JPH03180304A - ピストン等のセラミック部品の製造方法 - 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〕 この発明は、断熱エンジンのピストン等のセラミック部
品の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、断熱ピストンの構造として、特開昭６３３０２１
６４号公報に開示されたものがある。

該断熱ピストンの構造を第８図を参照して概説する、該
断熱ピストンは、中央に取付ボス部４４を有するセラミ
ック材と熱膨張係数がほぼ等しい材料から成るピストン
ヘッド部４１と、中央に取付ボス部４４が嵌合する中央
取付孔５２を備えた金属製ピストンスカート部４２とか
ら構成されている。更に、ピストンヘッド部４１の取付
ボス部４４とピストンスカート部４２の中央取付孔５２
とは、金属リング５１のメタルフローによって固定され
ている。ピストンヘッド部４１とピストンスカート部４
２との中央部の当接部位には断熱ガスケットである断熱
緩衝材４８が押圧状態に介在している。また、ピストン
ヘッド部４１とピストンスカート部４２との間には、断
熱空気層４９が形成されている。更に、熱容量を小さく
するため極めて薄く形成したセラミック薄板４５が、燃
焼室に面するようにピストンヘッド部４１に断熱材４３
を介して配置されていることである。セラミック薄板４
５の外周部には、同様な材料で形成されたセラミックリ
ング４６が嵌合しており、セラミック薄板４５とセラミ
ックリング４６とは、接触部でＣＶＤ　（化学草着）に
よって接合されている。

セラミックリング４６の内周面には段部５６が形成され
、ピストンヘッド部４１の外周部がセラミックリング４
６の段部５６に当接するようにセラミックリング４６に
嵌合している。セラミック薄板４５、セラミックリング
４６及びピストンヘッド部４１で形成される空間部には
、断熱材４３を封入する。この断熱材４３は、チタン酸
カリウムウィスカー、ジルコニアファイバー等の材料か
ら成る。ピストンヘッド部４１をピストンスカート部４
２に押圧状態に取付けることによって、ピストンヘッド
部４１の外周部をセラミックリング４６の段部５６に押
し付け、セラごツクリング４６をピストンスカート部４
２の周囲部に押圧する。

また、セラミックリング４６とピストンスカート部４２
この間のシールのため、ガスケットであるカーボンシー
ル４７を介在する。

更に、本出願人は、特願平１−２０５６４７号において
、第９図に示すような断熱ピストンの構造を開発した。

第９図に示すように、断熱ピストンの構造において、ヘ
ッドベース部３８は、ボス部２８をピストンスカート部
３５の取付孔３２に嵌入してメタルフローで金属リング
２９によってピストンスカート部３５に取付けるが、ピ
ストンヘッドの上端面まで延びる摺動面３３を備えてい
る。即ち、ヘッドベース部３８は、周囲上端部に薄肉の
筒体３１を一体構造に有しており、従って、燃焼室側の
面には周囲が筒体３１即ち薄肉の壁部で構成される筒状
穴部３４が形成されている。筒体３１で形成される筒状
穴部３４には、該筒体３１を構成するセラミック材料と
同一材質の窒化珪素（ＳｉＪ４）　、炭化珪素（ＳｉＣ
）等のセラミック材料のウィスカー焼成材から成る断熱
材３６が配置され断熱層を構成している。この断熱材３
６は筒状穴部３４の底面即ちヘッドベース部３８の上面
３７において接合され、断熱材３６の燃焼室側の面３０
には、該断熱材３６を構成するセラミック材料と同一材
料、即ち、窒化珪素（ＳｉｓＮ４）　、炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）等のセラミック材料から成る薄膜２５がＣＶＤ　（
化学蒸着）或いはコーティング等で接合されている。図
中、２６は断熱空気層、２７はシールリングを示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、セラミック材を断熱材又は耐熱材として利用
するピストン等の断熱エンジン部材において、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、セラミック材の強度上の問題がある
。また、断熱するため、燃焼室の壁面のセラミック材の
厚さを厚くすると、熱容量が大きくなり、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難
いという現象が生じる反面、膨張工程では断熱性を向上
させなければならないという問題がある。

そこで、上記問題を解決するため、前掲特開昭６３−３
０２１６４号公報に開示した断熱ピストンの構造は、上
記のように構成することによって、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、更に爆発時にピスト
ンヘッドに作用する圧力を好ましい状態で受は止めるこ
とができる構造に構成し、ピストンヘッドとピストンス
カートとの間のシール機能を向上させたものである。

しかしながら、上記断熱ピストンの構造において、ヘッ
ドベース部と燃焼室側に配置したセラミック薄板との間
に配置した断熱材として、ムライト、アルミナ、チタン
酸カリウム、ジルコニア等のウィスカー或いはファイバ
ーから構成し、そして、セラミック薄板及びセラミック
リングを窒化珪素から構成している。そのため、断熱材
と周囲のセラミック薄板及びセラミックリングとの材質
が異なるため、両者間の熱膨張差が発生し、しかも、両
者間の接合部をＣＶＤ　（化学蒸着）１３２いは拡散接
合等で接合した場合には、断熱材を保持する強度はなく
、断熱材とセラミック薄板及びセラミックリングとの接
合部が剥離、クラ・ツク等が発生する原因となり、不具
合が発生する。

更に、上記のピストンでは、ピストンの頂面部の窒化珪
素（ＳｉｓＮ４）の薄板は平面形状であることが必要条
件となる。しかるに、断熱材の外周部の窒化珪素（Ｓｉ
ｓＮ４）のリング部と断熱材は一軸方向即ち上下方向に
熱膨張をコントロールすることが可能であったとしても
、頂面部が凹凸形状である場合には熱膨張をコントロー
ルすることができないという課題がある。仮に、凹凸形
状に合わせて断熱材を形成したとしても、接触面には非
常にわずかな隙間が存在し、例えば、このようなセラミ
ック部品をピストンに利用した場合には、高圧のガス圧
を受けることはできず、従って、薄板自体が該ガス圧を
受けることになり、薄板の亀裂、破損等の原因になる。

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
モノリスセラミック材から成る薄板又は該Ｆｊｉ板及び
薄肉リングとセラミックウィスカーから成る断熱部材と
を強固に接合してセラミック部品を製造するものであり
、特に、該セラミック部品をピストンヘッド部に適用し
た場合には、ピストンヘッド部に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耐熱性を確保し且つ該
表面部の熱容量を可及的に小さく構成してガス温度への
追従性を向上して吸入効率を向上させることができ、特
に、表面部を窒化珪素（Ｓｉ、Ｎ、）　、炭化珪素（Ｓ
ｉＣ）等のセラミック材料で薄板及び同一のモノリスセ
ラミック材から成る薄肉リングに対して、内部に収容し
た断熱材を同一セラミック材料のウィスカー焼成材を用
いて堅固な且つ接合面に隙間の無い状態に接合した一体
構造のセラミック部品を構成し、高圧のガス圧或いは高
温のガス塩を受けても前記薄板と前記断熱部材とで受け
て極めて強力な強度を確保し且つ熱膨張等による悪影響
を受けない断熱ピストンのピストンヘッド部等を製作す
るセラミック部品の製造方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、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。即ち、この発明は、モノリスセラミッ
ク材から成る薄板を製作する工程、モノリスセラミック
材と同質のセラミックウィスカーとバインダーとの混合
材を前記薄板の面に対応して押圧状態に保持して成形体
を製作する工程、次いで、前記薄板と前記成形体とを互
いに押圧状態に維持して再焼成する工程、から成るセラ
Ｓ　７り部品の製造方法に関する。

更に、このセラミック部品の製造方法において、前記薄
板は凹凸状薄板と該凹凸状薄板に当接したリング状薄板
から構成したものである。

或いは、このセラミック部品の製造方法において、前記
薄板と前記成形体とを互いに押圧状態に維持して再焼成
した部品はピストンヘッド部を構成する部品である。

又は、このセラミック部品の製造方法において、モノリ
スセラミック材から成る薄板を製作する工程、中空孔を
有するボス部、該ボス部から半径外向きに伸びる板部及
び咳板部の周囲部に一端を当接する薄肉リング部から成
る一体構造の焼結体をモノリスセラミック材から製作す
る工程、同質のセラミックウィスカーとバインダーの混
合材を前記薄板と前記焼結体で形成した空所に押圧状態
で互いに密着状態に配置する工程、並びに前記空所に前
記混合材を押圧状態に配置して再焼成する工程、から成
るセラミック部品の製造方法に関する。

或いは、このセラ藁ツク部品の製造方法において、前記
薄板と前記焼結体とで形成した空所に混合材を押圧状態
に配置して再焼成した部品はピストンヘッド部を構成す
る部品である。

〔作用〕

この発明によるセラミック部品の製造方法は、以上のよ
うに構成されており、次のように作用する。即ち、この
セラミック部品の製造方法は、モノリスセラミック材か
ら成る薄板を製作する工程、モノリスセラミック材と同
質のセラミックウィスカーとバインダーとの混合材を前
記薄板の面に対応して押圧状態に保持して成形体を製作
する工程、次いで、前記薄板と前記成形体とを互いに押
圧状態に維持して再焼成する工程から構成したので、セ
ラミックウィスカーとバインダーとの混合材とで高度の
断熱効果を得ると共に、前記薄板のモノリスセラミック
材と前記成形体のセラミックウィスカーとが再焼成によ
って接合し、前記薄板と前記成形体から威る断熱材とが
強固に一体構造に接合され、再焼成による収縮で前記ｖ
ｉｉ板と前記成形体との境界部位に剥離状態は発生しな
い。

即ち、このセラミック部品の製造方法では、前記薄板の
面に対応して成形体を押圧状態に保持して再焼成したの
で、前記薄板が、例えば、ピストンヘッド部等のように
凹凸形状、屈折形状或いは曲面形状等の表面であったと
しても、該凹凸形状等の形状に前記成形体が密着した状
態で一体構造番こ強力に接合され、両者間の接合面には
隙間等は発生しない、それ故に、前記薄板が、例えば、
高圧のガス圧を受けたとしても、該ガス圧を前記薄板と
前記断熱部材とで一体的に受けることになり、極めて強
い強度を確保することができ、しかも、高温のガス塩を
受けたとしても、両者間に熱膨張差は発生せず、該熱膨
張による悪影響は全く発生せず、極めて強い強度を確保
することができる。

即ち、セラミックウィスカーは既に焼成済みのため再焼
成によって収縮は起こらないが、セラミックウィスカー
に酸化イツトリウム、カルシウム等のバインダーを多量
に混合すると共に、密度を高くして焼成した場合には、
セラくツタウィスカーとセラミックウィスカーとの接点
即ち接合点の反応が高くなり、多少の収縮現象が発生す
るが、前記薄板と前記成形体とを押圧状態に維持して焼
成即ちホットプレスを行うと、該収縮現象に対応して前
記成形体自体が縮小することで対応できる。

それ故、前記薄板と前記成形体とは強固な接合状態にな
る。

従って、前記成形体は焼成されて断熱材を構成し、該断
熱材外面に配置した前記薄膜と同一のセラミック材料で
構成され、前記断熱材の両者に対する接合が堅固になり
信頼性に冨んだ強度を確保できる。更に、前記断熱材に
よる高度の断熱性を確保できると共に、例えば、燃焼ガ
スに晒されて高温になるピストンヘッドの表面部に位置
する前記薄膜の厚さを可及的に薄く構成でき、該薄膜即
ち表面部の熱容量を可及的に小さく構成することができ
、高度の耐熱性、耐変形性、耐腐食性を得ることができ
、吸入効率を向上させることができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明によるセラミック部品
の製造方法の実施例を詳述する。

第１図はこの発明によるセラごツタ部品の製造方法に使
用されるセラごツタ部品である薄板５を示す、この薄板
５は、ピストンヘッドの燃焼室における燃焼ガスに晒さ
れる表面となる部材であり、燃焼室を形成する凹凸形状
に形成されている。薄板５は、窒化珪素（ＳｉＪ４）、
炭化珪素（ＳｉＣ）、複合材等のセラミック素材を焼成
することによってモノリスセラミック材から成る焼結体
を製作することができる。

第２図はこの発明によるセラミック部品の製造方法に使
用されるセラミック部品である薄肉リング４を示す。こ
の薄肉リング４は、薄板５と同質のセラミック材料、即
ち、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、複
合材等のセラミック素材を坑底することによってモノリ
スセラミック材から成る焼結体を製作することができる
。

第３図はこの発明によるセラミック部品の製造方法の一
実施例を示し、第１図に示すモノリスセラミック材から
成る薄板５とセラミックウィスカーとを一体の構造に接
合する製造方法を示すものである。セラミックウィスカ
ーは薄板５を構成するセラ旦ツタ材料と同質の窒化珪素
Ｃ３ｉｓＮａ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、複合材等のセラ
藁ツク材料である。

まず、このセラミック部品の製造方法において、下プレ
スダイ１２に対してリング状の枠体１８を設定する０次
に、下ブレスダイ１２と枠体１８とで形成される穴部に
セラミックウィスカーと酸化イツトリウム（ＹオＯ１）
、カルシウム（Ｃａ）等のバインダーとを混合した混合
材を充填する。更に、該混合材の上に薄板５を配置し、
次いで、薄板５の表面形状と同一の形状を有する上プレ
スダイ１３を′１ｉＩＦｉ、５の上から押圧状態に保持
して成形体３を製作する。更に、薄板５とセラミックウ
ィスカーとバインダーから成る成形体３とを、上プレス
ダイ１３と下プレスダイ１２によって所定の圧力Ｐで押
圧した状態を維持して再焼成する。最後に、上プレスダ
イ１３、枠体１８及びしたプレスダイ１２を取り外し、
薄板５と成形体３とは当接面１０で一体構造に接合され
たセラミック部品を得ることができる。それ故、薄板５
と成形体３即ち断熱部材は、接合面には全く隙間が無い
状態に一体構造に強力に接合される。

セラミックウィスカーとバインダーから威る成形体３は
、坑底することによってチタン酸アルミニウムと同等の
熱伝導率を有する断熱部材となる。

また、薄板５を構成するセラミック材料とセラ【ツクウ
ィスカーのセラくツク材料とは同質であるので、坑底に
よって強力に接合し、薄Ｆｉ５と断熱部材とは当接面１
０で強固に接合することになる。

更に、薄板５及びセラミックウィスカーは既に焼成済み
のため再焼成によって収縮は起こらないが、セラミック
ウィスカーに酸化イツトリウム、カルシウム等のバイン
ダーを多量に混合すると共に、密度を高くして坑底した
場合には、セラミックウィスカーとセラミックウィスカ
ーとの接点即ち接合点の反応が高くなり、多少の収縮現
象が発生するが、薄板５と成形体３とを押圧状態に維持
して焼成即ちホットプレスを行うと、該収縮現象に対応
して成形体自体が縮小することで対応できる。

それ故、薄板５と成形体３即ち断熱部材とは強固な接合
状態になる。

第４図はこの発明によるセラくツク部品の製造方法の別
の実施例を示す、このセラミック部品の製造方法は、上
記製造方法と比較すると、第２図に示す薄肉リング４を
薄板５及び成形体３とに同時に接合する点が相違する以
外は全く同一の製造方法である。このセラミック部品の
製造方法において、下プレスダイ１９．２０に対してリ
ング状の枠体１８を設定する０次に、下ブレスダイ１９
゜２０’と枠体１８とで形成される穴部に、下プレスダ
イ１９に対応して薄肉リング４を配置し、次いで下プレ
スダイ２０に対応してセラミックウィスカーと酸化イツ
トリウム（ｙｔｏｓ）、カルシウム（Ｃａ）等のバイン
ダーとを混合した混合材を充填する。

更に、該混合材の上に薄板５を配置し、次いで、薄板５
の表面形状と同一の形状を有する上プレスダイ１３を薄
板５の上から押圧状態に保持して成形体３を製作する。

更に、薄板５、薄肉リング４及びセラ逅ツクウィスカー
とバインダーから成る成形体３を、上プレスダイ１３と
下プレスダイ１９．２０によって所定の圧力Ｐで押圧し
た状態を維持して再焼成する。再焼成することによって
、薄板５と薄肉リング４とは接合部１７、薄板５と成形
体３とは当接面ｌＯ１及び薄肉リング４と成形体３は周
囲部で互いに同時に強固に接合される。

最後に、上プレスダイ１３、枠体１８及びしたプレスダ
イ１９．２０を取り外し、薄板５、薄肉リング４及び成
形体３の一体構造に接合されたセラミック部品を得るこ
とができる。

第５図はこの発明によるセラミック部品の製造方法の更
に別の実施例を示す。このセラミック部品の製造方法は
、第４図に示す製造方法と比較すると、第２図に示す薄
肉リング４と薄板５とを予め接合部１７で接合した後に
、該接合薄肉部材に対して成形体３を接合する点が相違
する以外は全く同一の製造方法である。このセラミック
部品の製造方法において、下プレスダイ１２に対してリ
ング状の枠体１８を設定する。次に、下プレスダイ１２
と枠体１８とで形成される穴部に、下プレスダイ１２に
対してセラミックウィスカーと酸化イツトリウム（Ｙ、
Ｏ，）　、カルシウム（Ｃａ）等のバインダーとを混合
した混合材を充填する。更に、該混合材の上に薄板５と
薄肉リング４との接合薄肉部材を配置し、次いで、薄板
５の表面形状と同一の形状を有する上プレスダイ１３を
薄板５の上から押圧状態に保持して成形体３を製作する
。更に、薄板５と成形体３とを、上プレスダイ１３と下
ブレスダイ１２によって所定の圧力Ｐで押圧した状態を
維持して再焼成する。再焼成することによって、薄板５
と薄肉リング４の接合薄肉部材は、成形体３に強固に接
合される。最後に、上プレスダイ１３、枠体１８及びし
たブレスダイ１２を取り外し、薄板５、薄肉リング４及
び成形体３の一体構造に接合されたセラミック部品を得
ることができる。

第６図はこの発明によるセラミック部品の製造方法の他
の実施例を示す、このセラミック部品の製造方法は、第
４図に示す製造方法の薄肉リング４と比較すると、第６
図に示す薄肉リングは、円板部８、ボス部１１及び薄肉
リング部１４を一体構造に構成したものである点が相違
する以外は全く同一の製造方法である。このセラミック
部品の製造方法において、まず、中空孔２１を有するボ
ス部１１、該ボス部１１から半径外向きに伸びる円板部
８及び該円板部８の周囲部に一端を当接する薄肉リング
１４を、窒化珪素（ＳｉＪ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、
複合材等のセラ旦ツタ素材で焼成してモノリスセラミッ
ク材から成る一体構造の構造体即ち焼結体を製作する。

そこで、下プレスダイ１１５．１６に対してリング状の
枠体１８を設定し、下プレスダイ１５．１６と枠体１８
とで形成される穴部に、下プレスダイ１６に対応して上
記焼結体を配置する。更に、下プレスダイ１５と焼結体
の円板部８の上面２２に、セラ旦ツクウィスカーと酸化
イツトリウム（ｙｚｏｓ）、カルシウム（Ｃａ）等のバ
インダーとを混合した混合材を充填する。更に、該混合
材の上方で且つ焼結体の薄肉リング１４の上端面に薄板
５を配置し、次いで、薄板５の表面形状と同一の形状を
有する上ブレスダイ１３を薄板５の上から押圧状態に保
持し且つ下プレスダイ１５を押し上げて成形体３を製作
する。更に薄板５、成形体３及び構造体を、下プレスダ
イ１５．１６及び上ブレスダイ１３によって所定の圧力
Ｐで押圧した状態を維持して再焼成する。再焼成するこ
とによって、薄板５、構造体及び成形体３は互いに強固
に接合される。最後に、上プレスダイ１３、枠体１８及
びしたプレスダイ１５．１６を取り外し、薄板５、構造
体及び成形体３の一／＆を隻二当ｌマを参人前切す、ふ
二≧−１ｈ六Ｒ旦ｔ５１スマふ礒（できる。

第７図において、この発明によるセラミック部品の製造
方法によって得たセラミック部品をピストンに適用した
例が示されている。このセラミック部品の製造方法によ
って製造されたセラＱ７り部品は、ピストンヘッドとし
て利用され、断熱ピストンを構成したものである。

この断熱ピストンは、主として、上記製造方法で得たセ
ラミック部品であるピストンヘッド部１と金属製ピスト
ンスカート部２とから成る。このピストンヘッド部１は
、窒化珪素（ＳｉｉＮｎ）　、炭化珪素（ＳｉＣ）等の
セラ旦ツク材料から構成され、中央部に取付ボス部１１
を有する。ピストンスカート部２には、中央部にピスト
ンヘッド部１の取付ボス部１１に嵌合する中央取付孔２
３が形成されている。ピストンヘッド部１の下面とピス
トンスカート部２の上面との間にダンピング部材２４を
介在し、次いで、ピストンヘッド部１の取付ボス部１１
をピストンスカート部２の中央取付孔２３し７：嵌合溝
とピストンスカート部２の中央取付孔２３に形成した嵌
合溝とに跨がって金属リング９をメタルフローによって
変形収容されることによって、ピストンヘッド部ｌはピ
ストンスカート部２に対して押圧状態に係止される。更
に、ピストンヘッド部１の外周下端面とピストンスカー
ト部２の外周上端面との当接部位には、シール部材７が
押圧状態に介在している。また、ピストンヘッド部ｌと
ピストンスカート部２との間には、断熱空気層６が形成
されている。

この発明によるセラごツク部品の製造方法によって構成
された断熱ピストンは、次の構成に特徴を有する。即ち
、この断熱ピストンは、ピストンヘッド部１に接合した
同一セラくツク材のウィスカー焼成材から威る断熱層を
構成する断熱部材、及び該断熱部材の燃焼室側の面及び
摺動側の面に接合した同一セラミック材から成る薄板５
及び薄肉リング１４を有することである。断熱部材は、
窒化珪素（ＳｉＪ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミ
ック材料のウィスカー焼成材から構成されており、該ウ
ィスカー焼成材を同一セラミック材料から成る薄板５及
び薄肉リング１４に接合されている。

更に、断熱部材の外面に配置された薄板５及び薄肉リン
グ１４は、同一・材質の窒化珪素（ＳｉＪ４）、炭化珪
素（ＳｉＣ）等のセラミック材料から戒り、断熱部材の
燃焼ガスに晒される側即ち燃焼室側の面を構成する。そ
れ故に、この薄板５は、燃焼室に晒される面を構成する
と共に、薄肉リング１４はシリンダライチに対する摺動
面を提供し、しかも可及的に薄肉に横取できるので、燃
焼ガスに晒される面の熱容量を小さくすることができ且
つ耐熱性に冨んだものに構成できる。この断熱部材は、
窒化珪素（ＳｉＪｎ）　、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラ
ミック材料のウィスカー焼成材から戒り、断熱機能を果
たすと共に、爆発時にセラミック製の薄板５に作用する
圧力を受は止める構造材として機能することができる。

この断熱ピストンについては、爆発による圧縮力を、断
熱部材によって均等に受ける必要があり、そのためにも
構造体の円板部８の上面２２は、平らな形状即ちフラッ
トな形状に構成されている。

〔発明の効果〕

この発明によるセラ藁ツク部品の製造方法は、以上のよ
うに構成されているので、次のような特有の効果を奏す
る。即ち、このセラ電ツク部品の製造方法は、モノリス
セラ旦ツク材から成る薄板を製作する工程、モノリスセ
ラミック材と同質のセラミックウィスカーとバインダー
との混合材を前記薄板の面に対応して押圧状態に保持し
て成形体を製作する工程、次いで、前記薄板と前記成形
体とを互いに押圧状態に維持して再焼成する工程から構
成したので、セラミックウィスカーとバインダーとの混
合材を焼成することによって高度の断熱効果を有する断
熱部材が形成されると共に、前記薄板のモノリスセラミ
ック材と前記成形体のセラミックウィスカーとが再焼成
によって一体構造に接合し、前記薄板と前記成形体から
成る断熱材とが強固に隙間の無い状態に接合され、再焼
成による収縮で前記薄板と前記成形体の焼結体との境界
部位に剥離状態は発生せず、高温高圧を受けても前記薄
板に亀裂、破損等が発生することはない。

即ち、このセラミック部品の製造方法では、前記薄板の
面に対応して成形体を押圧状態に保持して再焼成したの
で、前記薄板が、平らな形状は勿論のこと、例えば、燃
焼室を備えたピストンヘッド部の表面のように、凹凸形
状、屈折形状或いは曲面形状等の表面であったとしても
、該凹凸形状、平らな形状等の形状に前記成形体が全接
触面で密着した状態で一体構造に強力に接合され、両者
間の接合面には隙間等は発生しない、それ故に、前記薄
板が、例えば、高圧のガス圧を受けたとしても、該ガス
圧を前記薄板と前記断熱部材とで一体的に受けることに
なり、極めて強い強度を確保することができ、しかも、
高温のガス塩を受けたとしても、両者間に熱膨張差は発
生せず、該熱膨張による悪影響は全く発生せず、極めて
強い強度を確保することができる。

しかるに、セラミックウィスカーは既に焼成済みのため
再焼成によって収縮は起こらないが、セラミックウィス
カーに酸化イツトリウム（ｙｘｏｓ）、カルシウム（Ｃ
ａ）等のバインダーを多量に混合すると共に、密度を高
くして焼成した場合には、セラミックウィスカーとセラ
ミックウィスカーとの接点即ち接合点の反応が高くなり
、多少の収縮現象が発生するが、前記薄板と前記成形体
とを押圧状態に維持して焼成即ちホントプレスを行うと
、該収縮現象に対応して前記成形体自体が縮小すること
で対応できる。それ故、前記薄板と前記成形体の焼結体
とは強固な隙間の無い一体構造の接合状態になる。

従って、前記成形体は焼成されて断熱部材を構成し、該
断熱材外面に配置した前記薄板と同一のセラごツク材料
でＪＪＩ威され、前記断熱部材の両者に対する接合が堅
固になり信頼性に冨んだ強度を確保できる。更に、前記
断熱部材による高度の断熱性を確保できると共に、例え
ば、燃焼ガスに晒されて高温になるピストンヘッドの表
面部に位置する前記薄板の厚さを可及的に薄く構成でき
、該薄板即ち表面部の熱容量を可及的に小さく構成する
ごとができ、高度の耐熱性、耐変形性、耐腐食性を得る
ことができ、吸入効率を向上させることができる。

また、このセラミック部品の製造方法において、前記薄
板は凹凸状薄板と該凹凸状薄板の周囲部に一端を当接す
るリング薄板から構成したので、高圧高温に耐えること
ができる極めて強度に冨んだ断熱ピストンのピストンヘ
ッド部を構成するセラミック部品として利用できる。

更に、このセラミック部品の製造方法において、前記薄
板と前記成形体とを互いに押圧状態に維持して再焼成し
た部品はピストンヘッド部を構成する部品であるので、
断熱効果に優れ且つ接合部が強固であり、繰り返しの熱
応力を受けても前記薄板の亀裂、破損、両者間の剥離等
の不都合は発生しない。

或いは、この発明によるセラミック部品の製造方法にお
いて、モノリスセラミック材から成る薄板を製作する工
程、中空孔を有するボス部、該ボス部から半径外向きに
伸びる板部及び該板部の周囲部に一端を当接する薄肉リ
ング部から成る一体構造の焼結体をモノリスセラミック
材から製作する工程、同質のセラミックウィスカーとバ
インダーの混合材を前記薄板と前記焼結体で形成した空
所に押圧状態で互いに密着状態に配置する工程、並びに
前記空所に前記混合材を押圧状態に配置して再焼成する
工程から構成したので、前記薄板に対して前記焼結体が
強固に接合されることは勿論のこと、前記薄板及び前記
焼結体と前記成形体から構成される断熱部材とは同質の
モノリスセラミック材とセラミックウィスカーとであり
、互いに同様に強固に接合される。それ故に、このセラ
ミック部品をピストンヘッド部に適用して、高温の燃焼
ガスに晒されて繰り返しの熱応力を受けても、境界部位
に剥離、離脱等の現象は発生せず、好ましいピストンヘ
ッド部を提供できる。

更に、前記成形体の断熱部材による高度の断熱性を確保
できると共に、燃焼ガスに晒されて高温になるピストン
ヘッドの表面部に位置する前記薄板及び前記薄肉リング
の厚さを可及的に薄く構成でき、該表面部の熱容量を可
及的に小さく構成することができ、高度の耐熱性、耐変
形性、耐腐食性を得ることができるピストンを提供でき
、しかも、吸入効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるセラミック部品の製造方法を達
成するため使用するセラ逅ツク製薄板を示す断面図、第
２図はこの発明によるセラミック部品の製造方法を達成
するため使用するセラミック製薄肉リングを示す断面図
、第３図はこの発明によるセラくツク部品の製造方法を
達成するための一実施例を示す断面図、第４図はこの発
明によるセラミック部品の製造方法を達成するための別
の実施例を示す断面図、第５図はこの発明によるセラミ
ック部品の製造方法を達成するための更に別の実施例を
示す断面図、第６図はこの発明によるセラミック部品の
製造方法を達成するための他の実施例を示す断面図、第
７図は第６図に示すセラミック部品の製造方法を達成す
るための実施例で製作したピストンヘッド部をピストン
に適用した一実施例を示す断面図、第８図は従来の断熱
ピストンの構造の一例を示す断面図、及び第９図は従来
の断熱ピストンの構造の別の例を示す断面図である。 １−−−−−−−ピストンヘッド部、２−−−−−ピス
トンスカート部、３−−−−−一成形体（断熱部材）、
４〜・−薄肉リング、５−・−・−薄板、６−＝−断熱
空気層、８円板部、１〇−燃焼室側の面、１１−−−ボ
ス部、１４−−一薄肉リング部、１２，１５．１６，１
９゜２０−・−下プレスダイ、１３−−−−−一上ブレ
スダイ、１７−・−・−接合部、ｔ　５−−−−一枠体
。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）モノリスセラミック材から成る薄板を製作する工
   程、モノリスセラミック材と同質のセラミックウィスカ
   ーとバインダーとの混合材を前記薄板の面に対応して押
   圧状態に保持して成形体を製作する工程、次いで、前記
   薄板と前記成形体とを互いに押圧状態に維持して再焼成
   する工程、から成るセラミック部品の製造方法。
2. （２）前記薄板は凹凸状薄板と該凹凸状薄板に当接した
   リング状薄板から構成した請求項１に記載のセラミック
   部品の製造方法。
3. （３）前記薄板と前記成形体とを互いに押圧状態に維持
   して再焼成した部品はピストンヘッド部を構成する部品
   である請求項１に記載のセラミック部品の製造方法。
4. （４）モノリスセラミック材から成る薄板を製作する工
   程、中空孔を有するボス部、該ボス部から半径外向きに
   伸びる板部及び該板部の周囲部に一端を当接する薄肉リ
   ング部から成る一体構造の焼結体をモノリスセラミック
   材から製作する工程、同質のセラミックウィスカーとバ
   インダーの混合材を前記薄板と前記焼結体で形成した空
   所に押圧状態で互いに密着状態に配置する工程、並びに
   前記空所に前記混合材を押圧状態に配置して再焼成する
   工程、から成るセラミック部品の製造方法。
5. （５）前記薄板と前記焼結体とで形成した空所に混合材
   を押圧状態に配置して再焼成した部品はピストンヘッド
   部を構成する部品である請求項４に記載のセラミック部
   品の製造方法。