專利名稱：內(nèi)燃機用火花塞及制造該火花塞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機用火花塞及一種制造該火花塞的方法。
背景技術(shù)：
在用于點火如汽車用汽油發(fā)動機等內(nèi)燃機的火花塞中，隨著近些年發(fā)動機的進步，發(fā)動機蓋(engine head)構(gòu)造日益復(fù)雜。此外，由于火花塞的安裝空間的減小，所以要求火花塞的小型化和其直徑的減小。為了使火花塞小型化和減小火花塞的直徑，具有固定至發(fā)動機蓋的安裝部的金屬殼體的直徑減小，保持在金屬殼體內(nèi)的絕緣體的厚度必需變薄，并且減小絕緣體直徑。
然而，當(dāng)使絕緣體變薄且減小其直徑時，在包圍絕緣體周圍的金屬殼體與插入在貫通絕緣體的軸向孔中的中心電極之間產(chǎn)生介質(zhì)擊穿的趨勢可能增加。此外，難以確保耐電壓。為了滿足這些相矛盾的需求，期望絕緣體的耐電壓高。
作為一種解決上述問題的具體手段，例如，日本特開平No.9-272273號公報公開了一種具有不大于0.5％氣孔率的氧化鋁陶瓷。此外，日本特開平No.11-45143號公報公開了一種氧化鋁基燒結(jié)體，該氧化鋁基燒結(jié)體具有在預(yù)定的鏡面研磨面上露出、占有不超過4％的鏡面研磨面且最大長度不超過15μm的氣孔。

發(fā)明內(nèi)容
然而，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人進行的研究，發(fā)現(xiàn)絕緣體的介質(zhì)擊穿不僅可能在存在任何巨大氣孔或氣孔的最大長軸不小于15μm的情況下發(fā)生，而且還可能在每個氣孔都小但大量氣孔密集存在的情況下發(fā)生，這可能成為介質(zhì)擊穿的起點。也就是說，盡管在現(xiàn)有技術(shù)中允許這種密集的氣孔，但實際上，當(dāng)絕緣體薄和其直徑減小時，這種密集的氣孔不是優(yōu)選的。
因此，為了解決上述問題完成了本發(fā)明，而且本發(fā)明的目的是提供一種包括高耐電壓絕緣體的高可靠性的內(nèi)燃機用火花塞和一種制造該火花塞的方法。
一種解決上述問題的手段是內(nèi)燃機用火花塞(下文中也稱作“火花塞”)，其包括筒狀金屬殼體，其具有絕緣體保持孔；筒狀絕緣體，在其中包括沿軸線方向延伸的軸向孔，且所述筒狀絕緣體與所述金屬殼體的所述絕緣體保持孔卡合；以及中心電極，其被保持在所述絕緣體的所述軸向孔中，其中，所述絕緣體具有在由所述金屬殼體包圍的被包圍部的預(yù)定鏡面研磨截面用作觀察區(qū)域以觀察暴露于所述觀察區(qū)域中的氣孔的情況下，在所述觀察區(qū)域中的任何位置暴露于直徑為50μm的判定區(qū)域中的一個或多個氣孔占所述判定區(qū)域的不超過40％的組織。
在觀察區(qū)域中，當(dāng)在絕緣體的直徑為50μm的判定區(qū)域中含有單獨氣孔，并且該單獨氣孔占據(jù)超過40％的判定區(qū)域時，可能存在大直徑的巨大氣孔。而且，當(dāng)在直徑為50μm的判定區(qū)域中含有許多氣孔，并且這些氣孔占據(jù)超過40％的判定區(qū)域時，可能存在許多氣孔聚集的氣孔群(下文中稱作“聚集氣孔群”)。
在絕緣體中存在巨大氣孔的情況下，當(dāng)向火花塞施加放電高壓或向絕緣體施加高電場時，易于發(fā)生從存在巨大氣孔的位置開始穿透絕緣體的介質(zhì)擊穿。
類似地，在絕緣體中存在聚集氣孔群的情況下，當(dāng)向絕緣體施加高電場時，易于發(fā)生從存在聚集氣孔群的位置開始的絕緣體的介質(zhì)擊穿。造成上述情況的可能原因是整個聚集氣孔群引起與幾乎等于該氣孔群大小的巨大氣孔的影響相同的影響。
因此，當(dāng)采用直徑或最大長軸作為判定絕緣體的耐電壓品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)時，結(jié)果未必是真實的。這是因為當(dāng)形成聚集氣孔群的每個氣孔都具有小尺寸直徑時，即使觀察區(qū)域中存在聚集氣孔群，也可能不會被認(rèn)為是聚集氣孔。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明的火花塞采用以下這種絕緣體，該絕緣體具有當(dāng)觀察觀察區(qū)域中的氣孔時，在觀察區(qū)域中的任何位置包含在直徑為50μm的判定區(qū)域中的一個或多個氣孔占不超過40％的判定區(qū)域的組織。也就是說，根據(jù)本發(fā)明的火花塞采用以下這種絕緣體，該絕緣體至少在被包圍部中既不包含占超過40％的判定區(qū)域的巨大氣孔，也不包含占超過40％的判定區(qū)域的聚集氣孔群。這樣，就不可能發(fā)生從存在巨大氣孔或聚集氣孔群的位置開始的穿透絕緣體的介質(zhì)擊穿(穿透破壞)，從而獲得可靠的火花塞。
此外，在如上所述的內(nèi)燃機用火花塞中，沿所述軸線方向，火花塞的將被插入內(nèi)燃機的一端稱為“前側(cè)”，而火花塞的位于內(nèi)燃機外部的另一端稱為“后側(cè)”時，其中，所述金屬殼體包括沿徑向向內(nèi)突出的卡合凸部，該卡合凸部包括位于其后側(cè)的后卡合面；和位于所述卡合凸部的前側(cè)的前筒部，該前筒部具有比所述卡合凸部的內(nèi)徑大的內(nèi)徑，其中，所述絕緣體包括中間主干部，其包括位于所述中間主干部的前側(cè)并與所述金屬殼體的所述后卡合面從后側(cè)卡合的卡合臺肩面；和位于所述中間主干部的前側(cè)的長腿部，該長腿部具有比所述中間主干部的直徑小的直徑并與所述前筒部形成空間；其中，在所述絕緣體中，所述長腿部的面對所述卡合凸部的部分在垂直于所述軸線的徑向上具有不超過1.80mm的厚度。
在該火花塞中，在絕緣體的長腿部中，與卡合凸部相對的部分在垂直于軸線的徑向上具有不超過1.80mm的厚度。在包含這樣的薄絕緣體的火花塞中，當(dāng)絕緣體內(nèi)含有巨大氣孔或聚集氣孔群時，在絕緣體中易于發(fā)生從存在巨大氣孔或聚集氣孔群的位置開始的穿透破壞。
因此，如上所述，由于火花塞不包含一個或多個氣孔占超過40％的判定區(qū)域的巨大氣孔或聚集氣孔群，所以盡管具有薄的絕緣體，仍可獲得包括高耐電壓絕緣體的高可靠性火花塞。
此外，在火花塞中，即使施加最大值為36kV的火花放電波形電壓，而在金屬殼體和中心電極之間不產(chǎn)生火花放電，絕緣體也可保持絕緣而不會引起任何穿透破壞。
此外，解決上述問題的另一個手段是一種制造內(nèi)燃機用火花塞的方法，所述火花塞包括筒狀金屬殼體，其具有絕緣體保持孔；筒狀絕緣體，在其中包括沿軸線方向延伸的軸向孔，且所述筒狀絕緣體與所述金屬殼體的所述絕緣體保持孔卡合；以及中心電極，其被保持在所述絕緣體的所述軸向孔中，所述方法包括以下步驟漿體形成步驟，在該步驟中，將主要由氧化鋁粉末組成的原材料粉末和有機粘結(jié)劑與溶劑進行捏合(knead)以形成漿體；消泡步驟，在該步驟中，將上述形成的漿體置于低壓環(huán)境下以進行消泡；?；襟E，在該步驟中，將上述消過泡的漿體形成為粒狀體；以及壓制步驟，在該步驟中，將上述形成的粒狀體填充在模子中并進行壓縮以形成壓制成型體(press-molded body)。
絕緣體中形成聚集氣孔群的原因在于由于漿體中包含的氣泡造成的空隙殘留在粒狀體中，所以當(dāng)粒狀體在壓制成型步驟被壓碎(crush)時，由空隙造成的氣泡殘留在壓制成型體中。因此，聚集氣孔群很可能殘留在通過燒結(jié)壓制成型體形成的絕緣體中。
另一方面，在本發(fā)明的制造內(nèi)燃機用火花塞的方法中，依次通過漿體形成步驟、消泡步驟、?；襟E和壓制步驟而形成絕緣體。因此，由于漿體在消泡步驟中被消泡，所以漿體中含有的氣泡在漿體形成的捏合過程等可被釋放出來。從而，由漿體中含有的氣泡而導(dǎo)致的空隙不可能殘留在粒化步驟形成的粒狀體中。結(jié)果，當(dāng)在壓制步驟通過壓碎粒狀體來形成壓制成型體時，可防止上述空隙導(dǎo)致的氣泡遺留在壓制成型體中。此外，當(dāng)燒結(jié)壓制成型體時，絕緣體中不會殘留聚集氣孔群，從而可獲得高耐電壓的絕緣體和高可靠性的內(nèi)燃機用火花塞。
此外，將漿體置于低壓環(huán)境下的消泡步驟的例子包括將漿體放置在通過真空泵減壓的腔室中的真空消泡法。
此外，本發(fā)明提供一種制造上述內(nèi)燃機用火花塞的方法，其中，所述氧化鋁粉末優(yōu)選具有不超過1.0μm的平均粒徑。
當(dāng)氧化鋁粉末的平均粒徑小時，氧化鋁粉末的表面面積相對增大，可實現(xiàn)改善燒結(jié)，從而獲得致密的絕緣體。另一方面，當(dāng)氧化鋁粉末的平均粒徑不超過1.0μm時，漿體的粘度變高，在漿體中易于包裹氣泡。因此，當(dāng)氧化鋁粉末的平均粒徑不超過1.0μm時，利用消泡步驟的消泡對充分防止通過燒結(jié)壓制成型體形成的絕緣體中殘留聚集氣孔群具有顯著效果。
此外，本發(fā)明提供根據(jù)上述任何一個方面的制造內(nèi)燃機用火花塞的方法，其中，所述漿體優(yōu)選不含有促使氣泡釋放的添加劑。
如果漿體不含有如防沫劑、分散劑等促使氣泡釋放的任何添加劑，則消泡步驟帶來顯著的效果。


圖1是示出根據(jù)實施例的火花塞的構(gòu)造的縱向剖視圖。
圖2是示出圖1所示的火花塞的前部的局部放大剖視圖。
圖3是示出根據(jù)實施例的火花塞中的絕緣體的整個觀察區(qū)域(鏡面研磨截面)的SEM照片。
圖4是示出根據(jù)實施例的火花塞的絕緣體的觀察區(qū)域的測定視野的SEM照片。
圖5是示出圖4的觀察視野中出現(xiàn)的陶瓷表面和氣孔部分被二值化的情形的說明圖。
圖6是示出根據(jù)比較形態(tài)1的火花塞的絕緣體的觀察區(qū)域(鏡面研磨截面)的SEM照片的例子。
圖7是示出根據(jù)比較形態(tài)1的火花塞中的絕緣體的觀察區(qū)域的測定視野的SEM照片。
圖8是示出圖7的觀察視野中出現(xiàn)的陶瓷表面和氣孔部分被二值化的情形的說明圖。
圖9是示出根據(jù)比較形態(tài)2的火花塞的絕緣體的觀察區(qū)域(鏡面研磨截面)的SEM照片的例子。
圖10是示出根據(jù)比較形態(tài)2的火花塞的絕緣體的觀察區(qū)域的測定視野的SEM照片。
圖11是示出圖10的觀察視野中出現(xiàn)的陶瓷表面和氣孔部分被二值化的情形的說明圖。
圖12是示出用于計算觀察區(qū)域的判定區(qū)域中的氣孔占有面積率的程序的流程圖。
圖13是示出根據(jù)實施例的火花塞的制造過程中的絕緣體的制造步驟的流程圖。
具體實施例方式
以下將參照

本發(fā)明的實施例。
圖1和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的火花塞1。圖1是火花塞的縱向剖視圖。圖2是火花塞的前部的局部放大剖視圖。在本說明書的實施例中，沿軸線Z的方向被稱為軸線方向(即，圖1和圖2中的上下方向)，火花塞1的將被插入內(nèi)燃機(未示出)的一端(圖1和圖2中的下側(cè))被稱為“前側(cè)”，而火花塞1的位于內(nèi)燃機外部的另一端(圖1和圖2中的上側(cè))被稱為“后側(cè)”。
火花塞1由具有絕緣體保持孔10H的筒狀金屬殼體10、其中包含沿軸線方向延伸的軸向孔20H并與金屬殼體10的絕緣體保持孔10H卡合的絕緣體20、以及保持在絕緣體20的軸向孔20H中的中心電極30和同樣保持在軸向孔20H中的端子接頭40構(gòu)成。
外部電極80的一端通過焊接與金屬殼體10的前端側(cè)10S接合，外部電極80的另一端在橫向上彎曲，使得另一端的一側(cè)面向中心電極30的前端部31。結(jié)果，在外部電極80和中心電極30之間形成火花放電間隙G。
金屬殼體10由低碳鋼等金屬構(gòu)成，并成形為筒以用作火花塞1的外殼(housing)。在金屬殼體10中，在位于前側(cè)的前部12的外周面上形成用于將火花塞1安裝至發(fā)動機氣缸體(engine block，未示出)的安裝螺紋11。在根據(jù)本實施例的火花塞1中，安裝螺紋11的公稱設(shè)計(nominal designation)為M12。安裝螺紋11也可以是公稱設(shè)計為小于M12的M10。然而，本說明書中的安裝螺紋11的公稱設(shè)計是指在ISO 2705(M12)、ISO 2704(M10)等中規(guī)定的值，自然地，在這些標(biāo)準(zhǔn)中提供的尺寸公差范圍之內(nèi)的變動是允許的。
金屬殼體10包括大直徑部16，其直徑大于前部12的直徑且徑向向外突出；中間部17，其直徑小于大直徑部16的直徑；以及工具卡合部18，其位于前部12的后面(圖中的上側(cè))。當(dāng)安裝火花塞1時，工具卡合部18用于與如扳手和旋鉗等工具卡合，并且該工具卡合部18具有六角柱狀外周。在前部12中，具有位于后面且與大直徑部16相連的中間筒部15，卡合凸部14徑向向內(nèi)突出且位于中間筒部15與包括頂端面10S的前筒部13之間。
絕緣體20由氧化鋁系陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成，在氧化鋁系陶瓷燒結(jié)體中形成沿軸線方向延伸的軸向孔20H。在軸向孔20H的后側(cè)，端子部41從絕緣體20的后端面20B突出，在柱狀軸部42被保持在軸向孔20H中時，通過導(dǎo)電玻璃密封70固定端子接頭40。另一方面，在軸向孔20H的前側(cè)，中心電極30通過導(dǎo)電玻璃密封60固定，使得中心電極30的前端部31從絕緣體20的前端20S突出。此外，在軸向孔20H中，在端子接頭40的軸部42和中心電極30之間布置電阻元件50。
因而，中心電極30與端子接頭40通過電阻元件50和導(dǎo)電玻璃密封60、70電連接。注意，電阻元件50由電阻成分構(gòu)成，該電阻成分由玻璃粉末和導(dǎo)電材料粉末(必要時，添加除玻璃以外的陶瓷粉末)的混合粉末制成。中心電極30包括朝外突出的前端部31和位于后側(cè)的主體部32。主體部32由芯33和包圍芯33的筒狀覆蓋部34構(gòu)成，該芯33由促進散熱的Cu或Cu合金制成。前端部31和覆蓋部34由具有耐熱性的鎳合金等構(gòu)成。
在絕緣體20關(guān)于軸線方向的中央部分中，形成徑向向外突出的凸緣23。此外，在凸緣23的前側(cè)(圖中下側(cè))形成直徑小于凸緣23的直徑的中間主干部22。此外，在中間主干部22的更前側(cè)，形成大致錐狀的長腿部21。在中間主干部22與長腿部21之間形成卡合臺肩面22F，該卡合臺肩面22F的直徑臺階狀減小且朝向前方傾斜。更具體地，根據(jù)本實施例的火花塞1的長腿部21由以下部分構(gòu)成位于后側(cè)且具有筒狀外周面的筒狀部21C；以及位于該筒狀部前側(cè)(圖中下側(cè))且呈外部直徑朝向前側(cè)逐漸變細(xì)的圓臺形狀的錐狀部21T。在根據(jù)本實施例的火花塞1中，如圖2所示，筒狀部21C與錐狀部21T之間的關(guān)于軸線方向的邊界位于金屬殼體10的卡合凸部14的前側(cè)(圖中下側(cè))。因此，長腿部21的面對卡合凸部14的部分(即，面對卡合凸部14的內(nèi)周面14N的相對部21N)位于筒狀部21C內(nèi)。
此外，筒狀主體24形成在絕緣體20的凸緣23的后側(cè)。波紋狀部分(corrugation)24C形成在主體24后側(cè)的外周面上。在絕緣體20中，主體24的前部、凸緣23、中間主干部22和除了前端部的長腿部21是被金屬殼體10包圍的被包圍部25。
絕緣體20被從后側(cè)(圖中上側(cè))插入金屬殼體10的絕緣體保持孔10H中。中間主干部22的卡合臺肩面22F從后側(cè)(圖中上側(cè))通過環(huán)狀板片密封墊(plate packing)91與位于金屬殼體10的卡合凸部14后側(cè)且傾斜地面對后側(cè)的后卡合面14B卡合，使得絕緣體20與金屬殼體10的絕緣體保持孔10H卡合。
此外，在金屬殼體10中，與凸緣23的后側(cè)卡合的環(huán)狀線密封墊(line packing)92布置在工具卡合部18的內(nèi)部和絕緣體20的主體24的外周面之間的間隙中。在環(huán)狀線密封墊92的更后側(cè)，通過如滑石等填充層94，布置另一個環(huán)狀線密封墊93。然后，絕緣體20被朝向金屬殼體10的前側(cè)(圖中下側(cè))推壓，且金屬殼體10的后開口緣被朝向密封墊93彎邊(caulk)以形成彎邊部19。結(jié)果，絕緣體20被固定到金屬殼體10上。
注意，絕緣體20的軸向孔20H在其被插入到中心電極30的主體部32中的前部具有減小的直徑，并且可制成為在絕緣體20的長腿部21中放大其半徑尺寸(厚度)。
在根據(jù)本實施例的火花塞1中，在絕緣體20的長腿部21中，與金屬殼體10的卡合凸部14關(guān)于垂直于軸線Z的徑向(圖中水平方向)相對的部分(即，面對內(nèi)周面14N的相對部21N(筒狀部21C))，具有不超過1.80mm的厚度NT，更具體地，如1.77mm。
注意，在本實施例的火花塞1中，如上所述，通過筒狀部21C和錐狀部21T形成絕緣體20的長腿部21。這樣，面對卡合凸部14的內(nèi)周面14N的相對部21N被包括在筒狀部21C中，相對部21N的厚度NT與筒狀部21C的厚度相等。然而，可使筒狀部21C的尺寸關(guān)于軸線方向減小，或者整個長腿部21可朝向前側(cè)逐漸變細(xì)從而形成為圓臺狀(即，整個長腿部21被制成為錐狀部21T)。在該情況下，面對內(nèi)周面14N的相對部21N的厚度NT關(guān)于軸線方向變化。因此，相對部21N的代表性厚度是在相對部中最窄部位測得的厚度。
除根據(jù)本實施例的火花塞1之外，根據(jù)比較形態(tài)1和2的火花塞用于測定每個火花塞的耐電壓。根據(jù)比較形態(tài)1、2的火花塞包括絕緣體20，該絕緣體20具有與實施例(稍后描述的)中的絕緣體不同的組織(texture)但具有與實施例中的絕緣體相同的尺寸和形狀。詳細(xì)地，根據(jù)本實施例和比較形態(tài)1、2的火花塞被浸入絕緣油中，且火花放電波形的電壓被施加至金屬殼體10和端子接頭40之間。在這種情況下，由于絕緣油處于火花放電間隙G中，因此在火花放電間隙G中不產(chǎn)生火花放電。在逐漸增大最大火花放電波形電壓的同時，重復(fù)施加火花放電波形電壓。然后，當(dāng)在絕緣體20中發(fā)生介質(zhì)擊穿(穿透破壞)時，火花放電波形電壓的最大值被記錄為火花塞的耐電壓。對于該試驗，每個形態(tài)具有30個樣本。
表1 每個形態(tài)30個樣本

*1測定視野的數(shù)量(SEM照片數(shù)量)為10在表1中示出結(jié)果。如上所述，在絕緣體20的長腿部21中，面對金屬殼體10的卡合凸部14N的相對部21N的沿徑向的厚度NT不超過1.8mm(1.77mm)。因此，根據(jù)表1，根據(jù)本實施例的火花塞1的耐電壓為36-42kV。也就是說，根據(jù)本實施例的火花塞1(絕緣體20)可確保至少36kV的耐電壓。另一方面，具有與實施例相似的絕緣體的比較形態(tài)1和2的耐電壓分別為34-40kV。這意味著在最壞的情況下，僅僅可確保34kV的耐電壓。
用于根據(jù)本實施例的火花塞1的絕緣體20在其組織方面具有特定特征。更具體地，當(dāng)火花放電波形電壓被施加到端子接頭40，并且觀察沿厚度方向(垂直于軸線的方向徑向)被施加了電場的絕緣體20的被包圍部25的截面區(qū)域時，特別地，觀察被容易地施加高電場的長腿部21的相對部21N的截面時，在絕緣體20中沒有觀察到具有大截面積的巨大氣孔和聚集的氣孔群(參照圖3-圖5)。
以下將詳細(xì)說明。首先，根據(jù)本實施例的火花塞1被切成內(nèi)部容納有絕緣體20的圓形切片(即，沿垂直于軸線Z的方向切斷)。被橫向切斷的絕緣體被埋入樹脂中，并對位于被包圍部25中特別是相對部21N中的部分的截面進行鏡面研磨。此外，進行碳沉積以使研磨面具有導(dǎo)電性，并且用電子顯微鏡觀察研磨截面。觀察所采用的電子束設(shè)定為20kV的加速電壓和35-38μm的光點直徑(spot size)。圖3是示出根據(jù)本實施例的火花塞1中的絕緣體20的整個觀察區(qū)域(鏡面研磨截面)的S EM(掃描電子顯微鏡)照片的例子。圖4是示出根據(jù)本實施例的火花塞1的絕緣體20的觀察區(qū)域中的一部分(測定視野)的S EM照片。圖4所示的照片被選為示出多個觀察視野中的最大氣孔中的一個的照片。圖4所示的觀察視野的尺寸為355μm×265μm。圖5是說明圖，示出了出現(xiàn)在圖4所示的觀察視野中的陶瓷表面(橫截面)被著白色而氣孔部分被著黑色的二值化情形。
圖3和圖4中的SEM照片示出根據(jù)本實施例的火花塞1的絕緣體20具有直徑不超過約10μm的單獨氣孔P幾乎均勻分散的組織。整體氣孔率即出現(xiàn)在觀察區(qū)域中的氣孔部分(等于絕緣體中包含的氣孔的體積)的百分比為4.5％(參照表1)。然而，如圖4中右下部所示，可能出現(xiàn)長軸最大約50μm的扁平氣孔HP。
另一方面，用于根據(jù)比較形態(tài)1的火花塞的絕緣體具有當(dāng)觀察觀察區(qū)域時觀察到聚集的氣孔群SP的組織(參照圖6至圖8)。圖6是示出根據(jù)比較形態(tài)1的火花塞的絕緣體的觀察區(qū)域的SEM照片的例子。圖7是示出觀察區(qū)域特定部分的S EM照片的例子。注意，圖7也被選為其中觀察到最大聚集氣孔群SP中的一個的照片。此外，圖8是圖7所示的陶瓷表面和氣孔部分被二值化的說明圖。
圖6和圖7所示的SEM照片表明根據(jù)比較形態(tài)1的火花塞的絕緣體也具有直徑不超過約10μm的單獨氣孔P幾乎均勻分散的組織。與本實施例相似，整體氣孔率為4.5％(參照表1)。然而，與上述實施例的情況不同，如圖6中箭頭指示的部分和圖7的中央部所示，每個氣孔并不大，但觀察到多個氣孔集中的聚集氣孔群SP。圖7所示的聚集氣孔群SP的整體尺寸具有約70μm的偽長軸，這是相當(dāng)大規(guī)模的氣孔群。
用于根據(jù)比較形態(tài)2的火花塞的絕緣體具有當(dāng)觀察觀察區(qū)域時在某些部分中觀察到單獨具有大截面積的巨大氣孔GP的組織(參照圖9至圖11)。圖9是示出根據(jù)比較形態(tài)2的火花塞的絕緣體的觀察區(qū)域的SEM照片的例子。注意，圖10也被選為觀察到最大的巨大氣孔GP中的一個的照片。此外，圖11是圖10所示的陶瓷表面和氣孔部分被二值化的說明圖。
圖9和圖10中的SEM照片表明根據(jù)比較形態(tài)2的火花塞的絕緣體也具有直徑不超過約10μm的單獨氣孔P幾乎均勻分散的組織。與以上實施例相似，整體氣孔率為4.5％(參照表1)。然而，與上述實施例和比較形態(tài)1的情況不同，如圖10中左上部所示，可能觀察到不僅具有大的長軸，還具有氣孔部分的大截面積的巨大氣孔GP。
順便提及，當(dāng)絕緣體的組織中存在一定缺陷且向絕緣體20施加高電場時，在絕緣體內(nèi)部將易于產(chǎn)生從該缺陷開始的介質(zhì)擊穿(即穿透破壞)。這種介質(zhì)擊穿導(dǎo)致火花塞和絕緣體的耐電壓降低。此外，由于在實施例以及比較形態(tài)1和2中觀察到多個直徑約10μm的小的單獨氣孔P，所以這些氣孔似乎對火花塞的耐電壓影響很小。此外，由于實施例以及比較形態(tài)1和2的整體氣孔率的大小幾乎相同，所以整體氣孔率不可能作為研究這3個試驗樣本的性能之間關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)。這是因為，盡管這3個試驗樣本具有相同的整體氣孔率，但這3個試驗樣本之間的耐電壓存在差異。
另一方面，當(dāng)對比圖4、圖7和圖10(也參照圖5、圖8和圖11)時，顯然絕緣體中形成的比較大氣孔或氣孔群的有無及大小與耐電壓大小之間存在一定關(guān)系。也就是說，在根據(jù)實施例的具有比較高耐電壓的絕緣體20的組織(參照圖4和圖5)中沒有觀察到類似于比較形態(tài)1的聚集的氣孔群SP(參照圖7和圖8)。此外，除了通常觀察到的直徑約10μm的單獨氣孔P，還可能觀察到最大直徑為50μm且呈扁平狀的大扁平氣孔HP。因此，盡管扁平氣孔HP的最大直徑(長軸)比較大，但其截面要比在比較形態(tài)2中觀察到的巨大氣孔GP(參照圖10和圖11)的截面小。
因此，絕緣體中巨大氣孔GP或聚集氣孔群SP的存在與否影響火花塞(絕緣體)的耐電壓大小。更具體地，這是基于下述原因考慮的。由于陶瓷部和氣孔(空氣)部之間的介電常數(shù)存在差異，因此電場集中在氣孔部分。特別地，在具有大截面積的巨大氣孔GP中，電場集中的量級大，在巨大氣孔GP內(nèi)容易發(fā)生氣體放電。因而，巨大氣孔GP可能成為穿透破壞的起點。如下考慮在觀察到聚集氣孔群SP時，引起穿透破壞的原因。構(gòu)成聚集氣孔群SP的氣孔之間存在的陶瓷部薄。因此，當(dāng)在構(gòu)成聚集氣孔群SP的某些孔中發(fā)生氣體放電時，存在于氣孔之間的薄陶瓷部破裂，由此氣孔接連地相互連接。與存在巨大氣孔的情況相似，聚集氣孔群SP可能成為穿透破壞的起點。
因此，將研究用于區(qū)分在比較形態(tài)1和2中觀察到的巨大氣孔GP和聚集氣孔群SP、與在本實施例中觀察到的扁平氣孔HP的標(biāo)準(zhǔn)。首先，討論在根據(jù)比較形態(tài)1的絕緣體中觀察到的聚集氣孔群SP(參照圖7和圖8)。構(gòu)成聚集氣孔群SP的每個氣孔不具有如在比較形態(tài)2中觀察到的巨大氣孔GP的大截面積。然而，多個氣孔集中在一起，看起來這些氣孔形成一個塊。還存在其中氣孔看起來相互連接的部分。因此，每個氣孔的直徑(長軸)不適于用作區(qū)分聚集氣孔群SP和直徑約10μm的單獨氣孔P的標(biāo)準(zhǔn)，該直徑約10μm的單獨氣孔P在根據(jù)比較形態(tài)1的絕緣體中觀察到很多。這是因為不能僅基于每個氣孔的長軸的大小來區(qū)分構(gòu)成聚集氣孔群SP的氣孔和沒有構(gòu)成聚集氣孔群SP的單獨氣孔P。
首先，利用圖7所示的照片，如圖8所示將在觀察視野中觀察到的陶瓷表面和氣孔部分二值化。具體地，陶瓷表面被著白色，而氣孔部分被著黑色。然后，假定直徑為50μm的假想圓HC，該假想圓HC位于觀察視野中的預(yù)定位置以算出包含在該假想圓HC中的氣孔部分(黑色部分)的百分比。在觀察區(qū)域中重復(fù)重新定位該假想圓HC以找出最大百分比(以下稱之為“最大氣孔面積率”)。
更具體地，將假想圓HC定位成氣孔盡可能多地被包含在該假想圓HC中，并算出最大氣孔面積率。
如圖8所示，通過這樣定義最大氣孔面積率，在除單獨氣孔P之外的聚集氣孔群SP被包含在觀察視野中的情況下，確保聚集氣孔群SP被包含在假想圓HC中。算出每個包含有聚集氣孔群SP的觀察視野(SEM照片)的最大氣孔面積率，在表1中示出十個觀察視野中的最大比率。
類似地，將圖4中的根據(jù)本實施例的絕緣體的氣孔部分和陶瓷部分二值化以獲得圖5的說明圖。此外，采用假想圓HC算出圖5中的最大氣孔面積率。
由于如上述定義最大氣孔面積率，所以當(dāng)如圖5所示在觀察視野中包含除單獨氣孔P之外的扁平氣孔HP時，確保扁平氣孔HP被包含在假想圓HC中。算出每個包含有扁平氣孔HP的觀察視野(SEM照片)的最大氣孔面積率，在表1中示出十個觀察視野中的最大比率。
類似地，將圖10中的根據(jù)比較形態(tài)2的絕緣體的氣孔部分和陶瓷部分二值化以獲得圖11的說明圖。此外，采用假想圓HC算出圖11中的最大氣孔面積率。
由于如上述定義最大氣孔面積率，所以當(dāng)如圖11所示在觀察視野中包含除單獨氣孔P之外的巨大氣孔GP時，確保巨大氣孔GP被包含在假想圓HC中。算出每個包含有巨大氣孔GP的觀察視野(SEM照片)的最大氣孔面積率，在表1中示出十個觀察視野中的最大比率。
根據(jù)表1，根據(jù)本實施例和比較形態(tài)1、2的火花塞(絕緣體)的最大氣孔面積率分別為22％、50％、47％。也就是說，在根據(jù)本實施例的絕緣體中，最大氣孔面積率為22％，不高于40％。另一方面，在根據(jù)比較形態(tài)1和2的絕緣體中，最大氣孔面積率分別為50％和47％，都超過40％。結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，最大氣孔面積率可以作為與火花塞的耐電壓負(fù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。也就是說，當(dāng)最大氣孔面積率低時，火花塞的耐電壓傾向于高。因此，優(yōu)選采用最大氣孔面積率不高于40％的絕緣體，更優(yōu)選采用最大氣孔面積率不高于30％的絕緣體。
此外，根據(jù)表1，對于各自具有不同類型缺陷(即，聚集氣孔群SP和巨大氣孔GP)的兩種類型的絕緣體(比較形態(tài)1和2)，耐電壓幾乎是一樣的(34-40kV)。另一方面，根據(jù)比較形態(tài)1和2的絕緣體的最大氣孔面積率也幾乎是相同的百分比(50％和47％)。因而，最大氣孔面積率可以是用于不同缺陷類型(即，聚集氣孔群SP和巨大氣孔GP)的標(biāo)準(zhǔn)。
在當(dāng)觀察絕緣體的觀察區(qū)域中的氣孔時最大氣孔面積率不高于40％的情況下(即，在假想圓HC中氣孔占有的面積不超過假想圓HC判定區(qū)域的40％的情況下)，與比較形態(tài)1和2的情況相比，火花塞(絕緣體)被認(rèn)為具有高的耐電壓。
如下進行圖5、圖8和圖11中的二值化和最大氣孔面積率的計算(參照圖12)。如上所述，絕緣體的截面經(jīng)過鏡面研磨處理以獲得觀察區(qū)域(步驟S1)。當(dāng)采用電子顯微鏡觀察觀察區(qū)域時，包含扁平氣孔HP(本實施例)、聚集氣孔群SP(比較形態(tài)1)和巨大氣孔GP(比較形態(tài)2)的觀察視野(355μm×265μm)的SEM照片被拍成A4紙尺寸(步驟S2)。在描圖紙上描繪SEM照片中的孔的輪廓并染黑如此描繪的氣孔部分。結(jié)果，完成了具有黑色氣孔部分和白色陶瓷部分的圖片。采用掃描儀(200dpi)捕獲該圖像并將其轉(zhuǎn)換成JPEG格式。采用預(yù)定閾值(例如，閾值＝209)使每個像素的發(fā)光度(亮度)分成兩個灰度等級。也就是說，當(dāng)像素的發(fā)光度低于該閾值時，其被轉(zhuǎn)換成0。另一方面，當(dāng)像素的發(fā)光度超過該閾值時，其被轉(zhuǎn)換成255(72像素/英寸)。這意味著不存在中間灰度等級。從而，完成每個像素的二值化(步驟S3)。
直徑為50μm的假想圓HC定位于圖片上。落在假想圓HC中的像素被提取出來以計數(shù)假想圓HC中包含的像素和被認(rèn)為是0發(fā)光度的像素。被認(rèn)為是0發(fā)光度的像素數(shù)除以假想圓HC中的像素數(shù)，得到的值就是假想圓HC中的氣孔面積率。此外，使假想圓HC重新定位在預(yù)定位置以獲得每個位置的氣孔面積率(步驟S4)。注意，適當(dāng)?shù)囟ㄎ患傧雸AHC以使假想圓HC中的氣孔部分的面積可最大。
獲得的氣孔面積率中最大的氣孔面積率將成為觀察視野(SEM照片)中的最大氣孔面積率(步驟S5)。如上所述，獲得最大氣孔面積率的假想圓HC的位置在本實施例的情況下是假想圓HC包含扁平氣孔HP的位置、在比較形態(tài)1的情況下是假想圓HC包含聚集氣孔群SP的位置、在比較形態(tài)2的情況下是假想圓HC包含巨大氣孔GP的位置。因此，例如，在本實施例中，當(dāng)重新定位假想圓HC以使扁平氣孔HP被包含在假想圓HC內(nèi)時，計算假想圓HC中每個位置的氣孔面積率以獲得最大氣孔面積率。相同的程序可被應(yīng)用到比較形態(tài)1和2。
接著，將參照圖13來說明根據(jù)本實施例的火花塞1的制造方法。在根據(jù)本實施例的火花塞1的制造方法中，僅絕緣體20的制造方法，更具體地，即絕緣體20的壓力成形(pressmolding)用粉末的制造方法與比較形態(tài)1、2的火花塞不同，而其它構(gòu)件的制造方法與比較形態(tài)1、2以及普通火花塞的制造方法相同。因此，主要說明與比較形態(tài)1、2以及普通火花塞不同的部分，而省略或簡化關(guān)于相同部分的詳細(xì)說明。
首先，將說明根據(jù)本實施例的絕緣體20的制造方法。此外，還將說明根據(jù)比較形態(tài)1、2的絕緣體相對于本實施例的任何不同部分。
根據(jù)本實施例，如表1所示，采用平均粒徑低于1.0μm(詳細(xì)地，0.5μm)的氧化鋁(Al2O3)粉末，該粒徑比在比較形態(tài)2中的小。然后，假設(shè)原材料粉末取為100質(zhì)量％，稱取氧化鋁粉末使其在90-99.8質(zhì)量％范圍內(nèi)。此外，混合起助燒結(jié)作用的添加元素體系粉末以制備原材料粉末(步驟S11)。制備原材料粉末，使得燒結(jié)后的絕緣體的成分為Si2.0％、Ca2.0％、Mg0.1％、Ba0.4％、B0.5％、和Al95.0％(單位質(zhì)量比)。
此外，在比較形態(tài)1中采用相同的氧化鋁粉末和添加元素體系粉末類似地制備原材料粉末。另一方面，如表1所示，比較形態(tài)2采用平均粒徑為較大粒徑的1.5μm的氧化鋁粉末，以類似的方式制備原材料粉末。
注意，添加元素體系粉末優(yōu)選由從Si、Ca、Mg、Ba和B中選擇的一種或多種組分組成。假設(shè)原材料粉末取為100質(zhì)量％，由上述組分組成的添加元素體系粉末換算成氧化物的總含量優(yōu)選在4-7質(zhì)量％范圍內(nèi)。結(jié)果，在燒結(jié)時添加元素體系粉末熔融，容易產(chǎn)生液相。這樣，添加元素體系粉末可起到燒結(jié)輔助劑的作用，促使絕緣體的密度增大。當(dāng)總含量低于4質(zhì)量％時，難以獲得致密的絕緣體，導(dǎo)致在約700℃的高溫環(huán)境下強度(physical strength)和耐電壓性能降低。另一方面，當(dāng)總含量超過7質(zhì)量％時，燒結(jié)后獲得的絕緣體的氧化鋁含量不夠高，由此使耐電壓性能惡化。
更具體地，添加元素體系粉末可以由例如作為Si組分的SiO2粉末、作為Ca組分的CaCO3粉末、作為Mg組分的MgO粉末、作為Ba組分的BaCO3粉末和作為B組分的H3BO3粉末(或溶液)組成。因此，除了使用Si、Ca、Mg和Ba的氧化物以外，用在添加元素體系粉末中的每種組分Si、Ca、Mg和Ba可以是各種類型的無機原材料粉末，例如氫氧化物、碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽和磷酸鹽等。然而，這些無機基原材料粉末必須是可通過燒結(jié)轉(zhuǎn)化成氧化物的粉末。
在本實施例中，在步驟S12的漿體形成中，有機粘結(jié)劑和用作溶劑的水與原材料粉末濕式混合從而制備漿體。這里，水溶性丙烯酸樹脂用作有機粘結(jié)劑。此外，假設(shè)原材料粉末取為100重量份，添加的有機粘結(jié)劑為2重量份，添加一定量的水使由原材料粉末、有機粘結(jié)劑和水組成的這樣的混合物中水的含量為58％。以同樣方式形成比較形態(tài)1中的漿體。因此，到此為止，本實施例采用與比較形態(tài)1相同的制造方式。
另一方面，因為比較形態(tài)2采用不同類型的氧化鋁粉末等，所以在比較形態(tài)2中，采用與本實施例和比較形態(tài)1的有機粘結(jié)劑不同的有機粘結(jié)劑。在比較形態(tài)2中，向漿體中添加分散劑，該分散劑具有促進消除漿體中由于表面活性作用引起的氣泡的作用。通過濕式混合形成漿體，使得氧化鋁粉末和溶劑(水)被順利地混合。
然而，在本實施例和比較形態(tài)1中不向漿體添加分散劑。在燒結(jié)后的絕緣體中，由于分散劑產(chǎn)生的碳和其它殘余成分可能造成對絕緣體的絕緣性能(耐電壓)的影響，所以除了必需的有機粘結(jié)劑外不添加其它添加劑。
根據(jù)本實施例和比較形態(tài)1的漿體采用具有較小粒徑的氧化鋁粉末。因此，與比較形態(tài)2的漿體相比，上述漿體的粘度變高，并且上述漿體更容易內(nèi)包氣泡。結(jié)果，氧化鋁粉末傾向于凝結(jié)且在其內(nèi)形成空隙(void)，從而氣泡很可能被包裹在漿體中。此外，在捏合步驟產(chǎn)生的氣泡不可能從漿體中釋放出來。因此，在這種狀態(tài)下，氣泡很可能被包裹在下述的噴霧顆粒中。
在步驟13中，使根據(jù)本實施例的漿體經(jīng)受消泡步驟。更具體地，將裝有完成捏合步驟后的漿體的容器放置在真空消泡設(shè)備中以減壓。然后，該容器被放置在低壓環(huán)境下由此去除漿體中包含的氣泡，此后，解除減壓。結(jié)果，消泡步驟后漿體的密度比消泡步驟前上升了約20％。因此，認(rèn)為已經(jīng)去除了漿體中包含的與上述百分比相等的氣泡。
另一方面，根據(jù)比較形態(tài)1的漿體沒有經(jīng)過消泡步驟。
此外，如上所述，由于根據(jù)比較形態(tài)2的漿體中含有分散劑，所以在捏合步驟中容易釋放氣泡。因此，比較形態(tài)2沒有進行消泡步驟。
隨后，采用如噴霧干燥機(spray drier)等?；O(shè)備，在步驟S14，使這樣制備好的漿體經(jīng)粒化步驟以形成球狀噴霧顆粒(細(xì)粒)。然后，這樣形成的細(xì)粒被篩濾且形成為預(yù)定大小，以獲得噴霧顆粒。
此外，當(dāng)采用根據(jù)比較形態(tài)1的沒有進行消泡步驟的漿體形成噴霧顆粒時，一部分噴霧顆粒內(nèi)含有較大的、無定形的和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙，這被認(rèn)為是由漿體中包含的氣泡引起的。另一方面，在根據(jù)本實施例的消泡漿體中，未發(fā)現(xiàn)包含這種大空隙的噴霧顆粒。
注意，采用噴霧干燥機將根據(jù)比較形態(tài)2的漿體也?；蓢婌F顆粒。在根據(jù)比較形態(tài)2的噴霧顆粒中，未發(fā)現(xiàn)包含有大空隙的噴霧顆粒?？赡艿脑蚴怯捎谑褂昧朔稚┒?jié){體中的氣泡可容易地被釋放。
隨后，在步驟S15的壓制步驟中，這樣形成的噴霧顆粒經(jīng)受橡膠壓制成型。通過使用熱固性樹脂砥石(resinoidwhetstone)研磨壓制成型體的外周以形成預(yù)定外形。于是，完成了與絕緣體的預(yù)定形狀對應(yīng)的未燒結(jié)絕緣體(參照圖1和圖2)。將隨后在下面描述的相同方法應(yīng)用到比較形態(tài)1和2中。
在本實施例中，雖然通過橡膠壓制成型來進行噴霧顆粒的壓制成型，也可使用其它成型方法(例如，擠出成型)來形成未燒結(jié)絕緣體。
此外，將未燒結(jié)絕緣體在大氣壓下以1500-1600℃的溫度燒結(jié)并保持兩個小時(步驟S16)。此后，這樣的燒結(jié)體被涂上釉料并經(jīng)過最后的烘烤，由此完成了絕緣體20(步驟S17)。
除絕緣體20的制造之外，在步驟S21中通過傳統(tǒng)的公知方法形成中心電極30，該中心電極30由被鎳合金包圍并與鎳合金一體化的銅合金構(gòu)成。
在步驟S18中，將中心電極30組裝到絕緣體20中。更具體地，中心電極30、電阻元件50和端子接頭40的軸部41被布置在絕緣體20的軸向孔20H中。然后，通過加熱和熔化導(dǎo)電玻璃密封60和70將這些構(gòu)件固定在一起，從而確保軸向孔20H的氣密性。
另一方面，除絕緣體20和中心電極30的制造之外，在步驟S31中，通過傳統(tǒng)的公知方法形成金屬殼體10，還在步驟S32中，通過傳統(tǒng)公知的鍍鉻進行電鍍。
將組裝有中心電極30的絕緣體20布置在金屬殼體10的絕緣體保持孔10H中，卡合凸部14的后卡合面14B和中間主干部22的卡合臺肩面22F通過板片密封墊91卡合。此后，線密封墊92、93和填充層94被布置在絕緣體20和金屬殼體10之間。然后，形成彎邊部19，從而將絕緣體20固定在金屬殼體10中(步驟S19)。
此外，外部電極80的一端被焊接到金屬殼體10的前端側(cè)10S上。此外，外部電極80的另一端被彎曲成面對中心電極30的前端部31。這樣，完成了根據(jù)本實施例的火花塞1以及比較形態(tài)1和2的火花塞(步驟S20)。
如上所述，根據(jù)比較形態(tài)1的火花塞在絕緣體制造過程中沒有經(jīng)過消泡步驟(步驟S13)。因此，與根據(jù)比較形態(tài)2的漿體相比，如上所述，由于比較形態(tài)1中采用的漿體使用較小粒徑的氧化鋁粉末，所以漿體的粘度變高，且漿體趨向于形成塊。因此，氧化鋁粉末很可能凝結(jié)而在其中形成空隙，由此氣泡趨向于被包裹在漿體中。而且，在捏合步驟產(chǎn)生的氣泡也不可能從漿體中釋放出去?；谶@個原因，如上所述，根據(jù)比較形態(tài)1的一部分噴霧顆粒含有較大的、無定形的和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙，這被認(rèn)為是由漿體中所包含的氣泡所引起的。
具有如圖7所示包含有聚集氣孔群SP的組織的絕緣體被認(rèn)為是由于使用這種噴霧顆粒而形成的。也就是說，認(rèn)為在未燒結(jié)體的壓制成型之后，以及在燒結(jié)絕緣體之后，殘留了較大的、無定形的和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙，并且該空隙作為聚集氣孔群SP殘留下來。
另一方面，如上所述，根據(jù)本實施例的火花塞1在絕緣體20的制造過程中經(jīng)過了消泡步驟(步驟13)。也就是說，雖然采用與比較形態(tài)1的方法和材料相同的方法和材料(氧化鋁粉末等)制造火花塞1，但因為增加了消泡步驟(步驟S13)，所以根據(jù)本實施例的絕緣體20的組織被認(rèn)為是不含聚集氣孔群SP的。
值得注意的是，在根據(jù)本實施例的絕緣體20中觀察到的扁平氣孔HP被認(rèn)為包括不同于聚集氣孔群SP的形成過程的形成過程。也就是說，當(dāng)進行橡膠壓制成型時，噴霧顆粒被壓碎，噴霧顆粒中含有的陶瓷顆粒(氧化鋁顆粒或添加元素體系粉末)通過有機粘結(jié)劑相互接觸。然而，噴霧顆粒的外周面在壓制成型時未被充分壓碎且呈現(xiàn)殼狀，最終作為扁平氣孔HP殘留在絕緣體20中。
在根據(jù)比較形態(tài)2的絕緣體中觀察到的巨大氣孔GP的形成過程也被認(rèn)為不同于聚集氣孔群SP的形成過程。也就是說，當(dāng)進行橡膠壓制成型時，使許多噴霧顆粒相互壓縮，最終每個顆粒被壓碎。然而，由于本實施例或比較形態(tài)1中采用的有機粘結(jié)劑與比較形態(tài)2中采用的有機粘結(jié)劑不同，所以根據(jù)比較形態(tài)2的噴霧顆粒不可能被壓碎。因此，當(dāng)噴霧顆粒在壓制成型時被壓碎時，如在四個噴霧顆粒位于正四面體的各頂點時正四面體的重心位置等不易施加壓力的部分，噴霧顆粒未被充分壓碎，從而認(rèn)為殘留了大的氣孔(巨大氣孔GP)。
顯然，當(dāng)火花塞1的絕緣體20采用具有最大氣孔面積率不超過40％的組織的絕緣體時，可實現(xiàn)具有高耐電壓的火花塞。形成這樣的絕緣體的具體方法是在漿體消泡之后進行?；?。更具體地，當(dāng)不向漿體添加如分散劑等促使去除氣泡的任何添加劑而且采用平均粒徑不超過1.0μm的氧化鋁粉末時，優(yōu)選在漿體消泡之后進行?；?br> 不必說，本發(fā)明不特別地限于上述實施例，而是可在本發(fā)明的范圍內(nèi)并依照特定目的和應(yīng)用以各種方式進行改變或變型。
在根據(jù)上述實施例的火花塞1中，金屬殼體10上形成的安裝螺紋11采用公稱設(shè)計M12。然而，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的火花塞采用包括公稱設(shè)計小于M12(例如，M10)的安裝螺紋的比較細(xì)的火花塞時，本發(fā)明特別有效。例如，當(dāng)安裝螺紋的公稱設(shè)計為M10時，金屬殼體必須確保足夠厚度以保持每個構(gòu)件所需的強度。另一方面，散熱燈中的中心電極的直徑為不低于1.7mm。當(dāng)考慮這些時，在絕緣體的長腿部中，面對金屬殼體的卡合凸部的部分在垂直于軸線的徑向厚度應(yīng)為不超過1.6mm。在采用這種薄厚度的絕緣體的火花塞中，本發(fā)明特別有效。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機用火花塞(1)，其包括筒狀金屬殼體(10)，其包括絕緣體保持孔(10H)；筒狀絕緣體(20)，在所述筒狀絕緣體(20)中包括沿軸線方向(Z)延伸的軸向孔(20H)，并且所述筒狀絕緣體(20)與所述金屬殼體(10)的所述絕緣體保持孔(10H)卡合；以及中心電極(30)，其被保持在所述絕緣體(20)的所述軸向孔(20H)中，其中，所述絕緣體(20)具有在由所述金屬殼體(10)包圍的被包圍部(25)的預(yù)定鏡面研磨截面用作觀察區(qū)域以觀察暴露于所述觀察區(qū)域中的氣孔的情況下，在所述觀察區(qū)域中的任何位置暴露于直徑為50μm的判定區(qū)域(HC)中的一個或多個氣孔的面積占所述判定區(qū)域(HC)面積的不超過40％的組織。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機用火花塞(1)，其特征在于，當(dāng)沿所述軸線方向(Z)，將所述火花塞(1)的將被插入內(nèi)燃機的一端稱為“前側(cè)”，而將所述火花塞(1)的位于所述內(nèi)燃機外部的另一端稱為“后側(cè)”時，所述金屬殼體(10)還包括沿徑向向內(nèi)突出的卡合凸部(14)，該卡合凸部(14)包括位于其后側(cè)的后卡合面(14B)；和位于所述卡合凸部(14)的前側(cè)的前筒部(13)，該前筒部(13)具有比所述卡合凸部(14)的內(nèi)徑大的內(nèi)徑，所述絕緣體(20)還包括中間主干部(22)，其包括位于所述中間主干部(22)的前側(cè)并從后側(cè)與所述金屬殼體(10)的所述后卡合面(14B)卡合的卡合臺肩面(22F)；和位于所述中間主干部(22)的前側(cè)的長腿部(21)，該長腿部(21)具有比所述中間主干部(22)的直徑小的直徑并與所述金屬殼體(10)的所述前筒部(13)形成空間；以及在所述絕緣體(20)中，所述長腿部(21)的面對所述金屬殼體(10)的所述卡合凸部(14)的部分(21N)在垂直于所述軸線方向(Z)的徑向上具有不超過1.80mm的厚度(NT)。
3.一種制造內(nèi)燃機用火花塞(1)的方法，所述火花塞(1)包括筒狀金屬殼體(10)，其具有絕緣體保持孔(10H)；筒狀絕緣體(20)，在所述筒狀絕緣體(20)中包括沿軸線方向(Z)延伸的軸向孔(20H)，并且所述筒狀絕緣體(20)與所述金屬殼體(10)的所述絕緣體保持孔(10H)卡合；以及中心電極(30)，其被保持在所述絕緣體(20)的所述軸向孔(20H)中，所述方法包括步驟漿體形成步驟(S12)，在該步驟中，將主要由氧化鋁粉末組成的原材料粉末和有機粘結(jié)劑與溶劑進行捏合以形成漿體；消泡步驟(S13)，在該步驟中，將上述形成的漿體置于低壓環(huán)境下以進行消泡；?；襟E(S14)，在該步驟中，將上述消過泡的漿體形成為粒狀體；以及壓制步驟(S15)，在該步驟中，將上述形成的粒狀體填充在模子中并進行壓縮以形成壓制成型體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造內(nèi)燃機用火花塞(1)的方法，其中，所述氧化鋁粉末具有不超過1.0μm的平均粒徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造內(nèi)燃機用火花塞(1)的方法，其中，所述漿體不包含促使氣泡釋放的添加劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造內(nèi)燃機用火花塞(1)的方法，其中，所述漿體不包含促使氣泡釋放的添加劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高可靠性的內(nèi)燃機用火花塞及制造該火花塞的方法，該內(nèi)燃機用火花塞包括具有高耐電壓的絕緣體。該內(nèi)燃機用火花塞包括筒狀金屬殼體，其具有絕緣體保持孔；筒狀絕緣體，在其中包括沿軸線方向延伸的軸向孔，且所述筒狀絕緣體與所述金屬殼體的所述絕緣體保持孔卡合；以及中心電極，其被保持在所述絕緣體的所述軸向孔中，其中，所述絕緣體具有在由所述金屬殼體包圍的被包圍部的預(yù)定鏡面研磨截面用作觀察區(qū)域以觀察暴露于所述觀察區(qū)域中的氣孔的情況下，在所述觀察區(qū)域中的任何位置暴露于直徑為50μm的判定區(qū)域的一個或多個氣孔占所述判定區(qū)域的不超過40％的組織。
文檔編號H01T13/00GK101039016SQ20071008744
公開日2007年9月19日 申請日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者本田稔貴, 田邊宏之, 水野貴光, 大洋美 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社