JPH1143368A - アルミナセラミックとスパークプラグ用絶縁碍子 - Google Patents

アルミナセラミックとスパークプラグ用絶縁碍子

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Publication number
JPH1143368A
JPH1143368A JP9273373A JP27337397A JPH1143368A JP H1143368 A JPH1143368 A JP H1143368A JP 9273373 A JP9273373 A JP 9273373A JP 27337397 A JP27337397 A JP 27337397A JP H1143368 A JPH1143368 A JP H1143368A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alumina ceramic
oxide
spark plug
insulator
mechanical strength
Prior art date
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Pending
Application number
JP9273373A
Other languages
English (en)
Inventor
Koumei Masuda
浩盟 増田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication of JPH1143368A publication Critical patent/JPH1143368A/ja
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミナセラミック中の気孔の発生を抑制
し、例えばスパークプラグの絶縁碍子として使用した場
合の機械的強度及び耐熱衝撃性等を向上させる。 【解決手段】 内燃機関用スパークプラグ(1)の絶縁
碍子(2)に使用するアルミナセラミックは、酸化アル
ミニウムに対して添加される焼結助剤が、例えば酸化珪
素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム又はこれらの金
属複合酸化物、更にこれらに酸化ホウ素、酸化バリウ
ム、酸化ジルコニアのうち少なくとも一種を含有するも
のとする。その上、その焼結助材の強熱減量分が5〜4
0wt%に低減したものを3〜20wt%含有すること
によって、焼結後のアルミナセラミック中の気孔の発生
を0.5%以下に抑制しアルミナセラミックの機械的強
度及び耐熱衝撃性等の低下を十分に防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばスパーク
プラグ用絶縁碍子、半導体パッケージ又はノズル口に使
用されるアルミナセラミックに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えばスパークプラグ用絶縁碍
子、半導体パッケージ又はノズル口に使用されるアルミ
ナセラミックでは、耐熱性、機械的強度及び高電圧の印
加にも耐え得る絶縁性等の観点から、主成分を酸化アル
ミニウムとし、更にこれに焼結時の焼成温度の低減を目
的として炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリ
ウム等の炭酸塩の焼結助剤を適宜添加したものが一般的
に使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の主成分を酸化アルミニウムとし、焼結助剤として炭
酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等の炭
酸塩を適宜添加して焼結するアルミナセラミックの場合
では、焼成時において高温になると焼結助剤としての上
記炭酸塩が分解することにより炭酸ガスを放出する。こ
れと共に、この焼結助剤である炭酸塩の原料の多くは天
然原料であるため多量の強熱減量(すなわち、Igni
tion lossと言われ、約1000℃で30分間
加熱し、冷却後恒量となった時の減量を百分率で示した
もの)分を含有しているため、焼結時にアルミナセラミ
ックにおいては多量の気孔が発生することとなる。この
アルミナセラミック中に発生する多量の気孔が、アルミ
ナセラミックの有する機械的強度及び耐熱衝撃性等を低
下させる原因となる。特に、内燃機関の燃焼室内で常に
高温で高圧の燃焼ガスと比較的温度の低い吸入混合気に
交互に曝されるスパークプラグの絶縁碍子としては、こ
の機械的強度及び耐熱衝撃性の低下は絶縁碍子の破損を
招くおそれがある。
【0004】そこで、この発明は上記従来の問題を改善
するものであり、焼結時の高温により発生するアルミナ
セラミック中の気孔を減少させることで、アルミナセラ
ミックの機械的強度及び耐熱衝撃性等の低下を防止しよ
うとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのために、例えばスパ
ークプラグ用絶縁碍子として使用されるアルミナセラミ
ックを、強熱減量分が5〜40wt%となる焼結助剤を
3〜20wt%含有し、残部を酸化アルミニウムからな
るものとすると共に、気孔率を0.5%以下にしてなる
ものとする。、更にこの含有する焼結助剤を、酸化珪
素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム又はこれらの金
属複合酸化物、その上、これらに酸化ホウ素、酸化バリ
ウム、酸化ジルコニアのうち少なくとも一種を含有する
ものである。
【0006】
【発明の実施の形態】この発明を実施するにあたって、
例えばスパークプラグの絶縁碍子等に使用することで、
焼結助剤の強熱減量分を5〜40wt%に低減して、ア
ルミナセラミック中の気孔の発生を0.5%以下に抑制
することができるため、このアルミナセラミック中に発
生する気孔を原因とする機械的強度及び耐熱衝撃性等の
低下を十分に防ぐことができる。また、焼結助剤の含有
量は3〜20wt%が好ましく、20wt%より多くな
るとアルミナセラミックの機械的強度が低くなり(抗折
強度400MPa以下)、3wt%未満だと焼結温度が
高くなり過ぎ、異常粒成長が起き、機械的強度及び耐熱
衝撃性が低下する。
【0007】
【実施例】この発明を図に示す実施例により更に説明す
る。(1)は、この発明の実施例を具える内燃機関用ス
パークプラグである。この発明の実施例を具える内燃機
関用スパークプラグ(1)は、スパークプラグ用絶縁碍
子(2)と、このスパークプラグ用絶縁碍子(2)の軸
孔(3)の先端において突出するように保持される中心
電極(5)と中心電極(5)を保持する絶縁体(2)を
一体に固持してなる主体金具(6)から構成される。上
記スパークプラグ用絶縁碍子(2)は、その軸孔(3)
内の後端において端子電極(4)を、その先端において
突出する中心電極(5)とを、抵抗体(11)を導電性
ガラス(10)で挟持してなるガラスシール材(9)に
よって封着、保持してなる。この絶縁碍子(2)に保持
される中心電極(5)と、主体金具(6)の先端面に突
設されて中心電極(5)の先端に対向する位置に配設さ
れる外側電極(7)との間に燃焼室内の混合気に対して
火花放電により着火を行う火花ギャップ(8)が形成さ
れる。
【0008】そして、この発明の実施例であり、内燃機
関用スパークプラグ(1)を構成するスパークプラグ用
絶縁碍子(2)として使用されるアルミナセラミック
は、強熱減量分が5〜40wt%となる焼結助剤を3〜
20wt%含有し、残部を酸化アルミニウムからなるも
のとすると共に、気孔率を0.5%以下にしてなるもの
である。
【0009】更に、この主成分を酸化アルミニウムから
なるアルミナセラミック中に含有する焼結助剤として
は、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグネシウムの1
種、又はこれらの金属複合酸化物、更にこれらに酸化ホ
ウ素、酸化バリウム、酸化ジルコニアのうち少なくとも
一種を含有してなるものである。
【0010】上記内燃機関用スパークプラグ(1)にお
けるこの発明の実施例であるスパークプラグ用絶縁碍子
(2)は以上のアルミナセラミックよりなる。このスパ
ークプラグ用絶縁碍子(2)を製造するに当たっては、
主成分である酸化アルミニウムに対して、添加される焼
結助剤を、例えば酸化珪素、酸化カルシウム及び酸化マ
グネシウム、又は他の成分としてこれらに酸化ホウ素、
酸化バリウム、酸化ジルコニアのうち少なくとも一種を
含有するものとする。その上、その焼結助剤の強熱減量
分が5〜40wt%で添加量も3〜20wt%含有する
ものとし、アルミナセラミックを焼結する場合に高温と
なっても、焼結後のアルミナセラミック中の気孔の発生
を0.5%以下に抑制することができる。このため、ア
ルミナセラミック中に発生する気孔を原因とするアルミ
ナセラミックの機械的強度及び耐熱衝撃性等の低下を十
分に防ぐことができ、このアルミナセラミックを内燃機
関用スパークプラグ(1)を構成するスパークプラグ用
絶縁碍子(2)に使用しても耐久性の著しい向上を図る
ことができるものとなる。
【0011】そこで、この発明の実施例であるアルミナ
セラミックについて、その効果の確認を行った。先ず試
料1〜13は、平均粒径0.7〜5.0μmの酸化アル
ミニウム(純度99.9%)に対して平均粒径1.5〜
2.5μmの焼結助剤を図2に示すように適宜調合し、
公知のバインダーを0.5〜2.0%及び水を加えた
後、ボールミールで5時間混合し、スプレー造粒を行
う。このスプレー造粒品を金型に入れ、50MPaでプ
レスした後、1470〜1690℃で1時間焼成し、各
種試料を作成する。なお、このようにして製造される試
料(幅10mm×厚さ10mm × 長さ20mmの試
験片)に対しては、化学分析の他、電子顕微鏡により異
なる二箇所の視野を画像処理をして気孔率を測定すると
共に、この試料片を180℃の恒温室に30分放置した
後、20℃の水に落下させることを3回行い割れの発生
を確認する耐熱衝撃試験を行う。また抗折強度は、試料
(幅4.0mm×厚さ3.0mm×長さ36mmの試験
片)を用いて、JISR1601の3点曲げ強さを行っ
たところ、この発明の試料1〜8は、試料9〜10(強
熱減量分が5.0wt%未満及び41wt%以上のも
の)に比べ気孔率の低減及び機械的強度及び耐熱衝撃性
の向上が見られ、この発明の効果が十分に確認された
(図2参照)。更に、焼結助剤は試料12及び13に示
されるように、20wt%より多くても、あるいは3w
t%未満でも機械的強度及び耐熱衝撃性が劣化するもの
で好ましくない。なお、酸化珪素、酸化カルシウム、酸
化マグネシウムは実施例では全て含有されるが、これは
1種又は2種含有でも良い。
【0012】
【発明の効果】以上のとおり構成されるから、アルミナ
セラミックを焼結する場合に高温となっても、焼結助材
の強熱減量分は5〜40wt%に低減すれば、焼結後の
アルミナセラミック中の気孔の発生を0.5%以下に抑
制することができる。したがって、このアルミナセラミ
ック中に発生する気孔を原因とするアルミナセラミック
の機械的強度及び耐熱衝撃性等の低下を十分に防ぐこと
ができる優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を具える内燃機関用スパーク
プラグ部分断面図である。
【図2】この発明の実施例に対する試験結果を示した図
である。
【符号の説明】
1 内燃機関用スパークプラグ 2 絶縁碍子 3 軸孔 4 端子電極 5 中心電極 6 主体金具 7 外側電極 8 火花ギャップ 9 ガラスシール材 10 導電性ガラス 11 抵抗体
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年9月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】そこで、この発明の実施例であるアルミナ
セラミックについて、その効果の確認を行った。先ず試
料1〜13は、平均粒径0.7〜5.0μmの酸化アル
ミニウム(純度99.9%)に対して平均粒径1.5〜
2.5μmの焼結助剤を図2に示すように適宜調合し、
公知のバインダーを0.5〜2.0%及び水を加えた
後、ボールミールで5時間混合し、スプレー造粒を行
う。このスプレー造粒品を金型に入れ、50MPaでプ
レスした後、1470〜1690℃で1時間焼成し、各
種試料を作成する。なお、このようにして製造される試
料(幅10mm×厚さ10mm × 長さ20mmの試
験片)に対しては、化学分析の他、電子顕微鏡により異
なる二箇所の視野を画像処理をして気孔率を測定すると
共に、この試料片を180℃の恒温室に30分放置した
後、20℃の水に落下させることを3回行い割れの発生
を確認する耐熱衝撃試験を行う。また抗折強度は、試料
(幅4.0mm×厚さ3.0mm×長さ36mmの試験
片)を用いて、JISR1601の3点曲げ強さを行っ
たところ、この発明の試料1〜8は、試料9〜11(強
熱減量分が5.0wt%未満及び41wt%以上のも
の)に比べ気孔率の低減及び機械的強度及び耐熱衝撃性
の向上が見られ、この発明の効果が十分に確認された
(図2参照)。更に、焼結助剤は試料12及び13に示
されるように、20wt%より多くても、あるいは3w
t%未満でも機械的強度及び耐熱衝撃性が劣化するもの
で好ましくない。なお、酸化珪素、酸化カルシウム、酸
化マグネシウムは実施例では全て含有されるが、これは
1種又は2種含有でも良い。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強熱減量分が5〜40wt%となる焼結
    助剤を3〜20wt%含有し、残部を酸化アルミニウム
    からなるものとすると共に、気孔率を0.5%以下にし
    てなるアルミナセラミック。
  2. 【請求項2】 上記焼結助剤を、酸化珪素、酸化カルシ
    ウム、酸化マグネシウム又はこれらの金属複合酸化物、
    更にこれらに酸化ホウ素、酸化バリウム、酸化ジルコニ
    アのうち少なくとも一種を含有するものとする請求項1
    記載のアルミナセラミック。
  3. 【請求項3】 上記請求項1又は2記載のアルミナセラ
    ミックをスパークプラグの絶縁碍子に使用してなるスパ
    ークプラグ用絶縁碍子。
JP9273373A 1997-05-29 1997-09-22 アルミナセラミックとスパークプラグ用絶縁碍子 Pending JPH1143368A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9273373A JPH1143368A (ja) 1997-05-29 1997-09-22 アルミナセラミックとスパークプラグ用絶縁碍子

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JP15435297 1997-05-29
JP9-154352 1997-05-29
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