专利名称：制造火花塞的方法
技术领域：
本发明涉及一种火花塞。
背景技术：
用于例如汽车的内燃机点火的火花塞一般地包括安装有接地电极的金属壳，由氧化铝制成的绝缘子，和放置在绝缘子内的中心电极。绝缘子从金属壳的后部开口沿轴向突出。一端子金属固定物插入在绝缘子突出部的内部而且通过由玻璃密封过程形成的导电玻璃密封层或电阻器与中心电极连接。在端子金属固定物上施加一高电压就会在接地电极和中心电极之间的间隙中产生火花。
在一些组合的条件下，例如在升高的火花塞温度和增加的环境湿度下，将会发生施加高电压不能在间隙处产生火花，相反，一种称为跳火的放电出现在端子金属固定物和金属壳之间，在突出的绝缘子周围游走。主要出于避免跳火的目的，一般使用的大部分火花塞在其绝缘子的表面上形成有釉层。釉层还用于使绝缘子的表面变得光滑以防止污染，还用于增加化学或机械强度。
在用于火花塞的氧化铝绝缘子的情况下，当烘烤釉时按照传统已使用一种硅酸铅玻璃的釉来增加流动性，其中硅酸盐玻璃与相对大量的PbO混合以降低膨胀测定软化点。然而，近年来，由于全球对环境保护要求的加强已不能接受含Pb的釉质。例如，在火花塞有大量需求的汽车工业，考虑到度弃的火花塞对环境不利的影响，已经进行了在未来逐步取消铅釉的主题研究。
然而，已经研究出无铅硼硅玻璃基和碱性硼硅玻璃基釉料作为传统的铅釉料取代物，但是它们不可避免地具有例如高玻璃转化或不足的绝缘电阻的不便。为了解决这个问题，日本待审公开专利申请№.106234/1999公开了通过同时加入碱性成分具有改进的绝缘电阻的无铅釉料的相应组成。
发明概述然而日本专利№.106234/1999提到了通过在包含Si或B作为玻璃骨架的釉料中同时加入碱性成分而改进的绝缘电阻，但是没有对消除与氧化铝基陶瓷作为构成绝缘子的陶瓷的线膨胀系数的差异给予足够的注意，而且改进的绝缘电阻的水平也是不够的。在特别不包含Pb的釉料的情况下，为了减少与氧化铝基陶瓷的线膨胀系数中的差异，增加如Si或Zn的氧化物组分是有用的，但是如果使用这种组成，釉料的膨胀测定软化点提高，而且焙固釉料时容易缺少流动性。结果，气泡留存在釉层中，当施加机械或热冲击时，产生缺乏抗剥落性的不便。然而，用于调节线膨胀系数差异的釉料组合物大的变化也引起釉料特性的损害(例如电压特性)，使本末倒置。
因此本发明的一个目的是提供一种制造火花塞的方法，其中能够在较低的温度下焙固釉料而很少产生停留的气泡，并且釉层在抗剥落特性上是优异的。
本发明涉及一种制造火花塞的方法，其中氧化铝基陶瓷的绝缘子放置在中心电极和金属壳之间，形成釉层以覆盖至少绝缘子的部分表面，而且为了解决上面提到的问题，其特征为包括的步骤是一个生产多种釉料组分粉的过程，它们的膨胀测定软化点和线膨胀系数相互是不同的；通过用所述多种釉料组分粉涂覆绝缘子的表面而形成一釉粉层的过程，和通过加热绝缘子而将该釉粉层焙固到绝缘子表面上以形成釉层的过程。
在形成具有通过使用单一釉粉(在下文中指“未调节的釉粉”)获得的线膨胀系数的釉层的情况下，该单一釉粉具有的组成与图2所示的最终釉层的平均组成相同，作为优先调节线膨胀系数选择组成的结果，釉料的膨胀测定软化点增加，结果釉料焙固时流动性特别缺乏，而且导致在釉层中气泡的停留。因此，在本发明中，推荐其膨胀测定软化点和线膨胀系数相互不同的多种釉料组合物分别作为釉料组分粉，而且为了将最终获得的釉层的线膨胀系数调节到预定的值，通过混合多种釉粉制造调节的釉粉同时将其沉积在绝缘子上并焙固以获得釉层。
在使用多种釉料组分粉混合的情况下，在线膨胀系数中，最大值定义为αmax而最小值定义为αmin，因此最终釉层的线膨胀系数不可避免的是在αmax和αmin之间的中间值。换句话说，当线膨胀系数的目标值是αm时，如果使用调节的釉粉其线膨胀系数大于和小于αm的釉料组分粉以适当比率混合的，得到具有目标线膨胀系数的釉层。在这种情况下，能够确定在调节的釉粉中混和的至少一种釉料组分粉具有低于上面提到的未调节的釉粉的膨胀测定软化点，因此，如图2B所示，优先软化该釉料组分粉(在附图中，第一釉料组分粉)，当焙固釉料时作为一个整体能够提高流动性。所以，气泡较少地出现在釉层中，而且能够大大地改善釉层的抗剥落性。特别地，当未调节釉料的膨胀测定软化点容易升高，而且以PbO的形式的含Pb率是1mol％或更低而形成这种釉层时，上述的影响就特别明显地表现出来。
由于釉料的组成具有主要为SiO2的玻璃骨架，从其中衍生的Si化合物的含量对釉料组合物的膨胀测定软化点和线膨胀系数的值带来巨大影响。另一方面，在降低釉料的膨胀测定软化点，减少釉料的线膨胀系数和减少与由氧化铝基陶瓷构成的绝缘子的线膨胀系数的差异上，通过适当将其混合ZnO是优异的。因此，在本发明的制造方法中，考虑到当焙固釉料时改善的流动性和调节线膨胀系数的效果的相容性，希望用于调节的釉粉的多种釉料组分粉包括主要釉料组合物和辅助釉料组合物，该辅助釉料组合物是在Si组分的含量和/或Zn组分的含量中相互不同的，而且辅助釉料组合物具有比主要釉料组合物低的线膨胀系数。
为了提高釉层的抗剥落特性，希望在100μm×100μm的范围内观察到的气泡数量在制造的釉层表面中为少于50个。
为了避免导致在釉层中破裂的缺陷的麻烦，通过调整所述调节的釉粉粉末的组成希望尽可能事先减少与氧化铝基陶瓷制成的绝缘子线膨胀系数的差异(也就是，釉料组分粉末的各自组成和与它们的混和比例)，以使釉层的线膨胀系数(平均值)为85×10-7/℃。另一方面，如果釉层的线膨胀系数小于50×10-7/℃，就难以确定调节的釉粉粉末的组成以充分地改进了焙固釉料时的流动性。
通过釉料组分粉的具体实施例可作进一步的说明。
首先，制备下面的组合物作为在釉层中起主要作用的主要釉料组合物(在此描述中为50重量％或更多)。也就是，主要釉料组合物分别包含以SiO2计25至45mol％的Si组分；以B2O3计20至40mol％的B组分；以ZnO计5至25mol％的Zn组分；以BaO或SrO计总量0.5至15mol％的Ba和/或Sr组分；和一种或多种以Na2O计的Na，以K2O计的K和以Li2O计的Li总量5至10mol％的碱金属组分。
制备下面的任何一种作为具有比主要釉料组合物低的线膨胀系数和高的膨胀测定软化点的物质。
(第一辅助釉料组合物)分别包含以SiO2计60至80mol％的Si组分；以B2O3计10至25mol％的B组分；和一种或多种以Na2O计的Na，以K2O计的K和以Li2O计的Li总量4至8mol％的碱金属组分；和(第二辅助釉料组合物)分别包含以ZnO计45至65mol％的Zn组分；以BaO计30至50mol％的Ba组分。
将包含主要釉料组合物(在下文被称为“主要釉料组分粉”)的釉料组分粉与包含辅助釉料组合物(在下文被称为“辅助釉料组分粉”)的釉料组分粉混和。因此，产生了调节的釉粉。顺便，使用任何一种或两种第一辅助釉料组合物和第二辅助釉料组合物即足够了。另外，也能够在允许的范围内以两种以上和不同组成的结合使用主要釉料组分粉，第一和第二辅助釉粉的组成。
在上述的实施例中，为与环境兼容，最终获得的釉层包含，如上述的，以PbO计1.0mol％或更少的Pb组分(优选0.1mol％或更少，最优选基本上没有)。当在主要釉料组合物中降低Pb的含量时，选择上面提到的特殊组成来产生绝缘特性，优化釉料焙固温度同时确保最终得到好的焙固釉料。在现有的釉料中，Pb组分作为膨胀测定软化点的调节起到重要的作用(特别地，适当的降低膨胀测定软化点同时当焙固釉料时确保流动性)，但是在无铅釉料中，B组分(B2O3)和碱金属组分与调节膨胀测定软化点有密切的关系。B组分在与Si组分的含量关系上具有一个特别适当的范围用于改善釉料焙固的光洁度(finish)，如果选择这个范围，焙固釉料时可以确保流动性，同时釉料的焙固能够在相对低的温度下进行，得到具有优异和平滑的焙固表面的釉层。
也存在下述情况如果Si组分少于25mol％难以保证足够的绝缘特性，如果超过45mol％难以焙固釉料，另一方面，如果B组分少于20mol％，釉料的膨胀测定软化点升高而且很难进行釉料的焙固。如果B组分超过40mol％，在釉料上容易出现卷曲。如果Zn组分少于5mol％，釉层的热胀系数太大，如卷曲的缺陷就容易出现在釉层中。另外，Zn组分的作用为阵低膨胀测定软化点，如果它不足，难以进行釉料焙固。另一方面，如果Zn组分超过25mol％，由于脱玻璃化(devitrification)造成不透明。
Ba或Sr组分有助于釉层绝缘特性的提高而且对强度的增加是有效的。如果总量小于0.5mol％，釉层的绝缘特性下降，而且破坏了抗跳火性。超过20mol％，釉层的热胀系数太高，在釉层中容易出现例如开裂的缺陷。另外，在釉层中容易出现不透明。考虑到绝缘特性的提高和调节热胀系数，应将Ba或Sr的总量确定为0.5至10mol％。可以包含Ba或Sr或者两者结合，但是Ba组分在原材料中成本是较低的从而是有利的。
Zn组分和Ba和/或Sr组分的总量以氧化物形式计最好是8至30mol％。如果总量超过30mol％，釉层将有轻微不透明。例如，在绝缘子的外表面，将例如字母，图或产品编号的视觉信息用彩色釉料打印和焙固用于确定生产者和其他的信息，而由于轻微的不透明，打印的视觉信息有时字迹模糊。或者，如果少于8mol％，膨胀测定软化点过度增加而使釉料焙固困难同时导致差的外观。因此，其总量最好是10至20mol％。
令人期望地，碱金属的总量是5至10mol％。少于5mol％，釉料的膨胀测定软化点升高，而釉料焙固成为不可能。另一方面，超过10mol％时，釉料的绝缘特性降低可能破坏抗跳火性。最好以氧化物的mol％形式计将Na，K和Li的碱金属组分中K组分的比例设定为0.4≤K/(Na+K+Li)≤0.8。
因此，更增强了改善绝缘特性的效果。但是，如果K/(Na+K+Li)的值小于0.4，该效果就不足。
另一方面，将K/(Na+K+Li)的值设定为0.8或更小以确保釉料焙固时的流动性，意味着所加入的除K外的碱金属组分是在0.2或更多(≤0.6)之外的范围内。一般来讲，最好将K/(Na+K+Li)的值调整在0.5至0.7的范围内。
为了实现碱金属组分共同加入的效果，以增强绝缘性能，调节釉层的热胀系数，以确保在焙固釉料时的流动，而且进一步地增强机械性能，在碱金属组分中，优选包含Li组分。优选包含的Li组分的摩尔数以氧化物的形式计在下述的范围内0.2≤Li/(Na+K+Li)≤0.5。
如果Li的比率小于0.2，与氧化铝基体相比热胀系数变得太大。结果，容易产生开裂使制成的釉料焙固表面不足。另一方面，如果Li的比率超过0.5，因为在碱金属离子中Li离子具有相对高级的迁移率，这将给釉层的绝缘特性带来不利的影响。优选将Li/(Na+K+Li)的值调节在0.3至0.45的范围内。顺便提及，通过碱金属组分共同的加入来更好提高绝缘特性的改善效果，在碱金属组分总量不超过破坏导电性的范围内，在第三组分如Na之后还可混合其他碱金属组分，特别是在包含所有Na，K和Li三种组分的情况下。
分别以MoO3，WO3，NiO4，Co3O4，Fe2O3和MnO2形式计包含总计0.5至5mol％的一种或多种Mo，W，Ni，Co，Fe和Mn时，上面提到的釉料组合物能够确保在釉料焙固下的流动性在较好的条件下。如果小于0.5mol％，不足以实现改善釉料焙固下流动性的足够的效果，而大于5mol％时，釉料的膨胀测定软化点明显升高，釉料焙固困难或不能实现。
另外，还可包含以ZrO2，TiO2和HfO2形式计总量为0.5至5mol％的一种或多种Zr，Ti或Hf。通过包含Zr，Ti或Hf，改善了耐水性。关于Zr或Hf组分，釉层耐水性的改善效果比Ti组分更明显。一般来讲，“耐水性好”是指例如如果，釉料原材料粉末与如水的溶剂混和而且长时间停留成为釉浆，不容易出现由于组分的被洗脱而提高釉浆粘度的不利情况。结果，在用釉浆涂覆绝缘子的情况下，容易达到涂覆厚度的最优化和减少在厚度上的不均匀。随后，能够有效获得所述的最优化和所述的减少。如果少于0.2mol％，该效果很差，而如果超过5mol％，釉层将会脱玻璃化。
由于控制低的Si含量，主要釉粉组成具有低的膨胀测定软化点和焙固釉料时增加釉料流动性的效果。然而，如果仅关心Si含量，线膨胀系数就太大，而且与氧化铝基陶瓷制成的绝缘子的线膨胀系数的差异也大，因此在制成的釉层中容易出现如开裂的缺陷。于是，通过适当混合具有小的线膨胀系数的辅助釉料组分粉，能够降低釉料的线膨胀系数同时能够避免在釉层中产生的缺陷。另外，由于辅助釉料组分粉包含高的Si和Zn，其膨胀测定软化点相对高于主要釉料组分粉。于是，在釉料焙固下优先熔化主要釉料组分粉时，延迟了辅助釉料组分粉进入熔融状态，因此延长了在流动性高的熔化相形成的时间。随后，加速排出在釉粉中的气泡，从而有效制造出抗剥落性优异的釉层。
最好将调节的釉粉中辅助釉料组分粉的混和量调整在5至30重量％的范围内。少于5重量％，制成的釉层的线膨胀系数太大，而且与氧化铝基陶瓷制成的绝缘子的线膨胀系数的差异也大，因此在制成的釉层中容易出现如开裂的缺陷。通过混和辅助釉料组分粉就不会出现上述的问题，而如果超过30重量％，釉料焙固下的流动性恶化，于是不能完全表现出去除气泡的效果。
在使用上面提到的主要釉料组分粉的情况下，线膨胀系数优选是在50×10-7/℃至80×10-7/℃的范围内。于是，必须使用线膨胀系数小于所述范围的辅助釉料组合物，如果使用小于50×10-7/℃的线膨胀系数，考虑到在制成的釉层中线膨胀系数降低的平均值和抑制如卷曲的缺陷的出现这是期望的。另外，如果使用与主要釉料组合物的线膨胀系数为50×10-7/℃至80×10-7/℃有差异的线膨胀系数作为辅助釉料组合物，考虑到上述的效果，这是期望的。
在第一辅助釉料组合物中，如果Si组分小于60mol％，B组分超过25mol％，或者碱金属组分的总量大于8mol％，不能完全降低最终制成的釉层的线膨胀系数，如开裂的缺陷容易出现在釉层中。比较起来，如果如果Si组分大于80mol％，或B组分小于10mol％，或者碱金属组分的总量小于4mol％，容易破坏釉层的透明度，取决于混和量在釉料焙固时熔化相的流动性恶化，因此不能完全表现出本发明的效果。
另一方面，在第二辅助釉料组合物中，如果Zn组分小于45mol％，或B组分超过50mol％，不能完全降低最终制成的釉层的线膨胀系数，如开裂的缺陷容易出现在釉层中。比较起来，如果Zn组分大于65mol％，或B组分小于30mol％，容易破坏釉层的透明度，取决于混和量在釉料焙固时熔化相的流动性恶化，因此不能完全表现出本发明的效果。
附图简述[
图1]表示本发明制造火花塞方法的一个实施例过程的解释视图；[图2A和2B]表示本发明的制造火花塞的方法的操作的解释视图；[图3]本发明制造的火花塞的一个实施例的垂直截面视图；[图4]表示在釉料焙固后绝缘子外观的解释视图；和[图5A和5B]表示釉料结构的实施例的示意图。
本发明详细描述参考表示实施方案的附图解释用于进行本发明的方式。图3表示适用于本发明的火花塞的一个实施例。火花塞100具有圆柱形的金属壳1，绝缘子2安装在金属壳的内部，其尖部从金属壳1的前端伸出，中心电极3设置在绝缘子2的内侧，具有形成在其尖部的贵金属的点火部分31，接地电极4的一端通过焊接与金属壳1连接，而其另一端向内弯曲而使这一端的边面对中心电极3的尖端。接地电极4有一个点火部分32，它面对点火部分31而在面对点火部分32之间形成火花间隙g。
金属壳1由例如低碳钢的圆柱形金属制成。它具有螺纹7和在周围六角形的螺帽部分1e，用于将火花塞100拧入发动机体(未示出)中。
绝缘子2有在轴向贯穿的通孔6。端子固定物13固定地插入到通孔6的一端，而中心电极3固定地插入到另一端。电阻15放置在通孔6中的端子固定物13和中心电极3之间。电阻器15的两端分别通过导电玻璃密封层16和17与中心电极3和端子固定物13电连接。
绝缘子2具有用于沿轴向插入中心电极3的通孔6，其整体是由氧化铝基陶瓷烧结体构成。绝缘子2具有向外突出的突出部分2e，举例来说，沿轴向在其中间部分的边缘上的凸缘形状，其外径小于突出部分2e的后部2b，在突出部分2e前面的第一前部2g，其外径小于突出部分2e，和在第一前部2g前面的第二前部2i，其外径小于第一前部2g。后部2b的后端部没有波纹。第一前部2g几乎是圆柱形的，而第二前部2i是朝向尖端21逐渐变细。
另一方面，中心电极3具有比电阻15小的直径。将绝缘子2的通孔6分成具有环形截面的第一部分6a(前部)(其中安装有中心电极3)，和具有比第一部分6a的直径大的环形截面的第二部分6b(后部)。端子金属固定物13和电阻15置于第二部分6b中，而中心电极3插入到第一部分6a中。中心电极3具有沿着边缘靠近其后端部向外的突起部分3c，用该突起部分固定电极。通孔6的第一部分6a和第二部分6b在第一前部2g处相互连接，在连接部分，突起容纳表面6c是逐渐变细或圆整容纳突起3a而用于固定中心电极3。
绝缘子2的第一前部2g和第二前部2i在连接部分2h处连接，而在绝缘子2的外表面上形成一定级差。金属壳1在其内壁上与连接部分2h交汇的位置上有突起1c，从而连接部分2h通过密封圈63与突起1c配合在轴向上防止滑动。密封圈62设置在金属壳1的内壁和在凸缘状突起部分2e后部的绝缘子的外边之间，在密封圈62的后部有密封圈60。在两个密封圈60和62之间的空间内填充有例如滑石的填充物61。绝缘子2插入在金属壳1中朝向其前端，在这样的情况下，将金属壳1的后开口边缘朝向密封圈60向内挤压形成卷曲部分1d，而将金属壳1固定在绝缘子2上。
接着，在绝缘子2的表面上，参见图4，在主体部分2b的外圆周表面上形成釉层2d。釉层2d理想的是平滑的，在与主体2b的基部外圆周处根据JISB0601测定的测量结果的釉层2d的表面粗糙度的曲线中，其最大高度Ry为10μm或更低。所形成的厚度是10至150μm，理想的10至50μm。
根据下面的方法制造火花塞100。
首先，涉及绝缘子2，将氧化铝粉末与Si组分，Ca组分，Mg组分，Ba组分和B组分的原材料粉末混和从而在烧结后以上面提到的组成以氧化物的形式得到预定的混和比例，将混和的粉末与预定数量的粘合剂(例如PVA)和水混和而形成基体颗粒，从而制备绝缘子的初始形状，在1400至1600℃下焙烧。
另一方面，按下述方法制备釉浆。
首先，制备作为Si，Al，B，Zn，Ba，Na，K和Li源的原材料粉末(例如，Si组分是SiO2粉末，Al组分是Al2O3粉末，B组分是H3BO3粉末，Zn组分是ZnO粉末，Ba组分是BaCO3粉末，Na组分是Na2CO3粉末，K组分是K2CO3粉末，和Li组分是Li2CO3粉末)。接着，如图1所示，将这些物质混和从而分别得到主要和辅助釉料组合物。接下来，将混合物在例如1000至1500℃下加热并熔化，同时将熔化的材料放入水中进行快速冷却并玻璃化，接着将玻璃化材料研磨成平均直径例如为5至45μm的细小颗粒而作为主要和辅助釉粉。将这些粉末混合而使辅助釉粉变成5至30重量％，并与适当数量的例如高岭土或gairome土的粘土材料和有机溶剂混和，在其中加入水基溶剂以制备釉浆。
从喷嘴N中喷施调节的釉浆以涂覆绝缘子2的所需表面，从而形成调节釉粉的釉粉层2d′。在干燥后通过焙固，釉粉层2d′成为在图4中可看出的釉层2d。
关于调节的釉粉的釉粉层，如图2A所示，具有较低膨胀测定软化点的主要釉料组分粉较早软化和熔化，接着形成液相(这里，第一釉粉相当于主要釉料组分粉，而第二釉粉相当于辅助釉料组分粉)。此时，较早软化的主要釉料组分粉(单第一釉粉)使用比辅助釉料组分粉(第二釉粉)小的平均直径(或者那些较大比表面积值)的粉末，当焙固釉料时能够加速主要釉料组分粉的熔化，而且能够更加提高釉料焙固时的流动性。
在这样制造的釉层2d中，如果确定釉料焙固的温度足够高或釉料焙固的时间足够长，形成主要釉料组分粉的主要釉料组合物与形成辅助釉料组分粉的辅助釉料组合物均匀混和，形成在图5B中可看到的简单的釉料结构。然而，如果在由于釉料的熔化和流动性而实现平滑之前这种单一相出现，得到与在釉料焙固的下半部分使用非调节的釉粉相同的结果，从而破坏了流动性同时不会获得足够平滑的釉层(这样产生，例如，差的外观或降低抗跳火性)。因此，如果使用在调节其组成以相对增高膨胀测定软化点的辅助釉料组分粉的一部分颗粒，使其在釉料焙固时不充分熔化釉料而使釉料保留，如图5所示，最终制成的釉层由以主要釉料组分粉为主的釉料组合物的基体釉料玻璃相和以辅助釉料组分粉的釉料为主的分散的釉料玻璃相构成。因此，就能得到较平滑的釉层，除了分散的釉料玻璃相在釉料焙固时起到聚集作用外，难以出现釉料过分流动而导致釉料滴淌或变成不均匀的这类不便。另外，比使用非调节的釉粉的情况下能够更加减少釉层的平均线膨胀系数，于是导致获得更加减少与绝缘子的线膨胀系数的差异的效果。
已经用釉料涂覆的绝缘子2与金属壳1和接地电极4一起装配，完成了如图3所示的火花塞100。
实施例为了证实本发明的效果，进行下面提到的试验。
由氧化铝基陶瓷烧结物质构成的绝缘子2，具体组成如图3所示，是用普通的方法制成。制备的原材料是SiO2粉末(纯度99.5％)，Al2O3粉末(纯度99.5％)，H3BO3粉末(纯度98.5％)，ZnO粉末(纯度99.5％)，BaSO3粉末(纯度99.5％)，SrO粉末(纯度99.5％)，NaCO3粉末(纯度99.5％)，K2CO3粉末(纯度99％)，Li2CO3粉末(纯度99％)，MoO3粉末(纯度99％)，Fe2O3粉末(纯度99％)，ZrO2粉末(纯度99.5％)，TiO2粉末(纯度99.5％)，CaCO3粉末(纯度99.8％)，MgO粉末(纯度99.5％)，和Bi2O3粉末(纯度99％)。将这些物质以在表1和2中所示的主要釉料组分粉釉粉A，在表3中所示的辅助釉料组分粉B和在表4中所示的辅助釉料组分粉C以重量比混和，得到相应的釉料组合物，加热到1000至1500℃并熔化，而后放入水中快速冷却以玻璃化。将其干燥，通过球磨机使用氧化铝罐研磨成低于50μm以生产釉粉。
主要釉料组分粉A
辅助釉料组分粉B
辅助釉料组分粉C
以在表3至5中所示的重量比将相应的主要釉料组分粉与相应的辅助釉料组分粉混和(在表3中的№.5是一个与没有辅助釉料组分粉混和的对比实施例)。在混合物的100重量份中，将3重量份的新西兰高岭土和作为有机粘合剂的2重量份的PVA混和，用100重量份的水揉合混合物来制备釉浆(调节的釉粉)。
用喷嘴将上面提到的釉浆喷射在绝缘子2上，而后干燥形成釉浆的涂层。将绝缘子2浸入在拉坯(throw)釉浆的浴中，然后提出而在绝缘子2的表面上形成釉层。涂覆的干燥釉料的厚度为大约100μm。在900℃将绝缘子2进行30分钟的釉料焙固，获得的釉层2d的成形状态可以用目测观察。
下面评价抗热冲击性。该测试，即无釉料涂覆的部分用硅树脂管覆盖，在高于室温的恒定温度T(℃)下保持在高温的腔室中，而后在20℃放入水中，重复进行逐渐提高保持温度，测量当裂纹开始出现在釉层中的温度，因此确定极限冷却温度T-20℃的差异。下面评价釉层的抗剥落特性。制造火花塞100同时进行剥落测试。就是，将火花塞的连接螺纹部分7拧入测试片固定床的螺纹孔中，从而将绝缘子2的主要部分2b翻转向上。在主要部分2b的靠上面的部分，位于绝缘子2的中心轴线O上的轴向支点有一个摇摆的臂。顺便提及，臂的长度是330mm，将轴向支点定位于，当臂落下至绝缘子2的主要部分的后端时，臂的前端在垂直方向与绝缘子2的后边为10mm的距离。通过重复操作，随着打开角度在角距为2°时，拔起臂的前端以使距离中心轴线O的旋转角度为预定的角，决定抗剥落特性的角度值θ。
另一方面，使用相应的釉料组分粉和釉料，将釉浆进行脱水加压来制造干燥粉末，进行下面的试验。
①线膨胀系数由块状的样品切成5mm×5mm×5mm的试样，在20至350℃的温度范围内用公知的膨胀测定方法测量。在由绝缘子2切成的相同尺寸的试样下进行同样的测试。结果，其值为73×10-7/℃。
②膨胀测定软化点将50g重的粉末样品进行差热分析，从室温开始测量加热。得到的第二吸热峰为膨胀测定软化点。
上面的结果在表5至8中表示。在表中，一般地，“○”表示“好”，“△”表示“不好”。
(单位摩尔％*是在本发明的范围以外；)A主要釉料组分粉A；B辅助釉料组分粉B；C辅助釉料组分粉C；D混和后的釉粉组成；E稍微不足的釉料熔化。
(单位摩尔％*是在本发明的范围以外；)A主要釉料组分粉A；B辅助釉料组分粉B；C辅助釉料组分粉C；D混和后的釉粉组成；E稍微不足的釉料熔化；H玻璃混和。
(单位摩尔％*是在本发明的范围以外；)A主要釉料组分粉A；B辅助釉料组分粉B；C辅助釉料组分粉C；D混和后的釉粉组成；E稍微不足的釉料熔化；F少量反玻璃化；G少量滴流(不平均涂履)。
(单位摩尔％:*是在本发明的范围以外；)
A主要釉料组分粉A；B辅助釉料组分粉B；C辅助釉料组分粉C；D混和后的釉粉组成；E稍微不足的釉料熔化；F少量反玻璃化；G少量滴流(不平均涂履)。
从结果中明显地看出，通过使用调节的釉粉其中主要釉料组分粉与辅助釉料组分粉混和，与用非调节的釉粉(表6中№.9和11)比较明显地改善了釉层的抗热剥落性和抗剥落性。
本申请是在公开于2001年6月日本专利申请JP2001-193094基础上的，其全部内容在此引入作为参考，相同部分也详细描述。
权利要求
1.一种用于制造火花塞的方法，所述火花塞包含一中心电极，一金属壳和设置在中心电极和金属壳之间的氧化铝陶瓷绝缘子，其中用釉层覆盖至少部分绝缘子的表面，该方法包括的步骤为制备多种釉料组分粉，其中与其他种的釉料组分粉相比每一种釉料组分粉具有不同的膨胀测定软化点和不同的线膨胀系数；用所述多种釉料组分粉涂覆绝缘子的表面以形成釉粉层；和通过加热釉粉层焙固绝缘子表面的釉粉层以形成釉层。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括在涂覆步骤前混和多种釉料组分粉的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其中形成釉层以使釉层包含1mol％或更低以PbO计的Pb。
4.如权利要求1所述的方法，其中釉料组分粉包含主要釉料组合物和辅助釉料组合物，在主要釉料组合物和辅助釉料组合物中Si组分和Zn组分中至少一种的所含比例是不同的，辅助釉料组合物具有比主要釉料组合物低的线膨胀系数和比主要釉料组合物高的膨胀测定软化点。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括调节多种釉料组分粉的组成以使釉层的线膨胀系数为50×10-7/℃至85×10-7/℃。
6.如权利要求4所述的方法，其中形成釉层以使釉层包含1mol％或更低的以PbO计的Pb，主要釉料组合物包括25至45mol％以SiO2计的Si组分；20至40mol％以B2O3计的B组分；5至25mol％以ZnO计的Zn组分；总计0.5至15mol％以BaO和SrO计的Ba和Sr组分中的至少一种；和总计5至10mol％分别以Na2O，K2O和Li2O计的Na，K和Li中至少一种碱金属组分；辅助釉料组合物包括以下的一种第一辅助釉料组合物，包含60至80mol％以SiO2计的Si组分，10至25mol％以B2O3计的B组分；和总计4至8mol％分别以Na2O，K2O和Li2O计的Na，K和Li的至少一种碱金属组分；第二辅助釉料组合物包含45至65mol％以ZnO计的Zn组分和30至50mol％以B2O3计的B组分，和该方法进一步包括将主要釉料组合物的釉料组分粉与辅助釉料组合物的釉料组分粉混和的步骤。
7.如权利要求6所述的方法，其中在制备步骤中多种釉料组分粉包含5至30重量％的辅助釉料组分粉。
8.如权利要求6所述的方法，其中辅助单元的釉料组合物具有50×10-7/℃或更低的线膨胀系数。
9.如权利要求6所述的方法，其中主要釉料组合物的釉料组分粉具有比辅助釉料组合物的釉料组分粉小的平均直径。
10.一种制造火花塞的方法，所述火花塞包含一中心电极，一金属壳和设置在中心电极和金属壳之间的氧化铝陶瓷绝缘子，其中用釉层覆盖至少部分绝缘子的表面，该方法包括的步骤为制备第一釉料组分粉和第二釉料组分粉，第二釉料组分粉具有比第一釉料组分粉高的膨胀测定软化点；用第一和第二釉料组分粉涂覆绝缘子的表面以形成一釉粉层；和通过加热釉粉层焙固绝缘子表面的釉粉层以形成釉层。
11.如权利要求10所述的方法，其中第二釉料组分粉包含比第一釉料组分粉多的Si组分的量。
12.如权利要求10所述的方法，其中第二釉料组分粉包含比第一釉料组分粉多的Zn组分的量。
13.如权利要求10所述的方法，其中第一釉料组分粉具有比第二釉料组分粉低的平均直径。
14.如权利要求10所述的方法，进一步包括在涂覆步骤前混和第一和第二釉料组分粉的的步骤。
15.如权利要求10所述的方法，其中釉层具有至少部分第二釉料组分粉保持不完全熔化。
16.一种制造火花塞的方法，所述火花塞包含一中心电极，一金属壳和设置在中心电极和金属壳之间的氧化铝陶瓷绝缘子，其中用釉层覆盖至少部分绝缘子的表面，该方法包括的步骤为制备第一釉料组分粉和第二釉料组分粉，第二釉料组分粉具有比第一釉料组分粉低的线膨胀系数；用第一和第二釉料组分粉涂覆绝缘子的表面以形成一釉粉层；和通过加热釉粉层焙固绝缘子表面的釉粉层以形成釉层。
17.如权利要求16所述的方法，其中第二釉料组分粉包含比第一釉料组分粉多的Si组分的量。
18.如权利要求16所述的方法，其中第二釉料组分粉包含比第一釉料组分粉多的Zn组分的量。
19.如权利要求16所述的方法，进一步包括在涂覆步骤前混和第一和第二釉料组分粉的的步骤。
20.如权利要求16所述的方法，其中釉层具有仍未完全融化的至少部分第二釉料组分粉。
全文摘要
一种用于生产火花塞的方法，火花塞包括一个中心电极，一个金属外壳和放置在中心电极和金属外壳之间的氧化铝陶瓷绝缘子，其中用釉层覆盖至少部分绝缘子的表面，该方法包括的步骤是制备多种釉料组分粉，其中每一种釉料组分粉具有与其他种釉料组分粉相比不同的膨胀测量软化点和不同的线膨胀系数；用多种釉料细分粉涂履绝缘子的表面以形成釉粉层；并且通过加热该釉粉层焙固绝缘子表面的釉粉层以形成釉层。
文档编号H01T21/02GK1409450SQ0214988
公开日2003年4月9日 申请日期2002年6月26日 优先权日2001年6月26日
发明者西川俭一, 杉本诚 申请人:日本特殊陶业株式会社