JP2001048637A - アルミナ基焼結体及びその製造方法 - Google Patents
アルミナ基焼結体及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 絶縁碍子を薄肉化しても、７００℃付近の高
温下で使用において優れた耐電圧特性を有するアルミナ
基焼結体及びその製造方法を提供すること。 【構成】 Ｎａ成分、Ｋ成分、Ｆｅ成分、Ｔｉ成分のう
ち少なくともいずれか１種を副成分として含むアルミナ
基焼結体の副成分の組成比及び組織状態を規定する。ア
ルミナ基焼結体１００重量％に含まれる副成分の酸化物
換算による含有量が０．３重量％以下、且つ、該Ｎａ成
分の酸化物換算による含有量が０．０５重量％以下とす
るとともに、アルミナ基焼結体の任意の断面に長さ１０
０μｍの仮想直線を引いた場合において、該仮想直線が
横切る粒界及び気孔の合計数が５０個以下とする。
温下で使用において優れた耐電圧特性を有するアルミナ
基焼結体及びその製造方法を提供すること。 【構成】 Ｎａ成分、Ｋ成分、Ｆｅ成分、Ｔｉ成分のう
ち少なくともいずれか１種を副成分として含むアルミナ
基焼結体の副成分の組成比及び組織状態を規定する。ア
ルミナ基焼結体１００重量％に含まれる副成分の酸化物
換算による含有量が０．３重量％以下、且つ、該Ｎａ成
分の酸化物換算による含有量が０．０５重量％以下とす
るとともに、アルミナ基焼結体の任意の断面に長さ１０
０μｍの仮想直線を引いた場合において、該仮想直線が
横切る粒界及び気孔の合計数が５０個以下とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高絶縁性及び高耐電圧
性を有するアルミナ基焼結体及びその製造方法に関す
る。特には、７００℃付近の高温下での耐電圧性を要求
されるアルミナ基焼結体及びその製造方法として好適な
ものである。スパークプラグ等に用いる絶縁碍子に適用
可能である。
性を有するアルミナ基焼結体及びその製造方法に関す
る。特には、７００℃付近の高温下での耐電圧性を要求
されるアルミナ基焼結体及びその製造方法として好適な
ものである。スパークプラグ等に用いる絶縁碍子に適用
可能である。
【０００２】
【従来の技術】アルミナ基焼結体は、耐電圧性、耐熱
性、機械的強度等の各種特性に優れ、しかも安価である
ため、スパークプラグ用等の絶縁碍子やＩＣパッケージ
等の多層配線基板などの用途に用いられている。特に、
スパークプラグ等の絶縁碍子用途においては、室温から
７００℃付近の高温の広い温度域にわたって高絶縁性及
び高耐電圧性が要求される。
性、機械的強度等の各種特性に優れ、しかも安価である
ため、スパークプラグ用等の絶縁碍子やＩＣパッケージ
等の多層配線基板などの用途に用いられている。特に、
スパークプラグ等の絶縁碍子用途においては、室温から
７００℃付近の高温の広い温度域にわたって高絶縁性及
び高耐電圧性が要求される。
【０００３】従来より、スパークプラグ等の絶縁碍子用
途に用いる材料としては、ＳｉＯ2−ＣａＯ−ＭｇＯか
らなる三成分系を焼結助剤として用いたアルミナ基焼結
体が用いられてきた。しかし、この三成分系焼結助剤が
焼成後のアルミナ基焼結体の粒界に低融点ガラスとして
存在すると、７００℃付近の高温下で高電圧を印加した
際に、低融点ガラスが存在する粒界を通じて絶縁破壊を
起こしやすくなる。
途に用いる材料としては、ＳｉＯ2−ＣａＯ−ＭｇＯか
らなる三成分系を焼結助剤として用いたアルミナ基焼結
体が用いられてきた。しかし、この三成分系焼結助剤が
焼成後のアルミナ基焼結体の粒界に低融点ガラスとして
存在すると、７００℃付近の高温下で高電圧を印加した
際に、低融点ガラスが存在する粒界を通じて絶縁破壊を
起こしやすくなる。
【０００４】そこで、アルミナ基焼結体の粒界のガラス
相の耐熱性を向上させて耐電圧性を向上させるために、
種々の方法が検討されている。例えば、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2
Ｏ３及びＺｒＯ2等を焼結助剤に用いる方法が特公平７
−１７４３６号公報に開示されている。また、有機化合
物原料を用いて粒界にＹ4Ａｌ2Ｏ9結晶相を生成させる
方法が特許第２５６４８４２号公報に開示されている。
相の耐熱性を向上させて耐電圧性を向上させるために、
種々の方法が検討されている。例えば、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2
Ｏ３及びＺｒＯ2等を焼結助剤に用いる方法が特公平７
−１７４３６号公報に開示されている。また、有機化合
物原料を用いて粒界にＹ4Ａｌ2Ｏ9結晶相を生成させる
方法が特許第２５６４８４２号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年のエンジンの小型
化やバルブの大型化に伴い、スパークプラグは小径化さ
れ、それに伴い、絶縁碍子の薄肉化を進める必要があ
る。このため、従来技術を用いたアルミナ基焼結体で
は、７００℃付近の高温下で使用した場合に十分な耐電
圧性が得られない問題がある。本発明は、７００℃付近
の高温下で使用した場合でも優れた耐電圧特性を有する
アルミナ基焼結体及びその製造方法を提供することを目
的とする。
化やバルブの大型化に伴い、スパークプラグは小径化さ
れ、それに伴い、絶縁碍子の薄肉化を進める必要があ
る。このため、従来技術を用いたアルミナ基焼結体で
は、７００℃付近の高温下で使用した場合に十分な耐電
圧性が得られない問題がある。本発明は、７００℃付近
の高温下で使用した場合でも優れた耐電圧特性を有する
アルミナ基焼結体及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、Ｎａ
成分、Ｋ成分、Ｆｅ成分、Ｔｉ成分のうち少なくともい
ずれか１種を副成分として含むアルミナ基焼結体の副成
分の組成比及び組織状態（構成要件（ａ）及び（ｂ））
を規定することを要旨とする。以下に、各構成要件につ
いて説明する。
成分、Ｋ成分、Ｆｅ成分、Ｔｉ成分のうち少なくともい
ずれか１種を副成分として含むアルミナ基焼結体の副成
分の組成比及び組織状態（構成要件（ａ）及び（ｂ））
を規定することを要旨とする。以下に、各構成要件につ
いて説明する。
【０００７】（ａ）該アルミナ基焼結体１００重量％に
含まれる該副成分の酸化物換算による含有量が０．３重
量％以下、且つ、該Ｎａ成分の酸化物換算による含有量
が０．０５重量％以下であること。不純物であるＮａ成
分、Ｋ成分、Ｆｅ成分、Ｔｉ成分が多く存在すると、イ
オン伝導性若しくは粒界に局所的な低融点部が存在して
耐電圧性を低下させる要因となる。絶縁破壊が発生しや
すい箇所を形成する不純物であるＮａ成分、Ｋ成分、Ｆ
ｅ成分、Ｔｉ成分の含有量を規定することで、アルミナ
基焼結体の耐電圧性を低下させる潜在的要素を低減する
ことができる。
含まれる該副成分の酸化物換算による含有量が０．３重
量％以下、且つ、該Ｎａ成分の酸化物換算による含有量
が０．０５重量％以下であること。不純物であるＮａ成
分、Ｋ成分、Ｆｅ成分、Ｔｉ成分が多く存在すると、イ
オン伝導性若しくは粒界に局所的な低融点部が存在して
耐電圧性を低下させる要因となる。絶縁破壊が発生しや
すい箇所を形成する不純物であるＮａ成分、Ｋ成分、Ｆ
ｅ成分、Ｔｉ成分の含有量を規定することで、アルミナ
基焼結体の耐電圧性を低下させる潜在的要素を低減する
ことができる。
【０００８】これら不純物はトータルとして０．３重量
％以下であるのみならず、そのうちＮａ成分が０．０５
重量％以下であることが重要である。Ｎａ成分は市販の
アルミナ原料に比較的多く含まれている（例；０．０４
〜０．３１重量％）。Ｎａ成分が多いと、イオン伝導性
が発生し、耐電圧性を著しく低下させる。Ｎａ成分がア
ルミナ基焼結体に０．０５重量％以上含まれると、不純
物のトータル量が０．３重量％以下であっても耐電圧性
を向上させることが困難になる。
％以下であるのみならず、そのうちＮａ成分が０．０５
重量％以下であることが重要である。Ｎａ成分は市販の
アルミナ原料に比較的多く含まれている（例；０．０４
〜０．３１重量％）。Ｎａ成分が多いと、イオン伝導性
が発生し、耐電圧性を著しく低下させる。Ｎａ成分がア
ルミナ基焼結体に０．０５重量％以上含まれると、不純
物のトータル量が０．３重量％以下であっても耐電圧性
を向上させることが困難になる。
【０００９】アルミナ基焼結体の耐電圧性を劣化させる
他の不純物としては、前記のＮａ、Ｋ以外のアルカリ金
属（特にはＬｉ）や希土類を除く遷移金属（特にはＶ、
Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）が挙げられる。
したがって、アルミナ基焼結体１００重量％に含まれる
これらの他の不純物の酸化物換算による含有量も、それ
ぞれ０．１重量％以下であることが好ましい。前記の不
純物と併せてこれらの他の不純物の含有量をコントロー
ルすることで、７００℃付近の高温下における耐電圧性
をより効果的に向上できる。
他の不純物としては、前記のＮａ、Ｋ以外のアルカリ金
属（特にはＬｉ）や希土類を除く遷移金属（特にはＶ、
Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）が挙げられる。
したがって、アルミナ基焼結体１００重量％に含まれる
これらの他の不純物の酸化物換算による含有量も、それ
ぞれ０．１重量％以下であることが好ましい。前記の不
純物と併せてこれらの他の不純物の含有量をコントロー
ルすることで、７００℃付近の高温下における耐電圧性
をより効果的に向上できる。
【００１０】（ｂ）アルミナ基焼結体の任意の断面に長
さ１００μｍの仮想直線を引いた場合において、該仮想
直線が横切る粒界及び気孔の合計数が５０個以下である
こと。不純物の含有量を規定するだけでは、アルミナ基
焼結体の耐電圧性を十分に向上させることは困難であ
る。さらに、特定範囲に存在する粒界の数や気孔の数と
いった顕在的要素をも規定することが重要である。なぜ
なら、上記の不純物はこれら粒界や気孔に偏析して、７
００℃付近の高温下でガラス相の耐熱性を低下させ、ア
ルミナ基焼結体の耐電圧性を相乗的に低下させるからで
ある。
さ１００μｍの仮想直線を引いた場合において、該仮想
直線が横切る粒界及び気孔の合計数が５０個以下である
こと。不純物の含有量を規定するだけでは、アルミナ基
焼結体の耐電圧性を十分に向上させることは困難であ
る。さらに、特定範囲に存在する粒界の数や気孔の数と
いった顕在的要素をも規定することが重要である。なぜ
なら、上記の不純物はこれら粒界や気孔に偏析して、７
００℃付近の高温下でガラス相の耐熱性を低下させ、ア
ルミナ基焼結体の耐電圧性を相乗的に低下させるからで
ある。
【００１１】ここにいう「長さ１００μｍの仮想直線」
は、例えば、アルミナ基焼結体の任意の切断面を鏡面研
磨したものを撮影したＳＥＭ写真上に引くことができ
る。画像解析装置があれば、画面上で仮想直線を引いて
自動的に粒界の数や気孔の数を算出することもできる。
は、例えば、アルミナ基焼結体の任意の切断面を鏡面研
磨したものを撮影したＳＥＭ写真上に引くことができ
る。画像解析装置があれば、画面上で仮想直線を引いて
自動的に粒界の数や気孔の数を算出することもできる。
【００１２】仮想直線が横切る粒界及び気孔の合計数が
５０個以下であれば、高電圧が印加されても、アルミナ
基焼結体に絶縁破壊を生じさせる導電経路が生じにくく
なるため、耐電圧性の低下を抑えることができる。粒界
及び気孔に不純物が偏析した場合において、絶縁破壊を
効果的に回避できる。
５０個以下であれば、高電圧が印加されても、アルミナ
基焼結体に絶縁破壊を生じさせる導電経路が生じにくく
なるため、耐電圧性の低下を抑えることができる。粒界
及び気孔に不純物が偏析した場合において、絶縁破壊を
効果的に回避できる。
【００１３】すなわち、上記（ａ）及び（ｂ）の構成要
素を兼備することで、従来達成が困難であった７００℃
付近の高温下における耐電圧性を効果的に向上すること
ができる。尚、本発明のアルミナ基焼結体をスパークプ
ラグ用絶縁碍子に用いる場合は、高温下での耐電圧性を
要求される箇所にのみ本アルミナ基焼結体を用いてもよ
い。
素を兼備することで、従来達成が困難であった７００℃
付近の高温下における耐電圧性を効果的に向上すること
ができる。尚、本発明のアルミナ基焼結体をスパークプ
ラグ用絶縁碍子に用いる場合は、高温下での耐電圧性を
要求される箇所にのみ本アルミナ基焼結体を用いてもよ
い。
【００１４】請求項２の発明は、２０±５℃における熱
伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である高耐電圧性アルミナ
基焼結体を要旨とし、請求項１に記載の高耐電圧性アル
ミナ基焼結体の好ましい構成を例示したものである。
伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である高耐電圧性アルミナ
基焼結体を要旨とし、請求項１に記載の高耐電圧性アル
ミナ基焼結体の好ましい構成を例示したものである。
【００１５】アルミナ基焼結体には電圧印加によりジュ
ール熱が発生し、局在的な温度上昇によって絶縁破壊が
発生する。このとき２０±５℃における熱伝導率が２０
Ｗ／ｍ・Ｋ以上であればアルミナ基焼結体の温度上昇速
度を低く抑えることができるため、結果として７００℃
付近の高温下における耐電圧性を高めることができる。
ール熱が発生し、局在的な温度上昇によって絶縁破壊が
発生する。このとき２０±５℃における熱伝導率が２０
Ｗ／ｍ・Ｋ以上であればアルミナ基焼結体の温度上昇速
度を低く抑えることができるため、結果として７００℃
付近の高温下における耐電圧性を高めることができる。
【００１６】請求項３の発明は、アルミナ基焼結体１０
０重量％に希土類元素を酸化物換算で１０重量％以下含
む高耐電圧性アルミナ基焼結体を要旨とし、請求項１又
は請求項２に記載の高耐電圧性アルミナ基焼結体のより
好ましい構成を例示したものである。
０重量％に希土類元素を酸化物換算で１０重量％以下含
む高耐電圧性アルミナ基焼結体を要旨とし、請求項１又
は請求項２に記載の高耐電圧性アルミナ基焼結体のより
好ましい構成を例示したものである。
【００１７】希土類元素が粒界のガラス相に存在するこ
とで、粒界の耐熱性が向上するため、７００℃付近の高
温下における耐電圧性を向上することができる。希土類
元素としては、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｌａ等を用いること
ができる。安定した耐電圧性を得るには、Ｎｄを用いる
のが特に好ましい。
とで、粒界の耐熱性が向上するため、７００℃付近の高
温下における耐電圧性を向上することができる。希土類
元素としては、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｌａ等を用いること
ができる。安定した耐電圧性を得るには、Ｎｄを用いる
のが特に好ましい。
【００１８】希土類元素の添加量としては、ＲＥ2Ｏ3換
算（ＲＥは希土類元素）にてアルミナ基焼結体１００重
量％に対して１〜１０重量％、特には１〜５重量％であ
る。かかる範囲であれば、希土類元素添加による製造コ
ストの上昇を抑えつつ、効果的に７００℃付近の高温下
における耐電圧性をより効果的に向上できる。特には、
希土類元素としてＮｄを添加し、且つ、仮想直線が横切
る粒界及び気孔の合計数が２５個以下であることが好ま
しい。７００℃付近の高温下においても、極めて良好な
耐電圧値が得られるからである。
算（ＲＥは希土類元素）にてアルミナ基焼結体１００重
量％に対して１〜１０重量％、特には１〜５重量％であ
る。かかる範囲であれば、希土類元素添加による製造コ
ストの上昇を抑えつつ、効果的に７００℃付近の高温下
における耐電圧性をより効果的に向上できる。特には、
希土類元素としてＮｄを添加し、且つ、仮想直線が横切
る粒界及び気孔の合計数が２５個以下であることが好ま
しい。７００℃付近の高温下においても、極めて良好な
耐電圧値が得られるからである。
【００１９】請求項４の発明は、アルミナ基焼結体をそ
の焼成保持温度に対して−１００〜＋１５０℃の温度で
熱処理することを要旨とする高耐電圧性アルミナ基焼結
体の製造方法であり、請求項１乃至請求項３のいずれか
に記載の高耐電圧性アルミナ基焼結体の好ましい製造方
法を例示したものである。尚、本発明のアルミナ基焼結
体の熱処理は、高温下での耐電圧性を要求される箇所に
のみ部分的に熱処理するようにしてもよい。
の焼成保持温度に対して−１００〜＋１５０℃の温度で
熱処理することを要旨とする高耐電圧性アルミナ基焼結
体の製造方法であり、請求項１乃至請求項３のいずれか
に記載の高耐電圧性アルミナ基焼結体の好ましい製造方
法を例示したものである。尚、本発明のアルミナ基焼結
体の熱処理は、高温下での耐電圧性を要求される箇所に
のみ部分的に熱処理するようにしてもよい。
【００２０】アルミナ基焼結体をその焼成保持温度に対
して−１００〜＋１５０℃の温度で熱処理することで、
焼結体中の粒界や気孔の大きさを耐電圧性が良好な状態
に制御できる。下限値を焼成保持温度に対して−１００
℃に限定したのは、これより低い温度では効果が低い若
しくは粒界に偏析が発生して耐電圧性が低下するからで
ある。上限値を焼成保持温度に対して＋１５０℃に限定
したのは、これより高い温度では組織の異常粒成長によ
る焼結体密度の低下や気孔の増大を招き絶縁性が低下す
るからである。
して−１００〜＋１５０℃の温度で熱処理することで、
焼結体中の粒界や気孔の大きさを耐電圧性が良好な状態
に制御できる。下限値を焼成保持温度に対して−１００
℃に限定したのは、これより低い温度では効果が低い若
しくは粒界に偏析が発生して耐電圧性が低下するからで
ある。上限値を焼成保持温度に対して＋１５０℃に限定
したのは、これより高い温度では組織の異常粒成長によ
る焼結体密度の低下や気孔の増大を招き絶縁性が低下す
るからである。
【００２１】請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３
のいずれかに記載の高耐電圧性アルミナ基焼結体を用い
たスパークプラグ用絶縁碍子を要旨とする。かかる絶縁
碍子は、室温から７００℃付近の高温下での幅広い温度
域において優れた耐電圧性を有するスパークプラグを得
るのに好適である。特には小径タイプのスパークプラグ
用途に好適である。尚、高温下での耐電圧性を要求され
る箇所にのみ本アルミナ基焼結体を用いたスパークプラ
グ用絶縁碍子であってもよい。
のいずれかに記載の高耐電圧性アルミナ基焼結体を用い
たスパークプラグ用絶縁碍子を要旨とする。かかる絶縁
碍子は、室温から７００℃付近の高温下での幅広い温度
域において優れた耐電圧性を有するスパークプラグを得
るのに好適である。特には小径タイプのスパークプラグ
用途に好適である。尚、高温下での耐電圧性を要求され
る箇所にのみ本アルミナ基焼結体を用いたスパークプラ
グ用絶縁碍子であってもよい。
【００２２】請求項６の発明は、スパークプラグ用絶縁
碍子をその焼成保持温度に対して−１００〜＋１５０℃
の温度で熱処理することを要旨とするスパークプラグ用
絶縁碍子の製造方法であり、請求項５に記載のスパーク
プラグ用絶縁碍子の好ましい製造方法を例示したもので
ある。
碍子をその焼成保持温度に対して−１００〜＋１５０℃
の温度で熱処理することを要旨とするスパークプラグ用
絶縁碍子の製造方法であり、請求項５に記載のスパーク
プラグ用絶縁碍子の好ましい製造方法を例示したもので
ある。
【００２３】スパークプラグ用絶縁碍子をその焼成保持
温度に対して−１００〜＋１５０℃の温度で熱処理する
ことで、焼結体中の粒界や気孔の大きさを耐電圧性が良
好な状態に制御できる。下限値を焼成保持温度に対して
−１００℃に限定したのは、これより低い温度では効果
が低い若しくは粒界に偏析が発生して耐電圧性が低下す
るからである。上限値を焼成保持温度に対して＋１５０
℃に限定したのは、これより高い温度では組織の異常粒
成長による焼結体密度の低下や気孔の増大を招き絶縁性
が低下するからである。尚、本発明の熱処理をスパーク
プラグ用絶縁碍子に用いる場合は、高温下での耐電圧性
を要求される箇所にのみ部分的に熱処理するようにして
もよい。
温度に対して−１００〜＋１５０℃の温度で熱処理する
ことで、焼結体中の粒界や気孔の大きさを耐電圧性が良
好な状態に制御できる。下限値を焼成保持温度に対して
−１００℃に限定したのは、これより低い温度では効果
が低い若しくは粒界に偏析が発生して耐電圧性が低下す
るからである。上限値を焼成保持温度に対して＋１５０
℃に限定したのは、これより高い温度では組織の異常粒
成長による焼結体密度の低下や気孔の増大を招き絶縁性
が低下するからである。尚、本発明の熱処理をスパーク
プラグ用絶縁碍子に用いる場合は、高温下での耐電圧性
を要求される箇所にのみ部分的に熱処理するようにして
もよい。
【００２４】
【実施例】以下に本発明を実施例を用いて説明する。表
２に記載の平均粒径及びＮａ含有量のＡｌ２Ｏ３原料粉
末に焼結助剤として平均粒径０.６μｍのＳｉＯ２粉末
又は表１に記載の組成の粘土、平均粒径０.８μｍのＣ
ａＣＯ３粉末、平均粒径０.３μｍのＭｇＯ粉末及び平
均粒径１〜３μｍのＲＥ2Ｏ3粉末を、表２に示す量比と
なるように秤量し配合した粉末を製造する。
２に記載の平均粒径及びＮａ含有量のＡｌ２Ｏ３原料粉
末に焼結助剤として平均粒径０.６μｍのＳｉＯ２粉末
又は表１に記載の組成の粘土、平均粒径０.８μｍのＣ
ａＣＯ３粉末、平均粒径０.３μｍのＭｇＯ粉末及び平
均粒径１〜３μｍのＲＥ2Ｏ3粉末を、表２に示す量比と
なるように秤量し配合した粉末を製造する。
【００２５】これらの配合粉末にバインダーを添加し、
それぞれボールミルにて、２０ｍｍφのアルミナボール
を使用し水中１６時間混合した後、スプレードライによ
り乾燥、造粒し混合粉末を得る。これらの混合粉末をそ
れぞれ１５０ＭＰａの静水圧プレスで５０×５０×２０
ｍｍの成形体に成形し、次に大気雰囲気下において表２
示す焼成温度（１５５０℃から１６７５℃）で２時間保
持して焼成する。また、必要に応じて、表２に示す熱処
置温度で熱処理を行う。
それぞれボールミルにて、２０ｍｍφのアルミナボール
を使用し水中１６時間混合した後、スプレードライによ
り乾燥、造粒し混合粉末を得る。これらの混合粉末をそ
れぞれ１５０ＭＰａの静水圧プレスで５０×５０×２０
ｍｍの成形体に成形し、次に大気雰囲気下において表２
示す焼成温度（１５５０℃から１６７５℃）で２時間保
持して焼成する。また、必要に応じて、表２に示す熱処
置温度で熱処理を行う。
【００２６】７００℃における耐電圧値は、焼結体を１
５×１５×０.６５ｍｍに加工して、図１に示す装置に
より測定する。熱伝導率は、φ１０ｍｍ×ｔ２ｍｍの形
状に加工した後、ＪＩＳ Ｒ−１６１１に準ずるレーザ
ーフラッシュ法により測定する。不純物含有量は、焼結
体を化学分析してＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ 2
換算にて定量する。
５×１５×０.６５ｍｍに加工して、図１に示す装置に
より測定する。熱伝導率は、φ１０ｍｍ×ｔ２ｍｍの形
状に加工した後、ＪＩＳ Ｒ−１６１１に準ずるレーザ
ーフラッシュ法により測定する。不純物含有量は、焼結
体を化学分析してＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ 2
換算にて定量する。
【００２７】仮想直線が横切る粒界及び気孔の合計数
は、焼結体の任意の平面を鏡面研磨後、ＳＥＭ観察にて
１０００〜２０００倍の倍率で写真を撮り、写真上に数
本の直線を引き、直線１００μｍあたりを横切る粒界及
び気孔の数を算出する。これらの結果を表３に示す。
は、焼結体の任意の平面を鏡面研磨後、ＳＥＭ観察にて
１０００〜２０００倍の倍率で写真を撮り、写真上に数
本の直線を引き、直線１００μｍあたりを横切る粒界及
び気孔の数を算出する。これらの結果を表３に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
【表３】
【００３１】表３の結果より、本発明の範囲である試料
番号４〜試料番号１５では、７００℃の高温下において
も、５０〜７５ｋＶ／ｍｍの良好な耐電圧値が得られる
ことがわかる。特には、仮想直線が横切る粒界及び気孔
の合計数が２５個以下で、且つ、希土類元素としてＮｄ
を酸化物換算にて４．５重量％添加した実施例である試
料番号８では、耐電圧値がそれぞれ７１ｋＶ／ｍｍと、
極めて良好な耐電圧値が得られることがわかる。
番号４〜試料番号１５では、７００℃の高温下において
も、５０〜７５ｋＶ／ｍｍの良好な耐電圧値が得られる
ことがわかる。特には、仮想直線が横切る粒界及び気孔
の合計数が２５個以下で、且つ、希土類元素としてＮｄ
を酸化物換算にて４．５重量％添加した実施例である試
料番号８では、耐電圧値がそれぞれ７１ｋＶ／ｍｍと、
極めて良好な耐電圧値が得られることがわかる。
【００３２】希土類元素を含まない実施例である試料番
号４〜試料番号６でも、耐電圧値は５０〜５３ｋＶ／ｍ
ｍと良好だが、焼結体をその焼成温度より１００℃低い
温度で熱処理した実施例である試料番号１３では、同じ
く希土類元素を含まないにもかかわらず、耐電圧値が６
３ｋＶ／ｍｍと更に良好にすることができる。更に、試
料番号１５のように、希土類元素添加系で更に熱処理す
ることで、より効果的に耐電圧値を向上（７５ｋＶ／ｍ
ｍ）することができる。
号４〜試料番号６でも、耐電圧値は５０〜５３ｋＶ／ｍ
ｍと良好だが、焼結体をその焼成温度より１００℃低い
温度で熱処理した実施例である試料番号１３では、同じ
く希土類元素を含まないにもかかわらず、耐電圧値が６
３ｋＶ／ｍｍと更に良好にすることができる。更に、試
料番号１５のように、希土類元素添加系で更に熱処理す
ることで、より効果的に耐電圧値を向上（７５ｋＶ／ｍ
ｍ）することができる。
【００３３】一方、比較例である試料番号１〜試料番号
３では、３３〜４２ｋＶ／ｍｍの低い耐電圧値しか得ら
れないことがわかる。試料番号１では、仮想直線が横切
る粒界及び気孔の合計数が５０個を越えるため、耐電圧
値が４２ｋＶ／ｍｍと低い。試料番号２では、Ｎａ成分
の含有量が０．０６重量％と多いため、耐電圧値が３３
ｋＶ／ｍｍとかなり低い。試料番号３では、不純物の総
合計量が０．３重量％を越えるため、耐電圧値が４１ｋ
Ｖ／ｍｍと低い。
３では、３３〜４２ｋＶ／ｍｍの低い耐電圧値しか得ら
れないことがわかる。試料番号１では、仮想直線が横切
る粒界及び気孔の合計数が５０個を越えるため、耐電圧
値が４２ｋＶ／ｍｍと低い。試料番号２では、Ｎａ成分
の含有量が０．０６重量％と多いため、耐電圧値が３３
ｋＶ／ｍｍとかなり低い。試料番号３では、不純物の総
合計量が０．３重量％を越えるため、耐電圧値が４１ｋ
Ｖ／ｍｍと低い。
【００３４】以上の結果より、希土類元素を添加した
り、仮想直線が横切る粒界及び気孔の合計数或いはＮａ
成分や不純物の含有量をそれぞれ独立して調整するのみ
では、７００℃付近の高温下における耐電圧性を向上で
きないことがわかる。
り、仮想直線が横切る粒界及び気孔の合計数或いはＮａ
成分や不純物の含有量をそれぞれ独立して調整するのみ
では、７００℃付近の高温下における耐電圧性を向上で
きないことがわかる。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、７００℃付近の高温下
において高絶縁性及び高耐電圧性を有するアルミナ基焼
結体及びその製造方法を提供することができる。これら
を用いたスパークプラグ用絶縁体及びその製造方法によ
れば、小径プラグのように肉薄の製品でも優れた絶縁性
及び耐電圧性を発揮可能である。
において高絶縁性及び高耐電圧性を有するアルミナ基焼
結体及びその製造方法を提供することができる。これら
を用いたスパークプラグ用絶縁体及びその製造方法によ
れば、小径プラグのように肉薄の製品でも優れた絶縁性
及び耐電圧性を発揮可能である。
【図１】本発明に使用した耐電圧性の評価方法の模式図
である。
である。
１ アルミナ基焼結体からなる試験片 ２ａ アルミナ製碍筒 ２ｂ アルミナ製碍筒 ３ 封着ガラス ４ａ 電極 ４ｂ 電極 ５ 加熱用ヒータ ６ 高電圧発生装置 ７ ガラス接合体 ８ 加熱用ボックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 正也 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G030 AA03 AA04 AA07 AA08 AA11 AA16 AA27 AA36 AA37 BA12 GA04 GA05 GA22 GA25 GA27 HA05 PA21 5G059 AA03 AA05 FF01 FF02 FF14
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｎａ成分、Ｋ成分、Ｆｅ成分、Ｔｉ成分
のうち少なくともいずれか１種を副成分として含むアル
ミナ基焼結体であって、さらに以下の構成要件（ａ）及
び（ｂ）を具備することを特徴とする高耐電圧性アルミ
ナ基焼結体。 （ａ）該アルミナ基焼結体１００重量％に含まれる該副
成分の酸化物換算による含有量が０．３重量％以下、且
つ、該Ｎａ成分の酸化物換算による含有量が０．０５重
量％以下。 （ｂ）該アルミナ基焼結体の任意の断面に長さ１００μ
ｍの仮想直線を引いた場合において、該仮想直線が横切
る粒界及び気孔の合計数が５０個以下。 - 【請求項２】 ２０±５℃における熱伝導率が２０Ｗ／
ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１に記載の高
耐電圧性アルミナ基焼結体。 - 【請求項３】 前記アルミナ基焼結体１００重量％に希
土類元素を酸化物換算で１０重量％以下含むことを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の高耐電圧性アルミ
ナ基焼結体。 - 【請求項４】 前記アルミナ基焼結体をその焼成保持温
度に対して−１００〜＋１５０℃の温度で熱処理するこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の高耐電圧性アルミナ基焼結体の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の高耐電圧性アルミナ基焼結体を用いたことを特徴とす
るスパークプラグ用絶縁碍子。 - 【請求項６】 前記スパークプラグ用絶縁碍子をその焼
成保持温度に対して−１００〜＋１５０℃の温度で熱処
理することを特徴とする請求項５に記載のスパークプラ
グ用絶縁碍子の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22079499A JP4780628B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | スパークプラグ用絶縁碍子及びその製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP22079499A JP4780628B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | スパークプラグ用絶縁碍子及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001048637A true JP2001048637A (ja) | 2001-02-20 |
| JP4780628B2 JP4780628B2 (ja) | 2011-09-28 |
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|---|---|---|---|
| JP22079499A Expired - Fee Related JP4780628B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | スパークプラグ用絶縁碍子及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4780628B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1276190A1 (de) * | 2001-07-06 | 2003-01-15 | Robert Bosch Gmbh | Aluminiumoxidprodukt, insbesondere zur Verwendung als Zündkerzenisolator |
| US8148883B2 (en) | 2006-03-16 | 2012-04-03 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug used for an internal-combustion engine and a method for manufacturing the same |
| JP2014220136A (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | 日本特殊陶業株式会社 | 点火プラグ用絶縁体及び点火プラグ |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56149319A (en) * | 1980-04-18 | 1981-11-19 | Sumitomo Alum Smelt Co Ltd | Manufacture of low-soda alumina |
| JPS62187156A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-15 | 株式会社デンソー | 高絶縁性高アルミナ質磁器組成物の製造方法 |
| JPH07172910A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-07-11 | Nippon Cement Co Ltd | 高電圧碍子の製造方法 |
| JPH09315849A (ja) * | 1996-05-28 | 1997-12-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | アルミナ質焼結体又はスパークプラグ用絶縁碍子及び その製造方法 |
| JPH11195473A (ja) * | 1997-12-27 | 1999-07-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ用絶縁材料及びそれを用いたスパークプラグ |
-
1999
- 1999-08-04 JP JP22079499A patent/JP4780628B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56149319A (en) * | 1980-04-18 | 1981-11-19 | Sumitomo Alum Smelt Co Ltd | Manufacture of low-soda alumina |
| JPS62187156A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-15 | 株式会社デンソー | 高絶縁性高アルミナ質磁器組成物の製造方法 |
| JPH07172910A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-07-11 | Nippon Cement Co Ltd | 高電圧碍子の製造方法 |
| JPH09315849A (ja) * | 1996-05-28 | 1997-12-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | アルミナ質焼結体又はスパークプラグ用絶縁碍子及び その製造方法 |
| JPH11195473A (ja) * | 1997-12-27 | 1999-07-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ用絶縁材料及びそれを用いたスパークプラグ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1276190A1 (de) * | 2001-07-06 | 2003-01-15 | Robert Bosch Gmbh | Aluminiumoxidprodukt, insbesondere zur Verwendung als Zündkerzenisolator |
| US8148883B2 (en) | 2006-03-16 | 2012-04-03 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug used for an internal-combustion engine and a method for manufacturing the same |
| EP1835579A3 (en) * | 2006-03-16 | 2012-05-30 | NGK Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug for use in an internal-combustion engine and a method for manufacturing the same |
| JP2014220136A (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | 日本特殊陶業株式会社 | 点火プラグ用絶縁体及び点火プラグ |
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