JPH04149070A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱伝導性に優れるとともに高温で高絶縁性を
必要とするスパークプラグに好適なセラミック焼結体に
関する。

［従来の技術１ 窒化物系セラミック焼結体は、熱伝導性に優れることは
知られている。

「発明が解決しようとする課題］ しかるに、窒化物系セラミック焼結体は、熱間で電気絶
縁性が低下し、高電圧が印加されると１・９−イング劣
化（絶縁体表面に樹枝条痕ができ、それが成長すること
）を起こし易いという欠点がある。

本発明の目的は、熱伝導性に優れ、かつ高温で高絶縁性
を保つことができるセラミック焼結体およびスパークプ
ラグの提供にある。

し課題を解決するための手段〕 上記課題の達成のため、本発明は以下の構成を採用した
。

（１）窒化物系セラミックの焼結体粒子内外に、酸化物
換算で１．００万分の２０〜１００重量％のマグネシウ
ムを均一的に拡散させた。

（２）アルカリ土類金属、希土類またはこれらの混合物
を、酸化物換算で合計、微量〜１０重量％と、マグネシ
ウムを酸化物換算で１００万分の２０〜］、　Ｏ０重量
％と、残部を窒化物系セラミックで構成してなり、該セ
ラミックの焼結体粒子内外に、前記マグネシウムを均一
的に拡散させた。

（３）スパークプラグの絶縁碍子に、上記（１）または
（２）の構成を有するセラミック焼結体を用いた。

［作用および発明の効果］ 〈請求項１の作用効果） 窒化物系セラミック（酸窒化物セラミックも含む）焼結
体は、共有結合性が強く、電気伝導は自由電子に拠る。

このため、通常、高温になる程、自由電子の運動が活発
になり電気抵抗値が低下する。

しかし、窒化物系セラミックの焼結体粒子内外に、酸化
物（ＭｇＯ＞換算で１００万分の２０〜１００重量％の
マグネシウムを均一的に拡散させることにより、自由電
子がマグネシウムイオンに捕獲され、熱間での電気抵抗
値の低下が防止できる。

なお、セラミック焼結体中に拡散するマグネシウムが１
．　ＯＯ万分の２０重量％未満では焼結体の熱間での絶
縁性向上効果が少なく、また、１．００万分の１００重
量％を越えると焼結体の熱伝導性が悪化する。

（請求項２の作用効果） アルカリ土類金属、希土類またはこれらの混合物を添加
して焼成し、酸化物換算で合計、微量〜１０重量％含有
するようにすれば、焼結性に優れたセラミック焼結体が
得られる。

なお、酸化物換算で１０重量％を越えて焼結体中に含有
する場合は、窒化物系セラミック本来の良熱伝導性が損
なわれる。

（請求項３の作用効果） 絶縁碍子は、高温で高絶縁性を保つことができ、熱伝導
性にも優れるので、トリーの発生を防止し、ワイドレン
ジ化を図ったスパークプラグが提供できる。

［実施例］ つぎに、本発明の実施例を第１表および第１図に基づい
て説明する。

窒化アルミニウム（ＡＮＮ＞原料は、平均粒径１゜５μ
ｍ（セディグラフ測定に拠る）、酸素含有率０．８重量
％のものを用いた。

焼結助剤（全て純度９９，９％品）は、酸化イツトリウ
ム（Ｙ２０３　）　、酸化カルシウム（ＣａＯ）−酸化
ストロンチウム（Ｓｒｏ）、酸化スカンジウム（ＳＣ２
０ｓ　）　、酸化ネオジム（Ｎｄ。

Ｏ５）、酸化ユーロピウム（Ｅｕ２０３　）を用いた。

本発明品および比較品のテストピースの絶縁抵抗は、第
１図に示す装置で絶縁抵抗（７００℃）を測定した。な
お、第１図において、１００．２００は真銅製の電極、
３００はヒータ、４００は５００■・ＤＣのデジタル抵
抗計である。

熱伝導率についてはレーザーフラッシュ法で求めた。

また、酸化物換算したマグネシウムの含有重量％につい
ては、ＩＣＰ、焼結助剤およびアルミニウムのそれにつ
いては蛍光Ｘ線の検量線に基づいて求めた。

以下、本発明品（試料ＮＱＩ〜ＮＱＩＩ）のテストピー
スの製造方法を述べる。なお、比較品（試料ＮＱ１２〜
Ｎα１８）のテストピースについてもこれに準じる。

（１）焼結助剤（試料Ｎｏｌ〜Ｎ（１９の場合）、窒化
アルミニウム原料にエタノール、ワックス系バインダー
を加え、ナイロン製のボッ１〜、ボールで一昼夜混合す
る。なお、焼結助剤は、焼成過程で添加量の一部が消失
するので、それを見越して量を決める。

（２）得られた泥漿を噴霧乾燥さぜな後、金型ブレス成
形（Ｉｔ／ｃｍ２）Ｌ、所定の大きさ（抵抗値測定用の
場合、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍ）の成形体を得る。

（３）大気雰囲気でこの成形体を仮焼脱脂（５００℃−
２８ｒ）する。

（４）つぎに、第１表に示す焼成条件および以下に示す
マグネシウムの拡散方法を用いて焼成させた後、所定の
大きさ（抵抗値測定用は直径５０ｍｍ、厚さ１□０ｍｍ
：熱伝導率測定用は直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍ）になる
ように切削加工する。なお、焼結体中に拡散する酸化マ
グネシウムが２０〜１１００ＰＰ重量％になるように塗
布景や焼成条件を調整する。

■試料１１０．１．２．４．６．１０．１１・・・・・
・仮焼体表面に、９０重量％ＢＮ−１０重量％ＭｇＯと
エタノールとを良く混合したものをコートした後、焼成
した。

■試料Ｎｏ、３．５．７．８．９・・・・・・・・・・
・・・・・・・・酸化マグネシウム製の匣（ＭｇＯ匣）
内に仮焼体を入れて焼成を行う。

つぎに、本発明品のテストピースの作用効果を比較品の
それと比較して述べる。

（ア）本発明品のテストピースは、全て、７００℃にお
ける絶縁抵抗が良好であり、かつ熱伝導性にも優れるの
でスパークプラグの絶縁碍子に適している。

ＭｇＯがＯ（試料ＮＱ１．３．１４）や２０ＰＰＭ重量
％未満（試料ＮＯ，１２，，１８）であると、７００℃
の絶縁抵抗値は著しく低下する。また、ＭｇＯが１１０
０ＰＰ重量％を越える（試料Ｎｏ、　１．５．１６．１
７）と、熱伝導率が著しく低下する。

なお、熱引きの点から熱伝導率が９０Ｗ／ｍｋ以上、ト
リーの発生防止の観点から絶縁抵抗が５０ＭΩ以上（７
００’Ｃ）であることが、スパークプラグの絶縁碍子と
して必須条件とされる。

（イ）焼結体中のアルミニウムが酸化物換算で３重量％
以下であるので熱伝導性を良好にできるとともに緻密な
焼結体となっている。なお、酸素含有量が２重量％以下
の窒化アルミニラミラム原料を用いればそれを容易に３
重量％以下にできる。

（つ）試料Ｎα１〜Ｎ０１１と同じ材料で、スパークプ
ラグの絶縁碍子を製造し、この絶縁碍子の軸孔内に中心
電極を公知の方法である導電性ガラスシールを用いて抵
抗体、端子電極とともに封着し、これを、取付ねじを備
えた主体金具に組み付けたところ、ワイドレンジで、か
つ失火が起こらないスパークプラグが得られることが判
明しな。

本発明は上記実施例以外につぎの実施態様を含む。

８３本明細書では、窒化物系セラミックは、窒化アルミ
ニウム等の窒化物セラミックのほか、酸窒化アルミニウ
ム（Ａ、ｌｌ０Ｎ＞等の酸窒化物セラミックやサイアロ
ンも含む。

ｂ、アルカリ土類金属は、その他、バリウム（Ｂａ）が
好適であり、希土類は、その他、ランタン（Ｌａ）、セ
リウム（Ｃｅ）ジスプロシウム（Ｄｙ）が好適である。

Ｃ，マグネシウムの均一的拡散は、窒化硼素置（ＢＮ匣
）の内壁に酸化マグネシウムを塗布したＢＮ＋ＭｇＯ匣
内に仮焼体を入れて焼成して行っても良い。

ｄ、焼成温度は、１６００℃〜］９００°Ｃの間が好ま
しい。　　　　　　　　　　　　（以下余白）

【図面の簡単な説明】

第１図はテストピースの高温絶縁抵抗を測定ゴる装置の
説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　窒化物系セラミックの焼結体粒子内外に、酸化物
   換算で１００万分の２０〜１００重量％のマグネシウム
   を均一的に拡散させたセラミック焼結体。 ２）　アルカリ土類金属、希土類またはこれらの混合物
   を、酸化物換算で合計、微量〜１０重量％と、マグネシ
   ウムを酸化物換算で１００万分の２０〜１００重量％と
   、 残部を窒化物系セラミックで構成してなり、該セラミッ
   クの焼結体粒子内外に、前記マグネシウムを均一的に拡
   散させたセラミック焼結体。 ３）　絶縁碍子に、請求項１または請求項２のセラミッ
   ク焼結体を用いたスパークプラグ。