JPH03297549A - 鋳包み用断熱材及びその製造方法 - 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］ 本発明は、鋳鉄製部品などを製造する際に鋳込まれる鋳
包み用断熱材及びその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 近来にあっては、内燃機関の熱効率向上を図る技術とし
て、その燃焼室等を断熱材で被覆することが種々研究さ
れている。

例えば、シリンダヘッドの排気ボート部を製造するに際
して、セラミックスで成形したボートをシリンダヘッド
鋳造時に鋳込む方法、或いはピストンの頂面（燃焼面）
に断熱材（セラミックス材）を接着或いはボルト締結し
たもの、シリンダライナなど部品そのものをセラミック
ス単体で製造したもの、等々が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来技術にはそれぞれ次のような問
題があった。

鋳造時にセラミックスを鋳込む方法の場合、セラミック
ス材と鋳造材（鋳鉄）との熱膨張差、及び鋳造材の凝固
時の凝固収縮時の発生応力により脆弱なセラミックスが
割れてしまうおそれがある。

また鋳造鋳込み時に割れを生じなくても、運転中の振動
による割れを生じやすい。

まなセラミックス製の断熱材を接着或いはポルＩ〜締結
する方法は、接合面の強度が問題になると共に、上記と
同様に割れの問題がある。

そして断熱性能から考えると、セラミックス、特に発泡
セラミックスによる一体構造が最も好ましいか、その製
造方法に特殊な技術を要するたけでなく、部品に仕上げ
るときの切削加工性に難点がある。

そこで本発明は、上記事情に鑑み、セラミックスの割れ
などがなく、しかも断熱性を大幅に向上できる釧包み用
断熱材及びその製造方法を提供すべく創案されたもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の第一は、中空部を有するセラミックス粒子及び
この粒子を被覆する金属層の集合体で成るものである。

本発明の第二は、上記構成を製造する方法であって、中
空部を有するセラミックス粒子を核とし、これに金属粒
子を強固に付着させてカプセル粒子を形成し、このカプ
セル粒子を集合させて成形するものである。

また上記セラミックス粒子は、多孔質のシラス粒である
ことが好ましい。

［作　用］ 上記構成によって、表面が金属となって、鋳包み性が良
好になると共に、セラミックスによって断熱性が、また
金属によって被切削性などが発揮される。

また上記方法によって、断熱材中のセラミックスの配分
を均一にできる。

さらに上記セラミックス粒子がシラス粒である構成にお
いては、セラミックス粒子に中空部を形成する工程を必
要としない。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を、添付図面に従って説明する。

第１図乃至第５図は、本発明に係わる鋳包み用断熱材及
びその製造方法の一実施例を示したものである。

まず、中空部を有するセラミックス粒子を核としたカプ
セル粒子を形成する。

第１図に示したように、中空部１を有しな粒径１０〜５
００μｍのセラミックス粒子２を用意する。

この中空セラミックス粒子２に、その１７１０程度の粒
径を有した金属粒子３を付着させる。この付着する力は
、公知のファンデルワールス力によるものである。この
ように金属粒子３で囲まれた中空セラミックス粒子２に
、適宜な衝撃力を与える。

この衝撃作用により、金属粒子３は中空セラミックス粒
子２に強固に付着し、第２図に示すように、中空セラミ
ックス粒子２を核４とし、金属粒子３を被覆粒子５とす
るカプセル粒子６が製造される。

第３図に、カプセル粒子６を製造するシステムの例を示
す。

このシステムは、乾式でカプセル粒子を製造するための
ものであって、母粒子にこれより小さな粒子を付着させ
るための静電処理装置７と、付着状態の複合粒子を適宜
移送し切り出すための供給装置８と、粒子に衝撃力を与
えるための転勤装置（ハイブリタイザ）つと、製造され
たカプセル粒子を収容する粉体捕集器１０とにより構成
されている。また、これら装置７，８．９の作動を適宜
コンＩ−ロールするための制御操作器１１が備えられて
いる。

第４図に示すように、転勤装置９は、ステータ１２にブ
レード１３を有したロータ１４が回転自在に設けられて
成り、投入口１５から供給された粒子は、図中破線矢印
にて示したように、軸心から遠心力で飛ばされ、この過
程でブレード１３及びステータ内壁に衝突して衝撃力を
受けると共に、循環回路１６によって繰り返し高速気流
中に投入されるようになっている。そして、排出弁１７
が開にされると、排出口１８より排出されるようになっ
ている。

この転勤装置９に、中空セラミックス粒子２及びこれに
付着した金属粒子３を投入し、１〜１０分間、高速気流
中で衝撃を与える。このときのロータ１４の回転数は、
ｓ、ｏｏｏ〜１６．００Ｏｒｐｍとする。

これで、強固に密着されたカプセル粒子６が得られるこ
ととなる。

なお、このカプセル粒子６を製造する方法としては、上
記方法（高運気流中衝撃法）のほか、公知の湿式法など
でも行うことができる。

次に、このカプセル粒子６を多数集めた粉体を、通常の
金属の焼結と同様に、所定の形状に成型した後、焼結炉
にて、金属の焼結温度にて焼結を行つ。

これで、第５図に示したように、カプセル粒子６が多数
集合されて成る焼結体１つが得られる。

即ち、中空セラミックス粒子２とこれを被覆する金属層
（被覆粒子５）の集合体で成る断熱材が得られたことに
なる。この焼結体１９の外表面は、金属でコーティング
された状態になっており、いわばセラミックスにメツキ
したものと同様な形態のものである。

このように、中空セラミックス粒子２を核４とし、これ
に金属粒子３を強固に付着させてカプセル粒子６を形成
し、このカプセル粒子６を集合させて焼結させたので、
セラミックスが均一に配分された断熱性の高い断熱材と
することができる。

そしてセラミックス粒子２が金属でコーティングされた
形になっているので、鋳込み母材との熱膨張差及び凝固
収縮時の発生応力が緩和されて、鋳包み性が良好になり
、割れの発生を防止することができる。また切削性は金
属に近いものとなり、後工程の切削加工性が良好になる
。

そしてカプセル粒子６の核４が中空体であるので、中空
部１の空気層の存在により、断熱特性がより一層向上さ
れる。

なおりプセル粒子６の被覆粒子５としては、ステンレス
微粉末（ＳＵＳ　３０４　）などを使用すればよい。こ
の場合、焼結体を成形する際の焼結温度としては、約９
００〜ｉ、ｏｏｏ℃となる。

また中空セラミックス粒子２としては、天然に産するシ
ラス粒を利用すればよい。このシラスは、火山灰質砂質
土として知られているものであり、多孔質な軽石と火山
ガラスを主成分としている。

またその粒度は、「細粒しらず」と呼ばれているもので
７４μｍ以下重量が４０〜６０％、７−４〜４２０μｍ
重量が５０〜４０％程度、「粗粒しらず」は１２０μｍ
以下重量が３０〜４０％以上である。このようなシラス
粒を使用することにより、中空部１を有するセラミック
ス粒子２を製造する工程が省けて、コスト削減がなされ
る。

次に本発明の具体的な実施例を説明する。

この具体的実施例は、鋳鉄製ピストンの頂面（燃焼室面
）の断熱に適用したものであり、前記実施例のように製
造したカプセル粒子６によって、第６図に示すような所
定のピストン頂面形状の焼結体２１を成形する。この焼
結成形体２１を、ピストン本体２２を鋳造する鋳型（図
示せず）内にセットし、鋳鉄を鋳込む。このときの鋳鉄
の溶湯は、第７図に示すように、焼結成形体２１の表面
の金属（被覆粒子５）と反応・接合することになり、従
って鋳鉄２３によって強固に鋳包まれることになる。

この焼結成形体２１は、粒子レベルで金属にコーティン
グされているため、鋳鉄の凝固時には金属のコーティン
グ層が応力緩和材となると共に、熱膨張も鋳鉄（１３Ｘ
１０−’　１／’Ｃ）に近い値を有するため、熱膨張差
による割れの心配がない。

なお、本発明はこの具体的実施例の他、鋳鉄製シリンダ
ヘッドの排気ポート、シリンダライナなどに広く応用で
きるものである。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

（１）中空部を有するセラミックス粒子及びこの粒子を
被覆する金属層の集合体で成る構成によれば、高い断熱
性があり、切削加工性が良く、しかも割れのない鋳包み
性の良好な鋳包み用断熱材が得られる。

（２）中空部を有するセラミックス粒子を核とし、これ
に金属粒子を強固に付着させてカプセル粒子を形成し、
このカプセル粒子を集合させて成形する方法によれば、
上記断熱材を容易に且つウーに製造できる。

（３）上記セラミックス粒子が、多孔質のシラス粒であ
る構成によれば、製造費の削減ができる。

【図面の簡単な説明】

第１−図は本発明に係わる鋳包み用断熱材及びその製造
方法の一実施例を説明するためのカプセル粒子の製造過
程を示した断面図、第２図はその製造されたカプセル粒
子の断面図、第３図はそのカプセル粒子を製造するシス
テムを示した構成図、第４図はそのシステム中の転勤装
置を示した断面図、第５図はカプセル粒子による焼結体
を示した構成図、第６図は本発明の具体的実施例を説明
するためのピストンの部分破断斜視図、第７図は第６図
中の■部拡大図である。 図中、１は中空部、２はセラミックス粒子、３は金属粒
子、６はカプセル粒子である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中空部を有するセラミックス粒子及び該粒子を被覆
   する金属層の集合体で成ることを特徴とする鋳包み用断
   熱材。 ２、中空部を有するセラミックス粒子を核とし、これに
   金属粒子を強固に付着させてカプセル粒子を形成し、該
   カプセル粒子を集合させて成形することを特徴とする鋳
   包み用断熱材の製造方法。 ３、上記セラミックス粒子が、多孔質のシラス粒である
   請求項１記載の鋳包み用断熱材。