JPH028894B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、例えば内燃機関用ピストン、シリ
ンダヘツド燃焼室などに最適な耐熱・断熱性表面
層を有する軽合金部材およびその製造方法に関す
るものである。 周知のようにアルミニウムやマグネシウム等の
いわゆる軽合金材料は軽量でしかも熱伝導性が良
好であり、そのためこれらの特性が要求される部
材、部品に広く使用されている。しかしながらこ
れらの軽合金材料自体は、融点が低くかつ耐熱性
が低いためそのままでは高温雰囲気に曝される部
材には使用し難い問題があり、また前述のように
熱伝導性が良好であることはその反面断熱性に劣
ることを意味するから、断熱性が要求される部材
には使用し難い。そこで従来から、軽量性が要求
されしかも耐熱性、断熱性が要求される部材、例
えば内燃機関用ピストンやシリンダヘツド燃焼室
などに軽合金材料を適用可能にするため、軽合金
材料からなる母材表面に耐熱性、断熱性を有する
表面層を設けることが種々提案されている。すな
わち、内燃機関用ピストンを例にとれば、ピスト
ンの母材として軽量性に優れたアルミニウム合金
やマグネシウム合金を用い、ピストンのヘツド部
にセラミツクや耐火合金などの耐熱性に優れしか
も熱伝導性の低い材料を配して、ヘツド部の溶
損、焼損の防止を図るとともに、ピストン、ピス
トンリング、シリンダ等の熱負荷の低減を図るこ
とが種々試みられており、また最近では燃焼効率
の向上などの面からも前述のようにヘツド部を耐
熱化、断熱化することが注目されている。 前述のようにアルミニウム合金やマグネシウム
合金等からなる軽合金製ピストン本体のヘツド部
に耐熱・断熱性を有する表面層を設けるための従
来提案されている方法は次の３方法に大別され
る。すなわち第１の方法は、セラミツク体もしく
は耐火金属体を予め成形加工しておき、これをボ
ルト締結やカシメ、あるいは溶接等によつて軽合
金製ピストン本体に結合する方法であり、第２の
方法はセラミツクあるいは耐火金属を鋳包み法に
より軽合金製ピストン本体と一体化する方法であ
り、また第３の方法は溶射、陽極酸化、メツキ等
の表面被覆法により軽合金製ピストン本体のヘツ
ド部にセラミツクや耐火金属を被覆する方法であ
る。 ところでピストンのヘツド部に耐熱、断熱のた
めの表面層を設けるにあたつて重要な項目として
は、(1)軽量であること、すなわちピストン本体の
軽量性を犠牲にしないこと、(2)耐熱性、断熱性が
充分に高いこと、(3)耐久性が良好なこと、すなわ
ち表面層に亀裂が生じたりピストン本体から脱落
しないこと、(4)製造が容易であること、(5)低コス
トであること、などが挙げられる。しかしながら
前述のような従来の各方法ではこれらの要求を充
分に満足することができないのが実情であつた。
すなわち前記第１の方法もしくは第２の方法にお
いて耐火金属体を用いる場合、耐火金属体として
熱膨張率がピストン本体の軽合金材料の熱膨張率
に近いものを選択することができ、また軽合金材
料との接合性もセラミツクと比較すれば良好であ
るから、耐久性の面からは有利であるが、耐火金
属体はセラミツクと比較して断熱性、耐火性が劣
るため、耐火金属層の厚みを厚くする必要があ
り、そのため耐火金属自体の比重がセラミツクの
かさ比重よりも相当に大きいことと相俟つて、耐
火金属層によるピストンの重量増大が著しくなる
問題がある。一方前記第１の方法もしくは第２の
方法においてセラミツク体を用いた場合、軽量
性、断熱性、耐火性の面からは有利となるが、セ
ラミツクは一般に熱膨張率がアルミニウム合金や
マグネシウム合金等の軽合金材料の熱膨張率と極
端に異なるから、使用中にセラミツク体に亀裂が
生じたり破損したりし易く、したがつて耐久性を
高めることが相当に困難であり、また耐久性向上
対策に多大なコストを要する問題があり、さらに
はセラミツクは加工性が劣るから、所定の形状に
仕上げるために高コストとなる欠点もある。また
前記第３の方法すなわち表面被覆法においては、
陽極酸化もしくはメツキによる場合には被膜をせ
いぜい0.1mm程度までしか厚くすることができず、
この程度の厚みでは充分な断熱性、耐火性が得ら
れない欠点がある。一方第３の方法において溶射
法による場合には、膜厚は他の表面被覆法と比較
すれば相当に厚くすることが可能で、２mm程度ま
では実現可能であるが、その程度の厚みでも金属
系材料の場合には実用上有効な断熱、耐熱特性を
得るには不足であるから、セラミツクをベースと
する材料を選定する必要がある。ところがその場
合には前述と同様に軽合金製のピストン本体との
熱膨張率の差により使用中に亀裂や剥離を生じて
耐久性に劣ることが多い。その対策としては、軽
合金製ピストン本体の表面に耐熱性が良好でしか
も熱膨張率がピストン材と溶射セラミツク材の中
間となるような金属、例えばNi−Cr合金、Ni−
Cr−Al合金、あるいはNi−Cr−Al−Ｙ合金など
を溶射して中間溶射層を形成し、その中間溶射層
の上にセラミツクを溶射して、セラミツク溶射層
と軽合金製ピストン本体との熱膨張率を中間溶射
層で緩衝する方法が知られているが、この中間溶
射層も通常は100μｍ以下の厚みであるから、ピ
ストン本体の熱膨張、収縮を吸収するには未だ不
充分であり、したがつて耐久性が充分とはいえな
いのが実情である。 この発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
で、軽合金材料の有する軽量性を活かし、かつ耐
熱性、断熱性に優れ、しかも耐久性、生産性の良
好な軽合金材料およびその製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。 すなわちこの発明の軽合金材料は、軽合金材料
からなる本体の表面に、その本体側から表面側へ
向けて、耐熱性の繊維および軽合金材料を複合一
体化してなる繊維／軽合金複合層と、セラミツク
材料を主体とするセラミツク基溶射材と軽合金材
料とが複合一体化されたセラミツク基溶射材／軽
合金複合層とがその順に設けられており、かつ前
記繊維／軽合金複合層の熱膨張率が軽合金からな
る本体の熱膨張率とセラミツク基溶射材／軽合金
複合層の熱膨張率との中間の値となるように構成
されていることを特徴とするものである。 またこの発明の軽合金部材製造方法は、耐熱性
繊維からなる繊維成形体の表面にセラミツクを主
体とするセラミツク基材料を溶射し、その溶射さ
れた繊維成形体を鋳型内面の所要箇所に前記溶射
された側の面が鋳型内面に接するように配置し、
その状態で鋳型内に軽合金溶湯を注湯し、溶湯鍛
造を行つて軽合金を容射層の微細孔および繊維成
形体の繊維間に充填し、前述のような軽合金部材
を得るものである。 以下この発明を詳細に説明する。 第１図はこの発明に係る軽合金部材の一例を示
すものであり、アルミニウム合金あるいはマグネ
シウム合金等の軽合金材料からなる本体１の表面
には、無機繊維あるいは金属繊維等の耐熱性を有
する繊維と前記同様な軽合金材料とを複合一体化
してなる繊維／軽合金複合層２が形成されてい
る。そして繊維／軽合金複合層２の上には、セラ
ミツクを主体とするセラミツク基溶射材と前記同
様な軽合金材料とを複合一体化してなるセラミツ
ク基溶射材／軽合金複合層３が形成されている。 上述のような軽合金製の本体１および各複合層
についてさらに詳細に説明すると、本体１に使用
される軽合金材料としては、部材としての用途に
要求される特性に応じてアルミニウム合金やマグ
ネシウム合金等の内から選べば良い。なおこの本
体１の上の各複合層２，３の軽合金材料部分は後
述するように本体１と連続一体に作られるのが通
常であるから、これらに用いる軽合金材料として
は繊維／軽合金複合層２に使用される繊維および
セラミツク基溶射材／軽合金複合層３に使用され
るセラミツク基溶射材との複合性が良好なものを
選択することが望ましい。 前記繊維／軽合金複合層２の繊維としては、軽
合金材料よりも熱膨張率が低いものを選択し、こ
れによつて繊維／軽合金複合層２の全体としての
熱膨張率を軽合金製の本体１の熱膨張率よりも低
く、かつセラミツク基溶射材／軽合金複合層３の
熱膨張率よりも高い値に設定する。ここで、セラ
ミツク基溶射材／軽合金複合層３におけるセラミ
ツク基溶射材は熱膨張率が軽合金材料よりも格段
に低いセラミツク材料を主体とし、またこの複合
層３に複合されている軽合金材料の量はセラミツ
ク基溶射材の量と比較し極めてわずかであるか
ら、この複合層３の熱膨張率は軽合金製本体１と
比較して著しく小さい。例えば本体１にアルミニ
ウム合金が使用されている場合その熱膨張率が20
〜23×10^-6／deg程度、またマグネシウム合金が
使用されている場合20〜26×10^-6／deg程度であ
るのに対し、セラミツク基溶射材／軽合金複合層
３の熱膨張率は５〜10×10^-6／deg程度である。
したがつて本体１とセラミツク基溶射材／軽合金
複合層３との間に中間の熱膨張率の層が介在しな
ければ、使用中の加熱、冷却の繰返しによる軽合
金製本体１の膨張、収縮によつてセラミツク基溶
射材／軽合金複合層３が剥離したり亀裂を生じた
りするが、上述のように両者の中間の熱膨張率を
有する繊維／軽合金複合層２を設けることによつ
て、その複合層２を熱膨張、収縮に対する緩衝帯
とし、セラミツク基溶射材／軽合金複合層３の亀
裂発生や剥離を防止することができる。なおこの
ように熱膨張、収縮に対する緩衝帯としての効果
を複合層２に充分に発揮させるためには、その厚
みを比較的大きくする必要があるが、従来例にお
いて説明した中間層としての耐熱合金溶射層とは
異なり、後述する製造方法の説明において詳述す
るように相当程度まで厚くすることができる。 一方前記繊維／軽合金複合層２は、その繊維と
して本体１の軽合金よりも熱伝導率が低いものを
用いて、複合層２の全体的な熱伝導率を本体１よ
りも低くし、これによつて複合層２にも補助的な
断熱効果を呈させることが望ましい。したがつて
繊維／軽合金複合層２に使用される耐熱性の繊維
としては、少くとも熱膨張率が軽合金よりも小さ
いことが必要であり、しかも熱伝導率が軽合金よ
りも小さいことが望ましく、さらには軽合金との
複合性が良好であることが望ましい。これらの観
点から、前記繊維としては、例えばAl₂O₃、
ZrO₂、SiCなどのセラミツク系繊維、ガラス繊
維、炭素繊維、あるいはステンレス繊維等を使用
することが望ましい。なお軽合金との複合性を良
好にするために、前記繊維として予め軽合金溶湯
の濡れ性が良好な物質あるいは軽合金自体をコー
テイングしたものを用いても良い。また繊維の形
状は、長繊維、短繊維のいずれであつても良い。 なおまた、繊維／軽合金複合層２は、軽合金製
の本体１の側とセラミツク基溶射材／軽合金複合
層３の側との間の熱膨張率の変化をより連続的に
するために、繊維の密度を軽合金本体１の側で低
く、セラミツク基溶射材／軽合金複合層３の側で
高くなるように設定しても良い。この場合の繊維
密度の変化は連続的であつても、あるいは段階的
であつても良い。 次にセラミツク基溶射材／軽合金複合層３は、
セラミツクを主体とする溶射層中の空孔に軽合金
を充填することによつてセラミツク基溶射材と軽
合金とを複合一体化したものである。この複合層
３に使用されるセラミツク基溶射材は、セラミツ
ク材料を主体とするものであり、セラミツク材料
だけで構成しても良く、あるいは後述するように
セラミツク材料に耐熱合金を組合せても良い。 前記セラミツク基溶射材／軽合金複合層３は、
部材の断熱機能、耐火耐熱機能の主体となる層で
あり、直接高温部に曝されることとなるから、そ
の複合層３に使用されるセラミツク材料として
は、高温にて安定で耐食性にも優れ、断熱性、耐
熱性が高いものを用いる必要がある。このような
セラミツク材料としては、酸化物系セラミツク、
例えばZrO₂（Y₂O₃、CaO、MgOなどにより安定
化したもの）やAl₂O₃、MgO、Cr₂O₃等があり、
またもちろんこれらを２種以上組合せて用いても
良い。なおここで例示したセラミツク材料の熱膨
張率は５〜10×10^-6／deg程度、熱伝導率は0.005
〜0.03Cal／cm・sec・deg程度である。またこの
複合層３における溶射材としては、熱膨張率をア
ルミニウム合金製の本体１の側に近付けるために
セラミツク材料と耐熱合金とを組合せても良い。
すなわち、セラミツク材料と耐熱合金とを組合せ
て溶射して、その溶射層の空孔に軽合金材料を充
填しても良い。この場合に使用される耐熱合金と
してはNi−Cr合金、Ni−Al合金、Ni−Cr−Al
合金、Ni−Cr−Al−Ｙ合金などがあり、これら
は耐熱耐食性に優れ、しかもセラミツク材料との
結合性、繊維との結合性も良好である。また熱膨
張率も12〜13×10^-6／deg程度でセラミツク材料
と軽合金材料との中間の値であるから、緩衝材と
しても有効である。このように耐熱合金をセラミ
ツク材料と組合せて溶射する場合、表面側でセラ
ミツク成分が多く、内層側で耐熱合金が多くなる
ように溶射することが望ましく、斯くすれば熱膨
張、収縮に対する耐性が一層良好となり、また密
着性も良好となる。なおセラミツク基溶射材と軽
合金材料とを複合化するためには溶射層に空孔が
存在することが必要であるが、実験によれば２％
程度の空孔が存在すれば充分に複合可能であるこ
とが確認された。そしてこの程度の空孔率であれ
ば通常のプラズマ溶射で充分に対応可能である。 以上のようなこの発明の軽合金部材を製造する
ための具体的方法は種々考えられるが、そのうち
の最も望ましい方法、すなわち本願の第２番目の
発明に係る製造方法を以下に説明する。 この方法を実施するに当つては、予め前述のよ
うな耐熱性の繊維を最終製品における繊維／軽合
金複合層部分の形状、寸法に近い形状、寸法に成
形して、繊維成形体を作成しておく。次いでこの
繊維成形体の表面（片面）にセラミツク基材料を
溶射して溶射層を形成する。すなわちセラミツク
材料を単独で溶射するかまたはセラミツク材料と
耐熱合金とを組合せて溶射する。その後、溶射済
みの繊維成形体を鋳型内面の所要位置、すなわち
最終製品における複合層の位置に対応する位置
に、前記溶射層の側が鋳型内面に接するように配
置し、その状態でアルミニウム合金もしくはマグ
ネシウム合金等の軽合金溶湯を鋳型内に注湯して
溶湯鍛造を行う。斯くすれば繊維成形体の繊維間
の空隙に軽合金溶湯が充填され、かつまた溶射層
中の空孔に軽合金溶湯が充填される。したがつて
凝固後に型内から取出せば、軽合金製の本体の所
要箇所の表面に繊維／軽合金複合層が形成されか
つその繊維／軽合金複合層の上にセラミツク基溶
射材／軽合金複合層が形成された軽合金ブロツク
が得られる。すなわちこのブロツクは、軽合金か
らなる本体部分と各複合層が連続一体化されたも
のである。このようにして得られたブロツクを必
要に応じて機械加工すればこの発明の軽合金部材
が得られる。なおセラミツクや耐熱金属を溶射す
る方法としては、ガス式、アーク式、プラズマ式
等の各種の方法を採用することができるが、これ
らの各方法のうちでもプラズマによる方法が強度
上最も高い性能が得られる。 上述のような製造方法においては、軽合金から
なる本体部分、繊維／軽合金複合層およびセラミ
ツク基溶射材／軽合金複合層が同時に成形される
から、製造工程が少なく、製造コストが低廉とな
る。また両複合層中の軽合金が本体部分の軽合金
と連続するから、各複合層の結合強度も高くな
る。さらには、使用する繊維成形体の厚みを変え
るだけで繊維／軽合金複合層の厚みを変えること
ができ、したがつて熱膨張、収縮に対する緩衝帯
として必要かつ充分な厚みを繊維／軽合金複合層
に持たせることも容易である。 以下この発明の実施例および比較例を記す。 実施例 １ Al₂O₃50％−SiO₂50％なる組成を有する平均繊
維径2.5μｍ、繊維長さ１〜250mmの短セラミツク
繊維を用いて、真空成形法により直径90mm、厚さ
10mmの円板状のセラミツク繊維成形体を作成し
た。このセラミツク繊維成形体の繊維充填密度は
0.2ｇ／cm³であつた。次いでこの成形体の片面に、
Y₂O₃で安定化したZrO₂の粒度250〜400メツシユ
の粉末をプラズマ溶射法により0.8mm厚に溶射し
てZrO₂溶射層を形成した。このZrO₂溶射層の空
孔率は７％であつた。このようにして片面に
ZrO₂溶射層が形成されたセラミツク繊維成形体
を、ZrO₂溶射層がヘツド表面側に位置するよう
にピストン用溶湯鍛造型のヘツド相当部に配置し
て、JIS AC 8Aのアルミニウム合金溶湯を注ぎ、
溶湯鍛造を施してヘツド部にZrO₂溶射層および
セラミツク繊維／アルミニウム合金複合層を有す
るピストン粗形材を得た。この粗形材をT₆処理
により熱処理した後、機械加工してピストンを作
成した。得られたピストンの断面を第２図に示
す。第２図において１１はアルミニウム合金から
なるピストン本体、１２は繊維／軽合金複合層と
してのセラミツク繊維／アルミニウム合金複合
層、１３はセラミツク基溶射材／軽合金複合層と
してのZrO₂溶射材／アルミニウム合金複合層で
ある。なお第２図においてはセラミツク繊維／ア
ルミニウム合金複合層１２とZrO₂溶射材／アル
ミニウム合金複合層１３との間に境界線が示され
ているが、実際にはセラミツク繊維成形体上に
ZrO₂を溶射する際に両者が互いに入り込んだ状
態となるため、両者間の境界は明確ではない。 上記実施例１における各層の熱伝導率を第４図
に実線で示し、また同じく実施例１における各層
の熱膨張率を第３図に実線で示す。但しこれらの
各層の測定値は、ピストンで直接測定したもので
はなく、形状、寸法および機械加工の点を除き実
施例１と同じ条件で製造した部材の測定結果であ
る。第４図から、熱膨張率はアルミニウム合金本
体の側から表面のZrO₂溶射材／アルミニウム合
金複合層まで段階的に低下しており、熱による膨
張、収縮によつて亀裂や剥離が生じにくい構成と
なつていることが明らかである。また第３図か
ら、熱伝導率もアルミニウム合金本体に対し中間
のセラミツク繊維／アルミニウム合金複合層が低
い値となつており、この層が断熱の主体となる
ZrO₂溶射材／アルミニウム合金複合層に対し補
助的な断熱層の役割を果たすものと考えられる。 実施例 ２ セラミツク繊維成形体として、繊維充填密度が
ヘツド表面側で0.3ｇ／cm³、アルミニウム合金本
体側で0.1ｇ／cm³であつてその中間の密度が0.3
ｇ／cm³〜0.1ｇ／cm³に連続的に変化するものを使
用して、繊維／アルミニウム合金複合層における
複合比を連続的に変化させたこと、および繊維成
形体の表面にY₂O₃安定化ZrO₂を耐熱合金である
Ni−Cr合金と組合せてプラズマ溶射して、その
溶射層におけるZrO₂とNi−Cr合金との比がヘツ
ド表面側でZrO₂100％、繊維側でNi−Cr合金100
％、その中間で両者の比が連続的に変化するよう
に構成したこと以外は実施例１と同様の方法でピ
ストンを作成した。この場合の熱伝導率および熱
膨張率を第４図、第３図に示す。第３図から繊
維／アルミニウム合金複合層およびセラミツク基
溶射材／アルミニウム複合層の熱膨張率がそれぞ
れヘツド表面側へ向けて連続的に低下しており、
そのため熱膨張、収縮に対する耐性がさらに向上
するものと期待される。 実施例 ３ 実施例２で用いた密度勾配を有するセラミツク
繊維成形体の代りに、かさ密度が一定（0.8ｇ／
cm³）のステンレス鋼繊維成形体を用い、その他の
条件は実施例２と同様にしてピストンを作成し
た。この場合の熱伝導率と熱膨張率を第４図、第
３図にそれぞれ一点鎖線で示す。 比較例 ピストン形状にアルミニウム合金（JIS AC
8A）を鋳造し、ヘツド部を深さ0.9mm、面取り角
度45゜に皿加工した後、その皿加工面にNi−Cr合
金を0.1mmの厚さでプラズマ溶射し、さらにその
上にY₂O₃で安定化したZrO₂を0.8mmの厚さでプラ
ズマ溶射して断熱層を形成した。この場合の熱伝
導率、熱膨張係数を第４図、第３図にそれぞれ２
点鎖線で示す。 以上の各実施例および比較例によつて得られた
ピストン、および断熱層を形成していない通常の
アルミニウム合金製のピストンをデイーゼルエン
ジンに用いて次のように実機試験を行ない、ピス
トンの性能および耐久性を調べた。すなわち2200
c.c.、４気筒のデイーゼルエンジンにおいて、
4200rpmフル回転20分間およびアイドリング運転
10分間を交互に行つて計200時間運転し、第１リ
ング溝底部の温度と、シリンダヘツドの排気ポー
トにおける排気ガス温度とを調べ、またピストン
ヘツド部のセラミツク層の状況を観察した。なお
第１リング溝底部の温度は焼もどし硬さ法によつ
て調べ、シリンダヘツドの排気ポートのガス温度
は直接熱電対によつて測温した。これらの試験結
果を第１表に示す。

【表】 第１表に示す結果から、この発明の各実施例に
よるピストンは、比較例によるピストンと比べて
断熱製が優れており、しかも耐久性が格段に良好
となつていることが明らかである。なお比較例の
ピストンはアルミニウム合金本体とセラミツク溶
射層との間に両者の熱膨張率の中間の熱膨張率を
有する耐熱合金（Ni−Cr合金）溶射層を介在さ
せたものであるが、この場合中間の耐熱溶射層の
厚みが0.1mmと極めて薄く、そのためアルミニウ
ム合金本体の熱膨張、収縮を外側のセラミツク層
へ直接的に伝えてしまい、セラミツク層に亀裂や
剥離が生じ易くなるものと思われる。これに対し
この発明の各実施例においては中間の繊維／アル
ミニウム合金複合層が比較例に比べて格段に厚
く、そのためその中間の複合層がアルミニウム合
金本体の熱膨張、収縮に対する緩衝帯の役割を充
分に果たしており、しかも中間の複合層および外
側の複合層に含まれるアルミニウム合金が本体の
アルミニウム合金と連続一体化するため、各層の
結合強度が著しく高く、これらの要因が相俟つて
耐久性が著しく良好となつているものと考えられ
る。 なお、前記各実施例においては本体および各複
合層に使用される軽合金材料としてアルミニウム
合金を用いた場合について示したが、マグネシウ
ム合金もアルミニウム合金とほぼ同等の熱膨張
率、熱伝導率を有しており、したがつてマグネシ
ウム合金を用いても同様に実施し得ることは明ら
かである。 なおまた、実施例においてはピストンに適用し
た場合について示したが、この発明の軽合金部材
およびその製造方法はピストンに限らずシリンダ
ヘツド燃焼ポート、ターボチヤージヤケーシング
等、種々の部材に適用可能である。 さらにこの発明の軽合金部材は、これを他の部
材の必要部分に溶接、ロウ付け、鋳包み等の接合
技術によつて取付けて使用に供しても良いことは
もちろんである。 以上の説明で明らかなようにこの発明の軽合金
部材は、高温雰囲気に対する耐熱、断熱機能を、
比較的軽量でしかも耐熱、断熱性が良好なセラミ
ツク材料を主体とするセラミツク基溶射材／軽合
金複合層が主として担つているから、部材全体と
しても軽量でしかも優れた耐熱性、断熱性が得ら
れる。そしてまた熱膨張率が大幅に異なる軽合金
製の本体と表面のセラミツク基溶射材／軽合金複
合層との間に、両者の中間の熱膨張率を有する繊
維／軽合金複合層が介在し、しかもその繊維／軽
合金複合層はその厚みを比較的厚くすることが容
易であるから、熱膨張、収縮に対する緩衝効果が
大きく、したがつて加熱、冷却の繰返しにより表
面のセラミツク基溶射材／軽合金複合層に亀裂が
発生したり剥離したりすることを有効に防止し
て、優れた耐久性を得ることができる等の優れた
効果を有するものである。 またこの発明の製造方法によれば、上述のよう
に優れた特性を有する軽合金部材を簡単かつ容易
に製造することができ、また中間の繊維／軽合金
複合層および表面のセラミツク基溶射材／軽合金
複合層の軽合金が本体部分の軽合金と連続するか
ら、各複合層の結合強度が高い部材が得られ、さ
らには繊維／軽合金複合層を熱膨張、収縮に対す
る緩衝帯として充分な厚みに容易に作成すること
ができ、したがつて特にセラミツクを主体とする
表面層の耐久性に優れた部材を容易に得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の軽合金部材の縦断面図、第
２図はこの発明の実施例におけるピストンの軸方
向断面図、第３図は各実施例および各比較例にお
けるピストンの各層の熱膨張率を軸方向断面の各
位置に対応して示す線図、第４図は各実施例およ
び各比較例におけるピストンの各層の熱伝導率を
軸方向断面の各位置に対応して示す線図である。 １……本体、２……繊維／軽合金複合層、３…
…セラミツク基溶射材／軽合金複合層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軽合金材料からなる本体の上に、軽合金材料
   よりも熱膨張率が低い耐熱性の繊維および軽合金
   材料を複合一体化してなる繊維／軽合金複合層
   と、セラミツク材料を主体とするセラミツク基溶
   射材および軽合金材料を複合一体化してなるセラ
   ミツク基溶射材／軽合金複合層とが本体側から表
   面側へ向けてその順に形成され、かつ前記繊維／
   軽合金複合層の熱膨張率が軽合金からなる本体の
   熱膨張率と前記セラミツク基溶射材／軽合金複合
   層の熱膨張率との中間の値となるように構成され
   たことを特徴とする耐熱・断熱性軽合金部材。 ２ 耐熱性の繊維からなる繊維成形体の表面にセ
   ラミツクを主体とするセラミツク基材料を溶射
   し、その溶射された繊維成形体を鋳型内面の所要
   箇所に前記溶射された側の面が鋳型内面に接する
   ように配置し、その状態で鋳型内に軽合金溶湯を
   注湯し、溶湯鍛造を行つて軽合金を繊維成形体の
   繊維間の空隙および溶射層中の空孔に充填し、軽
   合金溶湯の凝固後に鋳型から取出して軽合金部材
   を得ることを特徴とする軽合金部材の製造方法。