JPH01321064A - 鋳ぐるみ用セラミック部品 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の排気ボートライナー等に用いられる
鋳ぐるみ用セラミック部品に関する。

［従来の技ｔ（１］ 一般に内燃機関の燃ヅπ効率を向上させると排気ガス温
度が低下し、触媒コンバータによる排気ガスの完全燃焼
作用による浄化が不十分となる。そのため、ＪＪＦ気ガ
スの温度を下げないように排気ガスを断熱保温する４Ｖ
要がある。

従来、この対策としてセラミックを用いた＋７１気ボー
トライナーを中子として、その外周にシリンダヘッドを
ｊｒ、ｓ成するアルミニウムまたは鉄を鋳造して、鋳ぐ
るむ方法がとられてきた。この方法では金属を鋳ぐるむ
際に、セラミック部品が溶湯の熱衝撃によって割れたり
、あるいはシリンダーヘッドが金属の凝固による収縮に
よって割れたりするのを防止するため、ボートライナー
の外周および端面をセラミツウールで包被し、シリンダ
ヘッドを鋳造する際に溶湯が直接セラミックに触れない
ようにしている（実開昭６Ｏ−１２０２４１）、あるい
は、貰い熱シヨツク安定性と十分な機械的強度を有する
セラミック材料と金属の複合体からなる排気ボートライ
ナーが用いられている（特公昭６２−３２１５５）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、この従来の排気ボートライナーの外周および端
面に緩衝材であるセラミックウールを包被する方法は、
セラミックウールを接着剤で排気ボートライナーに接着
するのであるが、セラミックウールは排気ボートライナ
ーの外周および端面と接触する部位のみ接合されるので
、排気ボートライナーと鋳ぐるんだシリンダヘッドとの
間に、排気ポートライナーに接着されなかったフリーの
セラミックウールが介在することになる。そのため、こ
のフリーになっているセラミックウールがセラミック部
品の端面より排気ポートに脱落し、排気バルブおよびバ
ルブシートを損傷するという不都合がある。また、セラ
ミックウールでは強度的にまだ不十分であり、機関の運
転により機械的強度が劣化しセラミックウールが脱落す
ると、排気ポートライナーが緩み、機関の振動で排気ポ
ートライナーが割れる危険がある。

本発明は鋳ぐるみ用セラミック部品の前記のごとき問題
点に鑑みてなされたもので、セラミック部品とシリンダ
ヘッドとが強固に接合し、容易に脱落しない榎積層を形
成した鋳ぐるみ用セラミック部品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］ 本発明は、前記課題を解決するためＭ８Ｖ材の形成方法
について鋭意研究を重ねた結果、セラミック部品のＭｍ
層として必要な部位に触媒を蒸着しウィスカーを析出せ
しめることに想到し完成されたものであって、本発明の
鋳ぐるみ用セラミック部品は、鋳ぐるみ金属と接触する
部位にウィスカーを生成させたことを要旨とする。

ウィスカーは、断面績が８　Ｘ　１０−’ｉｎ”以下で
、長さが断面の平均直径の１０倍以上の単結晶を意味す
る。ウィスカーとしては金属単体、酸化物、窒化物、炭
化物等の種々のものが合成されているが、本発明で用い
ることが出来るのは、溶湯によって分解あるいは溶融し
ない耐熱性のセラミックウィスカーテあッテ、例えばＡ
ｌｔＯｉ、Ｃ，ＴｉＢ、ＳｉＣ、Ｓ　ｉｓＮ　４、ＡＩ
Ｎ等である。

ウィスカーの生成は、蒸気相よりの析出、ハライドの還
元、構成原子からの合成、窒化反応、ガス中での酸化等
種々の方法を用いることができるが、この中でも気相が
関与する方法が最も好ましい。

セラミック部品のウィスカーの生成を必要とする部位に
は、ウィスカー生成反応の触媒となる白金、Ａ１等の金
属を蒸着し、ウィスカー生成に必要な素地を作ってやれ
ば良い、かくすることにより、セラミック部品の必要と
する部位にウィスカーが生成し、Ｍ積層を形成すること
ができる。

［作用］ 本発明のセラミック部品は、鋳ぐるみ金属と接触する部
位にウィスカー層を生成させたので、シリンダーヘッド
となる鋳ぐるみ金属の溶湯を鋳込んだ際にも、熱衝撃に
よるセラミック部品の割れを防止する。また、鋳ぐるみ
金属が凝固する際の収縮もウィスカーの収縮によって吸
収されるので、シリンダーヘッドへの圧縮応力が緩和さ
れ、鋳ぐるみによるシリンダーヘッドの割れが防止でき
る。

ウィスカー層は、セラミック部品を基端として生成した
ものであり、かつ鋳ぐるみ時に金属がウィスカーの先端
部に一部侵入し凝固するので、シリンダーヘッドとも接
合される。そのため、運転時の振動によるセラミック部
品の緩みがなく、セラミック部品の割れが防止され、ウ
ィスカーの脱落が無いのでバルブシートを傷めない。

［実施例］ 本発明の好適な一実施例を以下図面に従って説明し、本
発明を具体的に明らかにする。なお、本発明は以下に述
べる実施例の記載によって何等限定的に解釈されるもの
ではない。

第１図は本発明の一実施例の排気ポートライナーを肪ぐ
るんだ状態のシリンダヘッドの部分断面図である。排気
ポートライナー２はアルミナ製であって、Ａ１□０コ粉
の７０％水溶液（分散剤１重景％添加）を石膏型に流し
込み排泥鋳込により成形後屹燥し、１７００℃で焼成し
て得たものである。

この排気ポートライナー２の鋳ぐるみ金属が接触する部
位である外周２ａおよび端面２ｂに、触媒として白金を
蒸着した。続いて、排気ポートライナー２を反応室に入
れ、１２００℃に加熱した後、反応ガスとして四塩化チ
タン、三臭化ホウ素および水素を導入し、排気ポートラ
イナー２の外周２ａおよび端面２ｂに＃！Ｉ　Ｗａ　ｍ
としてホウ化チタンのウィスカー層３を生成せしめた。

ウィスカー層３を形成した排気ポートライナー２は鋳型
に中子としてセットし、鋳ぐるみ金属であるアルミニウ
ムの溶湯（約７４０℃）を鋳型に注入し、排気ボートラ
イナー２を鋳ぐるんでシリンダヘッド１を鋳造した。ア
ルミニウム鋳造に際しては、ウィスカー層３が溶湯の熱
衝撃を緩和するため、排気ボートライナー２の割れは発
生しなかった。また、溶湯が凝固する際には、ウィスカ
ー層３がシリンダヘッド１の収縮を吸収したので、溶湯
凝固後にシリンダへラド１の割れの発生は皆無であった
。

また、シリンダヘッド１を排気ボートライナー２の部分
で切断してウィスカー層３の接合状態を調べたところ、
第２図の部分拡大断面図に示すようであって、ウィスカ
ーＷ！Ｊ３の基端部３ａは排気ボートライナー２に接合
しており、先端部３ｂには鋳ぐるみ金属が侵入して強固
に接着されており、中間に空気層があるものの、排気ボ
ートライナー２がガタッキを起こさないことおよびウィ
スカーＲ３の脱落の無いことが確認された。

なお、本実施例においてはウィスカーとしてホウ化チタ
ンのウィスカーを生成するものを示したが、排気ボート
ライナーの必要部位に、ウィスカーを生成し得るもので
あれば、他のウィスカー例えばＡｌ２Ｏ３、Ｃ、Ｓ　ｉ
Ｃ、Ｓ　ｉ＊Ｎ　４、ＡＩＮ等であっても良い、また、
ウィスカー生成の方法は必要に応じて種々の方法を用い
ることができる０本実施例では排気ボートライナーにつ
いて示したが、他の鋳ぐるみ用のセラミック部品に応用
できること勿論である。

［発明の効果］ 本発明の鋳ぐるみ用セラミック部品は、鋳ぐるみ金属と
接触する部位にウィスカー層を生成させたことを特徴と
するものであって、ウィスカー層が鋳ぐるみ金属と接触
する部位形成されているので、シリンダーヘッドとなる
鋳ぐるみ金属の溶湯を鋳込んだ際にも、熱衝撃によるセ
ラミック部品の割れを防止され、さらに鋳ぐるみ金属が
凝固する際の収縮もウィスカーの収縮によって吸収され
るので、鋳ぐるみによるシリンダーヘッドの割れが防止
できる。

また、なイスカー層はセラミック部品と鋳ぐるみ金属に
より両端がしっかり固定されているので、運転時の振動
によるセラミック部品の緩みがなく、セラミック部品の
割れが防止され、ウィスカーの脱落が無いのでバルブシ
ートを傷めない、ウィスカーが化学生成反応により触媒
を蒸着した部位にのみ生成させることができるので、複
雑形状部品でも均一に必要な部位にウィスカー層を設け
ることができる。その上、ウィスカーは機械的強度に優
れ機関の運転による振動によっても劣化しないので、従
来のセラミックウールよりも強固な接合をすることが可
能である。さらに、ウィスカー層は空気断熱層となるの
で、ライス・カー層を厚くすることによって、断熱効果
を増すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセラミック部品を鋳込んだシリンダヘ
ッドの断面図、第２図はセラミック部品とシリンダヘッ
ドの接合状態を示す部分拡大断面図である。 １・・・シリンダヘッド ２・・・排気ボートライナー ３・・・ウィスカー層 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳ぐるみ金属と接触する部位にウィスカー層を生
   成させたことを特徴とする鋳ぐるみ用セラミック部品。