火花塞的制作方法
【專利摘要】一種火花塞，在絕緣體的耐電壓性能以及耐熱沖擊性兩方面都充分提高。火花塞(1)具備：絕緣子(2)，具有在軸線(CL1)方向上貫通的軸孔(4)；中心電極(5)，插通設(shè)置在軸孔的前端側(cè)；和主體配件(3)，設(shè)置在絕緣子的外周，絕緣子(2)具有：臺階部(14)，卡定在主體配件的內(nèi)周部分；長腿部(13)，從臺階部(14)的前端延伸到前端側(cè)。長腿部中的氣孔率為3.0％以下。在與軸線正交的剖面中，沿直徑方向三等分長腿部(13)，將位于最外周的區(qū)域作為第一區(qū)域(AR1)，位于最內(nèi)周的區(qū)域作為第二區(qū)域(AR2)時，第一區(qū)域(AR1)的氣孔率(PO1)為第二區(qū)域(AR2)的氣孔率(PO2)的1.20倍以上。
【專利說明】火花塞

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用于內(nèi)燃機(jī)等的火花塞。

【背景技術(shù)】
[0002] 火花塞被安裝在內(nèi)燃機(jī)（發(fā)動機(jī)）等中，用于燃燒室內(nèi)的混合氣等的點(diǎn)火。火花 塞一般具備：絕緣體，具有在軸線方向上延伸的軸孔；中心電極，插通到軸孔的前端側(cè)；主 體配件，設(shè)置在絕緣體的外周；和接地電極，被固定在主體配件的前端部。另外，在設(shè)置于絕 緣體外周的臺階部直接或者通過金屬制的密封片卡定在主體配件的內(nèi)周部分的狀態(tài)下，絕 緣體與主體配件固定。并且，在接地電極的前端部和中心電極的前端部之間形成有火花放 電間隙，通過對火花放電間隙施加高電壓，產(chǎn)生火花放電，從而對混合氣等進(jìn)行點(diǎn)火。
[0003]但是，近年來，為了謀求應(yīng)對油耗量的提高及環(huán)境限制等，提出了實(shí)現(xiàn)高增壓、高 壓縮化等的發(fā)動機(jī)。在這樣的發(fā)動機(jī)中，在其動作時，由于燃燒室內(nèi)的壓力比較大，因此為 了產(chǎn)生火花放電所需要的電壓（放電電壓）也大。如果放電電壓大,在位于絕緣體中比上 述臺階部靠前端側(cè)的壁厚比較薄的長腿部中，有可能會產(chǎn)生擊穿絕緣體的火花放電（擊穿 放電），在正常的火花放電時產(chǎn)生故障（導(dǎo)致失火）。尤其是，近年來為了實(shí)現(xiàn)火花塞的小 型化，絕緣體的壁厚變得更薄，在這樣的薄壁的絕緣體中，尤其擔(dān)心擊穿放電的發(fā)生。
[0004] 因此，為了抑制擊穿放電的發(fā)生，通過實(shí)現(xiàn)絕緣體的致密化，即，減小絕緣體的氣 孔率，從而提高絕緣體的耐電壓性能。在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)提出了使絕緣體的氣孔率為 0. 5%以下的技術(shù)（例如，參照專利文獻(xiàn)1等）。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平11 一 43368號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]可是，在為了實(shí)現(xiàn)耐電壓性能的提高，使絕緣體的氣孔率變得極小的情況下，導(dǎo)致 絕緣體的硬度增高，絕緣體的楊氏模量變得比較大。這樣的楊氏模量大的絕緣體在長腿部 的外周側(cè)部位和長腿部的內(nèi)周側(cè)部位之間伴隨加熱、冷卻而發(fā)生的熱應(yīng)力變大。因此，由于 反復(fù)冷熱循環(huán)，在長腿部容易產(chǎn)生破損（裂紋）。另一方面，如果增大絕緣體的氣孔率，雖然 實(shí)現(xiàn)了耐熱沖擊性的提高，但是導(dǎo)致耐電壓性能的降低。即，耐電壓性能以及耐熱沖擊性可 以說是存在制衡關(guān)系的，雙方都得到良好的性能非常困難。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供一種能夠充分提高絕緣體的耐 電壓性能以及耐熱沖擊性的雙方的火花塞。
[0010]以下，對適用于解決上述目的各構(gòu)成，逐項進(jìn)行說明。并且，根據(jù)需要，對所對應(yīng)的 構(gòu)成備注特有的作用效果。
[0011] 構(gòu)成 1.
[0012]本構(gòu)成的火花塞的特征在于，具備：
[0013] 絕緣體，具有在軸線方向貫通的軸孔；
[0014] 中心電極，插通設(shè)置到上述軸孔的前端側(cè)；和
[0015] 主體配件，設(shè)置在上述絕緣體的外周，
[0016] 上述絕緣體具有：臺階部，被卡定在上述主體配件的內(nèi)周部分；和
[0017] 長腿部，從該臺階部的前端延伸到前端側(cè)，
[0018] 上述長腿部中的氣孔率為3.0%以下，并且，
[0019] 在與上述軸線正交的剖面中，沿直徑方向三等分上述長腿部，將位于最外周的區(qū) 域作為第一區(qū)域，位于最內(nèi)周的區(qū)域作為第二區(qū)域時，上述第一區(qū)域的氣孔率為上述第二 區(qū)域的氣孔率的1. 20倍以上。
[0020] 根據(jù)上述構(gòu)成1，由于長腿部的氣孔率為3.0%以上，長腿部為十分致密的狀態(tài)。 因此，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的耐電壓性能。
[0021] 另一方面，根據(jù)上述構(gòu)成1，位于外周側(cè)的第一區(qū)域的氣孔率為位于內(nèi)周側(cè)的第二 區(qū)域的氣孔率的1.20倍以上，位于外周側(cè)的第一區(qū)域為比較疏松的狀態(tài)。因此，能夠降低 第一區(qū)域的楊氏模量，能夠在長腿部的外周側(cè)部位和長腿部的內(nèi)周側(cè)部位之間減小伴隨加 熱、冷卻而發(fā)生的熱應(yīng)力。
[0022] 另外，根據(jù)上述構(gòu)成1，由于第二區(qū)域的氣孔率比較小，在上述內(nèi)周側(cè)部位殘留向 內(nèi)側(cè)的壓縮應(yīng)力。在急冷時，上述外周側(cè)部位急劇收縮，在表面產(chǎn)生拉伸應(yīng)力時，通過上述 殘留的壓縮應(yīng)力，能夠進(jìn)一步減小在上述內(nèi)周側(cè)部位和上述外周側(cè)部位之間產(chǎn)生的熱應(yīng) 力。其結(jié)果，能夠得到良好的耐熱沖擊性。
[0023] 構(gòu)成2.本構(gòu)成的火花塞，其特征在于，上述構(gòu)成1中，上述剖面中位于上述第一區(qū) 域和上述第二區(qū)域之間的第三區(qū)域的氣孔率為上述第二區(qū)域的氣孔率的1. 05倍以下。
[0024] 根據(jù)上述構(gòu)成2,位于長腿部的直徑方向中央的第三區(qū)域的氣孔率為形成為比較 致密的第二區(qū)域的氣孔率的1.05倍以下。即，第三區(qū)域也為與第二區(qū)域相同程度致密的狀 態(tài)。因此，長腿部能夠在沿其直徑方向的大范圍內(nèi)處于致密的狀態(tài)，能夠進(jìn)一步提高耐電壓 性能。
[0025] 構(gòu)成3.本構(gòu)成的火花塞的特征在于，在上述構(gòu)成1或者2中，上述長腿部的沿與 上述軸線正交的方向的最大壁厚為〇. 50mm以上2. 00mm以下。
[0026] 根據(jù)上述構(gòu)成3,長腿部的最大壁厚為2. 00mm以下，確保良好的耐電壓性能非常 困難，但是，通過采用上述構(gòu)成1等，即使這樣長腿部為薄壁的情況下，也能夠得到良好的 耐電壓性能。換句話說，上述構(gòu)成1等，長腿部的最大壁厚為2. 00mm以下，對于難以確保充 分的耐電壓性能的火花塞特別有效。
[0027] 另外，根據(jù)上述構(gòu)成3,由于長腿部的最大壁厚為0. 50mm以上，與上述構(gòu)成1等相 結(jié)合，能夠得到十分優(yōu)異的耐電壓性能。
[0028] 構(gòu)成4.本構(gòu)成的火花塞的特征在于，在上述構(gòu)成1?3中的任意一個火花塞中， 在上述長腿部的外表面，存在莫來石結(jié)晶相以及鋁酸鹽結(jié)晶相中的至少一種。
[0029] 根據(jù)上述構(gòu)成4,通過莫來石結(jié)晶相或鋁酸鹽結(jié)晶相，能夠降低長腿部的熱膨脹 量。因此，能夠更進(jìn)一步減小在長腿部的外周側(cè)部位和長腿部的內(nèi)周側(cè)部位之間所發(fā)生的 熱應(yīng)力。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)耐熱沖擊性的進(jìn)一步提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1是表示火花塞的構(gòu)成的局部剖切主視圖。
[0031] 圖2是沿與軸線正交方向的長腿部等的放大剖視圖。
[0032] 圖3是表示長腿部的最大壁厚的放大剖視圖。
[0033] 圖4是表示絕緣子的制造工序的一過程的剖面示意圖。
[0034] 圖5是表示絕緣子的制造工序的一過程的剖面示意圖。
[0035] 圖6是表示絕緣子的制造工序的一過程的剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 以下，參照附圖邊說明一實(shí)施方式。圖1是表示火花塞1的局部剖切主視圖。并 且，在圖1中，將火花塞1的軸線CL1方向作為圖中的上下方向，將下側(cè)作為火花塞1的前 端側(cè)，上側(cè)作為后端側(cè)進(jìn)行說明。
[0037] 火花塞1是由形成為筒狀的作為絕緣體的絕緣子2和保持該絕緣子2的筒狀主體 配件3等構(gòu)成的。
[0038] 眾所周知，絕緣子2通過燒結(jié)氧化鋁等而形成，在其外形部具備：形成于后端側(cè)的 后端側(cè)主體部10 ;在比該后端側(cè)主體部10靠前端部形成有沿直徑方向向外突出的大徑部 11 ;在比該大徑部11靠前端側(cè)形成有比其細(xì)徑的中間主體部12 ;和在比該中間主體部12 靠前端部形成有比其更細(xì)徑的長腿部13。此外，在絕緣子2中，大徑部11、中間主體部12、 以及大部分的長腿部13容納在主體配件3的內(nèi)部。并且，在中間主體部12和長腿部13之 間形成錐狀臺階部14,絕緣子2通過該臺階部14卡定在主體配件3上。
[0039] 并且，在絕緣子2中貫通形成有沿著軸線CL1延伸的軸孔4,中心電極5插通到該 軸孔4的前端側(cè)。中心電極5具備：內(nèi)層5A，由熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的金屬（例如，銅或銅合金， 純鎳（Ni)等）構(gòu)成；和外層5B，由以Ni為主成分的合金構(gòu)成。另外，中心電極5整體形成 為棒狀（圓柱狀），其前端部從絕緣子2的前端突出。
[0040] 另外，端子電極6以從絕緣子2的后端突出的狀態(tài)，被插入、固定在軸孔4的后端 側(cè)。
[0041] 并且，在軸孔4的中心電極5和端子電極6之間，配置圓柱狀電阻體7。該電阻體 7的兩端部通過導(dǎo)電性玻璃密封層8、9分別與中心電極5和端子電極6電連接。
[0042] 此外，上述主體配件3由低碳素鋼等金屬形成為筒狀，在其外周面形成用于將火 花塞1安裝到內(nèi)燃機(jī)或燃料電池改質(zhì)器等中的螺紋部（外螺紋部）15。另外，在比螺紋部 15靠后端側(cè)向外周側(cè)突出形成有座部16,螺紋部15后端的螺紋頸17嵌入環(huán)狀襯墊18。并 且，在主體配件3的后端側(cè)設(shè)置有：將火花塞1安裝到內(nèi)燃機(jī)等時，用于卡合扳手等工具的 剖面六邊形的工具卡合部19;和向直徑方向內(nèi)側(cè)彎曲的鉚接部20。并且，在本實(shí)施方式中， 為了實(shí)現(xiàn)火花塞1的小徑化，采取主體配件3小徑化（例如，螺紋部15的螺紋直徑為M12 以下）。
[0043] 另外，在主體配件3的內(nèi)周面設(shè)置有用于卡定絕緣子2的錐部21。并且，絕緣子 2相對于主體配件3從其后端側(cè)向前端部插入，以自身的臺階部14卡定到主體配件3的錐 部21的狀態(tài)，將主體配件3的后端側(cè)開口部向直徑方向內(nèi)側(cè)鉚接，S卩，通過形成上述鉚接部 20,被固定到主體配件3上。并且，在臺階部14以及錐部21間插入圓環(huán)狀密封片22。由 此，保持燃燒室內(nèi)的氣密性，以使進(jìn)入到暴露于燃燒室內(nèi)的絕緣子2的長腿部13與主體配 件3的內(nèi)周面之間的間隙中的燃料氣體不泄露到外部。
[0044] 并且，為了使鉚接產(chǎn)生的密閉更完善，在主體配件3的后端側(cè)，在主體配件3和絕 緣子2之間插入環(huán)狀的環(huán)部件23、24,在環(huán)部件23、24間填充有滑石（滑石）25的粉末。即， 主體配件3通過密封片22、環(huán)部件23、24以及滑石25來保持絕緣子2。
[0045]另外，在主體配件3的前端部26接合有棒狀接地電極27,其在自身的中間部分彎 折，自身的前端側(cè)側(cè)面與中心電極5的前端部相對。并且，在中心電極5的前端部和接地電 極27的前端部之間形成有火花放電間隙28，在該火花放電間隙28中，在大致沿軸線CL1的 方向進(jìn)行火花放電。
[0046] 并且，在本實(shí)施方式中，長腿部13中的氣孔率為3. 0%以下。并且，氣孔率能夠通 過如下方法求出。即，在軸線CL1方向上切斷長腿部13,并對該斷面實(shí)施鏡面研磨。在此基 礎(chǔ)上，對上述研磨面進(jìn)行SEM觀察（例如，加速電壓20kV，光斑尺寸50,C0MP0像，組成像）， 獲得一張或分割為多張可以判斷研磨面整體的氣孔的圖像。并且，根據(jù)獲得的圖像測量氣 孔部分的面積比例，能夠求出氣孔率。并且，氣孔部分的面積比例，能夠使用預(yù)定的圖像解 析軟件（例如，SoftImagingSystemGmbH公司的AnalysisFive)測量。并且，在使用例 示的圖像解析軟件時，設(shè)定適當(dāng)?shù)拈撝?，以便能夠在研磨面的整體圖像中選擇氣孔部分。
[0047] 并且，如圖2所示，在與軸線CL1正交的剖面上，沿直徑方向三等分長腿部13,將位 于最外周的區(qū)域作為第一區(qū)域AR1，位于最內(nèi)周的區(qū)域作為第二區(qū)域AR2。此時，構(gòu)成為第 一區(qū)域AR1的氣孔率P01為第二區(qū)域AR2的氣孔率P02的1. 20倍以上，第一區(qū)域AR1比第 二區(qū)域AR2疏松。
[0048] 此外，在上述剖面中，將位于第一區(qū)域AR1和第二區(qū)域AR2之間的區(qū)域作為第三區(qū) 域AR3。此時，第三區(qū)域AR3的氣孔率P03為第二區(qū)域AR2的氣孔率P02的1.05倍以下。 艮P，第三區(qū)域AR3構(gòu)成為與處于比較致密的狀態(tài)的第二區(qū)域AR2為相同程度的致密。
[0049] 另外，伴隨著主體配件3的小徑化，絕緣子2的壁厚變薄，如圖3所示，長腿部13 的沿與軸線CL1正交的方向的最大壁厚T為2. 00mm以下。并且，在本實(shí)施方式中，在長腿 部13中，為了防止耐電壓性能或機(jī)械的強(qiáng)度過度降低，最大壁厚T采用0. 50mm以上。
[0050] 并且，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成為長腿部13的外表面存在莫來石結(jié)晶相以及鋁酸鹽 結(jié)晶相中的至少一種。并且，莫來石結(jié)晶相能夠在例如，用于形成后面所述的絕緣子2的燒 結(jié)工序中，由原料粉末中含有的氧化鋁（A1203)以及二氧化硅（Si02)生成。另外，例如，也 能夠通過在原料粉末中混合莫來石粉末，構(gòu)成為長腿部13的外表面存在莫來石結(jié)晶相。并 且，鋁酸鹽結(jié)晶相，能夠例如，在燒結(jié)工序中，由原料粉末中含有的氧化鋁以及稀土類元素 (例如，Sc,Y，La,Pr，Nd，Pm,Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho,Er，Tm，Yb以及Lu等）或者氧化錯以 及第二族元素（例如，Mg,Ca，Sr以及Ba等）等生成。另外，也能夠通過例如在原料粉末中 混合鋁酸鹽粉末，構(gòu)成為長腿部13的外表面存在鋁酸鹽結(jié)晶相。
[0051] 下面，對如上所述構(gòu)成的火花塞1的制造方法進(jìn)行說明。
[0052] 首先，預(yù)加工主體配件3。即，通過對圓柱狀金屬原材料（例如S17C或S25C這樣 的鐵系原材料或不銹鋼原材料）實(shí)施冷鍛造加工形成貫通孔，制造大致形狀。然后，通過實(shí) 施切削加工，修整外形，得到主體配件中間體。
[0053] 接著，在主體配件中間體的前端面通過電阻焊焊接由Ni合金構(gòu)成的接地電極27。 由于在該焊接時產(chǎn)生所謂的"塌邊"，所以去除該"塌邊"后，在主體配件中間體的預(yù)定部位 通過滾壓形成螺紋部15。由此，得到焊接了接地電極27的主體配件3。另外，對焊接了接 地電極27的主體配件3施行鍍鋅或者鍍鎳。并且，為了實(shí)現(xiàn)耐蝕性的提高，也可以在其表 面進(jìn)一步實(shí)施鉻酸鹽處理。
[0054] 另一方面，除了上述主體配件3之外，預(yù)先制造絕緣子2。更詳細(xì)地說，首先，以氧 化鋁（A1203)粉末作為主成分，至少含有二氧化硅（Si02)或含有稀土類元素、第二族元素等 的燒結(jié)助劑中的一種而構(gòu)成原料粉末，對該原料粉末在含有預(yù)定的粘接劑之后，以水為溶 媒通過濕式混合調(diào)整為漿料。并且，噴霧干燥調(diào)整后的漿料，得到粒狀體。
[0055] 接著，通過橡膠模成型機(jī)41對得到的粒狀體進(jìn)行橡膠模成形，制造成形體。并且， 如圖4所示，橡膠模成型機(jī)41具備：圓筒狀的內(nèi)橡膠模43,具有沿中心軸CL2方向延伸的 空腔42 ;圓筒狀的外橡膠模44,設(shè)置在該內(nèi)橡膠模43的外周；成型機(jī)主體45,設(shè)置在該外 橡膠模44外周；用于堵住上述空腔42的下側(cè)開口部的底蓋46 ;以及下支持架47。另外，在 成型機(jī)主體45中設(shè)置液體流路45A，通過該液體流路45A在直徑方向上對外橡膠模44的外 周面施加液壓，能夠使空腔42在直徑方向上縮小。
[0056]返回制造方法的說明，首先，將粒狀體PM填充到內(nèi)橡膠模43的空腔42中。接著， 如圖5所示，在上述空腔42內(nèi)配置由金屬或陶瓷等高硬度材料構(gòu)成的、用于形成上述軸孔 4的沖壓銷51。
[0057] 接著，通過經(jīng)由上述液體流路45A施加液壓，從內(nèi)橡膠模43以及外橡膠模44的外 周側(cè)施加壓力，使空腔42縮小。并且，經(jīng)過預(yù)定時間后解除液壓的施加，然后如圖6所示， 通過由橡膠模成型機(jī)41沿軸線CL2方向提起沖壓銷51，將沖壓銷51連同由壓縮粒狀體PM 而形成的成形體CP從空腔42中拔出來。然后，通過使沖壓銷51相對于成形體CP相對旋 轉(zhuǎn)，從成形體CP中拔出沖壓銷51，得到成形體CP。并且，在本實(shí)施方式中，通過調(diào)節(jié)液壓， 使內(nèi)橡膠模43的升壓速度（內(nèi)橡膠模43的收縮速度）比較快，使內(nèi)橡膠模43或外橡膠模 44的壁厚比較薄，構(gòu)成為粉狀體PM中位于沖壓銷51附近的部位被進(jìn)一步壓縮。由此，成形 體CP構(gòu)成為從其徑向內(nèi)側(cè)向外面由致密變疏松。另外，在本實(shí)施方式中，通過將上述升壓 速度抑制到某種程度的速度，構(gòu)成為成形體CP的徑向中央部分也十分致密。并且，通過調(diào) 整對粉狀體PM施加的壓力或壓力的施加時間，成形體CP變?yōu)闅饪资稚俚臓顟B(tài)。
[0058] 接著，通過對得到的成形體CP的外周實(shí)施研削加工，得到形成與絕緣子2大致相 同外形的絕緣體中間體。并且，在燒結(jié)工序中，通過由燒結(jié)爐燒結(jié)上述絕緣體中間體，得到 絕緣子2。并且，如上所述，由于成形體CP構(gòu)成為從其直徑方向內(nèi)側(cè)向外面由致密變疏松， 在得到的絕緣子2中，第一區(qū)域AR1的氣孔率P01為第二區(qū)域AR2的氣孔率P02的1. 20倍 以上。另外，由于成形體CP的徑向中央部分十分致密，在得到的絕緣子2中，第三區(qū)域AR3 的氣孔率P03為第二區(qū)域AR2的氣孔率P02的1.05倍以下。并且，由于成形體CP的氣孔 十分少，至少長腿部13的氣孔率為3. 0%以下。
[0059] 另外，除了上述主體配件3、絕緣子2之外，預(yù)先制造中心電極5。即，通過對Ni合 金施行鍛造加工制造中心電極5,該Ni合金配置了謀求提高中央部放熱性的銅合金等。
[0060] 并且，如上所述，得到的絕緣子2以及中心電極5、電阻體7和端子電極6,由玻璃 密封層8、9密封固定。作為玻璃密封層8、9, 一般通過硼娃酸鹽玻璃和金屬粉末混合調(diào)制而 成的，該調(diào)制的原料以夾著電阻體7的狀態(tài)，被注入到絕緣子2的軸孔4內(nèi)后，通過燒結(jié)爐 內(nèi)加熱，同時由端子電極6從后方按壓進(jìn)行燒結(jié)凝固。并且，此時，在絕緣子2的后端側(cè)主 體部10表面既可以同時燒結(jié)釉層，也可以事先形成釉層。
[0061] 然后，固定絕緣子2和主體配件3,絕緣子2具備如上所述分別制造的中心電極5 以及端子電極6,主體配件3具備接地電極27。更詳細(xì)地說，絕緣子2插通到主體配件3中 之后，將形成為壁厚較薄的主體配件3的后端側(cè)開口部向徑向內(nèi)側(cè)鉚接，S卩，通過形成上述 鉚接部20,固定絕緣子2和主體配件3。
[0062] 并且，最后，通過將接地電極27的中間部分向中心電極5側(cè)彎曲，并調(diào)整中心電極 5以及接地電極27之間形成的火花放電間隙28的大小，得到上述火花塞1。
[0063] 如以上詳述的，根據(jù)本實(shí)施方式，長腿部13的氣孔率為3. 0%以上，長腿部13為十 分致密的狀態(tài)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的耐電壓性能。尤其是，在本實(shí)施方式中，由于長腿部 13的最大壁厚T為2. 00mm以下，難以確保足夠的耐電壓性能，但是，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠 得到良好的耐電壓性能。
[0064]另外，在本實(shí)施方式中，第一區(qū)域AR1的氣孔率P01為第二區(qū)域AR2的氣孔率P02 的1. 20倍以上，第一區(qū)域AR1為比較疏松的狀態(tài)。因此，能夠降低第一區(qū)域AR1的楊氏模 量，能夠減小在長腿部13的外周側(cè)部位和長腿部13的內(nèi)周側(cè)部位之間，伴隨加熱、冷卻發(fā) 生的熱應(yīng)力。
[0065] 并且，在本實(shí)施方式中，由于第二區(qū)域AR2的氣孔率P02比較小，在上述內(nèi)周側(cè)部 位殘留有向內(nèi)側(cè)的壓縮應(yīng)力。在急冷時，上述外周側(cè)部位急劇收縮，在表面產(chǎn)生拉伸應(yīng)力 時，由于上述壓縮應(yīng)力的殘留，能夠進(jìn)一步減小上述內(nèi)周側(cè)部位與上述外周側(cè)部位之間產(chǎn) 生的熱應(yīng)力。其結(jié)果，能夠得到良好的耐熱沖擊性。
[0066] 此外，第三區(qū)域AR3的氣孔率P03為被形成為比較致密的第二區(qū)域AR2的氣孔率 P02的1. 05倍以下，第三區(qū)域AR3也處于與第二區(qū)域AR2相同程度致密的狀態(tài)。因此，長腿 部13在沿其直徑方向的大范圍內(nèi)處于致密的狀態(tài)，能夠進(jìn)一步提高耐電壓性能。
[0067] 另外，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成為在長腿部13的外表面存在莫來石結(jié)晶相以及鋁酸 鹽結(jié)晶相中的至少一種。因此，能夠降低長腿部13的熱膨脹量，能夠更進(jìn)一步減小在長腿 部13的外周側(cè)部位和長腿部13的內(nèi)周側(cè)部位之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)耐熱 沖擊性的進(jìn)一步提_。
[0068] 接著，為了確認(rèn)由上述實(shí)施方式所起到的作用效果，制作了多個對第一區(qū)域的氣 孔率P01 (% )、第二區(qū)域的氣孔率P02 (% )、第三區(qū)域的氣孔率P03 (% )、長腿部整體的氣 孔率P00 (% )以及長腿部的外表面有無莫來石結(jié)晶相或鋁酸鹽結(jié)晶相進(jìn)行各種改變的火 花塞的樣品，對各種樣品進(jìn)行了耐電壓性能評價試驗和耐熱沖擊性評價試驗。
[0069]耐電壓性能評價試驗的概要如下。即，準(zhǔn)備第一區(qū)域的氣孔率等相同的樣品30 根，并將樣品的前端部浸漬到預(yù)定的絕緣油中，中心電極以及接地電極間處于不產(chǎn)生火花 放電的狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，對中心電極施加電壓，并逐漸增大施加電壓，測量在中心電極和 主體配件之間產(chǎn)生貫穿絕緣子（長腿部）的放電時的施加電壓（擊穿電壓）。并且，計算 出30根樣品擊穿電壓的平均值（平均擊穿電壓）。其中，將平均擊穿電壓為40kV以上不足 41kV樣品，標(biāo)記"〇"的評價，作為具有良好的耐電壓性能，平均擊穿電壓為41kV以上的樣 品，標(biāo)記"◎"的評價，作為具有非常優(yōu)異的耐電壓性能。另一方面，平均擊穿電壓不足40kV 的樣品，標(biāo)記"X"的評價，作為耐電壓性能差。
[0070] 另外，耐熱沖擊性評價試驗的概要如下。即，采用各種不同加熱溫度，將樣品持續(xù) 加熱30分鐘后，將樣品投入20°C的水中，進(jìn)行急冷。然后，通過在長腿部的表面涂敷預(yù)定的 檢查液，明確長腿部有無裂紋，并通過目視，確認(rèn)長腿部是否發(fā)生裂紋。其中，將加熱溫度為 180°C以上不足200°C時長腿部產(chǎn)生裂紋的樣品作為具有良好的耐熱沖擊性而標(biāo)記為"〇" 的評價，將加熱溫度為200°C以上時長腿部產(chǎn)生開裂的樣品作為具有非常優(yōu)異的耐熱沖擊 性而標(biāo)記為" ◎"的評價。另一方面，將在加熱溫度為不足180°C時長腿部產(chǎn)生開裂的樣品 作為耐熱沖擊性差而標(biāo)記為"X"的評價。
[0071] 表1表示上述兩個試驗的結(jié)果。并且，通過調(diào)節(jié)形成上述成形體時的升壓速度，改 變第一區(qū)域的氣孔率P01等。另外，除了試驗實(shí)施用的樣品之外，用于測量氣孔率的樣品以 與上述試驗實(shí)施用的樣品相同的條件另外制造。并且，通過用于測量氣孔率的樣品，測量出 第一區(qū)域的氣孔率P01等。具體地說，在與軸線正交的方向切斷長腿部后，對斷面進(jìn)行鏡面 研磨。在此基礎(chǔ)上，通過預(yù)定的電子顯微鏡，測量第1?第3區(qū)域各10點(diǎn)的氣孔率，并將測 量的氣孔率的平均值作為第1?第3區(qū)域的氣孔率P01?P03。另外，將第1?第3區(qū)域中 的總計30點(diǎn)的氣孔率的平均值作為長腿部的整體氣孔率P00。并且，通過預(yù)定的X射線衍 射裝置對長腿部的外表面進(jìn)行X射線衍射分析時，通過是否檢測到莫來石結(jié)晶相或鋁酸鹽 結(jié)晶相的特征峰，判斷長腿部的外表面是否存在莫來石結(jié)晶相或鋁酸鹽結(jié)晶相。
[0072] 此外，樣品6采用絕緣子的壁厚比其他樣品中的絕緣子的壁厚顯著小的樣品（具 體地說，2/3程度），極難確保良好的耐電壓性能。
[0073] [表 1]
[0074]

【權(quán)利要求】
1. 一種火花塞，具備： 絕緣體，具有在軸線方向貫通的軸孔； 中心電極，插通設(shè)置到上述軸孔的前端側(cè)；和 主體配件，設(shè)置在上述絕緣體的外周， 上述絕緣體具有：臺階部，被卡定在上述主體配件的內(nèi)周部分；和 長腿部，從該臺階部的前端延伸到前端側(cè)， 上述火花塞的特征在于， 上述長腿部中的氣孔率為3. 0%以下，并且， 在與上述軸線正交的剖面中，沿直徑方向三等分上述長腿部，將位于最外周的區(qū)域作 為第一區(qū)域、位于最內(nèi)周的區(qū)域作為第二區(qū)域時，上述第一區(qū)域的氣孔率為上述第二區(qū)域 的氣孔率的1.20倍以上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于， 在上述剖面中，位于上述第一區(qū)域和上述第二區(qū)域之間的第三區(qū)域的氣孔率為上述第 二區(qū)域的氣孔率的1. 05倍以下。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的火花塞，其特征在于， 上述長腿部的沿與上述軸線直交的方向的最大壁厚為〇. 50mm以上2. 00mm以下。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3中任意一項所述的火花塞，其特征在于， 上述長腿部的外表面存在莫來石結(jié)晶相以及鋁酸鹽結(jié)晶相中的至少一方。
【文檔編號】H01T13/38GK104518427SQ201410510491
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】佐治俊匡, 黑野啟一, 本田稔貴 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社