(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に沿って延びる軸孔を有し、アルミナ基焼結体からなる絶縁体と、前記軸孔の先端側にある中心電極と、前記絶縁体の外周にある主体金具と、前記主体金具の先端に固定された接地電極と、を備えたスパークプラグであって、
前記アルミナ基焼結体は、Ａｌ成分と希土類元素成分と前記アルミナ基焼結体の全質量に対して酸化物換算で５質量％以上含有する成分とをそれぞれ酸化物換算したときの合計を１００モル％としたとき、酸化物換算で、Ａｌ成分のモル含有率が９０．０モル％以上９９．９９モル％以下、及び希土類元素成分の合計モル含有率が０．０１モル％以上１０モル％以下であり、
前記アルミナ基焼結体の全質量を１００質量％としたとき、酸化物換算で、Ｎａ成分の質量含有率が０．００１質量％以上０．０２０質量％以下、第２族元素成分の合計質量含有率が０質量％以上０．１質量％以下、及びＳｉ成分及びＢ成分の合計質量含有率が０質量％以上０．１質量％以下であることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記アルミナ基焼結体に含まれるアルミナ粒子の長辺の長さが大きくとも１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記アルミナ基焼結体は、相対密度が９８％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記希土類元素成分は、Ｙ成分及びＹｂ成分の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記アルミナ基焼結体は、酸化物換算で、Ｆｅ成分の質量含有率が０．００５質量％以上０．１質量％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記アルミナ基焼結体は、酸化物換算で、Ｃｒ成分の質量含有率が０．００５質量％以上０．０５質量％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スパークプラグに関する。この発明は、特に、高温下において優れた耐電圧性能を有する絶縁体を備えたスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等の内燃機関に使用されるスパークプラグは、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とするアルミナ基焼結体により形成されたスパークプラグ用絶縁体（「絶縁体」とも称する。）を備えている。この絶縁体がアルミナ基焼結体で形成される理由としては、アルミナ基焼結体が耐熱性及び機械的強度等に優れていることが挙げられる。このようなアルミナ基焼結体を得るために、従来より、焼成温度の低減及び焼結性の向上を目的として、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ２）−酸化カルシウム（ＣａＯ）−酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる三成分系の焼結助剤等が使用されている。
【０００３】
ところで、近年の内燃機関の高出力化に伴い、燃焼室内が高温化する傾向にあることから、スパークプラグにおける絶縁体が従来よりもさらに高温、例えば９００℃という高温に曝されることがある。したがって、約９００℃という高温下において優れた耐電圧性能を有する絶縁体が求められている。従来の絶縁体は、前述したように焼結助剤が含まれており、これが焼成時に液相となり、焼結性を高める一方で、焼成後には液相が低融点の粒界相を形成し、これによって高温下における絶縁体の耐電圧性能が低下することが知られている。したがって、高温下における絶縁体の耐電圧性能を向上させる方法の一つとして、粒界相が少ないアルミナ基焼結体を絶縁体として使用することが考えられる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、従来のＳｉＯ２−ＭｇＯ−ＣａＯ系のガラス質フラックスを有する焼結体において、アルミナの含有率を高めることによりフラックスを少なくして耐電圧を改善するだけでは十分ではなく、耐電圧の向上を目的として絶縁破壊のメカニズムを詳細に検討した結果として、「Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、より選ばれた少なくとも一つの添加物、若しくは、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３より選ばれた少なくとも一つの添加物をアルミナとの固溶体複合物酸化物の何れかと、粒径０．５μｍ以下のアルミナ微粒粉とから構成された混合原料粉末を成形、焼成することによって、焼結体とするにあたり、前記添加物としての含有量が、前記焼結体に対して０．５〜１０重量％であ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。」（特許文献１の請求項１）が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、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して（特許文献２の２頁左欄５行目〜１０行目）、「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Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＺｒＯ２より選ばれた１つ以上を合計で１〜１０ｗｔ％を含み、残部がＡｌ２Ｏ３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。」（特許文献２の請求項１）が記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、「・・９８．００重量％から９９．５０重量％の量の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と、０．１６重量％から０．７０重量％の量の二族アルカリ土類金属の少なくとも１つの酸化物（二族酸化物）と、０．２５重量％から０．７５重量％の量の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）とを備える、セラミック材料」（特許文献３の請求項１）が記載されている。また、「セラミック材料は、セラミック材料の重量％で、０．００１０重量％までの量のＮａ２Ｏを含む」（特許文献３の００３６欄）ことが記載されている。これにより、このセラミック材料は、先行技術のセラミック絶縁体と比較して向上した熱伝導率および絶縁耐力を与え、セラミック絶縁体のサイズまたはコストの大幅な増大なしに、より長い耐用年数と燃焼室の高温高電圧環境内での向上した性能を与えることが開示されている（特許文献３の００１２欄）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平７−１７３４３６号公報
【特許文献２】特開昭６２−１８７１５６号公報
【特許文献３】特表２０１３−５２９３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２に記載の発明は、アルミナの含有率を高めて粒界相の割合を低減させることを前提として耐電圧性能の向上を試みている。特許文献１及び特許文献２には、Ｎａ２Ｏについて開示がない。
【０００９】
特許文献３に記載のセラミック材料は、焼結助剤として作用する二族アルカリ土類金属及び二酸化ケイ素を０．１重量％より多く含み、所定量の粒界相（ガラス相）が形成されている（特許文献３の００４０欄等）。また、特許文献３には、セラミック材料が希土類元素を含有することの開示がなく、また、Ｎａ２Ｏを０．００１０重量％以下の割合で含有することが開示されている。特許文献３に記載のセラミック材料は、第２族元素成分、Ｓｉ成分及びＢ成分の含有率を極力少なくして粒界相の割合を少なくすることを前提とする本発明における絶縁体とは異なる。
【００１０】
ところで、この発明の発明者らが絶縁体の高温下における耐電圧性能を向上させるために、焼結助剤の配合量を減ずることにより粒界相に存在するガラス相の体積量を減らすことのできる易焼結アルミナや高純度アルミナについて種々の検討をしたところ、高純度のアルミナを緻密な焼結体として製造するには焼成温度を高める必要があり、そのためアルミナ粒子が異常粒成長し、それによって耐電圧性能が低下してしまうことが分かった。絶縁体に異常粒成長したアルミナ粒子が１つでも存在すると、そのアルミナ粒子の周辺が欠陥となって電界集中が生じ、絶縁破壊が生じることから、異常粒成長したアルミナ粒子を有する絶縁体は耐電圧性能が低下してしまうと考えられる。また、粒界相はアルミナ粒子に比べて電流が流れやすいことから、絶縁体の高温下における耐電圧性能を向上させるためには、高温下で粒界相に電流が流れることを抑制することが有効であると考えられる。このように、発明者らは、絶縁体の高温下での耐電圧性能を向上させるためには、粒界相に存在するガラス相の体積量を少なくするだけでなく、粒界相の高温下における耐電圧性能を向上させると共にアルミナ粒子の異常粒成長を抑制することが有効であると考え、本発明を完成するに至った。
【００１１】
この発明は、高温下において優れた耐電圧性能を有する絶縁体を備えたスパークプラグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するための手段は、
［１］  軸線方向に沿って延びる軸孔を有し、アルミナ基焼結体からなる絶縁体と、前記軸孔の先端側にある中心電極と、前記絶縁体の外周にある主体金具と、前記主体金具の先端に固定された接地電極と、を備えたスパークプラグであって、
前記アルミナ基焼結体は、Ａｌ成分と希土類元素成分と前記アルミナ基焼結体の全質量に対して酸化物換算で５質量％以上含有する成分とをそれぞれ酸化物換算したときの合計を１００モル％としたとき、酸化物換算で、Ａｌ成分のモル含有率が９０．０モル％以上９９．９９モル％以下、及び希土類元素成分の合計モル含有率が０．０１モル％以上１０モル％以下であり、
前記アルミナ基焼結体の全質量を１００質量％としたとき、酸化物換算で、Ｎａ成分の質量含有率が０．００１質量％以上０．０２０質量％以下、第２族元素成分の合計質量含有率が０質量％以上０．１質量％以下、及びＳｉ成分及びＢ成分の合計質量含有率が０質量％以上０．１質量％以下であることを特徴とするスパークプラグである。
【００１３】
前記［１］の好ましい態様は、以下の通りである。
［２］  前記アルミナ基焼結体に含まれるアルミナ粒子の長辺の長さが大きくとも１０μｍである。
［３］  前記［１］又は［２］に記載のスパークプラグにおいて、前記アルミナ基焼結体は、相対密度が９８％以上である。
［４］  前記［１］〜［３］のいずれが一つに記載のスパークプラグにおいて、前記希土類元素成分は、Ｙ成分及びＹｂ成分の少なくとも一方である。
［５］  前記［１］〜［４］のいずれが一つに記載のスパークプラグにおいて、前記アルミナ基焼結体は、酸化物換算で、Ｆｅ成分の質量含有率が０．００５質量％以上０．１質量％以下である。
［６］  前記［１］〜［５］のいずれが一つに記載のスパークプラグにおいて、前記アルミナ基焼結体は、酸化物換算で、Ｃｒ成分の質量含有率が０．００５質量％以上０．０５質量％以下である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明における絶縁体は、前記絶縁体を形成するアルミナ基焼結体が、Ａｌ成分と希土類元素成分と前記アルミナ基焼結体の全質量に対して酸化物換算で５質量％以上含有する成分とをそれぞれ酸化物換算したときの合計を１００モル％としたとき、酸化物換算で、Ａｌ成分のモル含有率が９０．０モル％以上９９．９９モル％以下、及び希土類元素成分の合計モル含有率が０．０１モル％以上１０モル％以下であり、前記アルミナ基焼結体の全質量を１００質量％としたとき、酸化物換算で、Ｎａ成分の質量含有率が０．００１質量％以上０．０２０質量％以下、第２族元素成分の合計質量含有率が０．１質量％以下、及びＳｉ成分及びＢ成分の合計質量含有率が０．１質量％以下であるので、絶縁体が例えば約９００℃という高温に曝されるような環境でスパークプラグが使用された場合に十分な耐電圧性能を有する。したがって、この発明によると、高温下において優れた耐電圧性能を有する絶縁体を備えたスパークプラグを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグの一部断面全体説明図である。
【図２】図２は、アルミナ基焼結体に含まれるアルミナ粒子の長辺の長さを測定するときの説明図である。
【図３】図３は、高温耐電圧試験に用いた耐電圧測定装置を示す概略断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１はこの発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグ１の一部断面全体説明図である。なお、図１では後述する接地電極が配置されている側を軸線Ｏの先端方向、端子金具が配置されている側を軸線Ｏの後端方向として説明する。
【００１７】
このスパークプラグ１は、図１に示されるように、軸線Ｏ方向に沿って延びる軸孔２を有する略円筒形状の絶縁体３と、前記軸孔２内の先端側に設けられた略棒状の中心電極４と、前記軸孔２内の後端側に設けられた端子金具５と、前記軸孔２内の前記中心電極４と前記端子金具５との間に配置された接続部６と、前記絶縁体３の外周に設けられた略円筒形状の主体金具７と、前記主体金具７の先端に固定された基端部及び前記中心電極４に間隙Ｇを介して対向するように配置された先端部を有する接地電極８とを備える。
【００１８】
絶縁体３は、後端側胴部１１と、大径部１２と、先端側胴部１３、脚長部１４とを備えている。後端側胴部１１は、端子金具５を収容し、端子金具５と主体金具７とを絶縁する。大径部１２は、該後端側胴部１１よりも先端側に配置され、径方向外向きに突出している。先端側胴部１３は、該大径部１２の先端側に配置され、大径部１２より小さい外径を有し、接続部６を収容する。脚長部１４は、該先端側胴部１３の先端側に配置され、先端側胴部１３より小さい外径及び内径を有し、中心電極４を収容する。絶縁体３は、絶縁体３における先端方向の端部が主体金具７の先端面から突出した状態で、主体金具７に固定されている。絶縁体３は、機械的強度、熱的強度、電気絶縁性を有する材料で形成される。この発明の特徴部分である絶縁体３の詳細については、後述する。
【００１９】
接続部６は、軸孔２内の中心電極４と端子金具５との間に配置され、中心電極４及び端子金具５を軸孔２内に固定すると共にこれらを電気的に接続する。
【００２０】
主体金具７は、略円筒形状を有しており、絶縁体３を内装することにより絶縁体３を保持するように形成されている。主体金具７における先端方向の外周面にはネジ部２４が形成されている。このネジ部２４を利用して図示しない内燃機関のシリンダヘッドにスパークプラグ１が装着される。主体金具７は、ネジ部２４の後端側にフランジ状のガスシール部２５を有し、ガスシール部２５の後端側にスパナやレンチ等の工具を係合させるための工具係合部２６、工具係合部２６の後端側に加締め部２７を有する。ネジ部２４の内周面における先端側は、脚長部１４に対して空間を有するように配置されている。主体金具７は、導電性の鉄鋼材料、例えば、低炭素鋼により形成されることができる。
【００２１】
端子金具５は、中心電極４と接地電極８との間で火花放電を行うための電圧を外部から中心電極４に印加するための端子である。端子金具５は、絶縁体３の後端側からその一部が露出した状態で軸孔２内に挿入されて接続部６により固定されている。端子金具５は、低炭素鋼等の金属材料により形成されることができる。
【００２２】
中心電極４は、接続部６に接する後端部２８と、前記後端部２８から先端側に延びる棒状部２９とを有する。中心電極４は、その先端が絶縁体３の先端から突出した状態で絶縁体３の軸孔２内に固定され、主体金具７に対して絶縁保持されている。中心電極４は、Ｎｉ合金等の中心電極４に使用される公知の材料で形成されることができる。また、中心電極４は、Ｎｉ合金等により形成される外層と、Ｎｉ合金よりも熱伝導率の高い材料により形成され、該外層の内部の軸心部に同心に埋め込まれるように形成されてなる芯部とにより形成されてもよい。芯部を形成する材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、純Ｎｉ等を挙げることができる。
【００２３】
前記接地電極８は、例えば、略角柱形状に形成されてなり、基端部が主体金具７の先端部に接合され、途中で略Ｌ字状に屈曲され、先端部が中心電極４の先端との間に間隙Ｇを介して対向するように形成されている。この実施形態における間隙Ｇは、中心電極４の先端と接地電極８の側面との最短距離である。この間隙Ｇは、通常、０．３〜１．５ｍｍに設定される。接地電極８は、Ｎｉ合金等の接地電極８に使用される公知の材料で形成されることができる。また、接地電極８は、中心電極４と同様にＮｉ合金等により形成される外層と、Ｎｉ合金よりも熱伝導率の高い材料により形成され、該外層の内部の軸心部に同心に埋め込まれるように形成されてなる芯部とにより形成されてもよい。
【００２４】
この発明の特徴部分である絶縁体について、以下に説明する。
【００２５】
絶縁体３は、アルミナ基焼結体からなる。アルミナ基焼結体は、主要成分としてＡｌ成分と希土類元素成分とを所定の割合で含有し、第２族元素成分、Ｓｉ成分、及びＢ成分を含有しないか、又は所定の割合以下で含有する。第２族元素成分、Ｓｉ成分、及びＢ成分は、通常、焼結時に液相となって焼結性を向上させ、焼結後に粒界相に低融点のガラス相を形成し易い。一方、このアルミナ基焼結体は、第２族元素成分、Ｓｉ成分、及びＢ成
分を含有しないか、又は所定の体積割合以下で含有するので、焼結時に液相が少なく大部分が固相焼結により形成される。固相焼結により形成されるこのアルミナ基焼結体は、液相焼結により形成されるアルミナ基焼結体に比べて粒界相の割合が小さい。発明者らが焼結後に粒界相を形成する、第２族元素成分、Ｓｉ成分、及びＢ成分の割合を小さくしたアルミナ基焼結体について検討した結果、絶縁体の高温下での耐電圧性能を向上させるためには、粒界相の全体に対する体積割合を少なくするだけでなく、粒界相の高温下における耐電圧性能を向上させると共にアルミナ粒子の異常粒成長を抑制することが有効であると考え、さらに検討を行った。その結果、このようなアルミナ基焼結体を得るためには、アルミナ基焼結体におけるＮａ成分の含有割合及び希土類元素成分の含有割合を特定の範囲にすればよいことが分かった。以下において、絶縁体３を構成するアルミナ基焼結体についてより詳細に説明する。
【００２６】
アルミナ基焼結体は、Ａｌ成分と希土類元素成分と前記アルミナ基焼結体の全質量に対して酸化物換算で５質量％以上含有する成分とをそれぞれ酸化物換算したときの合計を１００モル％としたとき、Ａｌ成分のモル含有率が酸化物換算（Ａｌ２Ｏ３）で９０．０モル％以上９９．９９モル％以下である。アルミナ基焼結体は、主結晶相としてのアルミナ粒子と、複数のアルミナ粒子により取り囲まれる空間に存在する粒界相とを有する。Ａｌ成分は、その大部分が、アルミナ粒子としてアルミナ基焼結体中に存在する。Ａｌ成分の一部は、粒界相に存在するガラス相中及び結晶相中に存在する。アルミナ基焼結体は、Ａｌ成分のモル含有率が前記範囲内にあると耐電圧性能及び機械的強度等に優れる。Ａｌ成分のモル含有率が９９．９９モル％を超えると、焼結性が悪く、アルミナ基焼結体に気孔が残留し易くなり、また、相対的に希土類元素成分の含有率が小さくなることからアルミナ粒子が粒成長し易くなり、十分な耐電圧性能が得られない。Ａｌ成分の含有率が９０．０モル％未満であると、相対的に粒界相におけるガラス相の割合が増大するので、例えば、約９００℃という高温下においてガラス相が軟化すると、十分な耐電圧性能が得られない。
【００２７】
アルミナ基焼結体は、希土類元素成分から選ばれる少なくとも１種を含有する。希土類元素成分は、具体的には、Ｓｃ成分、Ｙ成分、Ｌａ成分、Ｃｅ成分、Ｐｒ成分、Ｎｄ成分、Ｐｍ成分、Ｓｍ成分、Ｅｕ成分、Ｇｄ成分、Ｔｂ成分、Ｄｙ成分、Ｈｏ成分、Ｅｒ成分、Ｔｍ成分、Ｙｂ成分及びＬｕ成分である。アルミナ基焼結体は、これらの中でもＹ成分及びＹｂ成分の少なくとも一方を含有するのが好ましい。希土類元素成分は、酸化物、イオン等としてアルミナ基焼結体中に存在する。
【００２８】
アルミナ基焼結体は、Ａｌ成分と希土類元素成分と前記アルミナ基焼結体の全質量に対して酸化物換算で５質量％以上含有する成分とをそれぞれ酸化物換算したときの合計を１００モル％としたとき、希土類元素成分の合計モル含有率が酸化物換算（希土類元素をＲｅで表したとき、Ｒｅ２Ｏ３）で０．０１モル％以上１０モル％以下である。希土類元素成分の合計モル含有率が前記範囲内にあると、粒界相を所定の割合に抑えつつ焼結時にアルミナ粒子の粒成長が過度に生じないように抑制することができ、絶縁体３が、例えば約９００℃という高温に曝される環境で使用された場合に、十分な耐電圧性能を有する。
【００２９】
アルミナ基焼結体が希土類元素成分を含有すると、アルミナ粒子が粒成長し難くなる一方で、希土類元素成分はアルミナ粒子に比べて粒界相に存在し易いので、希土類元素成分の合計モル含有率が１０モル％を超えると、相対的に粒界相の、アルミナ基焼結体の体積全体に対する体積割合が大きくなり、大量に添加するとアルミナ粒界だけではなく希土類で凝集した個所が発生する。高温下における十分な耐電圧性能が得られない。希土類元素成分の合計モル含有率が０．０１モル％未満であると、アルミナ粒子が粒成長し易くなり、十分な耐電圧性能が得られない。アルミナ粒子が粒成長して大きくなり過ぎると十分な耐電圧性能が得られないのは以下の通りであると考えられる。アルミナ基焼結体中を微弱な電流が流れる場合、アルミナ粒子に比べて粒界に電流が流れやすい。複数の小さいアルミナ粒子が分散してなるアルミナ基焼結体は、粒界が形成する経路が複雑で、電流が流れる経路が分散することにより電界集中が生じ難い。一方、比較的大きなアルミナ粒子を有するアルミナ基焼結体は、小さいアルミナ粒子の周囲に形成される粒界に比べて粒界が形成する経路が少なく単純で粒界を流れる電流が集中することにより電界集中が生じ易い。したがって、１つでも大きなアルミナ粒子があると、電界集中が生じ易くなり、耐電圧性能が低下すると考えられる。
【００３０】
アルミナ基焼結体は、アルミナ基焼結体の全質量を１００質量％としたとき、Ｎａ成分の質量含有率が酸化物換算（Ｎａ２Ｏ）で０．００１質量％以上０．０２０質量％以下である。Ｎａ成分の質量含有率が前記範囲内にあると、絶縁体３が、例えば約９００℃という高温に曝される環境で使用された場合に、十分な耐電圧性能を有する。
【００３１】
Ｎａ成分の質量含有率が０．０２０質量％を超えると、高温下における十分な耐電圧性能が得られない。Ｎａ成分は粒界相に存在し易く、高イオン伝導性を示すので、Ｎａ成分の含有率が大きくなるほど耐電圧性能が低下する。アルミナ基焼結体の原料の主要な成分がＡｌ成分と希土類元素成分であり、ＳｉＯ２及びＭｇＯ等の焼結助剤の含有率が小さいこのアルミナ基焼結体は、焼結時に液相がほとんど存在せず、大部分が固相焼結により形成される。このようなアルミナ基焼結体はアルミナ粒子同士が近接して配置され、粒界相に存在するガラス相の体積割合が小さい。粒界相に存在するガラス相の粒界相全体に対する体積割合(以下、単に割合と称する。)が小さいアルミナ基焼結体と粒界相に存在するガラス相の割合が大きいアルミナ基焼結体とが、Ｎａ成分の含有率につき同じである場合、Ｎａ成分の大部分は粒界相に存在することから、粒界相に存在するガラス相の割合が小さいアルミナ基焼結体は、粒界相に存在するガラス相の割合が大きいアルミナ基焼結体に比べて、粒界相におけるＮａ成分の濃度が大きくなり、Ｎａ成分の影響を大きく受ける。すなわち、Ｎａ成分は高イオン伝導性を示すことから、粒界相に存在するガラス相におけるＮａ成分の濃度が大きいと高温下における耐電圧性能が低下する。また、粒界相中のガラス相はＮａ成分の含有率が大きくなるほどガラスの軟化点が低下するので、高温下においてガラス相が軟化し易くなる。したがって、このアルミナ基焼結体は、粒界相に存在するガラス相の割合が比較的大きいアルミナ基焼結体に比べてＮａ成分の含有率を小さくし、０．０２０質量％以下にすることにより高温下における十分な耐電圧性能が発揮される。
【００３２】
また、発明者らがＮａ成分の質量含有率について検討した結果、Ｎａ成分の質量含有率が小さいほど十分な耐電圧性能が得られる訳ではないことが分かった。すなわち、Ｎａ成分の質量含有率が０．００１質量％未満であると、焼結が安定せず、アルミナ基焼結体を例えば約１３５０℃という比較的低温で焼結させると、耐電圧性能が低下することが分かった。アルミナ粒子の粒成長を抑制するためには、焼結温度を高くし過ぎないのが好ましく、また、絶縁体３を製造する際の焼成温度は、バラツキがあり、所定の温度範囲で変動する。Ｎａ成分の質量含有率が０．００１質量％未満である絶縁体３は、アルミナ基焼結体を製造する際の焼成温度の変動を考慮すると、焼結が安定せず、一定の品質を維持することができない。
【００３３】
Ｎａ成分は、Ｎａ化合物粉末として原料粉末に含有させなくても、不純物としてアルミナ基焼結体に含有されることがある。例えば、Ｎａ成分は原料粉末としてのアルミナ粉末に含有されることがある。また、各種原料粉末を混合及び粉砕するときに使用するボールミル及び玉石、並びに未焼成成形体を焼成するときに使用する焼成炉にＮａ成分が含まれている場合には、これらの機器からＮａ成分がアルミナ基焼結体に含有されることがある。したがって、アルミナ基焼結体に含まれるＮａ成分の質量含有率は、原料粉末の純度、ボールミル及び焼成炉等を形成する材料等を適宜選択することにより、調整する。
【００３４】
アルミナ基焼結体は、アルミナ基焼結体の全質量を１００質量％としたとき、第２族元素成分の合計質量含有率が酸化物換算（第２族元素を２Ａで表したとき、２ＡＯ）で０．１質量％以下である。すなわち、アルミナ基焼結体は、第２族元素成分を０．１質量％以下含有するか、又は含有しない。第２族元素成分は、具体的には、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、Ｓｒ成分、Ｂａ成分である。アルミナ基焼結体が第２族元素成分を含有する場合、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、Ｓｒ成分、及びＢａ成分から選ばれる少なくとも１種を含有する。第２族元素成分は、焼結時には溶融して液相を生じるので通常焼結助剤として機能するが、このアルミナ基焼結体は第２族元素成分を多くとも０．１質量％しか含有しないので、焼結時に液相はほとんどなく固相焼結によりアルミナ基焼結体が製造される。絶縁体３が第２族元素成分を含有する場合は、酸化物、イオン等としてアルミナ基焼結体中に存在し、主に粒界相に存在する。第２族元素成分の質量含有率が０．１質量％以下であると、アルミナ基焼結体における粒界相の割合が小さくなり、絶縁体３が、例えば約９００℃という高温に曝される環境で使用された場合に、十分な耐電圧性能を有する。
【００３５】
アルミナ基焼結体は、アルミナ基焼結体の全質量を１００質量％としたとき、Ｓｉ成分及びＢ成分の合計質量含有率が酸化物換算（ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３）で０．１質量％以下である。すなわち、アルミナ基焼結体は、Ｓｉ成分及びＢ成分を０．１質量％以下含有するか、又は含有しない。Ｓｉ成分及びＢ成分は、焼結時には溶融して液相を生じるので通常焼結助剤として機能するが、このアルミナ基焼結体はＳｉ成分及びＢ成分を多くとも０．１質量％しか含有しないので、焼結時に液相はほとんどなく固相焼結によりアルミナ基焼結体が製造される。絶縁体３がＳｉ成分及びＢ成分を含有する場合は、酸化物、イオン等としてアルミナ基焼結体中に存在し、主に粒界相でガラス相を形成し易い。Ｓｉ成分及びＢ成分の質量含有率が０．１質量％以下であると、アルミナ基焼結体における粒界相の割合が小さくなり、絶縁体３が、例えば約９００℃という高温に曝される環境で使用された場合に、十分な耐電圧性能を有する。
【００３６】
アルミナ基焼結体は、アルミナ基焼結体の全質量を１００質量％としたとき、Ｆｅ成分の質量含有率が酸化物換算（Ｆｅ２Ｏ３）で０．００５質量％以上０．１質量％以下であることが好ましい。Ｆｅ成分の質量含有率が前記範囲内にあると、絶縁体３が、例えば約９００℃という高温に曝される環境で使用された場合に、より一層高温下における耐電圧性能に優れるアルミナ基焼結体が得られる。
【００３７】
アルミナ基焼結体は、アルミナ基焼結体の全質量を１００質量％としたとき、Ｃｒ成分の質量含有率が酸化物換算（Ｃｒ２Ｏ３）で０．００５質量％以上０．０５質量％以下であることが好ましい。Ｃｒ成分の質量含有率が前記範囲内にあると、絶縁体３が、例えば約９００℃という高温に曝される環境で使用された場合に、より一層高温下における耐電圧性能に優れるアルミナ基焼結体が得られる。
【００３８】
アルミナ基焼結体は、主要成分としてＡｌ成分及び希土類元素成分のみを含有し、その他の成分は微量成分として含有される。したがって、アルミナ基焼結体は、Ａｌ成分と希土類元素成分以外の主要成分、すなわちアルミナ基焼結体の全質量に対して酸化物換算で５質量％以上含有する成分を含有しない。アルミナ基焼結体は、この発明の目的を損なわない範囲内で、前記各成分に加えて不純物を含有してもよい。このような不純物としては、例えば、ＴｉＯ2等が挙げられる。これらの不純物の含有率は小さい方が好ましく、アルミナ基焼結体の全質量を１００質量％としたときに各不純物の含有率が０．２質量％以下であり、合計で０．５質量％以下であることが好ましい。
【００３９】
アルミナ基焼結体に含まれる各成分の含有率は、次のようにして求めることができる。まず、アルミナ基焼結体に含有される各成分のうち、Ａｌ成分を除いて、希土類元素成分とアルミナ基焼結体の全質量に対して酸化物換算で５質量％以上含有する成分とを、主要成分として蛍光Ｘ線分析にて定量する。Ａｌ成分は、蛍光Ｘ線分析により定量した成分（酸化物換算）の合計の残差として算出する。蛍光Ｘ線分析にて含有率が酸化物換算で５質量％未満の成分については、微量成分としてＩＣＰ発光分光分析により定性分析後、定量分析を行う。なお、Ａｌ成分及び希土類元素成分等の主要成分は、それぞれを酸化物換算したときの合計を１００モル％として、それぞれの含有率をモル％で求める。また、微量成分は、アルミナ基焼結体の全質量を１００質量％として、それぞれの含有率を質量％で求める。
【００４０】
アルミナ基焼結体は、複数のアルミナ粒子を有する焼結体であり、アルミナ粒子の長辺の長さが大きくとも１０μｍであることが好ましい。１０μｍを超える大きさのアルミナ粒子が存在すると、前述したように、粒界を流れる電流が集中することにより電界集中が発生し易くなり、耐電圧性能が低下するおそれがある。アルミナ基焼結体に含まれるアルミナ粒子に１０μｍを超える粗大粒がなく、均一な粒径のアルミナ粒子を有すると、電界集中が発生し難く、より一層高温下における耐電圧性能に優れるアルミナ基焼結体が得られる。
【００４１】
１０μｍを超える粗大粒がなく、均一な粒径のアルミナ粒子を有するアルミナ基焼結体は、Ｎａ及びＫ等のアルカリ金属の含有率を所定の割合以下にすること、特にアルカリ金属の合計質量含有率を酸化物換算で０．０２０質量％以下にすること、及び焼成条件を調整することにより、製造することができる。焼成条件としては、例えば、昇温速度、最高温度、最高温度より１００℃低い温度から最高温度までの間の温度域で維持する時間等を変更することにより、アルミナ粒子の長辺の長さを調整することができる。
【００４２】
アルミナ粒子の長辺の長さは次のようにして求めることができる。まず、アルミナ基焼結体を様々な温度で再焼成（５０℃間隔）した後、鏡面研磨したサンプルを作り、そのサンプルを再焼成温度より１００〜１５０℃低い温度にてサーマルエッチングを行う。作製したサンプルを各々観察し、粒成長が発生した再焼成温度よりも５０℃低い温度にて再焼成したサンプルのサーマルエッチングサンプルを測定対象とした。測定対象のアルミナ基焼結体の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で、例えば、１０００倍で観察する。ＳＥＭで観察される視野全体で最も大きなアルミナ粒子を選択し、図２に示すように、選択したアルミナ粒子３１を囲繞する矩形の長辺の長さＤを測定する。同様にして、少なくとも１０箇所の視野を選択し、アルミナ粒子３１の長辺の長さＤを測定する。測定した値のうち最も大きな値をアルミナ粒子の長辺の長さとする。
【００４３】
アルミナ基焼結体の相対密度は９８％以上であることが好ましい。アルミナ基焼結体が緻密であるほど、気孔が少なくアルミナ基焼結体の強度が向上すると共に、絶縁破壊の起点となりうる気孔の存在が少ないことから、より一層耐電圧性能が向上する。アルミナ基焼結体の相対密度は、アルミナ基焼結体の原料を粉砕し、原料粒度を小さくすること等により調整することができる。
【００４４】
アルミナ基焼結体の相対密度は、アルキメデス法により測定されたアルミナ基焼結体の密度の理論密度に対する比率を百分率で表したものである。理論密度は、アルミナ基焼結体に含まれる各元素を酸化物換算し、各酸化物換算した含有率から計算される密度である。したがって、アルミナ基焼結体の相対密度の上限は１００％である。アルミナ基焼結体の相対密度の数値が大きいほど、アルミナ基焼結体がより緻密であることを示す。
【００４５】
スパークプラグ１は、例えば次のようにして製造される。まず、この発明の特徴部分である絶縁体３の製造方法について説明する。
【００４６】
まず、原料粉末、すなわち、Ａｌ化合物粉末と、希土類元素化合物粉末と、所望により第２族元素化合物粉末と、Ｓｉ化合物粉末と、Ｂ化合物粉末とを所定の割合で配合してスラリー中で混合する。ここで、各粉末の混合割合は、例えば絶縁体３を形成するアルミナ基焼結体における各成分の含有率と同一に設定することができる。この混合は、原料粉末の混合状態を均一にし、かつ得られる焼結体を高度に緻密化することができるように、８時間以上にわたって混合されるのが好ましい。また、原料粉末を混合する際に、不純物としてＮａ成分が原料粉末に含有されるおそれがあるので、Ｎａ成分をほとんど含有しない高アルミナ製又は樹脂製の内壁を有するボールミル及び玉石を使用することが好ましい。
【００４７】
Ａｌ化合物粉末は、焼成によりＡｌ成分に転化する化合物であれば特に制限はなく、通常、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末が用いられる。Ａｌ化合物粉末は、Ｎａ等の不可避不純物を含有していることがあるので、高純度のものを用いるのが好ましい。Ａｌ化合物粉末は、緻密なアルミナ基焼結体を得るには、通常、その平均粒径が０．１〜５．０μｍの粉末を使用するのがよい。
【００４８】
希土類元素化合物粉末は、焼成により希土類元素成分に転化する化合物であれば特に制限はなく、例えば、希土類元素の酸化物（複合酸化物を含む。）、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩等、リン酸塩等の各種無機系粉末を挙げることができる。具体的にはＹ２Ｏ３粉末、Ｌａ２Ｏ３粉末、Ｙｂ２Ｏ３粉末等を挙げることができる。なお、希土類元素化合物粉末として酸化物以外の粉末を使用する場合には、その使用量は酸化物に換算したときの酸化物換算モル％で把握する。すなわち、アルミナ基焼結体の全質量に対して酸化物換算で５質量％以上含有する成分をそれぞれ酸化物換算したときの合計を１００モル％として、希土類元素成分を酸化物換算したときの合計モル含有率で希土類元素成分の含有割合を把握する。希土類元素化合物粉末の純度及び平均粒径はＡｌ化合物粉末と基本的に同様である。
【００４９】
第２族元素化合物粉末は、焼成により第２族元素成分に転化する化合物であれば特に制限はなく、例えば、第２族元素の酸化物（複合酸化物を含む。）、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩等、リン酸塩等の各種無機系粉末を挙げることができる。具体的には、ＭｇＯ粉末、ＭｇＣＯ３粉末、ＣａＯ粉末、ＣａＣＯ３粉末、ＳｒＯ粉末、ＳｒＯ３粉末、ＢａＯ粉末、ＢａＣｏ３粉末等を挙げることができる。なお、第２族元素化合物粉末として酸化物以外の粉末を使用する場合には、その使用量は酸化物に換算したときの酸化物換算質量％で把握する。第２族元素化合物粉末の純度及び平均粒径はＡｌ化合物粉末と基本的に同様である。
【００５０】
Ｓｉ化合物粉末は、焼成によりＳｉ成分に転化する化合物であれば特に制限はなく、例えば、Ｓｉの酸化物（複合酸化物を含む。）、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩等、リン酸塩等の各種無機系粉末を挙げることができる。具体的には、ＳｉＯ２粉末等を挙げることができる。なお、Ｓｉ化合物粉末として酸化物以外の粉末を使用する場合には、その使用量は酸化物に換算したときの酸化物換算質量％で把握する。Ｓｉ化合物粉末の純度及び平均粒径はＡｌ化合物粉末と基本的に同様である。
【００５１】
Ｂ化合物粉末は、焼成によりＢ成分に転化する化合物であれば特に制限はなく、例えば、Ｂの酸化物（複合酸化物を含む。）、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩等、リン酸塩等の各種無機系粉末を挙げることができる。具体的には、Ｂ２Ｏ３粉末等を挙げることができる。なお、Ｂ化合物粉末として酸化物以外の粉末を使用する場合には、その使用量は酸化物に換算したときの酸化物換算質量％で把握する。Ｂ化合物粉末の純度及び平均粒径はＡｌ化合物粉末と基本的に同様である。
【００５２】
これらの原料粉末を溶媒に分散させ、バインダーとして例えば親水性結合剤を配合して、スラリー中で混合する。このとき用いられる溶媒としては、例えば、水、アルコール等を挙げることができる。親水性結合剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、水溶性アクリル樹脂、アラビアゴム、デキストリン等を挙げることができる。これらの溶媒及び親水性結合剤は１種単独でも２種以上を併用することもできる。溶媒及び親水性結合剤の使用割合は、原料粉末を１００質量部としたときに、溶媒として水を使用する場合には４０〜１２０質量部、好ましくは５０〜１００質量部であり、親水性結合剤は０．１〜５．０質量部、好ましくは０．５〜３．０質量部である。
【００５３】
次いで、このスラリーをスプレードライ法等により噴霧乾燥して平均粒径５０〜２００μｍ、好ましくは７０〜１５０μｍに造粒する。この平均粒径はいずれもレーザー回折法（日機装株式会社製、マイクロトラック粒度分布測定装置（ＭＴ−３０００））により測定した値である。
【００５４】
次いで、この造粒物を例えばラバープレス又は金型プレス等でプレス成形して好ましくは絶縁体３の形状及び寸法を有する未焼成成形体を得る。得られた未焼成成形体は、その外面がレジノイド砥石等で研削されることにより形状が整えられる。その他、射出成型等の成形方法も用いることができる。
【００５５】
所望の形状に研削成形された未焼成成形体を、大気雰囲気で１３５０〜１６００℃、好ましくは１４００〜１５５０℃の範囲における所定の温度で、最高温度から−５０℃までの範囲の時間を３０分以上８０分以内にコントロールして焼成することにより、緻密且つ異常粒成長が無いアルミナ基焼結体が得られる。最高温度付近のキープ時間が長いと、アルミナ粒子の異常粒成長が生じ難く、焼結体が十分に緻密化し易いので、得られるアルミナ基焼結体の耐電圧性能及び機械的強度を確保することができる。なお、最高温度は５０℃毎の耐電圧性能の比較を行うことによって決定した。また、未焼成成形体を焼成する際に、Ｎａ成分が不純物としてアルミナ基焼結体に含有されるおそれがあるので、Ｎａ成分をほとんど含有しない高アルミナ製又は樹脂製の内壁を有する焼成炉を使用することが好ましい。
【００５６】
このようにしてアルミナ基焼結体からなる絶縁体３が得られる。この絶縁体３を備えたスパークプラグ１は、例えば次のようにして製造される。すなわち、Ｎｉ合金等の電極材料を所定の形状及び寸法に加工して中心電極４及び接地電極８を作製する。電極材料の調製及び加工を連続して行うこともできる。例えば、真空溶解炉を用いて、所望の組成を有するＮｉ合金等の溶湯を調製し、真空鋳造にて各溶湯から鋳塊を調製した後、この鋳塊を、熱間加工、線引き加工等して、所定の形状及び所定の寸法に適宜調整して、中心電極４及び接地電極８を作製することができる。
【００５７】
次いで、所定の形状及び寸法に塑性加工等によって成形した主体金具７の端面に接地電極８の基端部を電気抵抗溶接等によって接合する。次いで、絶縁体３の軸孔２内に中心電極４を公知の手法により組付け、接続部６を形成する組成物を軸孔２内に予備圧縮しつつ充填する。次いで、軸孔２内の端部から端子金具５を挿入して組成物を圧縮加熱する。こうして前記組成物が焼結して接続部６が形成される。次いで、接地電極８が接合された主体金具７に、この中心電極４等が固定された絶縁体３を組付ける。最後に、接地電極８の先端部を中心電極４側に折り曲げて、接地電極８の先端部が中心電極４の先端部と対向するようにして、スパークプラグ１が製造される。
【００５８】
本発明に係るスパークプラグ１は、自動車用の内燃機関例えばガソリンエンジン等の点火栓として使用され、内燃機関の燃焼室を区画形成するヘッド（図示せず）に設けられたネジ穴に前記ネジ部２４が螺合されて、所定の位置に固定される。この発明に係るスパークプラグ１は、如何なる内燃機関にも使用することができる。この発明に係るスパークプラグ１における絶縁体３は、例えば９００℃という高温下で電圧を印加しても優れた耐電圧性能を有するので、絶縁体３が例えば９００℃という高温に曝される内燃機関に特に好適である。
【００５９】
この発明に係るスパークプラグ１は、前述した実施例に限定されることはなく、本発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。
【実施例】
【００６０】
（アルミナ基焼結体の作製）
Ａｌ２Ｏ３粉末と、Ｒｅ２Ｏ３粉末（ＲｅはＹｂ、Ｙ、又はＬａ）と、所望により２ＡＣＯ３粉末（２ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａのうちの少なくとも１種）と、ＳｉＯ２粉末及びＢ２Ｏ３粉末の少なくとも一方とを混合して原料粉末とした。この原料粉末に溶媒としてのイオン交換水と親水性結合剤とを添加し、高アルミナ製のボールミル及び玉石を使用してスラリーを調製した。
【００６１】
得られたスラリーをスプレードライ法により噴霧乾燥して平均粒径が約１００μｍの粉末を造粒した。この粉末をプレス成形して、その外面をレジノイド砥石等にて切削加工することにより、アルミナ基焼結体の原形となる未焼成成形体を成形した。
表１及び表３に示すアルミナ基焼結体では、未焼成成形体を大気雰囲気下において焼成温度１４５０〜１７００℃の範囲内で焼成時間を１〜８時間の範囲内に設定して、高アルミナ製の内壁を有する焼成炉で焼成した。
表２に示すアルミナ基焼結体では、未焼成成形体を大気雰囲気下において焼成温度１３５０℃にて、高アルミナ製の内壁を有する焼成炉で焼成した。このようにして、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ２０ｍｍのアルミナ基焼結体を得た。
【００６２】
（アルミナ基焼結体の組成等の測定）
作製したアルミナ基焼結体の組成については、まず、アルミナ基焼結体に含有される成分のうち、主要成分として希土類元素成分を蛍光Ｘ線分析にて定量した。酸化物換算で、Ａｌ成分と希土類元素成分との合計を１００モル％とし、それぞれの含有率をモル％で求めた。すなわち、希土類元素成分以外の成分をＡｌ成分として算出した。微量成分すなわち蛍光Ｘ線分析による含有率が酸化物換算で５質量％未満の成分については、ＩＣＰ発光分光分析により定性分析後、定量分析を行った。微量成分は、アルミナ基焼結体の全質量を１００質量％として、それぞれの含有率を質量％で求めた。これらの分析結果を表１〜表４に示した。
なお、表１及び表２において、「−」はその成分の含有率を測定していないことを示す。また、ＩＣＰ発光分光分析により検出されない場合、例えば含有率が５ｐｐｍ以下（０．０００５質量％以下）の場合は、「０．０００」で示した。
【００６３】
作製したアルミナ基焼結体の相対密度は、アルキメデス法によりアルミナ基焼結体の密度を測定して測定密度を求め、測定密度の理論密度に対する比率を算出することにより求め、表１及び表２に示した。
【００６４】
作製したアルミナ基焼結体に含まれるアルミナ粒子の長辺の長さは、上述した方法で求めた。アルミナ粒子の長辺の長さを表３に示した。
【００６５】
（高温耐電圧試験）
高温下における耐電圧性能は、９００℃における耐電圧値で評価した。作製したアルミナ基焼結体を縦１６ｍｍ、横１６ｍｍ、厚さ０．６５ｍｍに加工した試験片４１を用いて、図４に示す構成の装置により測定した。具体的には、以下の通りである。まず、試験片４１をアルミナ製碍筒４２ａとアルミナ製碍筒４２ｂとで挟んだ状態で、ＳｉＯ２系の封着ガラス４３を用いて１４００℃に加熱溶融し、ガラス接合体４７を作製する。加熱用ヒータ４５を有する加熱用ボックス４８中にガラス接合体４７をセットした後、高電圧発生装置４６に接続された電極４４ａと接地された電極４４ｂとで試験片４１を挟む。その後、加熱用ヒータ４５で９００℃まで加熱した状態で高電圧を印加し、絶縁破壊が発生したときの値を電圧値として計測する。耐電圧値を試験片４１の厚さで除した値を、耐電圧値（ｋＶ／ｍｍ）として、以下の評価基準にしたがって評価した結果を表１〜３に示した。
【００６６】
１０：耐電圧値１６０ｋＶ／ｍｍ以上
９：耐電圧値１５５ｋＶ／ｍｍ以上１６０ｋＶ／ｍｍ未満
８：耐電圧値１５０ｋＶ／ｍｍ以上１５５ｋＶ／ｍｍ未満
７：耐電圧値１４５ｋＶ／ｍｍ以上１５０ｋＶ／ｍｍ未満
６：耐電圧値１４０ｋＶ／ｍｍ以上１４５ｋＶ／ｍｍ未満
５：耐電圧値１３５ｋＶ／ｍｍ以上１４０ｋＶ／ｍｍ未満
４：耐電圧値１３０ｋＶ／ｍｍ以上１３５ｋＶ／ｍｍ未満
３：耐電圧値１２５ｋＶ／ｍｍ以上１３０ｋＶ／ｍｍ未満
２：耐電圧値１２０ｋＶ／ｍｍ以上１２５ｋＶ／ｍｍ未満
１：耐電圧値１２０ｋＶ／ｍｍ未満
【００６７】
【表１】
0006521897.tif 000002
【００６８】
【表２】
0006521897.tif 000003
【００６９】
【表３】
0006521897.tif 000004
【００７０】
表１に示すように、本発明の範囲内にある試験番号１〜５、７、８、１０〜２０、２２、２５、２６のアルミナ基焼結体は、評価結果が「５」以上であり、十分な耐電圧性能が得られた。一方、「Ａｌ成分」、「希土類元素成分」、「Ｎａ成分」、「第２族元素成分」、及び、「Ｓｉ成分及びＢ成分」それぞれの含有率の少なくとも一つが本発明の範囲外にある試験番号６、９、２１、２３、２４のアルミナ基焼結体は、評価結果が「３」以下であり、十分な耐電圧性能が得られなかった。
【００７１】
試験番号１６と試験番号１７及び２５とを比較すると、Ｆｅ成分の含有率がそれぞれ０質量％及び０．２００質量％である試験番号２５及び１７の評価結果は「８」であるのに対して、Ｆｅ成分の含有率が０．１００質量％である試験番号１６の評価結果は「１０」であり、Ｆｅの含有率が０．００５質量％以上０．１００質量％以下であるアルミナ基焼結体は、Ｆｅの含有率が前記範囲外にあるアルミナ基焼結体に比べてより一層耐電圧性能に優れていた。
【００７２】
試験番号１８と試験番号１９及び２６とを比較すると、Ｃｒ成分の含有率がそれぞれ０質量％及び０．１００質量％である試験番号２６及び１９の評価結果は「８」であるのに対して、Ｃｒ成分の含有率が０．０５０質量％である試験番号１８の評価結果は「１０」であり、Ｃｒの含有率が０．００５質量％以上０．０５０質量％以下であるアルミナ基焼結体は、Ｃｒの含有率が前記範囲外にあるアルミナ基焼結体に比べてより一層耐電圧性能に優れていた。
【００７３】
試験番号１２〜１５を比較すると、相対密度が９６．０％である試験番号１５の評価結果は「５」であるのに対し、相対密度が９８．０〜９９．８％である試験番号１２〜１４の評価結果は「７」〜「１０」であり、相対密度が９８．０％以上であるアルミナ基焼結体は、相対密度が９８．０％より小さいアルミナ基焼結体に比べてより一層耐電圧性能に優れていた。
【００７４】
表２に示すように、Ｎａ成分の含有率が０．００１質量％未満である試験番号３３の評価結果は「１」であるのに対し、Ｎａ成分の含有率が０．００１質量％以上である試験番号３１及び３２の評価結果は「７」であり、焼成温度を比較的低温である１３００℃にしてアルミナ基焼結体を製造した場合、Ｎａ成分の含有率が０．００１質量％未満であるアルミナ基焼結体は、十分な耐電圧性能が得られなかった。
【００７５】
表３に示すように、試験番号４１と試験番号４２〜４６とを比較すると、アルミナ粒子の長辺の長さが１５．０μｍである試験番号４１の評価結果は「５」であるのに比べて、アルミナ粒子の長辺の長さが１０．０μｍ以下である試験番号４２〜４６の評価結果は「７」以上であり、アルミナ粒子の長辺の長さが１０．０μｍ以下のアルミナ基焼結体は、アルミナ粒子の長辺の長さが１０．０μｍより大きいアルミナ基焼結体に比べてより一層耐電圧性能に優れていた。
【符号の説明】
【００７６】
１  スパークプラグ
２  軸孔
３  絶縁体
４  中心電極
５  端子金具
６  接続部
７  主体金具
８  接地電極
１１  後端側胴部
１２  大径部
１３  先端側胴部
１４  脚長部
２４  ネジ部
２５  ガスシール部
２６  工具係合部
２７  加締め部
２８  後端部
２９  棒状部
３１  アルミナ粒子
４１  試験片
４２ａ、４２ｂ  アルミナ製碍筒
４３  封着ガラス
４４ａ、４４ｂ  電極
４５  加熱用ヒータ
４６  高電圧発生装置
４７  ガラス接合体
４８  加熱用ボックス
Ｇ  火花放電間隙
【図１】
0006521897.tif 000005
【図２】
0006521897.tif 000006
【図３】
0006521897.tif 000007