JPS62187156A - 高絶縁性高アルミナ質磁器組成物の製造方法 - Google Patents
高絶縁性高アルミナ質磁器組成物の製造方法Info
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- JPS62187156A JPS62187156A JP61028144A JP2814486A JPS62187156A JP S62187156 A JPS62187156 A JP S62187156A JP 61028144 A JP61028144 A JP 61028144A JP 2814486 A JP2814486 A JP 2814486A JP S62187156 A JPS62187156 A JP S62187156A
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- alumina
- grain boundaries
- voltage
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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。
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〕
本発明は高絶縁性を有する高アルミナ質磁器組成物の製
造方法に関するものであり、特に自動車等の内燃機関の
点火栓用絶縁碍子等として用いられて有効なものである
。
造方法に関するものであり、特に自動車等の内燃機関の
点火栓用絶縁碍子等として用いられて有効なものである
。
高アルミナ質磁器は、耐熱性を含めて化学的に極めて安
定であり、機械的強度が優れているため内燃機関用点火
栓等の電気絶縁材として広く実用化されている。
定であり、機械的強度が優れているため内燃機関用点火
栓等の電気絶縁材として広く実用化されている。
一方、近年内燃機関の高性能化のために、点火栓に対す
る要求電圧は益々高まる傾向にあり、点火栓の絶縁碍子
に対する耐電圧特性の向上が要求されてきている。
る要求電圧は益々高まる傾向にあり、点火栓の絶縁碍子
に対する耐電圧特性の向上が要求されてきている。
従来より高アルミナ質磁器の製造方法としては、アルミ
ナ粉末にＳ ｉＯｚ −ＭｇＯ−ＣａＯ混合系の金属酸
化物を焼結助剤として加え焼結する方法が知られている
が、このものでは焼結後に焼結助剤が低融点の粒界を形
成し、耐電圧を低下させることが知られている。この耐
電圧低下の原因であるガラス質粒界をなくせば耐電圧が
向上できるのであるが、アルミナ粉末のみでは焼結がお
こりに（く、非常に焼結温度を高める必要があり、価格
上界の原因となるとともに高温では異常粒成長を起こし
てしまい焼結体の強度が大幅に低下してしまうという問
題があった。
ナ粉末にＳ ｉＯｚ −ＭｇＯ−ＣａＯ混合系の金属酸
化物を焼結助剤として加え焼結する方法が知られている
が、このものでは焼結後に焼結助剤が低融点の粒界を形
成し、耐電圧を低下させることが知られている。この耐
電圧低下の原因であるガラス質粒界をなくせば耐電圧が
向上できるのであるが、アルミナ粉末のみでは焼結がお
こりに（く、非常に焼結温度を高める必要があり、価格
上界の原因となるとともに高温では異常粒成長を起こし
てしまい焼結体の強度が大幅に低下してしまうという問
題があった。
そこで本発明は、耐電圧低下の原因となる粒界に着目し
、少量の焼結助剤を用い、アルミナの結晶成長を適度に
促すことによって、耐電圧低下の原因となる粒界の割合
を低下させるとともに、粒界自体を高融点でかつ緻密に
形成させることにより耐電圧を向上させることを目的と
する。
、少量の焼結助剤を用い、アルミナの結晶成長を適度に
促すことによって、耐電圧低下の原因となる粒界の割合
を低下させるとともに、粒界自体を高融点でかつ緻密に
形成させることにより耐電圧を向上させることを目的と
する。
上記目的を達成するために本発明は、
第１の必須添加成分としてＭｇＯを０．２〜２．５ｗｔ
％、第２の必須添加成分としてｙ２ｏ、、Ｌａ２０：Ｉ
、ＺｒＯ□より選ばれた１つ以上を合計でｌ〜１０ｗ
ｔ％を含み、残部がＡ １ ！ ０３からなる原料混合
物を、所望の形状に成形し、真空または水素雰囲気中で
１６５０〜１８００℃の温度で焼結するという高絶縁性
高アルミナ質磁器組成物の製造方法を採用するものであ
る。
％、第２の必須添加成分としてｙ２ｏ、、Ｌａ２０：Ｉ
、ＺｒＯ□より選ばれた１つ以上を合計でｌ〜１０ｗ
ｔ％を含み、残部がＡ １ ！ ０３からなる原料混合
物を、所望の形状に成形し、真空または水素雰囲気中で
１６５０〜１８００℃の温度で焼結するという高絶縁性
高アルミナ質磁器組成物の製造方法を採用するものであ
る。
上記手段によれば、第１および第２の必須添加成分が緻
密で高融点の粒界の形成を助けるとともに、真空または
水素雰囲気中、前記温度範囲で焼結することによりアル
ミナの粒成長が適度に促進され、粒界の発達が抑制され
る。
密で高融点の粒界の形成を助けるとともに、真空または
水素雰囲気中、前記温度範囲で焼結することによりアル
ミナの粒成長が適度に促進され、粒界の発達が抑制され
る。
以下本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する。
純度９９．９％以上で平均粒径０．２５．ｃｒｍのＡ
ｌ ２０３、第１の必須添加成分として純度９９．９％
以上で平均粒径０．１μｍのＭｇＯ１さらに第２の必須
添加成分Ｘとして純度９９．９％以上で平均粒径０．５
μｍのＹｚ ０３ 、Ｌ ａ ２０３ 、Ｚ ｒ Ｏｚ
を用い、それぞれ第１表に示す重量割合で１２種の原料
粉末を調合した。
ｌ ２０３、第１の必須添加成分として純度９９．９％
以上で平均粒径０．１μｍのＭｇＯ１さらに第２の必須
添加成分Ｘとして純度９９．９％以上で平均粒径０．５
μｍのＹｚ ０３ 、Ｌ ａ ２０３ 、Ｚ ｒ Ｏｚ
を用い、それぞれ第１表に示す重量割合で１２種の原料
粉末を調合した。
次に混合した原料粉末に適宜の量の水を加えてアルミナ
ボールを用い湿式で混合粉砕を行った。
ボールを用い湿式で混合粉砕を行った。
粉砕後造粒のためポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の１
３ｗｔ％水溶液を原料粉末に対し１０ｗｔ％添加し再混
合した後乾燥を行った。次にこの乾燥造粒原料をさらに
粗粉砕し、６０メソシユの目の粗さのふるいにかけるこ
とにより、粒径のそろった原料粉末を作製した。
３ｗｔ％水溶液を原料粉末に対し１０ｗｔ％添加し再混
合した後乾燥を行った。次にこの乾燥造粒原料をさらに
粗粉砕し、６０メソシユの目の粗さのふるいにかけるこ
とにより、粒径のそろった原料粉末を作製した。
この原料粉末を金型に入れ面圧５００ ｋｇ／ｃｎｌで
加圧して形成した後、耐圧アルミナ製容器中に粒径０．
１〜０．５能のＡ＆ＺＯｆｆの粉末を分散させた上へ、
成形体を載置し、１０００℃で約２時間仮焼した後、真
空炉または水素雰囲気炉中で１００”Ｃ／ ｈ ｒの昇
温率で１７５０℃まで昇温、１７５０℃で２時間保持し
、その後１００℃／ ｈ ｒで降温することによりサン
プル１〜１２を作製した。
加圧して形成した後、耐圧アルミナ製容器中に粒径０．
１〜０．５能のＡ＆ＺＯｆｆの粉末を分散させた上へ、
成形体を載置し、１０００℃で約２時間仮焼した後、真
空炉または水素雰囲気炉中で１００”Ｃ／ ｈ ｒの昇
温率で１７５０℃まで昇温、１７５０℃で２時間保持し
、その後１００℃／ ｈ ｒで降温することによりサン
プル１〜１２を作製した。
これらの焼結体１０の嵩比重は３．９５〜３．９８で、
例えばサンプル１１ｋＬ１では相対密度（嵩比重の真比
重に占める割合）は９９．５％で、焼結体中の気孔がほ
とんど含まれておらず、また第２図の組織を示す模式図
の如く、アルミナ結晶粒へ〇粒成長がすすみ、その平均
粒径が２０μｍと適度に大きくなっているために粒界Ｂ
の割合が小さくなっていることが確かめられた。
例えばサンプル１１ｋＬ１では相対密度（嵩比重の真比
重に占める割合）は９９．５％で、焼結体中の気孔がほ
とんど含まれておらず、また第２図の組織を示す模式図
の如く、アルミナ結晶粒へ〇粒成長がすすみ、その平均
粒径が２０μｍと適度に大きくなっているために粒界Ｂ
の割合が小さくなっていることが確かめられた。
次にこれらの焼結体１０の耐電圧、耐チャネリング性、
曲げ強度を測定した結果について説明する。耐電圧の測
定は、この焼結体１０をダイヤモンド砥粒等を用いた研
磨盤を用いて厚さ１．０±０゜９５ｍｍに研磨加工し、
第３図に示す耐電圧測定装置にて実測した。すなわち焼
結体１０の一面に電極１１を４電ペースト等により貼り
付はシリコーンオイル１２中に浸漬する。そして焼結体
１０の電極１１の対向する面に、先端をニードル状に尖
らせたプローブ１３を固定し、この状態で電極ＩＩとプ
ローブ１３との間に定電圧電源１４から発振器１５とコ
イル１６とにより発生させた高電圧を、高電圧プローブ
１７とオシロスコープ１日でモニターしながら３０ｃｙ
ｃｌｅ／秒の周波数で毎秒Ｑ、 ｚｋ ｖづつ電圧を上
昇させ試料の破壊した電圧をその焼結体試料の耐電圧と
した。
曲げ強度を測定した結果について説明する。耐電圧の測
定は、この焼結体１０をダイヤモンド砥粒等を用いた研
磨盤を用いて厚さ１．０±０゜９５ｍｍに研磨加工し、
第３図に示す耐電圧測定装置にて実測した。すなわち焼
結体１０の一面に電極１１を４電ペースト等により貼り
付はシリコーンオイル１２中に浸漬する。そして焼結体
１０の電極１１の対向する面に、先端をニードル状に尖
らせたプローブ１３を固定し、この状態で電極ＩＩとプ
ローブ１３との間に定電圧電源１４から発振器１５とコ
イル１６とにより発生させた高電圧を、高電圧プローブ
１７とオシロスコープ１日でモニターしながら３０ｃｙ
ｃｌｅ／秒の周波数で毎秒Ｑ、 ｚｋ ｖづつ電圧を上
昇させ試料の破壊した電圧をその焼結体試料の耐電圧と
した。
次に耐チャネリング性の測定は、焼結体１０を直径３．
０ ”−０，０５ｖａｎ、長さ８．０±０．０５ｍｍの
形状に研磨加工し、第４図に示す耐チャネリング性評価
装置を用いて評価した。すなわち焼結体１０の両端に間
隔が２ＩＩｍとなるよう金属キャップ１９を接続し、密
封容器２０中で４気圧の加圧下で高電圧発生器２１で発
生させた３０Ｈｚの周波数の高電圧（１５ｋｖ）を印加
し、その焼結体１０表面上を沿面放電させた時の、放電
前と４０時間放電した後の焼結体１０の重量変化（消耗
減量）を測定し、時間当りの消耗減量を耐チャネリング
性とした。なお耐チャネリング性とは、焼結体の表面を
伝わって放電する沿面放電によりアルミナがけずられる
現象をいい、その実用的意味については後述する。− さらにこの焼結体１０の曲げ強度の測定は、この焼結体
を３ｍｌ×４■ｌｚＸ４０ｍｍの形状に加工し、スパン
；３０鶴で３点曲げ強度を測る方法で行った。第１表に
おいて従来品は平均粒径２．５μｍのＡｌｔ ０３９５
％とＳ ｉ Ｏｔ Ｍ ｇ ＯＣａ Ｏ系助剤５ｗｔ
％からなる原料粉末を電気炉中でｌＯＯ℃／ｈｒの昇温
率で１６５０℃まで昇温、１６５０℃で２時間保持、そ
の後１００℃／ ｈ ｒで降温する事により作製したも
のであり、表から明らかなごとく、それに比較して本発
明のものは、耐電圧で６０％以上、強度で２６％以上、
耐チャネリング性で１０分の１という性能の向上が達成
された。（サンプルＮ１１ｌ、３） 従来品においては助剤（ＳｉＯｚ Ｍｇ０−Ｃａｂ）
が低融点であり、また粒界Ｂ中に気孔が多く存在するた
めに耐電圧が低いと考えられる。
０ ”−０，０５ｖａｎ、長さ８．０±０．０５ｍｍの
形状に研磨加工し、第４図に示す耐チャネリング性評価
装置を用いて評価した。すなわち焼結体１０の両端に間
隔が２ＩＩｍとなるよう金属キャップ１９を接続し、密
封容器２０中で４気圧の加圧下で高電圧発生器２１で発
生させた３０Ｈｚの周波数の高電圧（１５ｋｖ）を印加
し、その焼結体１０表面上を沿面放電させた時の、放電
前と４０時間放電した後の焼結体１０の重量変化（消耗
減量）を測定し、時間当りの消耗減量を耐チャネリング
性とした。なお耐チャネリング性とは、焼結体の表面を
伝わって放電する沿面放電によりアルミナがけずられる
現象をいい、その実用的意味については後述する。− さらにこの焼結体１０の曲げ強度の測定は、この焼結体
を３ｍｌ×４■ｌｚＸ４０ｍｍの形状に加工し、スパン
；３０鶴で３点曲げ強度を測る方法で行った。第１表に
おいて従来品は平均粒径２．５μｍのＡｌｔ ０３９５
％とＳ ｉ Ｏｔ Ｍ ｇ ＯＣａ Ｏ系助剤５ｗｔ
％からなる原料粉末を電気炉中でｌＯＯ℃／ｈｒの昇温
率で１６５０℃まで昇温、１６５０℃で２時間保持、そ
の後１００℃／ ｈ ｒで降温する事により作製したも
のであり、表から明らかなごとく、それに比較して本発
明のものは、耐電圧で６０％以上、強度で２６％以上、
耐チャネリング性で１０分の１という性能の向上が達成
された。（サンプルＮ１１ｌ、３） 従来品においては助剤（ＳｉＯｚ Ｍｇ０−Ｃａｂ）
が低融点であり、また粒界Ｂ中に気孔が多く存在するた
めに耐電圧が低いと考えられる。
このＡ１．０．ｌの耐電圧を向上させるには、この助剤
をなくせば良いのであるが、助剤がないと低温では焼結
せず、高温で焼結すると異常粒成長がおきる。そこで、
本発明は微粒のＡｌ１ｔＯｘに少量の粒成長抑制剤とし
て第１の必須添加成分であるＭｇＯ１及び粒界を高融点
化できる添加剤としての第２の必須添加成分ＸであるＹ
２０３ 、Ｌａ。
をなくせば良いのであるが、助剤がないと低温では焼結
せず、高温で焼結すると異常粒成長がおきる。そこで、
本発明は微粒のＡｌ１ｔＯｘに少量の粒成長抑制剤とし
て第１の必須添加成分であるＭｇＯ１及び粒界を高融点
化できる添加剤としての第２の必須添加成分ＸであるＹ
２０３ 、Ｌａ。
Ｏｚ 、Ｚ ｒ Ｑ□より選ばれた１つ以上を添加し真
空または水素雰囲気の高温で焼結するものである。
空または水素雰囲気の高温で焼結するものである。
本方法では粒径は、通常大気中で焼結する時よりも雰囲
気の影言で粒成長速度が大きくなるという効果と、適度
にそれを抑制するＭｇＯの効果とアルミナ粒界の高抵抗
化をはかる添加剤の効果を抑制する事により、第２図に
示す組織の様に適度に結晶粒径が大きくなり、粒界の空
孔が減少し緻密化したアルミナ焼結体になる。このアル
ミナ焼結体は粒界が高融点で空孔、ガラス層などの耐電
圧を低下させる要因を少なくできる組織であるため高い
耐電圧性能を有する。
気の影言で粒成長速度が大きくなるという効果と、適度
にそれを抑制するＭｇＯの効果とアルミナ粒界の高抵抗
化をはかる添加剤の効果を抑制する事により、第２図に
示す組織の様に適度に結晶粒径が大きくなり、粒界の空
孔が減少し緻密化したアルミナ焼結体になる。このアル
ミナ焼結体は粒界が高融点で空孔、ガラス層などの耐電
圧を低下させる要因を少なくできる組織であるため高い
耐電圧性能を有する。
次にこの緻密なアルミナ焼結体のアルミナ平均粒子径と
耐電圧、曲げ強度の関係を調べた結果を第５図に示す。
耐電圧、曲げ強度の関係を調べた結果を第５図に示す。
図から明らかでように平均粒径が大きくなると耐電圧が
向上し、曲げ強度が低下する事がわかった。例えば内燃
機関の点火栓用碍子は耐電圧のみならず機械的強度も要
求され、その曲げ強度は３０ｋｇ／−以上必要である。
向上し、曲げ強度が低下する事がわかった。例えば内燃
機関の点火栓用碍子は耐電圧のみならず機械的強度も要
求され、その曲げ強度は３０ｋｇ／−以上必要である。
従ってアルミナ結晶粒の粒径を５０μｍ以下とする必要
がある。しかしながら粒径を３μｍ以下にすると相対密
度が低く、粒界に空孔が多く存在するようになり、耐電
圧が低下する。粒径を３〜５０μｍに制御する事により
、高耐電圧、高強度なアルミナ焼結体が得られた。この
粒径は、粒成長抑制効果のあるＭｇＯの添加量および焼
結温度によって変化するが、焼成温度は１６５０℃以下
では焼結できず、１８００℃以上では異常粒成長がおこ
る。
がある。しかしながら粒径を３μｍ以下にすると相対密
度が低く、粒界に空孔が多く存在するようになり、耐電
圧が低下する。粒径を３〜５０μｍに制御する事により
、高耐電圧、高強度なアルミナ焼結体が得られた。この
粒径は、粒成長抑制効果のあるＭｇＯの添加量および焼
結温度によって変化するが、焼成温度は１６５０℃以下
では焼結できず、１８００℃以上では異常粒成長がおこ
る。
一方、ＭｇＯがＱ、 ２ｗ ｔ％以下では異常粒成長を
抑制できず、粒径は５０μ以上となり、２．５ ｗ ｔ
％以上では、焼結密度が上がらない。すなわち、粒径が
３μｍ以下で空孔が多く生成し、耐電圧があがらない。
抑制できず、粒径は５０μ以上となり、２．５ ｗ ｔ
％以上では、焼結密度が上がらない。すなわち、粒径が
３μｍ以下で空孔が多く生成し、耐電圧があがらない。
第２図の必須添加成分Ｘが１ｗｔ％以下では高融点粒界
が生成されず高耐電圧が得られず、１０ｗｔ％以上では
焼結密度が上がらない。すなわち粒径の大きなもの（５
０μｍ以上）と小さいもの（３μｍ以下）が不均一に存
在し、同時に空孔が多く生成し、耐電圧があがらない。
が生成されず高耐電圧が得られず、１０ｗｔ％以上では
焼結密度が上がらない。すなわち粒径の大きなもの（５
０μｍ以上）と小さいもの（３μｍ以下）が不均一に存
在し、同時に空孔が多く生成し、耐電圧があがらない。
従って主成分であるＡｌ□０３、第１．第２の必須添加
成分の重量割合は、第１図の三成分系組成図の斜線部で
示される領域が好適である。
成分の重量割合は、第１図の三成分系組成図の斜線部で
示される領域が好適である。
次に第２の必須添加成分であるＹｔ Ｃｈ 、 ｌ、ａ
ｔｏｊ、ｚｒｏ□の働きについて、さらに詳細に説明す
る。ＹＺ Ｏ−＋ 、Ｌａｇ Ｃｈは、各々ＡｌｚＯｘ
と反応して主に粒界にＹ３ Ａ １ ｓ ＯＩｔ、（融
点１９７０℃）、ＬａＡｌ０１（融点２１１０℃）を形
成する。ＺｒＯ，はＡｌ２Ｏ２との反応性が弱いため粒
界とその近傍にＺｒ０ｚの相を析出する。
ｔｏｊ、ｚｒｏ□の働きについて、さらに詳細に説明す
る。ＹＺ Ｏ−＋ 、Ｌａｇ Ｃｈは、各々ＡｌｚＯｘ
と反応して主に粒界にＹ３ Ａ １ ｓ ＯＩｔ、（融
点１９７０℃）、ＬａＡｌ０１（融点２１１０℃）を形
成する。ＺｒＯ，はＡｌ２Ｏ２との反応性が弱いため粒
界とその近傍にＺｒ０ｚの相を析出する。
（ＺｒＯｚは融点２６７５℃）
この中でＹ、ｏｚとＡｌ１２０２の反応生成物は比較的
低温で生成するため低温でＡｌ１ｚＯｓの焼結を進める
事ができる。ＭｇＯとＹ２Ｏ，を添加した組成を真空ま
たは水素雰囲気中１６５０〜１７５０℃で焼成した時高
い耐電圧が得られる理由としては、この焼成温度域で’
ｉ’ｚ ０２とＭｇＯの各々の焼結促進と焼結抑制の効
果を有効に利用して非常に緻密な組織が得られるためで
あると考えられる。（サンプル隘３．阻１１） Ｌａｇ ｏｊ 、Ｚｒ０ｚのうち１種およびＭｇＯのＡ
１．Ｏ，への添加（磁４． ｌ！１５）はこれらとＡｌ
ｔｏｓの反応がｙｚ Ｏ，に比べ若干高い温度で始まる
ため１６５０〜１７５０℃の焼成では若干嵩比重が小さ
くなる。しかし耐電圧は主に粒界に存在するＺ ｒ Ｏ
ｚ 、Ｌ ａ Ａ １０３の融点が十分に高く、また嵩
比重も従来品よりも大きいので十分高い値が得られる。
低温で生成するため低温でＡｌ１ｚＯｓの焼結を進める
事ができる。ＭｇＯとＹ２Ｏ，を添加した組成を真空ま
たは水素雰囲気中１６５０〜１７５０℃で焼成した時高
い耐電圧が得られる理由としては、この焼成温度域で’
ｉ’ｚ ０２とＭｇＯの各々の焼結促進と焼結抑制の効
果を有効に利用して非常に緻密な組織が得られるためで
あると考えられる。（サンプル隘３．阻１１） Ｌａｇ ｏｊ 、Ｚｒ０ｚのうち１種およびＭｇＯのＡ
１．Ｏ，への添加（磁４． ｌ！１５）はこれらとＡｌ
ｔｏｓの反応がｙｚ Ｏ，に比べ若干高い温度で始まる
ため１６５０〜１７５０℃の焼成では若干嵩比重が小さ
くなる。しかし耐電圧は主に粒界に存在するＺ ｒ Ｏ
ｚ 、Ｌ ａ Ａ １０３の融点が十分に高く、また嵩
比重も従来品よりも大きいので十分高い値が得られる。
ＺｒＯ□の添加量が１０ｗｔ％より多くなるとＺｒＯ，
自体は高温でイオン導電性となるため耐電圧が低下する
。しかし、ＺｒＯ，をｌ ９ｗｔ％以下の適量添加する
事により強度向上と耐電圧向上においてとくに強度向上
に効果のある事がわかる。（サンプル１ｌｋＬ５．Ｎａ
７）また、ＹＺ ０．。
自体は高温でイオン導電性となるため耐電圧が低下する
。しかし、ＺｒＯ，をｌ ９ｗｔ％以下の適量添加する
事により強度向上と耐電圧向上においてとくに強度向上
に効果のある事がわかる。（サンプル１ｌｋＬ５．Ｎａ
７）また、ＹＺ ０．。
Ｌ ａｔ Ｏｓ ＋ Ｚ ｒ Ｏｚとも添加量を増加
させるとＡｌ１ｏ＊への同容限界を超えて、焼結過程で
、助剤の未反応部が残り焼成体が不均一となるため焼結
助剤の働きをしなくなる。助剤添加量としてはｌ ９ｗ
ｔ％以下が適当でこれをこえると前記のように焼結組織
が不均一質となり十分な耐電圧が得られない。
させるとＡｌ１ｏ＊への同容限界を超えて、焼結過程で
、助剤の未反応部が残り焼成体が不均一となるため焼結
助剤の働きをしなくなる。助剤添加量としてはｌ ９ｗ
ｔ％以下が適当でこれをこえると前記のように焼結組織
が不均一質となり十分な耐電圧が得られない。
助剤がＹｔ Ｏｗｌ 、 Ｌ ａｚ Ｃ１＋ 、 Ｚ
ｒ Ｏｔをあわせて１９ｗｔ％以下であれば（サンプ
ル１ｌｈ６〜８）従来例に比較し十分高い耐電圧が得ら
れる。
ｒ Ｏｔをあわせて１９ｗｔ％以下であれば（サンプ
ル１ｌｈ６〜８）従来例に比較し十分高い耐電圧が得ら
れる。
これらの結果より、十分高い耐電圧を得るためには、ア
ルミナ材自体の緻密組織化と粒界とその付近を高融点材
質にすれば良い事がわかる。
ルミナ材自体の緻密組織化と粒界とその付近を高融点材
質にすれば良い事がわかる。
一般にアルミナ質磁器の強度については通常、焼結時の
結晶粒の大きさが重要で強度を向上させるためには微細
な粒子により緻密な組織を形成するように製造法が検討
されている。強度を必要とされる材料は結合エネルギー
が大きいため非常に高温か、多量の助剤を添加して微粒
から成る緻密な焼結体を得るよう試みられている。
結晶粒の大きさが重要で強度を向上させるためには微細
な粒子により緻密な組織を形成するように製造法が検討
されている。強度を必要とされる材料は結合エネルギー
が大きいため非常に高温か、多量の助剤を添加して微粒
から成る緻密な焼結体を得るよう試みられている。
本案の方法によれば、助剤として高融点材粒界を形成す
るＹ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＺｒＯ，の量を適当に選定す
る事により平均粒子径の制御が可能となるため従来より
も耐電圧、曲げ強度の優れたアルミナ質磁器組成物を得
る事ができる。
るＹ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＺｒＯ，の量を適当に選定す
る事により平均粒子径の制御が可能となるため従来より
も耐電圧、曲げ強度の優れたアルミナ質磁器組成物を得
る事ができる。
次に本発明の高アルミナ質磁器が有効に用いられる内燃
機関用点火栓について第６図に基づいて詳述する。沿面
放電型の点火栓３０は、エンジンのシリンダ内に置かれ
高電圧を発生するコイルからの印加電圧によって中心電
極３１と接地電極３２の間で、絶縁碍子３４の沿面放電
部３４ａに沿って放電を行わせる事によってガソリンと
空気の混合気を着火させる働きをもつもので、絶縁碍子
上を沿面放電させるため、カーボンが燃えて、くすぶり
がなくなり、着火性が向上するという効果を有する点火
栓である。燃料が通常空燃比よりも小さい場合や他の着
火しにくい燃料では中心電極３１と接地電極３２の間に
通常より高電圧を印加しないと良好な着火を生じさせる
ことができない。
機関用点火栓について第６図に基づいて詳述する。沿面
放電型の点火栓３０は、エンジンのシリンダ内に置かれ
高電圧を発生するコイルからの印加電圧によって中心電
極３１と接地電極３２の間で、絶縁碍子３４の沿面放電
部３４ａに沿って放電を行わせる事によってガソリンと
空気の混合気を着火させる働きをもつもので、絶縁碍子
上を沿面放電させるため、カーボンが燃えて、くすぶり
がなくなり、着火性が向上するという効果を有する点火
栓である。燃料が通常空燃比よりも小さい場合や他の着
火しにくい燃料では中心電極３１と接地電極３２の間に
通常より高電圧を印加しないと良好な着火を生じさせる
ことができない。
しかるに電圧がある大きさ以上になると絶縁碍子３４の
一部が破壊されピンホールが生ずる。この状態になると
接地電極３２と中心電極３Ｉ間に生ずるべき放電がハウ
ジング３３と中心電極３１間で生じてしまい失火を起こ
す。
一部が破壊されピンホールが生ずる。この状態になると
接地電極３２と中心電極３Ｉ間に生ずるべき放電がハウ
ジング３３と中心電極３１間で生じてしまい失火を起こ
す。
従来の絶縁碍子材であるＡｌ２Ｏ，にＳｉＯ□−ＭｇＯ
−ＣａＯ系のフラックスを添加した材料は表面にボイド
と呼ばれる凹部や、粒界に気孔が多く存在する。これに
高電圧が印加されると、これらの欠陥に電位が集中しそ
の電位勾配によって粒界に存在する動きやすいイオンに
よる電流が流れ、この電流による発熱がさらに可動イオ
ン数を増加させる事によりさらに電流が流れて発熱する
というサイクルを繰り返す。この発熱量がアルミナの分
解エネルギーよりも過大となった時に破壊が生ずる。
−ＣａＯ系のフラックスを添加した材料は表面にボイド
と呼ばれる凹部や、粒界に気孔が多く存在する。これに
高電圧が印加されると、これらの欠陥に電位が集中しそ
の電位勾配によって粒界に存在する動きやすいイオンに
よる電流が流れ、この電流による発熱がさらに可動イオ
ン数を増加させる事によりさらに電流が流れて発熱する
というサイクルを繰り返す。この発熱量がアルミナの分
解エネルギーよりも過大となった時に破壊が生ずる。
本発明者等は破壊が最初粒界にあるガラス成分から始ま
る事を見出し、本発明に至ったもので、粒界をより高融
点の材料とし、緻密にさせ、粒径を大きくする事により
耐電圧を向上させる事ができる。
る事を見出し、本発明に至ったもので、粒界をより高融
点の材料とし、緻密にさせ、粒径を大きくする事により
耐電圧を向上させる事ができる。
また、上記のような沿面放電型点火栓の場合には、絶縁
碍子３４のチャネリング性が問題になっており、従来の
磁器では低融点の助材として用いられたＳｉｎｇ −Ｍ
ｇＯ−ＣａＯが放電により、溶融、蒸発し、大きな溝が
生成するため火花放電が溝中で生じガソリン着火性が悪
くなる。これに対しても本発明によれば、粒界が高融点
で緻密に形成できるため溝の生成が少なく、着火性が低
下しないという効果もある。
碍子３４のチャネリング性が問題になっており、従来の
磁器では低融点の助材として用いられたＳｉｎｇ −Ｍ
ｇＯ−ＣａＯが放電により、溶融、蒸発し、大きな溝が
生成するため火花放電が溝中で生じガソリン着火性が悪
くなる。これに対しても本発明によれば、粒界が高融点
で緻密に形成できるため溝の生成が少なく、着火性が低
下しないという効果もある。
第１図は本発明の高アルミナ！磁器の原料組成割合の領
域を示す三成分系組成図、第２図は前記高アルミナ質磁
器の組織を示す拡大模式図、第３図９第４図は耐電圧及
び耐チャネリング性の測定装置を示す模式図、第５図は
平均粒径と耐電圧、曲げ強度との関係を示す特性図、第
６図は本発明の高アルミナ質磁器が有効に用いられる内
燃機関用点火栓の構造を示す部分破断面図である。
域を示す三成分系組成図、第２図は前記高アルミナ質磁
器の組織を示す拡大模式図、第３図９第４図は耐電圧及
び耐チャネリング性の測定装置を示す模式図、第５図は
平均粒径と耐電圧、曲げ強度との関係を示す特性図、第
６図は本発明の高アルミナ質磁器が有効に用いられる内
燃機関用点火栓の構造を示す部分破断面図である。
Claims (1)
- 第１の必須添加成分としてＭｇＯを０．２〜２．５ｗ
ｔ％、第２の必須添加成分としてＹ＿２Ｏ＿３、Ｌａ＿
２Ｏ＿３、ＺｒＯ＿２より選ばれた１つ以上を合計で１
〜１０ｗｔ％を含み、残部がＡｌ＿２Ｏ＿３からなる原
料混合物を、所望の形状に成形し、真空または水素雰囲
気中で１６５０〜１８００℃の温度で焼結することを特
徴とする高絶縁性高アルミナ質磁器組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61028144A JPS62187156A (ja) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | 高絶縁性高アルミナ質磁器組成物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61028144A JPS62187156A (ja) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | 高絶縁性高アルミナ質磁器組成物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62187156A true JPS62187156A (ja) | 1987-08-15 |
Family
ID=12240566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61028144A Pending JPS62187156A (ja) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | 高絶縁性高アルミナ質磁器組成物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62187156A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01201068A (ja) * | 1988-02-05 | 1989-08-14 | Ulvac Corp | セラミツクス系絶縁物 |
| JP2001048637A (ja) * | 1999-08-04 | 2001-02-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | アルミナ基焼結体及びその製造方法 |
| JP2001335360A (ja) * | 2000-05-24 | 2001-12-04 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ用絶縁体及びスパークプラグ |
| CN1316695C (zh) * | 2002-12-31 | 2007-05-16 | 中国建筑材料科学研究院 | 陶瓷聚光腔材料、陶瓷聚光腔及其制造方法 |
| JP2007269524A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Kyocera Corp | 絶縁セラミックとそれを用いたセラミックヒータおよびヒータ一体型素子。 |
| US7598661B2 (en) * | 2006-06-23 | 2009-10-06 | Federal-Mogul World Wide, Inc | Spark plug |
| JP2010077012A (ja) * | 2008-09-01 | 2010-04-08 | Ngk Insulators Ltd | 酸化アルミニウム焼結体及びその製法 |
| JP2014220136A (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | 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 |
| WO2025187401A1 (ja) * | 2024-03-07 | 2025-09-12 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス焼結体、ベアリングボール、および、切削工具 |
-
1986
- 1986-02-12 JP JP61028144A patent/JPS62187156A/ja active Pending
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| WO2025187401A1 (ja) * | 2024-03-07 | 2025-09-12 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス焼結体、ベアリングボール、および、切削工具 |
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