and B, and Si is SiO 2
2 , Ca is CaO, Mg is MgO, Ba is BaO
Preferably, Zn is contained in ZnO and B is contained in B 2 O 3 in a total amount of 0.1 to 15% by weight in terms of oxide.
【0015】なお、添加元素系原料は、例えばSi、C
a、Mg、Ba及びZnの各成分についてはそれら成分
の酸化物(複合酸化物でもよい)の他、水酸化物、炭酸
塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩等の各種無機系
原料粉末を使用できる。これら無機系原料粉末は、いず
れも焼成により酸化物に添加できるものを使用する必要
がある。また、B成分については、三酸化二ホウ素(B
2O3)の他、オルトホウ酸(H3BO3)をはじめと
する各種ホウ酸類、さらには絶縁体の主成分元素たるA
lや、Ca、Mg、Ba、Zn等のホウ酸塩等を使用す
ることができる。The additive element-based raw material is, for example, Si, C
For each component of a, Mg, Ba and Zn, various inorganic systems such as hydroxides, carbonates, chlorides, sulfates, nitrates, phosphates, etc., in addition to oxides (or composite oxides) of these components. Raw powder can be used. It is necessary to use any of these inorganic raw material powders that can be added to the oxide by firing. As for the B component, diboron trioxide (B
In addition to 2 O 3 ), various boric acids including orthoboric acid (H 3 BO 3 ), and A which is a main component element of the insulator
l, borate such as Ca, Mg, Ba, Zn and the like can be used.
【0016】上記添加元素成分は、焼成時に溶融して液
相を生じ、緻密化を促進する焼結助剤として機能する。
絶縁体中の添加元素成分の、上記酸化物換算した重量で
の合計含有量(以下、W1と記す)が0.1重量%未満
になると、焼結体を緻密化させることが困難となり、絶
縁体の高温強度と高温での耐電圧特性が却って不足す
る。一方、W1が15.0重量%を超えると絶縁体の高
温強度が損なわれることにつながる。それ故、添加元素
成分の合計含有量W1は0.1〜15.0重量%とする
のがよく、望ましくは3.0〜10.0重量%とするの
がよい。The above-mentioned additional element component functions as a sintering aid which melts during firing to form a liquid phase and promotes densification.
When the total content (hereinafter referred to as W1) of the additional element components in the insulator in terms of oxide is less than 0.1% by weight, it becomes difficult to densify the sintered body, and The body's high-temperature strength and withstand voltage characteristics at high temperatures are rather insufficient. On the other hand, if W1 exceeds 15.0% by weight, the high-temperature strength of the insulator will be impaired. Therefore, the total content W1 of the additional element components is preferably 0.1 to 15.0% by weight, and more preferably 3.0 to 10.0% by weight.
【0017】また、本発明の絶縁体においては、Si、
Ca、Mg、Ba、Zn、B及びNaから選ばれる1種
又は2種以上の添加元素成分を、SiはSiO2に、C
aはCaOに、MgはMgOに、BaはBaOに、Zn
はZnOに、BはB2O3に、NaはNa2Oに、それ
ぞれ酸化物換算した重量にて合計で0.1〜15重量%
含有させることができる。このような絶縁体を製造する
ための原料粉末としては、アルミナ粉末85〜98重量
%に対し、Si、Ca、Mg、Ba、Zn及びBの各成
分を含有する添加元素系原料を、SiはSiO2に、C
aはCaOに、MgはMgOに、BaはBaOに、Zn
はZnOに、BはB2O3に、それぞれ酸化物換算した
場合の重量にて合計で0.1〜15重量%となるように
配合したものが使用される。Further, in the insulator of the present invention, Si,
One or more additional element components selected from Ca, Mg, Ba, Zn, B and Na, Si is SiO 2 , C is
a to CaO, Mg to MgO, Ba to BaO, Zn
The ZnO, B is the B 2 O 3, Na in Na 2 O, 0.1 to 15 wt% in total at the weight calculated respectively oxide
It can be contained. As a raw material powder for manufacturing such an insulator, an additive element-based raw material containing Si, Ca, Mg, Ba, Zn, and B components with respect to 85 to 98% by weight of alumina powder, to SiO 2, C
a to CaO, Mg to MgO, Ba to BaO, Zn
The ZnO, B to B 2 O 3, which was formulated as a 0.1 to 15 wt% in total in weight when converted each oxide is used.
【0018】このうち、Ba成分とB成分とZn成分と
は、他の成分と相俟って絶縁体の高温強度を顕著に向上
させる効果も有する。そして、Ba成分は、BaOに換
算した重量(以下、WBaOと記す)にて0.02〜1重
量%含有させるのがよい。WBaOが0.02重量%未満
になると、BaO配合による高温強度向上の効果が顕著
ではなくなる。また、WBaOが1重量%を超えると絶縁
体の高温強度が損なわれることにつながる。WBaOを望
ましくは0.15〜0.7重量%の範囲で調整するのが
よい。一方、B成分は、B2O3換算した重量(以下、
WB2O3と記す)にて0.01〜0.75重量%含有させ
るのがよい。WB2O3が0.01重量%未満になると、
WB2O3配合による高温強度向上の効果が顕著ではなく
なる。また、WB2O3が0.75重量%を超えると絶縁
体の高温強度が損なわれることにつながる。WB2O3は
望ましくは0.15〜0.50重量%の範囲で調整する
のがよい。Zn成分は、ZnOに換算した重量(以下、
WZnOと記す)にて0.04〜2重量%含有させるのが
よい。WZnOが0.04重量%未満であると、前記範囲
の含有量でB2O3が含まれた絶縁体に比べて、高温強
度の向上効果が顕著ではなくなることがあり、逆に、2
重量%を超えると、絶縁体の高温強度が損なわれること
がある。Of these, the Ba component, the B component, and the Zn component, together with other components, also have the effect of significantly improving the high-temperature strength of the insulator. The Ba component is preferably contained in an amount of 0.02 to 1% by weight in terms of BaO-converted weight (hereinafter referred to as WBaO). When the content of WBaO is less than 0.02% by weight, the effect of improving the high-temperature strength by blending BaO becomes insignificant. On the other hand, if WBaO exceeds 1% by weight, the high-temperature strength of the insulator will be impaired. WBaO is desirably adjusted in the range of 0.15 to 0.7% by weight. On the other hand, the B component is a weight converted into B 2 O 3 (hereinafter, referred to as “B 2 O 3”) .
WB 2 O 3 ) in an amount of 0.01 to 0.75% by weight. When WB 2 O 3 is less than 0.01% by weight,
The effect of improving the high-temperature strength by blending WB 2 O 3 is not significant. If WB 2 O 3 exceeds 0.75% by weight, the high-temperature strength of the insulator will be impaired. WB 2 O 3 is desirably adjusted in the range of 0.15 to 0.50% by weight. The Zn component is a weight converted to ZnO (hereinafter, referred to as ZnO).
(Referred to as WZnO) in an amount of 0.04 to 2% by weight. When the content of WZnO is less than 0.04% by weight, the effect of improving the high-temperature strength may not be remarkable as compared with an insulator containing B 2 O 3 at a content in the above range.
If the amount exceeds the weight percentage, the high-temperature strength of the insulator may be impaired.
【0019】なお、添加元素成分を焼結助剤としてより
有効に機能させるためには、Al2O3によりも低温に
設定される所定の焼結温度にて、流動性の良好な液相を
過不足なく発生させることが重要である。このために
は、各成分を単独で配合するよりも、複数種類取り混ぜ
て配合することが有効である場合が多い。例えば、上記
5種類の第一添加成分を全て酸化物の形で配合する場合
は、最終的に得られる絶縁体が、Si成分をSiO2に
換算した重量にて1.50〜5重量%含有し、Ca成分
をCaOに換算した重量にて1.20〜4重量%含有
し、Mg成分をMgOに換算した重量にて0.05〜
0.17重量%含有するものとなっていることが望まし
い。In order to make the additive element function more effectively as a sintering aid, a liquid phase having good fluidity should be formed at a predetermined sintering temperature set lower than that of Al 2 O 3. It is important that they occur without excess or deficiency. For this purpose, it is often more effective to mix and mix a plurality of types than to mix each component alone. For example, when all of the above five types of first additive components are mixed in the form of an oxide, the finally obtained insulator contains 1.50 to 5% by weight of the Si component in terms of SiO 2. The Ca component is contained in an amount of 1.20 to 4% by weight in terms of CaO, and the Mg component is contained in an amount of 0.05 to
It is desirable that the content be 0.17% by weight.
【0020】なお、絶縁体中において上記添加元素成分
ないし補助添加元素成分は、主に酸化物の形で含有され
ることとなるが、非晶質のガラス相を形成するなどの要
因により、酸化物による存在形態を直接は同定できない
ことも多い。この場合は、前記酸化物換算した値におけ
る添加元素成分の合計含有量が前述の範囲のものとなっ
ていれば、その絶縁体は本発明の範囲に属するものとみ
なす。また、絶縁体中においてAl成分及び添加元素成
分が酸化物形態で含有するか否かは、次の〜の方法
あるいはそれらの組み合わせにより、確認することがで
きる。 X線回折により、特定酸化物の結晶構造を反映した回
折パターンが得られるか否かを確認する。 絶縁体断面においてEPMA(電子プローブ微少分
析)やEDS(エネルギー分散型X線分光)あるいはW
DS(波長分散型X線分光)等の公知の微小分析方法に
よる成分分析を行ったときに、同一相と推定される断面
領域からAl成分ないし添加元素成分と、酸素成分とが
同時に検出されるかどうかを確認する。同時に確認され
た場合は、Al成分ないし添加元素成分は酸化物で存在
しているものとみなす。 Al成分ないし添加元素成分の原子ないしイオンの価
数を、X線光電子分光(XDS)やオージェ電子分光
(AES)等の公知の手法により分析する。これら成分
が酸化物形態で存在している場合は、該成分の価数はプ
ラスの値として測定されることとなる。The above-mentioned additive element or auxiliary additive element in the insulator is mainly contained in the form of an oxide. However, it is oxidized due to factors such as formation of an amorphous glass phase. In many cases, it is not possible to directly identify the form of presence of a substance. In this case, if the total content of the additional element components in the oxide-converted value falls within the above-mentioned range, the insulator is considered to belong to the scope of the present invention. Whether the Al component and the additional element component are contained in the insulator in the form of an oxide can be confirmed by the following methods or a combination thereof. It is confirmed whether a diffraction pattern reflecting the crystal structure of the specific oxide can be obtained by X-ray diffraction. EPMA (electron probe microanalysis), EDS (energy dispersive X-ray spectroscopy) or W
When component analysis is performed by a known microanalysis method such as DS (wavelength dispersive X-ray spectroscopy), an Al component or an additive element component and an oxygen component are simultaneously detected from a cross-sectional area presumed to be the same phase. Check whether or not. When they are confirmed at the same time, it is considered that the Al component or the additive element component exists as an oxide. The valence of atoms or ions of the Al component or the additive element component is analyzed by a known method such as X-ray photoelectron spectroscopy (XDS) or Auger electron spectroscopy (AES). If these components are present in oxide form, the valence of the components will be measured as a positive value.
【0021】なお、本発明のスパークプラグ用アルミナ
系絶縁体は、Li及びKの少なくともいずれか一方を、
LiはLi2Oに、KはK2Oにそれぞれ酸化物換算した
重量にて0.05〜0.3重量%含有することが好まし
い。Li及びKの少なくともいずれか一方の成分含有量
を上記のような範囲に設定することで、アルミナ系絶縁
体素地の燒結温度を低下させることができるとともに、
スパークプラグとして要求される絶縁抵抗の低下を防止
することができる。これは、主成分であるアルミナとの
間でガラス相が形成され、そのガラス相がスパークプラ
グのための絶縁体として要求される絶縁抵抗の低下を防
止することができ、さらに、絶縁体の機械的強度の低下
をも防止していると考えられる。The alumina-based insulator for a spark plug according to the present invention comprises at least one of Li and K:
Preferably, Li is contained in Li 2 O and K is contained in K 2 O by 0.05 to 0.3% by weight in terms of oxide. By setting the content of at least one of Li and K in the above range, the sintering temperature of the alumina-based insulating material can be reduced,
It is possible to prevent a decrease in insulation resistance required for a spark plug. This is because a glass phase is formed between alumina as a main component and the glass phase can prevent a decrease in insulation resistance required as an insulator for a spark plug. It is considered that the reduction of the target strength was also prevented.
【0022】本発明の絶縁体は、その断面組織において
観察される寸法10μm以上の空隙の1mm2当たりの
平均存在個数を100個以下とすることが、高温での良
好な耐電圧特性を確保する上で望ましい。なお、「空隙
の寸法」とは、図8に示すように、断面上で観察される
空隙の外形線に対し、その外形線と接しかつ空隙内を横
切らないように2本の平行線A,Bを、その空隙との位
置関係を変えながら各種引いたときの、上記平行線A,
B間の距離の最大値dとして定義する。In the insulator of the present invention, it is preferable that the average number of voids having a size of 10 μm or more per 1 mm 2 observed in the cross-sectional structure be 100 or less, thereby ensuring good withstand voltage characteristics at high temperatures. Desirable above. In addition, as shown in FIG. 8, the “dimension of the gap” refers to two parallel lines A, which are in contact with the outline of the gap observed on the cross section and do not cross the outline. The above-mentioned parallel lines A, B are drawn when B is variously drawn while changing the positional relationship with the gap.
It is defined as the maximum value d of the distance between B.
【0023】この発明にかかるスパークプラグ用アルミ
ナ系絶縁体が有する閉気孔の数は、絶縁体の表面を研磨
し、その研磨表面を走査電子顕微鏡(倍率150倍)に
より観察し、その研磨表面の1cm2あたりにおいて見
出される寸法0.5mm〜2mmの空孔の個数を画像解析
により計数した。そして、観察面全面において確認され
た閉気孔の数を閉気孔数とした。The number of closed pores in the alumina insulator for a spark plug according to the present invention can be determined by polishing the surface of the insulator, observing the polished surface with a scanning electron microscope (magnification: 150 times), and measuring the number of closed pores. The number of pores with a size of 0.5 mm to 2 mm found per cm 2 was counted by image analysis. Then, the number of closed pores confirmed on the entire observation surface was defined as the number of closed pores.
【0024】また、上記絶縁体の20℃における絶縁耐
電圧は、35kV/mm以上の値が確保されていること
が、絶縁体の耐久性、特に貫通破壊に対する耐久性を確
保する上で望ましい。なお、スパークプラグに絶縁体を
組み込んだ状態での、絶縁体の絶縁耐電圧は下記のよう
にして測定することができる。すなわち、図9(a)に
示すように、スパークプラグ100の主体金具1から接
地電極を取り除き、その状態で主体金具1の開口側をシ
リコンオイル等の液状絶縁媒体中に浸漬することによ
り、絶縁体2の外面と主体金具1の内面との間を該液状
絶縁媒体で満たして絶縁する。この状態で、主体金具1
と中心電極3との間に、高圧電源により交流電圧又はパ
ルス電圧を印加するとともに、その電圧波形(分圧器に
より適当な倍率で降圧する)をオシロスコープ等により
記録する。It is desirable that the insulation withstand voltage at 20 ° C. of the insulator be 35 kV / mm or more in order to ensure the durability of the insulator, particularly the durability against penetration breakdown. The insulation withstand voltage of the insulator in a state where the insulator is incorporated in the spark plug can be measured as follows. That is, as shown in FIG. 9 (a), the ground electrode is removed from the metal shell 1 of the spark plug 100, and the opening side of the metal shell 1 is immersed in a liquid insulating medium such as silicon oil in this state, thereby insulating the spark plug 100. The space between the outer surface of the body 2 and the inner surface of the metal shell 1 is filled with the liquid insulating medium for insulation. In this state, the metal shell 1
An AC voltage or a pulse voltage is applied by a high-voltage power supply between the power supply and the center electrode 3, and the voltage waveform (the voltage is reduced at an appropriate magnification by a voltage divider) is recorded by an oscilloscope or the like.
【0025】そして、図9(b)に示すように、絶縁体
2に貫通破壊が生じたときの電圧値(貫通破壊電圧)V
Dをその電圧波形から読み取るとともに、生じた貫通孔
位置での絶縁体2の厚さLDにより上記VDを割った値V
D/LDを絶縁耐電圧とする。ただし、貫通孔の位置は、
絶縁体2の外面に形成された開口の中心位置として規定
する。また、貫通孔位置での絶縁体2の厚さLDは、図
9(c)に示すように、上記開口の中心位置OGを通っ
て絶縁体2の中心軸線Oと直交する断面をとり、その断
面上においてOGとOとを通る直線Pを引き、絶縁体2
の内周面との交点をKとして、線分K−OGの長さとし
て定義する。Then, as shown in FIG. 9 (b), a voltage value (penetration breakdown voltage) V when penetration breakdown occurs in the insulator 2.
D is read from the voltage waveform, and a value V obtained by dividing the above VD by the thickness LD of the insulator 2 at the position of the formed through hole is obtained.
Let D / LD be the dielectric strength voltage. However, the position of the through hole is
It is defined as the center position of the opening formed on the outer surface of the insulator 2. As shown in FIG. 9C, the thickness LD of the insulator 2 at the position of the through hole has a cross section perpendicular to the center axis O of the insulator 2 through the center position OG of the opening. Draw a straight line P passing through OG and O on the cross section
Is defined as the length of the line segment K-OG, where K is the intersection with the inner peripheral surface of the line.
【0026】また、本発明に係るスパークプラグ用アル
ミナ系絶縁体は、アルミナ含有量が99重量%であるア
ルミナ系マトリックス相粒と、そのアルミナ系マトリッ
クス相粒の粒界部に形成されたガラス相とを有する。こ
こで、絶縁体中のNa成分のうちガラス相中に存在する
Naの含有量はNa2O換算(以下WGNaと記す)に
て、0.4〜2重量%となっているのがよい。該WGNa
が2重量%を超えると絶縁体の絶縁抵抗値や絶縁耐電圧
が不足する場合がある。また、0.4重量%未満である
絶縁体は、Na成分含有量の低い低アルミナ粉末を使用
しなければならず、従来の絶縁材料に対する原料コスト
上の優位性が確保できなくなる。Further, the alumina-based insulator for a spark plug according to the present invention comprises an alumina-based matrix phase particle having an alumina content of 99% by weight and a glass phase formed at the grain boundary of the alumina-based matrix phase particle. And Here, the content of Na present in the glass phase among the Na components in the insulator is preferably 0.4 to 2 % by weight in terms of Na 2 O (hereinafter referred to as WGNa). The WGNa
Exceeds 2% by weight, the insulation resistance value and the insulation withstand voltage of the insulator may be insufficient. In addition, for an insulator having a content of less than 0.4% by weight, low alumina powder having a low Na component content must be used, so that superiority in raw material cost over conventional insulating materials cannot be secured.
【0027】なお、上記WGNaは、本明細書においては
近似的に以下のようにして算出される値を採用するもの
とする。まず、絶縁体表面を研磨して、これを走査型電
子顕微鏡(SEM)等により組織観察し、その組織画像
の解析によりアルミナ系マトリックス相の面積率(材料
中の体積率に相当)を測定して、その値をγAとする。
次いで、ガラス相中の平均的なNa成分の重量濃度を、
公知の微小組成分析法(例えばEPMA(電子プローブ
微小分析)やEDS(エネルギー分散型X線分光)ある
いはWDS(波長分散型X線分光)等)により同定し、
Na2O換算してNGNaとして求める。そして、絶縁体
がアルミナ系マトリックス相とガラス相とのみによって
構成されており、かつ焼結によりほぼ完全に緻密化して
いると仮定する一方、アルキメデス法等により測定され
た材料の見かけ密度をρ0(単位:g/cm3)、アルミ
ナ系結晶粒の密度をρ1(=3.97g/cm3)とす
れば、絶縁体単位体積当たりに存在するガラス相の重量
MGは、 MG=ρ0−ρ1・γA・・・・・・(1) として求められるから、WGNaは、 WGNa=MG・NGNa×100 =(ρ0−ρ1・γA)・NGNa×100(重量%)・・・・・・(2) により計算することができる。It is to be noted that, in the present specification, the WGNa employs a value calculated approximately as follows. First, the surface of the insulator is polished, the structure is observed with a scanning electron microscope (SEM) or the like, and the area ratio (corresponding to the volume ratio in the material) of the alumina matrix phase is measured by analyzing the structure image. And the value is γA.
Next, the weight concentration of the average Na component in the glass phase was calculated as follows:
Identification by a known micro-composition analysis method (for example, EPMA (electron probe micro-analysis), EDS (energy dispersive X-ray spectroscopy), or WDS (wavelength dispersive X-ray spectroscopy))
Calculated as NGNa in terms of Na 2 O. Then, while assuming that the insulator is composed only of the alumina-based matrix phase and the glass phase and is almost completely densified by sintering, the apparent density of the material measured by the Archimedes method or the like is expressed as ρ0 ( unit: g / cm 3), if the density of the alumina crystal grains and ρ1 (= 3.97g / cm 3) , the weight MG of glass phase present per insulator unit volume, MG = ρ0-ρ1 · WGNa is obtained as γA (1), WGNa is given by: WGNa = MG · NGNa × 100 = (ρ0−ρ1 · γA) · NGNa × 100 (% by weight) (2) Can be calculated by
【0028】絶縁体のアルミナ系マトリックス相結晶粒
子の平均粒径は2〜20μm、望ましくは5〜10μm
となっているのがよい。ここでいう結晶粒子の粒径と
は、前述した「空隙の寸法」と同様に、材料の研磨表面
上で観察される結晶粒子の外形線に対し、その外形線と
接しかつ空隙内を横切らないように2本の平行線A,B
を、その結晶粒子との位置関係を変えながら各種引いた
ときの、上記平行線A,B間の距離の最大値dとして定
義する。また、平均粒径とは、そうして求めた多数の結
晶粒子の粒径の平均値を意味するものとする。The average particle diameter of the alumina-based matrix phase crystal particles of the insulator is 2 to 20 μm, preferably 5 to 10 μm.
It is good to be. Here, the particle size of the crystal particles means, in the same manner as the above-mentioned “dimensions of the void”, with respect to the outline of the crystal particles observed on the polished surface of the material, in contact with the outline and does not cross the void. Like two parallel lines A and B
Is defined as the maximum value d of the distance between the parallel lines A and B when various positions are drawn while changing the positional relationship with the crystal grains. In addition, the average particle size means an average value of the particle sizes of a large number of crystal particles obtained in this manner.
【0029】さらに、本発明の絶縁体は、室温での曲げ
強度が300MPa以上確保されていることが望まし
い。曲げ強度が300MPa未満になると、該絶縁体を
用いたスパークプラグをシリンダーヘッド等の取付部に
取り付ける際等において、強度不足による絶縁体の破壊
等が生じやすくなる。該曲げ強度は、望ましくは350
MPa以上とするのがよい。なお、本発明において「曲
げ強度」は、3mm×3mm×25mmの板状試験片を
用いて、JISR1601(1981)(セラミックス
の曲げ強度試験方法)に記載された方法に準じ、室温に
て測定した3点曲げ強度(スパン長20mm)を意味す
るものとする。Further, it is desirable that the insulator of the present invention has a bending strength at room temperature of 300 MPa or more. If the bending strength is less than 300 MPa, when the spark plug using the insulator is attached to a mounting portion such as a cylinder head, the insulator is likely to be broken due to insufficient strength. The flexural strength is desirably 350
It is better to be at least MPa. In the present invention, the “bending strength” was measured at room temperature using a 3 mm × 3 mm × 25 mm plate-shaped test piece in accordance with the method described in JISR1601 (1981) (ceramic bending strength test method). It means three-point bending strength (span length 20 mm).
【0030】また、本発明のスパークプラグ用アルミナ
系絶縁体の製造方法は、アルミナと、SnO換算にて
0.05〜2重量%のSn系無機粉末とを含有する原料
粉末、水、並びにバインダーを含有するスラリーを調整
する工程、調整されたスラリーから粉末を調整する工
程、及び、得られた粉末を、所定の型内に充填して、加
圧成形し、スパークプラグ用アルミナ系絶縁体の原形と
なるプレス成形体を製造する工程、及び、前記プレス成
形体を焼結する工程、を有することを特徴とする。Further, the method for producing an alumina-based insulator for a spark plug according to the present invention comprises a raw material powder containing alumina and 0.05 to 2% by weight of a Sn-based inorganic powder in terms of SnO, water, and a binder. The step of adjusting the slurry containing, the step of adjusting the powder from the adjusted slurry, and filling the obtained powder in a predetermined mold, press-molding, and forming an alumina-based insulator for a spark plug The method is characterized by including a step of manufacturing a press-formed body as an original form and a step of sintering the press-formed body.
【0031】絶縁体の原料中にSn成分を上記のような
範囲含有させることで、焼結した絶縁体に発生する閉気
孔が抑制される。By including the Sn component in the above-described range in the raw material of the insulator, closed pores generated in the sintered insulator are suppressed.
【0032】なお、絶縁体中のSn成分をSnO換算に
て0.05重量%未満とすると、1450℃前後の焼結
反応の抑制が不十分となり閉気孔の発生を抑制する効果
が不十分となる。他方、Sn成分をSnO換算にて2.
0重量%を超えても、閉気孔の発生を抑制する効果が飽
和し、導電性を持つすず酸化物の増加により絶縁体とし
て要求される絶縁性が低下する。これは、具体的には絶
縁体の絶縁抵抗値が不十分となり、スパークプラグ用絶
縁体として要求される耐電圧性能を満足できなくなる。
絶縁材料中のSn成分含有量は、より好ましくは0.0
5〜0.5重量%とするのがよい。If the Sn content in the insulator is less than 0.05% by weight in terms of SnO, the suppression of the sintering reaction at about 1450 ° C. is insufficient, and the effect of suppressing the generation of closed pores is insufficient. Become. On the other hand, the Sn component is converted to SnO2.
Even if the content exceeds 0% by weight, the effect of suppressing the generation of closed pores is saturated, and the insulating property required as an insulator is reduced due to an increase in tin oxide having conductivity. Specifically, the insulation resistance of the insulator becomes insufficient, and the withstand voltage performance required for the insulator for a spark plug cannot be satisfied.
The Sn component content in the insulating material is more preferably 0.0
The content is preferably 5 to 0.5% by weight.
【0033】また、本発明のスパークプラグは、中心貫
通孔を有する絶縁体と、前記絶縁体の中心貫通孔の一方
側に保持される中心電極と、前記絶縁体を保持する主体
金具と、前記中心電極と対向する接地電極とを備えたス
パークプラグにおいて、前記絶縁体は、アルミナを主成
分として、Sn成分をSnO換算にて0.05〜2重量%
の範囲で含有することを特徴とする。Further, the spark plug of the present invention comprises: an insulator having a center through hole; a center electrode held on one side of the center through hole of the insulator; a metal shell holding the insulator; In a spark plug provided with a center electrode and a ground electrode facing the center electrode, the insulator contains alumina as a main component, and a Sn component is 0.05 to 2% by weight in terms of SnO.
It is characterized by containing in the range of.
【0034】スパークプラグに使用される絶縁体にSn
成分を上記のような範囲含有することで、焼結した絶縁
体に発生する閉気孔が抑制される。これによって、スパ
ークプラグに使用される絶縁体に要求される絶縁抵抗値
を十分に満足することができるようになり、スパークプ
ラグ用絶縁体として要求される耐電圧性能を満足する。
絶縁材料中のSn成分含有量は、より好ましくは0.0
5〜0.5重量%とするのがよい。The insulator used for the spark plug is made of Sn.
By containing the components in the above ranges, closed pores generated in the sintered insulator are suppressed. As a result, the insulation resistance required for the insulator used for the spark plug can be sufficiently satisfied, and the withstand voltage performance required for the insulator for the spark plug is satisfied.
The Sn component content in the insulating material is more preferably 0.0
The content is preferably 5 to 0.5% by weight.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施の
形態について図面を用いて説明する。図1及び図2に示
す本発明の一例たるスパークプラグ100は、筒状の主
体金具1、先端部21が突出するようにその主体金具1
の内側に嵌め込まれた絶縁体2、先端に形成された発火
部31を突出させた状態で絶縁体2の内側に設けられた
中心電極3、及び主体金具1に一端が溶接等により結合
されるとともに他端側が側方に曲げ返されて、その側面
が中心電極3の先端部と対向するように配置された接地
電極4等を備えている。また、接地電極4には上記発火
部31に対向する発火部32が形成されており、それら
発火部31と、対向する発火部32との間の隙間が火花
放電ギャップgとされている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A spark plug 100 as an example of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 has a cylindrical metal shell 1 and a metal shell 1 such that a distal end portion 21 protrudes.
One end is connected to the center electrode 3 provided inside the insulator 2 and the metal shell 1 by welding or the like, with the insulator 2 fitted inside the inside, the ignition portion 31 formed at the tip protruding. In addition, a ground electrode 4 and the like are provided such that the other end is bent back to the side, and the side surface thereof is arranged to face the tip of the center electrode 3. Further, a firing portion 32 facing the firing portion 31 is formed in the ground electrode 4, and a gap between the firing portion 31 and the facing firing portion 32 is a spark discharge gap g.
【0036】絶縁体2の軸方向には貫通孔6が形成され
ており、その一方の端部側に端子金具13が挿入・固定
され、同じく他方の端部側に中心電極3が挿入・固定さ
れている。また、該貫通孔6内において端子金具13と
中心電極3との間に抵抗体15が配置されている。この
抵抗体15の両端部は、導電性ガラスシール層16,1
7を介して中心電極3と端子金具13とにそれぞれ電気
的に接続されている。なお、抵抗体15は、ガラス粉末
と導電材料粉末(及び必要に応じてガラス以外のセラミ
ック粉末)とを混合して、ホットプレス等により焼結し
て得られる抵抗体組成物により形成される。なお、抵抗
体15を省略して、一層の導電性ガラスシール層により
端子金具13と中心電極3とを一体化した構成としても
よい。A through-hole 6 is formed in the insulator 2 in the axial direction, and a terminal fitting 13 is inserted and fixed at one end thereof, and the center electrode 3 is inserted and fixed at the other end thereof. Have been. A resistor 15 is arranged between the terminal fitting 13 and the center electrode 3 in the through hole 6. Both ends of the resistor 15 are connected to the conductive glass seal layers 16, 1.
7 are electrically connected to the center electrode 3 and the terminal fittings 13 respectively. The resistor 15 is formed of a resistor composition obtained by mixing glass powder and conductive material powder (and ceramic powder other than glass as required) and sintering the mixture by hot pressing or the like. Note that the resistor 15 may be omitted and the terminal fitting 13 and the center electrode 3 may be integrated by a single conductive glass seal layer.
【0037】絶縁体2は、内部に自身の軸方向に沿って
中心電極3を嵌め込むための貫通孔6を有し、全体が本
発明の絶縁材料により構成されている。すなわち、該絶
縁材料はアルミナを主体に構成され、Al成分を、Al
2O3に換算した重量にて85〜98重量%、望ましく
は90〜98重量%含有し、かつSn成分をSnO換算に
て0.05〜2.0重量%、望ましくは0.05〜0.
5重量%の範囲で含有するアルミナ系セラミック焼結体
として構成される。The insulator 2 has a through hole 6 into which the center electrode 3 is fitted along its own axial direction, and is entirely made of the insulating material of the present invention. That is, the insulating material is mainly composed of alumina, and the Al component is
85 to 98 wt% in weight in terms of 2 O 3, preferably containing 90 to 98 wt%, and 0.05 to 2.0 wt% of Sn component in SnO terms, preferably 0.05 to 0 .
It is constituted as an alumina-based ceramic sintered body containing in a range of 5% by weight.
【0038】より具体的な組成としては下記のようなも
のを例示できる。 Si成分:SiO2換算重量で1.5〜5重量%; Ca成分:CaO換算重量で1.2〜4重量%; Mg成分:MgOに換算重量で0.05〜0.17重量
%; Ba成分:BaO換算重量で0.15〜1重量%; B成分:B2O3換算重量で0.15〜0.75重量
%; Zn成分:ZnO換算重量で0.04〜2重量%;More specific compositions include the following. Si component: 1.5 to 5 wt% in terms of SiO 2 by weight; Ca component: 1.2 to 4 wt% in terms of CaO by weight; Mg component: 0.05 to 0.17 wt% in terms of weight MgO; Ba component: 0.15 to 1 wt% in terms of BaO by weight; B component: B 2 O 3 0.15 to 0.75% by reduced weight; Zn component: 0.04 to 2 wt% calculated as ZnO weight;
【0039】図1に示すように、絶縁体2の軸方向中間
には、周方向外向きに突出する突出部2eが例えばフラ
ンジ状に形成されている。そして、絶縁体2には、中心
電極3(図1)の先端に向かう側を前方側として、該突
出部2eよりも後方側がこれよりも細形に形成された本
体部2bとされている。一方、突出部2eの前方側には
これよりも細径の第一軸部2gと、その第一軸部2gよ
りもさらに細径の第二軸部2iがこの順序で形成されて
いる。なお、本体部2bの外周面には釉薬2dが施さ
れ、当該外周面の後端部にはコルゲーション2cが形成
されている。また、第一軸部2gの外周面は略円筒状と
され、第二軸部2iの外周面は先端に向かうほど縮径す
る略円錐面状とされている。As shown in FIG. 1, a projecting portion 2e projecting outward in the circumferential direction is formed, for example, in a flange shape in the middle of the insulator 2 in the axial direction. The insulator 2 has a main body 2b formed so that the side facing the tip of the center electrode 3 (FIG. 1) is the front side and the rear side of the protruding portion 2e is thinner than this. On the other hand, on the front side of the protrusion 2e, a first shaft 2g having a smaller diameter than the first shaft 2g and a second shaft 2i having a smaller diameter than the first shaft 2g are formed in this order. A glaze 2d is applied to the outer peripheral surface of the main body 2b, and a corrugation 2c is formed at the rear end of the outer peripheral surface. The outer peripheral surface of the first shaft portion 2g has a substantially cylindrical shape, and the outer peripheral surface of the second shaft portion 2i has a substantially conical surface shape whose diameter decreases toward the distal end.
【0040】次に、中心電極3の軸断面径は抵抗体15
の軸断面径よりも小さく設定されている。そして、絶縁
体2の貫通孔6は、中心電極3を挿通させる略円筒状の
第一部分6aと、その第一部分6aの後方側(図面上方
側)においてこれよりも大径に形成される略円筒状の第
2部分6bとを有する。図1に示すように、端子金具1
3と抵抗体15とは第二部分6b内に収容され、中心電
極3は第一部分6a内に挿通される。中心電極3の後端
部には、その外周面から外向きに突出して電極固定用凸
部3aが形成されている。そして、上記貫通孔6の第一
部分6aと第二部分6bとは、第一軸部2g内において
互いに接続しており、その接続位置には、中心電極3の
電極固定用凸部3aを受けるための凸部受け面6cがテ
ーパ面あるいはアール面状に形成されている。Next, the axial sectional diameter of the center electrode 3 is set to
Is set to be smaller than the shaft cross-sectional diameter. The through hole 6 of the insulator 2 has a substantially cylindrical first portion 6a through which the center electrode 3 is inserted, and a substantially cylindrical portion formed on the rear side (upper side in the drawing) of the first portion 6a with a larger diameter. Second portion 6b. As shown in FIG.
The resistor 3 and the resistor 15 are accommodated in the second portion 6b, and the center electrode 3 is inserted into the first portion 6a. At the rear end of the center electrode 3, an electrode fixing projection 3a is formed to protrude outward from the outer peripheral surface thereof. The first portion 6a and the second portion 6b of the through hole 6 are connected to each other in the first shaft portion 2g, and the connection position receives the electrode fixing convex portion 3a of the center electrode 3. Is formed in a tapered surface or a round surface.
【0041】また、第一軸部2gと第二軸部2iとの接
続部2hの外周面は段付部とされ、これが主体金具1の
内面に形成された主体金具側係合部としての凸条部1c
とリング上の板パッキン63を介して係合することによ
り、軸方向の抜止めがなされている。他方、主体金具1
の後方側開口部内面と、絶縁体2の外面との間には、フ
ランジ状の突出部2eの後方側周縁と係合するリング状
の線パッキン62が配置され、そのさらに後方側にはタ
ルク等の充填層61を介してリング状の線パッキン60
が配置されている。そして、絶縁体2を主体金具1に向
けて前方側に押し込み、その状態で主体金具1の開口縁
をパッキン60に向けて内側に加締めることにより加締
め部1dが形成され、主体金具1が絶縁体2に対して固
定されている。The outer peripheral surface of the connecting portion 2h between the first shaft portion 2g and the second shaft portion 2i is a stepped portion, which is formed as a convex as a metallic shell side engaging portion formed on the inner surface of the metallic shell 1. Strip 1c
Is engaged via the plate packing 63 on the ring, thereby preventing axial removal. On the other hand, metal shell 1
A ring-shaped wire packing 62 that engages with the rear peripheral edge of the flange-shaped protrusion 2e is disposed between the inner surface of the rear opening of the first member and the outer surface of the insulator 2. A ring-shaped wire packing 60 via a filling layer 61 such as
Is arranged. Then, the insulator 2 is pushed forward toward the metal shell 1 and, in this state, the opening edge of the metal shell 1 is swaged inward toward the packing 60 to form a swaged portion 1d. It is fixed to the insulator 2.
【0042】図4(a)及び図4(b)は絶縁体2のい
くつかの例を示すものである。その各部の寸法を以下に
例示する。 ・全長L1:30〜75mm。 ・第一軸部2gの長さL2:0〜30mm(ただし、係
止用突出部2eとの接続部2fを含まず、第二軸部2i
との接続部2hを含む)。 ・第二軸部2iの長さL3:2〜27mm。 ・本体部2bの外径D1:9〜13mm。 ・係止用突出部2eの外径D2:11〜16mm。 ・第一軸部2gの外径D3:5〜11mm。 ・第二軸部2iの基端部外径D4:3〜8mm。 ・第二軸部2iの先端部外径D5(ただし、先端面外周
縁にアールないし面取が施される場合は、中心軸線Oを
含む断面において、該アール部ないし面取部の基端位置
における外径を指す):2.5〜7mm。 ・貫通孔6の第二部分6bの内径D6:2〜5mm。 ・貫通孔6の第一部分6aの内径D7:1〜3.5m
m。 ・第一軸部2gの肉厚t1:0.5〜4.5mm。 ・第二軸部2iの基端部肉厚t2((中心軸線Oと直交
する向きにおける値):0.3〜3.5mm。 ・第二軸部2iの先端部肉厚t3((中心軸線Oと直交
する向きにおける値;ただし、先端面外周縁にアールな
いし面取りが施される場合は、中心軸線Oを含む断面に
おいて、該アール部ないし面取部の基端位置における肉
厚を指す):0.2〜3mm。 ・第二軸部2iの平均肉厚tA((t1+t2)/2):
0.25〜3.25mm。FIGS. 4A and 4B show some examples of the insulator 2. FIG. The dimensions of each part are exemplified below.・ Overall length L1: 30 to 75 mm. The length L2 of the first shaft portion 2g: 0 to 30 mm (however, not including the connection portion 2f with the locking projection 2e, the second shaft portion 2i
2h). -The length L3 of the second shaft portion 2i: 2 to 27 mm. -The outer diameter D1 of the main body 2b: 9 to 13 mm. The outer diameter D2 of the locking projection 2e: 11 to 16 mm. -The outer diameter D3 of the first shaft portion 2g: 5 to 11 mm. -The base end outer diameter D4 of the second shaft portion 2i: 3 to 8 mm. The distal end outer diameter D5 of the second shaft portion 2i (however, if the outer peripheral edge of the distal end surface is rounded or chamfered, the base position of the rounded portion or chamfered portion in a section including the center axis O) : 2.5 to 7 mm). The inner diameter D6 of the second portion 6b of the through hole 6: 2 to 5 mm;・ Inner diameter D7 of first portion 6a of through hole 6: 1 to 3.5 m
m. -The thickness t1 of the first shaft portion 2g: 0.5 to 4.5 mm. -Base end wall thickness t2 of second shaft portion 2i ((value in a direction orthogonal to center axis O): 0.3 to 3.5 mm.-Tip wall thickness t3 of second shaft portion 2i ((center axis line) A value in a direction orthogonal to O; however, when a radius or chamfer is applied to the outer peripheral edge of the distal end surface, indicates a thickness at a base end position of the radius or chamfer in a cross section including the central axis O) : 0.2 to 3 mm Average thickness tA ((t1 + t2) / 2) of second shaft portion 2i:
0.25 to 3.25 mm.
【0043】また、図1において、絶縁体2の主体金具
1の後方側に突出している部分2kの長さLQは、23
〜27mm(例えば25mm程度)である。さらに、絶
縁体2の中心軸線Oを含む縦断面を取ったときに、絶縁
体2の突出部分2kの外周面において、主体金具1の後
端縁に対応する位置から、コルゲーション2cを経て絶
縁体2の後端縁に至るまでの、その断面外形線に沿って
測った長さLPは26〜32mm(例えば29mm程
度)である。In FIG. 1, the length LQ of the portion 2k of the insulator 2 projecting rearward from the metal shell 1 is 23.
To 27 mm (for example, about 25 mm). Furthermore, when a longitudinal section including the central axis O of the insulator 2 is taken, the outer peripheral surface of the protruding portion 2k of the insulator 2 starts from a position corresponding to the rear end edge of the metal shell 1 via the corrugation 2c. The length LP measured along the cross-sectional outline until reaching the rear edge of the second 2 is 26 to 32 mm (for example, about 29 mm).
【0044】なお、図4(a)に示す絶縁体2における
上記各部寸法は、例えば以下の通りである:L1=約6
0mm、L2=約10mm、L3=約14mm、D1=約
11mm、D2=約13mm、D3=約7.3mm、D4
=5.3mm、D5=4.3mm、D6=3.9mm、D
7=2.6mm、t1=3.3mm、t2=1.4mm、
t3=0.9mm、tA=1.2mm。The dimensions of each part of the insulator 2 shown in FIG. 4A are, for example, as follows: L1 = about 6
0 mm, L2 = about 10 mm, L3 = about 14 mm, D1 = about 11 mm, D2 = about 13 mm, D3 = about 7.3 mm, D4
= 5.3 mm, D5 = 4.3 mm, D6 = 3.9 mm, D
7 = 2.6 mm, t1 = 3.3 mm, t2 = 1.4 mm,
t3 = 0.9 mm, tA = 1.2 mm.
【0045】また、図4(b)に示す絶縁体2は、第一
軸部2g及び第二軸部2iがそれぞれ、図4(a)に示
すものと比較してやや大きい外径を有している。各部の
寸法は、例えば以下の通りである:L1=約60mm、
L2=約10mm、L3=約14mm、D1=約11m
m、D2=約13mm、D3=約9.2mm、D4=6.
9mm、D5=5.1mm、D6=3.9mm、D7=
2.7mm、t1=3.3mm、t2=2.1mm、t3
=1.2mm、tA=1.7mm。In the insulator 2 shown in FIG. 4B, the first shaft portion 2g and the second shaft portion 2i each have an outer diameter slightly larger than that shown in FIG. 4A. I have. The dimensions of each part are, for example, as follows: L1 = about 60 mm,
L2 = about 10 mm, L3 = about 14 mm, D1 = about 11 m
m, D2 = about 13 mm, D3 = about 9.2 mm, D4 = 6.
9 mm, D5 = 5.1 mm, D6 = 3.9 mm, D7 =
2.7 mm, t1 = 3.3 mm, t2 = 2.1 mm, t3
= 1.2 mm, tA = 1.7 mm.
【0046】また、図1において主体金具1は、低炭素
鋼等の金属により円筒状に形成されており、スパークプ
ラグ100のハウジングを構成するとともに、その外周
面には、プラグ100を図示しないエンジンブロックに
取り付けるためのネジ部7が形成されている。なお、1
eは、主体金具1を取り付ける際に、スパナやレンチ等
の工具を係合させる工具係合部であり、六角状の軸断面
形状を有している。In FIG. 1, the metallic shell 1 is formed of a metal such as low-carbon steel in a cylindrical shape, forms a housing of the spark plug 100, and has an engine (not shown) on its outer peripheral surface. A screw portion 7 for attaching to the block is formed. In addition, 1
Reference symbol e denotes a tool engaging portion that engages a tool such as a wrench or a wrench when the metal shell 1 is attached, and has a hexagonal axial cross-sectional shape.
【0047】次に、中心電極3及び接地電極4の本体部
3a及び4a(図3)はNi合金等で構成されている。
また、中心電極3の内部には、放熱促進のためにCuあ
るいはCu合金等で構成された芯材3bが埋設されてい
る。一方、上記発火部31及び対向する発火部32は、
Ir、Pt及びRhの1種又は2種以上を主成分とする
貴金属合金を主体に構成される。図3に示すように、中
心電極3の本体部3aは先端側が縮径されるとともにそ
の先端面が平坦に構成され、ここに上記発火部を構成す
る合金組成からなる円板状のチップを重ね合わされる。
そして、さらにその接合面外縁部に沿ってレーザー溶
接、電子ビーム溶接、抵抗溶接等により溶接部Wを形成
してこれを固着することにより発火部31が形成され
る。また、対向する発火部32は、発火部31に対応す
る位置において接地電極4にチップを位置合わせし、そ
の接合面外縁部に沿って同様に溶接部Wを形成してこれ
を固着することにより形成される。なお、これらチップ
は、例えば表記組成となるように各合金成分を配合・溶
解することにより得られる溶解材、又は合金粉末あるい
は所定比率で配合された金属単体成分粉末を成形・焼結
することにより得られる焼結材により構成することがで
きる。なお、発火部31及び対向する発火部32は少な
くとも一方を省略する構成としてもよい。Next, the main bodies 3a and 4a (FIG. 3) of the center electrode 3 and the ground electrode 4 are made of a Ni alloy or the like.
Further, a core material 3b made of Cu or Cu alloy or the like is embedded in the center electrode 3 to promote heat radiation. On the other hand, the ignition part 31 and the opposing ignition part 32
It is mainly composed of a noble metal alloy containing one or more of Ir, Pt and Rh as main components. As shown in FIG. 3, the main body portion 3a of the center electrode 3 has a reduced diameter at the tip end and a flat tip end surface, and a disk-shaped chip made of an alloy composition constituting the ignition portion is superimposed thereon. Is done.
Further, a welding portion W is formed along the outer edge portion of the joining surface by laser welding, electron beam welding, resistance welding, or the like, and this is fixed to form the ignition portion 31. Further, the opposing firing part 32 aligns the tip with the ground electrode 4 at a position corresponding to the firing part 31, forms a welded part W along the outer edge of the joint surface, and fixes the same. It is formed. In addition, these chips are obtained by molding and sintering, for example, a molten material obtained by blending and melting each alloy component so as to have the indicated composition, or an alloy powder or a metal single component powder blended in a predetermined ratio. It can be constituted by the obtained sintered material. Note that at least one of the firing part 31 and the opposing firing part 32 may be omitted.
【0048】絶縁体2は、例えば下記のような方法で製
造される。まず、原料粉末として、バイヤーアルミナ粉
末(Na成分含有量:0.07〜0.65重量%(望ま
しくは0.07〜0.3重量%)、平均粒径1〜5μ
m)と、Si成分、Ca成分、Mg成分、Ba成分及び
B成分の各添加元素系原料を、焼成後に酸化物換算にて
前述の組成となる所定の比率で配合し、親水性結合剤
(例えばPVA)と水とを添加・混合して成形用素地ス
ラリーを作る。なお、各添加元素系原料は、例えばSi
成分はSiO2粉末、Ca成分はCaCO3粉末、Mg
成分はMgO粉末、Ba成分はBaCO3粉末、B成分
がH3BO3粉末(あるいは水溶液でもよい)の形で配
合できる。The insulator 2 is manufactured, for example, by the following method. First, as raw material powder, Bayer alumina powder (Na content: 0.07 to 0.65% by weight (preferably 0.07 to 0.3% by weight), average particle diameter of 1 to 5 μm)
m) and each of the additive element-based raw materials of the Si component, the Ca component, the Mg component, the Ba component, and the B component are blended in a predetermined ratio that becomes the above-described composition in terms of oxide after firing, and a hydrophilic binder ( For example, PVA) and water are added and mixed to form a molding base slurry. Note that each additive element-based raw material is, for example, Si
Component is SiO 2 powder, Ca component is CaCO 3 powder, Mg
The components can be blended in the form of MgO powder, the Ba component in the form of BaCO 3 powder, and the B component in the form of H 3 BO 3 powder (or an aqueous solution).
【0049】ここで、その絶縁体2は、原料のアルミナ
粉末として、Na成分含有量がNa 2O換算にて0.0
7〜0.65重量%(望ましくは0.07〜0.3重量
%)と高いバイヤーアルミナ粉末を使用することにより
製造されたものを用いることもできる。そのため、得ら
れる絶縁体2も0.07〜0.5重量%(Na成分の一
部は焼成時に焼失することがある)と、これまで常識外
とみなされていた高いレベルのNa成分を含有すること
となる。しかしながら、絶縁体2のNa含有量が上記範
囲内に留まる限りは、Sn成分をSnO換算にて0.0
5〜2.0重量%含有することにより、その高温での絶
縁抵抗や機械的強度等が意外にも低下せず、Na成分含
有量がこれよりも低い従来の絶縁材料に匹敵する性能が
十分に得られる。Here, the insulator 2 is made of alumina as a raw material.
As a powder, the content of Na component is Na 20.0 in O conversion
7 to 0.65% by weight (preferably 0.07 to 0.3% by weight)
%) And by using high buyer alumina powder
Manufactured products can also be used. Therefore, the gain
The insulator 2 to be used is also 0.07 to 0.5% by weight (one part of the Na component).
Part may be burned off during firing)
Contain high levels of Na components that were considered to be
Becomes However, the Na content of the insulator 2 is in the above range.
As long as it stays within the box, the Sn component is 0.0
By containing 5 to 2.0% by weight, its high temperature
Edge resistance and mechanical strength do not unexpectedly decrease,
Performance comparable to conventional insulation materials with lower weight
Can be obtained enough.
【0050】その結果、従来はNa含有量を低く抑さえ
るために、高価な低ソーダアルミナを使用していたの
が、本発明の場合は、これよりもはるかに安価な中ソー
ダアルミナ粉末や普通ソーダアルミナ粉末を原料として
使用することができるようになり、絶縁体ひいてはスパ
ークプラグの製造コストを劇的に低減することが可能と
なる。なお、アルミナ粉末は、粒子粉末の表層部に存在
するNa成分の含有量が、Na2O換算にて0.01〜
0.2重量%(望ましくは0.01〜0.1重量%)で
あるものを使用する。As a result, expensive low-soda alumina was conventionally used in order to keep the Na content low. However, in the case of the present invention, much less expensive medium-soda alumina powder or ordinary soda alumina is used. It becomes possible to use soda alumina powder as a raw material, and it becomes possible to dramatically reduce the production cost of the insulator and, hence, the spark plug. In the alumina powder, the content of the Na component present in the surface layer portion of the particle powder is 0.01 to 0.01 in terms of Na 2 O.
What is 0.2% by weight (desirably 0.01 to 0.1% by weight) is used.
【0051】ここで、「粉末粒子の表層部に存在するN
a成分の含有量」とは、次のようにして測定した値を意
味する。まず、測定対象となるアルミナ粉末中のNa成
分の総含有量(単位:重量%)をICP分析や化学分析
等により測定し、その値をNa2O換算してWNa1とす
る。次いで、アルミナ粉末100gを、温度90℃に保
持した蒸留水100ミリリットル中に攪拌を加えない状
態で1hr浸漬する。その後、そのアルミナ粉末を分離
回収して再度Na成分含有量(単位:重量%)を測定
し、その値をNa2O換算してWNa2とする。そして、
先に測定したWNa1からWNa2を減じた値WNa1−WNa2
(単位:重量%)を、粉末粒子の表層部に存在するNa
成分の含有量とする。Here, “N existing in the surface layer of the powder particles”
The “content of the component a” means a value measured as follows. First, the total content (unit:% by weight) of the Na component in the alumina powder to be measured is measured by ICP analysis, chemical analysis, or the like, and the value is converted to Na 2 O to obtain WNa1. Next, 100 g of the alumina powder is immersed in 100 ml of distilled water maintained at 90 ° C. for 1 hour without stirring. Thereafter, the alumina powder is separated and recovered, and the Na component content (unit:% by weight) is measured again, and the value is converted to Na 2 O to obtain WNa 2 . And
The value WNa1-WNa2 obtained by subtracting WNa2 from the previously measured WNa1.
(Unit:% by weight) is calculated based on Na present in the surface layer of the powder particles.
The content of the component.
【0052】原料粉末の主体となるアルミナ粉末は、そ
の平均粒径が1〜5μmのものを使用するのがよい。平
均粒径が5μmを超えると、焼結体の緻密化を十分に進
行させるためにはかなり高温の焼成温度が必要となり、
場合によっては焼成温度を相当に高くとっても緻密化が
十分に進行せず、絶縁体2の高温強度が不足したり、絶
縁耐電圧の不足等につながることもありえる。なお、ア
ルミナ粉末は、より望ましくは平均粒径が1〜3μmの
ものを用いるのがよい。It is preferable that the alumina powder, which is the main component of the raw material powder, has an average particle diameter of 1 to 5 μm. If the average particle size exceeds 5 μm, a considerably high firing temperature is required to sufficiently advance the densification of the sintered body,
In some cases, even if the firing temperature is set to a considerably high value, the densification does not proceed sufficiently, which may lead to insufficient high-temperature strength of the insulator 2 or insufficient insulation withstand voltage. It is more preferable that the alumina powder has an average particle diameter of 1 to 3 μm.
【0053】Sn系無機粉末としては、焼成によりSn
の酸化物に転化できる物質である限りその種類に特に制
限はなく、例えばSnの酸化物、及びその複合酸化物、
Snの水酸化物、Snの炭酸塩、Snの硫酸塩、Snの
硝酸塩、及びSnの燐酸塩等の粉末を挙げることができ
る。好適なSn系無機粉末の粒径は、1〜5μm、好ま
しくは1〜3μmである。Sn系無機粉末の平均粒径が
前記範囲内にあると、前記平均粒径の範囲にあるアルミ
ナ粉末と均一に混合させることができ、焼結過程での反
応性が良いという利点がある。As the Sn-based inorganic powder, Sn
There is no particular limitation on the type of the substance as long as the substance can be converted into an oxide of, for example, an oxide of Sn, and a composite oxide thereof,
Examples include powders of Sn hydroxide, Sn carbonate, Sn sulfate, Sn nitrate, and Sn phosphate. A suitable particle diameter of the Sn-based inorganic powder is 1 to 5 μm, preferably 1 to 3 μm. When the average particle diameter of the Sn-based inorganic powder is within the above-mentioned range, the Sn-based inorganic powder can be uniformly mixed with the alumina powder having the above-mentioned average particle diameter, and has an advantage that the reactivity in the sintering process is good.
【0054】Sn系無機粉末の原料粉末中における配合
量は、焼成後の絶縁体2中に含有されるSn成分の含有
量が、この発明のセラミック焼結体におけるSn成分の
含有量の範囲内にあるように調整される。Sn系無機粉
末を含有する原料粉末を使用して絶縁体2を製造する
と、驚くべきことに、アルミナ中のNa成分の含有量が
多くても、絶縁体2が緻密化して閉気孔が少なくなり、
しかも絶縁抵抗値及び絶縁耐電圧が良好になる。The amount of the Sn-based inorganic powder in the raw material powder is such that the content of the Sn component contained in the fired insulator 2 is within the range of the content of the Sn component in the ceramic sintered body of the present invention. Adjusted as in When the insulator 2 is manufactured using the raw material powder containing the Sn-based inorganic powder, surprisingly, even if the content of the Na component in the alumina is large, the insulator 2 is densified and the closed pores are reduced. ,
In addition, the insulation resistance value and insulation withstand voltage are improved.
【0055】Si,Ca,Mg,Ba,Zn,及びBか
ら選ばれる1種又は2種以上の元素を含有する無機粉末
は、これら元素の酸化物、及びその複合酸化物、その水
酸化物、その炭酸塩、その硫酸塩、その硝酸塩、及びそ
の燐酸塩等の粉末を挙げることができる。これら無機粉
末の平均粒径としては、1〜5μmである。これら無機
粉末の平均粒径が前記範囲内にあると、前記平均粒径の
範囲にあるアルミナ粉末と均一に混合させることがで
き、焼結過程での反応性が良いという利点がある。な
お、無機粉末は、より望ましくは平均粒径が1〜3μm
のものを用いるのがよい。The inorganic powder containing one or more elements selected from Si, Ca, Mg, Ba, Zn, and B includes oxides of these elements, composite oxides thereof, hydroxides thereof, Examples thereof include powders of the carbonate, the sulfate, the nitrate, and the phosphate. The average particle size of these inorganic powders is 1 to 5 μm. When the average particle size of the inorganic powder is within the above range, the inorganic powder can be uniformly mixed with the alumina powder having the average particle size in the range, and there is an advantage that reactivity in a sintering process is good. In addition, as for the inorganic powder, more preferably, the average particle diameter is 1 to 3 μm.
It is better to use
【0056】この絶縁体2がSi,Ca,Mg,Ba,
Zn,及びBから選ばれる1種又は2種以上の元素を含
有する場合に、前記の任意成分としての無機粉末の配合
量は、絶縁体2における前記元素の含有量となるように
調整される。The insulator 2 is made of Si, Ca, Mg, Ba,
When one or more elements selected from Zn and B are contained, the blending amount of the inorganic powder as the optional component is adjusted to be the content of the element in the insulator 2. .
【0057】前記原料粉末には、Li系無機粉末及びK
系無機粉末の少なくともいずれか一方の粉末を含有して
いても良い。これらLi系無機粉末及び/又はK系無機
粉末を配合すると、焼結温度を高くしなくても、高温度
における絶縁性及び機械的強度の低下が少ない絶縁体2
を低コストで製造することができる。The raw material powder includes a Li-based inorganic powder and K
At least one of the inorganic powders may be contained. When these Li-based inorganic powders and / or K-based inorganic powders are blended, the insulator 2 has a small decrease in insulation and mechanical strength at high temperatures without increasing the sintering temperature.
Can be manufactured at low cost.
【0058】成形用素地スラリーを調整する際の水には
特に制限がなく、従来の絶縁体を製造する場合と同様の
水を使用することができる。また、バインダーには、た
とえば親水性有機化合物を使用することができ、例えば
PVA(ポリビニルアルコール)、水溶性アクリル樹
脂、アラビアゴム、、デキストリン等を挙げることがで
きる。これらの中でもPVAが最も好ましい。また、成
形用素地スラリーを調整する方法には、特に制限がな
く、原料粉末、水及びバインダーを混合してスラリーを
形成することができればどのような混合方法であっても
良い。The water used for preparing the molding slurry is not particularly limited, and the same water as used in the case of producing the conventional insulator can be used. As the binder, for example, a hydrophilic organic compound can be used, and examples thereof include PVA (polyvinyl alcohol), a water-soluble acrylic resin, gum arabic, and dextrin. Of these, PVA is most preferred. The method of preparing the molding slurry is not particularly limited, and any mixing method may be used as long as the raw material powder, water and binder can be mixed to form a slurry.
【0059】水及びバインダーの配合量は原料粉末の送
料を100重量部とした場合に、水は40〜120重量
部、特に50〜100重量部の割合、及びバインダーは
0.1〜5重量部、特に0.5〜3重量部の割合であ
る。The amounts of water and binder are as follows: water is 40 to 120 parts by weight, especially 50 to 100 parts by weight, and binder is 0.1 to 5 parts by weight, assuming that the shipping cost of the raw material powder is 100 parts by weight. Especially 0.5 to 3 parts by weight.
【0060】成形用素地スラリーは、スプレードライ法
等により噴霧乾燥されて成形用素地造粒物とされる。こ
の造粒物の平均粒径としては、30〜200μmがよ
く、特に好ましくは50〜150μmである。そして、
成形用素地造粒物をラバープレス成形することにより、
絶縁体の原形となるプレス成形体を作る。図11は、ラ
バープレス成形の工程を模式的に示している。ここで
は、内部に軸方向に貫通するキャビティ301を有する
ゴム型300が使用され、そのキャビティ301の上側
開口部に上パンチ304が嵌め込まれる。また、下パン
チ302のパンチ面には、キャビティ301内において
その軸方向に延びるとともに、絶縁体2の貫通孔6(図
1)の形状を規定するプレスピン303が一体的に凸設
されている。The molding base slurry is spray-dried by a spray drying method or the like to obtain a molding base granulated product. The average particle size of the granulated product is preferably from 30 to 200 μm, and particularly preferably from 50 to 150 μm. And
By rubber-pressing the base granulated material for molding,
Create a press-formed body that will be the prototype of the insulator. FIG. 11 schematically shows a process of rubber press molding. Here, a rubber mold 300 having a cavity 301 penetrating in the axial direction is used, and an upper punch 304 is fitted into an upper opening of the cavity 301. Further, on the punch surface of the lower punch 302, a press pin 303 that extends in the axial direction within the cavity 301 and that defines the shape of the through hole 6 (FIG. 1) of the insulator 2 is integrally formed. .
【0061】この状態でキャビティ301内に、所定量
の成形用素地造粒物PGを充填し、キャビティ301の
上側開口部を上パンチ304で塞いで密封する。この状
態でゴム型300の外周面に液圧を印加し、キャビティ
301の造粒物PGを該ゴム型300を介して圧縮する
ことにより、図12に示すようなプレス成形体305を
得る。なお、成形用素地造粒物PGは、プレス時におけ
る造粒物PGの粉末粒子への解砕が促進されるよう、該
成形用素地造粒物PGの重量を100重量部として、
0.7〜1.3重量部の水分が添加された後、上記プレ
ス成形が行われる。In this state, the cavity 301 is filled with a predetermined amount of the base material granulation material PG for molding, and the upper opening of the cavity 301 is closed with an upper punch 304 for sealing. In this state, a liquid pressure is applied to the outer peripheral surface of the rubber mold 300, and the granulated material PG in the cavity 301 is compressed through the rubber mold 300 to obtain a press-formed body 305 as shown in FIG. In addition, the forming body granulated material PG is set to 100 parts by weight so that the disintegration of the granulated material PG into powder particles at the time of pressing is promoted,
After the addition of 0.7 to 1.3 parts by weight of water, the above-mentioned press molding is performed.
【0062】成形体305は、外面側がグラインダ切削
等により加工されて、図1の絶縁体2に対応した外形形
状に仕上げられ、次いで温度1400〜1600℃で焼
成される。このとき、Sn系無機粉末が原料粉末中に含
まれていると、プレス成形体が焼結し始める1450℃
前後での焼結反応が若干抑制される。その結果無機バイ
ンダー等の混入により焼成時に発生した二酸化炭素ガス
が、閉じ込められることなく、排出され、最終的に緻密
化する。その後、さらに釉薬をかけて仕上焼成され、絶
縁体2が完成する。The outer surface of the molded body 305 is processed by grinding or the like to finish the outer shape corresponding to the insulator 2 in FIG. 1, and then fired at a temperature of 1400 to 1600 ° C. At this time, if the Sn-based inorganic powder is contained in the raw material powder, the pressed compact starts to sinter at 1450 ° C.
Sintering reaction before and after is slightly suppressed. As a result, the carbon dioxide gas generated at the time of firing due to the mixing of the inorganic binder or the like is discharged without being confined, and finally densified. After that, the resultant is further baked with glaze to complete the insulator 2.
【0063】なお、バイヤーアルミナ粉末を用いる場合
には、成形用素地スラリーを調整する際に、バイヤーア
ルミナ粉末(主に粉末粒子表面)に付着していたNa2
OやNaOH等の強塩基性化合物が溶媒中に溶出するた
め、スラリーのpHは相当上昇する。このようにpHが
高い状態の成形用素地スラリーを、そのまま成形用素地
造粒物PGとして上記ラバープレス成形を行うと、成形
用素地造粒物PGの成形性が低下し、成形体305にク
ラック(切れ)Cや、開口部内縁部の崩壊Y等、欠陥が
生じやすくなる。また、プレス成形直後には欠陥等が生
じていなくとも、成形体305自体の強度が低下してい
るため、外形仕上の切削時等にも破損等のトラブルが生
じる恐れがある。When the Bayer alumina powder is used, Na 2 adhered to the Bayer alumina powder (mainly on the surface of the powder particles) when preparing the molding slurry.
Since strongly basic compounds such as O and NaOH are eluted in the solvent, the pH of the slurry increases considerably. When the above-mentioned base slurry for molding in a high pH state is directly subjected to the above rubber press molding as the base granule for molding PG, the moldability of the base granule for molding PG is reduced, and the molded body 305 is cracked. Defects such as (cut) C and collapse Y of the inner edge of the opening are likely to occur. Further, even if no defect or the like occurs immediately after press molding, the strength of the molded body 305 itself is reduced, and thus trouble such as breakage may occur even when cutting the external finish.
【0064】そこで、成形用素地スラリー調整時に適当
な酸成分、例えばクエン酸やホウ酸等を適量配合するこ
とにより、そのスラリーのpHを6〜10(望ましくは
7〜9)の範囲となるように調整する。そして、pH調
整後の成形用素地スラリーを用いて作った成形用素地造
粒物PGは成形性が極めて良好となり、成形体305に
上記のような欠陥等が生じにくくなって製造歩留まりが
向上する。Therefore, by mixing an appropriate amount of an acid component, for example, citric acid or boric acid at the time of preparing the molding slurry, the pH of the slurry is adjusted to be in the range of 6 to 10 (preferably 7 to 9). Adjust to Then, the molding base granulated material PG produced using the molding base slurry after the pH adjustment has extremely good moldability, and the above-described defects and the like are hardly generated in the molded body 305, and the production yield is improved. .
【0065】以下、スパークプラグ100の作用につい
て説明する。すなわち、スパークプラグ100は、その
ネジ部7においてエンジンブロックに取り付けられ、燃
焼室に供給される混合機への着火源として使用される。The operation of the spark plug 100 will be described below. That is, the spark plug 100 is attached to the engine block at the screw portion 7 and is used as an ignition source for the mixer supplied to the combustion chamber.
【0066】なお、本発明の絶縁材料が適用可能なスパ
ークプラグは図1に示すタイプのものに限らず、例えば
図5に示すように、接地電極4の先端を中心電極3の側
面と対向されてそれらの間に火花ギャップgを形成した
ものであってもよい。この場合、接地電極4は、図6
(a)に示すように、中心電極3の両側に各1ずつの計
2つ設ける態様の他、同図(b)に示すように、中心電
極3の周りに3ないしそれ以上のものを配置することも
できる。The spark plug to which the insulating material of the present invention can be applied is not limited to the type shown in FIG. 1. For example, the tip of the ground electrode 4 is opposed to the side surface of the center electrode 3 as shown in FIG. The spark gap g may be formed between them. In this case, the ground electrode 4 is
As shown in (a), two or more ones are provided on each side of the center electrode 3, and three or more elements are arranged around the center electrode 3 as shown in FIG. You can also.
【0067】この場合、図7に示すように、スパークプ
ラグ100を、絶縁体2の先端部を中心電極3の側面と
接地電極4の先端面との間に進入させたセミ沿面放電型
スパークプラグとして構成してもよい。この構成では、
絶縁体2の先端部の表面に沿う形で火花放電が起こるの
で、気中放電型のスパークプラグと比べて耐汚損性が向
上する。In this case, as shown in FIG. 7, the spark plug 100 is a semi-surface discharge type spark plug in which the tip of the insulator 2 enters between the side face of the center electrode 3 and the tip of the ground electrode 4. It may be constituted as. In this configuration,
Since spark discharge occurs along the surface of the tip portion of the insulator 2, the antifouling property is improved as compared with an air discharge type spark plug.
【0068】[0068]
【実施例】本発明の効果を確認するために、以下の実験
を行った。 (実施例1)原料粉末として、Sn成分の含有量が異な
る各種アルミナ粉末(平均粒径3.0μm)に対し、S
iO2(純度99.5%、平均粒径1.5μm)、Ca
CO3(純度99.9%、平均粒径2.0μm)、Mg
O(純度99.5%、平均粒径2μm)、BaCO
3(純度99.5%、平均粒径1.5μm)、H3BO
3(純度99.0%、平均粒径1.5μm)、ZnO
(純度99.5%、平均粒径2.0μm)を所定比率に
て配合するとともに、この配合した粉末総量を100重
量部として、親水性バインダとしてのPVAを3重量部
と、水103重量部とを加えて湿式混合することによ
り、成形用素地スラリーを作成した。なお、アルミナ粉
末の平均粒径はレーザー回折式粒度計を用いて測定し
た。EXAMPLES The following experiments were performed to confirm the effects of the present invention. (Example 1) As raw material powders, various alumina powders (average particle diameter: 3.0 µm) having different contents of Sn components were used.
iO 2 (purity 99.5%, average particle size 1.5 μm), Ca
CO 3 (purity 99.9%, average particle size 2.0 μm), Mg
O (purity 99.5%, average particle size 2 μm), BaCO
3 (purity 99.5%, average particle size 1.5 μm), H 3 BO
3 (purity 99.0%, average particle size 1.5 μm), ZnO
(Purity: 99.5%, average particle size: 2.0 μm) in a predetermined ratio, the total amount of the blended powder being 100 parts by weight, 3 parts by weight of PVA as a hydrophilic binder, and 103 parts by weight of water. Was added and wet-mixed to prepare a green body slurry for molding. The average particle size of the alumina powder was measured using a laser diffraction particle sizer.
【0069】次いで、これら組成の異なるスラリーをそ
れぞれスプレードライ法により乾燥して、球状の成形用
素地造粒物を調整した。なお、造粒物は、ふるいにより
粒径50〜100μmに整粒している。そして、さらに
この造粒物100重量部にPVAの粉末1重量部とを軽
く混ぜ合わせて図11を用いて説明したラバープレス法
により圧力50MPaにて成形し、図12に示す形状の
成形体305とした。そして、その成形体305の外周
面にグラインダ研削を施して所定の絶縁体形状に加工
し、所定の条件で焼成することにより、図1と同様の形
状のアルミナ系絶縁材料からなる絶縁体2を得た。な
お、焼成条件は、焼成保持時間を2時間に固定するとと
もに焼成保持温度を20℃間隔で変化させ、各条件にて
得られる絶縁体の見かけ密度を測定し、その密度が最大
となる条件を採用している。Next, these slurries having different compositions were dried by a spray-drying method to prepare spherical molding base granules. The granules are sieved to a particle size of 50 to 100 μm. Further, 100 parts by weight of the granulated material and 1 part by weight of PVA powder are mixed lightly and molded at a pressure of 50 MPa by the rubber press method described with reference to FIG. And Then, the outer peripheral surface of the molded body 305 is subjected to grinder grinding, processed into a predetermined insulator shape, and baked under predetermined conditions, whereby the insulator 2 made of an alumina-based insulating material having the same shape as that of FIG. Obtained. The firing conditions were such that the firing holding time was fixed at 2 hours and the firing holding temperature was changed at intervals of 20 ° C., and the apparent density of the insulator obtained under each condition was measured. Has adopted.
【0070】また、図4(a)を援用して示す絶縁体2
の各部寸法は以下の通りである:L1=約60mm、L2
=約8mm、L3=約14mm、D1=約10mm、D2
=約13mm、D3=約7mm、D4=5.5mm、D5
=4.5mm、D6=4mm、D7=2.6mm、t1=
1.5mm、t2=1.45mm、t3=1.25mm、
tA=1.48mm。さらに、図1を援用して示すと、
絶縁体2の主体金具1の後方側に突出している部分2k
の長さLQは25mmであり、絶縁体1の中心軸線Oを含
む縦断面をとったときに、絶縁体2の突出部分2kの外
周面において、主体金具1の後端縁に対応する位置か
ら、コルゲーション2cを経て絶縁体2の後端縁に至る
までの、その断面外形線に沿って測った長さLPは29
mmである。The insulator 2 shown with reference to FIG.
Are as follows: L1 = about 60 mm, L2
= About 8 mm, L3 = about 14 mm, D1 = about 10 mm, D2
= About 13 mm, D3 = about 7 mm, D4 = 5.5 mm, D5
= 4.5 mm, D6 = 4 mm, D7 = 2.6 mm, t1 =
1.5 mm, t2 = 1.45 mm, t3 = 1.25 mm,
tA = 1.48 mm. In addition, referring to FIG.
Portion 2k of insulator 2 projecting rearward from metal shell 1
Has a length LQ of 25 mm, and when a vertical section including the central axis O of the insulator 1 is taken, from the position corresponding to the rear end edge of the metal shell 1 on the outer peripheral surface of the protruding portion 2k of the insulator 2. The length LP measured along the cross-sectional outline from the corrugation 2c to the rear edge of the insulator 2 is 29.
mm.
【0071】これら絶縁体2を用いて、図1に示すスパ
ークプラグ100を各種作成した。ただし、ネジ部7の
外径は12mmであり、また、抵抗体15は用いず、端
子金具13と中心電極3とを導電性ガラス層を介して直
接接合した構造としている。これらスパークプラグ10
0に対し、以下の各試験を行った。 20℃での絶縁耐電圧:図9を用いて既に説明した方
法により、高圧電源として直流インパルス電源(パルス
幅2ms)を用いて測定した。 500℃での絶縁抵抗測定:図10を用いて既に説明
した方法により、通電電圧1000Vにて行った。 実機耐電圧テスト:4気筒ガソリンエンジン(排気量
2000cc)に上記スパークプラグを取り付け、スロ
ットル全開状態、エンジン回転数6000rpmにて、
放電電圧を38〜43kVの範囲で制御しながら連続運
転し、50時間経過後に火花貫通が生じたか否かにより
評価した。Using these insulators 2, various types of spark plugs 100 shown in FIG. 1 were prepared. However, the outer diameter of the screw portion 7 is 12 mm, and the resistor 15 is not used, and the terminal fitting 13 and the center electrode 3 are directly joined via a conductive glass layer. These spark plugs 10
The following tests were performed on 0. Dielectric withstand voltage at 20 ° C .: Measured by a method already described with reference to FIG. 9 and using a DC impulse power supply (pulse width 2 ms) as a high-voltage power supply. Insulation resistance measurement at 500 ° C .: Measurement was performed at an energizing voltage of 1000 V by the method already described with reference to FIG. Actual machine withstand voltage test: Attach the above spark plug to a 4-cylinder gasoline engine (displacement 2000 cc), with the throttle fully open and the engine speed 6000 rpm,
Continuous operation was performed while controlling the discharge voltage in the range of 38 to 43 kV, and evaluation was made after 50 hours had passed by whether or not spark penetration had occurred.
【0072】なお、試験後のスパークプラグ100の絶
縁体2は断面を研磨し、走査電子顕微鏡(倍率150
倍)により観察し、その研磨表面に現われている寸法1
0μm以上の空隙の個数を画像解析により計数した。そ
して、確認された空隙個数を観察視野の総面積で割るこ
とにより1mm2当たりの空隙存在率として算出した。The insulator 2 of the spark plug 100 after the test was polished in cross section and scanned with a scanning electron microscope (magnification: 150).
2) and the dimension 1 appearing on the polished surface
The number of voids of 0 μm or more was counted by image analysis. Then, by dividing the confirmed number of voids by the total area of the observation visual field, the number of voids per 1 mm 2 was calculated.
【0073】また、同じ成形用素地造粒物を用いて、強
度試験用のテストピースを以下のようにして作成した。
すなわち、金型プレス成形(加圧力50MPa)により
造粒物を成形し、これを上記絶縁体と同じ条件にて焼成
するとともに、焼成体に適宜研磨加工を施して、3mm
×3mm×25mmの角棒状試験片を得た。この試験片
を用いて、JISR1601(1981)(セラミック
スの曲げ強度試験方法)に記載された方法に基づき、室
温にて3点曲げ強度(スパン長20mm)を測定した。Further, a test piece for a strength test was prepared as follows using the same granulated material for molding.
That is, a granulated product is formed by die press molding (pressure of 50 MPa), which is fired under the same conditions as the above-mentioned insulator, and the fired body is appropriately polished to obtain a 3 mm
A square bar-shaped test piece of 3 mm x 25 mm was obtained. Using this test piece, the three-point bending strength (span length: 20 mm) was measured at room temperature based on the method described in JISR1601 (1981) (Ceramic bending strength test method).
【0074】なお、試験後のテストピースは表面を研磨
し、走査電子顕微鏡(倍率150倍)により観察し、そ
の研磨表面に現われている寸法0.5mm〜2mmの閉気
孔の個数を画像解析により計数した。そして、観察面全
面において確認された閉気孔の数を閉気孔数とした。さ
らに、各試験片中の、Al、Na、Si、Ca、Mg、
Ba、Zn、Bの各成分の含有量をICP法により分析
し、これを酸化物換算した形にて各含有量(単位:重量
%)を算出した。以上の結果を表1及び表2に示す。な
お、表2において実機耐電圧テスト結果の評価を示す◎
は、特に良好であることを意味し、○は良好であること
を意味し、×は不良を意味する。The surface of the test piece after the test was polished, observed with a scanning electron microscope (magnification: 150 times), and the number of closed pores having a size of 0.5 mm to 2 mm appearing on the polished surface was analyzed by image analysis. Counted. Then, the number of closed pores confirmed on the entire observation surface was defined as the number of closed pores. Furthermore, in each test piece, Al, Na, Si, Ca, Mg,
The content of each component of Ba, Zn, and B was analyzed by the ICP method, and the respective contents (unit:% by weight) were calculated in terms of oxides. The above results are shown in Tables 1 and 2. Table 2 shows the evaluation of the withstand voltage test result of the actual machine.
The symbol means particularly good, the symbol ○ means good, and the symbol × means bad.
【0075】[0075]
【表1】 [Table 1]
【0076】[0076]
【表2】 [Table 2]
【0077】すなわち、Sn成分含有量(SnO換算)
を0.05〜2.0重量%とした絶縁体を用いること
で、閉気孔の発生数を減少させることができ、絶縁耐電
圧、強度及び実機耐電圧性能は、同じくこれを0.05
重量%以下とした絶縁体よりも優れた結果が得られてお
り、スパークプラグの500℃での絶縁抵抗値も200
MΩ以上と高い値を示していることがわかる。That is, Sn component content (SnO conversion)
Is reduced to 0.05 to 2.0% by weight, the number of closed pores can be reduced, and the withstand voltage, strength and withstand voltage performance of the actual device are also reduced by 0.05%.
The results are superior to those of the insulator having a weight percent or less, and the insulation resistance at 500 ° C. of the spark plug is also 200.
It can be seen that the value is as high as MΩ or more.
【0078】(実施例2)Na成分の含有量が異なる各
種バイヤーアルミナ粉末(平均粒径3.0μm)を、2
5℃の蒸留水をアルミナ100gに対し200gの割合
で添加して10分間攪拌することにより、水洗し、脱水
・乾燥した。そして、原料粉末として、この洗浄済みの
各種アルミナ粉末に対し、SiO2(純度99.5%、
平均粒径1.5μm)、CaCO3(純度99.9%、
平均粒径2.0μm)、MgO(純度99.5%、平均
粒径2.0μm)、BaCO3(純度99.5%、平均
粒径1.5μm)、H3BO3(純度99.0%、平均
粒径1.5μm)を所定の比率にて配合するとともに、
この配合した粉末総量を100重量部として親水性バイ
ンダとしてのPVAを3重量部と、水103重量部とを
加えて湿式混合することにより、成形用素地スラリーを
作成した。なお、成形用素地スラリーのpHは、適量の
クエン酸を添加することにより8に調整した。また、ア
ルミナ粉末は洗浄後において、その全Na成分含有量
と、表層部のNa成分含有量とを前述の方法によりそれ
ぞれ測定した。さらに、アルミナ粉末の平均粒径はレー
ザー回折式粒度計を用いて測定した。Example 2 Various Bayer alumina powders (average particle size: 3.0 μm) having different contents of Na component were mixed with
Distilled water at 5 ° C. was added at a ratio of 200 g to 100 g of alumina, and the mixture was stirred for 10 minutes, washed with water, dehydrated and dried. And, as a raw material powder, SiO 2 (purity 99.5%,
Average particle size 1.5 μm), CaCO 3 (purity 99.9%,
Average particle size 2.0 μm), MgO (purity 99.5%, average particle size 2.0 μm), BaCO 3 (purity 99.5%, average particle size 1.5 μm), H 3 BO 3 (purity 99.0) %, Average particle size 1.5 μm) in a predetermined ratio,
With the total amount of the blended powder being 100 parts by weight, 3 parts by weight of PVA as a hydrophilic binder and 103 parts by weight of water were added and wet-mixed to prepare a molding base slurry. The pH of the molding slurry was adjusted to 8 by adding an appropriate amount of citric acid. After washing the alumina powder, the total content of the Na component and the content of the Na component in the surface layer were measured by the above-described methods. Furthermore, the average particle size of the alumina powder was measured using a laser diffraction type particle sizer.
【0079】この成形用素地スラリーを用いて、以下、
実施例1と全く同じ実験を行った。結果を表3及び表4
に示す。Using this molding base slurry,
The same experiment as in Example 1 was performed. Tables 3 and 4 show the results.
Shown in
【0080】[0080]
【表3】 [Table 3]
【0081】[0081]
【表4】 [Table 4]
【0082】すなわち、Na成分含有量(Na2O換
算)を0.07〜0.5重量%とした絶縁材料を用いる
ことで、絶縁耐電圧、強度及び実機耐電圧性能は、同じ
くこれを0.05重量%以下とした絶縁材料に匹敵する
結果が得られており、スパークプラグの500℃での絶
縁抵抗値も200MΩ以上と高い値を示していることが
わかる。That is, by using an insulating material having a Na component content (in terms of Na 2 O) of 0.07 to 0.5% by weight, the withstand voltage, strength and withstand voltage performance of the actual device are also reduced to 0%. A result comparable to that of the insulating material of 0.05% by weight or less was obtained, and it can be seen that the insulation resistance of the spark plug at 500 ° C. was as high as 200 MΩ or more.
【0083】(実施例3)原料粉末として、バイヤーア
ルミナ粉末(平均粒径3.0μm)に対し、SiO
2(純度99.5%、平均粒径1.5μm)、CaCO
3(純度99.9%、平均粒径2.0μm)、MgO
(純度99.5%、平均粒径2.0μm)を各種比率に
て配合するとともに、この配合した粉末総量を100重
量部として、親水性バインダとしてのPVAを3重量部
と、水103重量部とを加えて湿式混合することによ
り、成形用素地スラリーを作成した。なお、成形用素地
スラリーのpHは、適量のクエン酸を添加することによ
り8に調整した。また、アルミナ粉末は、その全Na成
分含有量と、表層部のNa成分含有量とを前述の方法に
よりそれぞれ測定した。さらに、アルミナ粉末の平均粒
径はレーザー回折式粒度計を用いて測定した。(Example 3) As raw material powder,
Lumina powder (3.0 μm average particle size)
2(Purity 99.5%, average particle size 1.5 μm), CaCO
3(Purity 99.9%, average particle size 2.0 μm), MgO
(Purity 99.5%, average particle size 2.0 μm) in various ratios
And mix the total amount of powder
3 parts by weight of PVA as a hydrophilic binder
And 103 parts by weight of water and wet-mixing.
In this way, a forming slurry was prepared. The molding base
The pH of the slurry is adjusted by adding an appropriate amount of citric acid.
Was adjusted to 8. In addition, alumina powder has a total Na content.
Content and the Na component content of the surface layer portion by the method described above.
Were measured. Furthermore, the average particle size of alumina powder
The diameter was measured using a laser diffraction particle sizer.
【0084】この成形用素地スラリーを用いて、以下、
実施例1と全く同じ実験を行った。結果を表5及び表6
に示す。Using this molding base slurry,
The same experiment as in Example 1 was performed. Tables 5 and 6 show the results.
Shown in
【0085】[0085]
【表5】 [Table 5]
【0086】[0086]
【表6】 [Table 6]
【0087】すなわち、絶縁材料中のAl2O3成分が
85〜98重量%の範囲において、絶縁耐電圧及び強度
のいずれにおいても良好な値が得られていることがわか
る。That is, when the Al 2 O 3 component in the insulating material is in the range of 85 to 98% by weight, it can be seen that good values are obtained in both the withstand voltage and strength.
【図1】本発明のスパークプラグの一例を示す全体正面
断面図。FIG. 1 is an overall front sectional view showing an example of a spark plug of the present invention.
【図2】図1の要部の正面部分断面図。FIG. 2 is a front partial sectional view of a main part of FIG. 1;
【図3】図1の発火部の近傍をさらに拡大して示す断面
図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the vicinity of a firing portion of FIG. 1 in a further enlarged manner.
【図4】絶縁体のいくつかの実施例を示す縦断面図。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing some embodiments of an insulator.
【図5】本発明のスパークプラグの別の例を示す全体正
面図。FIG. 5 is an overall front view showing another example of the spark plug of the present invention.
【図6】図5の平面図及びその変形例の平面図。FIG. 6 is a plan view of FIG. 5 and a plan view of a modification thereof.
【図7】本発明のスパークプラグのさらに別の例を示す
全体正面図。FIG. 7 is an overall front view showing still another example of the spark plug of the present invention.
【図8】絶縁材料中に存在する空隙ないし結晶粒子の寸
法の定義を説明する図。FIG. 8 is a diagram illustrating the definition of the size of a void or a crystal particle existing in an insulating material.
【図9】絶縁耐電圧の測定方法を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory view showing a method for measuring a dielectric strength voltage.
【図10】スパークプラグの絶縁抵抗値の測定方法を示
す説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a method for measuring the insulation resistance value of a spark plug.
【図11】ラバープレス法の説明図。FIG. 11 is an explanatory view of a rubber press method.
【図12】ラバープレス法により得られる成形体の一例
と、その欠陥の発生形態を示す斜視図。FIG. 12 is a perspective view showing an example of a molded body obtained by a rubber press method and a form of occurrence of a defect thereof.
1 主体金具 2 絶縁体 3 中心電極 接地電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal shell 2 Insulator 3 Center electrode Ground electrode
Claims (9)
Sn成分をSnO換算にて0.05〜2.0重量%の範囲
で含有することを特徴とするスパークプラグ用アルミナ
系絶縁体。1. An insulator containing alumina as a main component,
An alumina-based insulator for a spark plug, comprising a Sn component in a range of 0.05 to 2.0% by weight in terms of SnO.
て85〜98重量%含有する請求項1に記載のスパーク
プラグ用アルミナ系絶縁体。2. The alumina-based insulator for a spark plug according to claim 1, wherein the Al component is contained in an amount of 85 to 98% by weight in terms of Al 2 O 3 .
0.5重量%の範囲で含有する請求項1又は2に記載の
スパークプラグ用アルミナ系絶縁体。The 3. A Na component in terms of Na 2 O 0.07
3. The alumina-based insulator for a spark plug according to claim 1, which is contained in a range of 0.5% by weight.
選ばれる1種又は2種以上の添加元素成分を、SiはS
iO2に、CaはCaOに、MgはMgOに、BaはB
aOに、ZnはZnOに、BはB2O3に、それぞれ酸
化物換算した重量にて合計で0.1〜15重量%含有す
ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載
のスパークプラグ用アルミナ系絶縁体。4. One or more additional element components selected from Si, Ca, Mg, Ba, Zn and B, wherein Si is S
iO 2 , Ca to CaO, Mg to MgO, Ba to B
to aO-, Zn in the ZnO, B is described in B 2 O 3, to any one of claims 1 to 3, characterized in that it contains 0.1 to 15 wt% in total at the weight calculated respectively oxide Alumina insulator for spark plugs.
/mm以上である請求項1ないし4のいずれかに記載の
スパークプラグ用アルミナ系絶縁体。5. The dielectric strength voltage at 20 ° C. is 35 kV.
The alumina-based insulator for a spark plug according to any one of claims 1 to 4, which is not less than / mm.
以上の空隙の、該断面1mm2当たりの平均存在個数が
100個以下である請求項1ないし5のいずれかに記載
のスパークプラグ用アルミナ系絶縁体。6. A size of 10 μm observed in a sectional structure.
More voids, alumina insulator for a spark plug according to any one of the claims 1 to 100 or less average existence number per the cross section 1 mm 2 5.
アルミナ系マトリックス相粒とその粒界部に形成された
ガラス相とを有する請求項1ないし6のいずれかに記載
のスパークプラグ用アルミナ系絶縁体。7. An alumina-based spark plug according to claim 1, comprising alumina-based matrix phase grains having an alumina content of 99% by weight or more and a glass phase formed at the grain boundary. Insulator.
2重量%のSn系無機粉末とを含有する原料粉末、水、
並びにバインダーを含有するスラリーを調整する工程、
調整されたスラリーから粉末を調整する工程、及び得ら
れた粉末を、所定の型内に充填して、加圧成形し、スパ
ークプラグ用アルミナ系絶縁体の原形となるプレス成形
体を製造する工程、及び前記プレス成形体を焼結する工
程、 を有することを特徴とするスパークプラグ用アルミナ系
絶縁体の製造方法。8. An alumina and 0.05 to 0.05% in terms of SnO.
Raw material powder containing 2% by weight of Sn-based inorganic powder, water,
And a step of adjusting the slurry containing the binder,
A step of preparing a powder from the prepared slurry, and a step of filling the obtained powder into a predetermined mold and press-molding the same to produce a press-molded body that becomes a prototype of an alumina-based insulator for a spark plug. And a step of sintering the press-formed body. A method for manufacturing an alumina-based insulator for a spark plug, comprising:
の中心貫通孔の一方側に保持される中心電極と、前記絶
縁体を保持する主体金具と、前記中心電極と対向する接
地電極とを備えたスパークプラグにおいて、前記絶縁体
は、アルミナを主成分として、Sn成分をSnO換算にて
0.05〜2.0重量%の範囲で含有することを特徴と
するスパークプラグ。9. An insulator having a center through hole, a center electrode held on one side of the center through hole of the insulator, a metal shell holding the insulator, and a ground electrode facing the center electrode. And wherein the insulator contains alumina as a main component and a Sn component in a range of 0.05 to 2.0% by weight in terms of SnO.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11207572A JP2000095557A (en) | 1998-07-23 | 1999-07-22 | Alumina-base insulator for spark plug, its production and spark plug using the same |
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JP20846098 | 1998-07-23 | ||
JP10-208460 | 1998-07-24 | ||
JP11207572A JP2000095557A (en) | 1998-07-23 | 1999-07-22 | Alumina-base insulator for spark plug, its production and spark plug using the same |
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ID=26516333
Family Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006185633A (en) * | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Ceramic heater and its manufacturing method |
JP2010514114A (en) * | 2006-12-20 | 2010-04-30 | ベルー アクチェンゲゼルシャフト | Spark plug with insulator made of high purity aluminum oxide ceramics |
JP2016018642A (en) * | 2014-07-07 | 2016-02-01 | 日本特殊陶業株式会社 | Method of manufacturing compact, insulator for spark plug, and spark plug |
-
1999
- 1999-07-22 JP JP11207572A patent/JP2000095557A/en active Pending
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JP2006185633A (en) * | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Ceramic heater and its manufacturing method |
JP2010514114A (en) * | 2006-12-20 | 2010-04-30 | ベルー アクチェンゲゼルシャフト | Spark plug with insulator made of high purity aluminum oxide ceramics |
JP2016018642A (en) * | 2014-07-07 | 2016-02-01 | 日本特殊陶業株式会社 | Method of manufacturing compact, insulator for spark plug, and spark plug |
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