JP5172016B2 - スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 - Google Patents
スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5172016B2 JP5172016B2 JP2011520778A JP2011520778A JP5172016B2 JP 5172016 B2 JP5172016 B2 JP 5172016B2 JP 2011520778 A JP2011520778 A JP 2011520778A JP 2011520778 A JP2011520778 A JP 2011520778A JP 5172016 B2 JP5172016 B2 JP 5172016B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- component
- alumina
- sintered body
- spark plug
- insulator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 118
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 84
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 58
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 34
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 33
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 33
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 28
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 23
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 15
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 68
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 66
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 27
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 11
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 5
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 5
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 3
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000004453 electron probe microanalysis Methods 0.000 description 3
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 3
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 oxides Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 2
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Chemical compound [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 description 1
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000084 Gum arabic Polymers 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052773 Promethium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000978776 Senegalia senegal Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- UPEMFLOMQVFMCZ-UHFFFAOYSA-N [O--].[O--].[O--].[Pm+3].[Pm+3] Chemical compound [O--].[O--].[O--].[Pm+3].[Pm+3] UPEMFLOMQVFMCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010489 acacia gum Nutrition 0.000 description 1
- 239000000205 acacia gum Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 229910052730 francium Inorganic materials 0.000 description 1
- KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N francium atom Chemical compound [Fr] KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UZLYXNNZYFBAQO-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);ytterbium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Yb+3].[Yb+3] UZLYXNNZYFBAQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N promethium atom Chemical compound [Pm] VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003454 ytterbium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940075624 ytterbium oxide Drugs 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
- H01T13/38—Selection of materials for insulation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
- C04B35/117—Composites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62695—Granulation or pelletising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
- H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3213—Strontium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3215—Barium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3227—Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
- C04B2235/442—Carbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
- C04B2235/528—Spheres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5427—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6562—Heating rate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6567—Treatment time
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/77—Density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
- C04B2235/786—Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
- C04B2235/85—Intergranular or grain boundary phases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Spark Plugs (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
この発明は、スパークプラグ及びその製造方法に関し、特に詳しくは、高温下で高耐電圧特性を達成し、更に高温下で耐電圧特性が低下し難いスパークプラグ、及びそのスパークプラグの製造方法に関する。
従来においては、アルミナを含有する絶縁体の耐電圧を向上させる様々な技術が開発されてきた。
例えば、特許文献１には、「Y2O3、ZrO2、La2O3、より選ばれた少なくとも一つの添加物、若しくは、Y2O3、ZrO2、La2O3より選ばれた少なくとも一つの添加物とアルミナとの固溶体複合酸化物の何れかと、粒径0.5μｍ以下のアルミナ徹粒粉とから構成された混合原料粉末」を用いる高絶縁性高アルミナ質磁器組成物が記載されている（特許文献１の請求項１参照）。
また、特許文献２に係る「アルミナ磁器」は、「平均粒径1μｍ以下のアルミナ（Al2O3）と、粒界相に形成されたイットリア（Y2O3）、マグネシア（MgO）、ジルコニア（ZrO2）および酸化ランタン（La2O3）のうちの少なくとも1つとAl2O3との化合物および混合物の少なくとも1つと、からなり、空孔率が6体積％以下である」と記載されている（特許文献２の請求項１参照）。
特許文献３に係る「高耐電圧性アルミナ基焼結体」は、「アルミナ基焼結体100重量部に含まれるSi成分、Ca成分及びMg成分の各含有量を酸化物換算でそれぞれ、S（単位：重量部）、C（単位：重量部）及びM（単位：重量部）とした場合において、上記三成分の各含有量が以下の関係式を満たすとともに、結晶相としてムライト（Al6Si2O13）結晶相を少なくとも有する・・・0.95≧S／（S＋C＋M）≧0.75」と記載されている（特許文献３の請求項１参照）。
特許文献４には、「希土類酸化物5〜95wt％，アルミナ94.9〜4.9wt％およびシリカ0.1〜10wt％の焼結体であって、この焼結体の結晶粒径が30μｍ以下であることを特徴とする希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体」が記載されている（特許文献４の請求項１参照）。
特許文献５には、「構成成分全体を100質量％とした場合に、Al成分・・・が95〜99.8質量％であり、且つ希土類元素及びSi成分を、希土類元素・・・（RRE）と、Si成分・・・（Rsi）との比（RRE／Rsi）が0.1〜1.0となるように含有し、更に、切断面1ｍｍ2あたりに存在する最大長さが10μｍ以上であり且つアスペクト比が3以上であるアルミナ粒子が10個未満であることを特徴とするスパークプラグ用絶縁体」と記載されている（特許文献５の請求項１参照）。
特許文献６には、「アルミナを主成分とするアルミナ質磁器組成物であって、前記主成分であるアルミナと、Al、Si、Mgおよび希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素の組成物との複合焼結体からなり、前記主成分であるアルミナを100重量部としたとき、前記Al、Si、Mgおよび希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素の組成物は、5重量部以下であることを特徴とするアルミナ質磁器組成物」と記載されている（特許文献６の請求項１参照）。
特許文献７に記載の内燃機関用スパークプラグは、アルミナ成分以外に含有する成分として、「Si成分、Ca成分、Mg成分、Ba成分及びB成分から選ばれる1種又は2種以上から構成されているとよい。・・・添加元素系粉末の含有量としては、・・・各成分の酸化物換算した質量での合計含有量で、4〜7質量％の範囲内で配合するとよい。・・・各添加元素系粉末として、例えばSi成分はSiO2粉末、Ca成分はCaCO3粉末、Mg成分はMgO粉末、Ba成分はBaCO3粉末、B成分がH3BO3粉末（或いは水溶液でもよい）の形で配合することができる。・・添加元素系粉末におけるSi、Ca、Mg及びBaの各成分については、酸化物の他、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩及びリン酸塩等の各種無機原料粉末を使用することもできる」と記載されている（特許文献７の段落番号００５５欄参照）。
ところで、上述したような従来のスパークプラグに比べて、耐電圧特性がより一層優れたスパークプラグ、特に絶縁破壊が生じ易い高温下での耐電圧特性がより一層優れ、更に高温下で耐電圧特性が低下し難いスパークプラグ、及びそのスパークプラグの効率的な製造方法が望まれていた。
この発明が解決しようとする課題は、高温下で高耐電圧特性を達成し、更に高温下で耐電圧特性が低下し難い絶縁体を備えるスパークプラグを提供することである。
この発明が解決しようとする別の課題は、熱衝撃性及び焼結性を維持しつつ、高温下で高耐電圧特性を示す絶縁体を備えるスパークプラグを提供することである。
この発明が解決しようとする更に別の課題は、熱衝撃性及び／又は焼結性を維持しつつ、高温下で高耐電圧特性を示し、高温リークし難い絶縁体を備えるスパークプラグを提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、前記スパークプラグを効率的に製造することのできるスパークプラグの製造方法を提供することである。
前記課題を解決するための手段としては、
（１）中心電極と、前記中心電極の外周に設けられた略円筒状の絶縁体と、前記絶縁体の外周に設けられた略円筒状の主体金具とを備えたスパークプラグであって、
前記絶縁体は、ケイ素成分（以下においてＳｉ成分と称する。）と、ＩＵＰＡＣ１９９０年勧告に基づく周期表の第２族元素成分と、希土類元素成分（以下においてＲＥ成分と称する。）とを含有するアルミナ基焼結体を備え、
前記アルミナ基焼結体は、Ｘ線回折により分析した結果としてガラス相とアルミナ結晶相とからなり、
前記アルミナ基焼結体の粒界相を、透過型電子顕微鏡で観察し、直径０．３ｎｍの円形のスポットにおけるアルカリ金属成分及び前記ＲＥ成分の酸化物換算の質量比[アルカリ金属／ＲＥ]を算出し、観察領域中で任意に選択された３０個の前記スポットの前記質量比の平均値が０．０１以上０．４５以下の範囲及び０．４５を超え１．０以下の範囲のいずれかの範囲内にあることを特徴とするスパークプラグ、
（２）前記アルミナ基焼結体に含まれるＲＥ成分とＳｉ成分との酸化物換算での質量比が０．４５≦ＲＥ／ＳｉＯ２≦１．２を満たす（１）に記載のスパークプラグ、
（３）前記アルミナ基焼結体に含まれるＳｉＯ２成分とＳｉＯ２成分及び前記第２族元素成分との酸化物換算での質量比が０．２≦ＳｉＯ２／（ＳｉＯ２＋２族）≦０．７５を満たす（１）又は（２）に記載のスパークプラグ、
（４）前記アルミナ基焼結体に含まれるアルミナ粒子の平均粒径が２．５〜６μｍであり、
前記アルミナ基焼結体の任意の部位を１８０μｍに亘ってライン分析したときに、ＲＥ成分由来のピークが８本以上観察される（１）〜（３）のいずれか一つに記載のスパークプラグ、並びに
（５）（１）〜（４）のいずれか一つに記載のスパークプラグを製造する方法であって、
未焼成成形体を焼成して絶縁体を形成する焼成工程と、
前記絶縁体に中心電極を組み付ける中心電極組付工程と、
前記中心電極が組み付けられた中心電極付き絶縁体を主体金具に取付ける主体金具取付工程とを備え、
前記焼成工程は、９００℃から焼成温度まで平均昇温速度８〜２０℃／ｍｉｎで昇温し、前記焼成温度を１５１０〜１６５０℃の温度範囲内に焼成温度を維持することを特徴とするスパークプラグの製造方法を挙げることができる。
（１）中心電極と、前記中心電極の外周に設けられた略円筒状の絶縁体と、前記絶縁体の外周に設けられた略円筒状の主体金具とを備えたスパークプラグであって、
前記絶縁体は、ケイ素成分（以下においてＳｉ成分と称する。）と、ＩＵＰＡＣ１９９０年勧告に基づく周期表の第２族元素成分と、希土類元素成分（以下においてＲＥ成分と称する。）とを含有するアルミナ基焼結体を備え、
前記アルミナ基焼結体は、Ｘ線回折により分析した結果としてガラス相とアルミナ結晶相とからなり、
前記アルミナ基焼結体の粒界相を、透過型電子顕微鏡で観察し、直径０．３ｎｍの円形のスポットにおけるアルカリ金属成分及び前記ＲＥ成分の酸化物換算の質量比[アルカリ金属／ＲＥ]を算出し、観察領域中で任意に選択された３０個の前記スポットの前記質量比の平均値が０．０１以上０．４５以下の範囲及び０．４５を超え１．０以下の範囲のいずれかの範囲内にあることを特徴とするスパークプラグ、
（２）前記アルミナ基焼結体に含まれるＲＥ成分とＳｉ成分との酸化物換算での質量比が０．４５≦ＲＥ／ＳｉＯ２≦１．２を満たす（１）に記載のスパークプラグ、
（３）前記アルミナ基焼結体に含まれるＳｉＯ２成分とＳｉＯ２成分及び前記第２族元素成分との酸化物換算での質量比が０．２≦ＳｉＯ２／（ＳｉＯ２＋２族）≦０．７５を満たす（１）又は（２）に記載のスパークプラグ、
（４）前記アルミナ基焼結体に含まれるアルミナ粒子の平均粒径が２．５〜６μｍであり、
前記アルミナ基焼結体の任意の部位を１８０μｍに亘ってライン分析したときに、ＲＥ成分由来のピークが８本以上観察される（１）〜（３）のいずれか一つに記載のスパークプラグ、並びに
（５）（１）〜（４）のいずれか一つに記載のスパークプラグを製造する方法であって、
未焼成成形体を焼成して絶縁体を形成する焼成工程と、
前記絶縁体に中心電極を組み付ける中心電極組付工程と、
前記中心電極が組み付けられた中心電極付き絶縁体を主体金具に取付ける主体金具取付工程とを備え、
前記焼成工程は、９００℃から焼成温度まで平均昇温速度８〜２０℃／ｍｉｎで昇温し、前記焼成温度を１５１０〜１６５０℃の温度範囲内に焼成温度を維持することを特徴とするスパークプラグの製造方法を挙げることができる。
この発明によると、高温下で高耐電圧特性を達成し、更に高温下で耐電圧特性が低下し難い絶縁体を備えるスパークプラグを提供することができる。
この発明によると、熱衝撃性及び焼結性を維持しつつ、高温下で高耐電圧特性を示す絶縁体を備えるスパークプラグを提供することができる。
更に、この発明が解決によると、熱衝撃性及び／又は焼結性を維持しつつ、高温下で高耐電圧特性を示し、高温リークし難い絶縁体を備えるスパークプラグを提供することができる。
また、この発明によると、前記スパークプラグを効率的に製造することのできるスパークプラグの製造方法を提供することができる。
この発明に係るスパークプラグは、中心電極と、前記中心電極の外周に設けられた略円筒状の絶縁体と、前記絶縁体の外周に設けられた略円筒状の主体金具とを備えたスパークプラグであって、前記絶縁体は、ケイ素成分（以下においてＳｉ成分と称する。）と、ＩＵＰＡＣ１９９０年勧告に基づく周期表の第２族元素成分と、希土類元素成分（以下においてＲＥ成分と称する。）とを含有するアルミナ基焼結体を備え、前記アルミナ基焼結体は、Ｘ線回折により分析した結果としてガラス相とアルミナ結晶相とからなり、前記アルミナ基焼結体の粒界相を、透過型電子顕微鏡で観察し、直径０．３ｎｍの円形のスポットにおけるアルカリ金属成分及び前記ＲＥ成分の酸化物換算の質量比[アルカリ金属／ＲＥ]を算出し、観察領域中で任意に選択された３０個の前記スポットの前記質量比の平均値が０．０１以上０．４５以下の範囲及び０．４５を超え１．０以下の範囲のいずれかの範囲内にあること、すなわち０．０１以上１．０以下の範囲内にあることを特徴とする。
前記アルミナ基焼結体は、Ｓｉ成分と、ＩＵＰＡＣ１９９０年勧告に基づく周期表の第２族元素成分（以下、単に「第２族成分」と称することがある。）と、ＲＥ成分と、大部分を占めるアルミニウム成分（以下においてＡｌ成分と称することがある。）とを含有し、不可避不純物としてアルカリ金属を含んでいる。また、Ａｌ成分は、大部分が酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、すなわちアルミナと成って前記アルミナ基焼結体に含有されている。
前記アルミナ基焼結体において、前記Ａｌ成分の含有量は、焼成後のアルミナ基焼結体を１００質量％としたときに酸化物換算で８５〜９６質量％の範囲内であるのが好ましい。前記Ａｌ成分の含有量が酸化物換算で８５〜９６質量％であると、この発明に係るスパークプラグにおける絶縁体の耐電圧特性を高い水準に維持することができる。
前記Ｓｉ成分は、焼結助剤由来の成分であり、酸化物又はイオン等として、アルミナ基焼結体中に存在する。前記Ｓｉ成分は、焼結時には溶融して通常液相を生じるので、焼結体の緻密化を促進する焼結助剤として機能する。更に、Ｓｉ成分は、焼結後はアルミナ結晶粒子の粒界相に低融点ガラス相等を形成することが多い。しかし、前記アルミナ基焼結体が、前記Ｓｉ成分だけでなく後述の第２族成分及びＲＥ成分を含有していると、前記Ｓｉ成分は低融点ガラス相よりも他の成分と共に高融点ガラス相等を優先的に形成し易い。よって、前記アルミナ基焼結体は、低温において融解し難いので、絶縁破壊の原因と成り得るマイグレーション等が生じ難い。
前記Ｓｉ成分の原料としては、珪素酸化物、及び焼成によりＳｉ成分に転化する化合物を挙げることができる。前記Ｓｉ成分に転化する化合物として、例えば、ケイ素の酸化物、複合酸化物、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、及びリン酸塩等の各種無機系の粉末、並びに天然鉱物等を挙げることができる。具体的には、好ましい化合物粉末としてＳｉＯ２粉末等を挙げることができる。なお、Ｓｉ成分に成り得る化合物粉末として上記酸化物以外の粉末を使用する場合には、その使用量は酸化物に換算したときの酸化物換算質量％とする。Ｓｉ成分の原料粉末の純度及び平均粒径は、Ａｌ成分に成り得る化合物粉末と基本的に同様である。
前記アルミナ基焼結体に含まれる前記第２族成分は、焼結助剤由来の成分である。前記第２族成分は、ＩＵＰＡＣ１９９０年勧告に基づく周期表の第２族元素を含有する化合物であれば良い。前記第２族成分は、酸化物、イオン等として前記アルミナ基焼結体中に存在し、前記Ｓｉ成分と同様に、焼結時に焼結助剤として機能する。具体的には、前記第２族成分としては、マグネシウム成分（以下においてＭｇ成分と称することがある。）例えば酸化マグネシウム等、カルシウム成分（以下においてＣａ成分と称することがある。）例えば酸化カルシウム等、ストロンチウム成分（以下においてＳｒ成分と称することがある。）例えば酸化ストロンチウム等、及びバリウム成分（以下においてＢａと称することがある。）例えば酸化バリウム等を挙げることができる。この発明に係るスパークプラグにおけるアルミナ基焼結体は、前記２族成分を１種以上含んでいれば良い。アルミナ基焼結体が第２族成分を含有していると、得られるアルミナ基焼結体の高温強度を向上させることができるので好ましい。更に好ましくは、前記アルミナ基焼結体が前記２族成分を２種以上含む態様を挙げることができ、特に好ましくは、前記アルミナ基焼結体が前記２族成分を３種以上含む態様を挙げることができる。
前記第２族成分の原料としては、第２族成分である第２族元素の酸化物、及び焼成により第２族成分に成り得る化合物であれば特に制限はない。例えば、第２族元素の酸化物、複合酸化物、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩等及びリン酸塩等の各種無機系粉末、並びに天然鉱物等を挙げることができる。具体的には、例えばＣａ化合物粉末としてＣａＯ粉末及びＣａＣＯ３粉末を挙げることができ、またＢａ化合物粉末としてＢａＯ粉末及びＢａＣＯ３粉末等を挙げることができる。
なお、焼成により第２族成分に転化する化合物粉末として酸化物以外の粉末を使用する場合には、その粉末の使用量は酸化物に換算したときの酸化物換算質量％である。前記アルミナ基焼結体が複数種の第２族成分を含有するとき、第２族成分の含有量は、各第２族成分の含有量の合計である。前記第２族成分の原料粉末の純度及び平均粒径は、Ａｌ成分に成り得る化合物粉末と基本的に同様である。
前記ＲＥ成分は、焼結助剤由来の成分であり、酸化物、イオン等として、アルミナ基焼結体中に存在する。ＲＥ成分としては、スカンジウム成分（以下においてＳｃ成分と称することがある。）、イットリウム成分（以下においてＹ成分と称することがある。）例えばイットリウムの酸化物、及びランタノイド成分を挙げることができる。前記アルミナ基焼結体に含まれるＲＥ成分の具体例としては、Ｓｃ成分、Ｙ成分、ランタン成分（以下においてＬａ成分と称することがある。）例えばランタンの酸化物、セリウム成分（以下においてＣｅ成分と称することがある。）、プラセオジム成分（以下においてＰｒ成分と称することがある。）、ネオジム成分（以下においてＮｄ成分と称することがある。）例えばネオジムの酸化物、プロメチウム成分（以下においてＰｍ成分と称することがある。）例えばプロメチウムの酸化物、サマリウム成分（以下においてＳｍ成分と称することがある。）、ユウロピウム成分（以下においてＥｕ成分と称することがある。）、ガドリニウム成分（以下においてＧｄ成分と称することがある。）、テルビウム成分（以下においてＴｂ成分と称することがある。）、ジスプロシウム成分（以下においてＤｙ成分と称することがある。）、ホルミウム成分（以下においてＨｏ成分と称することがある。）、エルビウム成分（以下においてＥｒ成分と称することがある。）、ツリウム成分（以下においてＴｍ成分と称することがある。）、イッテルビウム成分（以下においてＹｂ成分と称することがある。）例えばイッテルビウムの酸化物、及びルテチウム成分（以下においてＬｕ成分と称することがある。）等を挙げることができる。好ましい前記ＲＥ成分としては、例えばＬａ成分、Ｎｄ成分、Ｐｒ成分、Ｙ成分及びＹｂ成分等を挙げることができる。なお、ＲＥ元素の中でもＬａ成分、Ｎｄ成分、Ｐｒ成分、Ｙ成分及びＹｂ成分は、イオン半径が小さく、前記Ｓｉ成分と共にアルミナ基焼結体中に均一に分散し易いので、高融点のガラス相を形成することができると考えられる。
前記ＲＥ成分は、焼結時にアルミナ基焼結体に含有されていることにより、焼結時におけるアルミナの過度の粒成長を抑制すると共に、前記Ｓｉ成分と共にガラス相を粒界相に形成する。粒界相に形成されたガラス相は、融点が高いので、前記アルミナ基焼結体の高温下での耐電圧特性を向上させると共に、前記アルミナ基焼結体の高温強度も向上させることができる。
前記ＲＥ成分の原料としては、ＲＥ成分であるＲＥの酸化物、又は、焼成によりＲＥ成分に転化する化合物であれば特に制限はない。焼成によりＲＥ成分に転化する化合物としては、例えばＲＥ元素の酸化物、複合酸化物、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩等及びリン酸塩等の各種無機系粉末、並びに天然鉱物等を挙げることができる。
前記アルミナ基焼結体に含まれるＲＥ成分の含有量は、ＲＥ成分を酸化物に換算したときの酸化物換算質量％である。なお、ＲＥ成分の含有量として、Ｐｒ成分は「Ｐｒ６Ｏ１１」に換算したときの酸化物換算質量％を採用し、Ｐｒ成分以外のＲＥ成分は「ＲＥ２Ｏ３」に換算したときの酸化物換算質量％を採用する。前記アルミナ基焼結体が複数種のＲＥ成分を含有するとき、ＲＥ成分の含有量は、各ＲＥ成分の含有量の合計である。
ＲＥ成分に成り得る化合物粉末として上記酸化物以外の粉末を使用する場合には、その使用量は、使用する酸化物以外の化合物を酸化物に換算したときの酸化物換算質量％である。前記ＲＥ成分の原料粉末の純度及び平均粒径は、Ａｌ成分に成り得る化合物粉末と基本的に同様である。また、ＲＥ成分の化合物粉末の純度及び平均粒径も、Ａｌ成分に成り得る化合物粉末と基本的に同様である。
なお、この発明に係るスパークプラグにおいて、アルミナ基焼結体が含有する前記Ａｌ成分、前記Ｓｉ成分、前記第２族成分並びに前記ＲＥ成分の各含有量は、例えば蛍光Ｘ線分析、化学分析又は電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いた定量分析により測定し、酸化物換算の質量％を算出することができる。なお、この発明に係るスパークプラグにおいては、アルミナ基焼結体を蛍光Ｘ線分析又は化学分析することにより算出した結果と、原料粉末の混合比とがほぼ一致する。
この発明に係るスパークプラグにおいては、アルミナ基焼結体がＸ線回折により分析した結果としてガラス相とアルミナ結晶とからなる。つまり、前記アルミナ基焼結体に存在する粒界相に、Ｘ線回折により検出されるレベルの結晶相が存在しない。なお、「Ｘ線回折により検出されるレベルの結晶相が存在しない」とは、Ｘ線回折によって得られるアルミナ由来の最強ピークとアルミナ以外の結晶相由来の最強ピークとの強度比［結晶相／アルミナ］が０以上０．０５以下であることを言う。Ｘ線回折は、例えば株式会社リガク製のＭｉｎｉＦｌｅｘを用い、測定は、測定角度域が２０〜７０°、電圧値が３０ｋＶ、電流値が１５ｍＡ、スキャンスピードが１、ステップが０．０２という条件で行うことができる。
ガラス相とアルミナ結晶とからなるアルミナ基焼結体を得るには、Ｓｉ成分の原料粉末のＢＥＴ比表面積を通常３０〜４５ｍ２／Ｌに調整するとともに、第２族成分の原料粉末のＢＥＴ比表面積を２８〜４０ｍ２／Ｌに調整し、しかも、第２族成分の原料粉末／Ｓｉ成分の原料粉末の比を０．７〜１．３に調整してこれら原料粉末の混合物を焼成するのがよい。このように原料粉末の比表面積が大きいと、焼成時には、Ｓｉ成分の原料粉末と第２族成分の原料粉末とが反応しやすくなり、その結果としてガラス相が形成され、結晶相としてアルミナ結晶が生成する。しかも、結晶相はＸ線回折で測定した限りでは、アルミナ結晶以外の結晶相形成物質はＸ線回折によっても検出することができないのである。
ガラス相とアルミナ結晶とからなるアルミナ基焼結体を得るには、Ｓｉ成分の原料粉末のＢＥＴ比表面積を通常３０〜４５ｍ２／Ｌに調整するとともに、第２族成分の原料粉末のＢＥＴ比表面積を２８〜４０ｍ２／Ｌに調整し、しかも、第２族成分の原料粉末／Ｓｉ成分の原料粉末の比を０．７〜１．３に調整してこれら原料粉末の混合物を焼成するのがよい。このように原料粉末の比表面積が大きいと、焼成時には、Ｓｉ成分の原料粉末と第２族成分の原料粉末とが反応しやすくなり、その結果としてガラス相が形成され、結晶相としてアルミナ結晶が生成する。しかも、結晶相はＸ線回折で測定した限りでは、アルミナ結晶以外の結晶相形成物質はＸ線回折によっても検出することができないのである。
前記アルミナ基焼結体に存在する粒界相に、Ｘ線回折により検出されるレベルの結晶相が存在すると、前記ＲＥ成分がアルミナ基焼結体中に不均一に分散してしまうことが多い。ＲＥ成分は導電ルートを遮断することができるので、ＲＥ成分の分散が不均一であると、耐電圧、特に高温下での耐電圧にバラつきを生じ得る。また、結晶相の存在自体もアルミナ基焼結体の誘電率をバラつかせる原因となるので、電圧の印加状態が均一になり難く、結果として耐電圧のバラつきを招くことになる。
粒界相に存在する結晶相を高温で焼成することにより、前記結晶相は粒界相のガラス相に融解する。結晶相が融解することにより、粒界相に含まれる成分がガラス相において均一に分散するので、耐電圧のバラつきが低減される。
よって、前記アルミナ基焼結体は、粒界相に結晶相を含んでいないことが好ましいので、上述したように、Ｘ線回折によって得られるアルミナ由来の最強ピークとアルミナ以外の結晶相由来の最強ピークとの強度比［結晶相／アルミナ］が０以上０．０５以下であると良い。
更に、アルミナ基焼結体に含まれる不可避不純物としてアルカリ金属、すなわちＩＵＰＡＣ１９９０年勧告に基づく周期表の第１族元素成分がある。前記アルカリ金属としては、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）及びフランシウム（Ｆｒ）が挙げられる。
アルカリ金属は、粒界相を移動し易い。すなわち、アルカリ金属は、アルミナ基焼結体の絶縁破壊の原因と成り易い。しかしながら、アルカリ金属が高融点のガラス相内に含まれていれば、高温下であってもアルカリ金属が移動し難くなる。結果として、アルカリ金属が粒界相を移動することによって生じる絶縁破壊が生じ難くなるので、この発明に係るスパークプラグにおける絶縁体の高温下での耐電圧特性が高くなる。
したがって、この発明に係るスパークプラグは、アルミナ基焼結体のガラス相が、アルカリ金属を含み、更に導電ルートを遮断するＲＥ成分も含むことにより、絶縁体の高温下での高耐電圧特性を確保することができる。
なお、前記アルカリ金属の含有量を測定する方法としては、例えば株式会社日立製作所製の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、型式：ＨＤ−２０００）に付属のＥＤＡＸ社製のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ、型式：Ｇｅｎｅｓｉｓ４０００、検出器：ＳＵＴＷ３．３ＲＴＥＭ）を用いて元素分析することによって測定する方法を挙げることができる。分析の条件としては、加速電圧が２００ｋＶ、照射モードがＨＲ、スポットサイズが０．３ｎｍ、粒界相に存在するガラス相について任意の３０点を観察する、という条件を挙げることができる。各スポットにおいて、アルカリ金属の含有量を測定することができる。
この発明に係るスパークプラグにおいては、アルカリ金属とＲＥ成分とが一定の比率でアルミナ基焼結体に含まれていることが好ましい。したがって、測定したアルカリ金属の含有量と、予めＥＰＭＡを用いた定量分析等により測定しておいたＲＥ成分の含有量との酸化物換算の質量比、[アルカリ金属／ＲＥ]を算出する。[アルカリ金属／ＲＥ]は、ＴＥＭの観察領域における任意の３０個のスポット毎に質量比を算出し、３０個の質量比の平均値を採用することとする。この[アルカリ金属／ＲＥ]の平均値が０．０１〜１．０、好ましくは０．２〜１．０であると、ガラス相中にアルカリ金属とＲＥ成分とが適量含まれていることになる。なお、アルミナ基焼結体のガラス相におけるアルカリ金属の含有量は多い方が良いが、[アルカリ金属／ＲＥ]の平均値が０．２を超えると耐電圧には大きく影響しなくなる。この発明に係るスパークプラグは、アルミナ基焼結体の粒界相における質量比[アルカリ金属／ＲＥ]が０．０１〜１．０であると、絶縁体が高温下での耐電圧特性に優れ、ガラス相自体が高融点であるので、高温下でも耐電圧が低下し難い。
この発明に係るスパークプラグの更に好ましい態様として、ＲＥ成分とＳｉ成分との酸化物換算での質量比が０．４５≦ＲＥ／ＳｉＯ２≦１．２、好ましくは０．５５≦ＲＥ／ＳｉＯ２≦１を満たすアルミナ基焼結体を備えたスパークプラグを挙げることができる。ＲＥ／ＳｉＯ２が０．４５〜１．２を満たしていると、高融点であるＳｉＯ２によって粒界相の融点も高融点となるので、高温下、例えば８５０℃及び９００℃における絶縁体の耐電圧特性が向上する。
この発明に係るスパークプラグの更に好ましい態様として、ＳｉＯ２成分とＳｉＯ２成分及び前記第２族元素成分との酸化物換算での質量比が０．２≦ＳｉＯ２／（ＳｉＯ２＋２族）≦０．７５、好ましくは０．２５≦ＳｉＯ２／（ＳｉＯ２＋２族）≦０．７を満たすアルミナ基焼結体を備えたスパークプラグを挙げることができる。ＳｉＯ２／（ＳｉＯ２＋２族）が０．２〜０．７５を満たしていると、ＳｉＯ２と第２族成分とが共晶組成を形成することにより、焼成によって生じ得る異常粒成長を抑制することができるので、高温強度を向上させることができ、更に高温下、例えば８５０℃及び９００℃における絶縁体の耐電圧特性も確保することができる。
この発明に係るスパークプラグにおける絶縁体の高温下での高耐電圧特性の実現だけでなく、焼結性を維持しつつ、高温リークを抑制することができる態様として、アルミナ粒子の平均粒径が２．５〜６μｍであり、前記アルミナ基焼結体の任意の部位を１８０μｍに亘ってライン分析したときに、ＲＥ成分由来のピークが８本以上観察される態様を挙げることができる。
前記アルミナ基焼結体におけるアルミナ粒子の粒径の測定方法としては、例えば焼結体の表面を鏡面研磨し、焼成温度よりも１００℃低い温度で１０分にわたって研磨面にサーマルエッチング処理を施す。この処理を施した表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、インターセプト法にて、平均結晶粒径を測定する方法を挙げることができる。アルミナ粒子の平均粒径が２．５〜６μｍであると、焼結性が低下することがなく、ガラス相をアルミナ粒子で分断することができるので、電圧を印加しても昇電圧しない高温リークを抑制することもできる。
アルミナ焼結体のライン分析をする方法としては、例えば焼結体の表面を鏡面研磨し、ＳＥＭの倍率を７００倍程度に拡大して観察しつつ、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）により焼結体の任意の部位を１８０μｍに亘ってライン分析する方法を挙げることができる。焼結体の異なる任意の７箇所においてライン分析を行い、その分析結果の４箇所以上が次の４つの条件を満たす場合には、この発明に係るスパークプラグにおける絶縁体の高温下での耐電圧特性が向上し易い。
条件（１）：ＥＤＳによるライン分析を行うと、１８０μｍの間にＲＥ成分由来のピークが８本以上観察することのできる焼結体であること。
条件（２）：上記ＲＥ成分由来のピークが、１８０μｍのライン中最大強度のピークに比べて、その半分以上の強度を有していること。
条件（３）：隣接するピークの間に存在する谷において、隣接するピークのうち弱いピーク側からみた谷の大きさが、ライン中最大強度のピークの１０％以上でない場合には、隣接するピークは１本とすること。
条件（４）：ピーク強度は、ピークトップが示す強度から、ライン中最小強度の点が示す強度を差し引いた大きさとすること。
条件（１）：ＥＤＳによるライン分析を行うと、１８０μｍの間にＲＥ成分由来のピークが８本以上観察することのできる焼結体であること。
条件（２）：上記ＲＥ成分由来のピークが、１８０μｍのライン中最大強度のピークに比べて、その半分以上の強度を有していること。
条件（３）：隣接するピークの間に存在する谷において、隣接するピークのうち弱いピーク側からみた谷の大きさが、ライン中最大強度のピークの１０％以上でない場合には、隣接するピークは１本とすること。
条件（４）：ピーク強度は、ピークトップが示す強度から、ライン中最小強度の点が示す強度を差し引いた大きさとすること。
以下に、この発明に係るスパークプラグについて、説明する。
この発明に係るスパークプラグは、中心電極と、中心電極の外周に設けられた略円筒状の絶縁体と、一端が中心電極に火花放電間隙を介して対向するように配置された接地電極とを備えている。この発明に係るスパークプラグは、このような構成を有するスパークプラグであれば、その他の部材及び構成は特に限定されず、公知の種々の部材及び構成を採ることができる。
この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグを図１に示す。図１（ａ）はこの発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグ１の一部断面全体説明図であり、図１（ｂ）はこの発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグ１の主要部分を示す断面説明図である。なお、図１（ａ）では紙面下方を軸線ＡＸの先端方向、紙面上方を軸線ＡＸの後端方向として、図１（ｂ）では紙面上方を軸線ＡＸの先端方向、紙面下方を軸線ＡＸの後端方向として説明する。
このスパークプラグ１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、略棒状の中心電極２と、中心電極２の外周に設けられた略円筒状の絶縁体３と、絶縁体３を保持する円筒状の主体金具４と、一端が中心電極２の先端面に火花放電間隙Ｇを介して対向するように配置されると共に他端が主体金具４の端面に接合された接地電極５とを備えている。
前記主体金具４は、円筒形状を有しており、絶縁体３を内装することにより絶縁体３を保持するように形成されている。主体金具４における先端方向の外周面にはネジ部８が形成されており、このネジ部８を利用して内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）にスパークプラグ１が装着される。近年の高出力化された内燃機関及び／又は小型化された内燃機関にスパークプラグ１が装着される場合には、通常、前記ネジ部８の呼び径は１０ｍｍ以下に調整される。主体金具４は、導電性の鉄鋼材料、例えば、低炭素鋼により形成されることができる。
中心電極２は、外材６と、外材６の内部の軸心部に同心的に埋め込まれるように形成されてなる内材７とにより形成されている。中心電極２は、その先端部が絶縁体３の先端面から突出した状態で絶縁体３の軸孔に固定されており、主体金具４に対して絶縁保持されている。中心電極２の外材６は耐熱性及び耐食性に優れたニッケル基合金で形成され、電極２の内材７は銅（Ｃｕ）又はニッケル（Ｎｉ）等の熱伝導性に優れた金属材料で形成されることができる。
前記接地電極５は、例えば、角柱体に形成されてなり、一端が主体金具４の端面に接合され、途中で略Ｌ字に曲げられて、その先端部が中心電極２の軸線ＡＸ方向に位置するように、その形状及び構造が設計されている。接地電極５がこのように設計されることによって、接地電極５の一端が中心電極２と火花放電間隙Ｇを介して対向するように配置されている。火花放電間隙Ｇは、中心電極２の先端面と接地電極５の表面との間の間隙であり、この火花放電間隙Ｇは、通常、０．３〜１．５ｍｍに設定される。接地電極５は中心電極２よりも高温に曝されるため、中心電極２を形成するＮｉ基合金よりも耐熱性及び耐食性等により一層優れたＮｉ基合金等で形成されるのがよい。
前記絶縁体３は、主体金具４の内周部に滑石（タルク）及び／又はパッキン等（図示せず。）を介して保持されており、絶縁体３の軸線ＡＸ方向に沿って中心電極２を保持する軸孔を有している。絶縁体３は、絶縁体３における先端方向の端部が主体金具４の先端面から突出した状態で、主体金具４に固着されている。
スパークプラグ１において、絶縁体３は、上述したようにケイ素（Ｓｉ）成分と、ＩＵＰＡＣ１９９０年勧告に基づく周期表の第２族元素成分と、希土類元素（ＲＥ）成分とを含有するアルミナ基焼結体を備え、前記アルミナ基焼結体は、Ｘ線回折によって得られるアルミナ由来の最強ピークとアルミナ以外の結晶相由来の最強ピークとの強度比［結晶相／アルミナ］が０以上０．０５以下であり、前記アルミナ基焼結体の粒界相を、透過型電子顕微鏡で観察し、直径０．３ｎｍの円形のスポットにおけるアルカリ金属成分及び前記ＲＥ成分の酸化物換算の質量比[アルカリ金属／ＲＥ]を算出し、観察領域中で任意に選択された３０個の前記スポットの前記質量比の平均値が０．０１〜１．０である。絶縁体３の含有する化合物及び物性については、上述したので省略することがある。
この発明に係るスパークプラグの製造方法は、先ず原料粉末、すなわち焼成により前記Ａｌ成分、前記Ｓｉ成分、前記第２族成分、及び前記ＲＥ成分にそれぞれ転化する化合物の粉末を混合する。また、場合によっては、前記Ａｌ成分と同じ物質、前記Ｓｉ成分と同じ物質、前記第２族成分と同じ物質、及び前記ＲＥ成分と同じ物質の各粉末（なお、これらの粉末もまた原料粉末と称することができる。）を混合する。この混合は、原料粉末の混合状態を均一にし、かつ得られる焼結体を高度に緻密化することができるように、８時間以上にわたって混合されるのが好ましい。
この原料粉末を混合する工程で混合される粉末において、Ａｌ成分に転化する化合物粉末の粒径と、前記Ｓｉ成分、前記Ｍｇ成分、前記Ｍｇ成分を除く第２族成分、及び前記ＲＥ成分から成る副原料に転化する化合物粉末の粒径との比が、１．２≦アルミナ／副原料≦４．４であると、良好な焼結性を確保しつつ、前記ヘキサアルミネート相が形成し易くなるので好ましい。粉末の粒径は、例えば日機装株式会社製のマイクロトラック粒度分布測定装置（ＭＴ−３０００）によりレーザー回折法で測定した平均粒径である。
なお、前記原料粉末にバインダーとして、例えば親水性結合剤を配合することもできる。この親水性結合剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、水溶性アクリル樹脂、アラビアゴム、デキストリン等を挙げることができる。また、原料粉末を分散させる溶媒としては、例えば、水、アルコール等を用いることができる。これらの親水性結合剤及び溶媒は１種単独でも、２種以上を併用することもできる。親水性結合剤及び溶媒の使用割合は、原料粉末を１００質量部としたときに、親水性結合剤は０．１〜７質量部、好ましくは１〜５質量部である。また、溶媒として水を使用するのであれば４０〜１２０質量部、好ましくは５０〜１００質量部とすることができる。
原料粉末を混合した工程の次の工程としては、原料粉末を溶媒に分散させ、親水性結合剤を配合することにより、原料粉末が分散したスラリーを得ることができる。
次いで、得られたスラリーをスプレードライ法等により噴霧乾燥して平均粒径３０〜２００μｍ、好ましくは５０〜１５０μｍに造粒する。
続いて、造粒物を成形して未焼成成形体を得る。得られた未焼成成形体は研削されることにより形状が整えられる。この未焼成成形体は比較的大きな平均粒径を有する造粒物で形成されているから加工性に優れ、所望の形状に容易にかつ高い生産性で成形されることができる。
所望の形状に研削成形された前記未焼成成形体を、焼成工程に供する。この焼成工程では、大気雰囲気で焼成温度を１５１０〜１６５０℃、より好ましくは１５５０〜１６５０℃に設定し、９００℃から焼成温度までは平均昇温速度８〜２０℃／ｍｉｎで昇温し、８〜３６時間焼成してアルミナ基焼結体を得る。焼成温度が１５１０〜１６５０℃であると、焼結体が十分に緻密化し易く、粒界相において結晶相がガラス相に融解し易く、更にアルミナ成分の異常粒成長が生じ難いので、得られるアルミナ基焼結体の耐電圧特性及び機械的強度を確保することができる。上記平均昇温速度が８℃／ｍｉｎ未満であると、粒界相であるガラス相が低融点化し過ぎてしまうので、アルミナ粒子の異常粒成長を引き起こし、強度の低下を招くことがある。ここで、前記焼成温度としては、１５１０〜１６５０℃の温度範囲内にある温度であって、前記平均昇温速度による昇温を停止した時点での温度を挙げることができる。この焼成温度は、１５１０〜１６５０℃の範囲内で一定に維持される温度であり、場合によっては前記温度範囲内で変化しても良い。また、焼成時間が８〜３６時間であると、焼結体が十分に緻密化し易く、アルミナ成分の異常粒成長が生じ難いので、得られるアルミナ基焼結体の耐電圧特性及び機械的強度を確保することができる。
得られるアルミナ基焼結体は、高出力化された内燃機関用のスパークプラグの絶縁体３として特に好適である。前記アルミナ基焼結体は、所望により、再度、その形状等を成形されてもよい。このようにして、アルミナ基焼結体及びこのアルミナ基焼結体で構成されたスパークプラグ１用の絶縁体３を作製することができる。
次いで、得られた絶縁体３は、絶縁体３に中心電極２を組み付ける中心電極取付工程に供されることとなる。更に、中心電極２が組み付けられた絶縁体３を主体金具４に取付ける主体金具取付工程に供されることにより、スパークプラグ１を製造することができる。この発明に係るスパークプラグの製造方法において、中心電極と、絶縁体と、主体金具との組み付ける態様としては、例えば図１に示すところの、この発明に係るスパークプラグの一実施態様を挙げることができる。
（絶縁体の作製）
原料粉末として、平均粒径２．１μｍのアルミナ粉末と、ＳｉＯ２粉末、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、Ｓｒ成分、Ｂａ成分の各炭酸塩粉末と、希土類元素含有粉末とを混合した。更に、親水性結合剤例えばポリビニルアルコールと、溶媒としての水とを添加して成形用素地スラリーを調製した。
原料粉末として、平均粒径２．１μｍのアルミナ粉末と、ＳｉＯ２粉末、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、Ｓｒ成分、Ｂａ成分の各炭酸塩粉末と、希土類元素含有粉末とを混合した。更に、親水性結合剤例えばポリビニルアルコールと、溶媒としての水とを添加して成形用素地スラリーを調製した。
得られた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球状の成形用素地造粒物に調製した。更に、得られた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製した。
次に、このプレス成形体は、その外側をレジノイド砥石等にて切削加工される。次いでこのプレス成形体を９００℃に加熱してから表５に示す平均昇温速度で大気雰囲気下で昇温し、表５に示す焼成温度で、表５に示されるように焼成時間を８〜３６時間に設定して成形体を焼成し、その後、釉薬をかけて仕上げ焼成することにより、絶縁体を得た。
（成分量）
得られた絶縁体の各成分の含有量は、ＥＰＭＡを用いた定量分析により測定した。絶縁体に含まれる各成分の含有量は、表１に示す。
得られた絶縁体の各成分の含有量は、ＥＰＭＡを用いた定量分析により測定した。絶縁体に含まれる各成分の含有量は、表１に示す。
（アルカリ金属の含有量）
焼結体の粒界相に含まれるアルカリ金属の含有量は、株式会社日立製作所製の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、型式：ＨＤ−２０００）に付属のＥＤＡＸ社製のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ、型式：Ｇｅｎｅｓｉｓ４０００、検出器：ＳＵＴＷ３．３ＲＴＥＭ）を用いて元素分析することによって、測定した。分析の条件は、加速電圧が２００ｋＶ、照射モードがＨＲ、スポットサイズが０．３ｎｍ、ヘキサアルミネート相と粒界相に存在するガラス相とが反応している部位について、任意の３０点を観察するという条件に設定した。この観察した３０点の分析結果の平均値を酸化物換算の質量％で割り出した値を、前記アルカリ金属の含有量とした。各試料のアルカリ金属の含有量と、定量分析により得られたＲＥ成分の含有量との質量比を算出し、表２に示した。
焼結体の粒界相に含まれるアルカリ金属の含有量は、株式会社日立製作所製の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、型式：ＨＤ−２０００）に付属のＥＤＡＸ社製のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ、型式：Ｇｅｎｅｓｉｓ４０００、検出器：ＳＵＴＷ３．３ＲＴＥＭ）を用いて元素分析することによって、測定した。分析の条件は、加速電圧が２００ｋＶ、照射モードがＨＲ、スポットサイズが０．３ｎｍ、ヘキサアルミネート相と粒界相に存在するガラス相とが反応している部位について、任意の３０点を観察するという条件に設定した。この観察した３０点の分析結果の平均値を酸化物換算の質量％で割り出した値を、前記アルカリ金属の含有量とした。各試料のアルカリ金属の含有量と、定量分析により得られたＲＥ成分の含有量との質量比を算出し、表２に示した。
また、質量比、「ＲＥ／ＳｉＯ２」及び「ＳｉＯ２／（ＳｉＯ２＋２族）」についても、定量分析により得られた含有量を用いて算出し、表２に示した。
（耐電圧評価）
各試料の高温下における耐電圧を測定した。耐電圧を測定する装置を図２に示す。図２（ａ）は、焼結体３０と、絶縁破壊を引き起こす金属製のリング３１とを俯瞰した図であり、図２（ｂ）は、焼結体３０と前記リング３１との断面図である。リング３１は、その軸線長さＬが３〜４ｍｍであり、図示しない固定手段によって、焼結体３０の先端近傍に未接触状態で固定されている。焼結体３０は、基部３２により一端部が固定され、他端部が基部３２から突出している。この高温下での耐電圧評価は、焼結体３０の基部３２から突出した部位を６００〜９５０℃に高周波加熱し、焼結体３０における加熱され易い金属製のリング３１に近接した部位が８００℃、８５０℃及び９００℃に達したときの電圧値を試料の耐電圧値として測定することとした。測定した耐電圧値を、表３に示す。
各試料の高温下における耐電圧を測定した。耐電圧を測定する装置を図２に示す。図２（ａ）は、焼結体３０と、絶縁破壊を引き起こす金属製のリング３１とを俯瞰した図であり、図２（ｂ）は、焼結体３０と前記リング３１との断面図である。リング３１は、その軸線長さＬが３〜４ｍｍであり、図示しない固定手段によって、焼結体３０の先端近傍に未接触状態で固定されている。焼結体３０は、基部３２により一端部が固定され、他端部が基部３２から突出している。この高温下での耐電圧評価は、焼結体３０の基部３２から突出した部位を６００〜９５０℃に高周波加熱し、焼結体３０における加熱され易い金属製のリング３１に近接した部位が８００℃、８５０℃及び９００℃に達したときの電圧値を試料の耐電圧値として測定することとした。測定した耐電圧値を、表３に示す。
表２及び３の結果から分かるように、アルカリ金属／ＲＥの含有量比が０．０１〜１．０の範囲外である試料は、高温下での耐電圧特性が低下している。アルカリ金属／ＲＥの含有量比が０．０１〜１．０の範囲内である試料は、高温下での耐電圧特性に優れており、ほとんどの試料が９００℃という高温下においても絶縁破壊を生じることなく絶縁性を維持している。
また、表２及び３の結果から分かるように、ＲＥ／ＳｉＯ２の含有量比が０．４５〜１．２の範囲内である試料５〜２９は、０．４５〜１．２の範囲外である試料１〜４に比べて、高温下での耐電圧特性が大きく向上している。
更に、表２及び３の結果から分かるように、ＳｉＯ２／（ＳｉＯ２＋２族）の含有量比が０．２〜０．７５の範囲内である試料９〜２９は、０．２〜０．７５の範囲外である試料１〜８に比べて、高温下での耐電圧特性が向上していると共に、９００℃という高温下においても耐電圧特性の低下量が少ない。
（強度測定）
焼結体の高温強度の測定は、ＪＩＳ Ｒ １６０４に準拠した方法によって、３６×４×３ｍｍの大きさの試料を用いて３点曲げ強度をスパン３０ｍｍに設定して測定した。測定結果を表４に示す。
焼結体の高温強度の測定は、ＪＩＳ Ｒ １６０４に準拠した方法によって、３６×４×３ｍｍの大きさの試料を用いて３点曲げ強度をスパン３０ｍｍに設定して測定した。測定結果を表４に示す。
（アルミナの粒径測定）
アルミナの粒径測定は、次のように行った。先ず、各焼結体の表面を鏡面研磨し、焼成温度よりも１００℃低い温度で１０分にわたって研磨面にサーマルエッチング処理を施した。この処理を施した表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、インターセプト法にて、アルミナ粒子の平均結晶粒径を計測した。その結果を表４に示す。
アルミナの粒径測定は、次のように行った。先ず、各焼結体の表面を鏡面研磨し、焼成温度よりも１００℃低い温度で１０分にわたって研磨面にサーマルエッチング処理を施した。この処理を施した表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、インターセプト法にて、アルミナ粒子の平均結晶粒径を計測した。その結果を表４に示す。
（ライン分析）
焼結体のライン分析は、次のように行った。各焼結体の表面を鏡面研磨し、日本電子株式会社製のＳＥＭ（型式：ＪＳＭ−６４６０ＬＡ）の倍率を７００倍程度に拡大して研磨面を観察しつつ、日本電子株式会社製のＥＤＸ（型式：ＥＸ−２３０００ＢＵ）により焼結体の任意の部位を１８０μｍに亘ってライン分析を行った。加圧電圧は２０ｋＶに設定し、検出されるピークの強度は、Ｋα線で元素を判別することとした。焼結体の異なる任意の７箇所においてライン分析を行い、その分析結果の４つ以上が次の４箇所の条件を満たす場合の検出されたＲＥ成分由来のピークを計数した。計数したピーク数を表４に示す。
条件（１）：ＥＤＳによるライン分析を行うと、１８０μｍの間にＲＥ成分由来のピークが８本以上観察することのできる焼結体であること。
条件（２）：上記ＲＥ成分由来のピークが、１８０μｍのライン中最大強度のピークに比べて、その半分以上の強度を有していること。
条件（３）：隣接するピークの間に存在する谷において、隣接するピークのうち弱いピーク側からみた谷の大きさが、ライン中最大強度のピークの１０％以上でない場合には、隣接するピークは１本とすること。
条件（４）：ピーク強度は、ピークトップが示す強度から、ライン中最小強度の点が示す強度を差し引いた大きさとすること。
焼結体のライン分析は、次のように行った。各焼結体の表面を鏡面研磨し、日本電子株式会社製のＳＥＭ（型式：ＪＳＭ−６４６０ＬＡ）の倍率を７００倍程度に拡大して研磨面を観察しつつ、日本電子株式会社製のＥＤＸ（型式：ＥＸ−２３０００ＢＵ）により焼結体の任意の部位を１８０μｍに亘ってライン分析を行った。加圧電圧は２０ｋＶに設定し、検出されるピークの強度は、Ｋα線で元素を判別することとした。焼結体の異なる任意の７箇所においてライン分析を行い、その分析結果の４つ以上が次の４箇所の条件を満たす場合の検出されたＲＥ成分由来のピークを計数した。計数したピーク数を表４に示す。
条件（１）：ＥＤＳによるライン分析を行うと、１８０μｍの間にＲＥ成分由来のピークが８本以上観察することのできる焼結体であること。
条件（２）：上記ＲＥ成分由来のピークが、１８０μｍのライン中最大強度のピークに比べて、その半分以上の強度を有していること。
条件（３）：隣接するピークの間に存在する谷において、隣接するピークのうち弱いピーク側からみた谷の大きさが、ライン中最大強度のピークの１０％以上でない場合には、隣接するピークは１本とすること。
条件（４）：ピーク強度は、ピークトップが示す強度から、ライン中最小強度の点が示す強度を差し引いた大きさとすること。
（高温リーク）
焼結体の高温リークの有無を確認した。詳しく言うと、所定の条件下で電圧を印加した後に、昇電圧負荷の状態になっている場合は高温リークが発生していると評価し、逆に昇電圧負荷の状態になっていない場合は高温リークが発生していないと評価した。上述の耐電圧評価と同一の装置を用いて、７００℃、１５ｋＶ、１時間という条件下において、高温リークの発生を検出することとした。高温リークの有無を表４に示し、高温リークが発生していた場合は「○」を示し、高温リークが発生していなかった場合は「×」を示した。
焼結体の高温リークの有無を確認した。詳しく言うと、所定の条件下で電圧を印加した後に、昇電圧負荷の状態になっている場合は高温リークが発生していると評価し、逆に昇電圧負荷の状態になっていない場合は高温リークが発生していないと評価した。上述の耐電圧評価と同一の装置を用いて、７００℃、１５ｋＶ、１時間という条件下において、高温リークの発生を検出することとした。高温リークの有無を表４に示し、高温リークが発生していた場合は「○」を示し、高温リークが発生していなかった場合は「×」を示した。
（相対密度）
焼結体が緻密化されていることを確認するために、相対密度を算出した。各焼結体の相対密度は、先ずＪＩＳ Ｒ １６３４に準拠した方法で見かけ密度を測定し、格子定数より算出した理論密度と測定した見かけ密度とを用いて算出した。算出した相対密度は、表４に示す。
焼結体が緻密化されていることを確認するために、相対密度を算出した。各焼結体の相対密度は、先ずＪＩＳ Ｒ １６３４に準拠した方法で見かけ密度を測定し、格子定数より算出した理論密度と測定した見かけ密度とを用いて算出した。算出した相対密度は、表４に示す。
表４の結果から分かるように、ライン分析によりＲＥ由来のピークを８本以上検出されただけの試料は、ＲＥ成分により焼結体中に導電ルートが形成され難いと考えられ、高温リークが発生しなかった。また、ＲＥ由来のピークが８本以上検出され、更にアルミナ粒子の粒径が２．５〜６μｍである試料は、高温リークが発生しないだけでなく、高温強度及び相対密度の向上も図ることができた。
各試料を作製したときの焼成温度、焼成時間、９００℃以降の昇温速度を表５に示す。また、耐電圧特性及び高温強度評価について、表３及び４の一部も共に示す。
表５に示す結果では、焼成温度が１５１０〜１６５０℃であり、９００℃から焼成温度までの平均昇温速度が８〜２０℃／ｍｉｎである試料５、７及び９〜１９は、この条件を満たしていない試料１〜４、６及び８に比べて、高温下での耐電圧及び高温強度の両立を図ることができたと分かる。
この発明に係るスパークプラグにおける絶縁体は、使用中に高温になり得るスパークプラグ、例えば高出力化された内燃機関に用いられるスパークプラグに適用することができる。
１ スパークプラグ
２ 中心電極
３ 絶縁体
４ 主体金具
５ 接地電極
６ 外材
７ 内材
８ ネジ部
Ｇ 火花放電間隙
３０ 焼結体
３１ リング
３２ 基部
Ｌ 軸線長さ
２ 中心電極
３ 絶縁体
４ 主体金具
５ 接地電極
６ 外材
７ 内材
８ ネジ部
Ｇ 火花放電間隙
３０ 焼結体
３１ リング
３２ 基部
Ｌ 軸線長さ
Claims (5)
- 中心電極と、前記中心電極の外周に設けられた略円筒状の絶縁体と、前記絶縁体の外周に設けられた略円筒状の主体金具とを備えたスパークプラグであって、
前記絶縁体は、ケイ素成分（以下においてＳｉ成分と称する。）と、ＩＵＰＡＣ１９９０年勧告に基づく周期表の第２族元素成分と、希土類元素成分（以下においてＲＥ成分と称する。）とを含有するアルミナ基焼結体を備え、
前記アルミナ基焼結体は、Ｘ線回折により分析した結果としてガラス相とアルミナ結晶相とからなり、
前記アルミナ基焼結体の粒界相を、透過型電子顕微鏡で観察し、直径０．３ｎｍの円形のスポットにおけるアルカリ金属成分及び前記ＲＥ成分の酸化物換算の重量比[アルカリ金属／ＲＥ]を算出し、観察領域中で任意に選択された３０個の前記スポットの前記重量比の平均値が０．０１以上０．４５以下の範囲及び０．４５を超え１．０以下の範囲のいずれかの範囲内にあることを特徴とするスパークプラグ。 - 前記アルミナ基焼結体に含まれるＲＥ成分とＳｉ成分との酸化物換算での質量比が０．４５≦ＲＥ／ＳｉＯ２≦１．２を満たす請求項１に記載のスパークプラグ。
- 前記アルミナ基焼結体に含まれるＳｉＯ２成分とＳｉＯ２成分及び前記第２族元素成分との酸化物換算での質量比が０．２≦ＳｉＯ２／（ＳｉＯ２＋２族）≦０．７５を満たす請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
- 前記アルミナ基焼結体に含まれるアルミナ粒子の平均粒径が２．５〜６μｍであり、
前記アルミナ基焼結体の任意の部位を１８０μｍに亘ってライン分析したときに、ＲＥ成分由来のピークが８本以上観察される請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパークプラグ１。 - 請求項１〜４のいずれか一項に記載のスパークプラグを製造する方法であって、
未焼成成形体を焼成して絶縁体を形成する焼成工程と、
前記絶縁体に中心電極を組み付ける中心電極組付工程と、
前記中心電極が組み付けられた中心電極付き絶縁体を主体金具に取付ける主体金具取付工程とを備え、
前記焼成工程は、９００℃から焼成温度まで平均昇温速度８〜２０℃／ｍｉｎで昇温し、前記焼成温度は１５１０〜１６５０℃の温度範囲内に維持することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011520778A JP5172016B2 (ja) | 2009-07-03 | 2010-06-28 | スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009159330 | 2009-07-03 | ||
| JP2009159330 | 2009-07-03 | ||
| JP2011520778A JP5172016B2 (ja) | 2009-07-03 | 2010-06-28 | スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 |
| PCT/JP2010/004263 WO2011001656A1 (ja) | 2009-07-03 | 2010-06-28 | スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2011001656A1 JPWO2011001656A1 (ja) | 2012-12-10 |
| JP5172016B2 true JP5172016B2 (ja) | 2013-03-27 |
Family
ID=43410744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011520778A Active JP5172016B2 (ja) | 2009-07-03 | 2010-06-28 | スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8482187B2 (ja) |
| EP (1) | EP2451034B1 (ja) |
| JP (1) | JP5172016B2 (ja) |
| KR (1) | KR101478885B1 (ja) |
| CN (1) | CN102474080B (ja) |
| WO (1) | WO2011001656A1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5211251B1 (ja) * | 2012-02-27 | 2013-06-12 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| JP5349670B1 (ja) | 2012-11-08 | 2013-11-20 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| JP2014187004A (ja) * | 2013-02-22 | 2014-10-02 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 絶縁体およびスパークプラグ |
| JP5775544B2 (ja) * | 2013-05-09 | 2015-09-09 | 日本特殊陶業株式会社 | 点火プラグ用絶縁体及び点火プラグ |
| US9054502B1 (en) * | 2014-08-06 | 2015-06-09 | Federal-Mogul Ignition Company | Ceramic for ignition device insulator with low relative permittivity |
| CN104529408A (zh) * | 2014-12-13 | 2015-04-22 | 宁波帝杨电子科技有限公司 | 一种氧化铝基火花塞绝缘材料及其制备方法 |
| JP6299694B2 (ja) * | 2015-07-17 | 2018-03-28 | 株式会社デンソー | スパークプラグ用碍子の製造方法 |
| JP6440602B2 (ja) * | 2015-09-24 | 2018-12-19 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| KR102456575B1 (ko) * | 2015-09-25 | 2022-10-19 | (주) 브이에스아이 | 무기절연체를 봉입한 초소형 엑스선헤드 |
| JP6546624B2 (ja) * | 2017-06-27 | 2019-07-17 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| JP6623194B2 (ja) * | 2017-06-27 | 2019-12-18 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| JP7325275B2 (ja) * | 2019-09-12 | 2023-08-14 | 株式会社ニッカトー | 耐摩耗性アルミナ質焼結体 |
| US11870221B2 (en) | 2021-09-30 | 2024-01-09 | Federal-Mogul Ignition Llc | Spark plug and methods of manufacturing same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999044266A1 (fr) * | 1998-02-27 | 1999-09-02 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Bougie d'allumage, isolant en alumine pour bougie d'allumage et son procede de production |
| JP2001002464A (ja) * | 1998-11-24 | 2001-01-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 高耐電圧性アルミナ基焼結体及びその製造方法 |
| JP2008024583A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-02-07 | Nippon Soken Inc | アルミナ複合焼結体、その評価方法、及びスパークプラグ |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04160061A (ja) * | 1990-10-22 | 1992-06-03 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 酸窒化物セラミック焼結体およびスパークプラグ |
| JP2951771B2 (ja) | 1991-09-26 | 1999-09-20 | 守 大森 | 希土類酸化物−アルミナ−シリカ焼結体およびその製造方法 |
| JP3308660B2 (ja) | 1993-04-26 | 2002-07-29 | 朝日松下電工株式会社 | タイムスイッチ |
| JPH0717436A (ja) | 1993-07-06 | 1995-01-20 | Nissan Motor Co Ltd | 自動車用センターピラーの補強構造 |
| JPH1149571A (ja) * | 1997-07-31 | 1999-02-23 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化珪素質焼結体とその製造方法 |
| EP1005125B1 (en) | 1998-11-24 | 2011-01-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Insulator for spark plug and spark plug using the insulator |
| JP4530380B2 (ja) * | 1999-11-29 | 2010-08-25 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ用絶縁体及びそれを備えるスパークプラグ |
| JP4544597B2 (ja) * | 2000-05-01 | 2010-09-15 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| JP4620217B2 (ja) | 2000-05-24 | 2011-01-26 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ用絶縁体及びスパークプラグ |
| WO2005033041A1 (ja) | 2003-10-03 | 2005-04-14 | Nippon Soken, Inc. | アルミナ質磁器組成物およびそれを用いたスパークプラグ |
| CN2688916Y (zh) * | 2004-04-09 | 2005-03-30 | 苏玄武 | 一种在侧电极设有黄金体的火花塞 |
| JP4690230B2 (ja) | 2006-03-16 | 2011-06-01 | 日本特殊陶業株式会社 | 内燃機関用スパークプラグ及びその製造方法 |
| US20070298245A1 (en) * | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Denso Corporation | Alumina composite sintered body, evaluation method thereof and spark plug |
| US8390183B2 (en) | 2008-03-27 | 2013-03-05 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug and method for manufacturing spark plug |
| KR101123417B1 (ko) | 2008-03-27 | 2012-03-23 | 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 | 스파크 플러그 |
| JP4705991B2 (ja) * | 2008-10-30 | 2011-06-22 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ用アルミナ基焼結体及びその製造方法、並びにスパークプラグ及びその製造方法 |
| JP4613242B2 (ja) | 2009-03-26 | 2011-01-12 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| CN102474079B (zh) * | 2009-07-03 | 2014-03-12 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞 |
| CN102576985B (zh) * | 2009-09-25 | 2013-06-05 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞及火花塞的制造方法 |
-
2010
- 2010-06-28 EP EP10793830.0A patent/EP2451034B1/en active Active
- 2010-06-28 CN CN2010800299691A patent/CN102474080B/zh active Active
- 2010-06-28 US US13/382,116 patent/US8482187B2/en active Active
- 2010-06-28 WO PCT/JP2010/004263 patent/WO2011001656A1/ja active Application Filing
- 2010-06-28 KR KR1020127002952A patent/KR101478885B1/ko active IP Right Grant
- 2010-06-28 JP JP2011520778A patent/JP5172016B2/ja active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999044266A1 (fr) * | 1998-02-27 | 1999-09-02 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Bougie d'allumage, isolant en alumine pour bougie d'allumage et son procede de production |
| JP2001002464A (ja) * | 1998-11-24 | 2001-01-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 高耐電圧性アルミナ基焼結体及びその製造方法 |
| JP2008024583A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-02-07 | Nippon Soken Inc | アルミナ複合焼結体、その評価方法、及びスパークプラグ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2451034B1 (en) | 2018-03-14 |
| US8482187B2 (en) | 2013-07-09 |
| EP2451034A1 (en) | 2012-05-09 |
| KR20120050992A (ko) | 2012-05-21 |
| CN102474080B (zh) | 2013-09-18 |
| EP2451034A4 (en) | 2013-05-29 |
| US20120187819A1 (en) | 2012-07-26 |
| WO2011001656A1 (ja) | 2011-01-06 |
| KR101478885B1 (ko) | 2015-01-02 |
| JPWO2011001656A1 (ja) | 2012-12-10 |
| CN102474080A (zh) | 2012-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5172016B2 (ja) | スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 | |
| JP5216917B2 (ja) | スパークプラグ | |
| JP5172018B2 (ja) | スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 | |
| JP4607253B2 (ja) | スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 | |
| JP5111603B2 (ja) | スパークプラグ | |
| US8183754B2 (en) | Alumina-based sintered body for spark plug and method of manufacturing the same, and spark plug and method of manufacturing the same | |
| KR101550162B1 (ko) | 스파크 플러그 | |
| US9912125B2 (en) | Spark plug | |
| KR20120087907A (ko) | 스파크 플러그 | |
| JP6366555B2 (ja) | スパークプラグ | |
| JP6440602B2 (ja) | スパークプラグ | |
| JP6546624B2 (ja) | スパークプラグ | |
| KR101747568B1 (ko) | 스파크 플러그 | |
| JP6521897B2 (ja) | スパークプラグ | |
| CN117751497A (zh) | 绝缘体和火花塞 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121130 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121225 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5172016 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |