JPH0712969B2 - アルミナ磁器および点火プラグ - Google Patents
アルミナ磁器および点火プラグInfo
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- JPH0712969B2 JPH0712969B2 JP62021145A JP2114587A JPH0712969B2 JP H0712969 B2 JPH0712969 B2 JP H0712969B2 JP 62021145 A JP62021145 A JP 62021145A JP 2114587 A JP2114587 A JP 2114587A JP H0712969 B2 JPH0712969 B2 JP H0712969B2
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- alumina porcelain
- porcelain
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアルミナ磁器および点火プラグに関し、さらに
詳しくいえば高い絶縁耐力、優れた機械強度、熱伝導性
および耐熱性等の特性を有するアルミナ磁器およびこの
アルミナ磁器から構成される高い絶縁耐力を有する磁器
絶縁体をもつ点火プラグに関する。
詳しくいえば高い絶縁耐力、優れた機械強度、熱伝導性
および耐熱性等の特性を有するアルミナ磁器およびこの
アルミナ磁器から構成される高い絶縁耐力を有する磁器
絶縁体をもつ点火プラグに関する。
本アルミナ磁器は例えば点火プラグ以外にもIC基板又は
切削等の工具等にも応用される。
切削等の工具等にも応用される。
［従来の技術］ 近年、内燃機関の燃費向上を目的として点火エネルギー
の向上が図られている。又一方では内燃機関の高性能化
を図るために内燃機関関連部品の装着数が増加し点火系
部品の小型化も進められている。
の向上が図られている。又一方では内燃機関の高性能化
を図るために内燃機関関連部品の装着数が増加し点火系
部品の小型化も進められている。
［発明が解決しようとする問題点］ 例えば点火プラグは内燃機関内での着火を行うために高
電圧をギャップ間に印加して放電を行うという機能をも
つが、上記のように内燃機関の改良が進むと点火プラグ
は小型化と同時に高い絶縁耐力が要求されるようにな
る。従って従来用いられている材料組成から成るアルミ
ナ磁器絶縁耐では絶縁破壊が発生し易い条件となる。こ
れらの条件を考慮すると点火プラグの磁器絶縁体を構成
するアルミナ磁器をより高い絶縁耐力をもつものに改良
する必要性がある。
電圧をギャップ間に印加して放電を行うという機能をも
つが、上記のように内燃機関の改良が進むと点火プラグ
は小型化と同時に高い絶縁耐力が要求されるようにな
る。従って従来用いられている材料組成から成るアルミ
ナ磁器絶縁耐では絶縁破壊が発生し易い条件となる。こ
れらの条件を考慮すると点火プラグの磁器絶縁体を構成
するアルミナ磁器をより高い絶縁耐力をもつものに改良
する必要性がある。
本発明は上記必要性を満すものであり高い絶縁耐力、優
れた機械強度、熱伝導性および耐熱性等をもつアルミナ
磁器さらにはこのアルミナ磁器から成る磁器絶縁体（碍
子）をもつ点火プラグを提供することを目的とする。
れた機械強度、熱伝導性および耐熱性等をもつアルミナ
磁器さらにはこのアルミナ磁器から成る磁器絶縁体（碍
子）をもつ点火プラグを提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明のアルミナ磁器は、焼結後の組織において、平均
粒径１μｍ以下のAl2O3と、粒界相に形成されたY2O3、M
gO、ZrO2およびLa2O3のうちの少なくとも１つとAl2O3と
の反応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％以下である焼結体から構成されること
を特徴とする。
粒径１μｍ以下のAl2O3と、粒界相に形成されたY2O3、M
gO、ZrO2およびLa2O3のうちの少なくとも１つとAl2O3と
の反応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％以下である焼結体から構成されること
を特徴とする。
本アルミナ磁器において、Al2O3およびY2O3を100重量部
とする場合Y2O3は1.0〜10重量部とするのが好ましい。A
l2O3およびMgOを100重量部とする場合このMgOは0.1〜５
重量部であるのが好ましい。又Al2O3およびLa2O3を100
重量部とする場合La2O3は1.0〜7.5重量部とするのが好
ましい。さらにはAl2O3およびZrO2を100重量部とする場
合このZrO2は0.5〜7.5重量部とするのが好ましい。これ
らの場合には、いずれも燃焼体の中の空孔率が小さく、
かつ絶縁破壊電圧が大きいからである。
とする場合Y2O3は1.0〜10重量部とするのが好ましい。A
l2O3およびMgOを100重量部とする場合このMgOは0.1〜５
重量部であるのが好ましい。又Al2O3およびLa2O3を100
重量部とする場合La2O3は1.0〜7.5重量部とするのが好
ましい。さらにはAl2O3およびZrO2を100重量部とする場
合このZrO2は0.5〜7.5重量部とするのが好ましい。これ
らの場合には、いずれも燃焼体の中の空孔率が小さく、
かつ絶縁破壊電圧が大きいからである。
本発明の点火プラグは、上記アルミナ磁器を構成する焼
結体からなる磁器絶縁体をもつことを特徴とする。
結体からなる磁器絶縁体をもつことを特徴とする。
［実施例］ 以下、実施例により本発明を説明する。
実施例１ 本実施例は、添加剤としてY2O3、MgO又はLa2O3の一種類
を用いた場合、この添加剤の種類、添加量、焼成温度に
対する焼成体の相対密度および絶縁破壊電圧に及ぼす影
響について種々検討したものである。
を用いた場合、この添加剤の種類、添加量、焼成温度に
対する焼成体の相対密度および絶縁破壊電圧に及ぼす影
響について種々検討したものである。
原料粒径、0.25μｍ、純度99.9％以上のAl2O3から成る
主成分に、Y2O3（0.5μｍ）、MgO（0.1μｍ）、La2O
3（0.9μｍ）の１つを各々添加剤として2.5〜10wt％添
加し、混合した原料を準備した。これを1550℃から1650
℃の高温で焼成し、その相対密度を測定した。その結果
を第10図から第12図に示す。第10図はY2O3を添加した場
合、第11図はMgOを添加した場合、第12図はLa2O3を添加
した場合のグラフを示す。これらの図により、Y2O3は5w
t％添加、1600℃焼成の場合（第10図）、MgOは2.5wt％
添加、1650℃焼成の場合（第11図）、La2O3は2.5wt％添
加、1600℃焼成（第12図）、が最も高密度となることが
わかった。
主成分に、Y2O3（0.5μｍ）、MgO（0.1μｍ）、La2O
3（0.9μｍ）の１つを各々添加剤として2.5〜10wt％添
加し、混合した原料を準備した。これを1550℃から1650
℃の高温で焼成し、その相対密度を測定した。その結果
を第10図から第12図に示す。第10図はY2O3を添加した場
合、第11図はMgOを添加した場合、第12図はLa2O3を添加
した場合のグラフを示す。これらの図により、Y2O3は5w
t％添加、1600℃焼成の場合（第10図）、MgOは2.5wt％
添加、1650℃焼成の場合（第11図）、La2O3は2.5wt％添
加、1600℃焼成（第12図）、が最も高密度となることが
わかった。
次に、Y2O3、MgO、La2O3について各添加量において、15
50℃から1650℃までの焼成温度域において最も高密度に
なった焼成体についてφ30mm、厚さ1.00±0.05mmの平板
状の試料を作製した。この焼成体としては、Y2O3、2.5w
t％添加品（1600℃焼成、No.2）、同5wt％添加品（1600
℃焼成、No.1）同10wt％添加品（1650℃焼成、No.3）、
MgO、2.5wt％添加品（1650℃焼成No.4）、同5wt％添加
品（1650℃焼成、No.5）、La2O3、2.5wt％添加品（1600
℃焼成、No.6）、同5wt％添加品（1600℃焼成、No.7）
を用いた。
50℃から1650℃までの焼成温度域において最も高密度に
なった焼成体についてφ30mm、厚さ1.00±0.05mmの平板
状の試料を作製した。この焼成体としては、Y2O3、2.5w
t％添加品（1600℃焼成、No.2）、同5wt％添加品（1600
℃焼成、No.1）同10wt％添加品（1650℃焼成、No.3）、
MgO、2.5wt％添加品（1650℃焼成No.4）、同5wt％添加
品（1650℃焼成、No.5）、La2O3、2.5wt％添加品（1600
℃焼成、No.6）、同5wt％添加品（1600℃焼成、No.7）
を用いた。
これらの各試料の両面にAgを焼付けた後、30Hzで毎秒1K
Vの昇圧を行い絶縁破壊電圧を測定した。その結果を第1
3図に示す。なお、比較例として上記添加剤を含まない
場合、透光性Al2O3（昭和軽金属（株）製）の場合、お
よびサファイア（Al2O3単結晶、京セラ（株）製）の場
合についても前記と同条件、同一形状で絶縁破壊電圧を
測定し、これらの結果も第13図に示す。また同図中24kv
を示す横線は従来品（94wt％Al2O3、SiO2−MgO−CaO（6
wt％））の結果を示す。
Vの昇圧を行い絶縁破壊電圧を測定した。その結果を第1
3図に示す。なお、比較例として上記添加剤を含まない
場合、透光性Al2O3（昭和軽金属（株）製）の場合、お
よびサファイア（Al2O3単結晶、京セラ（株）製）の場
合についても前記と同条件、同一形状で絶縁破壊電圧を
測定し、これらの結果も第13図に示す。また同図中24kv
を示す横線は従来品（94wt％Al2O3、SiO2−MgO−CaO（6
wt％））の結果を示す。
透光性Al2O3は、製造において、真空または還元雰囲気
による焼成が必要であるのに対し、Y2O3、MgO、La2O3を
添加剤として用いた場合は常圧大気中で焼成できるた
め、これらの焼成品は容易に製造できる。そして第13図
に示すように透光性Al2O3と同等以上の性能が得られる
ことより本発明品が工業的に優れていると言える。
による焼成が必要であるのに対し、Y2O3、MgO、La2O3を
添加剤として用いた場合は常圧大気中で焼成できるた
め、これらの焼成品は容易に製造できる。そして第13図
に示すように透光性Al2O3と同等以上の性能が得られる
ことより本発明品が工業的に優れていると言える。
Y2O3、MgO、La2O3添加において最も高密度が得られる条
件で製造したもの（No.1、No.4、No.6）について、絶縁
破壊電圧と空孔率との関係を第14図に示す。なお、上記
従来品、透光性Al2O3品、サファイア品も同様に示す。
ここで、No.1品、No.4品、No.6品、従来品、透光性Al2O
3品およびサファイア品の空孔率は、各々、２、４、5.
5、6.5、０、０体積％である。即ち実施例品の空孔率は
いずれも６体積％以下である。
件で製造したもの（No.1、No.4、No.6）について、絶縁
破壊電圧と空孔率との関係を第14図に示す。なお、上記
従来品、透光性Al2O3品、サファイア品も同様に示す。
ここで、No.1品、No.4品、No.6品、従来品、透光性Al2O
3品およびサファイア品の空孔率は、各々、２、４、5.
5、6.5、０、０体積％である。即ち実施例品の空孔率は
いずれも６体積％以下である。
これより、Y2O3、MgO、La2O3を添加したAl2O3は空孔率
が高いにもかかわらず絶縁破壊電圧が高いことがわかっ
た。この原因を調べるため、透過電子顕微鏡による微細
構造の観察を行った。
が高いにもかかわらず絶縁破壊電圧が高いことがわかっ
た。この原因を調べるため、透過電子顕微鏡による微細
構造の観察を行った。
第１図にAl2O3にY2O3を5wt％添加して焼成した試料のST
EM（走査型透過電子顕微鏡）像の模式図、第７図に従来
の磁器絶縁体材に用いられているAl2O3にSiO2−MgO−Ca
O系の焼結助剤を添加して焼成した試料のSTEM像の模式
図を示す。この結果から、Y2O3を5wt％添加した試料
は、従来の磁器絶縁体材と比較して、焼結体の粒径が小
さい。またその組織としては、第１図に示すＡ部分（非
斜線部分）が第２図に示すようにAl2O3から成り、第１
図に示すＢ部分（斜線部分）がAl2O3の三重点にＹとAl
を含む化合物（YAG（イットリウムアルミニウムガーネ
ット）の化合物）から形成されていることが判明した。
この第２図、第３図はEDS（エネルギー分散分析による
元素の検出方法）の分析結果を示すものである。なお、
このEDS分析装置は米国のトレイコアノーザン社のもの
を使用した。
EM（走査型透過電子顕微鏡）像の模式図、第７図に従来
の磁器絶縁体材に用いられているAl2O3にSiO2−MgO−Ca
O系の焼結助剤を添加して焼成した試料のSTEM像の模式
図を示す。この結果から、Y2O3を5wt％添加した試料
は、従来の磁器絶縁体材と比較して、焼結体の粒径が小
さい。またその組織としては、第１図に示すＡ部分（非
斜線部分）が第２図に示すようにAl2O3から成り、第１
図に示すＢ部分（斜線部分）がAl2O3の三重点にＹとAl
を含む化合物（YAG（イットリウムアルミニウムガーネ
ット）の化合物）から形成されていることが判明した。
この第２図、第３図はEDS（エネルギー分散分析による
元素の検出方法）の分析結果を示すものである。なお、
このEDS分析装置は米国のトレイコアノーザン社のもの
を使用した。
一方、従来の磁器絶縁体材は、第７図に示すように、焼
結体の粒径が本発明品と比較すると数倍程度、粗大化し
ている。この図においてＥ部分は第８図の結果から粗大
化したAl2O3である。そして添加されたSiO2、CaOは三重
点（第７図のＦ部分）および粒界（粒と粒との間）にも
検出される。なお、このＦ部分のEDS分析結果は第９図
に示す。これらの事実および第13図に示した透光性Al2O
3そしてサファイア（Al2O3単結晶）の結果から絶縁破壊
電圧を向上できる理由は以下のように考えられる。
結体の粒径が本発明品と比較すると数倍程度、粗大化し
ている。この図においてＥ部分は第８図の結果から粗大
化したAl2O3である。そして添加されたSiO2、CaOは三重
点（第７図のＦ部分）および粒界（粒と粒との間）にも
検出される。なお、このＦ部分のEDS分析結果は第９図
に示す。これらの事実および第13図に示した透光性Al2O
3そしてサファイア（Al2O3単結晶）の結果から絶縁破壊
電圧を向上できる理由は以下のように考えられる。
絶縁破壊の初期は表面に低融点、あるいはアークによる
腐食が生じやすい材質ほど生じやすい。この観点より考
えると、SiO2−CaO系材料はガラス材でAl2O3に比較し融
点が低いことより、初期劣化が生じやすい。本発明品は
ガラス材よりも400℃程度融点が高い。
腐食が生じやすい材質ほど生じやすい。この観点より考
えると、SiO2−CaO系材料はガラス材でAl2O3に比較し融
点が低いことより、初期劣化が生じやすい。本発明品は
ガラス材よりも400℃程度融点が高い。
次の段階で材質中へ微弱電流が流れる導電経路が生成す
るが、これも低融点ガラス材を含む材質は導電経路がで
きやすい。また、この導電経路の長さは組織と関連して
おり、通常は焼結体の粒径が小さいほど導電経路はまが
りが多くなり、実質的に長くなると考えられる。本発明
品が、空孔率がほとんどない透光性Al2O3や、単結晶Al2
O3よりも絶縁破壊電圧を向上できるのは、透光性Al2O3
は焼結体の粒子が粗大化して、導電経路が短くなってい
ること、サファイアも破壊経路は直線であり、それが短
くなっていることに対し、本発明品は微小粒から構成さ
れる組織のため導電経路は長くなるということも理由の
１つとして掲げられる。また本発明は導電経路となる粒
界の組成が、前記のようにガラス相を含まず、三重点に
ＹとAlを含む化合物等よりなる相を形成しているため、
従来品よりも耐熱性があり、導電経路は生成されにく
い。
るが、これも低融点ガラス材を含む材質は導電経路がで
きやすい。また、この導電経路の長さは組織と関連して
おり、通常は焼結体の粒径が小さいほど導電経路はまが
りが多くなり、実質的に長くなると考えられる。本発明
品が、空孔率がほとんどない透光性Al2O3や、単結晶Al2
O3よりも絶縁破壊電圧を向上できるのは、透光性Al2O3
は焼結体の粒子が粗大化して、導電経路が短くなってい
ること、サファイアも破壊経路は直線であり、それが短
くなっていることに対し、本発明品は微小粒から構成さ
れる組織のため導電経路は長くなるということも理由の
１つとして掲げられる。また本発明は導電経路となる粒
界の組成が、前記のようにガラス相を含まず、三重点に
ＹとAlを含む化合物等よりなる相を形成しているため、
従来品よりも耐熱性があり、導電経路は生成されにく
い。
La2O3添加品については、Al2O3とLa2O3の反応によって
生ずる針状結晶の生成、および焼成体の粒径の微細化が
図れることが第４図によりわかる。強度の向上について
は、この針状結晶生成の効果も、焼成体粒径の微細化と
ともにその理由として考えられる。なお第５図は第４図
中のＣ部分のEDS分析結果を、第６図は第４図中のＤ部
分のEDS分析結果を示す。このＤ部分はガーネット構造
を示していると考えられる。これはLa2O3の化学構造がY
2O3のものと似ているためである。またAl2O3にMgOを添
加した場合にはスピネル構造の化合物が生成する。Al2O
3にZrO2を添加した場合には反応物でなく混合物になっ
ていると考えられる。なおY2O3、MgO、La2O3およびZrO2
のうちの２種類以上をAl2O3に添加する場合には、ZrO2
を含む場合は混合物である部分が存在し、他の場合には
化合物になっていると考えられる。即ち、絶縁破壊電圧
を向上させるには、絶縁破壊しにくい材質の空孔をでき
るだけ少なく、かつ微細に粒径を保ちながら、粒間にも
欠陥が少なくかつ高融点の材質を粒間に配置すれば良い
のである。しかし、従来法では、SiO2−CaO−MgO系の焼
結助剤を用いているため高融点材質を粒間に配置するこ
とはできなかった。そこで、焼結助剤なしでも焼結を可
能にするためにAl2O3自体、細かい原料を利用すればあ
る程度（97％）の相対密度は得られる。しかし、焼結体
中には粗大な粒子、空孔が存在し絶縁破壊電圧の向上は
十分ではない。
生ずる針状結晶の生成、および焼成体の粒径の微細化が
図れることが第４図によりわかる。強度の向上について
は、この針状結晶生成の効果も、焼成体粒径の微細化と
ともにその理由として考えられる。なお第５図は第４図
中のＣ部分のEDS分析結果を、第６図は第４図中のＤ部
分のEDS分析結果を示す。このＤ部分はガーネット構造
を示していると考えられる。これはLa2O3の化学構造がY
2O3のものと似ているためである。またAl2O3にMgOを添
加した場合にはスピネル構造の化合物が生成する。Al2O
3にZrO2を添加した場合には反応物でなく混合物になっ
ていると考えられる。なおY2O3、MgO、La2O3およびZrO2
のうちの２種類以上をAl2O3に添加する場合には、ZrO2
を含む場合は混合物である部分が存在し、他の場合には
化合物になっていると考えられる。即ち、絶縁破壊電圧
を向上させるには、絶縁破壊しにくい材質の空孔をでき
るだけ少なく、かつ微細に粒径を保ちながら、粒間にも
欠陥が少なくかつ高融点の材質を粒間に配置すれば良い
のである。しかし、従来法では、SiO2−CaO−MgO系の焼
結助剤を用いているため高融点材質を粒間に配置するこ
とはできなかった。そこで、焼結助剤なしでも焼結を可
能にするためにAl2O3自体、細かい原料を利用すればあ
る程度（97％）の相対密度は得られる。しかし、焼結体
中には粗大な粒子、空孔が存在し絶縁破壊電圧の向上は
十分ではない。
そこで、ガラス系の焼結助剤ではない材質で、焼結を抑
制する材料を探すという観点で検討を行ったところ、Al
2O3への添加剤としてY2O3、MgO、La2O3、ZrO2で所定の
効果が得られて本発明が完成したものである。
制する材料を探すという観点で検討を行ったところ、Al
2O3への添加剤としてY2O3、MgO、La2O3、ZrO2で所定の
効果が得られて本発明が完成したものである。
なお、その他の添加剤（Sm2O3、Gd2O3、Dy2O3等）を検
討したところ、これらは、異常粒成長、あるいは逆に焼
結を遅らせるということで、十分な効果が得られていな
い。またSiO2を含む関連材料は、いくつか検討したが、
どれも高い耐絶縁破壊電圧を得ることができない。本発
明の組成の特徴としては、ガラス材質となるSiO2をでき
る限りAl2O3中へ添加しないことである。
討したところ、これらは、異常粒成長、あるいは逆に焼
結を遅らせるということで、十分な効果が得られていな
い。またSiO2を含む関連材料は、いくつか検討したが、
どれも高い耐絶縁破壊電圧を得ることができない。本発
明の組成の特徴としては、ガラス材質となるSiO2をでき
る限りAl2O3中へ添加しないことである。
添加剤として選定したMgO、Y2O3、La2O3、ZrO2は、Al2O
3へ添加して焼結することにより、三重点付近をAl2O3と
各添加材の化合物および混合物の少なくとも１つで埋め
ることができる。つまりAl2O3と化合物の２つの相から
組織が形成されている。この組織についても耐絶縁破壊
電圧の向上に重要である。
3へ添加して焼結することにより、三重点付近をAl2O3と
各添加材の化合物および混合物の少なくとも１つで埋め
ることができる。つまりAl2O3と化合物の２つの相から
組織が形成されている。この組織についても耐絶縁破壊
電圧の向上に重要である。
実施例２ 本実施例で製作される点火プラグの半縦断正面図を第15
図に示す。この点火プラグは以下のようにして製作され
た。
図に示す。この点火プラグは以下のようにして製作され
た。
純度99.9％以上で、平均粒径0.25μｍのAl2O3から成る
主成分を95wt％、添加物として粒径0.5μｍのY2O3を5wt
％を混合した原料粉末に適宜の量の水を加えて、アルミ
ナボールを用いて湿式で混合粉砕を行った。粉砕後、造
粒のためにポリビニルアルコール（PVA）10wt％水溶液
を、原料粉末に対し10wt％添加し再混合した後、噴霧乾
燥を行った。この後、100メッシュのふるいを通すこと
により粗大粒子を取り除いた。
主成分を95wt％、添加物として粒径0.5μｍのY2O3を5wt
％を混合した原料粉末に適宜の量の水を加えて、アルミ
ナボールを用いて湿式で混合粉砕を行った。粉砕後、造
粒のためにポリビニルアルコール（PVA）10wt％水溶液
を、原料粉末に対し10wt％添加し再混合した後、噴霧乾
燥を行った。この後、100メッシュのふるいを通すこと
により粗大粒子を取り除いた。
この原料粉末を点火プラグ形状とするために最初、ラバ
ープレスで500kg/cm2で加圧することにより概形を作
り、その後、砥石を用いてこの概形を加工して、所定の
点火プラグ形状を作製した。
ープレスで500kg/cm2で加圧することにより概形を作
り、その後、砥石を用いてこの概形を加工して、所定の
点火プラグ形状を作製した。
この成形品は、耐熱アルミナ製容器中に粒径0.1〜0.5mm
のAl2O3の粉末を分散させた上に、成形品を載置し、電
気炉中で100℃/hrの昇温速度で1650℃まで昇温し、1650
℃で２時間保持し、その後100℃/hrで降温することによ
り、かさ比重3.91g/cm3、相対密度（かさ比重の真比重
に占める割合）97％の焼結密度をもつ磁器絶縁体（以下
碍子という）５が得られた。
のAl2O3の粉末を分散させた上に、成形品を載置し、電
気炉中で100℃/hrの昇温速度で1650℃まで昇温し、1650
℃で２時間保持し、その後100℃/hrで降温することによ
り、かさ比重3.91g/cm3、相対密度（かさ比重の真比重
に占める割合）97％の焼結密度をもつ磁器絶縁体（以下
碍子という）５が得られた。
この碍子５に中心電極２を挿入し、その後導電ガラスシ
ール剤を加圧によって充填し、その上にステム１を用い
て加圧後、炉内に30分置き、加熱して導電ガラスシール
剤を軟化させた後、すみやかに上記ステム１を加圧し
た。これを冷却後、この外周囲に接地電極３を固着した
ハウジング４を装着し点火プラグを得た。
ール剤を加圧によって充填し、その上にステム１を用い
て加圧後、炉内に30分置き、加熱して導電ガラスシール
剤を軟化させた後、すみやかに上記ステム１を加圧し
た。これを冷却後、この外周囲に接地電極３を固着した
ハウジング４を装着し点火プラグを得た。
比較のために、純度99.9％以上で粒径４μｍに調整した
Al2O3からなる主成分95wt％に、SiO2−MgO−CaO系の焼
結助剤粉末（SiO2、50wt％、MgO、10wt％、CaO、40wt
％）5wt％を添加した従来使用されている原料粉末を用
いて、同様の工程により点火プラグを作製した。
Al2O3からなる主成分95wt％に、SiO2−MgO−CaO系の焼
結助剤粉末（SiO2、50wt％、MgO、10wt％、CaO、40wt
％）5wt％を添加した従来使用されている原料粉末を用
いて、同様の工程により点火プラグを作製した。
これらの評価は以下のように行った。
耐圧強度には碍子を用い、この碍子の破壊する強度を耐
圧強度とした。耐電圧は碍子を用い、シリコーン油中で
同じ肉厚の部分からの破壊電圧の値を用いた。なお、こ
の肉厚は1.6mmを用いた。曲げ強度は碍子より1mm×1mm
×10mmを切り出し、この破壊強度より求めた。熱伝導率
は、φ20mmの平板形状を成形後、碍子と同条件で焼成し
た試料を用い、レーザフラッシュ法により測定した。ま
た点火プラグ形状によりエンジン内で熱価を測定した。
さらに、長さ8mm、外径3.0mmの焼成体を用いて、この両
側に電極をつけ、この両端に高電圧（15KV、30Hz）を40
時間印加して、放電による減量を測定した。
圧強度とした。耐電圧は碍子を用い、シリコーン油中で
同じ肉厚の部分からの破壊電圧の値を用いた。なお、こ
の肉厚は1.6mmを用いた。曲げ強度は碍子より1mm×1mm
×10mmを切り出し、この破壊強度より求めた。熱伝導率
は、φ20mmの平板形状を成形後、碍子と同条件で焼成し
た試料を用い、レーザフラッシュ法により測定した。ま
た点火プラグ形状によりエンジン内で熱価を測定した。
さらに、長さ8mm、外径3.0mmの焼成体を用いて、この両
側に電極をつけ、この両端に高電圧（15KV、30Hz）を40
時間印加して、放電による減量を測定した。
以上の各項目において、本実施例の点火プラグと従来の
点火プラグの各項目の測定結果を表１に示す。この表中
の値は平均値を示す。この結果によれば、本実施例の点
火プラグは点火プラグとしての特性を大幅に向上できた
ことを示しており、高い点火エネルギー、あるいは小型
化が必要な点火プラグとして特に有用である。
点火プラグの各項目の測定結果を表１に示す。この表中
の値は平均値を示す。この結果によれば、本実施例の点
火プラグは点火プラグとしての特性を大幅に向上できた
ことを示しており、高い点火エネルギー、あるいは小型
化が必要な点火プラグとして特に有用である。
実施例３ 純度99.9％以上で、平均粒径0.25μｍのAl2O3からなる
主成分を95wt％、添加剤として、粒径0.9μｍのLa2O3を
5wt％混合した原料粉末を用い、実施例１と同じ方法で
碍子を作製した。この耐電圧は44.7KV、曲げ強度は51.4
kg/mm2であった。
主成分を95wt％、添加剤として、粒径0.9μｍのLa2O3を
5wt％混合した原料粉末を用い、実施例１と同じ方法で
碍子を作製した。この耐電圧は44.7KV、曲げ強度は51.4
kg/mm2であった。
実施例４ 純度99.9％以上で、平均粒径0.25μｍのAa2O3からなる
主成分を95wt％、添加剤として、粒径0.8μｍのZrO2を5
wt％混合した原料粉末を用い、実施例１と同じ方法で碍
子を作製した。この耐電圧は42.5KV、曲げ強度は48.0kg
/mm2であった。ZrO2の添加量が10wt％を越すと碍子内を
導通するためこの添加量を10wt％未満にする必要があ
る。
主成分を95wt％、添加剤として、粒径0.8μｍのZrO2を5
wt％混合した原料粉末を用い、実施例１と同じ方法で碍
子を作製した。この耐電圧は42.5KV、曲げ強度は48.0kg
/mm2であった。ZrO2の添加量が10wt％を越すと碍子内を
導通するためこの添加量を10wt％未満にする必要があ
る。
なお、本発明においては上記実施例に示すものに限られ
ず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更して
適用可能である。
ず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更して
適用可能である。
即ち本発明のアルミナ磁器又は碍子においては、その原
料としては上記実施例のAl2O3とMgO、Al2O3とLa2O3、Al
2O3とY2O3、Al2O3とZrO2の組合せに限らず、Al2O3とY2O
3、MgO、およびZrO2の２以上の成分とすることもでき
る。又使用するこれらの原料の粒径は上記実施例のもの
に限られず、焼結後の組織として所定の平均粒径の所定
成分となるものでよい。又本発明の点火プラグにおいて
磁器絶縁体を焼成する方法としては上記実施例のラバー
プレス以外の成形方法を用いた成形体を焼成しても所定
の空孔率とすることができる。
料としては上記実施例のAl2O3とMgO、Al2O3とLa2O3、Al
2O3とY2O3、Al2O3とZrO2の組合せに限らず、Al2O3とY2O
3、MgO、およびZrO2の２以上の成分とすることもでき
る。又使用するこれらの原料の粒径は上記実施例のもの
に限られず、焼結後の組織として所定の平均粒径の所定
成分となるものでよい。又本発明の点火プラグにおいて
磁器絶縁体を焼成する方法としては上記実施例のラバー
プレス以外の成形方法を用いた成形体を焼成しても所定
の空孔率とすることができる。
［発明の効果］ 本発明のアルミナ磁器は、焼結後の組織において平均粒
径１μｍ以下のAl2O3と、粒界相に形成されたY2O3等の
添加剤のうちの少なくとも１つとAl2O3との反応物およ
び混合物の少なくとも１つと、からなり、空孔率が６体
積％以下である焼結体から構成されていることを特徴と
する。即ちこのアルミナ磁器においては比較的微細なAl
2O3粒子と粒界相に形成されたガーネット又はスピネル
相等とが均一に分散されており、従来のように粗大化し
たアルミナや粒界相に形成されたシリカ−CaO系のガラ
ス相が形成されているものではない。
径１μｍ以下のAl2O3と、粒界相に形成されたY2O3等の
添加剤のうちの少なくとも１つとAl2O3との反応物およ
び混合物の少なくとも１つと、からなり、空孔率が６体
積％以下である焼結体から構成されていることを特徴と
する。即ちこのアルミナ磁器においては比較的微細なAl
2O3粒子と粒界相に形成されたガーネット又はスピネル
相等とが均一に分散されており、従来のように粗大化し
たアルミナや粒界相に形成されたシリカ−CaO系のガラ
ス相が形成されているものではない。
従って本アルミナ磁器においては粒界相には高融点の材
料が形成されているので初期劣化が生じにくい。又焼結
体の粒径が小さいので導電経路は曲がりが多くなりこの
導電経路は結果として長い。従って本アルミナ磁器にお
いては、絶縁破壊しにくい材質を空孔ができるだけ少な
くかつ微細な粒径を保ちながら粒間にも欠陥が少なくか
つ高融点の材質を粒間に配置することができる。故に本
アルミナ磁器においては、通常用いられるSiO2−CaO−M
gO系のようなガラス相を形成するような助剤を用いなく
とも焼結を可能とすることができ、かつ絶縁破壊電圧を
高めることができ、さらに機械的強度、熱伝導性および
耐熱性に優れる。従って本アルミナ磁器は、点火プラグ
用磁器絶縁体（碍子）、IC基板、切削等の工具等に有用
である。
料が形成されているので初期劣化が生じにくい。又焼結
体の粒径が小さいので導電経路は曲がりが多くなりこの
導電経路は結果として長い。従って本アルミナ磁器にお
いては、絶縁破壊しにくい材質を空孔ができるだけ少な
くかつ微細な粒径を保ちながら粒間にも欠陥が少なくか
つ高融点の材質を粒間に配置することができる。故に本
アルミナ磁器においては、通常用いられるSiO2−CaO−M
gO系のようなガラス相を形成するような助剤を用いなく
とも焼結を可能とすることができ、かつ絶縁破壊電圧を
高めることができ、さらに機械的強度、熱伝導性および
耐熱性に優れる。従って本アルミナ磁器は、点火プラグ
用磁器絶縁体（碍子）、IC基板、切削等の工具等に有用
である。
本点火プラグは上記アルミナ磁器で構成される磁器絶縁
体を持つことを特徴とする。従って本点火プラグにおい
ては絶縁耐力が従来の点火プラグと比べて著しく向上さ
せることができ、更に機械的強度等をも向上させること
ができる。
体を持つことを特徴とする。従って本点火プラグにおい
ては絶縁耐力が従来の点火プラグと比べて著しく向上さ
せることができ、更に機械的強度等をも向上させること
ができる。
第１図は実施例１に係わるアルミナ磁器の走査型透過電
子顕微鏡（STEM）像の模式図を示す。第２図は第１図に
示すＡ部分のエネルギー分散分析（EDS）の結果を示す
グラフである。第３図は第１図に示すＢ部分の示すEDS
分析の結果を示すグラフである。第４図は実施例１に示
すアルミナ磁器のSTEM像の模式図である。第５図は第４
図に示すＣ部分のEDS分析の結果を示すグラフである。
第６図は第４図に示すＤ部分のEDS分析の結果を示すグ
ラフである。第７図は従来のアルミナ磁器のSTEM像の模
式図である。第８図は第７図に示すＥ部分のEDS分析の
結果を示すグラフである。第９図は第７図に示すＦ部分
のEDS分析の結果を示すグラフである。第10図は実施例
１に係わりY2O3を添加した場合の相対密度と焼成温度と
の関係を示すグラフである。第11図は実施例１に係わり
MgOを添加した場合の相対密度と焼成温度を示すグラフ
である。第12図は実施例１に係わりLa2O3を添加した場
合の相対密度と焼成温度との関係を示すグラフである。
第13図は実施例１に係わり絶縁破壊電圧と焼結助剤添加
量の関係を示すグラフである。第14図は実施例１に係わ
り絶縁破壊電圧と気孔率の関係を示すグラフである。第
15図は実施例２〜実施例４で製作された点火プラグの半
断面正面図である。 １…ステム、２…中心電極 ３…接地電極、４…ハウジング ５…磁器絶縁体（碍子）
子顕微鏡（STEM）像の模式図を示す。第２図は第１図に
示すＡ部分のエネルギー分散分析（EDS）の結果を示す
グラフである。第３図は第１図に示すＢ部分の示すEDS
分析の結果を示すグラフである。第４図は実施例１に示
すアルミナ磁器のSTEM像の模式図である。第５図は第４
図に示すＣ部分のEDS分析の結果を示すグラフである。
第６図は第４図に示すＤ部分のEDS分析の結果を示すグ
ラフである。第７図は従来のアルミナ磁器のSTEM像の模
式図である。第８図は第７図に示すＥ部分のEDS分析の
結果を示すグラフである。第９図は第７図に示すＦ部分
のEDS分析の結果を示すグラフである。第10図は実施例
１に係わりY2O3を添加した場合の相対密度と焼成温度と
の関係を示すグラフである。第11図は実施例１に係わり
MgOを添加した場合の相対密度と焼成温度を示すグラフ
である。第12図は実施例１に係わりLa2O3を添加した場
合の相対密度と焼成温度との関係を示すグラフである。
第13図は実施例１に係わり絶縁破壊電圧と焼結助剤添加
量の関係を示すグラフである。第14図は実施例１に係わ
り絶縁破壊電圧と気孔率の関係を示すグラフである。第
15図は実施例２〜実施例４で製作された点火プラグの半
断面正面図である。 １…ステム、２…中心電極 ３…接地電極、４…ハウジング ５…磁器絶縁体（碍子）
Claims (6)
- 【請求項１】焼結後の組織において、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（La2
O3）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
％以下である焼結体から構成されていることを特徴とす
るアルミナ磁器。 - 【請求項２】Al2O3およびY2O3を100重量部とする場合、
Y2O3は1.0〜10重量部である特許請求の範囲第１項記載
のアルミナ磁器。 - 【請求項３】Al2O3およびMgOを100重量部とする場合MgO
は0.1〜５重量部である特許請求の範囲第１項記載のア
ルミナ磁器。 - 【請求項４】Al2O3およびLa2O3を100重量部とする場合L
a2O3は1.0〜7.5重量部である特許請求の範囲第１項記載
のアルミナ磁器。 - 【請求項５】Al2O3およびZrO2を100重量部とする場合Zr
O2は0.5〜7.5重量部である特許請求の範囲第１項記載の
アルミナ磁器。 - 【請求項６】焼結後の組織において平均粒径１μｍ以下
のAl2O3と、粒界相に形成されたY2O3、MgO、La2O3およ
びZrO2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％以下である焼結体から構成される磁器絶縁体をもつ
ことを特徴とする点火プラグ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62021145A JPH0712969B2 (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | アルミナ磁器および点火プラグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62021145A JPH0712969B2 (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | アルミナ磁器および点火プラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63190753A JPS63190753A (ja) | 1988-08-08 |
| JPH0712969B2 true JPH0712969B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=12046731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62021145A Expired - Lifetime JPH0712969B2 (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | アルミナ磁器および点火プラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712969B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009119097A1 (ja) | 2008-03-27 | 2009-10-01 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| WO2009119098A1 (ja) | 2008-03-27 | 2009-10-01 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 |
| US8749125B2 (en) | 2009-07-03 | 2014-06-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
| RU2597347C2 (ru) * | 2011-05-23 | 2016-09-10 | Джонс Мэнвилл | Фильеры с поперечными рядами, содержащие керамические опоры |
| DE102014106313B4 (de) * | 2013-05-09 | 2021-02-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Isolator für Zündkerze und Zündkerze |
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|---|---|---|---|---|
| JPH02124696U (ja) * | 1989-03-24 | 1990-10-15 | ||
| US6407487B1 (en) | 1998-02-27 | 2002-06-18 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug, alumina insulator for spark plug, and method of manufacturing the same |
| JP3859354B2 (ja) * | 1998-04-30 | 2006-12-20 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ及びスパークプラグ用絶縁体及びその製造方法 |
| 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 |
| JP4508439B2 (ja) * | 2001-02-16 | 2010-07-21 | 日本特殊陶業株式会社 | 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 |
| DE102006061907A1 (de) | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Beru Ag | Zündkerze mit einem Isolator aus hochreiner Aluminiumoxid-Keramik |
| JP5017298B2 (ja) | 2009-03-11 | 2012-09-05 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | アルミナ質焼結体とその製造方法及びこれを用いた点火プラグ |
| JP2013032265A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-02-14 | Maruwa Co Ltd | 半導体装置用アルミナジルコニア焼結基板及びその製造方法 |
| JP6242259B2 (ja) * | 2014-03-22 | 2017-12-06 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| JP6369837B2 (ja) * | 2015-09-24 | 2018-08-08 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| JP6843809B2 (ja) | 2018-10-03 | 2021-03-17 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
-
1987
- 1987-01-30 JP JP62021145A patent/JPH0712969B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009119097A1 (ja) | 2008-03-27 | 2009-10-01 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| WO2009119098A1 (ja) | 2008-03-27 | 2009-10-01 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 |
| US8093791B2 (en) | 2008-03-27 | 2012-01-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug having particular insulator |
| US8390183B2 (en) | 2008-03-27 | 2013-03-05 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug and method for manufacturing spark plug |
| US8749125B2 (en) | 2009-07-03 | 2014-06-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
| RU2597347C2 (ru) * | 2011-05-23 | 2016-09-10 | Джонс Мэнвилл | Фильеры с поперечными рядами, содержащие керамические опоры |
| DE102014106313B4 (de) * | 2013-05-09 | 2021-02-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Isolator für Zündkerze und Zündkerze |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63190753A (ja) | 1988-08-08 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |