JP6885815B2 - Resistor and spark plug with it - Google Patents
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Description
本発明は、例えば高温環境下で使用される抵抗体およびこれを備えたスパークプラグに関するものである。 The present invention relates to, for example, a resistor used in a high temperature environment and a spark plug provided with the resistor.
内燃機関用スパークプラグは、内燃機関(エンジン)に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられるものである。一般的にスパークプラグは、軸孔を有する絶縁体と、当該軸孔の先端側に挿通される中心電極と、軸孔の後端側に挿通される端子電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端面に設けられ、中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備えている。また、軸孔内であって、中心電極及び端子電極の間には、エンジンの動作に伴い発生する電波雑音(ノイズ)を抑制するための抵抗体が設けられ、当該抵抗体を介して両電極が電気的に接続されている(例えば、特許文献1等参照)。
A spark plug for an internal combustion engine is attached to an internal combustion engine (engine) and is used for igniting an air-fuel mixture in a combustion chamber. Generally, the spark plug is provided on the outer periphery of an insulator having a shaft hole, a center electrode inserted on the tip end side of the shaft hole, a terminal electrode inserted on the rear end side of the shaft hole, and an insulator. It is provided with a main metal fitting and a ground electrode provided on the tip surface of the main metal fitting and forming a spark discharge gap between the main metal fitting and the center electrode. Further, in the shaft hole, between the center electrode and the terminal electrode, a resistor for suppressing radio wave noise (noise) generated by the operation of the engine is provided, and both electrodes are provided via the resistor. Are electrically connected (see, for example,
ここで、特許文献1に記載の抵抗体は、主成分としてガラス粒子を有し、ガラス粒子間にカーボンブラックによる電気伝導経路が設けられた構成のものである。
Here, the resistor described in
近年、スパークプラグの短/小径化により、燃焼室の近くに抵抗体を配置する制約があるが、上記の抵抗体においては、高温環境下でガラス粒子が軟化したり溶けたりしてしまうので、耐熱性に問題があった。 In recent years, due to the shortening / diameter reduction of spark plugs, there is a restriction that a resistor is placed near the combustion chamber. However, in the above resistor, the glass particles soften or melt in a high temperature environment. There was a problem with heat resistance.
そこで、抵抗体をアルミナなどのセラミック粒子を主成分として有する構成にしようとすると、セラミック粒子とカーボンとの結合が弱く、高温下での繰り返し高電圧印加により、セラミック粒子とカーボンとの間にマイクロクラックが生じて抵抗値が上昇し、ノイズ抑制効果が低下するおそれがあった。 Therefore, if the resistor is configured to have ceramic particles such as alumina as the main component, the bond between the ceramic particles and carbon is weak, and due to repeated application of a high voltage at a high temperature, micro between the ceramic particles and carbon. There was a risk that cracks would occur, the resistance value would increase, and the noise suppression effect would decrease.
本開示は、高温環境下で長期間にわたって抵抗値の上昇を抑制することができる抵抗体およびこれを備えたスパークプラグを提供することを目的とする。 It is an object of the present disclosure to provide a resistor capable of suppressing an increase in resistance value for a long period of time in a high temperature environment, and a spark plug provided with the resistor.
本開示の抵抗体は、複数のアルミナ粒子を含むとともに、該複数のアルミナ粒子の粒界の少なくとも一部にカーボン凝集体およびサイアロン粒子を有する焼結体からなることを特徴とする。 The resistor of the present disclosure is characterized by containing a plurality of alumina particles and comprising a sintered body having carbon aggregates and sialon particles at least a part of the grain boundaries of the plurality of alumina particles.
また、本開示のスパークプラグは、先端側の中心電極と、後端側の端子電極と、前記中心電極と前記端子電極との間に配置された上記の抵抗体とを備えている。 Further, the spark plug of the present disclosure includes a center electrode on the front end side, a terminal electrode on the rear end side, and the above-mentioned resistor arranged between the center electrode and the terminal electrode.
本開示の抵抗体によれば、高温環境下で長期間にわたって抵抗値の上昇を抑制することができる。また本開示のスパークプラグによれば、抵抗体が長期間にわたって抵抗値の上昇を抑制することができることから、長期間にわたって点火効率を良好なものとすること
ができる。
According to the resistor of the present disclosure, an increase in resistance value can be suppressed for a long period of time in a high temperature environment. Further, according to the spark plug of the present disclosure, since the resistor can suppress the increase in the resistance value for a long period of time, the ignition efficiency can be improved for a long period of time.
以下、抵抗体の実施形態の一例について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an example of the embodiment of the resistor will be described in detail with reference to the drawings.
図1(a)は抵抗体の実施形態の一例を示す概略斜視図、図1(b)は図1(a)に示す抵抗体の一例の要部拡大断面の概略図である。 FIG. 1A is a schematic perspective view showing an example of an embodiment of a resistor, and FIG. 1B is a schematic view of an enlarged cross section of a main part of an example of a resistor shown in FIG. 1A.
図1に示す抵抗体10は、複数のアルミナ粒子1を含むとともに、該複数のアルミナ粒子1の粒界の少なくとも一部にカーボン凝集体2およびサイアロン粒子3を有する焼結体からなる。
The
抵抗体10は、複数のアルミナ粒子1を含む多結晶の焼結体である。アルミナは、熱衝撃に優れ、高温でも使用できる酸化物セラミックスである。そして、温度が上昇しても相変態が生じないので急激な体積変化も生じず、金属イオンの価数も変化しないので周囲の金属成分との反応も起きず、長期間安定して抵抗体10として機能させるのに寄与する。
The
このように、主成分として複数のアルミナ粒子1を多く含む多結晶の焼結体(多結晶体)で抵抗体10を構成することで、ガラス粒子を主成分とする抵抗体に比べて、軟化したり溶けたりすることなく、耐熱性に優れたものとすることができる。
As described above, by forming the
また、抵抗体10は、複数のアルミナ粒子1の粒界の少なくとも一部にカーボン凝集体2およびサイアロン粒子3(SiAlON粒子)を有している。
Further, the
複数のアルミナ粒子の粒界にカーボンブラックを有する構成であると、温度上昇に伴う格子振動の増加、温度上昇に伴うカーボンブラックの抵抗値の上昇(温度依存性)などによって、抵抗体の抵抗値が高くなりすぎる傾向がある。一方、温度上昇によっても抵抗体の抵抗値を低く維持するために、絶縁性のアルミナ粒子の原料粉末の量に対して導電性材料であるカーボンブラックの含有量を多くして、その混合比率を変える方法が考えられる。しかし、この方法によれば、抵抗体の強度が低下し、アルミナ粒子とカーボンブラックとの熱膨張差によってこれらの間にクラックが生じ、スパークしてしまうおそれがある。 When carbon black is provided at the grain boundaries of a plurality of alumina particles, the resistance value of the resistor is increased due to an increase in lattice vibration due to a temperature rise and an increase in the resistance value of carbon black due to a temperature rise (temperature dependence). Tends to be too high. On the other hand, in order to keep the resistance value of the resistor low even when the temperature rises, the content of carbon black, which is a conductive material, is increased with respect to the amount of the raw material powder of the insulating alumina particles, and the mixing ratio is adjusted. There are ways to change it. However, according to this method, the strength of the resistor is lowered, and the difference in thermal expansion between the alumina particles and the carbon black may cause cracks and sparks between them.
これに対し、本開示の抵抗体10は、複数のアルミナ粒子1の粒界の少なくとも一部にカーボン凝集体2を有している。このカーボン凝集体2は、例えば、複数のアルミナ粒子1の粒子間に沿って、少なくとも線状に連続して延びている。ここで、線状に連続して延びるカーボン凝集体2とは、炭素が網目のように結合してできた糸状体、繊維状体、筒状体等のことをいう。カーボン凝集体2としては、線状(糸状)体が複数本複雑に絡み合った構造の他、幅方向に広がった形状(帯状)に連続して延びている形状、さらに広範囲に広がった形状(膜状)に連続して延びている形状のものであってもよい。また、カーボン凝集体2は、3次元網目状に連続して延びていてもよい。この構成によれば、周囲の温度変化によって多結晶体を構成する複数のセラミック粒子1が熱膨張と収縮を繰り返したとしても、カーボン凝集体2がセラミック粒子1と絡み合って密着性を保つことができる。カーボン凝集体2として、好ましくはカーボンナノチューブを用いることができる。
On the other hand, the
このような構造のカーボン凝集体2は、カーボンブラックとは異なり、温度上昇によって抵抗値が維持ないし低下する性質がある。したがって、抵抗体10は、温度依存性による抵抗値の上昇が抑制され、むしろ高温で抵抗値が小さくなる傾向がある。また、抵抗体10は、カーボンブラックに比べて少ない量であっても低い抵抗値を実現できる。
Unlike carbon black, the
さらに、本開示の抵抗体10は、複数のアルミナ粒子1の粒子間(粒界)の少なくとも一部にサイアロン粒子3(SiAlON粒子)を有している。このサイアロン粒子3は、アルミナ粒子1の粒界にカーボン凝集体2とともに存在し、アルミナ粒子1と接しているとともにカーボン凝集体2と接している。
Further, the
アルミナ粒子1とカーボン凝集体2との結合は弱い傾向にある。これに対し、サイアロン粒子3が、アルミニウム(Al)と酸素(O)とによりアルミナ粒子1(Al2O3)と結合し、かつケイ素(Si)でカーボン凝集体2(C)と結合する。これにより、アルミナ粒子1とカーボン凝集体2との結合が強化され、マイクロクラックが生じにくくなり、抵抗値が安定する。したがって、高温環境下で長期間にわたって抵抗値の上昇を抑制することができ、ノイズ抑制効果を維持することができる抵抗体10を実現できる。
The bond between the
なお、複数のアルミナ粒子1と、カーボン凝集体2と、サイアロン粒子3との割合は、アルミナ粒子1を最も多く含んでいて、例えば、アルミナ粒子1が40〜80体積%、カーボン凝集体2が1〜40体積%、サイアロン粒子3が0.1〜25体積%とされる。この比率は、例えば電子線マイクロアナライザ(EPMA)またはX線回折装置(XRD)を用いて測定することができる。
The ratio of the plurality of
ここで、抵抗体10は、複数のアルミナ粒子1の粒子間(粒界)には、カーボン凝集体2およびサイアロン粒子3とともに5体積%以下程度にガラスを有していてもよい。ガラスは高温で軟化して熱衝撃の応力を低減できることから、ガラスが存在することにより長期間安定してノイズ抑制効果を維持することができる。
Here, the
また、同様の理由から、複数のアルミナ粒子1の粒子間(粒界)には、5体積%以下程度に空隙4があってもよい。
Further, for the same reason, there may be voids 4 of about 5% by volume or less between the particles (grain boundaries) of the plurality of
また、図2に示すように、抵抗体10は、複数のアルミナ粒子1の粒界のうち、サイアロン粒子3を有する粒界とサイアロン粒子3を有しない粒界とがある場合において、サイアロン粒子3を有する粒界に面したアルミナ粒子1と、当該アルミナ粒子1よりも粒径の大きい、サイアロン粒子3を有する粒界に面していないアルミナ粒子1とが存在していてもよい。例えば、サイアロン粒子3を有する粒界に面していないアルミナ粒子1の粒径が例えば2μm以上で、サイアロン粒子3を有する粒界に面したアルミナ粒子1の粒径が例えば1μm以下とされる。
Further, as shown in FIG. 2, the
ここで、サイアロン粒子3を有する粒界に面したアルミナ粒子1とは、断面で見てアルミナ粒子1の周囲にある粒界の少なくとも一か所にサイアロン粒子3が存在している当該アルミナ粒子1のことを意味する。また、サイアロン粒子3を有する粒界に面していないアルミナ粒子1とは、断面で見てアルミナ粒子1の周囲にある粒界にサイアロン粒子3が存在していないことを意味する。
Here, the
サイアロン粒子3を有する粒界に面したアルミナ粒子1は、サイアロン粒子3を有する粒界に面していないアルミナ粒子1に比べ、粒成長が抑制されて粒径が小さい傾向にある。粒径の小さいアルミナ粒子1が多いほうが熱衝撃の応力を分散しやすくマイクロクラックが生じにくくなる。また、粒径の大きいアルミナ粒子1と粒径の小さいアルミナ粒子1とが存在することで、仮にクラックが生じたとしても、偏向や粗大粒子のピンニング効果
により、破断に強くなる。
The
また、図示していないが、サイアロン粒子3は焼結体の表面に多く分布していてもよい。焼結体の表面において、特にアルミナ粒子1とカーボン凝集体2との結合が強化される。また、サイアロン粒子3は熱膨張率が小さいことから、焼結体の表面に圧縮応力が生じやすくなる。したがって、焼結体の表面において、マイクロクラックが生じにくくなる。ここで、焼結体の表面とは、焼結体を切断した断面において端から10%以内の領域のことを意味する。そして、サイアロン粒子3が焼結体の表面に多く分布しているかどうかは、焼結体を切断した断面を電子線マイクロアナライザ(EPMA)で分析し、Si、Nの分布を見ることで判別できる。
Further, although not shown, a large amount of
また、アルミナ粒子1は焼結体の表面において内部よりも粒径が小さくなるように分布していてもよい。ここで、焼結体の内部にあるアルミナ粒子1の粒径が例えば1〜10μmである場合に、焼結体の表面にあるアルミナ粒子1の粒径が焼結体の内部にあるアルミナ粒子1の粒径の例えば0.01〜0.5倍とされる。これにより、焼結体の表面でより破断が生じにくく、焼結体の全体に応力が分散されるようになる。
Further, the
また、サイアロン粒子3は、アルミナ粒子1よりも小さいのがよい。このような構成になっているかどうかは、任意の断面の走査型電子顕微鏡(SEM)ないし透過型電子顕微鏡(TEM)の画像で見て同じ数のそれぞれの粒子の平均粒径を算出して比較することで、判別できる。アルミナ粒子1の粒界に、カーボン凝集体2が連続して存在しているとともに、サイアロン粒子3が分散して存在することができる。したがって、アルミナ粒子1とカーボン凝集体2との結合をより強化できる。また、仮にマイクロクラックが発生しても、その進展を抑えることができる。
Further, the
次に、上述の抵抗体10の製造方法の例について説明する。
Next, an example of the method for manufacturing the
まず、フェノール樹脂を例えばトルエン、メチルエチルケトンなどの溶剤中に溶かして粒径約10nmのコロイドとして分散させたものをカーボン凝集体2の前駆体とする。ここで、フェノール樹脂は、溶剤に可溶でセラミック原料粉末への添加分散を均一にすることができるとともに、焼成後のカーボン凝集体2を少なくとも糸状(線状)の構造体とすることができる。なお、カーボン凝集体2の前駆体としては、フェノール樹脂のほか、カーボンナノチューブ等の糸状あるは繊維状のカーボン源を第2の前駆体として単独または混合して使用することもできる。言い換えると、カーボン凝集体2の前駆体の一部または全部の代わりに、あらかじめカーボンナノチューブの粉末を第2の前駆体として添加することもできる。
First, a phenol resin dissolved in a solvent such as toluene or methyl ethyl ketone and dispersed as a colloid having a particle size of about 10 nm is used as a precursor of
次に、アルミナ原料粉末と、サイアロン(SiAlON)または窒化珪素(Si3N4)の原料粉末と、焼結助剤のCaO、SiO2、ZnO、TiO2、ZrO2等と、例えばポリビニールアルコール、パラフィンワックス、アクリル樹脂などのバインダーと、上記前駆体および/または第2の前駆体とを混合し、乾燥させてプレスした後、1450℃から1650℃で焼成する。このとき、カーボンが周囲の酸素と反応して揮発しないように、フォーミングガス(水素と窒素の混合ガス)雰囲気中、カーボン粉末で埋め焼きを行う。なお、前駆体および第2の前駆体は、アルミナ原料粉末100質量%に対し、例えば1〜20質量%の割合で混合される。
Next, the alumina raw material powder, a raw material powder of sialon (SiAlON) or
ここで、前駆体はアルミナ粒子1内に拡散するのではなく周囲の液相成分とともにアルミナ粒子1の粒子間に沿って線状(糸状や繊維状)にまとわりつきながら焼結が進行する。これにより、アルミナ粒子1の粒子間に沿って、少なくとも線状に連続して延びるカーボン凝集体2を形成するとともに、アルミナ粒子1の粒子間にサイアロン粒子3を有する
焼結体とすることができる。
Here, the precursor does not diffuse into the
なお、カーボン凝集体2を膜状にするには、コロイドがカーボン膜になるように、アルミナの結晶成長を抑制するように最高温度でのキープ時間を1時間以内として焼成するのがよい。また、3次元網目構造とするには、カーボン膜に応力を加えるために3時間以内で冷却するのがよい(膜状になったカーボン凝集体2が引き裂かれて網状になる)。なお、装置や設備によってはこれにとらわれるものではない。例えば、表面にコロイドをコーティングしたアルミナ原料粉末と、サイアロン(SiAlON)または窒化珪素(Si3N4)の原料粉末と、焼結助剤と、バインダーとを混合し、焼成してもよい。
In order to form the
また、サイアロン粒子3が表面に多く分布した焼結体とするには、焼成前の成形体の表面にサイアロン粒子3をスラリー状で塗布または含浸させればよい。
Further, in order to obtain a sintered body in which a large amount of
また、サイアロン粒子3がアルミナ粒子1よりも小さい構成とするには、アルミナ原料粉末より小さい粒径のサイアロン(SiAlON)または窒化珪素(Si3N4)の原料粉末を用いればよい。
Further, to
次に、本開示のスパークプラグについて説明する。 Next, the spark plug of the present disclosure will be described.
図3に示すスパークプラグ20は、先端側の中心電極21と、後端側の端子電極と22、中心電極21と端子電極22との間に配置された上述の抵抗体10とを備えている。
The
具体的には、図3に示す形態においては、スパークプラグ20の軸孔の先端部側には中心電極21が挿入、固定されている。より詳しくは、中心電極21の後端部には、自身の外周方向に向けて膨出する膨出部211が形成されており、当該膨出部211が前記軸孔の段部に対して係止された状態で、中心電極21が固定されている。中心電極21は、銅又は銅合金からなる内層と、ニッケル(Ni)を主成分とするNi合金からなる外層とにより構成されている。さらに、中心電極21は、全体として棒状(円柱状)をなし、その先端面が平坦に形成されるとともに、絶縁碍子23の先端から突出している。
Specifically, in the form shown in FIG. 3, the
また、軸孔の後端部側(大径部)には、絶縁碍子23の後端から突出した状態で端子電極22が挿入、固定されている。
Further, the
さらに、軸孔(大径部)の中心電極21と端子電極22との間には、円柱状の抵抗体10が配設されている。当該抵抗体10の両端部は、導電性のガラスシール層を介して、中心電極21と端子電極22とにそれぞれ電気的に接続されている。
Further, a
加えて、主体金具24は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ20をエンジンヘッドに取付けるためのねじ部(雄ねじ部)241が形成されている。また、ねじ部241の後端側の外周面には座部242が形成されている。さらに、主体金具24の後端側には、主体金具24をエンジンヘッドに取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部243が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子23を保持するための加締め部244が設けられている。
In addition, the main metal fitting 24 is formed of a metal such as low carbon steel in a tubular shape, and a threaded portion (male threaded portion) 241 for attaching the
また、主体金具24の内周面には、絶縁碍子23を係止するためのテーパ状の段部245が設けられている。そして、絶縁碍子23は、主体金具の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部231が主体金具24の段部245に係止された状態で固定される。
Further, a
尚、絶縁碍子23及び主体金具24双方の段部には、円環状の板パッキン(図示せず)
が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子23の脚長部232と主体金具24の内周面との隙間に入り込む燃料空気が外部に漏れないようになっている。さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具24の後端側においては、主体金具24と絶縁碍子23との間に環状のリング部材26が介在され、リング部材26間にはタルク(滑石)27の粉末が充填されている。すなわち、主体金具24は、板パッキン(図示せず)、リング部材26及びタルク27を介して絶縁碍子23を保持している。
An annular plate packing (not shown) is provided on both the insulating
Is intervened. As a result, the airtightness of the combustion chamber is maintained, and the fuel air that enters the gap between the
また、主体金具24の先端面には、ニッケル(Ni)系合金で構成された接地電極25が接合されている。すなわち、接地電極25は、主体金具24の先端面に対しその後端部が溶接されるとともに、先端側が曲げ返されて、その側面が中心電極21の先端部と対向するように配置されている。
Further, a
加えて、中心電極21の先端面には、貴金属合金(例えば、白金合金やイリジウム合金等)からなる円柱状の貴金属チップ212が接合されている。また、接地電極25のうち前記貴金属チップと対向する面には、円柱状の貴金属チップ251が接合されている。貴金属チップ212の先端部及び貴金属チップ251の先端部間には、火花放電間隙が形成される。
In addition, a columnar
このような構成のスパークプラグ20によれば、上述の抵抗体を用いており、当該抵抗体が長期間にわたって抵抗値の上昇を抑制することができ、ノイズ抑制効果を維持することができることから、長期間にわたって点火効率を良好なものとすることができる。
According to the
以下、実施例について説明する。 Hereinafter, examples will be described.
まず、スパークプラグ用の抵抗体を作製した。前駆体としてのフェノール樹脂および第2の前駆体としてのカーボンナノチューブを溶剤中に分散させたものと、アルミナ原料粉末と、サイアロン(SiAlON)または窒化珪素(Si3N4)の原料粉末と、焼結助剤と、バインダーとを混合し、乾燥させてプレスした後、1450℃から1650℃で焼成した。このとき、カーボンが周囲の酸素と反応して揮発しないようにカーボン粉末中で埋め焼きを行い、試料No.1〜No.8の抵抗体を作製した。
First, a resistor for a spark plug was prepared. To that of carbon nanotubes as phenolic resin and the second precursor as a precursor dispersed in a solvent, and the alumina raw material powder, a raw material powder of sialon (SiAlON) or silicon nitride (
ここで、試料No.1〜No.5については、前駆体(フェノール樹脂)および第2の前駆体(カーボンナノチューブ)を溶剤中に分散させたものと、アルミナ原料粉末と、サイアロン(SiAlON)の原料粉末と、焼結助剤と、バインダーとを混合して焼成した。 Here, the sample No. 1-No. Regarding 5, a precursor (phenol resin) and a second precursor (carbon nanotube) dispersed in a solvent, an alumina raw material powder, a raw material powder of Sialon (SiAlON), a sintering aid, and the like. It was mixed with a binder and fired.
また、試料No.6〜8については、前駆体(フェノール樹脂)および第2の前駆体(カーボンナノチューブ)を溶剤中に分散させたものと、アルミナ原料粉末と、窒化珪素(Si3N4)の原料粉末と、焼結助剤と、バインダーとを混合して焼成した。 In addition, sample No. Regarding 6 to 8, a precursor (phenol resin) and a second precursor (carbon nanotube) dispersed in a solvent, an alumina raw material powder, and a silicon nitride (Si 3 N 4 ) raw material powder were used. The sintering aid and the binder were mixed and fired.
なお、各試料(試料No.1〜No.8)において、アルミナ原料粉末100質量部に対し、サイアロン(SiAlON)の原料粉末または窒化珪素(Si3N4)の原料粉末の添加量を異ならせたものを用意した。また、各試料におけるアルミナ原料粉末100質量部に対する前駆体および第2前駆体の添加量は、フェノール樹脂5%、カーボンナノチューブ5%とした。 In each sample (Samples No. 1 to No. 8), the amount of the raw material powder of Sialon (SiAlON) or the raw material powder of silicon nitride (Si 3 N 4 ) added was different with respect to 100 parts by mass of the raw material powder of alumina. I prepared a sample. The amounts of the precursor and the second precursor added to 100 parts by mass of the alumina raw material powder in each sample were 5% phenol resin and 5% carbon nanotubes.
そして、焼結後の抵抗体(各試料)において、複数のアルミナ粒子の粒界の少なくとも一部にカーボン凝集体およびサイアロン粒子が含まれていることを、電子線マイクロアナ
ライザ(EPMA)およびX線回折装置(XRD)を用いて確認した。
Then, in the sintered resistor (each sample), it is confirmed by electron probe microanalyzer (EPMA) and X-ray that at least a part of the grain boundaries of the plurality of alumina particles contains carbon aggregates and sialon particles. Confirmation was performed using a diffractometer (XRD).
また、当該各試料のサイアロン量について、X線回折装置(XRD)を用いて測定した。 In addition, the amount of sialone in each sample was measured using an X-ray diffractometer (XRD).
また、各試料の抵抗値について、デジタルマルチメーターを用いて測定した。さらに、各試料の抵抗体を用いたスパークプラグを用意し、日本工業規格B8031の6.10に規定された方法により負荷寿命試験を行い、負荷寿命(長期安定性)を評価した。なお、負荷寿命(長期安定性)の評価は、試験前の抵抗値に対する試験後の抵抗値の抵抗変化率ΔRにより、下記の4段階で評価した。
◎:ΔRが±15%以内。
○:ΔRが±25%以内。
△:ΔRが±30%以内。
×:ΔRが±30%を超過。
In addition, the resistance value of each sample was measured using a digital multimeter. Further, a spark plug using a resistor of each sample was prepared, and a load life test was conducted by a method specified in 6.10 of Japanese Industrial Standard B8031 to evaluate the load life (long-term stability). The load life (long-term stability) was evaluated in the following four stages based on the resistance change rate ΔR of the resistance value after the test with respect to the resistance value before the test.
⊚: ΔR is within ± 15%.
◯: ΔR is within ± 25%.
Δ: ΔR is within ± 30%.
X: ΔR exceeds ± 30%.
その結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.
表1によれば、いずれの試料においても、温度上昇によって抵抗値が大きくなることはなく、むしろ低下し、1000℃では0.1〜10kΩの範囲内の実用的な抵抗体を作成できていることがわかる。このことから、本開示の抵抗体は、耐熱性に優れ、高温環境下で長期間にわたって抵抗値の上昇を抑制することができることがわかる。 According to Table 1, in any of the samples, the resistance value does not increase due to the temperature rise, but rather decreases, and a practical resistor within the range of 0.1 to 10 kΩ can be prepared at 1000 ° C. You can see that. From this, it can be seen that the resistor of the present disclosure has excellent heat resistance and can suppress an increase in resistance value for a long period of time in a high temperature environment.
なお、表には示していないが、導体成分としてカーボンブラックを添加した試料では、添加比率を10%にしても1000℃での抵抗値が1MΩ以上となった。さらに、セラミック粉末に対してカーボンブラックの添加量を増加させて抵抗体の抵抗値を下げても抵抗値は1MΩ以上であり、抵抗体中のカーボンブラックの比率が多くなって強度が低下したことに起因して、負荷をかけた途端にクラックが生じてスパークが生じる結果となった。 Although not shown in the table, in the sample to which carbon black was added as a conductor component, the resistance value at 1000 ° C. was 1 MΩ or more even when the addition ratio was 10%. Furthermore, even if the amount of carbon black added to the ceramic powder was increased to lower the resistance value of the resistor, the resistance value was 1 MΩ or more, and the ratio of carbon black in the resistor increased and the strength decreased. As a result, cracks were generated as soon as the load was applied, resulting in sparks.
10:抵抗体
1:アルミナ粒子
2:カーボン凝集体
3:サイアロン粒子
20:スパークプラグ
21:中心電極
211:膨出部
212:貴金属チップ
22:端子電極
23:絶縁碍子
231:段部
232:脚長部
24:主体金具
241:ねじ部(雄ねじ部)
242:座部
243:工具係合部
244:加締め部
245:段部
25:接地電極
26:リング部材
27:タルク
10: Resistor 1: Alumina particles 2: Carbon agglomerates 3: Sialon particles 20: Spark plug 21: Center electrode 211: Swelling part 212: Precious metal chip 22: Terminal electrode 23: Insulator 231: Step part 232: Leg length part 24: Main metal fitting 241: Threaded part (male threaded part)
242: Seat 243: Tool engaging part 244: Clamping part 245: Step part 25: Ground electrode 26: Ring member 27: Talc
Claims (6)
前記サイアロン粒子を有する粒界に面した前記アルミナ粒子と、当該アルミナ粒子よりも粒径の大きい、前記サイアロン粒子を有する粒界に面していない前記アルミナ粒子とが存在していることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちのいずれかに記載の抵抗体。 Among the grain boundaries of the plurality of alumina particles, there are grain boundaries having the sialon particles and grain boundaries not having the sialon particles.
The alumina particles facing the grain boundaries having the sialon particles and the alumina particles having a larger particle size than the alumina particles and not facing the grain boundaries having the sialon particles are present. The resistor according to any one of claims 1 to 3.
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