JP2964858B2

JP2964858B2 - 断熱被膜層を備えた鋳鉄製部品

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Publication number: JP2964858B2
Application number: JP29816093A
Authority: JP
Inventors: 央田村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 1999-10-18
Anticipated expiration: 2014-10-18
Also published as: JPH07150368A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄系部材の表面に形成
する被膜層に関し、特に金属粉末の焼結層内の気孔を減
少し、耐酸化性を改善した断熱被膜層を有する鋳鉄製部
品に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄系部材は高温に繰り返し使用される場
合には、断熱および耐酸化性を付与するために表面処理
がされている。この内、被膜処理としてはセラミックを
主体としたものが多い。しかし、金属とこのセラミック
との接合強度は充分ではなく、特に、自動車部品のよう
な長時間にわたって高温環境下で使用される部材におい
ては、表面の被膜層と母材の間に発生する下地酸化の現
象によって、界面での接合強度の低下が生じ、ついには
被膜層の剥離にいたることになる。

【０００３】一般に、金属母材とセラミックの接合にお
いて、セラミックのポーラス性によって接合強度が問題
であるために、機械的な方法によって溶融時に応力を負
荷し、その封止作用を利用して界面の強度を向上させる
ことがなされている。この方法においても、両者の濡れ
性には限界があり十分な強度を得ることは難しい。さら
に、他の化学的な方法によって、濡れ性の改善を図ろう
としても、化学反応に付随するガス等と母材との関係に
おいて、接合強度への寄与を十分大きくすることは困難
となる。（例えば、材料工学辞典、p2463, vol. 4, 198
6)

【０００４】さらに、特開昭６１─１６３２８２号公報
には、セラミックと水ガラスをバインダーとしてスラリ
ー状として、これを金属部材に塗布してセラミック被膜
を形成する方法が開示されている。また、特開平３─１
６９６９号公報に、予め表面に酸化鉄の被膜層を形成す
る方法が開示れているが、これにおいても十分な接合強
度は得られない問題がある。

【０００５】本発明者等は特許出願した特願平４─２８
１６００号において、鉄系合金の粉末からなる焼結層を
形成し、この表面にセラミック被膜層を形成する方法を
提案した。これにより、十分な接合強度が得られるが、
気孔の存在によって母材表面での酸化の発生がある。ま
た、使用環境によって高温下では、焼結層上にセラミッ
ク皮膜を形成した場合には、焼結層とセラミック被膜と
の熱膨張率の違いによる応力の作用があり、前記酸化の
進行と、内部応力の発生に基づいて、それぞれ被膜剥離
に繋がる可能性があり、十分な接合強度を維持するとは
言えない。さらに、鉄系部材と表面被膜層との界面の酸
化を防止して、その接合強度を向上し、さらに必ずしも
セラミック被膜を形成せずとも、十分な断熱性と耐酸化
性とを発現する被膜層の形成技術が望まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
鉄系部材、特に鋳鉄製部品の表面にＦｅを含有した鉄系
合金粉末による粉末層を形成するプロセスと、これを加
熱して焼結層を形成するプロセスによって構成されるセ
ラミック被膜層の形成方法において、さらに部材表面で
の酸化によるセラミックとの接合強度低下を防止するた
めに、多孔体である焼結層の気孔を封止して、それらを
封鎖孔となし母材表面酸化の進行を抑止することを可能
とする断熱被膜層を備えた鋳鉄製部品を提供することで
ある。本発明の別の目的は、前記酸化を防止することに
よって、さらに必ずしもセラミック被膜を形成せずと
も、十分な断熱性と耐酸化性とを発現する被膜層を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的が、断熱被膜
層を備えた鋳鉄製部品であって、鋳鉄部材表面に１０〜
９０重量％のＦｅを含有した鉄系合金粉末からなる焼結
層が形成されてなり、該焼結層の気孔内に、融点が７０
０〜８５０℃のガラス質物質が気孔全体に対して５０％
以上含浸されていることを特徴とする断熱被膜層を備え
た鋳鉄製部品によって達成される。また、断熱被膜層を
備えた鋳鉄製部品であって、鋳鉄部材表面に１０〜９０
重量％のＦｅを含有した鉄系合金の粉末からなる焼結層
が形成されてなり、該焼結層にはセラミック中空体が分
散されていることを特徴とする断熱被膜層を備えた鋳鉄
製部品によっても達成される。

【０００８】さらに、断熱被膜層を備えた鋳鉄製部品で
あって、鋳鉄部材表面に１０〜９０重量％のＦｅを含有
した鉄系合金の粉末からなる焼結層が形成されてなり、
該焼結層はＣｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｖの
少なくとも１種以上の金属粉末が混合され、加熱により
生成された該金属粉末の酸化物の充填によって、該焼結
層に閉鎖孔を形成してなることを特徴とする断熱被膜層
を備えた鋳鉄製部品によっても達成される。

【０００９】以下に本発明の限定理由について詳述す
る。本発明の鉄系金属粉末の組成のＦｅを１０〜９０重
量％に限定するが、これはＦｅが１０％未満では焼結性
および接合強度が低くなり、９０％超では耐酸化性を満
足しないためである。

【００１０】さらに本発明では、金属層内に含浸するガ
ラス質物質の融点（ガラス質物質は明確な融点を有しな
いが、ガラス質物質が軟化を開始する「軟化点」と同意
語として用いる）が８５０℃よりも高い場合には、気孔
内に存在するガラス質物質と金属粉末との間に、微小な
亀裂が発生し、十分な酸素遮断効果が得られない。ま
た、７００℃よりも融点が低いとガラス質物質の粘度が
低下して気孔内から流失し、効果を発現しないことにな
る。本発明の第一発明の範囲内の融点を持つ場合、気孔
内にガラス質物質が適度の粘度で溶融し、粒子間の隙間
を充填する効果が得られる。

【００１１】また、本発明は、含浸量を気孔体積の５０
％以上と限定しているが、これ以下では粒子間を充填し
て、隙間を埋める効果が十分に得られないためである。
また、本発明のガラス質物質は、ケイ酸とアルカリ（Ｎ
ａ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ）からなる二成分ガラスが好
ましい。なお、通常のガラスは融点が１０００℃以上で
あり本発明の範囲外となる。これはアルカリを含有する
ことにより、融点を７００〜８５０℃に調整することが
可能となり、前記二成分ガラスは常温では、乾燥すると
水溶性を示し容易に含浸することができることによる。
また、融点が同程度の７００〜８５０℃である金属合金
等を用いると金属層と反応し、ガラスの融点が変化する
傾向にあるが、前記ガラスは金属との反応性が乏しく安
定した状態を維持できるためである。

【００１２】本発明の第二発明では、前記第一発明と同
様の理由で鉄系合金粉末の組成として、Ｆｅを１０〜９
０重量％に限定するものである。一方、セラミック中空
体の組成としては、融点が使用温度である１２００℃以
上であり、内部が中空になっている球であれば良く、組
成を限定するものではないが、現状では、技術的および
工業的には例えば、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂およびＡｌ₂
Ｏ₃とＳｉＯ₂からなるセラミックである。平均粒径
（外径）は鉄系合金粉末よりも粒径が大きく、かつ２ｍ
ｍ以下が好ましい。

【００１３】この粒径が鉄系合金粉末以上となると焼結
性および接合強度が低く、２ｍｍ以上では、膜厚上限が
２ｍｍであり、被膜から露出し、成膜できなくなる。こ
のセラミック中空体の混合比は、鉄系合金粉末／（鉄系
合金粉末＋セラミック中空体）が体積比で２０〜７０％
が適正な範囲である。これが２０％未満では焼結性およ
び接合強度が低く、７０％超では断熱性が十分でない。
さらに、成膜を得る方法として、鉄系合金粉末とセラミ
ック中空体およびブタノール等の有機溶媒からなるスラ
リーを鋳鉄部材に塗布し、これを焼成しても良い。この
時、スラリー溶媒は焼結に何ら寄与しないので、アルコ
ール類、水のいずれでも良い。

【００１４】但し、作業性を考慮するとブタノールが好
ましい。本発明の焼結条件は、焼結温度は７００〜１２
００℃であり、これは７００℃未満では焼結性および接
合強度が低く、かつ１２００℃超では金属母材が熱歪み
を生じるため、成膜できない。なお、焼結雰囲気条件は
酸素濃度が５％以下が好ましく、酸素濃度が５％以上で
は鉄系合金粉末が酸化し、焼結性および接合強度が低下
する。また、膜厚は０．３〜２．０ｍｍが適正であり、
０．３ｍｍ未満では断熱性が低く、２．０ｍｍ超では焼
結性および接合強度が低くなる。

【００１５】本発明の第三発明においても、鉄系合金粉
末の組成としてＦｅを１０〜９０重量％に限定するが、
これは１０重量％未満では焼結性および接合強度が低下
し、９０重量％を越えると、耐酸化性が低下するからで
ある。すなわち、金属層の空隙は、Ｃｒの効果により防
げるが、金属粉末自身の耐酸化性が低下し、この粉末内
の粒界等を酸素が移動し、結果として、母材が酸化を起
こす。また、平均粒径は５０μｍ以下が適正である。粒
径が５０μｍ超では焼結性および接合強度が低下する。
次に、微小金属粉末についての要件として、鉄系合金粉
末より優先的に酸化されることが必要であり、さらに微
小金属粉末の酸化物が緻密体となること、微小金属粉末
およびこの酸化物の融点が１０００℃以上であることが
必要な要件である。

【００１６】また、その平均粒径は鉄系合金粉末の平均
粒径よりも小さいこと、すなわち５０μｍ未満であるこ
とが合わせて必要なことである。もしも、鉄系合金粉末
の平均粒径より大きい時には、鉄系合金粉末の焼結性お
よび接合性を阻害する。また、その混合比は、Ｃｒの場
合では、Ｃｒ粉末の体積総量／（Ｃｒ粉末の体積総量＋
鉄系合金粉末の体積総量）が２０〜５０％が必要であ
る。もしも、これが２０％未満の時は、被膜の耐酸化性
は空気遮断性が低いため十分でなく、５０％超では鉄系
合金粉末の焼結性および接合性を阻害する。

【００１７】

【作用】本発明は、金属層内に融点が７００〜８５０℃
であるガラス系物質を含浸することを第一の特徴として
いる。一般に鋳鉄部材は、７００℃以上の温度では酸化
量が増加し、特に８００℃から著しく酸化する特徴を有
している。この温度条件を勘案して、前記焼結層の気孔
内に特定融点のガラス質物質を含浸させることにより、
酸化量の増加する条件下では、ガラス質物質が適度な粘
度となり気孔の隙間を充填することによって、酸化を防
止することができ、かつ気孔の存在によって断熱性も備
えるものである。

【００１８】これをガラス質物質に限定したのは焼結層
に対して濡れ性が良いという観点に基づいており、この
濡れ性が悪いと隙間が生じ、酸化の防止が不充分とな
る。さらに、断熱性を向上させるためにセラミック被膜
を形成してもよい。また、本発明は、前記焼結層にセラ
ミック中空体を分散させことによって断熱性を付与する
ことが可能であり、セラミック被膜層の形成が必ずしも
必要でなくなり、熱膨張率の相違に起因する内部応力の
発生がなく、被膜層の剥離を防止することが可能とな
る。

【００１９】さらに、前記特定金属からなる粉末を焼結
層に混合しておくことにより、鋳鉄部材の使用時、ある
いは付加的な酸化処理により金属粉末が酸化して酸化物
となり、この酸化反応時の体積変化（膨張）により焼結
層の封孔がなされ、鋳鉄の酸化を防止することができ
る。

【００２０】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例および比較例によって本発明を詳細に説明する。

【００２１】実施例１本発明の第一発明を自動車用鋳鉄製エキゾーストマニホ
ールド（以下Ｅｘマニと略す）に実施した。先ず、Ｅｘ
マニの内面をショットブラストにて粗面化し、ＦｅＮｉ
（Ｆｅ−５０重量％Ｎｉ）合金粉（粒度１０〜２０μ
ｍ）に蒸留水を加えて、攪拌しスラリー状とする。この
際の粘土は１０００〜４０００ｃｐｓに調整する。この
スラリーを鋳鉄製Ｅｘマニ内部に流し込み、膜厚が１０
０μｍとなるように塗布する。塗布後これを２００℃で
乾燥し、これを真空中または不活性ガス中にて昇温し、
９００℃にて５Ｈｒ保持する。

【００２２】その後、炉冷することにより金属層が形成
される。ガラス質物質としてケイ酸塩ガラスのＳｉＯ₂
─Ｎａ₂Ｏ（水ガラス）を用い、市販の水ガラス３号溶
液（７５％ＳｉＯ₂─２５％Ｎａ₂Ｏ）に蒸留水を加え
濃度を２５重量％まで希釈する。この溶液内に処理した
Ｅｘマニを浸漬し、これを真空中に置いて金属層内に水
ガラスを含浸させる。その後、３００℃で乾燥し重量を
測定し、気孔体積（予め測定する）に対して含浸の程度
を調べ、前記ガラス質の含浸工程を繰り返し、気孔全体
積に対して５０％以上まで含浸を行った。Ｅｘマニの場
合には、前記含浸工程を５回繰り返すことにより、気孔
体積の６０％まで含浸が可能となる。その後、ＺｒＯ₂
等を骨材としたセラミックスラリーを塗布し、５００℃
で焼成し、断熱被膜を構成した。図１および図２は本実
施例の成膜後の模式図である。図１は鋳鉄部材４の表面
に鉄系合金粉末を焼結させた金属層１を形成し、その気
孔内２にガラス質物質３を含浸させたものである。図２
は図１にさらに、上部にセラミック５を被覆した断熱被
膜を形成したものを示す。

【００２３】前記工程で作成したＥｘマニおよび前記含
浸工程のない従来品を８５０℃の大気中に保持し、金属
層と母材間の酸化状態を切断観察した。その結果を図７
に示す。図７に示すように従来品は母材が著しく酸化し
ているのに対して本発明品は母材酸化を防いでいること
が分かる。表１にガラス成分、含浸量およびガラス融点
を変化させた際の、耐酸化性能をまとめて示した。ここ
では、耐酸化性の指標として大気中８５０℃、２００時
間保持後の母材界面部の酸化スケール厚さを示してい
る。表１より本発明の範囲内では耐酸化性が優れている
ことが分かる。

【００２４】

【表１】

【００２５】実施例２本実施例においては、第二発明をＥｘマニに実施したも
のである。その作成工程は、５０wt.%Ｆｅ−５０wt.%Ｎ
ｉ粉末（平均粒径１０μｍ）とアルミナ製中空体（平均
粒径５０μｍ）を金属粉／（金属粉＋アルミナ中空体）
が５０vol.%となるように混合した。この混合粉末１部
にブタノールを１部加え、十分に攪拌し原料スラリーを
得た。このスラリーをＥｘマニの内面に塗布し、余剰の
スラリーを除去後、８０℃の乾燥器で２時間乾燥させ
た。

【００２６】その後、アルゴン雰囲気、９００℃で５時
間保持し成膜した。成膜後の断面組織の模式図を図３に
示す。また、比較のために従来のセラミックコーティン
グの成膜後の模式図を図４に示す。図４では、セラミッ
ク粉末８およびセラミック中空体６は、なんら接合に寄
与しておらず、無機質結合剤９でコーティングと母材金
属とを接合していた。そのため、接合強度が低く、冷熱
サイクルが生じた時などには、コーティングの剥離が生
じることがあった。図３に示すごとく、本実施例では鉄
系金属粉末は焼結され焼結金属層７を形成するととも
に、セラミック中空体６を固めると同時に、鋳鉄部材４
とも拡散接合するため、従来のセラミック被膜に比較し
て高い接合強度を得ることができる。

【００２７】また、接合界面をＥＰＭＡライン分析を行
ったところ、Ｆｅ、Ｎｉ元素の拡散が認められた。同様
の工程にて金属粉末組成および粒径、アルミナ製中空球
粒径、両材料の混合比、焼結温度を表２のように変えて
成膜を行った。比較例として、Ａｌ₂Ｏ₃粉末（粒径２
０μｍ）１０部、Ａｌ₂Ｏ₃中空球（粒径５０μｍ）１
０部、水ガラス結合剤（水ガラス２号）２０部を混合
し、塗布後、５００℃で膜厚０．５ｍｍの成膜した。

【００２８】上記のように作成した排気管の性能を以下
の方法で調査した。その結果を表２〜４にまとめて示
す。断熱性評価は２０００ｃｃの４気筒ガソリンエンジ
ンに上記Ｅｘマニを組み込み、４０００ｒｐｍの回転数
で３０分運転した。その時の被膜上部と被膜下部の温度
差を熱電対で測定し、これを断熱温度とした。それ故、
この温度が大きい程、断熱性に優れていると言える。ま
た、密着性（接合性）評価については、上記排気管より
テストピースを切り出し、剪断密着測定法により、接合
性を評価した。表２〜４より本発明の範囲内では密着強
度および断熱性が優れていることが分かる。

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】実施例３以下、本発明の第三発明をＥｘマニに適用した実施例に
ついて説明する。５０wt.%Ｆｅ−５０wt.%Ｎｉ粉末（平
均粒径１０μｍ）と純度９５％のＣｒ粉末（平均粒径２
μｍ）をＣｒ粉末の体積総量／（Ｃｒ粉末の体積総量＋
鉄系合金粉末の体積総量）が３０％となるように混合し
た。（重量比では３３wt.%）この混合粉末１００部に対
して、１０部のブタノールを混合し、十分に攪拌し原料
スラリーを得た。このスラリーをＥｘマニの内面に塗布
し、余剰のスラリーを除去後、８０℃の乾燥器で２時間
乾燥させた。その後、アルゴン雰囲気、９００℃で５時
間保持し焼成した。焼成後の断面組織の模式図を図５に
示す。鉄系合金粉末１０は相互に焼結しており、かつ母
材の鋳鉄部材４とも拡散によって強固に接合されてい
る。本実施例では、その空隙（気孔）には、微少金属粉
末１１としてＣｒ粉末が観察される。なお膜厚は、５０
０μｍであった。上記Ｅｘマニを大気雰囲気で８５０℃
に１０時間保持した。

【００３３】その後テストピース（５０ｘ５０ｘ５）を
切り出し、断面組織の観察を行った。その組織模式図を
図６に示す。この図では鉄系合金粉末１０の焼結層空隙
に存在する微少金属粉末１１は体積膨張を起こし、鉄系
合金粉末１０の焼結層空隙を埋める。これにより、母材
への酸素の通路が遮断され、母材の酸化を防ぐことにな
る。本実施例では、被膜内の開口気孔（オープンポア）
に位置するＣｒ粉末は、酸化されその体積を膨張し、気
孔を塞いでいる。一方、閉口気孔（クローズポア）に位
置するＣｒ粉末は酸化されることなく、Ｃｒのままで存
在している。このように、開口気孔をＣｒの酸化膨張で
遮断することにより、空気（酸素）は、母材に供給され
ず、母材酸化を防ぐことになる。この結果を表５のNo.
３９に示す。

【００３４】

【表５】

【００３５】実施例４５０wt.%Ｆｅ−５０wt.%Ｎｉ粉末（平均粒径１０μｍ）
と純度９５％のＣｒ粉末（平均粒径２μｍ）をＣｒ粉末
の体積総量／（Ｃｒ粉末の体積総量＋鉄系合金粉末の体
積総量）が３０％となるように混合した。（重量比では
３３wt.%）この混合粉末の体積総量５０に対してＡｌ₂
Ｏ₃製中空球（粒径５０μｍ）の体積が５０となるよう
混合した。（重量換算すると粉末１００部に対して、Ａ
ｌ₂Ｏ₃中空球８部）この混合品１００部に対して、１
０部のブタノールを混合し、十分に攪拌し原料スラリー
を得た。

【００３６】このスラリーをＥｘマニの内面に塗布し、
余剰のスラリーを除去後、８０℃の乾燥器で２時間乾燥
させた。その後、アルゴン雰囲気、９００℃で５時間保
持し焼成した。上記Ｅｘマニを大気雰囲気で８５０℃に
１０時間保持した。その後テストピース（５０ｘ５０ｘ
５）を切り出し、断面組織の観察を行った。その結果、
被膜内の開口気孔（オープンポア）に位置するＣｒ粉末
は、酸化されその体積を膨張し、気孔を塞いでいる。こ
の時、膜厚は５００μｍであった。上記Ｅｘマニを２０
００ｃｃのガソリンエンジンに組み込み、４０００ｒｐ
ｍの回転数で３０分運転した。その時の被膜上部と被膜
下部の温度差を熱電対で測定し、これを断熱温度とし
た。比較として実施例３で作製したＥｘマニ（中空球な
し）も評価した。

【００３７】なお、両者とも膜厚が５００μｍで同一で
あることを確認し、評価をおこなった。その結果、中空
球無添加品（実施例３）は断熱温度５℃であったのに対
して、中空球添加品（実施例４）は断熱温度４０℃であ
った。この結果より、中空球を添加することによって、
断熱性も付与できることが確認できた。この結果を表５
のNo.４０に示す。

【００３８】実施例５５０wt.%Ｆｅ−５０wt.%Ｎｉ粉末（平均粒径１０μｍ）
と純度９５％のＣｒ粉末（平均粒径２μｍ）をＣｒ粉末
の体積総量／（Ｃｒ粉末の体積総量＋鉄系合金粉末の体
積総量）が３０％となるように混合した。（重量比では
３３wt.%）この混合粉末１００部に対して、２０部のブ
タノールを混合し、十分に攪拌し原料スラリーを得た。
このスラリーをＥｘマニの内面に塗布し、余剰のスラリ
ーを除去後、８０℃の乾燥器で２時間乾燥させた。その
後、アルゴン雰囲気、９００℃で５時間保持し焼成し
た。

【００３９】その際、焼成後に膜厚を測定したところ、
１００μｍであった。このＦｅＮｉ−Ｃｒ層上にセラミ
ックスをコーティングし、断熱性を付与する。Ａｌ₂Ｏ
₃粉末（粒径２０μｍ以下）１００部に水ガラス１号
（濃度３０wt.%）溶液５０部ヲ加え、十分に攪拌し、原
料塗料を得た。この塗料（スラリー）を上記工程で作製
したＦｅＮｉコーティング済Ｅｘマニ内面に流し込み、
塗布し、余剰のスラリーを除去後、８０℃の乾燥器で１
時間乾燥させた。

【００４０】その後、大気雰囲気、３００℃で５時間保
持し焼成した。焼成後、膜厚を測定したところ、５００
μｍ（セラミック層４００μｍ、ＦｅＮｉＣｒ層１００
μｍ）であった。上記Ｅｘマニを大気雰囲気で８５０℃
に５時間保持し、ＦｅＮｉＣｒ層の酸化処理を行った。
本実施例ではこの酸化処理を最後に行ったが，これはセ
ラミックスラリー塗布時に、スラリーがＦｅＮｉＣｒ層
にしみ込み、密着強度を向上させる効果がある。酸化処
理をセラミックスラリー塗布前におこなった場合、Ｆｅ
ＮｉＣｒ層が封孔し、このしみ込みを阻害する場合があ
るためである。

【００４１】また、本実施例ではセラミックスラリー溶
媒としてアルカリ性である水ガラス溶液を用いたが、リ
ン酸アルミナ溶液のような酸性溶媒の場合、この溶媒が
ＦｅＮｉＣｒ層の気孔内を通じて侵入し、鉄基母材を腐
食する場合がある。このような場合には、酸化処理後に
セラミック層のコーティングを行うことによって溶媒腐
食も防止可能である。上記Ｅｘマニを２０００ｃｃのガ
ソリンエンジンに組み込み、４０００ｒｐｍの回転数で
３０分運転した。

【００４２】その時の被膜上部と被膜下部の温度差を熱
電対で測定し、これを断熱性を評価した。その結果、断
熱温度は４０℃であり、中空球添加品（実施例４）と同
等の断熱性を有することが分かった。この結果を表５の
No.４１に示す。

【００４３】実施例６鉄系合金粉末の組成、粒径および微小金属粉末の組成、
粒径を変更し、実施例３と同様な工程でＥｘマニを作製
し、耐酸化性能および接合強度を評価した。これらを表
６〜７のNo.４４以降にまとめて示す。この表におい
て、耐酸化性評価方法は上記Ｅｘマニからテストピース
（５０ｘ５０ｘ５）を切り出し、大気雰囲気、８５０℃
で保持し、母材の酸化具合を切断観察によって調査し
た。

【００４４】保持時間は、最高２００時間とし、０〜５
０時間までの１０時間毎に調査し、５０〜２００時間ま
での５０時間毎に調査した。母材界面近傍が１０μｍ以
上酸化した時間を耐酸化性の指標とし、この時間が大き
いほど耐酸化性が優れていると考えられる。接合強度測
定方法は上記Ｅｘマニからテストピース（５０ｘ５０ｘ
５）を切り出し、剪断により接合強度を測定した。

【００４５】

【表６】

【００４６】

【表７】

【００４７】

【発明の効果】本発明は鉄系部材の表面に、ガラス質物
質を含浸することによって耐酸化性に優れる鉄系合金の
焼結層を被膜層として形成するもので、熱膨張率大き
く、かつ弾性率が小さいため、高温での使用の際に発生
する熱応力は小さくて済む。さらに最表面に接合性に優
れるセラミック被膜を形成可能とし、冷熱サイクルの使
用環境における被膜寿命を顕著に延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金属焼結層にガラス質物質を含浸
した被膜層の断面組織の模式図である。

【図２】本発明に係る金属焼結層の表面にさらにセラミ
ック層を被膜した断面組織の模式図である。

【図３】本発明に係る金属焼結層にセラミック中空球を
含む被膜層の断面組織の模式図である。

【図４】従来のセラミック被膜層の断面組織の模式図で
ある。

【図５】本発明に係る金属焼結層に金属粉末および微少
金属粉末を混合した被膜層の断面組織の模式図である。

【図６】本発明に係る金属焼結層に金属粉末および微少
金属粉末を混合した被膜層の使用により、酸化が進行し
た被膜層の断面組織の模式図である。

【図７】本発明および従来の耐酸化性を比較して示す図
である。

【符号の説明】

１…金属焼結層２…気孔３…ガラス質物質４…鋳鉄母材５…セラミック層６…セラミック中空球７…金属焼結層８…セラミック粉末９…無機質結合剤１０…鉄系金属粉末１１…金属微粉１２…金属酸化物１３…閉口気孔

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】断熱被膜層を備えた鋳鉄製部品であっ
て、鋳鉄部材表面に１０〜９０重量％のＦｅを含有した
鉄系合金粉末からなる焼結層が形成されてなり、該焼結
層の気孔内に、融点が７００〜８５０℃のガラス質物質
が気孔全体に対して５０％以上含浸されていることを特
徴とする断熱被膜層を備えた鋳鉄製部品。
【請求項２】断熱被膜層を備えた鋳鉄製部品であっ
て、鋳鉄部材表面に１０〜９０重量％のＦｅを含有した
鉄系合金の粉末からなる焼結層が形成されてなり、該焼
結層にはセラミック中空体が分散されていることを特徴
とする断熱被膜層を備えた鋳鉄製部品。
【請求項３】断熱被膜層を備えた鋳鉄製部品であっ
て、鋳鉄部材表面に１０〜９０重量％のＦｅを含有した
鉄系合金の粉末からなる焼結層が形成されてなり、該焼
結層はＣｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｖの少な
くとも１種以上の金属粉末が混合され、加熱により生成
された該金属粉末の酸化物の充填によって、該焼結層に
閉鎖孔を形成してなることを特徴とする断熱被膜層を備
えた鋳鉄製部品。