JPH01108171A - セラミック部材接合法 - Google Patents
セラミック部材接合法Info
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- JPH01108171A JPH01108171A JP26545887A JP26545887A JPH01108171A JP H01108171 A JPH01108171 A JP H01108171A JP 26545887 A JP26545887 A JP 26545887A JP 26545887 A JP26545887 A JP 26545887A JP H01108171 A JPH01108171 A JP H01108171A
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Links
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Classifications
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
- F02F7/0087—Ceramic materials
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
- F05C2203/08—Ceramics; Oxides
-
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- F05C2203/0869—Aluminium oxide
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、断熱エンジンの断熱ピストン等を構成する
セラミック部材を接合するセラミック部材接合法に関す
る。
セラミック部材を接合するセラミック部材接合法に関す
る。
従来、ＣＶＤ法（化学蒸着法）によってセラミックコー
ティング層を形成する技術が既に開示されている。該Ｃ
ＶＤ法の応用分野としては、ｃｖＤの浸透性を利用して
、封孔、接着処理及び細孔、微小隙間内面へのメツキを
行ったり、耐熱性、耐摩耗性及び耐食性の保護被覆、装
飾被覆、或いは電気的、光学的特性を有する機能性物質
の被覆を形成するのに利用されている。流動式のＣＶＤ
装置では、ＣＶＤの出発物質としてコーティングしよう
とする物質を主成分とするコーティング試薬と、該試薬
のベーパと混合して反応室内の基板表面にメツキベーパ
を送るキャリヤガス及び反応性ガス等のガス源がある。
ティング層を形成する技術が既に開示されている。該Ｃ
ＶＤ法の応用分野としては、ｃｖＤの浸透性を利用して
、封孔、接着処理及び細孔、微小隙間内面へのメツキを
行ったり、耐熱性、耐摩耗性及び耐食性の保護被覆、装
飾被覆、或いは電気的、光学的特性を有する機能性物質
の被覆を形成するのに利用されている。流動式のＣＶＤ
装置では、ＣＶＤの出発物質としてコーティングしよう
とする物質を主成分とするコーティング試薬と、該試薬
のベーパと混合して反応室内の基板表面にメツキベーパ
を送るキャリヤガス及び反応性ガス等のガス源がある。
コーティング試薬には、主として揮発性の金属又はハロ
ゲン化物が用いられる。キャリヤガス及び反応性ガスに
は、水素ガスを主体とする窒素、アルゴン等の単体ガス
、炭化水素系ガス等が用いられる。〔「セラミックコー
ティング技術」昭和５９年５月２５日（発行日＞ｒｎ総
合技術センター（発行所）参照〕また、セラミック材料
を断熱材又は耐熱材として利用した断熱ビス＋ン等のエ
ンジン部材は、例えば、特開昭６１−６６８４８号公報
に開示されている。該断熱ピストンの構造については、
セラミックスから成るピストン冠部と対向するスカート
部の端面にセラミックスから成るコーティング層を備え
たものである。また、ピストン冠部には燃焼室が形成さ
れ、ピストン冠部とスカート部とはガスケットを介して
ボルトによって結合されている。更に、ピストン冠部と
スカート部との間にはシールリングが配置されている。
ゲン化物が用いられる。キャリヤガス及び反応性ガスに
は、水素ガスを主体とする窒素、アルゴン等の単体ガス
、炭化水素系ガス等が用いられる。〔「セラミックコー
ティング技術」昭和５９年５月２５日（発行日＞ｒｎ総
合技術センター（発行所）参照〕また、セラミック材料
を断熱材又は耐熱材として利用した断熱ビス＋ン等のエ
ンジン部材は、例えば、特開昭６１−６６８４８号公報
に開示されている。該断熱ピストンの構造については、
セラミックスから成るピストン冠部と対向するスカート
部の端面にセラミックスから成るコーティング層を備え
たものである。また、ピストン冠部には燃焼室が形成さ
れ、ピストン冠部とスカート部とはガスケットを介して
ボルトによって結合されている。更に、ピストン冠部と
スカート部との間にはシールリングが配置されている。
（発明が解決しようとする問題点〕
ところで、５ｉｓＮａ 、Ｓｉ Ｃ等のセラミック材か
ら成るセラミック部材を接合又は複合化する場合にＣＶ
Ｄ法を用いることが好都合である。例えば、Ｓｉ３Ｎ４
を接合する時、５ｉＣ１ａ、Ｎ Ｈｓ、Ｈ２等のガスを
混合し、高温炉内で反応させることによって達成してい
る。一般に、ＳｉＣに対するＣＶＤ法では、焼結材によ
り作ったＳｉＣよりＣＶＤ法で作ったＳｔ Ｃの方が強
度的に安定している。しかしながら、粒子外周の添加物
の結合力に依存する５ｔａＮｎでは、焼結材により作っ
たＳｉ ３ Ｎ ４よりＣＶＤ法による結合力の方が弱
く、強度レベルも低くなっており、問題点を有している
。
ら成るセラミック部材を接合又は複合化する場合にＣＶ
Ｄ法を用いることが好都合である。例えば、Ｓｉ３Ｎ４
を接合する時、５ｉＣ１ａ、Ｎ Ｈｓ、Ｈ２等のガスを
混合し、高温炉内で反応させることによって達成してい
る。一般に、ＳｉＣに対するＣＶＤ法では、焼結材によ
り作ったＳｉＣよりＣＶＤ法で作ったＳｔ Ｃの方が強
度的に安定している。しかしながら、粒子外周の添加物
の結合力に依存する５ｔａＮｎでは、焼結材により作っ
たＳｉ ３ Ｎ ４よりＣＶＤ法による結合力の方が弱
く、強度レベルも低くなっており、問題点を有している
。
また、前掲特開昭６１−６６８４８号公報に開示された
セラミック材料を断熱材又は耐熱材として利用する断熱
ピストンにおいて、断熱特性を十分に得ることは極めて
困難なことである。セラミック材料が燃焼室側の高温に
晒される状態であり、そのため熱ショックを受け、セラ
ミック材料の強度上の問題がある。また、断熱のため壁
面のセラミック材料の厚さを厚くすると、熱容量が大き
くなる。そのため吸入工程時に吸入空気が燃焼室から多
く受熱して高温になり、その熱が吸気に影響し、吸入効
率が低下して空気が吸入されなくなるという現象が生じ
るという問題がある。
セラミック材料を断熱材又は耐熱材として利用する断熱
ピストンにおいて、断熱特性を十分に得ることは極めて
困難なことである。セラミック材料が燃焼室側の高温に
晒される状態であり、そのため熱ショックを受け、セラ
ミック材料の強度上の問題がある。また、断熱のため壁
面のセラミック材料の厚さを厚くすると、熱容量が大き
くなる。そのため吸入工程時に吸入空気が燃焼室から多
く受熱して高温になり、その熱が吸気に影響し、吸入効
率が低下して空気が吸入されなくなるという現象が生じ
るという問題がある。
ところで、上記の問題点を解消するため、例えば、断熱
ピストンについて、極めて高度の断熱性を得ると共に、
燃焼ガスに晒されて高温になる燃焼室側に面するピスト
ンヘッドの表面部の熱容量を可及的に小さく構成し、吸
入効率及びサイクル効率を向上させるため、エンジンの
燃焼室に面する壁面側を薄型セラミック円板で構成する
ことが考えられるが、ピストンヘッド部に薄型セラミッ
ク円板を配置する場合に、該薄型セラミック円板をピス
トンヘッド部に対して強固に且つ確実に取付けることは
極めて困難であり、問題点を存している。
ピストンについて、極めて高度の断熱性を得ると共に、
燃焼ガスに晒されて高温になる燃焼室側に面するピスト
ンヘッドの表面部の熱容量を可及的に小さく構成し、吸
入効率及びサイクル効率を向上させるため、エンジンの
燃焼室に面する壁面側を薄型セラミック円板で構成する
ことが考えられるが、ピストンヘッド部に薄型セラミッ
ク円板を配置する場合に、該薄型セラミック円板をピス
トンヘッド部に対して強固に且つ確実に取付けることは
極めて困難であり、問題点を存している。
この発明の目的は、上記の問題点を解消することであり
、一方のセラミック部材と他方のセラミック部材とを接
合する場合にセラミック材による化学層着法（即ち、Ｃ
ＶＤ法）を適用し、該接合部に極めて強固な接合層を得
ることができ、該接合法を断熱ピストンに適用した場合
に、薄肉円板をピストンヘッド部に極めて強固に且つ確
実に接合することができ、それによって極めて高度の断
熱性を得ると共に、燃焼ガスに晒されて高温になる燃焼
室側に面するピストンヘッドの表面部即ち内壁面の熱容
量を可及的に小さく構成し、吸入効率及びサイクル効率
を向上させ、しかも熱ショックを受けても強度上の問題
が生じることなく、耐熱性、耐腐食性、耐変形性を向上
させ、しかも安定した取付状態を得ることができるセラ
ミック部材接合法を提供することである。
、一方のセラミック部材と他方のセラミック部材とを接
合する場合にセラミック材による化学層着法（即ち、Ｃ
ＶＤ法）を適用し、該接合部に極めて強固な接合層を得
ることができ、該接合法を断熱ピストンに適用した場合
に、薄肉円板をピストンヘッド部に極めて強固に且つ確
実に接合することができ、それによって極めて高度の断
熱性を得ると共に、燃焼ガスに晒されて高温になる燃焼
室側に面するピストンヘッドの表面部即ち内壁面の熱容
量を可及的に小さく構成し、吸入効率及びサイクル効率
を向上させ、しかも熱ショックを受けても強度上の問題
が生じることなく、耐熱性、耐腐食性、耐変形性を向上
させ、しかも安定した取付状態を得ることができるセラ
ミック部材接合法を提供することである。
この発明は、上記の問題点を解消し、上記の目的を達成
するために、次のように構成されている。
するために、次のように構成されている。
即ち、この発明は、一方のセラミック部材と他方のセラ
ミック部材との接合部に接合補助材を塗布し、セラミッ
ク材による化学蒸着（ＣＶＤ）によって前記セラミック
部材と反応させて接合層を形成し、前記両セラミック部
材を接合したことを特徴とするセラミック部材接合法に
関し、更に具体的に詳述すると、前記セラミンク部材の
前記接合部を楔型溝に形成し、前記セラミック部材がＳ
ｉ３Ｎ４のセラミック材から成り且つ前記接合補助材が
Ｔｉ −Ｃｕ 、Ｔｉ −Ｃｏ等の合金粉末から成り、
又は前記接合補助材がＡ１□０１−３ｔ Ｏ□の粉末か
ら成り、また一方の前記セラミック部材が断熱材を介し
てピストンヘッド部に取付けた薄肉円板であり且つ他方
の前記セラミック部材が前記ピストンヘッド部の外周リ
ングであることを特徴とするセラミック部材接合法に関
する。
ミック部材との接合部に接合補助材を塗布し、セラミッ
ク材による化学蒸着（ＣＶＤ）によって前記セラミック
部材と反応させて接合層を形成し、前記両セラミック部
材を接合したことを特徴とするセラミック部材接合法に
関し、更に具体的に詳述すると、前記セラミンク部材の
前記接合部を楔型溝に形成し、前記セラミック部材がＳ
ｉ３Ｎ４のセラミック材から成り且つ前記接合補助材が
Ｔｉ −Ｃｕ 、Ｔｉ −Ｃｏ等の合金粉末から成り、
又は前記接合補助材がＡ１□０１−３ｔ Ｏ□の粉末か
ら成り、また一方の前記セラミック部材が断熱材を介し
てピストンヘッド部に取付けた薄肉円板であり且つ他方
の前記セラミック部材が前記ピストンヘッド部の外周リ
ングであることを特徴とするセラミック部材接合法に関
する。
この発明によるセラミック部材接合法は、以上のように
構成されており、次のように作用する。
構成されており、次のように作用する。
即ち、この発明は、一方のセラミック部材と他方のセラ
ミック部材との接合部に接合補助材を塗布し、同一のセ
ラミック材による化学蒸着によって前記セラミツ、り部
材と反応させて接合層を形成するものであり、例えば、
前記セラミック部材が５ｉｘＮ４のセラミック材である
場合に、前記接合補助材として、Ｔｉ −Ｃｕ ｓ Ｔ
ｉ −Ｃｏ等の合金粉末を用いると、ＣＶＤによる反応
により５ｉｓＮａの粒子が析出する部分に、５ｉ３Ｎ４
と前記接合補助材は反応性がよく、接合部にＴ ｉ Ｎ
ｓ Ｓ ４３ Ｎ ａ等が積層し、強固な接合層が形
成される。また、前記接合補助材として、ＡｈＯｓ
Ｓｉ Ｏ□の粉末を用いると、５ｉｉＮ４の析出部の粒
界にＡｈＯｌ又はＳｉ ０１が配置され、ＣＶＤによっ
て強固に接合される。また、セラミック部材の前記接合
部を楔型溝に形成することによって、前記楔型溝にセラ
ミック材が強力に浸透して両者の前記セラミック部材を
強固に且つ確実に接合できる。
ミック部材との接合部に接合補助材を塗布し、同一のセ
ラミック材による化学蒸着によって前記セラミツ、り部
材と反応させて接合層を形成するものであり、例えば、
前記セラミック部材が５ｉｘＮ４のセラミック材である
場合に、前記接合補助材として、Ｔｉ −Ｃｕ ｓ Ｔ
ｉ −Ｃｏ等の合金粉末を用いると、ＣＶＤによる反応
により５ｉｓＮａの粒子が析出する部分に、５ｉ３Ｎ４
と前記接合補助材は反応性がよく、接合部にＴ ｉ Ｎ
ｓ Ｓ ４３ Ｎ ａ等が積層し、強固な接合層が形
成される。また、前記接合補助材として、ＡｈＯｓ
Ｓｉ Ｏ□の粉末を用いると、５ｉｉＮ４の析出部の粒
界にＡｈＯｌ又はＳｉ ０１が配置され、ＣＶＤによっ
て強固に接合される。また、セラミック部材の前記接合
部を楔型溝に形成することによって、前記楔型溝にセラ
ミック材が強力に浸透して両者の前記セラミック部材を
強固に且つ確実に接合できる。
以下、図面を参照して、この発明によるセラミック部材
接合法の実施例を詳述する。第１図はこの発明によるセ
ラミック部材接合法を達成するために用いられるＣＶＤ
装Ｗｔ（化学蒸着装置）の−部を示す概略図であり、及
び第２図は第１図の符号Ａ部分の拡大断面図である。
接合法の実施例を詳述する。第１図はこの発明によるセ
ラミック部材接合法を達成するために用いられるＣＶＤ
装Ｗｔ（化学蒸着装置）の−部を示す概略図であり、及
び第２図は第１図の符号Ａ部分の拡大断面図である。
第１図には、この発明によるセラミック部材接合法がピ
ストンヘッドｌＯを形成するのに適用されたＣＶＤ装置
が示されている。ＣＶＤ装置の高温炉を構成するＣＶＤ
タンク６には回転台７が設けられている。また、ＣＶＤ
タンク６には２本のガスバイブ８，９が設けられている
０回転台７には接合されるべきワークが取付けられるが
、このワークはここではピストンへソド１０を示してい
る。ピストンヘッド１０の回転運動に従ってピストンヘ
ッドｌＯの接合部４が回転移動し、その際に、セラミッ
ク部材の該接合部４に対してガスバイブ８，９からのガ
スの流出に伴って該ガスが反応してセラミック材となり
、セラミック部材が互いに接合されるものである。この
ピストンヘッド１０については、ピストンヘッド部１１
に断熱材５を介してセラミック部材から成る薄肉円板ｌ
が配置され、これらの外周にセラミック部材から成る外
周リング２が配置された構成を有するものである。この
薄肉円板１をＳ ｔ ２ Ｎ ４のセラミック部材で形
成すると共に、外周りング２をＳ ｉ ３ Ｎ ｍのセ
ラミック部材で形成している。この場合に、薄肉円板ｌ
の外周部と外周リング２の内周部とをセラミック材によ
るＣＶＤ法によって接合するものであり、この接合部４
には楔型溝１３が形成されている０図では、薄肉円板１
の外周部をテーパ面１４に形成することによって接合部
４を楔型溝１３に形成している。この薄肉円Ｆｉｌのテ
ーパ面１４に接合補助材３を全面或いは一部に塗布し、
図では２列に塗布し、セラミック材によるＣＶＤによっ
て前記セラミック部材と反応させて接合層を形成し、薄
肉円板１と外周りング２とを強固に接合するものである
。接合補助材３としては、例えば、Ｓｉ３Ｎ、と反応性
の良いＴｉ−Ｃｕの合金粉末（Ｔｉ：５０％、Ｃｕ：５
０％）、或いはＴｉ−Ｃｏ等の合金粉末（Ｃｏ：２８％
）を使用し、該合金粉末をテーパ面１４に塗布する。接
合部材であるセラミック部材及び接合補助材を上記のよ
うに選定した場合には、一方のガスバイブ８からはＮＨ
ｓガスを送り出し、他方のガスパイプ９からは５ｉＣ１
ａガスを送り出す。上記のように構成することによって
、ＣＶＤによって該合金粉末をＳｔｌＮｍのセラミック
材と反応させると、接合部４には、例えば、Ｔ ｉ Ｎ
ｓ Ｓ ｉ３ Ｎ ａ等が積層し、強固な接合層が形
成される。或いは、接合補助材３として、Ａ ｌ ｔ
Ｏｓ −Ｓ ｉ Ｏｚの粉末を用いることも可能であり
、この場合には、Ｓ ｉ ｘ Ｎ ａの析出部の粒界に
Ａ １ ｚ Ｏ３又はＳｉＯ□が配置され、セラミック
材によるＣＶＤによって強固に接合される。
ストンヘッドｌＯを形成するのに適用されたＣＶＤ装置
が示されている。ＣＶＤ装置の高温炉を構成するＣＶＤ
タンク６には回転台７が設けられている。また、ＣＶＤ
タンク６には２本のガスバイブ８，９が設けられている
０回転台７には接合されるべきワークが取付けられるが
、このワークはここではピストンへソド１０を示してい
る。ピストンヘッド１０の回転運動に従ってピストンヘ
ッドｌＯの接合部４が回転移動し、その際に、セラミッ
ク部材の該接合部４に対してガスバイブ８，９からのガ
スの流出に伴って該ガスが反応してセラミック材となり
、セラミック部材が互いに接合されるものである。この
ピストンヘッド１０については、ピストンヘッド部１１
に断熱材５を介してセラミック部材から成る薄肉円板ｌ
が配置され、これらの外周にセラミック部材から成る外
周リング２が配置された構成を有するものである。この
薄肉円板１をＳ ｔ ２ Ｎ ４のセラミック部材で形
成すると共に、外周りング２をＳ ｉ ３ Ｎ ｍのセ
ラミック部材で形成している。この場合に、薄肉円板ｌ
の外周部と外周リング２の内周部とをセラミック材によ
るＣＶＤ法によって接合するものであり、この接合部４
には楔型溝１３が形成されている０図では、薄肉円板１
の外周部をテーパ面１４に形成することによって接合部
４を楔型溝１３に形成している。この薄肉円Ｆｉｌのテ
ーパ面１４に接合補助材３を全面或いは一部に塗布し、
図では２列に塗布し、セラミック材によるＣＶＤによっ
て前記セラミック部材と反応させて接合層を形成し、薄
肉円板１と外周りング２とを強固に接合するものである
。接合補助材３としては、例えば、Ｓｉ３Ｎ、と反応性
の良いＴｉ−Ｃｕの合金粉末（Ｔｉ：５０％、Ｃｕ：５
０％）、或いはＴｉ−Ｃｏ等の合金粉末（Ｃｏ：２８％
）を使用し、該合金粉末をテーパ面１４に塗布する。接
合部材であるセラミック部材及び接合補助材を上記のよ
うに選定した場合には、一方のガスバイブ８からはＮＨ
ｓガスを送り出し、他方のガスパイプ９からは５ｉＣ１
ａガスを送り出す。上記のように構成することによって
、ＣＶＤによって該合金粉末をＳｔｌＮｍのセラミック
材と反応させると、接合部４には、例えば、Ｔ ｉ Ｎ
ｓ Ｓ ｉ３ Ｎ ａ等が積層し、強固な接合層が形
成される。或いは、接合補助材３として、Ａ ｌ ｔ
Ｏｓ −Ｓ ｉ Ｏｚの粉末を用いることも可能であり
、この場合には、Ｓ ｉ ｘ Ｎ ａの析出部の粒界に
Ａ １ ｚ Ｏ３又はＳｉＯ□が配置され、セラミック
材によるＣＶＤによって強固に接合される。
ところで、ピストンヘッド１０を上記のように構成する
のは、次の理由からである。即ち、ピストンヘッド１０
はピストンヘッド部１１、断熱材５、薄肉円板１及び結
合リングである外周リング２から成る。このピストンヘ
ッド１０そのものには燃焼室が形成されておらず、ピス
トンヘッド１０の燃焼室側即ち薄肉円板ｌはフラットな
形状に構成されている。外周りング２については、断面
り字型のセラミンク部材から成り、その下部内周面にピ
ストンへノド部１１を受ける段部１２が形成されている
。また、薄肉円板１については、熱容量を小さくするた
めできるだけ薄く形成したセラミック部材から成り、燃
焼室に面するようにピストンヘッド部１１に断熱材５を
介して配置されている。ピストンへノド１０は、外周リ
ング２の段部１２に、ピストンヘッド部１１を嵌合し、
次いで断熱材５を介在させてエンジンの燃焼室側に面す
る側に薄肉円板ｌを配置して構成したものである。この
薄肉円板１は、粒子外周の添加物の結合力に依存する窒
化珪素（ＳｉｚＮａ）等のセラミック材料から平らな円
板状に形成され、厚さ約１１１１１前後、或いはＩＩ以
下に製作されている。この薄肉円板１の外周部には、外
周りング２の内周面が対応し、外周りング２との間に楔
型溝１３を形成するためテーパ面１４に形成されている
。また、薄肉円板１をピストンヘッド部１１に対して断
熱材３を介して押圧状態に固着することができる。
のは、次の理由からである。即ち、ピストンヘッド１０
はピストンヘッド部１１、断熱材５、薄肉円板１及び結
合リングである外周リング２から成る。このピストンヘ
ッド１０そのものには燃焼室が形成されておらず、ピス
トンヘッド１０の燃焼室側即ち薄肉円板ｌはフラットな
形状に構成されている。外周りング２については、断面
り字型のセラミンク部材から成り、その下部内周面にピ
ストンへノド部１１を受ける段部１２が形成されている
。また、薄肉円板１については、熱容量を小さくするた
めできるだけ薄く形成したセラミック部材から成り、燃
焼室に面するようにピストンヘッド部１１に断熱材５を
介して配置されている。ピストンへノド１０は、外周リ
ング２の段部１２に、ピストンヘッド部１１を嵌合し、
次いで断熱材５を介在させてエンジンの燃焼室側に面す
る側に薄肉円板ｌを配置して構成したものである。この
薄肉円板１は、粒子外周の添加物の結合力に依存する窒
化珪素（ＳｉｚＮａ）等のセラミック材料から平らな円
板状に形成され、厚さ約１１１１１前後、或いはＩＩ以
下に製作されている。この薄肉円板１の外周部には、外
周りング２の内周面が対応し、外周りング２との間に楔
型溝１３を形成するためテーパ面１４に形成されている
。また、薄肉円板１をピストンヘッド部１１に対して断
熱材３を介して押圧状態に固着することができる。
燃焼室に臨む外周りング２は、薄肉円板１をピストンヘ
ッド部１１に対して固定できる程度の厚さでよい、更に
、断熱材５については、例えば、チタン酸カリウムとア
ルミナファイバとの混合材で製作したものである。勿論
、断熱材５については、上記材料に限らず、例えば、チ
タン酸カリウムウィスカー、ジルコニアファイバ、ポロ
シティの大きい耐熱材等で製作することができる。この
断熱材５は、断熱機能を果たすと共に、爆発時に薄肉円
板１に作用する圧力を受は止める構造材としても機能す
る。この断熱ピストンであるピストンヘッド１０につい
ては、爆発による圧縮力を、チタン酸カリウム、ポロシ
ティの大きい耐熱材等の断熱材５によって均等に受ける
必要があり、そのため、ピストンヘッド部１１の燃焼室
側の面及び薄肉円板１は、平らな形状即ちフラットな形
状に構成されている。
ッド部１１に対して固定できる程度の厚さでよい、更に
、断熱材５については、例えば、チタン酸カリウムとア
ルミナファイバとの混合材で製作したものである。勿論
、断熱材５については、上記材料に限らず、例えば、チ
タン酸カリウムウィスカー、ジルコニアファイバ、ポロ
シティの大きい耐熱材等で製作することができる。この
断熱材５は、断熱機能を果たすと共に、爆発時に薄肉円
板１に作用する圧力を受は止める構造材としても機能す
る。この断熱ピストンであるピストンヘッド１０につい
ては、爆発による圧縮力を、チタン酸カリウム、ポロシ
ティの大きい耐熱材等の断熱材５によって均等に受ける
必要があり、そのため、ピストンヘッド部１１の燃焼室
側の面及び薄肉円板１は、平らな形状即ちフラットな形
状に構成されている。
この発明によるセラミック部材接合法は、以上のように
構成されており、次のような効果を有する。ｍｒち、こ
の発明は、一方のセラミック部材と他方のセラミック部
材との接合部に接合補助材を塗布し、セラミック材によ
る化学蒸着によって前記セラミック部材と前記接合補助
材とを反応させて接合層を形成し、前記両セラミック部
材を互いに接合するものである０例えば、前記セラミッ
ク部材が５ｉ３Ｎａのセラミック材である場合に、前記
接合補助材として、Ｔｉ −Ｃｕ ｓ Ｔｉ −Ｃｏ等
の合金粉末を用いると、セラミック材によるＣＶＤでセ
ラミック部材と良好に反応するものであるから、Ｓ ｉ
３ Ｎ ｍの粒子が析出する前記セラミック部材の部
分に前記接合補助材を塗布し、５ｉｓＮａと該接合補助
材とは反応性がよいので接合部にＴｉ Ｎ ＳＳ ｉ２
Ｎ ４等が積層し、強固な接合層が形成される。また
、前記接合補助材として、Ａ Ｉ ｚ Ｏ５−９ｉ ０
２の粉末を用いると、Ｓ ｉ ３ Ｎ ａの析出部の粒
界にＡｌｚＯｚ又は５ｉｆｔが配置され、セラミック材
によるＣＶＤ法によって接合される。また、前記セラミ
ック部材の前記接合部を楔型溝に形成することによって
、該楔型溝に強力に浸透して両者の前記セラミック部材
を強固に且つ確実に接合できる。更に、この発明による
セラミック部材接合法を断熱エンジンにおける断熱ピス
トンに適用した場合に、燃焼ガスに晒されて高温になる
ピストンヘッド部に配置する薄肉円板のセラミック部材
と該セラミック部材の外周に配置する外周リングである
セラミック部材とを強固に接合できるので、断熱ピスト
ンの燃焼室側に面する壁面の熱容量を可及的に小さく構
成することができ、吸入効率及びサイクル効率を向上さ
せる。即ち、前、 記薄肉円板のセラミック部材の厚
さを薄く構成する程、ガス温度への追従性がよくなり、
そして、燃焼室内の高温時と低温時との壁温振幅は厚さ
が厚い場合に比較して大きくなり、結果的に燃焼ガスと
前記薄肉円板のセラミック部材との温度差が小さくなり
、熱伝達量が減少するため、吸入空気の受熱を減少させ
る。しかも、エンジンの燃焼室側の高温になる前記ピス
トンヘッド部について、断熱材を介して前記薄肉円板が
直接晒される状態に構成されており、断熱性、耐熱性、
耐変形性、耐腐食性等を向上させることができ、熱ショ
ックを受けても強度上の問題が生じることがな（、安定
した強固な取付状態を得ることができる。
構成されており、次のような効果を有する。ｍｒち、こ
の発明は、一方のセラミック部材と他方のセラミック部
材との接合部に接合補助材を塗布し、セラミック材によ
る化学蒸着によって前記セラミック部材と前記接合補助
材とを反応させて接合層を形成し、前記両セラミック部
材を互いに接合するものである０例えば、前記セラミッ
ク部材が５ｉ３Ｎａのセラミック材である場合に、前記
接合補助材として、Ｔｉ −Ｃｕ ｓ Ｔｉ −Ｃｏ等
の合金粉末を用いると、セラミック材によるＣＶＤでセ
ラミック部材と良好に反応するものであるから、Ｓ ｉ
３ Ｎ ｍの粒子が析出する前記セラミック部材の部
分に前記接合補助材を塗布し、５ｉｓＮａと該接合補助
材とは反応性がよいので接合部にＴｉ Ｎ ＳＳ ｉ２
Ｎ ４等が積層し、強固な接合層が形成される。また
、前記接合補助材として、Ａ Ｉ ｚ Ｏ５−９ｉ ０
２の粉末を用いると、Ｓ ｉ ３ Ｎ ａの析出部の粒
界にＡｌｚＯｚ又は５ｉｆｔが配置され、セラミック材
によるＣＶＤ法によって接合される。また、前記セラミ
ック部材の前記接合部を楔型溝に形成することによって
、該楔型溝に強力に浸透して両者の前記セラミック部材
を強固に且つ確実に接合できる。更に、この発明による
セラミック部材接合法を断熱エンジンにおける断熱ピス
トンに適用した場合に、燃焼ガスに晒されて高温になる
ピストンヘッド部に配置する薄肉円板のセラミック部材
と該セラミック部材の外周に配置する外周リングである
セラミック部材とを強固に接合できるので、断熱ピスト
ンの燃焼室側に面する壁面の熱容量を可及的に小さく構
成することができ、吸入効率及びサイクル効率を向上さ
せる。即ち、前、 記薄肉円板のセラミック部材の厚
さを薄く構成する程、ガス温度への追従性がよくなり、
そして、燃焼室内の高温時と低温時との壁温振幅は厚さ
が厚い場合に比較して大きくなり、結果的に燃焼ガスと
前記薄肉円板のセラミック部材との温度差が小さくなり
、熱伝達量が減少するため、吸入空気の受熱を減少させ
る。しかも、エンジンの燃焼室側の高温になる前記ピス
トンヘッド部について、断熱材を介して前記薄肉円板が
直接晒される状態に構成されており、断熱性、耐熱性、
耐変形性、耐腐食性等を向上させることができ、熱ショ
ックを受けても強度上の問題が生じることがな（、安定
した強固な取付状態を得ることができる。
第１図はこの発明によるセラミック部材接合法を達成す
るために用いられるＣＶＤ装置を示す概略図、及び第２
図は第１図の符号Ａ部分の拡大断面図である。 ■・・・・−・薄肉円板のセラミック部材、２・−−一
−−−外周リング、３−・・・接合補助材、４−・・−
接合部、５−−断熱材、６・・・・−ＣＶＤタンク、７
−・−回転台、８−・・・−・ＮＨ，ガスパイプ、９−
・・・・−３ｉ Ｃ１，ガスパイプ、１ （１−−−一
−・・ピストンヘッド、ｌ １−−−−−ピストンヘッ
ド部、１２−−−−一段部、１３−・−楔型溝、１４・
・−・・テーパ面。 特許出願人 いすソ自動車株式会社 代理人 弁理士 尾 仲 −宗
るために用いられるＣＶＤ装置を示す概略図、及び第２
図は第１図の符号Ａ部分の拡大断面図である。 ■・・・・−・薄肉円板のセラミック部材、２・−−一
−−−外周リング、３−・・・接合補助材、４−・・−
接合部、５−−断熱材、６・・・・−ＣＶＤタンク、７
−・−回転台、８−・・・−・ＮＨ，ガスパイプ、９−
・・・・−３ｉ Ｃ１，ガスパイプ、１ （１−−−一
−・・ピストンヘッド、ｌ １−−−−−ピストンヘッ
ド部、１２−−−−一段部、１３−・−楔型溝、１４・
・−・・テーパ面。 特許出願人 いすソ自動車株式会社 代理人 弁理士 尾 仲 −宗
Claims (5)
- （１）一方のセラミック部材と他方のセラミック部材と
の接合部に接合補助材を塗布し、セラミック材による化
学蒸着によって前記セラミック部材と反応させて接合層
を形成して前記両セラミック部材を接合したことを特徴
とするセラミック部材接合法。 - （２）前記セラミック部材の前記接合部を楔型溝に形成
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のセ
ラミック部材接合法。 - （３）前記セラミック部材はＳｉ＿３Ｎ＿４のセラミッ
ク材から成り、前記接合補助材はＴｉ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｃ
ｏ等の合金粉末から成ることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載のセラミック部材接合法。 - （４）前記セラミック部材はＳｉ＿３Ｎ＿４のセラミッ
ク材から成り、前記接合補助材はＡｌ＿２Ｏ＿３−Ｓｉ
Ｏ＿２の粉末から成ることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載のセラミック部材接合法。 - （５）一方の前記セラミック部材が断熱材を介してピス
トンヘッド部に取付けた薄肉円板であり、他方の前記セ
ラミック部材が前記ピストンヘッド部の外周リングであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のセラ
ミック部材接合法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62265458A JP2629208B2 (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | セラミック部材接合法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62265458A JP2629208B2 (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | セラミック部材接合法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01108171A true JPH01108171A (ja) | 1989-04-25 |
| JP2629208B2 JP2629208B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=17417448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62265458A Expired - Lifetime JP2629208B2 (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | セラミック部材接合法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2629208B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5018489A (en) * | 1989-09-13 | 1991-05-28 | Isuzu Motors Limited | Heat-insulating piston |
| WO2002060834A1 (fr) * | 1999-08-13 | 2002-08-08 | Asahi Glass Company, Limited | Procede d'assemblage de pieces en ceramique de haute purete |
| JPWO2002060834A1 (ja) * | 2001-02-01 | 2004-06-03 | 旭硝子株式会社 | 高純度セラミックス部品の接合方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222961A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-10-03 | 三井造船株式会社 | ジルコニアの接合方法 |
| JPS62128974A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-11 | 三井造船株式会社 | 管状部材の製造方法 |
-
1987
- 1987-10-22 JP JP62265458A patent/JP2629208B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222961A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-10-03 | 三井造船株式会社 | ジルコニアの接合方法 |
| JPS62128974A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-11 | 三井造船株式会社 | 管状部材の製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5018489A (en) * | 1989-09-13 | 1991-05-28 | Isuzu Motors Limited | Heat-insulating piston |
| WO2002060834A1 (fr) * | 1999-08-13 | 2002-08-08 | Asahi Glass Company, Limited | Procede d'assemblage de pieces en ceramique de haute purete |
| US7055236B2 (en) | 1999-08-13 | 2006-06-06 | Asahi Glass Company, Limited | Joining method for high-purity ceramic parts |
| JPWO2002060834A1 (ja) * | 2001-02-01 | 2004-06-03 | 旭硝子株式会社 | 高純度セラミックス部品の接合方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2629208B2 (ja) | 1997-07-09 |
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