JP2007042656A - Spark plug and its manufacturing method - Google Patents

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Makoto Sugimoto
誠 杉本
Koumei Masuda
浩盟 増田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spark plug in which Pb content quantity in a glaze can be greatly reduced, thereby complying with the increasing trend of environmental protection. <P>SOLUTION: In the glazing layer 2d of a spark plug 100, the total content of alkaline metal component is contained to 12 wt.% or less (including 0 wt.%), the content of B component is contained to 20-35 wt.% in oxide conversion of B<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, and Ti and Zr are blended in the ratio of 2-10 wt.% in oxide conversion weight respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は本発明はスパークプラグとその製造方法に関する。   The present invention relates to a spark plug and a manufacturing method thereof.

自動車エンジン等の内燃機関の点火用に使用されるスパークプラグは、一般に、接地電極が取り付けられる主体金具の内側に、アルミナ系セラミック等で構成された絶縁体が配置され、その絶縁体の内側に中心電極が配置された構造を有する。絶縁体は主体金具の後方側開口部から軸方向に突出し、その突出部の内側に端子金具が配置され、これがガラスシール工程により形成される導電性ガラスシール層や抵抗体等を介して中心電極と接続される。そして、その端子金具を介して高圧を印加することにより、接地電極と中心電極との間に形成されたギャップに火花放電が生ずることとなる。   A spark plug used for ignition of an internal combustion engine such as an automobile engine is generally provided with an insulator made of alumina ceramic or the like inside a metal shell to which a ground electrode is attached, and inside the insulator. It has a structure in which a center electrode is arranged. The insulator protrudes in the axial direction from the rear opening of the metal shell, and a terminal metal fitting is arranged inside the protruding portion, and this is a central electrode through a conductive glass seal layer or a resistor formed by the glass sealing process. Connected. Then, by applying a high voltage via the terminal fitting, a spark discharge is generated in the gap formed between the ground electrode and the center electrode.

ところが、プラグ温度が高くなったり、周囲の湿度が上昇したりするなどの条件が重なると、高圧印加してもギャップに飛火せず、絶縁体突出部の表面を回り込む形で端子金具と主体金具との間で放電する、いわゆるフラッシュオーバ現象が生じることがある。そのため、一般に使用されているほとんどのスパークプラグにおいては、主にこのフラッシュオーバ現象防止のために絶縁体表面に釉薬層が形成されている。他方、釉薬層は、絶縁体表面を平滑化して汚染を防止したり、化学的あるいは機械的強度を高めるといった役割も果たす。   However, if the conditions such as the temperature of the plug rises or the ambient humidity rises, the terminal metal fitting and the main metal fitting do not ignite the gap even when a high voltage is applied and wrap around the surface of the insulator protrusion. In some cases, a so-called flashover phenomenon occurs in which discharge occurs between the two. Therefore, in most spark plugs that are generally used, a glaze layer is formed on the insulator surface mainly to prevent this flashover phenomenon. On the other hand, the glaze layer also plays a role of smoothing the surface of the insulator to prevent contamination and increasing chemical or mechanical strength.

絶縁体への釉薬層の形成は、釉薬スラリーを絶縁体表面に塗布し、これを焼成する(「釉焼」と呼ばれる)ことにより行われている。スパークプラグ用のアルミナ系絶縁体の場合、焼成済みの絶縁体に対し釉焼温度1000〜1100℃で後焼付けにより釉薬層の形成を行うので、ケイ酸塩ガラスに比較的多量のPbOを配合して軟化温度を低下させた鉛ケイ酸塩ガラス系の釉薬が従来より使用されている。しかしながら、これには次のような欠点がある。
(1)下地となるアルミナ系絶縁材料と比較して線膨張係数が小さく、得られる釉薬層にヒビ割れ等が生じやすい。
(2)PbOを相当量配合しているにも拘わらず、釉焼温度が依然1000℃以上と高い。スパークプラグの製造工程では、工数削減のためガラスシール工程時に釉焼も同時に行うことが多いが、釉焼温度が上記のように高いと端子金具や中心電極の酸化が進みやすくなる難点がある。なお、釉焼温度をさらに低下させるため、NaO等のアルカリ金属酸化物を配合することが考えられるが、釉薬中のアルカリ金属成分の含有量が過度に増大すると絶縁性の低下を引き起こし、フラッシュオーバを生じやすくなる問題がある。
(3)環境保護に対する関心が地球規模で高まりつつある近年では、Pbを含有する釉薬は次第に敬遠されるようになってきている。例えばスパークプラグが多量に使用される自動車業界においては、廃棄スパークプラグによる環境への影響を考慮して、Pb含有釉薬を使用したスパークプラグの使用は将来全廃しようとの検討も進められている。
Formation of the glaze layer on the insulator is performed by applying a glaze slurry on the surface of the insulator and firing it (referred to as “glazing”). In the case of an alumina insulator for a spark plug, a glaze layer is formed by post-baking at a calcination temperature of 1000 to 1100 ° C. with respect to a baked insulator, so a relatively large amount of PbO is blended in a silicate glass. Conventionally, lead silicate glass-based glazes with a lower softening temperature have been used. However, this has the following drawbacks.
(1) The linear expansion coefficient is small as compared with the alumina-based insulating material used as a base, and the resulting glaze layer is likely to be cracked.
(2) Despite containing a considerable amount of PbO, the smoldering temperature is still as high as 1000 ° C. or higher. In the spark plug manufacturing process, calcination is often performed at the same time as the glass sealing process in order to reduce the number of steps. However, when the calcination temperature is high as described above, there is a problem that oxidation of the terminal fitting and the center electrode is likely to proceed. In order to further reduce the calcination temperature, it is conceivable to blend an alkali metal oxide such as Na 2 O, but if the content of the alkali metal component in the glaze increases excessively, it causes a decrease in insulation, There is a problem that a flashover is likely to occur.
(3) In recent years, when the interest in environmental protection is increasing on a global scale, glazes containing Pb are gradually shunned. For example, in the automobile industry in which spark plugs are used in large quantities, in consideration of the environmental impact of discarded spark plugs, the use of spark plugs containing Pb-containing glazes is being studied to eliminate them in the future.

本発明の課題の第一は、従来の釉薬と比較して低温で釉焼可能であり、かつ絶縁性も高い釉薬層を絶縁体上に形成したスパークプラグと、その製造方法とを提供することにある。また、課題の第二は、釉薬中の含有Pb量を大幅に削減でき、ひいては高まりつつある環境保護への動きにも適合したスパークプラグを提供することにある。   The first of the objects of the present invention is to provide a spark plug in which a glaze layer that can be baked at a low temperature and has a high insulating property as compared with a conventional glaze is formed on an insulator, and a method for producing the same. It is in. The second problem is to provide a spark plug that can greatly reduce the amount of Pb contained in the glaze and that is adapted to the growing trend toward environmental protection.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

本発明のスパークプラグの第一の構成(参考発明)は、中心電極と、その中心電極の外側に配置された主体金具と、その主体金具に一端が結合されて中心電極と対向するように配置された接地電極と、中心電極と主体金具との間において、中心電極の外側を覆うように配置される絶縁体と、その絶縁体の表面の少なくとも一部を覆う形態で形成される釉薬層とを有する。そして、上記課題を解決するために、該釉薬層を構成する釉薬が、被酸化元素成分が主にSi、B、Zn及びBaと、Na、K及びLiから選ばれる2種(以下、この2種の成分を共添加アルカリ金属成分という)とからなり、Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて18〜35重量%、B成分をBに酸化物換算した重量にて25〜40重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて10〜25重量%、Ba成分をBaOに酸化物換算した重量にて7〜20重量%含有するとともに、前記共添加アルカリ金属成分については、NaはNaO、KはKO、LiはLiOに酸化物換算した重量にて、それぞれ3〜9重量%含有することを特徴とする。 A first configuration (reference invention) of a spark plug of the present invention is a center electrode, a metal shell disposed outside the center electrode, and one end coupled to the metal shell so as to face the center electrode. Between the center electrode and the metal shell, an insulator disposed so as to cover the outside of the center electrode, and a glaze layer formed so as to cover at least a part of the surface of the insulator, Have And in order to solve the said subject, the glaze which comprises this glaze layer is oxidizable element component mainly selected from Si, B, Zn, and Ba and Na, K, and Li, 2 types (henceforth, this 2 It becomes because the) that species of components codoped alkali metal component, 25 a Si component 18 to 35 wt% in weight was oxide converted to SiO 2, with the weight calculated oxide B component B 2 O 3 The co-added alkali metal component contains ˜40% by weight, 10 to 25% by weight in terms of Zn component converted to ZnO, and 7 to 20% by weight in terms of Ba component converted to oxide in BaO. As for Na, Na is contained in Na 2 O, K is contained in K 2 O, and Li is contained in Li 2 O in terms of oxides in an amount of 3 to 9% by weight, respectively.

上記第一の構成に使用される表記組成の釉薬は、下地の絶縁体が例えばアルミナ系絶縁材料で構成されている場合、これとの線膨張係数の差が比較的小さいので、得られる釉薬層にヒビ割れ等が生じにくい。また、アルカリ金属成分の含有量が比較的高めに設定されていることから、従来の鉛ケイ酸塩ガラス系の釉薬よりも軟化温度が低く、釉焼温度を800〜950℃と低温化できる。従って、前述のガラスシール工程と同時に釉焼を行う場合も、中心電極や後述する端子金具等に酸化が生じにくい。   The glaze having the notation composition used in the first configuration is obtained when the underlying insulator is made of, for example, an alumina-based insulating material, since the difference in linear expansion coefficient between the insulator is relatively small. Cracks are less likely to occur. Further, since the content of the alkali metal component is set to be relatively high, the softening temperature is lower than that of the conventional lead silicate glass-based glaze, and the calcination temperature can be lowered to 800 to 950 ° C. Therefore, even when smoldering is performed at the same time as the glass sealing step described above, oxidation is unlikely to occur in the center electrode and terminal fittings described later.

また、アルカリ金属成分の含有量が高いにも拘わらず、絶縁性が良好である。これに関しては、1種類のアルカリ金属成分を単独添加するのではなく、Na、K、Liから選ばれる2種類を共添加している点が重要である。すなわち、本発明者の検討によれば、アルカリ金属成分を単独で配合した場合は、その含有量の増大に伴い釉薬の導電率が急増し、絶縁性が著しく損なわれることにつながるが、2種類のものを組み合わせて配合すると、意外にも、その合計含有量がかなり多くなっても釉薬の導電率がそれほど増加せず、良好な絶縁性が確保できることがわかった。その結果、絶縁性をそれほど低下させずにアルカリ金属成分の含有量を増大させることができ、結果として耐フラッシュオーバ性の確保と釉焼温度の低温化という2つの目的を同時に達成することが可能となるのである。なお、アルカリ金属成分の共添加による導電性抑制の効果が損なわれない範囲で、第三成分以降の他のアルカリ金属成分を配合することも可能である。   Moreover, although the content of the alkali metal component is high, the insulation is good. In this regard, it is important that one kind of alkali metal component is not added alone, but two kinds selected from Na, K and Li are co-added. That is, according to the inventor's study, when an alkali metal component is blended alone, the conductivity of the glaze increases rapidly with the increase in the content thereof, leading to a significant loss of insulation. Surprisingly, it was found that the electrical conductivity of the glaze does not increase so much even when the total content is considerably increased, and good insulation can be secured. As a result, it is possible to increase the content of alkali metal components without significantly reducing the insulation, and as a result, it is possible to simultaneously achieve the two purposes of ensuring flashover resistance and lowering the calcination temperature. It becomes. In addition, it is also possible to mix | blend other alkali metal components after the 3rd component in the range which does not impair the electroconductivity suppression effect by co-addition of an alkali metal component.

釉薬中のSi成分含有量は、SiOに酸化物換算した重量にて18〜35重量%に設定される。下地の絶縁体がアルミナ系絶縁材料で構成されている場合、該Si成分含有量が18重量%未満になると、釉薬の線膨張係数が大きくなり過ぎ、釉薬層にヒビ割れ等の欠陥が生じやすくなる。他方、該Si成分含有量が40重量%を超えると、釉薬の線膨張係数が逆に小さくなり過ぎ、釉薬層に貫入(クレージング)等の欠陥が生じやすくなる。なお、該Si成分含有量は、望ましくは25〜30重量%の範囲で設定するのがよい。 Si component content in the glaze is set to 18-35% by weight at weight was oxide converted to SiO 2. When the underlying insulator is made of an alumina-based insulating material, if the Si component content is less than 18% by weight, the linear expansion coefficient of the glaze becomes too large and defects such as cracks are likely to occur in the glaze layer. Become. On the other hand, if the Si component content exceeds 40% by weight, the linear expansion coefficient of the glaze becomes too small, and defects such as penetration (crazing) tend to occur in the glaze layer. The Si component content is desirably set in the range of 25 to 30% by weight.

また、B成分含有量は、Bに酸化物換算した重量にて25〜40重量%に設定される。該B成分含有量が25重量%未満になると、釉薬の軟化点が上昇し、所期の温度(前述の800〜950℃)での釉焼が不能となる場合がある。他方、B成分含有量が40重量%を超えると、得られる釉薬層中に分相を生じやすくなり、釉薬層が失透したり、絶縁性の低下あるいは下地との線膨張係数不適合といった問題につながる場合がある。なお、該B成分含有量は、望ましくは30〜35重量%の範囲で設定するのがよい。 Also, B component content is set in the weight calculated oxide B 2 O 3 25 to 40 wt%. If the B component content is less than 25% by weight, the softening point of the glaze increases, and smoldering at the desired temperature (the above-mentioned 800 to 950 ° C.) may be impossible. On the other hand, if the B component content exceeds 40% by weight, phase separation is likely to occur in the resulting glaze layer, and the glaze layer is devitrified, resulting in problems such as poor insulation or incompatibility with the linear expansion coefficient. May lead to a connection. The B component content is desirably set in the range of 30 to 35% by weight.

Zn成分含有量は、ZnOに酸化物換算した重量にて10〜25重量%の範囲で設定される。該Zn成分含有量が10重量%未満になると、釉薬の軟化点が上昇し、所期の温度での釉焼が不能となる場合がある。他方、該Zn成分含有量が25重量%を超えると、釉薬の線膨張係数が大きくなり過ぎ、釉薬層にヒビ割れ等の欠陥が生じやすくなる場合がある。なお、該Zn成分の含有量は、望ましくは12〜18重量%の範囲で設定するのがよい。   The Zn component content is set in the range of 10 to 25% by weight in terms of oxide converted to ZnO. When the Zn component content is less than 10% by weight, the softening point of the glaze increases, and smoldering at a desired temperature may not be possible. On the other hand, if the Zn component content exceeds 25% by weight, the linear expansion coefficient of the glaze becomes too large, and defects such as cracks may easily occur in the glaze layer. The content of the Zn component is desirably set in the range of 12 to 18% by weight.

また、Ba成分含有量は、BaOに酸化物換算した重量にて7〜20重量%の範囲で設定される。Ba成分含有量が7重量%未満になると、釉薬の絶縁性が低下し、耐フラッシュオーバー性が損なわれることにつながる場合がある。他方、Ba成分含有量が20重量%を超えると、釉薬の軟化点が上昇し、所期の温度での釉焼が不能となる場合がある。なお、該Ba成分の含有量は、望ましくは8〜15重量%の範囲で設定するのがよい。   The Ba component content is set in the range of 7 to 20% by weight in terms of oxide converted to BaO. If the Ba component content is less than 7% by weight, the insulating properties of the glaze may be lowered, and the flashover resistance may be impaired. On the other hand, if the Ba component content exceeds 20% by weight, the softening point of the glaze increases, and smoldering at the desired temperature may become impossible. The content of the Ba component is desirably set in the range of 8 to 15% by weight.

次に、釉薬中の共添加アルカリ金属成分については、NaはNaO、KはKO、LiはLiOに酸化物換算した重量にて、それらのうちの2種がそれぞれ3〜9重量%含有される。少なくともいずれかの成分の含有量が3重量%未満になると、釉薬の軟化点が上昇し、所期の温度での釉焼が不能となる場合がある。また、少なくともいずれかの成分の含有量が9重量%を超えると、釉薬の線膨張係数が大きくなり過ぎ、釉薬層にヒビ割れ等の欠陥が生じやすくなる場合がある。 Next, regarding the co-added alkali metal component in the glaze, Na is Na 2 O, K is K 2 O, Li is an oxide equivalent weight to Li 2 O, and two of them are 3 to 3, respectively. 9% by weight is contained. If the content of at least one of the components is less than 3% by weight, the softening point of the glaze increases, and smoldering at the desired temperature may not be possible. On the other hand, if the content of at least one of the components exceeds 9% by weight, the linear expansion coefficient of the glaze becomes too large, and defects such as cracks may easily occur in the glaze layer.

また、釉薬中の共添加アルカリ金属成分の合計含有量は、酸化物換算にて6〜14重量%の範囲で調整するのがよい。共添加アルカリ金属成分の合計含有量が6重量%未満になると釉薬の軟化点が上昇し、所期の温度での釉焼が不能となる場合がある。他方、該合計含有量が14重量%を超えると、釉薬の絶縁性が低下し、耐フラッシュオーバー性が損なわれる場合がある。   Moreover, the total content of the co-added alkali metal component in the glaze is preferably adjusted in the range of 6 to 14% by weight in terms of oxide. If the total content of the co-added alkali metal components is less than 6% by weight, the softening point of the glaze increases, and sintering at the desired temperature may be impossible. On the other hand, if the total content exceeds 14% by weight, the insulating properties of the glaze may be lowered, and the flashover resistance may be impaired.

さらに、釉薬中の共添加アルカリ金属成分をなす2種の成分のうち、NaはNaO、KはKO、LiはLiOにそれぞれ酸化物換算した場合に、その一方のもののモル含有量をA1、他方のもののモル含有量をA2としたときのA1/A2の値を1.0〜2.0の範囲で調整するのがよい。A1/A2の値がこの範囲を上側ないし下側に外れると、アルカリ金属成分の共添加による導電性抑制の効果を十分達成できず、ひいては釉薬の絶縁性が低下して耐フラッシュオーバー性が損なわれる場合がある。なお、A1/A2の値は望ましくは1.5〜2.0の範囲で調整するのがよい。 Further, of the two components constituting the co-added alkali metal component in the glaze, Na is Na 2 O, K is K 2 O, and Li is Li 2 O, respectively. It is preferable to adjust the value of A1 / A2 in the range of 1.0 to 2.0 when the content is A1 and the molar content of the other is A2. If the value of A1 / A2 deviates from this range to the upper side or lower side, the effect of suppressing the conductivity by co-addition of alkali metal components cannot be achieved sufficiently, and consequently the insulating properties of the glaze are lowered and the flashover resistance is impaired. May be. The value of A1 / A2 is desirably adjusted in the range of 1.5 to 2.0.

なお、アルカリ金属成分含有量の増加に伴う釉薬の導電性上昇を抑えるには、共添加アルカリ金属成分として、NaとKの2種を用いることがとりわけ望ましい。この場合、Na成分をNaOに酸化物換算した重量にて3〜9重量%、K成分をKOに酸化物換算した重量にて3〜9重量%含有させるのがよい。 In order to suppress the increase in the conductivity of the glaze accompanying the increase in the content of the alkali metal component, it is particularly desirable to use two kinds of Na and K as the co-added alkali metal component. In this case, it is preferable to contain 3 to 9% by weight of the Na component in terms of oxide converted to Na 2 O and 3 to 9% by weight of the K component in terms of oxide converted to K 2 O.

また、釉薬中のカチオン成分、すなわちSi成分、B成分、Zn成分、Ba成分及び共添加アルカリ金属成分の、各酸化物換算した値における合計含有量は、95重量%以上となっていることが望ましい。これらの合計含有量が95重量%未満になると釉薬の軟化点が上昇し、所期の温度での釉焼が不能となる場合がある。なお、該合計含有量は、望ましくは97重量%以上になっているのがよい。   In addition, the total content of the cation component in the glaze, that is, the Si component, the B component, the Zn component, the Ba component, and the co-added alkali metal component, in terms of each oxide, is 95% by weight or more. desirable. When the total content thereof is less than 95% by weight, the softening point of the glaze increases, and smoldering at a desired temperature may be impossible. The total content is desirably 97% by weight or more.

次に、釉薬には、補助カチオン成分として、Al、Ca、Fe、Zr、Ti、Sr、Mg、Bi、Ni、Sn、P及びMnの1種又は2種以上を、AlはAlに、CaはCaOに、FeはFeに、ZrはZrOに、TiはTiOに、SrはSrOに、MgはMgOに、BiはBiに、NiはNiOに、SnはSnOに、PはPに、MnはMnOにそれぞれ酸化物換算した重量にて合計で5重量%以下の範囲で含有させることができる。これらの成分は、各種目的に応じて積極的に添加することもできるし、原料(あるいは、後述する釉薬スラリーの調製時に配合する粘土鉱物)や溶融工程における耐火材等からの不純物(あるいはコンタミ)として不可避に混入する場合もある。なお、釉薬の原料におけるFe成分源としては、Fe(II)イオン系のもの(例えばFeO)とFe(III)イオン系のもの(例えばFe)とのいずれも使用可能であるが、最終的な釉薬層中のFe成分の含有量は、Feイオンの価数に関係なくFeに換算した値で表示するものとする。 Next, the glaze contains one or more of Al, Ca, Fe, Zr, Ti, Sr, Mg, Bi, Ni, Sn, P and Mn as auxiliary cation components, and Al is Al 2 O 3 In addition, Ca is CaO, Fe is Fe 2 O 3 , Zr is ZrO 2 , Ti is TiO 2 , Sr is SrO, Mg is MgO, Bi is Bi 2 O 3 , Ni is NiO, Sn can be contained in SnO 2 , P can be contained in P 2 O 5 , and Mn can be contained in MnO in a total amount of 5% by weight or less in terms of oxide. These components can be positively added according to various purposes, and impurities (or contamination) from raw materials (or clay minerals to be blended when preparing the glaze slurry described later) and refractory materials in the melting process, etc. May be inevitably mixed. In addition, as an Fe component source in the raw material of the glaze, both of Fe (II) ion type (for example, FeO) and Fe (III) ion type (for example, Fe 2 O 3 ) can be used. The content of the Fe component in the final glaze layer is displayed as a value converted to Fe 2 O 3 regardless of the valence of Fe ions.

上記補助カチオン成分の合計含有量が5重量%を超えると、主カチオン成分の合計含有量95重量%以上を確保できなくなる。補助カチオン成分の合計含有量は、望ましくは3.0重量%以下とするのがよい。なお、以下の説明において、主カチオン成分と補助カチオン成分とを総称する場合に、単にカチオン成分と記すことがある。   If the total content of the auxiliary cation component exceeds 5% by weight, it becomes impossible to ensure a total content of 95% by weight or more of the main cation component. The total content of auxiliary cation components is desirably 3.0% by weight or less. In the following description, when the main cation component and the auxiliary cation component are collectively referred to, they may be simply referred to as a cation component.

例えばAl成分は、5重量%以下の範囲で配合することで、釉薬の失透を抑制する効果を得ることができる。また、他の成分も、釉薬の軟化温度を調整するために適宜配合することができる。特にBiの配合は、釉薬の軟化温度を下げる上で効果的である。 For example, the Al component can be blended in the range of 5% by weight or less to obtain the effect of suppressing the devitrification of glaze. In addition, other components can be appropriately blended in order to adjust the softening temperature of the glaze. In particular, the blending of Bi 2 O 3 is effective in lowering the softening temperature of the glaze.

また、釉薬は、Pb成分を実質的に含有しないか(ただし、釉薬原料等から不可避的に混入するものを除く)、含有していてもその含有量がPbO換算にて1.0重量%以下のものとすることができる。例えば、釉薬中にPb成分が価数の低いイオン(例えばPb2+)の形で含有されていると、釉薬層表面からのコロナ放電等によりこれが価数の高いイオン(例えばPb3+)に酸化され、釉薬層の絶縁性が低下して耐フラッシュオーバ性が損なわれる場合がある。他方、最近は環境保護への関心が高まりつつあることから、釉薬についても無鉛系の材料が模索されている。その点、本発明のスパークプラグに使用される釉薬は、前記カチオン成分がPb成分を含まないことから、例えば不可避不純物として含有される1.0重量%程度までのものを除けば、Pbを実質的に含有しないレベルにまで低減しても全く問題を生じないので、好都合であるといえる。すなわち、本発明の第二の課題が解決される。なお、Pbの含有量は望ましくは0.1重量%以下とするのがよい。 Further, the glaze does not substantially contain the Pb component (excluding those that are inevitably mixed from the glaze raw material), or even if contained, the content is 1.0% by weight or less in terms of PbO Can be. For example, if the Pb component is contained in the glaze in the form of a low valence ion (for example, Pb 2+ ), this is oxidized to a high valence ion (for example, Pb 3+ ) by corona discharge from the glaze layer surface. In some cases, the insulating property of the glaze layer is lowered and the flashover resistance is impaired. On the other hand, recently, interest in environmental protection is increasing, and lead-free materials are being sought for glazes. In that respect, the glaze used in the spark plug of the present invention is substantially free from Pb except for those containing up to about 1.0% by weight contained as unavoidable impurities, for example, because the cation component does not contain a Pb component. Even if it is reduced to a level that does not contain it, it does not cause any problem, so it can be said that it is advantageous. That is, the second problem of the present invention is solved. The Pb content is desirably 0.1% by weight or less.

次に、本発明のスパークプラグの第二の構成は、釉薬層を除くその要部は前記した第一の構成と同様である。そして、釉薬層を構成する釉薬が、カチオン成分の主体(以下、主カチオン成分という)Si、B、Zn及びBaと、Ti及びZrから選ばれる少なくとも1種とからなり、Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて20〜40重量%、B成分をBに酸化物換算した重量にて20〜35重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて15〜25重量%、Ba成分をBaOに酸化物換算した重量にて10〜23重量%含有するとともに、Ti及びZrは、TiはTiOに、ZrはZrOにそれぞれ酸化物換算した重量にて合計で2〜10重量%含有し、かつNa、K及びLiから選ばれる少なくとも1種をアルカリ金属成分として、NaはNaO、KはKO、LiはLiOに酸化物換算した重量にて、その合計含有量を12重量%以下とし、さらにPbの含有量をPbOに酸化物換算した形にて0.1重量%以下としたことを特徴とする。 Next, the 2nd structure of the spark plug of this invention is the same as that of the above-mentioned 1st structure except the glaze layer. The glaze constituting the glaze layer is mainly a cationic component (hereinafter, mainly referred to the cationic component) Si, B, and Zn, and Ba, it consists of at least one selected from Ti and Zr, the Si component in SiO 2 20 to 40 wt% with the weight calculated oxide, 15-25 weight B component B 2 O 3 20 to 35 wt% with the weight calculated oxide at weight was in terms of oxide of Zn component ZnO %, And Ba component is contained in an amount of 10 to 23% by weight in terms of oxide to BaO, and Ti and Zr are Ti in TiO 2 and Zr in ZrO 2 in terms of oxide in total 2 10 wt% and at least one selected from Na, K and Li as an alkali metal component, Na is Na 2 O, K is K 2 O, Li is Li 2 O in terms of oxide ,That A total content of 12 wt% or less, further characterized in that the content of Pb was at oxide conversion to form a 0.1% by weight or less PbO.

この第二の構成は、次の4つの発明を含む。これら4つの発明は、任意の2以上のものを組み合わせて実施することもできる。
(第一発明)Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて20〜38重量%とする(第二〜第四発明の少なくともいずれかと組み合わせが可能である)。
(第二発明)ZrのZrO換算重量含有率を3.4重量%以下とする(第一、第三及び第四発明の少なくともいずれかと組み合わせが可能である)。
(第三発明)TiのTiO換算重量含有率を1.5重量%以上とする(第一、第二及び第四発明の少なくともいずれかと組み合わせが可能である)。
(第四発明)ZrのZrO換算重量含有率をWZr 、TiのTiO換算重量含有率をWTiとして、WTi/WZrを0.2〜10とする(第一〜第三発明の少なくともいずれかと組み合わせが可能である)。
This second configuration includes the following four inventions. These four inventions can also be implemented in combination of any two or more.
(First invention) The Si component is 20 to 38% by weight in terms of oxide converted to SiO 2 (can be combined with at least one of the second to fourth inventions).
(Second invention) The ZrO 2 equivalent weight content of Zr is 3.4% by weight or less (can be combined with at least one of the first, third and fourth inventions).
(Third invention) The TiO 2 equivalent weight content of Ti is 1.5% by weight or more (can be combined with at least one of the first, second and fourth inventions).
(Fourth invention) The ZrO 2 equivalent weight content of Zr is WZr, the Ti TiO 2 equivalent weight content is WTi, and WTi / WZr is 0.2 to 10 (with at least one of the first to third inventions) Can be combined).

上記本発明の第二の構成の作用・効果について、上記の第一〜第四発明の作用・効果を含め、以下に詳しく説明する。本発明の第二の構成のスパークプラグの要部をなす釉薬層においては、アルカリ金属成分の合計含有量範囲を12重量%以下(0重量%を含む)の範囲に留め、また、B成分の含有量範囲をBに酸化物換算した重量にて20〜35重量%に留めつつ、Ti及びZrをそれぞれ酸化物換算した重量にて合計で2〜10重量%の割合で配合した点に特徴がある。アルカリ金属成分の合計含有量及びB成分の含有量を上記の範囲に留めることにより、厚さが均一で気泡等の欠陥の少ない釉薬層をより形成しやすくできる効果を奏する。 The operation and effect of the second configuration of the present invention will be described in detail below, including the operation and effect of the first to fourth inventions. In the glaze layer constituting the main part of the spark plug of the second configuration of the present invention, the total content range of the alkali metal component is limited to 12% by weight or less (including 0% by weight). The content range was limited to 20 to 35% by weight in terms of oxide converted to B 2 O 3 , and Ti and Zr were blended at a ratio of 2 to 10% by weight in terms of oxides respectively. There is a feature. By keeping the total content of the alkali metal component and the content of the B component within the above ranges, there is an effect that the glaze layer having a uniform thickness and few defects such as bubbles can be more easily formed.

アルカリ金属成分とB成分との含有量を削減することにより、上記のような効果が得られる理由は、以下のように考えられる。すなわち、後述する本発明の製造方法において、釉薬粉末を釉薬スラリーとして調製する際に、アルカリ金属成分とB成分との配合量が多いと、これら成分が水等のスラリー溶媒中に溶出し、スラリーの粘度を上昇させる場合がある。スラリーの粘度が極端に高くなると(例えば1000mPa・sを超えて高くなると)、均一な釉薬粉末塗布層が得にくくなり、また、気泡等が巻き込まれる可能性も高くなる。しかしながら、上記のようなアルカリ金属成分とB成分との含有量範囲を選択することで、粘度が小さく流動性に富む釉薬スラリーを容易に調製することが可能となり、厚さが均一で欠陥の少ない釉薬層を得やすくなるものと考えられる。   The reason why the above effects can be obtained by reducing the contents of the alkali metal component and the B component is considered as follows. That is, in the production method of the present invention to be described later, when the glaze powder is prepared as a glaze slurry, if the blending amount of the alkali metal component and the B component is large, these components are eluted in a slurry solvent such as water, and the slurry May increase the viscosity. When the viscosity of the slurry becomes extremely high (for example, it exceeds 1000 mPa · s), it becomes difficult to obtain a uniform glaze powder coating layer, and the possibility that bubbles and the like are involved is increased. However, by selecting the content range of the alkali metal component and the B component as described above, it becomes possible to easily prepare a glaze slurry having low viscosity and high fluidity, and has a uniform thickness and few defects. It is thought that it becomes easy to obtain a glaze layer.

なお、アルカリ金属成分及びB成分の含有量が減少すれば、釉薬の軟化温度、すなわち釉焼温度が上昇することにつながるが、すでに説明した通り、この軟化温度の上昇を抑制するために従来は、多量のPbOを釉薬中に配合していた。しかしながら、上記第二の構成では、PbOに代えてTi及びZr系の酸化物成分を配合することで、釉薬の軟化温度上昇を抑制しつつPb成分の含有量を大幅に削減すること、具体的にはPbO換算にて0.1重量%以下とすることに成功している。従って、前記した本発明の第二の課題が解決される。なお、Pb成分は、釉薬原料等から不可避的に混入するものを除いて実質的に含有されないことがさらに望ましい。   If the contents of the alkali metal component and the B component are reduced, the softening temperature of the glaze, that is, the calcination temperature, is increased. As described above, in order to suppress the increase in the softening temperature, the conventional method has been proposed. A large amount of PbO was blended in the glaze. However, in the second configuration, the content of the Pb component can be significantly reduced while suppressing an increase in the softening temperature of the glaze by blending Ti and Zr-based oxide components instead of PbO. Has been successfully reduced to 0.1 wt% or less in terms of PbO. Therefore, the second problem of the present invention described above is solved. In addition, it is further desirable that the Pb component is not substantially contained except for those inevitably mixed from the glaze raw material.

また、下地の絶縁体が例えばアルミナ系絶縁材料で構成されている場合、これとの線膨張係数の差が比較的小さいので、得られる釉薬層にヒビ割れ等が生じにくい。そして、従来の鉛ケイ酸塩ガラス系の釉薬よりも軟化温度が低く、釉焼温度を800〜950℃と低温化できる。従って、前述のガラスシール工程と同時に釉焼を行う場合も、中心電極や後述する端子金具等に酸化が生じにくい。さらに、アルカリ金属成分の含有量が削減されるので、釉薬層の絶縁性(ひいては耐フラッシュオーバ性)が良好である。また、Ti及びZr系の酸化物成分を配合することにより、得られる釉薬層の耐水性あるいは耐薬品性が改善され、例えば釉薬層中のアルカリ金属成分が含有されている場合でも、その溶出が抑制されて釉薬層の耐電圧性能向上に寄与する。Zr成分に関しては、釉薬層の耐薬品性改善効果がTi成分に比して一層顕著である。なお、ここで「耐水性が良好」とは、例えば形成された釉薬層からの水への成分溶出が起こりにくいことの他、釉薬フリットを水性スラリーの形で長時間放置した場合に、成分溶出によるスラリーの粘性が高くなる不具合を生じにくくなるということも意味する。   Further, when the underlying insulator is made of, for example, an alumina-based insulating material, the difference in linear expansion coefficient from this is relatively small, so that the resulting glaze layer is unlikely to crack. And the softening temperature is lower than the conventional lead silicate glass-based glaze, and the calcination temperature can be lowered to 800-950 ° C. Therefore, even when smoldering is performed at the same time as the glass sealing step described above, oxidation is unlikely to occur in the center electrode and terminal fittings described later. Furthermore, since the content of the alkali metal component is reduced, the insulating property (and consequently flashover resistance) of the glaze layer is good. In addition, by blending Ti and Zr-based oxide components, the water resistance or chemical resistance of the resulting glaze layer is improved. For example, even when an alkali metal component in the glaze layer is contained, the elution is prevented. It is suppressed and contributes to the withstand voltage performance improvement of the glaze layer. Regarding the Zr component, the effect of improving the chemical resistance of the glaze layer is more remarkable than that of the Ti component. Here, “good water resistance” means, for example, that the elution of the component from the formed glaze layer to water is unlikely to occur and the elution of the component when the glaze frit is left in the form of an aqueous slurry for a long time. It also means that it becomes difficult to cause a problem that the viscosity of the slurry becomes high.

第二の構成において、アルカリ金属成分の合計含有量が酸化物換算にて12重量%を超えると、釉薬スラリーの流動性改善効果、ひいては、得られる釉薬層厚さの均一化あるいは欠陥減少といった該第二の構成特有の効果が顕著に達成できなくなる。また、釉薬の絶縁性確保という点においても、上記範囲を超えてアルカリ金属成分を配合することは不利に作用する。一方、釉薬層Ti及びZr系の酸化物成分の配合により軟化点上昇を抑制しているため、上記アルカリ金属成分については、例えば釉薬原料等から不可避的に混入するものを除いて、実質的に含有されないレベルにまで削減することも可能である。例えば、その含有量を6重量%未満、望ましくは5重量%未満とすることで、アルカリ金属成分削減による絶縁性向上効果は一層顕著に達成できるといえる。なお、釉焼温度や溶融釉薬層の流動性改善等のため、ある程度のアルカリ金属成分を配合せざるを得ない場合、前記した第一の構成と同様に、2種以上のアルカリ金属成分を共添加することが、絶縁性向上の上でより有効である。   In the second configuration, when the total content of the alkali metal components exceeds 12% by weight in terms of oxide, the effect of improving the fluidity of the glaze slurry, and thus the resulting glaze layer thickness or defect reduction The effect peculiar to the second configuration cannot be achieved significantly. Also, in terms of securing the insulating properties of the glaze, it is disadvantageous to add the alkali metal component beyond the above range. On the other hand, since the increase in the softening point is suppressed by blending the glaze layer Ti and the Zr-based oxide component, for the alkali metal component, for example, except for those inevitably mixed from the glaze raw material, etc. It is also possible to reduce to a level not containing. For example, when the content is less than 6% by weight, desirably less than 5% by weight, it can be said that the effect of improving the insulation by reducing the alkali metal component can be achieved more remarkably. In addition, in order to improve the fluidity of the calcination temperature and the molten glaze layer, etc., when a certain amount of alkali metal components must be blended, two or more types of alkali metal components can be used together as in the first configuration described above. Addition is more effective in improving insulation.

次に、Ti及びZrの合計含有量が酸化物換算した重量にて2重量%未満になると、釉薬の軟化点上昇抑制効果が不足し、所期の温度での釉焼が不能となる場合がある。一方、該合計含有量が10重量%を超えると、釉焼により得られる釉薬層が失透しやすくなる不具合を生ずる。また、Ti及びZrの酸化物は、適量配合した場合に、例えば他の酸化物成分との共晶反応等により釉薬の軟化温度低下に寄与するが、これら酸化物は単独では本質的に高融点酸化物であり、合計含有量が10重量%を超えると、釉薬の軟化点が逆に上昇して所期の温度での釉焼が不能となる不具合を招くこともある。Ti及びZrの酸化物換算による合計含有量は、望ましくは3〜8重量%とするのがよい。   Next, if the total content of Ti and Zr is less than 2% by weight in terms of oxide, the glaze softening point increase inhibiting effect is insufficient, and smoldering at the desired temperature may not be possible. is there. On the other hand, when the total content exceeds 10% by weight, a glaze layer obtained by the calcination is likely to be devitrified. In addition, Ti and Zr oxides, when mixed in appropriate amounts, contribute to lowering the softening temperature of the glaze, for example, by eutectic reaction with other oxide components. If it is an oxide and the total content exceeds 10% by weight, the softening point of the glaze is raised, which may lead to inconvenience that the calcination at the desired temperature becomes impossible. The total content of Ti and Zr in terms of oxide is desirably 3 to 8% by weight.

なお、Zr成分はTi成分よりも溶融釉薬の粘性を増加させる傾向がやや大きいため、溶融釉薬の流動性を高め、より均一で外観に優れた釉薬層を形成する観点においては、前記第二発明のようにZr成分の含有量を、ZrO換算重量含有率にて3.4重量%以下、望ましくは3.0重量%以下とするのがよい。 The Zr component has a slightly larger tendency to increase the viscosity of the molten glaze than the Ti component. Therefore, from the viewpoint of improving the fluidity of the molten glaze and forming a more uniform and excellent appearance glaze layer, the second invention As described above, the content of the Zr component is not more than 3.4% by weight, preferably not more than 3.0% by weight in terms of the weight content in terms of ZrO 2 .

他方、Ti成分については、Zr成分と比較すれば溶融釉薬の粘性増加の影響が少ないため、前記第三発明のようにTiO換算重量含有率を1.5重量%以上とすることで、より耐水性あるいは耐薬品性に優れた釉薬層を良好に形成することができる。 On the other hand, for the Ti component, since the influence of the increase in the viscosity of the molten glaze is small compared with the Zr component, by making the TiO 2 equivalent weight content as 1.5% by weight or more as in the third invention, A glaze layer excellent in water resistance or chemical resistance can be formed satisfactorily.

なお、Ti成分が過剰になると、釉薬層の線膨張係数が低くなり過ぎて、下地の絶縁体が例えばアルミナ系絶縁材料で構成されている場合は、その線膨張係数の差により、釉薬層に貫入(クレージング)等の不具合が発生することもありうる。従って、このような不具合を解消しつつ耐水性あるいは耐薬品性に優れ、かつ溶融釉薬の流動性を高めて均一で外観の良好な釉薬層を得るには、Ti成分とZr成分とを共添加することが望ましい。具体的には、前記した第四発明のように、ZrのZrO換算重量含有率をWZr 、TiのTiO換算重量含有率をWTiとして、WTi/WZrを0.2〜10とするのがよい。WTi/WZrが0.2未満になると、Ti成分の含有量が相対的に不足しやすくなり、耐水性あるいは耐薬品性の向上効果を十分に得ようとした場合にZr成分の含有量を増やさざるを得なくなる。その結果、溶融釉薬の粘性が増大して釉薬層の外観不良を生じやすくなる場合がある。他方、WTi/WZrが10を超えると、耐水性あるいは耐薬品性の向上効果を十分に得ようとした場合に、Ti成分の含有量を増やさざるを得なくなる。その結果、釉薬層の線膨張係数が低くなり過ぎて、クレージング等が発生しやすくなる場合がある。なお、WTi/WZrは、望ましくは0.5〜7とするのがよい。 If the Ti component is excessive, the linear expansion coefficient of the glaze layer becomes too low, and if the underlying insulator is made of, for example, an alumina-based insulating material, the difference in the linear expansion coefficient results in the glaze layer. Problems such as penetration (crazing) may occur. Therefore, in order to obtain a glaze layer that is excellent in water resistance or chemical resistance while eliminating such problems, and improving the fluidity of the molten glaze to obtain a uniform and good appearance, a Ti component and a Zr component are added together. It is desirable to do. Specifically, as in the fourth invention described above, the weight content of Zr in terms of ZrO 2 is WZr, the weight content of Ti in terms of TiO 2 is WTi, and WTi / WZr is 0.2 to 10. Good. When WTi / WZr is less than 0.2, the content of the Ti component tends to be relatively insufficient, and the content of the Zr component is increased when an effect of improving water resistance or chemical resistance is sufficiently obtained. It must be. As a result, the viscosity of the molten glaze may increase and the glaze layer may have a poor appearance. On the other hand, if WTi / WZr exceeds 10, when the effect of improving the water resistance or chemical resistance is sufficiently obtained, the content of the Ti component must be increased. As a result, the linear expansion coefficient of the glaze layer becomes too low, and crazing or the like may occur easily. The WTi / WZr is preferably 0.5-7.

上記第二の構成において、釉薬中のSi成分含有量は、SiOに酸化物換算した重量にて20〜40重量%に設定される。下地の絶縁体がアルミナ系絶縁材料で構成されている場合、該Si成分含有量が20重量%未満になると、釉薬の線膨張係数が大きくなり過ぎ、釉薬層にヒビ割れ等の欠陥が生じやすくなる。他方、該Si成分含有量が40重量%を超えると、釉薬の線膨張係数が逆に小さくなり過ぎ、釉薬層に貫入(クレージング)等の欠陥が生じやすくなる。なお、該Si成分含有量は、前記第一発明のように38%重量以下とすることで、釉薬層への貫入等の欠陥発生を一層生じにくくすることができる。なお、Si成分含有量は、より望ましくは、SiO酸化物換算重量にて、25〜35重量%の範囲で設定するのがよい。 In the second configuration, Si component content in the glaze is set to 20-40% by weight at weight was oxide converted to SiO 2. When the underlying insulator is made of an alumina-based insulating material, if the Si component content is less than 20% by weight, the linear expansion coefficient of the glaze becomes too large and defects such as cracks are likely to occur in the glaze layer. Become. On the other hand, if the Si component content exceeds 40% by weight, the linear expansion coefficient of the glaze becomes too small, and defects such as penetration (crazing) tend to occur in the glaze layer. It should be noted that, when the Si component content is set to 38% by weight or less as in the first invention, it is possible to further reduce the occurrence of defects such as penetration into the glaze layer. The Si component content is more desirably set in the range of 25 to 35% by weight in terms of SiO 2 oxide.

また、第二の構成において、B成分含有量は、Bに酸化物換算した重量にて20〜35重量%に設定される。該B成分含有量が20重量%未満になると、釉薬の軟化点が上昇し、所期の温度(前述の800〜950℃)での釉焼が不能となる。他方、B成分含有量が35重量%を超えると、釉薬スラリーの流動性改善効果、ひいては、得られる釉薬層厚さの均一化あるいは欠陥減少といった第二の構成特有の効果が顕著に達成できなくなる。また、得られる釉薬層中に分相を生じて釉薬層が失透したり、絶縁性の低下あるいは下地との線膨張係数不適合といった問題を生じやすくなる点においても、不利に作用する。なお、該B成分含有量は、望ましくは20〜28重量%の範囲で設定するのがよい。 Further, in the second configuration, B component content is set in the weight calculated oxide B 2 O 3 20 to 35 wt%. When the B component content is less than 20% by weight, the softening point of the glaze increases, and smoldering at the desired temperature (the aforementioned 800 to 950 ° C.) becomes impossible. On the other hand, when the B component content exceeds 35% by weight, the fluidity improvement effect of the glaze slurry, and consequently the effect specific to the second configuration such as uniformization of the thickness of the glaze layer or reduction of defects cannot be achieved. . In addition, it also has a disadvantage in that phase separation occurs in the resulting glaze layer, and the glaze layer is devitrified, and problems such as a decrease in insulation or incompatibility with the linear expansion coefficient with the base are likely to occur. The B component content is desirably set in the range of 20 to 28% by weight.

なお、釉薬スラリーの流動性改善効果を高める観点において、B成分とアルカリ金属成分の合計含有量(酸化物換算)は42重量%以下、望ましくは35重量%以下とするのがよい。また、釉焼温度の過度の上昇を抑制する観点において、アルカリ金属成分とTi及びZr成分との合計含有量(酸化物換算)は、8重量%以上に確保することが望ましい。   In addition, from the viewpoint of enhancing the fluidity improving effect of the glaze slurry, the total content of B component and alkali metal component (as oxide) is 42% by weight or less, desirably 35% by weight or less. Further, from the viewpoint of suppressing an excessive increase in the calcination temperature, it is desirable to ensure that the total content of the alkali metal component and the Ti and Zr components (as oxide) is 8% by weight or more.

次に、第二の構成においてZn成分含有量は、ZnOに酸化物換算した重量にて15〜25重量%の範囲で設定される。該Zn成分含有量が15重量%未満になると、釉薬の軟化点が上昇しすぎ、所期の温度での釉焼が不能となる場合がある。他方、該Zn成分含有量が25重量%を超えると、釉薬の線膨張係数が大きくなり過ぎ、釉薬層にヒビ割れ等の欠陥が生じやすくなる場合がある。なお、該Zn成分の含有量は、望ましくは15〜20重量%、さらに望ましくは17〜20重量%の範囲で設定するのがよい。   Next, in the second configuration, the Zn component content is set in the range of 15 to 25% by weight in terms of oxide converted to ZnO. If the Zn component content is less than 15% by weight, the softening point of the glaze may increase too much, and smoldering at the desired temperature may not be possible. On the other hand, if the Zn component content exceeds 25% by weight, the linear expansion coefficient of the glaze becomes too large, and defects such as cracks may easily occur in the glaze layer. In addition, the content of the Zn component is desirably set in the range of 15 to 20% by weight, and more desirably in the range of 17 to 20% by weight.

また、第二の構成においてBa成分含有量は、BaOに酸化物換算した重量にて10〜23重量%の範囲で設定される。Ba成分含有量が10重量%未満になると、釉薬の絶縁性が低下し、耐フラッシュオーバー性が損なわれる場合がある。他方、Ba成分含有量が23重量%を超えると、釉薬の軟化点が上昇し、所期の温度での釉焼が不能となる場合がある。なお、該Ba成分の含有量は、望ましくは12〜18重量%の範囲で設定するのがよい。   In the second configuration, the Ba component content is set in the range of 10 to 23% by weight in terms of oxide converted to BaO. If the Ba component content is less than 10% by weight, the insulating properties of the glaze may deteriorate and the flashover resistance may be impaired. On the other hand, if the Ba component content exceeds 23% by weight, the softening point of the glaze increases, and smoldering at the desired temperature may become impossible. In addition, the content of the Ba component is desirably set in the range of 12 to 18% by weight.

なお、本発明のスパークプラグの第一の構成及び第二の構成においては、釉薬中における上記カチオン成分ないし補助カチオン成分は、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、釉薬層中における、前記酸化物換算した値での元素成分の含有量が前述の範囲のものとなっていれば、本発明の範囲に属するものとみなす。   In the first configuration and the second configuration of the spark plug of the present invention, the cation component or auxiliary cation component in the glaze is mainly contained in the form of an oxide. Due to factors such as the formation of a glass phase, it is often impossible to directly identify the presence form due to oxides. In this case, if the content of the element component in the glaze layer in terms of the oxide is within the above range, it is regarded as belonging to the scope of the present invention.

ここで、絶縁体上に形成された釉薬層の各カチオン成分の含有量は、例えばEPMA(電子プローブ微小分析)やXPS(X線光電子分光)等の公知の微小分析方法を用いて同定できる。例えばEPMAを用いる場合、特性X線の測定には、波長分散方式とエネルギー分散方式のいずれを用いてもよい。また、絶縁体から釉薬層を剥離し、これを化学分析あるいはガス分析することにより組成同定する方法もある。   Here, the content of each cation component in the glaze layer formed on the insulator can be identified using a known microanalysis method such as EPMA (electron probe microanalysis) or XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). For example, when EPMA is used, either the wavelength dispersion method or the energy dispersion method may be used to measure characteristic X-rays. There is also a method of identifying the composition by peeling the glaze layer from the insulator and subjecting it to chemical analysis or gas analysis.

また、上記釉薬層を有する本発明のスパークプラグは、絶縁体の貫通孔内において、中心電極と一体に、又は導電性結合層を間に挟んで中心電極と別体に設けられた軸状の端子金具部を備えたものとして構成できる。この場合、該スパークプラグ全体を約500℃に保持し、絶縁体を介して端子金具部と主体金具との間で通電することにより絶縁抵抗値を測定することができる。そして、高温での絶縁耐久性を確保するために、この絶縁抵抗値は200MΩ以上が確保されていることが、フラッシュオーバ等の発生を防止する上で望ましい。   Further, the spark plug of the present invention having the glaze layer is a shaft-like member provided integrally with the center electrode or separately from the center electrode with a conductive coupling layer interposed in the through hole of the insulator. It can comprise as a thing provided with the terminal metal part. In this case, the insulation resistance value can be measured by holding the entire spark plug at about 500 ° C. and energizing the terminal metal part and the metal shell through the insulator. In order to ensure insulation durability at high temperatures, it is desirable that the insulation resistance value be 200 MΩ or more in order to prevent the occurrence of flashover or the like.

図8は、その測定系の一例を示すものである。すなわち、スパークプラグ100の端子金具13側に直流定電圧電源(例えば電源電圧1000V)を接続するとともに主体金具1側を接地し、加熱炉中にスパークプラグ100を配置して500℃に加熱した状態で通電を行う。例えば、電流測定用抵抗(抵抗値Rm)を用いて通電電流値Imを測定する場合を考えると、通電電圧をVSとして、測定すべき絶縁抵抗値Rxは、(VS/Im)−Rmにて求めることができる(図では、通電電流値Imを、電流測定用抵抗の両端電圧差を増幅する差動増幅器の出力により測定している)。   FIG. 8 shows an example of the measurement system. That is, a DC constant voltage power source (for example, a power supply voltage of 1000 V) is connected to the terminal fitting 13 side of the spark plug 100 and the metal shell 1 side is grounded, and the spark plug 100 is placed in a heating furnace and heated to 500 ° C. Energize with. For example, considering the case where the energization current value Im is measured using a current measurement resistor (resistance value Rm), the insulation resistance value Rx to be measured is (VS / Im) -Rm, where the energization voltage is VS. (In the figure, the energization current value Im is measured by the output of a differential amplifier that amplifies the voltage difference across the current measurement resistor).

また、絶縁体は、Al成分をAlに酸化物換算した重量にて85〜98重量%含有するアルミナ系絶縁材料で構成することができる。この場合、釉薬は、20〜350℃の温度範囲における釉薬の平均の線膨張係数が、50×10−7/℃〜85×10−7/℃の範囲のものとなっていることが望ましい。線膨張係数がこの下限値より小さくなっていると、釉薬層に貫入(クレージング)等の欠陥が生じやすくなる場合がある。他方、線膨張係数がこの上限値より大きくなっていると、釉薬層にヒビ割れ等の欠陥が生じやすくなる。なお、上記線膨張係数は、より望ましくは60×10−7/℃〜80×10−7/℃の範囲のものとなっているのがよい。 Further, the insulator may be composed of the alumina insulating material containing 85 to 98 wt% in weight was in terms of oxide of Al component to the Al 2 O 3. In this case, the glaze desirably has an average linear expansion coefficient of the glaze in the temperature range of 20 to 350 ° C. in the range of 50 × 10 −7 / ° C. to 85 × 10 −7 / ° C. If the linear expansion coefficient is smaller than this lower limit, defects such as penetration (crazing) may easily occur in the glaze layer. On the other hand, if the linear expansion coefficient is larger than this upper limit, defects such as cracks are likely to occur in the glaze layer. The linear expansion coefficient is more preferably in the range of 60 × 10 −7 / ° C. to 80 × 10 −7 / ° C.

ここで、釉薬の線膨張係数は、釉薬層と略同一組成となるように原料を配合・溶解して得たガラス質の釉薬バルク体から試料を切り出し、これを用いて公知のディラトメータ法等により測定した値により推定することができる。また、絶縁体上の釉薬層の線膨張係数は、例えばレーザ干渉計や原子間力顕微鏡等を用いて測定することが可能である。   Here, the linear expansion coefficient of the glaze is obtained by cutting out a sample from a vitreous bulk material obtained by blending and dissolving the raw materials so as to have substantially the same composition as the glaze layer, and using this, by a known dilatometer method, etc. It can be estimated from the measured values. Further, the linear expansion coefficient of the glaze layer on the insulator can be measured using, for example, a laser interferometer or an atomic force microscope.

次に、上記スパークプラグの第一の構成は、以下の本発明の製造方法の第一により製造することができる。すなわち、該方法は、カチオン成分としてのSi、B、Zn及びBaと、Na、K及びLiから選ばれる2種(共添加アルカリ金属成分)との各成分源となる成分源粉末を、Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて18〜35重量%、B成分をBに酸化物換算した重量にて25〜40重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて10〜25重量%、BaをBaOに酸化物換算した重量にて7〜20重量%となるように配合するとともに、共添加アルカリ金属成分については、NaはNaO、KはKO、LiはLiOに酸化物換算した重量にて、それぞれ3〜9重量%配合して混合後、その混合物を1000〜1500℃に加熱して溶融させ、その溶融物を急冷・ガラス化し粉砕したフリットを用いて釉薬粉末を調製する釉薬粉末調製工程と、その釉薬粉末を絶縁体の表面に堆積させて釉薬粉末堆積層を形成する釉薬粉末堆積工程と、その絶縁体を800〜950℃の温度範囲にて焼成することにより、釉薬粉末堆積層を絶縁体表面に焼き付けて釉薬層となす釉焼工程と、を含む。 Next, the first configuration of the spark plug can be manufactured by the first manufacturing method of the present invention described below. That is, the method uses a component source powder as a component source of Si, B, Zn and Ba as cation components and two types (co-added alkali metal components) selected from Na, K and Li, 18 to 35% by weight in terms of oxide converted to SiO 2 , 25 to 40% by weight in terms of oxide converted to B 2 O 3 in the B component, and weight in terms of oxide converted to ZnO as the Zn component 10 to 25% by weight, Ba is 7 to 20% by weight in terms of oxide converted to BaO, and for the co-added alkali metal component, Na is Na 2 O, K is K 2 O, Li was mixed in 3 to 9% by weight of Li 2 O in terms of oxides, mixed and then heated to 1000 to 1500 ° C. to melt, and the melt was quenched, vitrified and ground. Glaze powder using frit A glaze powder preparation process for preparing a powder, a glaze powder deposition process for depositing the glaze powder on the surface of the insulator to form a glaze powder deposition layer, and firing the insulator in a temperature range of 800 to 950 ° C. Thus, the glaze powder deposition layer is baked on the surface of the insulator to form a glaze layer.

また、上記スパークプラグの第二の構成は、以下の本発明の製造方法の第二により製造することができる。すなわち、該方法は、主カチオン成分としてのSi、B、Zn及びBaと、Ti及びZrから選ばれる少なくとも1種の各成分源となる成分源粉末を、Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて20〜40重量%、B成分をBに酸化物換算した重量にて20〜35重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて15〜25重量%、Ba成分をBaOに酸化物換算した重量にて10〜23重量%含有するとともに、Ti及びZrは、TiはTiOに、ZrはZrOにそれぞれ酸化物換算した重量にて合計で2〜10重量%含有するものとなるように配合して混合後、その混合物を1000〜1500℃に加熱して溶融させ、その溶融物を急冷・ガラス化し粉砕したフリットを用いて釉薬粉末を調製する釉薬粉末調製工程と、その釉薬粉末を絶縁体の表面に堆積させて釉薬粉末堆積層を形成する釉薬粉末堆積工程と、その絶縁体を800〜950℃の温度範囲にて焼成することにより、釉薬粉末堆積層を絶縁体表面に焼き付けて釉薬層となす釉焼工程と、を含むことを特徴とする。 The second configuration of the spark plug can be manufactured by the second manufacturing method of the present invention described below. That is, in this method, Si, B, Zn, and Ba as main cation components, and at least one component source powder selected from Ti and Zr, the Si component is converted to SiO 2 as an oxide. 20 to 40 wt% by weight, 20 to 35 wt% by weight of B component converted to B 2 O 3 , 15 to 25 wt% by weight of Zn component converted to oxide by oxide, Ba component 10 to 23% by weight in terms of oxide in terms of BaO, and Ti and Zr are Ti in TiO 2 and Zr is in terms of oxide in terms of ZrO 2 in total 2 to 10% by weight. After mixing and mixing so as to contain it, the mixture is heated to 1000-1500 ° C. to melt, and the melt is rapidly cooled, vitrified and crushed to prepare a glaze powder using a frit A glaze powder deposition step of depositing the glaze powder on the surface of the insulator to form a glaze powder deposition layer, and firing the insulator in a temperature range of 800 to 950 ° C. And a glazing step of baking on the surface of the insulator to form a glaze layer.

なお、各成分の成分源粉末(カチオン成分の成分源粉末のほか、補助カチオン成分を含有させる場合には、その成分源粉末も含む)としては、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材料粉末を使用できる。これら無機系材料粉末は、いずれも加熱・溶融により酸化物に転化できるものを使用する必要がある。また、急冷は、溶融物を水中に投じる方法の他、溶融物を冷却ロール表面に噴射してフレーク状の急冷凝固物を得る方法も採用できる。   In addition, as the component source powder of each component (in addition to the component source powder of the cation component, when the auxiliary cation component is included, the component source powder is also included), oxides of these components (may be complex oxides) In addition, various inorganic material powders such as hydroxides, carbonates, chlorides, sulfates, nitrates, and phosphates can be used. It is necessary to use those inorganic material powders that can be converted into oxides by heating and melting. Moreover, the rapid cooling can employ not only a method in which the melt is poured into water but also a method in which the melt is sprayed onto the surface of the cooling roll to obtain a flake-like rapidly solidified product.

釉薬粉末は、上記フリットを水又は溶媒中に分散させた釉薬スラリーとして調製可能である。この場合、釉薬スラリーを絶縁体表面に塗布し乾燥することで、釉薬粉末堆積層を該釉薬スラリーの塗布層として形成できる。なお、釉薬スラリーを絶縁体表面に塗布する方法としては、釉薬スラリーを噴霧ノズルから絶縁体表面に噴霧する方法を用いると、均一な厚さの釉薬粉末堆積層を簡単に形成でき、その塗布厚さの調整も容易である。   The glaze powder can be prepared as a glaze slurry in which the frit is dispersed in water or a solvent. In this case, the glaze powder deposition layer can be formed as a coating layer of the glaze slurry by applying the glaze slurry to the insulator surface and drying. As a method of applying the glaze slurry to the insulator surface, a method of spraying the glaze slurry onto the insulator surface from the spray nozzle can easily form a glaze powder deposition layer having a uniform thickness, and its coating thickness. It is easy to adjust the height.

釉薬スラリーには、形成した釉薬粉末堆積層の形状保持力を高める目的で、適量の粘土鉱物や有機バインダーを配合できる。粘土鉱物は、含水アルミノケイ酸塩を主体に構成されるものを使用でき、例えばアロフェン、イモゴライト、ヒシンゲライト、スメクタイト、カオリナイト、ハロイサイト、モンモリロナイト、イライト、バーミキュライト、ドロマイト等(あるいはそれらの合成物)の1種又は2種以上を主体とするものを使用できる。また、含有される酸化物系成分の観点においては、SiO及びAlに加え、Fe、TiO、CaO、MgO、NaO及びKO等の1種又は2種以上を主に含有するものを使用することができる。 In the glaze slurry, an appropriate amount of clay mineral or organic binder can be blended for the purpose of increasing the shape retention of the formed glaze powder accumulation layer. As the clay mineral, one composed mainly of hydrous aluminosilicate can be used. For example, allophane, imogolite, hisingerite, smectite, kaolinite, halloysite, montmorillonite, illite, vermiculite, dolomite, etc. (or a composite thereof). A seed or mainly two or more kinds can be used. In addition, in terms of the oxide-based component contained, in addition to SiO 2 and Al 2 O 3 , one or two of Fe 2 O 3 , TiO 2 , CaO, MgO, Na 2 O, K 2 O, etc. What mainly contains the above can be used.

本発明のスパークプラグは、絶縁体の軸方向に形成された貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が固定され、同じく他方の端部側に中心電極が固定されるとともに、該貫通孔内において端子金具と中心電極との間に、それらを電気的に接合するための、主にガラスと導電性材料との混合物からなる焼結導電材料部(例えば導電性ガラスシール層や抵抗体)が形成されたものとして構成できる。これを製造する場合、次のような工程を含む方法を採用できる。・組立体製造工程:絶縁体の貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が配置され、同じく他方の端部側に中心電極が配置されるとともに、該貫通孔内において端子金具と中心電極との間に、ガラス粉末と導電性材料粉末とを主体とする焼結導電材料原料粉末の充填層を形成した組立体を製造する。・釉焼工程:絶縁体の表面に釉薬粉末堆積層を形成した状態の組立体を、800〜950℃の温度範囲に加熱して、釉薬粉末堆積層を絶縁体表面に焼き付けて釉薬層となす工程と、充填層中のガラス粉末を軟化させる工程とを同時に行う。・プレス工程:その加熱された組立体において、貫通孔内にて中心電極と端子金具とを相対的に接近させることにより、充填層をそれら中心電極と端子金具との間でプレスして焼結導電材料部となす。   In the spark plug of the present invention, a terminal fitting is fixed to one end side of a through hole formed in the axial direction of an insulator, and a center electrode is fixed to the other end side, A sintered conductive material portion (for example, a conductive glass seal layer or a resistor) mainly composed of a mixture of glass and a conductive material for electrically joining them between the terminal fitting and the center electrode in the through hole. Body) is formed. When manufacturing this, a method including the following steps can be adopted. Assembly manufacturing process: With respect to the through hole of the insulator, a terminal metal fitting is arranged on one end side, and a center electrode is arranged on the other end side. An assembly in which a packed layer of sintered conductive material raw material powder mainly composed of glass powder and conductive material powder is formed between the center electrode and the center electrode is manufactured. -Glazing step: An assembly in which a glaze powder deposition layer is formed on the surface of the insulator is heated to a temperature range of 800 to 950 ° C., and the glaze powder deposition layer is baked on the insulator surface to form a glaze layer. The step and the step of softening the glass powder in the packed bed are simultaneously performed. -Pressing process: In the heated assembly, the packing layer is pressed and sintered between the center electrode and the terminal fitting by relatively bringing the center electrode and the terminal fitting within the through hole. The conductive material part.

この場合、焼結導電材料部により端子金具と中心電極とが電気的に接合されるとともに、絶縁体貫通孔の内面とそれら端子金具及び中心電極との間が封着(シール)される。従って、上記釉焼工程とプレス工程とがガラスシール工程を形成することになる。該方法では、ガラスシール工程と釉焼工程とが同時になされるので効率的である。また、前述の釉薬を用いるため釉焼温度を800〜950℃と低くできるので、中心電極や端子金具の酸化による製造不良が発生しにくく、スパークプラグの製品歩留まりが向上する。   In this case, the terminal fitting and the center electrode are electrically joined by the sintered conductive material portion, and the inner surface of the insulator through hole and the terminal fitting and the center electrode are sealed (sealed). Therefore, the smoldering step and the pressing step form a glass sealing step. This method is efficient because the glass sealing step and the calcination step are performed simultaneously. Moreover, since the glaze temperature can be lowered to 800 to 950 ° C. due to the use of the glaze described above, manufacturing defects due to oxidation of the center electrode and terminal fittings are less likely to occur, and the product yield of spark plugs is improved.

この場合、釉薬の軟化温度は600〜700℃の範囲で調整するのがよい。軟化温度が700℃を超えると、950℃以上の釉焼温度が必要となり、中心電極や端子金具の酸化が進みやすくなる。他方、軟化温度が600℃未満になると、釉焼温度も800℃未満の低温に設定する必要が生ずる。この場合、良好なガラスシール状態が得られるよう、焼結導電材料部に使用するガラスも軟化温度の低いものを使用しなければならなくなる。その結果、完成したスパークプラグが比較的高温の環境下で長時間使用された場合に、焼結導電材料部中のガラスが変質しやすくなり、例えば焼結導電材料部が抵抗体を含む場合には、その負荷寿命特性などの性能の劣化につながる場合がある。   In this case, the softening temperature of the glaze is preferably adjusted in the range of 600 to 700 ° C. When the softening temperature exceeds 700 ° C., a calcination temperature of 950 ° C. or higher is required, and oxidation of the center electrode and the terminal metal fitting is likely to proceed. On the other hand, when the softening temperature is less than 600 ° C., the calcination temperature needs to be set to a low temperature of less than 800 ° C. In this case, the glass used for the sintered conductive material portion must also have a low softening temperature so that a good glass seal state can be obtained. As a result, when the completed spark plug is used for a long time in a relatively high temperature environment, the glass in the sintered conductive material portion is likely to be deteriorated, for example, when the sintered conductive material portion includes a resistor. May lead to performance degradation such as its load life characteristics.

なお、釉薬の軟化温度は、次のようにして測定したものをいう。すなわち、原料を配合・溶解して得たガラス質の釉薬バルク体を粉砕し、10μm〜100μm程度の粒径とする。これを再加熱しながら示差熱分析を行い、屈状点を表す最初の吸熱ピークの次に現われるピーク(すなわち第2番目に発生する吸熱ピーク)の温度をもって該軟化温度とする。また、絶縁体表面に形成された釉薬層の軟化温度については、釉薬層中の前記カチオン成分及び前記補助カチオン成分の含有量をそれぞれ分析して酸化物換算した組成を算出し、この組成とほぼ等しくなるように、各被酸化元素成分の酸化物原料を配合・溶解後、急冷してガラス試料を得、そのガラス試料の軟化点をもって当該形成された釉薬層の軟化点を推定するものとする。   In addition, the softening temperature of a glaze means what was measured as follows. That is, the glassy glaze bulk obtained by blending and dissolving the raw materials is pulverized to a particle size of about 10 μm to 100 μm. This is subjected to differential thermal analysis while being reheated, and the temperature of the peak appearing next to the first endothermic peak representing the bent point (that is, the second endothermic peak) is defined as the softening temperature. In addition, for the softening temperature of the glaze layer formed on the insulator surface, the content of the cation component and the auxiliary cation component in the glaze layer is analyzed to calculate an oxide-converted composition, which is almost the same as this composition. After mixing and dissolving the oxide raw materials of the respective oxidizable elements so as to be equal, a glass sample is obtained by rapid cooling, and the softening point of the formed glaze layer is estimated from the softening point of the glass sample. .

次に、上記釉薬層を形成すべき絶縁体は、アルミナを主成分とする絶縁材料であって、Na成分をNaO換算にて0.07〜0.5重量%の範囲で含有する絶縁材料で構成することができる。なお、以下においてNa成分含有量と称した場合は、特に断らない限り全てNaO換算した含有量を意味するものとする。 Next, the insulator on which the glaze layer is to be formed is an insulating material mainly composed of alumina, and contains an Na component in a range of 0.07 to 0.5% by weight in terms of Na 2 O. Can be composed of materials. In the following description, the term “Na component content” means the content in terms of Na 2 O unless otherwise specified.

近年、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、その絶縁体の材料として耐熱性に優れたアルミナ(Al)系の材料が、古くから使用されている。上記のような絶縁材料の原料アルミナは、一般にはバイヤー(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。 In recent years, in a spark plug used for an internal combustion engine such as an automobile engine, an alumina (Al 2 O 3 ) -based material having excellent heat resistance has been used as an insulating material for a long time. As the raw material alumina for the insulating material as described above, one manufactured by the Bayer method (hereinafter also referred to as Bayer alumina) is generally used.

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、例えばNa成分の含有量が0.05重量%以下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。   The Bayer method is a method in which alumina is wet-extracted from bauxite, which is an aluminum ore, and a caustic soda (NaOH) aqueous solution having a relatively high concentration is used as an extraction medium. Therefore, the obtained buyer alumina contains a considerable amount of Na component (for soda), and is used in a form subjected to a soda removal treatment if necessary. And, depending on the degree of soda removal, for example, the sodium component content of 0.05% by weight or less is low soda alumina, the one having about 0.1 to 0.2% by weight is medium soda alumina, Those having a higher Na content, for example, about 0.2% by weight or more, are commonly called soda alumina.

ところで、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、あるいは高温での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材料は、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Na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。   By the way, since the Na component contained in alumina exhibits 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 is lowered, or at a high temperature. This causes problems such as deteriorating the mechanical strength. Therefore, conventionally, the alumina-based insulating material used for spark plugs should be as low as possible in the Na component, and the Na component content should be set to a low value of 0.05% by weight or less. Has become common sense.

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ある。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 material alumina as a raw material alumina. As described above, low-soda-based alumina is expensive because it requires a soda removal process, and 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 heat resistance have been demanded for spark plug insulators. As a result, the above-mentioned common sense regarding the Na component content in the insulating material is increasingly unwavering, and the current situation is that some high costs due to the use of low soda alumina must be accepted.

しかしながら本発明者は、スパークプラグ用アルミナ系絶縁材料のNa成分含有量について鋭意検討を行ったところ、これまで常識外とみなされていた上記Na成分含有量の高い組成範囲において、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の絶縁材料が得られることを見い出したのである。さらに、本発明においては、釉薬層にNa、K、Liから選ばれる2種類が共添加されることで良好な絶縁性が確保されていることから、絶縁体を上記のようなNa成分含有量の高いアルミナ系セラミックで構成する上で有利であるともいえる。   However, the present inventor has conducted intensive studies on the Na component content of the alumina-based insulating material for spark plugs. It has been found that an insulating material having performance comparable to that of a conventional insulating material in which resistance and mechanical strength are not unexpectedly lowered and the Na content is lower than that is obtained. Furthermore, in the present invention, since two layers selected from Na, K, and Li are co-added to the glaze layer, good insulation is ensured. It can be said that it is advantageous when it is composed of a high alumina-based ceramic.

そして、Na成分含有量が上記のような範囲に設定されることで、原料となるアルミナ粉末も、Na成分含有量がNaO換算にて0.07〜0.65重量%と高いものが使用できる(0.65重量%を超えると、得られる絶縁材料中のNa成分含有量を0.5重量%以下に維持できなくなる)。その結果、従来の低ソーダアルミナに代えて、はるかに安価な中ソーダアルミナや普通ソーダアルミナ等を使用することができるようになり、スパークプラグ用絶縁体ひいてはそれを用いたスパークプラグにおける劇的な製造コスト削減が実現される。 And by setting Na component content in the above ranges, the alumina powder used as a raw material also has a high Na component content of 0.07 to 0.65% by weight in terms of Na 2 O. (If it exceeds 0.65% by weight, the content of Na component in the obtained insulating material cannot be maintained at 0.5% by weight or less). As a result, instead of the conventional low soda alumina, it is possible to use much cheaper medium soda alumina, ordinary soda alumina, etc., and the insulator for the spark plug, and thus the spark plug using the soda, is dramatically improved. Manufacturing cost reduction is realized.

なお、絶縁材料中のNa成分含有量を0.07重量%未満とするには、低ソーダアルミナ等のNa成分含有量の低い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。他方、Na成分含有量が0.5重量%を超えると、材料の絶縁抵抗の値が不十分となり、スパークプラグ用絶縁体に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Na成分含有量は、より望ましくは0.07〜0.25重量%とするのがよい。また、原料となるアルミナ粉末は、望ましくはNa成分含有量がNaO換算にて0.07〜0.3重量%のものを使用するのがよい。 In order to reduce the Na content in the insulating material to less than 0.07% by weight, alumina powder having a low Na content such as low soda alumina must be used. The above superiority cannot be secured. On the other hand, when the Na component content exceeds 0.5% by weight, the value of the insulation resistance of the material becomes insufficient, and the withstand voltage performance required for the spark plug insulator cannot be satisfied. The Na component content in the insulating material is more preferably 0.07 to 0.25% by weight. Moreover, the alumina powder used as a raw material desirably has a Na component content of 0.07 to 0.3% by weight in terms of Na 2 O.

上記絶縁材料の製造に使用するアルミナ粉末としては、バイヤー法により製造されたものを使用できる。なお、通常のバイヤーアルミナ粉末は、不可避不純物として含有されるものを除けば、Na成分以外のアルカリ金属成分(以下、非Naアルカリ金属成分という)をほとんど含まない。従って、このようなバイヤーアルミナ粉末を使用した場合、得られる絶縁材料中の非Naアルカリ金属成分の合計含有量は、それらの積極的な添加を行わない限り、酸化物換算にて0.05重量%以下のものとなる。   As alumina powder used for manufacture of the said insulating material, what was manufactured by the buyer method can be used. In addition, except for what is contained as an unavoidable impurity, a normal buyer alumina powder hardly contains an alkali metal component other than the Na component (hereinafter referred to as a non-Na alkali metal component). Therefore, when such a buyer alumina powder is used, the total content of non-Na alkali metal components in the resulting insulating material is 0.05 weight in terms of oxide unless they are actively added. % Or less.

また、本発明者がさらに鋭意検討したところ、バイヤー法により得られるアルミナ粉末には、粉末粒子の内部にもNa成分は含まれているが、苛性ソーダの溶液によって処理される関係上、粉末粒子の表層部にNa成分が濃化していることがわかった。そして、このような粉末粒子の表層部のNa成分は、焼成時に焼結助剤成分(後述の添加元素成分)とともに溶融してガラス相を作る。該ガラス相は、Na成分が固溶することで電気比抵抗が低下し、これが導電路として作用しする結果、材料の絶縁抵抗値や絶縁耐電圧の低下につながる問題がある。   Further, when the present inventor has further intensively studied, the alumina powder obtained by the Bayer method contains Na component also inside the powder particles, but due to the treatment with the caustic soda solution, It was found that the Na component was concentrated in the surface layer portion. And the Na component of the surface layer part of such a powder particle fuse | melts with a sintering auxiliary agent component (after-mentioned additional element component) at the time of baking, and makes a glass phase. The glass phase has a problem that the electrical resistivity decreases due to the solid solution of the Na component, and this acts as a conductive path, resulting in a decrease in the insulation resistance value and insulation withstand voltage of the material.

そして、これに鑑みて本発明者がさらに検討を行った結果、使用するアルミナ粉末は、粒子粉末の表層部に存在するNa成分の含有量が、NaO換算にて0.01〜0.2重量%であるものを使用するのがよいことがわかった。粉末表層部のNa成分の含有量が0.2重量%を超えるアルミナ粉末を使用すると、得られる絶縁材料の絶縁抵抗値や絶縁耐電圧が不足する場合がある。また、粉末粒子の表層部に存在するNa成分の含有量を0.01重量%未満にするためには、結局は低ソーダアルミナ等のNa成分含有量の低いアルミナ粉末を使用しなければならないか、あるいはNa成分含有量の高いアルミナ粉末を用いる場合でも、粉末粒子表層部のNa成分を洗浄等により除去する工程が必要となり、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。なお、粒子粉末の表層部に存在するNa成分の含有量は、より望ましくは0.01〜0.1重量%であるのがよい。 And as a result of further examination by the present inventors in view of this, the alumina powder to be used has a content of Na component present in the surface layer part of the particle powder of 0.01 to 0.00 in terms of Na 2 O. It has been found that it is better to use 2% by weight. When the alumina powder in which the content of the Na component in the powder surface layer part exceeds 0.2% by weight, the insulation resistance value and the insulation withstand voltage of the obtained insulating material may be insufficient. In addition, in order to make the content of the Na component present in the surface layer part of the powder particles less than 0.01% by weight, is it necessary to use alumina powder with a low Na component content such as low soda alumina after all? Even when alumina powder having a high Na component content is used, a step of removing the Na component in the surface portion of the powder particle by washing or the like is required, and it becomes impossible to ensure the advantage of the raw material cost over the conventional insulating material. The content of the Na component present in the surface layer part of the particle powder is more preferably 0.01 to 0.1% by weight.

ここで、「粉末粒子の表層部に存在するNa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NaO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1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NaO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, the “content of Na component present in the surface layer portion of the powder particle” means a value measured as follows. First, the total content (unit: wt%) 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 be WNa1. Next, 100 g of alumina powder is immersed in 1 liter of distilled water maintained at a temperature of 90 ° C. for 1 hr without stirring. Thereafter, the alumina powder is separated and recovered, and the Na component content (unit: wt%) is measured again, and the value is converted to Na 2 O to be WNa2. Then, the value WNa1−WNa2 (unit: wt%) obtained by subtracting WNa2 from the previously measured WNa1 is the content of the Na component present in the surface layer portion of the powder particles.

この場合、得られる絶縁材料の組織は主に、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によって構成されるものとなる。ここで、絶縁材料中のNa成分のうちガラス相中に存在するものの含有量WGNaは、NaO換算にて0.4〜2重量%となっているのがよい。該WGNaが2重量%を超えると絶縁材料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%未満とするためには、Na成分含有量の低い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。 In this case, the structure of the obtained insulating material is mainly composed of alumina matrix phase grains having an alumina content of 99% by weight and a glass phase formed at the grain boundary portion of the alumina matrix phase grains. It will be a thing. Here, the content WGNa of the Na component in the insulating material that is present in the glass phase is preferably 0.4 to 2 % by weight in terms of Na 2 O. If the WGNa exceeds 2% by weight, the insulation resistance value and insulation withstand voltage of the insulation material may be insufficient. Moreover, in order to make it less than 0.4 weight%, you have to use the alumina powder with low Na component content, and it becomes impossible to ensure the raw material cost advantage over the conventional insulating material.

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、材料表面を研磨して、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、NaO換算してNGNaとして求める。そして、材料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/cm)、アルミナ系結晶粒の密度をρ1(=3.97g/cm)とすれば、材料単位体積当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。
In the present specification, a value calculated approximately as follows is used as the WGNa. First, the surface of the material is polished, and this 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. The value is γA. Next, the weight concentration of the average Na component in the glass phase is determined by using a known fine composition analysis method (for example, EPMA (electron probe microanalysis), EDS (energy dispersive X-ray spectroscopy) or WDS (wavelength dispersive X-ray). Spectra) and the like, and converted to Na 2 O to obtain NGNa. It is assumed that the material is composed only of the alumina matrix phase and the glass phase, and is almost completely densified by sintering, while the apparent density of the material measured by Archimedes method is ρ0 (unit : G / cm 3 ), and the density of alumina crystal grains is ρ 1 (= 3.97 g / cm 3 ), the weight MG of the glass phase existing per unit volume of material is
MG = ρ0−ρ1 ・ γA (1)
Therefore, WGNa is
WGNa = MG ・ NGNa × 100
= (Ρ0-ρ1, · γA) · NGNa × 100 (wt%) (2)
Can be calculated.

なお、ガラス相中の平均的なNa成分の重量濃度NGNaも、上記と同様の理由により、NaO換算にて0.4〜2重量%となっているのがよい。 The weight concentration NGNa the average Na component of the glass phase is also the same reason as above, it is preferable that a 0.4 to 2 wt% in terms of Na 2 O.

次に、本発明の絶縁材料においては、Al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%の範囲で調整するのがよい。WAlが85重量%未満になると、材料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は望ましくは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、緻密に焼結させようとすると焼結温度が上昇し、その結果アルミナ粒成長が助長され、却って強度が劣化する等の不具合を生ずる場合がある。それ故、該WAlは98重量%以下の範囲で調整するのがよい。 Next, in the insulating material of the present invention, the Al component content (hereinafter referred to as WAl) in the weight converted to Al 2 O 3 is preferably adjusted in the range of 85 to 98% by weight. If WAl is less than 85% by weight, the high-temperature strength and withstand voltage characteristics of the material may be insufficient. The WAl is desirably 90% by weight or more. However, if WAl exceeds 98% by weight, the amount of the sintering aid component becomes relatively small and it becomes difficult to densify the sintered body, and the sintering temperature rises when trying to sinter densely. As a result, the growth of alumina particles is promoted, and on the contrary, there is a case in which a problem such as deterioration of strength occurs. Therefore, the WAl is preferably adjusted within a range of 98% by weight or less.

また、本発明の絶縁材料においては、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SiOに、CaはCaOに、MgはMgOに、BaはBaOに、ZnはZnOに、BはBに、NaはNaO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。このような絶縁材料を製造するための原料粉末としては、アルミナ粉末85〜98重量部に対し、Si、Ca、Mg、Ba、Zn及びBを含有する添加元素系原料、SiはSiOに、CaはCaOに、MgはMgOに、BaはBaOに、ZnはZnOに、BはBに、NaはNaO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重量部となるように配合したものが使用される。 In the insulating material of the present invention, one or more additive element components selected from Si, Ca, Mg, Ba, Zn, B and Na are used, Si is SiO 2 , Ca is CaO, Mg In MgO, Ba in BaO, Zn in ZnO, B in B 2 O 3 , Na in Na 2 O, 0.1 to 15 wt% in total in terms of oxides. it can. As the raw material powder for the production of such an insulating material, to alumina powder 85 to 98 parts by weight, Si, Ca, Mg, Ba, additive element based raw material containing Zn and B, Si in the SiO 2, Ca is CaO, Mg is MgO, Ba is BaO, Zn is ZnO, B is B 2 O 3 , and Na is Na 2 O. What was mix | blended so that it might become ~ 15 weight part is used.

なお、添加元素系原料は、例えばSi、Ca、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転化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)の他、オルトホウ酸(HBO)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Alや、Ca、Mg、Ba、Zn等とのホウ酸塩等を使用することができる。 In addition, for example, for each component of Si, Ca, Mg, Ba, and Zn, the additive element-based raw materials are hydroxides, carbonates, chlorides, sulfates in addition to oxides of these components (may be complex oxides). Various inorganic raw material powders such as nitrates and phosphates can be used. These inorganic raw material powders must all be those that can be converted into oxides by firing. As for the B component, in addition to diboron trioxide (B 2 O 3 ), various boric acids including orthoboric acid (H 3 BO 3 ), Al, Ca, Borates with Mg, Ba, Zn and the like can be used.

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。絶縁材料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、材料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%を超えると材料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、より望ましくは3.0〜10.0重量%とするのがよい。   The additive element component melts during firing to form a liquid phase, and functions as a sintering aid that promotes densification. When the total content (hereinafter referred to as W1) of the additive element component in the insulating material in terms of the above oxide is less than 0.1% by weight, it becomes difficult to densify the sintered body. In contrast, the high temperature strength and withstand voltage characteristics at high temperatures are insufficient. On the other hand, if W1 exceeds 15.0% by weight, the high temperature strength of the material is impaired. Therefore, the total content W1 of the additive element components is preferably 0.1 to 15.0% by weight, and more preferably 3.0 to 10.0% by weight.

このうち、Ba成分とB成分とは、絶縁材料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0.02〜0.80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0.80重量%を超えると材料の高温強度が損なわれることにつながる。WBaOは望ましくは0.15〜0.50重量%の範囲で調整するのがよい。一方、B成分は、B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%を超えると材料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。 Among these, the Ba component and the B component also have an effect of remarkably improving the high temperature strength of the insulating material. And Ba component is good to contain 0.02-0.80 weight% in the weight (henceforth WBaO) converted into BaO. When WBaO is less than 0.02% by weight, the effect of improving the high temperature strength due to the BaO blending is not significant. Moreover, when WBaO exceeds 0.80% by weight, the high temperature strength of the material is impaired. WBaO is desirably adjusted in the range of 0.15 to 0.50% by weight. On the other hand, the B component is preferably contained in an amount of 0.01 to 0.75% by weight in terms of B 2 O 3 converted weight (hereinafter referred to as WB 2 O 3 ). 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. On the other hand, if WB 2 O 3 exceeds 0.75% by weight, the high temperature strength of the material is impaired. WB 2 O 3 is desirably adjusted in the range of 0.15 to 0.50% by weight.

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、Al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、最終的に得られる材料が、Si成分をSiOに換算した重量にて1.50〜5.00重量%含有し、Ca成分をCaOに換算した重量にて1.20〜4.00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%含有し、Ba成分をBaOに換算した重量にて0.15〜0.50重量%含有し、B成分をBに換算した重量にて0.15〜0.50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 component function more effectively as a sintering aid, a liquid phase with good fluidity can be used at a predetermined sintering temperature lower than that of Al 2 O 3 without excess or deficiency. It is important to generate. For this purpose, it is often effective to mix and blend a plurality of components, rather than blending each component alone. For example, when all of the above five types of first additive components are blended in the form of oxide, the material finally obtained is 1.50 to 5.00% by weight in terms of the weight of Si component converted to SiO 2. Containing, 1.20 to 4.00% by weight in terms of Ca component converted to CaO, 0.05 to 0.17% by weight in terms of Mg component converted to MgO, and Ba component to contain 0.15 to 0.50 wt% in weight in terms of BaO, a one containing 0.15 to 0.50 wt% in weight obtained by converting the B component B 2 O 3 desirable.

以下、本発明の実施の形態を図面に示すいくつかの実施例を参照して説明する。(実施例1)図1及び図2は、本発明の第一の構成に係るスパークプラグの一実施例を示す。該スパークプラグ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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to some examples shown in the drawings. (Embodiment 1) FIGS. 1 and 2 show an embodiment of a spark plug according to the first configuration of the present invention. The spark plug 100 is insulated with a cylindrical metal shell 1, an insulator 2 fitted inside the metal shell 1 so that the tip 21 protrudes, and an ignition part 31 formed at the tip of the metal shell 1. One end of the center electrode 3 provided on the inner side of the body 2 and the metal shell 1 are joined by welding or the like, and the other end is bent back to the side so that the side surface faces the tip of the center electrode 3. The ground electrode 4 etc. which are arrange | positioned are provided. Further, the ground electrode 4 is formed with an ignition part 32 that faces the ignition part 31, and a gap between the ignition part 31 and the opposing ignition part 32 is a spark discharge gap g.

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ねじ部7が形成されている。なお、1e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。   The metal shell 1 is formed in a cylindrical shape by a metal such as low carbon steel, and constitutes a housing of the spark plug 100, and a screw portion 7 for attaching the plug 100 to an engine block (not shown) on its outer peripheral surface. Is formed. In addition, 1e is a tool engaging part which engages tools, such as a spanner and a wrench, when attaching the metal shell 1, and has a hexagonal axial cross-sectional shape.

次に、絶縁体2の軸方向には貫通孔6が形成されており、その一方の端部側から端子金具13が挿入・固定され、同じく他方の端部側から中心電極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16,17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。これら抵抗体15と導電性ガラスシール層16,17とが焼結導電材料部を構成している。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)との混合粉末を原料とし、後述のガラスシール工程においてこれを加熱・プレスすることにより得られる抵抗体組成物で構成される。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。   Next, a through hole 6 is formed in the axial direction of the insulator 2, and the terminal fitting 13 is inserted and fixed from one end side, and the center electrode 3 is also inserted and fixed from the other end side. Has been. A resistor 15 is disposed between the terminal fitting 13 and the center electrode 3 in the through hole 6. Both ends of the resistor 15 are electrically connected to the center electrode 3 and the terminal fitting 13 through the conductive glass seal layers 16 and 17, respectively. The resistor 15 and the conductive glass seal layers 16 and 17 constitute a sintered conductive material portion. The resistor 15 is a resistance obtained by using a mixed powder of glass powder and conductive material powder (and ceramic powder other than glass as required) as a raw material, and heating and pressing the powder in a glass sealing step described later. Consists of body composition. 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.

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、全体が以下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に換算した重量にて85〜98重量%(望ましくは90〜98重量%)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 for fitting the center electrode 3 along its own axial direction inside, and the whole is made of the following insulating material. That is, the insulating material is mainly composed of alumina, and is an alumina-based ceramic sintered body containing 85 to 98% by weight (preferably 90 to 98% by weight) of an Al component in terms of weight converted to Al 2 O 3. Composed.

Al以外の成分の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:SiO換算重量で1.50〜5.00重量%;
Ca成分:CaO換算重量で1.20〜4.00重量%;
Mg成分:MgOに換算重量で0.05〜0.17重量%;
Ba成分:BaOに換算重量で0.15〜0.50重量%;
B成分:B換算重量で0.15〜0.50重量%。
The following can be illustrated as a specific composition of components other than Al.
Si component: 1.50 to 5.00% by weight in terms of SiO 2 ;
Ca component: 1.20 to 4.00% by weight in terms of CaO;
Mg component: 0.05 to 0.17% by weight in terms of MgO;
Ba component: 0.15 to 0.50% by weight in terms of BaO;
Component B: B 2 O 3 0.15 to 0.50 wt% in terms of weight.

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径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の外周面後端部にはコルゲーション部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 protruding portion 2 e that protrudes 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 in which the side toward the tip of the center electrode 3 (FIG. 1) is the front side, and the rear side of the protrusion 2e is formed with a smaller diameter. On the other hand, on the front side of the protruding portion 2e, a first shaft portion 2g having a smaller diameter and a second shaft portion 2i having a smaller diameter than the first shaft portion 2g are formed in this order. A corrugation 2c is formed at the rear end of the outer peripheral surface of the main body 2b. Further, the outer peripheral surface of the first shaft portion 2g is substantially cylindrical, and the outer peripheral surface of the second shaft portion 2i is substantially conical, with a diameter decreasing toward the tip.

他方、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二部分6bとを有する。図1に示すように、端子金具13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3c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、図4(a)の第一軸部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3c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。   On the other hand, the axial sectional diameter of the center electrode 3 is set smaller than the axial sectional diameter of the resistor 15. 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 shape having a larger diameter on the rear side (upper side in the drawing) of the first portion 6a. Second portion 6b. As shown in FIG. 1, the terminal fitting 13 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 portion of the center electrode 3, an electrode fixing convex portion 3c is formed so as to protrude outward from the outer peripheral surface thereof. And the 1st part 6a and the 2nd part 6b of the said through-hole 6 are mutually connected in the 1st axial part 2g of Fig.4 (a), The electrode for fixing the center electrode 3 is in the connection position. A convex receiving surface 6c for receiving the convex 3c is formed in a tapered surface or a rounded surface.

また、第一軸部2gと第二軸部2iとの接続部2hの外周面は段付面とされ、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とリング状の板パッキン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。   Moreover, the outer peripheral surface of the connection part 2h of the 1st axial part 2g and the 2nd axial part 2i is made into the stepped surface, and this is the protruding item | line part 1c as a metal fitting side engaging part formed in the inner surface of the metal fitting 1 Are engaged with each other via a ring-shaped plate packing 63 to prevent axial removal. On the other hand, 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 metal shell 1 and the outer surface of the insulator 2, and further On the rear side, a ring-shaped wire packing 60 is disposed via a filling layer 61 such as talc. Then, the insulator 2 is pushed forward toward the metal shell 1, and in this state, the crimping portion 1d is formed by crimping the opening edge of the metal shell 1 toward the packing 60 inward. It is fixed with respect to the insulator 2.

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、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。
・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D7:1〜3.5mm。
・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((t2+t3)/2):0.25〜3.25mm。
FIG. 4A and FIG. 4B show some examples of the insulator 2. The dimension of each part is illustrated below.
-Total length L1: 30-75 mm.
The length L2 of the first shaft portion 2g: 0 to 30 mm (however, the connection portion 2f with the protruding portion 2e is not included and the connection portion 2h with the second shaft portion 2i is included).
-Length L3 of the second shaft portion 2i: 2 to 27 mm.
-Outer diameter D1 of the main body 2b: 9 to 13 mm.
-Outer diameter D2 of the protruding portion 2e: 11 to 16 mm.
-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 outer diameter D5 of the distal end portion of the second shaft portion 2i (however, when the outer peripheral edge of the distal end surface is rounded or chamfered, in the cross section including the central axis O, at the proximal end position of the rounded portion or chamfered portion Refers to the outer diameter): 2.5-7 mm.
-Inner diameter D6 of the 2nd part 6b of the through-hole 6: 2-5 mm.
The inner diameter D7 of the first portion 6a of the through hole 6 is 1 to 3.5 mm.
-Thickness t1 of the first shaft portion 2g: 0.5 to 4.5 mm.
-Base end portion thickness t2 of second shaft portion 2i (value in a direction orthogonal to central axis O): 0.3 to 3.5 mm.
The tip thickness t3 of the second shaft portion 2i (value in a direction orthogonal to the center axis O; however, when the outer peripheral edge of the tip surface is rounded or chamfered, The thickness at the base end position of the part or chamfered part): 0.2 to 3 mm.
-Average thickness tA ((t2 + t3) / 2) of the second shaft portion 2i: 0.25 to 3.25 mm.

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 protruding to the rear side of the metal shell 1 of the insulator 2 is 23 to 27 mm (for example, about 25 mm). Furthermore, when taking a longitudinal section including the central axis O of the insulator 2, the insulator on the outer peripheral surface of the protruding portion 2 k of the insulator 2 from the position corresponding to the rear edge of the metal shell 1 through the corrugation 2 c. The length LP measured along the cross-sectional outline until reaching the rear edge of 2 is 26 to 32 mm (for example, about 29 mm).

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60mm、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、D7=2.6mm、t1=3.3mm、t2=1.4mm、t3=0.9mm、tA=1.15mm。   The above-mentioned dimensions of the insulator 2 shown in FIG. 4A are, for example, as follows: L1 = about 60 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, D7 = 2.6 mm, t1 = 3.3 mm, t2 = 1.4 mm, t3 = 0.9 mm, tA = 1.15 mm.

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11mm、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=1.65mm。   Further, in the insulator 2 shown in FIG. 4B, the first shaft portion 2g and the second shaft portion 2i each have a slightly larger outer diameter than that shown in FIG. 4A. 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 mm, 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 = 1.65 mm.

次に、図3に示すように、絶縁体2の表面、具体的にはコルゲーション部2cを含む本体部2bの外周面と、第一軸部2gの外周面とに釉薬層2dが形成されている。釉薬層2dの形成厚さは10〜150μm、望ましくは20〜50μmとされる。なお、図1に示すように、本体部2bに形成された釉薬層2dは、その軸方向前方側が主体金具1の内側に所定長入り込む形で形成される一方、後方側は本体部2bの後端縁位置まで延びている。他方、第一軸部2gに形成された釉薬層2dは、主体金具1の内周面との接触領域を包含するように、例えばその軸方向中間位置から、板パッキン63が当接する接続部2hに至る領域に形成されている。   Next, as shown in FIG. 3, the glaze layer 2d is formed on the surface of the insulator 2, specifically, the outer peripheral surface of the main body 2b including the corrugation 2c and the outer peripheral surface of the first shaft 2g. Yes. The formation thickness of the glaze layer 2d is 10 to 150 μm, preferably 20 to 50 μm. As shown in FIG. 1, the glaze layer 2d formed on the main body 2b is formed such that the front side in the axial direction enters a predetermined length inside the metal shell 1, while the rear side is the rear of the main body 2b. It extends to the edge position. On the other hand, the glaze layer 2d formed on the first shaft portion 2g has a connecting portion 2h with which the plate packing 63 abuts, for example, from an axial intermediate position so as to include a contact area with the inner peripheral surface of the metal shell 1. It is formed in the region that reaches.

次に、釉薬層2dは、主カチオン成分がSi、B、Zn及びBaと、Na、K及びLiから選ばれる2種(共添加アルカリ金属成分)とからなり、Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて18〜35重量%、B成分をBに酸化物換算した重量にて25〜40重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて10〜25重量%、Ba成分をBaOに酸化物換算した重量にて7〜20重量%含有するとともに、共添加アルカリ金属成分については、NaはNaO、KはKO、LiはLiOに酸化物換算した重量にて、それぞれ3〜9重量%含有する釉薬にて構成されている。 Next, the glaze layer 2d is mainly cationic component is Si, B, and Zn, and Ba, will from Na, 2 species selected from K, and Li (the co-additive alkali metal components), oxides of Si component in SiO 2 18 to 35% by weight in terms of converted weight, 25 to 40% by weight in terms of B component converted to oxide of B 2 O 3 , 10 to 25% by weight in terms of Zn component converted to oxide of ZnO, The Ba component is contained in an amount of 7 to 20% by weight in terms of oxide to BaO, and the co-added alkali metal component is Na in Na 2 O, K in K 2 O, Li in Li 2 O in oxide equivalent It is comprised with the glaze which contains 3 to 9 weight% in each weight.

具体的には、該釉薬は、Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて18〜35重量%、B成分をBに酸化物換算した重量にて25〜40重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて10〜25重量%、Ba成分をBaOに酸化物換算した重量にて7〜20重量%、Na成分をNaOに酸化物換算した重量にて3〜9重量%、K成分をKOに酸化物換算した重量にて3〜9重量%それぞれ含有し、Si成分、B成分、Zn成分、Ba成分及び共添加アルカリ金属成分の、各酸化物換算した値における合計含有量は95重量%以上とされる。この釉薬は、Pb成分を実質的に含有しないか、含有していてもその含有量がPbO換算にて1.0重量%以下のものとなっている。また、該釉薬には、補助カチオン成分として、Al、Ca、Fe、Zr、Ti、Sr、Mg、Bi、Ni、Sn、P及びMnの1種又は2種以上を、AlはAlに、CaはCaOに、FeはFeに、ZrはZrOに、TiはTiOに、SrはSrOに、MgはMgOに、BiはBiに、NiはNiOに、SnはSnOに、PはPに、MnはMnOにそれぞれ酸化物換算した重量にて合計で5重量%以下の範囲で含有されていてもよい。 Specifically, glaze is 18 to 35 wt% in weight was in terms of oxide of Si component in SiO 2, 25 to 40 wt% with the weight calculated oxide B component B 2 O 3, Zn The component is 10 to 25% by weight in terms of oxide converted to ZnO, the Ba component is 7 to 20% by weight in terms of oxide converted to BaO, and the Na component is in terms of oxide converted to Na 2 O 3 ˜9% by weight, each containing 3 to 9% by weight in terms of oxide of K component converted to K 2 O, each oxide of Si component, B component, Zn component, Ba component and co-added alkali metal component The total content in the converted value is 95% by weight or more. This glaze does not substantially contain the Pb component, or even if it is contained, its content is 1.0% by weight or less in terms of PbO. The glaze contains one or more of Al, Ca, Fe, Zr, Ti, Sr, Mg, Bi, Ni, Sn, P, and Mn as auxiliary cation components, and Al is Al 2 O 3. In addition, Ca is CaO, Fe is Fe 2 O 3 , Zr is ZrO 2 , Ti is TiO 2 , Sr is SrO, Mg is MgO, Bi is Bi 2 O 3 , Ni is NiO, Sn may be contained in SnO 2 , P may be contained in P 2 O 5 , and Mn may be contained in MnO in a total amount of 5% by weight or less in terms of oxide.

次に、中心電極3及び接地電極4の各本体部3a及び4aはNi合金等で構成されている。また、中心電極3の本体部3a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2(b)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せ、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 body portions 3a and 4a of the center electrode 3 and the ground electrode 4 are made of Ni alloy or the like. A core material 3b made of Cu or Cu alloy is embedded in the main body 3a of the center electrode 3 to promote heat dissipation. On the other hand, the ignition part 31 and the opposing ignition part 32 are mainly composed of a noble metal alloy mainly composed of one or more of Ir, Pt and Rh. As shown in FIG. 2 (b), the main body 3a of the center electrode 3 is reduced in diameter on the tip side and has a flat tip surface, and a disc-like shape made of an alloy composition constituting the ignition portion. The ignition part 31 is formed by stacking the chips and forming a welded part W by laser welding, electron beam welding, resistance welding or the like along the outer edge of the joint surface and fixing the welded part W. Further, the opposing ignition part 32 is formed by aligning the tip with the ground electrode 4 at a position corresponding to the ignition part 31, and similarly forming a welded part W along the outer edge of the joint surface to fix it. It is formed. These chips are formed by, for example, molding and sintering a melting material obtained by blending and melting each alloy component so as to have the indicated composition, or an alloy powder or a single metal component powder blended at a predetermined ratio. It can be comprised by the sintered material obtained. Note that at least one of the ignition part 31 and the opposing ignition part 32 may be omitted.

上記スパークプラグ100は、例えば下記のような方法で製造される。まず、絶縁体2であるが、これは原料粉末として、アルミナ粉末と、Si成分、Ca成分、Mg成分、Ba成分及びB成分の各成分源粉末を、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、所定量の結合剤(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、各成分源粉末は、例えばSi成分はSiO粉末、Ca成分はCaCO粉末、Mg成分はMgO粉末、Ba成分がBaCO粉末、B成分がHBO粉末の形で配合できる。なお、HBOは溶液の形で配合してもよい。 The spark plug 100 is manufactured, for example, by the following method. First, the insulator 2 is an alumina powder, and each component source powder of Si component, Ca component, Mg component, Ba component, and B component as a raw material powder. And a predetermined amount of a binder (for example, PVA) and water are added and mixed to form a forming base slurry. Each component source powder, for example, the Si component is SiO 2 powder, Ca components CaCO 3 powder, Mg components MgO powder, Ba components BaCO 3 powder, B components can be blended in the form of H 3 BO 3 powder. Incidentally, H 3 BO 3 may be added in the form of a solution.

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。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9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の下側開口部に下パンチ302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 forming substrate slurry is spray-dried by a spray drying method or the like to form a forming substrate granulated product. And the press molding body used as the original form of an insulator is made by carrying out the rubber press molding of the base granule for a shaping | molding. FIG. 9 schematically shows a rubber press molding process. Here, a rubber mold 300 having a cavity 301 penetrating in the axial direction is used, and a lower punch 302 is fitted into the lower opening of the cavity 301. In addition, a press pin 303 that extends in the axial direction in the cavity 301 and defines the shape of the through hole 6 (FIG. 1) of the insulator 2 is integrally projected on the punch surface of the lower punch 302. .

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10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。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℃で焼成されて絶縁体2となる。   In this state, the cavity 301 is filled with a predetermined amount of the forming granule PG, and the upper opening of the cavity 301 is closed with the upper punch 304 and sealed. In this state, a hydraulic pressure is applied to the outer peripheral surface of the rubber mold 300, and the granulated product PG in the cavity 301 is compressed through the rubber mold 300, whereby a press-molded body 305 as shown in FIG. In addition, the molding base granulated product PG has a weight of the molding base granulated product PG of 100 parts by weight so that crushing of the granulated product PG into powder particles at the time of pressing is promoted. After ~ 1.3 parts by weight of water is added, the press molding is performed. The outer surface side of the molded body 305 is processed by grinder cutting or the like to be finished into an outer shape corresponding to the insulator 2 in FIG. 1, and then fired at a temperature of 1400 to 1600 ° C. to become the insulator 2.

他方、釉薬スラリーの調製を以下のようにして行う。まず、Si、B、Zn、Ba、Na及びKの各成分源となる成分源粉末(例えば、Si成分はSiO粉末、B成分はHBO粉末、ZnはZnO粉末、Ba成分はBaCO粉末、NaはNaCO粉末、KはKCO粉末)を、Si成分はSiOに酸化物換算した重量にて18〜35重量%、B成分はBに酸化物換算した重量にて25〜40重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて10〜25重量%、BaをBaOに酸化物換算した重量にて7〜20重量%となるように配合するとともに、前記共添加アルカリ金属成分については、NaはNaO、KはKOに酸化物換算した重量にて、それぞれ3〜9重量%配合して混合する。次いで、その混合物を1000〜1500℃に加熱して溶融させ、その溶融物を水中に投じて急冷・ガラス化し、さらに粉砕することにより釉薬フリットを作る。そして、この釉薬フリットにカオリン、蛙目粘土等の粘土鉱物と有機バインダーとを適量配合し、さらに水を加えて混合することにより釉薬スラリーを得る。 On the other hand, the glaze slurry is prepared as follows. First, component source powders serving as component sources of Si, B, Zn, Ba, Na, and K (for example, Si component is SiO 2 powder, B component is H 3 BO 3 powder, Zn is ZnO powder, and Ba component is BaCO) 3 powder, Na is Na 2 CO 3 powder, K is K 2 CO 3 powder), Si component is 18 to 35% by weight in terms of oxide converted to SiO 2 , B component is oxide in B 2 O 3 Formulated to be 25 to 40% by weight in terms of converted weight, 10 to 25% by weight in terms of the Zn component converted to oxide to ZnO, and 7 to 20% by weight in terms of Ba to oxide converted to BaO. At the same time, the co-added alkali metal component is blended by mixing 3 to 9% by weight of Na in terms of Na 2 O and K in terms of oxide to K 2 O, respectively. Next, the mixture is heated to 1000-1500 ° C. to melt, and the melt is poured into water to quench and vitrify, and further pulverized to make a glaze frit. Then, an appropriate amount of clay minerals such as kaolin and glazed clay and an organic binder are blended in the glaze frit, and water is added and mixed to obtain a glaze slurry.

そして、図10に示すように、この釉薬スラリーSを噴霧ノズルNから絶縁体2の必要な表面に噴霧・塗布することにより、釉薬粉末堆積層としての釉薬スラリー塗布層2d’を形成し、これを乾燥する。   Then, as shown in FIG. 10, the glaze slurry S is sprayed and applied from the spray nozzle N onto the required surface of the insulator 2 to form a glaze slurry application layer 2d ′ as a glaze powder deposition layer. To dry.

次に、この釉薬スラリー塗布層2d’を形成した絶縁体2への、中心電極3と端子金具13との組付け、及び抵抗体15と導電性ガラスシール層16,17との形成工程の概略は以下の通りである。まず、図11(a)に示すように、絶縁体2の貫通孔6に対し、その第一部分6aに中心電極3を挿入した後、(b)に示すように導電性ガラス粉末Hを充填する。そして、(c)に示すように、貫通孔6内に押さえ棒28を挿入して充填した粉末Hを予備圧縮し、第一の導電性ガラス粉末層26を形成する。次いで抵抗体組成物の原料粉末を充填して同様に予備圧縮し、さらに導電性ガラス粉末を充填して予備圧縮を行うことにより、図11(d)に示すように、中心電極3側(下側)から貫通孔6内には、第一の導電性ガラス粉末層26、抵抗体組成物粉末層25及び第二の導電性ガラス粉末層27が積層された状態となる。   Next, an outline of the process of assembling the center electrode 3 and the terminal fitting 13 and forming the resistor 15 and the conductive glass sealing layers 16 and 17 to the insulator 2 on which the glaze slurry coating layer 2d ′ is formed. Is as follows. First, as shown in FIG. 11 (a), the central electrode 3 is inserted into the first portion 6a of the through hole 6 of the insulator 2, and then the conductive glass powder H is filled as shown in (b). . Then, as shown in (c), the powder H filled by inserting the pressing rod 28 into the through hole 6 is pre-compressed to form the first conductive glass powder layer 26. Subsequently, the raw material powder of the resistor composition is filled and pre-compressed in the same manner, and further conductive glass powder is filled and pre-compression is performed, so that the center electrode 3 side (lower side) is obtained as shown in FIG. The first conductive glass powder layer 26, the resistor composition powder layer 25, and the second conductive glass powder layer 27 are laminated in the through hole 6 from the side.

そして、図12(a)に示すように、貫通孔6に端子金具13を上方から配置した組立体PAを形成する。この状態で炉内に挿入してガラス軟化点以上である800〜950℃の所定温度に加熱し、その後、端子金具13を貫通孔6内へ中心電極3と反対側から軸方向に圧入して積層状態の各層25〜27を軸方向にプレスする。これにより、同図(b)に示すように、各層は圧縮・焼結されてそれぞれ導電性ガラスシール層16、抵抗体15及び導電性ガラスシール層17となる(以上、ガラスシール工程)。   Then, as shown in FIG. 12A, an assembly PA in which the terminal fitting 13 is disposed in the through hole 6 from above is formed. In this state, it is inserted into the furnace and heated to a predetermined temperature of 800 to 950 ° C., which is equal to or higher than the glass softening point, and then the terminal fitting 13 is pressed into the through hole 6 in the axial direction from the side opposite to the center electrode 3. The layers 25 to 27 in the laminated state are pressed in the axial direction. As a result, as shown in FIG. 4B, the layers are compressed and sintered to become the conductive glass seal layer 16, the resistor 15, and the conductive glass seal layer 17, respectively (the glass sealing step).

ここで、釉薬スラリー塗布層2d’に含まれる釉薬フリットは、前述の組成を採用することでその軟化温度が600〜700℃となっており、Na成分及びK成分の含有量が比較的高めに設定されていることから、従来の鉛ケイ酸塩ガラス系の釉薬よりも軟化温度が低く、釉焼温度を800〜950℃と低温化できる。従って、図12に示すように、釉薬スラリー塗布層2d’は、上記ガラスシール工程における加熱により同時に釉焼されて釉薬層2dとなる。また、見方を変えれば、ガラスシール工程の加熱温度が、従来の900〜1000℃から800〜950℃へ低温化されているので、中心電極3や端子金具13の表面への酸化も生じにくくなる。また、上記組成の釉薬は、絶縁体2を構成するアルミナ系絶縁材料との線膨張係数の差が比較的小さいので、この釉焼工程を兼ねたガラスシール工程の冷却時において、釉薬層2dにヒビ割れ等が生じにくい。   Here, the glaze frit contained in the glaze slurry coating layer 2d ′ has a softening temperature of 600 to 700 ° C. by adopting the above-described composition, so that the contents of Na component and K component are relatively high. Since it is set, the softening temperature is lower than that of the conventional lead silicate glass glaze, and the calcination temperature can be lowered to 800 to 950 ° C. Accordingly, as shown in FIG. 12, the glaze slurry coating layer 2d 'is simultaneously glazed by the heating in the glass sealing step to become a glaze layer 2d. In other words, since the heating temperature in the glass sealing process is lowered from the conventional 900 to 1000 ° C. to 800 to 950 ° C., the surface of the center electrode 3 and the terminal fitting 13 is hardly oxidized. . In addition, since the glaze having the above composition has a relatively small difference in linear expansion coefficient from the alumina-based insulating material constituting the insulator 2, the glaze layer 2d is formed during cooling in the glass sealing process also serving as the glaze process. Cracks are less likely to occur.

こうしてガラスシール工程が完了した組立体PAには、主体金具1や接地電極4等が組み付けられて、図1に示すスパークプラグ100が完成する。スパークプラグ100は、そのねじ部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気への着火源として使用される。ここで、釉薬層2dを構成する釉薬は、前述の通りアルカリ金属成分の含有量がかなり高くなっているが、NaとKの2種類のアルカリ金属成分を組み合わせて添加しているため導電率がそれほど増加せず、良好な絶縁性が確保されており、耐フラッシュオーバ性に優れる。   The metal shell 1, the ground electrode 4, and the like are assembled to the assembly PA in which the glass sealing process is completed in this way, and the spark plug 100 shown in FIG. 1 is completed. The spark plug 100 is attached to the engine block at the threaded portion 7 and is used as an ignition source for the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber. Here, the glaze constituting the glaze layer 2d has a considerably high content of the alkali metal component as described above, but the conductivity is high because two kinds of alkali metal components Na and K are added in combination. It does not increase so much, ensuring good insulation, and excellent flashover resistance.

なお、本発明の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の側面と対向させ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。また、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。   The spark plug according to the present invention is not limited to the type shown in FIG. 1, but, for example, as shown in FIG. 5, the tip of the ground electrode 4 is opposed to the side surface of the center electrode 3, and a spark gap g is formed between them. It may be formed. In this case, as shown in FIG. 6 (a), the ground electrode 4 has a total of two, one on each side of the center electrode 3, as shown in FIG. Three or more things can be arranged around. Further, as shown in FIG. 7, the spark plug 100 is configured as a semi-surface discharge type spark plug in which the tip of the insulator 2 is inserted between the side surface of the center electrode 3 and the tip surface of the ground electrode 4. Also good. In this configuration, since spark discharge occurs along the surface of the front end portion of the insulator 2, the fouling resistance is improved as compared with an air discharge type spark plug.

(実施例2)
以下、本発明の第二の構成に係るスパークプラグの実施例について説明する。該実施例2のスパークプラグの構成は、釉薬層の組成を除いて、実施例1と全く同一であり、釉薬層以外の部分についての説明は、図1〜図7を援用してその詳細な説明を省略する。釉薬層2dは、主カチオン成分がSi、B、Zn及びBaと、Ti及びZrから選ばれる少なくとも1種とからなり、Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて20〜40重量%、B成分をBに酸化物換算した重量にて20〜35重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて15〜25重量%、Ba成分をBaOに酸化物換算した重量にて10〜23重量%含有するとともに、Ti及びZrは、TiはTiOに、ZrはZrOにそれぞれ酸化物換算した重量にて合計で2〜10重量%含有し、かつNa、K及びLiから選ばれる少なくとも1種をアルカリ金属成分として、NaはNaO、KはKO、LiはLiOに酸化物換算した重量にて、その合計含有量を12重量%以下とし、さらにPbの含有量をPbOに酸化物換算した形にて0.1重量%以下とした釉薬にて構成されている。
(Example 2)
Examples of the spark plug according to the second configuration of the present invention will be described below. The configuration of the spark plug of Example 2 is exactly the same as that of Example 1 except for the composition of the glaze layer, and the description of the parts other than the glaze layer is detailed with reference to FIGS. Description is omitted. Glaze layer 2d is mainly cationic component is Si, B, and Zn, and Ba, consists of at least one selected from Ti and Zr, 20 to 40 wt% with the weight calculated oxide of Si component in SiO 2, 20 to 35% by weight in terms of oxide of B component converted to B 2 O 3 , 15 to 25% by weight in terms of oxide of Zn component to ZnO, and weight of Ba component to oxide in terms of BaO 10 to 23 wt%, Ti and Zr contain Ti in TiO 2 , Zr contains 2 to 10 wt% in total in terms of oxides, and Na, K and Li As an alkali metal component, Na is Na 2 O, K is K 2 O, Li is an oxide converted to Li 2 O, and its total content is 12 wt% or less, Pb content Are composed of glaze was 0.1 wt% or less in terms of oxide to form a PbO.

具体的には、上記釉薬層の組成は、以下の4つの態様の少なくとも1のものを満足するように調整することができる。(1)Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて20〜38重量%とする。(2)ZrのZrO換算重量含有率を3.4重量%以下とする。(3)TiのTiO換算重量含有率を1.5重量%以上とする。(4)ZrのZrO換算重量含有率をWZr 、TiのTiO換算重量含有率をWTiとして、WTi/WZrを0.2〜10とする。 Specifically, the composition of the glaze layer can be adjusted to satisfy at least one of the following four aspects. (1) a Si component in weight was oxide converted to SiO 2 and 20 to 38 wt%. (2) The content of Zr in terms of ZrO 2 is 3.4% by weight or less. (3) The weight content of Ti in terms of TiO 2 is 1.5% by weight or more. (4) The weight content of Zr in terms of ZrO 2 is WZr, the weight content of Ti in terms of TiO 2 is WTi, and WTi / WZr is 0.2 to 10.

上記の釉薬層2dを有するスパークプラグ100の製法は、使用する釉薬スラリーの原料配合組成が異なるのみで、他は実施例1とほぼ同様である。釉薬スラリーの調製は、Si、B、Zn及びBaと、Ti及びZrから選ばれる少なくとも1種の各成分源となる成分源粉末(例えば、Si成分はSiO粉末、B成分はHBO粉末、ZnはZnO粉末、Ba成分はBaCO粉末、TiはTiO粉末、ZrはZrO粉末)を、Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて20〜40重量%、B成分をBに酸化物換算した重量にて20〜35重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて15〜25重量%、Ba成分をBaOに酸化物換算した重量にて10〜23重量%含有するとともに、Ti及びZrは、TiはTiOに、ZrはZrOにそれぞれ酸化物換算した重量にて合計で2〜10重量%含有するものとなるように配合して混合する。なお、Na、K及びLiから選ばれる少なくとも1種をアルカリ金属成分として配合する場合は、NaはNaO、KはKO、LiはLiOに酸化物換算した重量にて、その合計含有量を12重量%以下となるように成分源粉末を配合する。次いで、その混合物を1000〜1500℃に加熱して溶融させ、その溶融物を水中に投じて急冷・ガラス化し、さらに粉砕することにより釉薬フリットを作る。そして、この釉薬フリットにカオリン、蛙目粘土等の粘土鉱物と有機バインダーとを適量配合し、さらに水を加えて混合することにより釉薬スラリーを得る。 The manufacturing method of the spark plug 100 having the glaze layer 2d is substantially the same as that of the first embodiment except that the raw material blending composition of the glaze slurry to be used is different. Preparation of the glaze slurry is a component source powder serving as at least one component source selected from Si, B, Zn and Ba, and Ti and Zr (for example, Si component is SiO 2 powder, B component is H 3 BO 3 Powder, Zn is ZnO powder, Ba component is BaCO 3 powder, Ti is TiO 2 powder, Zr is ZrO 2 powder), and Si component is converted to SiO 2 in an oxide conversion weight of 20 to 40% by weight, B component 20 to 35% by weight in terms of oxide in terms of B 2 O 3 , 15 to 25% by weight in terms of oxide in terms of Zn to ZnO, and 10 to 10% in terms of oxide in terms of Ba component to BaO. In addition to containing 23 wt%, Ti and Zr are mixed and mixed so that Ti contains TiO 2 and Zr contains 2 to 10 wt% in total in terms of oxides, respectively. . In the case where at least one selected from Na, K and Li is blended as an alkali metal component, Na is Na 2 O, K is K 2 O, Li is Li 2 O in terms of oxide, The component source powder is blended so that the total content is 12% by weight or less. Next, the mixture is heated to 1000-1500 ° C. to melt, and the melt is poured into water to quench and vitrify, and further pulverized to make a glaze frit. Then, an appropriate amount of clay minerals such as kaolin and glazed clay and an organic binder are blended in the glaze frit, and water is added and mixed to obtain a glaze slurry.

上記のようなアルカリ金属成分とB成分との含有量範囲を選択することで、粘度が小さく流動性に富む釉薬スラリーを容易に調製することが可能となる。図10を援用して示すように、この釉薬スラリーSを噴霧ノズルNから絶縁体2の必要な表面に噴霧・塗布することにより、厚さが均一で気泡巻き込み等の少ない釉釉薬スラリー塗布層2d’を形成できる。以下、乾燥から釉焼を経てスパークプラグを得る工程は、実施例1とほぼ同様であるので詳細な説明は省略する。釉焼により、厚さが均一で欠陥の少ない釉薬層2dを得ることができる。また、実施例1と同様に釉薬軟化温度が600〜700℃と低く、結果としてガラスシール工程の加熱温度が、従来の900〜1000℃から800〜950℃へ低温化されているので、中心電極3や端子金具13の表面への酸化も生じにくくなる。さらに、上記組成の釉薬は、絶縁体2を構成するアルミナ系絶縁材料との線膨張係数の差が比較的小さいので、この釉焼工程を兼ねたガラスシール工程の冷却時において、釉薬層2dにヒビ割れ等が生じにくい。他方、釉薬層2dを構成する釉薬は、アルカリ金属成分の含有量が少ないので、良好な絶縁性が確保され、耐フラッシュオーバ性に優れる。   By selecting the content range of the alkali metal component and the B component as described above, it becomes possible to easily prepare a glaze slurry having a low viscosity and a high fluidity. As shown in FIG. 10, this glaze slurry S is sprayed and applied from the spray nozzle N onto the required surface of the insulator 2 to thereby have a uniform thickness and less entrainment of the glaze slurry 2d. Can form. Hereinafter, since the process of obtaining a spark plug through drying and calcination is substantially the same as in Example 1, detailed description thereof is omitted. The glaze layer 2d having a uniform thickness and few defects can be obtained by calcination. Moreover, since the glaze softening temperature is as low as 600-700 degreeC similarly to Example 1, as a result, the heating temperature of a glass sealing process is low-temperatured from the conventional 900-1000 degreeC to 800-950 degreeC, A center electrode 3 and the surface of the terminal fitting 13 are less likely to be oxidized. Further, since the glaze having the above composition has a relatively small difference in linear expansion coefficient from the alumina-based insulating material constituting the insulator 2, the glaze layer 2d is formed in the glaze layer 2d during cooling in the glass sealing process which also serves as the glaze process. Cracks are less likely to occur. On the other hand, since the glaze constituting the glaze layer 2d has a small content of the alkali metal component, good insulation is ensured and the flashover resistance is excellent.

なお、上記実施例1及び実施例2のスパークプラグは、組成の選び方よっては、釉薬層2dが同一のものとなる場合がある。この場合、第一の構成における効果と、第二の構成における効果とを同時に達成できることとなる。   In addition, the spark plugs of Example 1 and Example 2 may have the same glaze layer 2d depending on how the composition is selected. In this case, the effect in the first configuration and the effect in the second configuration can be achieved simultaneously.

実験例Experimental example

本発明の効果を確認するために、以下の実験を行なった。
(実験例1)
絶縁体2を次のようにして作製した。まず、原料粉末として、アルミナ粉末(アルミナ95重量%、Na含有量(NaO換算値)0.1重量%、平均粒径3.0μm)に対し、SiO(純度99.5%、平均粒径1.5μm)、CaCO(純度99.9%、平均粒径2.0μm)、MgO(純度99.5%、平均粒径2μm)、BaCO(純度99.5%、平均粒径1.5μm)、HBO(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製した。
In order to confirm the effect of the present invention, the following experiment was conducted.
(Experimental example 1)
The insulator 2 was produced as follows. First, as a raw material powder, SiO 2 (purity 99.5%, average) with respect to alumina powder (alumina 95 wt%, Na content (Na 2 O conversion value) 0.1 wt%, average particle size 3.0 μm). Particle size 1.5 μm), CaCO 3 (purity 99.9%, average particle size 2.0 μm), MgO (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, and this combination Based on 100 parts by weight of the total powder, 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.

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製した。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、この造粒物を図9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、その成形体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するとともに、温度1550℃で焼成することにより絶縁体2を得た。なお、蛍光X線分析により、絶縁体2は下記の組成を有していることがわかった:
Al成分:Al換算重量で94.9重量%;
Si成分:SiO換算重量で2.4重量%;
Ca成分:CaO換算重量で1.9重量%;
Mg成分:MgOに換算重量で0.1重量%;
Ba成分:BaOに換算重量で0.4重量%;
B成分:B換算重量で0.3重量%。
Subsequently, the slurry having different compositions was dried by a spray drying method to prepare a spherical molding base granulated product. In addition, the granulated product is sized by a sieve to a particle size of 50 to 100 μm. And this granulated material is shape | molded by the pressure of 50 Mpa by the rubber press method demonstrated using FIG. 9, and it grinds the outer peripheral surface of the molded object, processes it to a predetermined insulator shape, and temperature 1550 degreeC. Insulator 2 was obtained by baking. Note that, by fluorescent X-ray analysis, the insulator 2 was found to have the following composition:
Al component: 94.9% by weight in terms of Al 2 O 3 ;
Si component: 2.4% by weight in terms of SiO 2 ;
Ca component: 1.9% by weight in terms of CaO;
Mg component: 0.1% by weight in terms of MgO;
Ba component: 0.4% by weight in terms of BaO;
Component B: B 2 O 3 in terms of 0.3% by weight.

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=1.35mm。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、その段面外形線に沿って測った長さLPは29mmである。   The dimensions of each part of the insulator 2 shown with reference to FIG. 4A 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 = 1.35 mm . Further, referring to FIG. 1, the length LQ of the portion 2 k protruding to the rear side of the metal shell 1 of the insulator 2 is 25 mm, and a longitudinal section including the central axis O of the insulator 2 is taken. Sometimes, on the outer peripheral surface of the protruding portion 2k of the insulator 2, the stepped outline from the position corresponding to the rear end edge of the metal shell 1 through the corrugation 2c to the rear end edge of the insulator 2 The length LP measured along the line is 29 mm.

次に、釉薬スラリーを次のようにして調製した。まず、原料としてSiO(純度99.5%)、HBO粉末(純度98.5%)、ZnO粉末(純度99.5%)、BaCO粉末(純度99.5%)、NaCO粉末(純度99.5%)、KCO粉末(純度99%)、Al粉末(純度99.5%)、Fe粉末(純度99.0%)、CaCO粉末(純度99.8%)、TiO粉末(純度99.5%)、SrCO粉末(純度99%)、SnO粉末(純度99%)、FeO粉末(純度99%)を各種比率で配合し、その混合物を1000〜1500℃に加熱して溶融させ、その溶融物を水中に投じて急冷・ガラス化し、さらにアルミナ製ポットミルにより粒径50μm以下に粉砕することにより釉薬フリットを作製した。そして、この釉薬フリット100重量部に対し粘土鉱物としてのニュージーランドカオリンを3重量部、及び有機バインダーとしてのPVAを2重量部配合し、さらに水を100重量部加えて混合することにより釉薬スラリーを得た。 Next, the glaze slurry was prepared as follows. First, SiO 2 (purity 99.5%), H 3 BO 3 powder (purity 98.5%), ZnO powder (purity 99.5%), BaCO 3 powder (purity 99.5%), Na 2 as raw materials. CO 3 powder (purity 99.5%), K 2 CO 3 powder (purity 99%), Al 2 O 3 powder (purity 99.5%), Fe 2 O 3 powder (purity 99.0%), CaCO 3 Powder (purity 99.8%), TiO 2 powder (purity 99.5%), SrCO 3 powder (purity 99%), SnO 2 powder (purity 99%), FeO powder (purity 99%) in various ratios Then, the mixture was heated to 1000 to 1500 ° C. to melt, and the melt was poured into water to quench and vitrify, and further pulverized to a particle size of 50 μm or less with an alumina pot mill to prepare a glaze frit. Then, 3 parts by weight of New Zealand kaolin as a clay mineral and 2 parts by weight of PVA as an organic binder are blended with 100 parts by weight of the glaze frit, and 100 parts by weight of water is added and mixed to obtain a glaze slurry. It was.

この釉薬スラリーを、図10のように噴霧ノズルより絶縁体2の表面に噴霧後、乾燥して釉薬スラリー塗布層2d’を形成した。なお、乾燥後の釉薬の塗布厚さは80μm程度である。この絶縁体2を用いて、図11〜図12を用いて既に説明した方法により、図1に示すスパークプラグ100を各種作成した。ただし、ねじ部7の外径は14mmとした。また、抵抗体15の原料粉末としてはB−SiO−BaO−LiO系ガラス、ZrO粉末、カーボンブラック粉末、TiO粉末、金属Al粉末を、導電性ガラスシール層16,17の原料粉末としてはB−SiO−NaO系ガラス、Cu粉末、Fe粉末、Fe−B粉末をそれぞれ用い、ガラスシール時の加熱温度、すなわち釉焼温度は900℃にて行った。なお、各絶縁体2の表面に形成された釉薬層2dの厚さはおおむね50μm程度であった。 The glaze slurry was sprayed on the surface of the insulator 2 from the spray nozzle as shown in FIG. 10 and then dried to form a glaze slurry coating layer 2d ′. The coating thickness of the glaze after drying is about 80 μm. Using this insulator 2, various spark plugs 100 shown in FIG. 1 were prepared by the method already described with reference to FIGS. However, the outer diameter of the threaded portion 7 was 14 mm. Further, as the raw material powder of the resistor 15, B 2 O 3 —SiO 2 —BaO—Li 2 O-based glass, ZrO 2 powder, carbon black powder, TiO 2 powder, metal Al powder, conductive glass seal layer 16, As the raw material powder of No. 17, B 2 O 3 —SiO 2 —Na 2 O glass, Cu powder, Fe powder, and Fe—B powder were used, respectively, and the heating temperature at the time of glass sealing, that is, the calcination temperature was 900 ° C. went. Note that the thickness of the glaze layer 2d formed on the surface of each insulator 2 was approximately 50 μm.

他方、粉砕せずに塊状に凝固させた釉薬試料も作製した。なお、この塊状の釉薬試料は、X線回折によりガラス化(非晶質化)したものであることを確認した。これを用いて下記の実験を行った。化学組成分析:蛍光X線分析による。各試料毎の分析値(酸化物換算した値による)を表1及び表3に示している。なお、絶縁体2の表面に形成された釉薬層2dの各組成をEPMA法により測定したが、該塊状試料を用いて測定した分析値とほぼ一致していることが確認できた。熱膨張係数:塊状試料から寸法5mm×5mm×10mmの測定試料を切り出し、公知のディラトメータ法により20℃から350℃までの平均値として測定している。また、絶縁体2からも上記寸法の測定試料を切り出し、同様の測定を行ったところ、その値は73×10−7/℃であった。軟化温度:粉末試料50mgを加熱しながら示差熱分析を行い、室温より測定開始し、第2番目の吸熱ピークとなった温度を軟化温度として測定した。 On the other hand, a glaze sample coagulated in a lump without being crushed was also prepared. In addition, it was confirmed that this bulk glaze sample was vitrified (amorphized) by X-ray diffraction. The following experiment was conducted using this. Chemical composition analysis: by fluorescent X-ray analysis. Tables 1 and 3 show the analysis values for each sample (according to oxide conversion values). In addition, although each composition of the glaze layer 2d formed on the surface of the insulator 2 was measured by the EPMA method, it was confirmed that it almost coincided with the analysis value measured using the lump sample. Thermal expansion coefficient: A measurement sample having a size of 5 mm × 5 mm × 10 mm was cut out from a block sample and measured as an average value from 20 ° C. to 350 ° C. by a known dilatometer method. Moreover, when the measurement sample of the said dimension was cut out also from the insulator 2 and the same measurement was performed, the value was 73 * 10 < -7 > / degreeC . Softening temperature: Differential thermal analysis was performed while heating 50 mg of the powder sample, measurement was started from room temperature, and the temperature at which the second endothermic peak was reached was measured as the softening temperature.

また、各スパークプラグについては、500℃での絶縁抵抗測定を、図8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。また、絶縁体2に対する釉薬層2dの形成状態を目視にて観察した。以上の結果を表1〜表4に示す。   Moreover, about each spark plug, the insulation resistance measurement in 500 degreeC was performed with the energizing voltage 1000V by the method already demonstrated using FIG. Moreover, the formation state of the glaze layer 2d with respect to the insulator 2 was observed visually. The above results are shown in Tables 1 to 4.

Figure 2007042656
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すなわち、本発明の第一の構成の要件を満足する釉薬層を形成したスパークプラグについては、釉薬層にヒビ割れその他の欠陥が生じておらず、800〜950℃の低温の釉焼温度でも良好な釉薬層が得られていることがわかる。また、アルカリ金属成分の含有量が多いにも拘わらず、500℃の絶縁抵抗は200MΩ以上と高く、良好な耐フラッシュオーバ性を有することが示唆されている。   That is, for the spark plug in which the glaze layer that satisfies the requirements of the first configuration of the present invention is formed, the glaze layer is free from cracks and other defects, and is good even at a low calcination temperature of 800 to 950 ° C. It can be seen that a neat glaze layer is obtained. Moreover, although the content of the alkali metal component is large, the insulation resistance at 500 ° C. is as high as 200 MΩ or more, suggesting that it has good flashover resistance.

(実験例2)
実験例1と全く同様の形状及び材質の絶縁体2を用意した。また、釉薬スラリーを次のようにして調製した。まず、原料としてSiO(純度99.5%)、HBO粉末(純度98.5%)、ZnO粉末(純度99.5%)、BaCO粉末(純度99.5%)、NaCO粉末(純度99.5%)、KCO粉末(純度99%)、LiCO粉末(純度99%)、Al粉末(純度99.5%)、CaCO粉末(純度99.8%)、TiO粉末(純度99.5%)、ZrO粉末(純度98%)を各種比率で配合し、その混合物を1000〜1500℃に加熱して溶融させ、その溶融物を水中に投じて急冷・ガラス化した後、さらにアルミナ製ポットミルにて平均粒径9〜10μmに粉砕することにより釉薬フリットを作製した。そして、粘土鉱物としてのカオリン(英国カオリン)を10重量%、アクリル系有機バインダーを1重量%、水を35重量%、残部が上記釉薬フリットとなるように配合・混合することにより釉薬スラリーを得た。
(Experimental example 2)
An insulator 2 having the same shape and material as in Experimental Example 1 was prepared. Moreover, the glaze slurry was prepared as follows. First, SiO 2 (purity 99.5%), H 3 BO 3 powder (purity 98.5%), ZnO powder (purity 99.5%), BaCO 3 powder (purity 99.5%), Na 2 as raw materials. CO 3 powder (purity 99.5%), K 2 CO 3 powder (purity 99%), Li 2 CO 3 powder (purity 99%), Al 2 O 3 powder (purity 99.5%), CaCO 3 powder ( Purity 99.8%), TiO 2 powder (purity 99.5%), ZrO 2 powder (purity 98%) were blended in various ratios, and the mixture was heated to 1000-1500 ° C. to melt, and the melt Was poured into water, quenched and vitrified, and further pulverized with an alumina pot mill to an average particle size of 9 to 10 μm to prepare a glaze frit. Then, a glaze slurry is obtained by blending and mixing 10% by weight of kaolin (kaolin in the UK) as clay mineral, 1% by weight of acrylic organic binder, 35% by weight of water, and the balance as the glaze frit. It was.

得られた各スラリーは、釉薬フリットからのB成分及びアルカリ金属成分の溶出状態を安定化させるために、40℃の恒温槽中にて10日間放置した後、B型粘度計(形式:B型、東京計器社製、型番BH)を用いて測定した。   Each obtained slurry was allowed to stand in a constant temperature bath at 40 ° C. for 10 days in order to stabilize the elution state of the B component and the alkali metal component from the glaze frit. , Manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd., model number BH).

そして、上記の釉薬スラリーを用いた点を除いて、他は実験例1と同様の条件により、図1に示すスパークプラグ100を各種作成した(各釉薬組成毎に1000個)。なお、各絶縁体2の表面に形成された釉薬層2dの厚さはおおむね50μm程度であった。こうして得られた各スパークプラグについては、500℃での絶縁抵抗測定を実施例1と同様に行った。また、絶縁体2に対する釉薬層2dの形成状態を目視にて観察した。   Except for the use of the glaze slurry, various spark plugs 100 shown in FIG. 1 were prepared under the same conditions as in Experimental Example 1 (1000 for each glaze composition). Note that the thickness of the glaze layer 2d formed on the surface of each insulator 2 was approximately 50 μm. Each spark plug thus obtained was measured for insulation resistance at 500 ° C. in the same manner as in Example 1. Moreover, the formation state of the glaze layer 2d with respect to the insulator 2 was observed visually.

他方、粉砕せずに塊状に凝固させた釉薬試料も作製した。なお、この塊状の釉薬試料は、X線回折によりガラス化(非晶質化)したものであることを確認した。これを用いて下記の実験を行った。
(1)化学組成分析:蛍光X線分析による。各試料毎の分析値(酸化物換算した値による)を表5に示している。なお、絶縁体2の表面に形成された釉薬層2dの各組成をEPMA法により測定したが、該塊状試料を用いて測定した分析値とほぼ一致していることが確認できた。
(2)軟化温度:粉末試料50mgを加熱しながら示差熱分析を行い、室温より測定開始し、第2番目の吸熱ピークとなった温度を軟化温度として測定した。結果を表6に示している。
(3)釉焼により得られた釉薬層に対し、ヒビ割れもしくはクレージングが発生していないかどうかを目視により判定し、1000個中の発生個数を求めた。結果を表6に示している。
On the other hand, a glaze sample coagulated in a lump without being crushed was also prepared. In addition, it was confirmed that this bulk glaze sample was vitrified (amorphized) by X-ray diffraction. The following experiment was conducted using this.
(1) Chemical composition analysis: by fluorescent X-ray analysis. Table 5 shows the analysis values for each sample (according to oxide conversion values). In addition, although each composition of the glaze layer 2d formed on the surface of the insulator 2 was measured by the EPMA method, it was confirmed that it almost coincided with the analysis value measured using the lump sample.
(2) Softening temperature: A differential thermal analysis was performed while heating 50 mg of the powder sample, measurement was started from room temperature, and the temperature at which the second endothermic peak was reached was measured as the softening temperature. The results are shown in Table 6.
(3) Whether or not cracking or crazing had occurred in the glaze layer obtained by glazing was visually determined, and the number of generations in 1000 was determined. The results are shown in Table 6.

Figure 2007042656
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すなわち、本発明の第二の構成の要件を満足する釉薬層を形成したスパークプラグについては、釉薬層の溶融状態が良好で、ヒビ割れやクレージングの発生頻度も小さいことがわかる。とりわけ、また、800〜950℃の低温の釉焼温度でも良好な釉薬層が得られている。また、500℃の絶縁抵抗は200MΩ以上と高く、良好な耐フラッシュオーバ性を有することが示唆されている。また、釉薬層形成に使用した釉薬スラリーは、粘度が比較的小さく、均質で欠陥の少ない釉薬層形成に寄与していることがわかる。   That is, it can be seen that the spark plug in which the glaze layer that satisfies the requirements of the second configuration of the present invention is formed has a good melting state of the glaze layer and the occurrence frequency of cracks and crazing is low. In particular, a good glaze layer is obtained even at a low calcination temperature of 800 to 950 ° C. Further, the insulation resistance at 500 ° C. is as high as 200 MΩ or more, suggesting that it has good flashover resistance. Moreover, it turns out that the glaze slurry used for glaze layer formation has contributed to glaze layer formation with a comparatively small viscosity, a homogeneous, few defect.

本発明のスパークプラグの一例を示す全体正面断面図。The whole front sectional view showing an example of the spark plug of the present invention. 図1の要部の正面部分断面図及びその発火部の近傍をさらに拡大して示す断面図。The front fragmentary sectional view of the principal part of FIG. 1, and sectional drawing which expands and shows the vicinity of the ignition part further. 絶縁体の外観を釉薬層とともに示す正面図。The front view which shows the external appearance of an insulator with a glaze layer. 絶縁体のいくつかの実施例を示す縦断面図。The longitudinal section showing some examples of an insulator. 本発明のスパークプラグの別の例を示す全体正面図。The whole front view which shows another example of the spark plug of this invention. 図5の発火部近傍の平面図及びそのその変形例の平面図。The top view of the ignition part vicinity of FIG. 5 and the top view of the modification. 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。The whole front view which shows another example of the spark plug of this invention. スパークプラグの絶縁抵抗値の測定方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the measuring method of the insulation resistance value of a spark plug. ラバープレス法の説明図。Explanatory drawing of the rubber press method. 釉薬スラリー塗布層の形成工程の説明図。Explanatory drawing of the formation process of a glaze slurry application layer. ガラスシール工程の説明図。Explanatory drawing of a glass sealing process. 図11に続く説明図。Explanatory drawing following FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 主体金具
2 絶縁体
2d 釉薬層
2d’ 釉薬スラリー塗布層(釉薬粉末堆積層)
3 中心電極
4 接地電極
13 端子金具
15 抵抗体(焼結導電材料部)
16,17 導電性ガラスシール層(焼結導電材料部)
S 釉薬スラリー
1 metal shell 2 insulator 2d glaze layer 2d 'glaze slurry application layer (glaze powder accumulation layer)
3 Center electrode 4 Ground electrode 13 Terminal fitting 15 Resistor (sintered conductive material part)
16, 17 Conductive glass seal layer (sintered conductive material part)
S glaze slurry

Claims (10)

中心電極と、前記中心電極の外側に配置された主体金具と、その主体金具に一端が結合されて前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、前記中心電極と前記主体金具との間において、前記中心電極の外側を覆うように配置される絶縁体と、その絶縁体の表面の少なくとも一部を覆う形態で形成される釉薬層とを有し、該釉薬層を構成する釉薬は、カチオン成分の主体(以下、主カチオン成分という)Si、B、Zn及びBaと、Ti及びZrから選ばれる少なくとも1種とからなり、Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて20〜38重量%、B成分をBに酸化物換算した重量にて20〜35重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて15〜25重量%、Ba成分をBaOに酸化物換算した重量にて10〜23重量%含有するとともに、Ti及びZrは、TiはTiOに、ZrはZrOにそれぞれ酸化物換算した重量にて合計で2〜10重量%含有し、かつNa、K及びLiから選ばれる少なくとも1種をアルカリ金属成分として、NaはNaO、KはKO、LiはLiOに酸化物換算した重量にて、その合計含有量を12重量%以下とし、さらにPbの含有量をPbOに酸化物換算した形にて0.1重量%以下としたことを特徴とするスパークプラグ。 A center electrode, a metal shell disposed outside the center electrode, a ground electrode disposed so that one end of the metal shell is coupled to face the center electrode, and the center electrode and the metal shell In the meantime, it has an insulator arranged so as to cover the outside of the central electrode, and a glaze layer formed in a form covering at least a part of the surface of the insulator, and the glaze constituting the glaze layer is , Consisting mainly of a cation component (hereinafter referred to as a main cation component) Si, B, Zn and Ba and at least one selected from Ti and Zr, and the Si component is converted into SiO 2 by weight in terms of oxides of 20 to 20 38% by weight, 20 to 35% by weight in terms of B component converted to oxide of B 2 O 3 , 15 to 25% by weight in terms of Zn component converted to oxide in ZnO, Ba component to oxide in BaO 1 in converted weight 0 to 23% by weight, Ti and Zr contain Ti in TiO 2 and Zr in 2 to 10% by weight in terms of oxides, respectively, and from Na, K and Li. At least one selected as an alkali metal component, Na is Na 2 O, K is K 2 O, Li is an oxide converted weight to Li 2 O, and the total content is 12 wt% or less, and Pb The spark plug is characterized in that its content is 0.1% by weight or less in the form of oxide converted to PbO. 中心電極と、前記中心電極の外側に配置された主体金具と、その主体金具に一端が結合されて前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、前記中心電極と前記主体金具との間において、前記中心電極の外側を覆うように配置される絶縁体と、その絶縁体の表面の少なくとも一部を覆う形態で形成される釉薬層とを有し、該釉薬層を構成する釉薬は、カチオン成分の主体(以下、主カチオン成分という)Si、B、Zn及びBaと、Ti及びZrから選ばれる少なくとも1種とからなり、Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて20〜40重量%、B成分をBに酸化物換算した重量にて20〜35重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて15〜25重量%、Ba成分をBaOに酸化物換算した重量にて10〜23重量%含有するとともに、Ti及びZrは、TiはTiOに、ZrはZrOにそれぞれ酸化物換算した重量にて合計で2〜10重量%含有し、かつZrのZrO換算重量含有率が3.4重量%以下とされるととともに、かつNa、K及びLiから選ばれる少なくとも1種をアルカリ金属成分として、NaはNaO、KはKO、LiはLiOに酸化物換算した重量にて、その合計含有量を12重量%以下とし、さらにPbの含有量をPbOに酸化物換算した形にて0.1重量%以下としたことを特徴とするスパークプラグ。 A center electrode, a metal shell disposed outside the center electrode, a ground electrode disposed so that one end of the metal shell is coupled to face the center electrode, and the center electrode and the metal shell In the meantime, it has an insulator arranged so as to cover the outside of the central electrode, and a glaze layer formed in a form covering at least a part of the surface of the insulator, and the glaze constituting the glaze layer is , Consisting mainly of a cation component (hereinafter referred to as a main cation component) Si, B, Zn and Ba and at least one selected from Ti and Zr, and the Si component is converted into SiO 2 by weight in terms of oxides of 20 to 20 40% by weight, 20 to 35% by weight in terms of B component converted to oxide of B 2 O 3 , 15 to 25% by weight in terms of Zn component converted to oxide in ZnO, Ba component to oxide in BaO 1 in converted weight In addition to 0 to 23% by weight, Ti and Zr contain Ti in TiO 2 and Zr in 2 to 10% by weight in terms of oxides in terms of oxide, and the weight of Zr in terms of ZrO 2 When the content is 3.4% by weight or less and at least one selected from Na, K and Li is an alkali metal component, Na is Na 2 O, K is K 2 O, Li is Li 2 O The spark plug is characterized in that the total content is 12% by weight or less in terms of oxide converted weight, and the Pb content is 0.1% by weight or less in terms of oxide converted to PbO. . 中心電極と、前記中心電極の外側に配置された主体金具と、その主体金具に一端が結合されて前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、前記中心電極と前記主体金具との間において、前記中心電極の外側を覆うように配置される絶縁体と、その絶縁体の表面の少なくとも一部を覆う形態で形成される釉薬層とを有し、該釉薬層を構成する釉薬は、カチオン成分の主体(以下、主カチオン成分という)Si、B、Zn及びBaと、Ti及びZrから選ばれる少なくとも1種とからなり、Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて20〜40重量%、B成分をBに酸化物換算した重量にて20〜35重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて15〜25重量%、Ba成分をBaOに酸化物換算した重量にて10〜23重量%含有するとともに、Ti及びZrは、TiはTiOに、ZrはZrOにそれぞれ酸化物換算した重量にて合計で2〜10重量%含有し、かつTiのTiO換算重量含有率が1.5重量%以上とされるととともに、かつNa、K及びLiから選ばれる少なくとも1種をアルカリ金属成分として、NaはNaO、KはKO、LiはLiOに酸化物換算した重量にて、その合計含有量を12重量%以下とし、さらにPbの含有量をPbOに酸化物換算した形にて0.1重量%以下としたことを特徴とするスパークプラグ。 A center electrode, a metal shell disposed outside the center electrode, a ground electrode disposed so that one end of the metal shell is coupled to face the center electrode, and the center electrode and the metal shell In the meantime, it has an insulator arranged so as to cover the outside of the central electrode, and a glaze layer formed in a form covering at least a part of the surface of the insulator, and the glaze constituting the glaze layer is , Consisting mainly of a cation component (hereinafter referred to as a main cation component) Si, B, Zn and Ba and at least one selected from Ti and Zr, and the Si component is converted into SiO 2 by weight in terms of oxides of 20 to 20 40% by weight, 20 to 35% by weight in terms of B component converted to oxide of B 2 O 3 , 15 to 25% by weight in terms of Zn component converted to oxide in ZnO, Ba component to oxide in BaO 1 in converted weight Together containing 0-23 wt%, Ti and Zr, Ti in TiO 2, Zr is contained 2-10 wt% in total at the weight calculated respectively oxide ZrO 2, and TiO 2 conversion weight of Ti When the content is 1.5% by weight or more and at least one selected from Na, K and Li is an alkali metal component, Na is Na 2 O, K is K 2 O, Li is Li 2 O The spark plug is characterized in that the total content is 12% by weight or less in terms of oxide converted weight, and the Pb content is 0.1% by weight or less in terms of oxide converted to PbO. . 中心電極と、前記中心電極の外側に配置された主体金具と、その主体金具に一端が結合されて前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、前記中心電極と前記主体金具との間において、前記中心電極の外側を覆うように配置される絶縁体と、その絶縁体の表面の少なくとも一部を覆う形態で形成される釉薬層とを有し、該釉薬層を構成する釉薬は、カチオン成分の主体(以下、主カチオン成分という)Si、B、Zn及びBaと、Ti及びZrから選ばれる少なくとも1種とからなり、Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて20〜40重量%、B成分をBに酸化物換算した重量にて20〜35重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて15〜25重量%、Ba成分をBaOに酸化物換算した重量にて10〜23重量%含有するとともに、Ti及びZrは、TiはTiOに、ZrはZrOにそれぞれ酸化物換算した重量にて合計で2〜10重量%含有し、かつZrのZrO換算重量含有率をWZr、TiのTiO換算重量含有率をWTiとして、WTi/WZrが0.2〜10とされるととともに、かつNa、K及びLiから選ばれる少なくとも1種をアルカリ金属成分として、NaはNaO、KはKO、LiはLiOに酸化物換算した重量にて、その合計含有量を12重量%以下とし、さらにPbの含有量をPbOに酸化物換算した形にて0.1重量%以下としたことを特徴とするスパークプラグ。 A center electrode, a metal shell disposed outside the center electrode, a ground electrode disposed so that one end of the metal shell is coupled to face the center electrode, and the center electrode and the metal shell In the meantime, it has an insulator arranged so as to cover the outside of the central electrode, and a glaze layer formed in a form covering at least a part of the surface of the insulator, and the glaze constituting the glaze layer is , Consisting mainly of a cation component (hereinafter referred to as a main cation component) Si, B, Zn and Ba and at least one selected from Ti and Zr, and the Si component is converted into SiO 2 by weight in terms of oxides of 20 to 20 40% by weight, 20 to 35% by weight in terms of B component converted to oxide of B 2 O 3 , 15 to 25% by weight in terms of Zn component converted to oxide in ZnO, Ba component to oxide in BaO 1 in converted weight In addition to 0 to 23% by weight, Ti and Zr contain Ti in TiO 2 and Zr in 2 to 10% by weight in terms of oxides in terms of oxide, and the weight of Zr in terms of ZrO 2 The content rate is WZr, the TiO 2 equivalent weight content rate of Ti is WTi, WTi / WZr is 0.2 to 10, and at least one selected from Na, K and Li is an alkali metal component, Na is Na 2 O, K is K 2 O, Li is Li 2 O in terms of oxide, the total content is 12% by weight or less, and the Pb content is converted to PbO in oxide form A spark plug characterized by being 0.1% by weight or less. 前記釉薬は、Ti及びZrから選ばれる少なくとも1種と、前記アルカリ金属成分との合計含有量が8重量%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。   The spark plug according to any one of claims 1 to 4, wherein the glaze has a total content of at least one selected from Ti and Zr and the alkali metal component of 8% by weight or more. 前記スパークプラグは、前記絶縁体の貫通孔内において、前記中心電極と一体に、又は導電性結合層を間に挟んで前記中心電極と別体に設けられた軸状の端子金具部を備え、かつ該スパークプラグ全体を約500℃に保持し、前記絶縁体を介して前記端子金具部と前記主体金具との間で通電することにより測定される絶縁抵抗値が200MΩ以上である請求項1ないし5のいずれかに記載のスパークプラグ。   The spark plug includes a shaft-shaped terminal fitting provided integrally with the center electrode or separately from the center electrode with a conductive coupling layer interposed therebetween in the through-hole of the insulator, The insulation resistance value measured by holding the entire spark plug at about 500 ° C. and energizing the terminal metal part and the metal shell through the insulator is 200 MΩ or more. The spark plug according to any one of 5. 前記絶縁体は、Al成分をAlに酸化物換算した重量にて85〜98重量%含有するアルミナ系絶縁材料で構成されており、前記釉薬は、20〜350℃の温度範囲における前記釉薬の平均の線膨張係数が、50×10−7/℃〜85×10−7/℃である請求項1ないし6のいずれかに記載のスパークプラグ。 The insulator is made of an alumina-based insulating material containing 85 to 98% by weight of an Al component in terms of oxide converted to Al 2 O 3 , and the glaze is the temperature in a temperature range of 20 to 350 ° C. The spark plug according to any one of claims 1 to 6, wherein the average linear expansion coefficient of the glaze is 50 x 10-7 / C to 85 x 10-7 / C. 前記釉薬の軟化温度が600〜700℃である請求項1ないし7のいずれかに記載のスパークプラグ。   The spark plug according to any one of claims 1 to 7, wherein a softening temperature of the glaze is 600 to 700 ° C. 請求項1ないし8のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、前記主カチオン成分としてのSi、B、Zn及びBaと、Ti及びZrから選ばれる少なくとも1種との各成分源となる成分源粉末を、Si成分をSiOに酸化物換算した重量にて20〜40重量%、B成分をBに酸化物換算した重量にて20〜35重量%、Zn成分をZnOに酸化物換算した重量にて15〜25重量%、Ba成分をBaOに酸化物換算した重量にて10〜23重量%含有するとともに、Ti及びZrは、TiはTiOに、ZrはZrOにそれぞれ酸化物換算した重量にて合計で2〜10重量%含有するものとなるように配合して混合後、その混合物を1000〜1500℃に加熱して溶融させ、その溶融物を急冷・ガラス化し粉砕したフリットを用いて釉薬粉末を調製する釉薬粉末調製工程と、その釉薬粉末を前記絶縁体の表面に堆積させて釉薬粉末堆積層を形成する釉薬粉末堆積工程と、その絶縁体を800〜950℃の温度範囲にて焼成することにより、前記釉薬粉末堆積層を前記絶縁体表面に焼き付けて前記釉薬層となす釉焼工程と、を含むことを特徴とするスパークプラグの製造方法。 It is a manufacturing method of the spark plug in any one of Claim 1 thru | or 8, Comprising: Each component source of Si, B, Zn, and Ba as said main cation component, and at least 1 sort (s) chosen from Ti and Zr; the component source powder comprising 20 to 40 wt% in weight was in terms of oxide of Si component in SiO 2, 20 to 35 wt% with the weight calculated oxide B component B 2 O 3, ZnO and Zn components 15 to 25% by weight in terms of oxide, and 10 to 23% by weight in terms of Ba component in terms of oxide to BaO, Ti and Zr are Ti in TiO 2 and Zr in ZrO 2 After mixing and mixing so as to contain a total of 2 to 10% by weight in terms of oxides, the mixture is heated to 1000 to 1500 ° C. to melt, and the melt is rapidly cooled to glass Powder A glaze powder preparation step of preparing a glaze powder using the frit thus formed, a glaze powder deposition step of depositing the glaze powder on the surface of the insulator to form a glaze powder deposition layer, and the insulator at 800 to 950 ° C. And a glaze firing step in which the glaze powder deposition layer is baked onto the surface of the insulator to form the glaze layer by firing in a temperature range of. 前記絶縁体の軸方向に形成された貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が固定され、同じく他方の端部側に中心電極が固定されるとともに、該貫通孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に、それらを電気的に接合するための、主にガラスと導電性材料との混合物からなる焼結導電材料部が形成されたスパークプラグを製造するために、前記絶縁体の貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が配置され、同じく他方の端部側に中心電極が配置されるとともに、該貫通孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に、ガラス粉末と導電性材料粉末とを主体とする焼結導電材料原料粉末の充填層を形成した組立体を製造する組立体製造工程と、その加熱された組立体において、前記貫通孔内にて前記中心電極と前記端子金具とを相対的に接近させることにより、前記充填層をそれら中心電極と端子金具と間でプレスして前記焼結導電材料部となすプレス工程と、前記絶縁体の表面に前記釉薬粉末堆積層を形成した状態の前記組立体を、前記800〜950℃の温度範囲に加熱して、前記釉薬粉末堆積層を前記絶縁体表面に焼き付けて前記釉薬層となす工程と、前記充填層中の前記ガラス粉末を軟化させる工程とを同時に行う前記釉焼工程と、を含む請求項9記載のスパークプラグの製造方法。   A terminal fitting is fixed to one end side of the through hole formed in the axial direction of the insulator, and a center electrode is fixed to the other end side, and the terminal is fixed in the through hole. In order to manufacture a spark plug in which a sintered conductive material portion mainly composed of a mixture of glass and a conductive material is formed between the metal fitting and the center electrode to electrically join them. A terminal fitting is disposed on one end side of the through hole of the insulator, and a center electrode is disposed on the other end side. The terminal fitting and the center electrode are disposed in the through hole. An assembly manufacturing process for manufacturing an assembly in which a packed layer of sintered conductive material raw material powder mainly composed of glass powder and conductive material powder is formed, and in the heated assembly, In the center electrode and the terminal gold The filler layer is pressed between the center electrode and the terminal fitting to form the sintered conductive material portion, and the glaze powder deposition layer is formed on the surface of the insulator. Heating the formed assembly to a temperature range of 800 to 950 ° C. to bake the glaze powder deposition layer on the insulator surface to form the glaze layer; and the glass in the filling layer The method for producing a spark plug according to claim 9, further comprising the calcination step of simultaneously performing a step of softening the powder.
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