JPH04173949A - 耐熱性セラミック部材 - Google Patents
耐熱性セラミック部材Info
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- JPH04173949A JPH04173949A JP2301336A JP30133690A JPH04173949A JP H04173949 A JPH04173949 A JP H04173949A JP 2301336 A JP2301336 A JP 2301336A JP 30133690 A JP30133690 A JP 30133690A JP H04173949 A JPH04173949 A JP H04173949A
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Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (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〕
本発明は、例えば自動車エンジン用ピストンのように、
高温加熱される部分を有する部材、特にアルミニウム合
金を母材とする部材において、母材表面に熱伝導性が低
くかつ耐熱性が優れたセラミックを溶射してセラミック
溶射層を形成することにより、断熱性や耐熱性を改善し
た耐熱性セラミック部材に関する。
高温加熱される部分を有する部材、特にアルミニウム合
金を母材とする部材において、母材表面に熱伝導性が低
くかつ耐熱性が優れたセラミックを溶射してセラミック
溶射層を形成することにより、断熱性や耐熱性を改善し
た耐熱性セラミック部材に関する。
上述のような耐熱性セラミック部材について、自動車エ
ンジン用ピストンを例にとって以下さらに詳細に説明す
る。
ンジン用ピストンを例にとって以下さらに詳細に説明す
る。
近年、エンジンに使用されているピストンとしては、エ
ンジンにおける往復運動部の慣性力を低減させるための
軽量化を主眼として、アルミニウム合金により鋳造成形
されたピストンを使用することが多くなっている。しか
しながらアルミニウム合金は熱伝導性が大きい材料なの
で、アルミニウム合金製ピストンを用いたエンジンでは
、燃焼室における燃料の燃焼によって発生した燃焼熱が
ピストンを介して燃焼室外へ伝達され、その分だけエン
ジンの熱効率を悪化させてエンジンの出力、燃費を低下
させる傾向があった。そこでアルミニウム合金製ピスト
ンを介して燃焼室外へ伝達される熱損失を低減するため
に、ピストンの頂面（ピストンヘッド）等に熱伝導率の
小さいセラミックを溶射して、断熱性を改善したセラミ
ック溶射ピストンの適用が試みられている（例えばｒ
Ｃｕｍｍ１ｎｓ／ＴＡＣＯＭ Ａｄｖａｎｄｅｄ Ａｄ
ｉａｂａｔｉｃ Ｅｎｇｉｎ、 」Ｒ，Ｋａｍｏ ｅｔ
ａｌ、ｓＡＥ Ｐａｐｅｒ Ｎｏ、８４０４２８等）
。
ンジンにおける往復運動部の慣性力を低減させるための
軽量化を主眼として、アルミニウム合金により鋳造成形
されたピストンを使用することが多くなっている。しか
しながらアルミニウム合金は熱伝導性が大きい材料なの
で、アルミニウム合金製ピストンを用いたエンジンでは
、燃焼室における燃料の燃焼によって発生した燃焼熱が
ピストンを介して燃焼室外へ伝達され、その分だけエン
ジンの熱効率を悪化させてエンジンの出力、燃費を低下
させる傾向があった。そこでアルミニウム合金製ピスト
ンを介して燃焼室外へ伝達される熱損失を低減するため
に、ピストンの頂面（ピストンヘッド）等に熱伝導率の
小さいセラミックを溶射して、断熱性を改善したセラミ
ック溶射ピストンの適用が試みられている（例えばｒ
Ｃｕｍｍ１ｎｓ／ＴＡＣＯＭ Ａｄｖａｎｄｅｄ Ａｄ
ｉａｂａｔｉｃ Ｅｎｇｉｎ、 」Ｒ，Ｋａｍｏ ｅｔ
ａｌ、ｓＡＥ Ｐａｐｅｒ Ｎｏ、８４０４２８等）
。
しかしながら、このようにアルミニウム合金を母材とし
てセラミック溶射層を形成したセラミック溶射ピストン
においては、母材であるアルミニウム合金の熱膨張係数
とセラミック材料の熱膨張係数との間に大きな差があり
、その為エンジンの作動に伴う加熱、冷却を繰り返して
いるあいだにアルミニウム合金製母材表面とセラミック
溶射層との熱膨張差に起因して母材表面からセラミック
溶射層が剥離、脱落してしまうことがある。
てセラミック溶射層を形成したセラミック溶射ピストン
においては、母材であるアルミニウム合金の熱膨張係数
とセラミック材料の熱膨張係数との間に大きな差があり
、その為エンジンの作動に伴う加熱、冷却を繰り返して
いるあいだにアルミニウム合金製母材表面とセラミック
溶射層との熱膨張差に起因して母材表面からセラミック
溶射層が剥離、脱落してしまうことがある。
そこで最近では、セラミック溶射層に用いるセラミック
材料として、各種のセラミック材料の中でも熱膨張係数
が最も金属に近いものの一つであルシルコニア（ＺｒＯ
□）を選択することが多くなっている。しかしながらこ
のようにジルコニア溶射層を形成したセラミック溶射部
材においても、ジルコニア溶射層の剥離、脱落を確実に
防止することは困難であった。
材料として、各種のセラミック材料の中でも熱膨張係数
が最も金属に近いものの一つであルシルコニア（ＺｒＯ
□）を選択することが多くなっている。しかしながらこ
のようにジルコニア溶射層を形成したセラミック溶射部
材においても、ジルコニア溶射層の剥離、脱落を確実に
防止することは困難であった。
一方、従来からアルミニウム合金母材とセラミック溶射
層との熱膨張係数の差によるセラミック溶射層の剥離を
防止するための方法として、予め母材の表面に熱膨張係
数が母材とセラミックとの中間でしかもセラミックとの
密着性が良好な金属、例えばＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｎ
１−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ合金、Ｎ１−Ｃｏ−Ｃｒ−ＡＩ−Ｙ
合金等を溶射して、バインダ層またはボンド層あるいは
中間層等と称される下地溶射層を形成しておき、その下
地溶射層の上にセラミック溶射層を溶射する方法が知ら
れているが、このように下地溶射層を形成した場合でも
、熱膨張差に起因するセラミック溶射層の剥離、脱落を
防止するには十分でなかった。
層との熱膨張係数の差によるセラミック溶射層の剥離を
防止するための方法として、予め母材の表面に熱膨張係
数が母材とセラミックとの中間でしかもセラミックとの
密着性が良好な金属、例えばＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｎ
１−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ合金、Ｎ１−Ｃｏ−Ｃｒ−ＡＩ−Ｙ
合金等を溶射して、バインダ層またはボンド層あるいは
中間層等と称される下地溶射層を形成しておき、その下
地溶射層の上にセラミック溶射層を溶射する方法が知ら
れているが、このように下地溶射層を形成した場合でも
、熱膨張差に起因するセラミック溶射層の剥離、脱落を
防止するには十分でなかった。
そこで、上述のような問題を解決するため、特開平１−
１８４２６１号公報開示のように、近年、傾斜機能をも
つ材料（傾斜材料）の研究が行われている。
１８４２６１号公報開示のように、近年、傾斜機能をも
つ材料（傾斜材料）の研究が行われている。
傾斜材料とは、異なる機能をもつ複数の素材を必要に応
じて使い分け、しかも、素材の界面が存在しないように
材料の構成を徐々に変化させることによって、それぞれ
の素材が持っている機能を徐々に変化させた材料である
。例えば、高温にさらされる面には耐熱性のあるセラミ
ックを用い、反対側の低温側には金属材料を用いて熱伝
導性と機械的強度を付与する。また、その中間では組成
分布１組織及び空孔率を連続して制御することにより、
界面が存在しないため熱応力に強く機械的強度も高いと
いう機能が達成される。
じて使い分け、しかも、素材の界面が存在しないように
材料の構成を徐々に変化させることによって、それぞれ
の素材が持っている機能を徐々に変化させた材料である
。例えば、高温にさらされる面には耐熱性のあるセラミ
ックを用い、反対側の低温側には金属材料を用いて熱伝
導性と機械的強度を付与する。また、その中間では組成
分布１組織及び空孔率を連続して制御することにより、
界面が存在しないため熱応力に強く機械的強度も高いと
いう機能が達成される。
しかし、従来のように耐熱性のあまりない金属を母材と
し、その上に耐熱性を向上させる為、耐熱性セラミック
を溶射する時、バインダ金属をその中間層として、しか
も前記セラミックと傾斜させて溶射した耐熱性セラミッ
ク材料においては、高温にさらされる表面に近いバイン
ダ金属が酸化することにより物性値が急変し、その部分
で剥離が発生するという問題がある。
し、その上に耐熱性を向上させる為、耐熱性セラミック
を溶射する時、バインダ金属をその中間層として、しか
も前記セラミックと傾斜させて溶射した耐熱性セラミッ
ク材料においては、高温にさらされる表面に近いバイン
ダ金属が酸化することにより物性値が急変し、その部分
で剥離が発生するという問題がある。
本発明は耐熱性セラミックとバインダ金属との間に耐酸
化性物質を入れることにより、上述の問題を解決するこ
とを課題とする。
化性物質を入れることにより、上述の問題を解決するこ
とを課題とする。
本発明では以下のような手段を用いて上述の課題を解決
した。すなわち、金属母材表面に耐熱性セラミックが積
層された耐熱性セラミック部材において、 金属母材表面上に形成された下地層、第一遷移層、第二
遷移層、耐熱性セラミック層の四層から構成され、 前記下地層は、前記金属母材と前記第一遷移層との間に
形成され、該金属母材と前記耐熱性セラミックの両材料
と密着力が良好なバインダ金属からなり、 前記第一遷移層は、前記下地層と前記第二遷移層との間
に該下地層と連続一体に成形され、前記バインダ金属と
、前記耐熱性セラミックと、該バインダ金属と該耐熱セ
ラミックの両材料と密着力が良好な耐酸化性金属とから
なり、前記下地層から前記第二遷移層に向かって前記バ
インダ金属の混合割合が減少する構成となっており、前
記第二遷移層は、前記第一遷移層と耐熱性セラミック層
との間に該第一遷移層と連続一体に形成され、前記耐酸
化性金属と、前記耐熱性セラミックとからなり、前記第
一遷移層から前記耐熱性セラミック層に向かって耐酸化
性金属の混合割合が減少する構成となっており、 前記耐熱性セラミック層は、前記第二遷移層上に該第二
遷移層と連続一体に形成されていることを特徴とする耐
熱性セラミック部材により解決した。
した。すなわち、金属母材表面に耐熱性セラミックが積
層された耐熱性セラミック部材において、 金属母材表面上に形成された下地層、第一遷移層、第二
遷移層、耐熱性セラミック層の四層から構成され、 前記下地層は、前記金属母材と前記第一遷移層との間に
形成され、該金属母材と前記耐熱性セラミックの両材料
と密着力が良好なバインダ金属からなり、 前記第一遷移層は、前記下地層と前記第二遷移層との間
に該下地層と連続一体に成形され、前記バインダ金属と
、前記耐熱性セラミックと、該バインダ金属と該耐熱セ
ラミックの両材料と密着力が良好な耐酸化性金属とから
なり、前記下地層から前記第二遷移層に向かって前記バ
インダ金属の混合割合が減少する構成となっており、前
記第二遷移層は、前記第一遷移層と耐熱性セラミック層
との間に該第一遷移層と連続一体に形成され、前記耐酸
化性金属と、前記耐熱性セラミックとからなり、前記第
一遷移層から前記耐熱性セラミック層に向かって耐酸化
性金属の混合割合が減少する構成となっており、 前記耐熱性セラミック層は、前記第二遷移層上に該第二
遷移層と連続一体に形成されていることを特徴とする耐
熱性セラミック部材により解決した。
耐熱性セラミックとバインダ金属との間に、耐熱性セラ
ミック及びバインダ金属とも密着性が良好でバインダ金
属よりも耐酸化性がある耐酸化性金属を、耐熱性セラミ
ック及びバインダ金属と傾斜させて入れることにより、
バインダ金属の酸化を防ぐと共に、セラミックの剥離を
防止した。
ミック及びバインダ金属とも密着性が良好でバインダ金
属よりも耐酸化性がある耐酸化性金属を、耐熱性セラミ
ック及びバインダ金属と傾斜させて入れることにより、
バインダ金属の酸化を防ぐと共に、セラミックの剥離を
防止した。
（実施例１）
前処理として母材であるアルミニウム合金（ＡＩ−１２
ｗｔχＳｉ）製試験片（φ３０ｍｍＸ２０ｍｍの円柱試
験片）上のφ３０ｍｍの部分の片面にジョンドブラスト
処理を施した。ブラスト材は、直径が１２００〜１４０
０μｍの焼成アルミナを用いた。
ｗｔχＳｉ）製試験片（φ３０ｍｍＸ２０ｍｍの円柱試
験片）上のφ３０ｍｍの部分の片面にジョンドブラスト
処理を施した。ブラスト材は、直径が１２００〜１４０
０μｍの焼成アルミナを用いた。
次に、この処理面に傾斜皮膜を溶射する。
この際、溶射ガンの粉末供給ボートはポートＡ５、ポー
トＢ６．ボートＣ７の３つからなる第２図に示すような
構造のものを用いた。
トＢ６．ボートＣ７の３つからなる第２図に示すような
構造のものを用いた。
この粉末供給ボートのＡ、Ｂ、Ｃからそれぞれ、バイン
ダ金属Ａ３ （Ｎｉ−５ｗｔχ八１造へ粉末）、耐酸化
性金属Ｂ ４ （Ｎｉ−２３ｗｔχＣｏ−１７１１１ｔ
χＣｒ−１２ｗｔχＡｌ−０，５ｗｔχＹ合金粉末）、
耐熱性セラミック２ （ＺｒＯｚ・８ＹＺＯ：ｌ粉末）
が噴出するように溶射装置を設定した。
ダ金属Ａ３ （Ｎｉ−５ｗｔχ八１造へ粉末）、耐酸化
性金属Ｂ ４ （Ｎｉ−２３ｗｔχＣｏ−１７１１１ｔ
χＣｒ−１２ｗｔχＡｌ−０，５ｗｔχＹ合金粉末）、
耐熱性セラミック２ （ＺｒＯｚ・８ＹＺＯ：ｌ粉末）
が噴出するように溶射装置を設定した。
なお、今回用いた粉末を第１表に示す。
第１表
また、粉末の噴出は第３図に示す条件で行った。
すなわち、供給ポー）Ａ５よりバインダ金属Ａ３を２０
ｇ／分の割合で噴出、溶射を行い、０．２５分経過後、
噴出量を減少させ０．５分経過後は噴出量がＯになるよ
うにした。溶射開始より０．２５分経過後供給ポートＢ
６及び供給ポー）Ｃ７より耐酸化性金属４及び耐熱性セ
ラミック２の噴出を開始し、溶射開始より１．０分経過
後は耐熱性セラミック２のみの噴出を、２０ｇ／分の割
合で行い、１．５分後に溶射を終了し発明品１を得た。
ｇ／分の割合で噴出、溶射を行い、０．２５分経過後、
噴出量を減少させ０．５分経過後は噴出量がＯになるよ
うにした。溶射開始より０．２５分経過後供給ポートＢ
６及び供給ポー）Ｃ７より耐酸化性金属４及び耐熱性セ
ラミック２の噴出を開始し、溶射開始より１．０分経過
後は耐熱性セラミック２のみの噴出を、２０ｇ／分の割
合で行い、１．５分後に溶射を終了し発明品１を得た。
この条件で溶射した傾斜皮膜の組成比、皮膜厚さの模式
図を第４図に示す。
図を第４図に示す。
溶射層の厚さは０．６ ｍ ｍであり、表面から０．２
ｍｍの厚さの範囲はＺｒＯ□・８Ｙ２０３のみからなる
耐熱性セラミック層■であり、０．２〜０．４ｍｍの厚
さの範囲はＺｒ（ｈ・８Ｙｚ（ｈとＮ１ＣｏＣｒＡＩＹ
が混合され、しかも傾斜している第二遷移層■からなり
、０．４〜０．５ｍｍの厚さの範囲はＺｒ０ｚ・８Ｙｚ
（ｈとＮ１ＣｏＣｒＡＩＹとＮｉＡ１とが混合され、し
かも傾斜している第一遷移層■からなる構成となってい
る。
ｍｍの厚さの範囲はＺｒＯ□・８Ｙ２０３のみからなる
耐熱性セラミック層■であり、０．２〜０．４ｍｍの厚
さの範囲はＺｒ（ｈ・８Ｙｚ（ｈとＮ１ＣｏＣｒＡＩＹ
が混合され、しかも傾斜している第二遷移層■からなり
、０．４〜０．５ｍｍの厚さの範囲はＺｒ０ｚ・８Ｙｚ
（ｈとＮ１ＣｏＣｒＡＩＹとＮｉＡ１とが混合され、し
かも傾斜している第一遷移層■からなる構成となってい
る。
更に、０．５〜０．６ ｍ ｍの厚さの範囲はＮｉＡｌ
だけの下地層Ｉとなっており、この層は厚さが０．６ｍ
ｍの所でＡ１母材に接している。
だけの下地層Ｉとなっており、この層は厚さが０．６ｍ
ｍの所でＡ１母材に接している。
（実施例２）
バインダ金属Ａ３をＮｉ−５ｗｔｘＡｌ造粒粉末からＮ
ｉ−５ｗｔＸＡ１合金粉末とした他は実施例１と同様な
処理を施し発明品２を得た。
ｉ−５ｗｔＸＡ１合金粉末とした他は実施例１と同様な
処理を施し発明品２を得た。
（比較例１〜３）
比較例として実施例１と同じ試験片の同一箇所に以下に
示す成分を溶射し比較孔を得た。
示す成分を溶射し比較孔を得た。
すなわち、
比較例１；粉末供給ポートＢ６より、ＮｌＣｏＣｒＡＩ
Ｙ合金粉の代わりにこれと同量のＮｉ−５ｗｔｘＡｌ造
粒粉を噴出させる他は実施例１と同様な処理を施した。
Ｙ合金粉の代わりにこれと同量のＮｉ−５ｗｔｘＡｌ造
粒粉を噴出させる他は実施例１と同様な処理を施した。
その結果、母材から０．１ｍｍの厚さＮｉ−５ｗｔＸＡ
１合金のみの下地層が形成され、母材から０．１〜０．
４ｍｍの範囲は、Ｎｉ−５ｗｔＸＡ１合金とＺｒＯ２・
８Ｙ２０３セラミツクが混合し、かつ母材と反対方向に
向かってＮｉ−５ｗｔＸＡ１合金の混合割合が減少する
第一遷移層が形成され、母材から０．４〜０．６ｍｍの
範囲ばＺｒＯ□・８ＹＺＯ３セラミックのみからなる層
が形成された第１１図に示すような比較孔１を得た。
１合金のみの下地層が形成され、母材から０．１〜０．
４ｍｍの範囲は、Ｎｉ−５ｗｔＸＡ１合金とＺｒＯ２・
８Ｙ２０３セラミツクが混合し、かつ母材と反対方向に
向かってＮｉ−５ｗｔＸＡ１合金の混合割合が減少する
第一遷移層が形成され、母材から０．４〜０．６ｍｍの
範囲ばＺｒＯ□・８ＹＺＯ３セラミックのみからなる層
が形成された第１１図に示すような比較孔１を得た。
比較例２；比較例１のＮｉ−５ｉｖｔχＡｌ造粒粉をＮ
ｉ−２３ｗｔχＣｏ−１７ｉｙｔχＣｒ−１２ｗｔχＡ
ｔ−０，５ＷｔχＹ合金粉末に変えた他は比較例１と同
様な処理を行った。その結果、比較孔ｌのＮｉ−５ｗｔ
ＸＡ１合金をＮｉ−２３ｗｔχＣｏ−１７ｗｔｚ叶−１
２ｗｔχＡｌ−０，５ｗｔχＹ合金と置き換えた他は同
じ構成の比較孔２を得た。
ｉ−２３ｗｔχＣｏ−１７ｉｙｔχＣｒ−１２ｗｔχＡ
ｔ−０，５ＷｔχＹ合金粉末に変えた他は比較例１と同
様な処理を行った。その結果、比較孔ｌのＮｉ−５ｗｔ
ＸＡ１合金をＮｉ−２３ｗｔχＣｏ−１７ｗｔｚ叶−１
２ｗｔχＡｌ−０，５ｗｔχＹ合金と置き換えた他は同
じ構成の比較孔２を得た。
比較例３；始めは粉末供給ポートＡ５．Ｃ７を閉じてお
き、粉末供給ポートＢ６よりＮｉ−２３ｗｔχＣ。
き、粉末供給ポートＢ６よりＮｉ−２３ｗｔχＣ。
−１７ｗｔχＣｒ−１２ｗｔＸＡｌ−０，５ｉｖｔχＹ
合金を噴出させ０．１ｍｍの厚さの下地層を形成させ、
今度は粉末供給ポートＢ６を閉じ、粉末供給ポートＣ７
よりＺｒＯ□、８Ｙ２０．セラミックを噴出させ、厚さ
０．４ ｍ ｍのＺｒＯ□・８ＹｚＯ３セラミツクのみ
からなる層を形成した第４図に示すような比較孔３を得
た。
合金を噴出させ０．１ｍｍの厚さの下地層を形成させ、
今度は粉末供給ポートＢ６を閉じ、粉末供給ポートＣ７
よりＺｒＯ□、８Ｙ２０．セラミックを噴出させ、厚さ
０．４ ｍ ｍのＺｒＯ□・８ＹｚＯ３セラミツクのみ
からなる層を形成した第４図に示すような比較孔３を得
た。
これらの発明品及び比較孔はすべて断熱度が同一となる
ように設定しである。
ように設定しである。
（熱サイクル試験評価）
これらの発明品及び比較孔を用いて熱サイクル試験を行
った。熱サイクル試験としては、急加熱急冷却試験を用
いた。
った。熱サイクル試験としては、急加熱急冷却試験を用
いた。
試験条件は発明品１，２及び比較孔１〜３の溶射面にバ
ーナー火炎を１０秒間あて、表面温度を１０００°Ｃと
した後、水冷により急冷し、これを１サイクルとして溶
射層が剥離するまで行った。
ーナー火炎を１０秒間あて、表面温度を１０００°Ｃと
した後、水冷により急冷し、これを１サイクルとして溶
射層が剥離するまで行った。
この急加熱急冷却試験結果を第５図に示す。
第５図より急加熱急冷却試験において、Ｎｊ−５ｗｔｘ
Ａｌ造粒粉をバインダ金属として用いた発明品１および
比較孔１が優れた耐久性を示すことが分かった。
Ａｌ造粒粉をバインダ金属として用いた発明品１および
比較孔１が優れた耐久性を示すことが分かった。
（高温保持試験評価）
本実施例では、熱サイクル試験で酸化による影響も考慮
するために、熱サイクル試験評価で用いたものと同じ試
験片を作製し、試験片の溶射面と反対側の部分を水冷し
なから溶射面にバーナー火炎をあて、今度は２０分保持
し、その後加熱を中断冷却し、これを１サイクルとして
溶射層が剥離するまで行った。この高温保持試験結果を
第６図に示す。
するために、熱サイクル試験評価で用いたものと同じ試
験片を作製し、試験片の溶射面と反対側の部分を水冷し
なから溶射面にバーナー火炎をあて、今度は２０分保持
し、その後加熱を中断冷却し、これを１サイクルとして
溶射層が剥離するまで行った。この高温保持試験結果を
第６図に示す。
第６図より本発明品が高温保持試験結果において優れた
耐久性を示すことが分かる。
耐久性を示すことが分かる。
また、Ｎｉ−５ｗｔｚＡｌ造粒粉をバインダ金属材料と
した比較孔１は急加熱急冷却試験結果では良好な試験結
果を示したが、高温保持時間が長い高温保持試験結果に
おいてその耐久性は、本発明品でＮｉ−５ｗｔＸＡｌ造
粒粉を用いたときの１７３以下であった。
した比較孔１は急加熱急冷却試験結果では良好な試験結
果を示したが、高温保持時間が長い高温保持試験結果に
おいてその耐久性は、本発明品でＮｉ−５ｗｔＸＡｌ造
粒粉を用いたときの１７３以下であった。
これは、バインダ金属材料の酸化の為であり、試験後の
顕微鏡の組織試験結果でも明らかになった。
顕微鏡の組織試験結果でも明らかになった。
（実機試験評価）
今度は実際にピストン頂面に実施例１，２及び比較例１
〜３の溶射層を形成させ、実機評価を行った。
〜３の溶射層を形成させ、実機評価を行った。
ピストンは排気量２２００ｃｃの４気筒デイーゼルエン
ジン製のアルミニウム合金製ピストンで、その頂面に溶
射層を形成させた。溶射層を形成されたピストンは実施
例１の発明品１に対応して発明品１″及び比較孔３に対
応して比較孔３゛とじた。
ジン製のアルミニウム合金製ピストンで、その頂面に溶
射層を形成させた。溶射層を形成されたピストンは実施
例１の発明品１に対応して発明品１″及び比較孔３に対
応して比較孔３゛とじた。
上述のように製作したピストンを上記のディーゼルエン
ジンに組み込み、〔過給圧６５０ ｍｍＨｇでの４０Ｏ
ｒｐｍ全負荷運転６分〕→〔アイドリング１分〕→〔停
止６分］→［アイドリング１分］を１サイクルとして、
このサイクルを繰り返し評価した。その結果を第２表に
示す。
ジンに組み込み、〔過給圧６５０ ｍｍＨｇでの４０Ｏ
ｒｐｍ全負荷運転６分〕→〔アイドリング１分〕→〔停
止６分］→［アイドリング１分］を１サイクルとして、
このサイクルを繰り返し評価した。その結果を第２表に
示す。
第２表
○：以上なし △：亀裂有 ×：剥離
第２表より明らかなように、比較品は十分な耐久性を示
しているとはいえない。
しているとはいえない。
試験後、組織観察を行ったところ比較例１のＮｉ−Ａ１
合金に著しい酸化が認められた。
合金に著しい酸化が認められた。
今回の結果からも第１実施例同様本発明品が有効である
ことが分かる。
ことが分かる。
なお、本実施例では金属母材として旧合金を用い、バイ
ンダ金属として旧ＡＩ、耐酸化性金属としてＮ１ＣｏＣ
ｒＡＩＹを用いたが、金属母材としてＡ１合金を用いた
時はバインダ金属としてＮｉＣｒ、 ＮｉＣｒＡｌ、耐
酸化性金属としてＮ１ＣｒＡＩＹ、ＣｏＣｒＡＩＹ、Ｃ
ｏＮ１ＣｒＡＩＹ等を用いることもできる。
ンダ金属として旧ＡＩ、耐酸化性金属としてＮ１ＣｏＣ
ｒＡＩＹを用いたが、金属母材としてＡ１合金を用いた
時はバインダ金属としてＮｉＣｒ、 ＮｉＣｒＡｌ、耐
酸化性金属としてＮ１ＣｒＡＩＹ、ＣｏＣｒＡＩＹ、Ｃ
ｏＮ１ＣｒＡＩＹ等を用いることもできる。
バインダ金属の高温になる部分を耐酸化性金属に置き換
えることにより、その部分の酸化が防止でき、耐熱性セ
ラミック材料の耐久性が向上するとともに、耐酸化性金
属をバインダ金属および耐熱性セラミックと傾斜させる
ことにより、溶射層の剥離、脱落を防止することができ
る。
えることにより、その部分の酸化が防止でき、耐熱性セ
ラミック材料の耐久性が向上するとともに、耐酸化性金
属をバインダ金属および耐熱性セラミックと傾斜させる
ことにより、溶射層の剥離、脱落を防止することができ
る。
第１図は第１実施例における発明品１の構成を示す模式
図、 第２図は第１実施例、第２実施例で用いた溶射ガンの外
観図、 第３図は第１実施例における各粉末溶射条件を表すグラ
フ、 第４図は第１実施例における比較品３の構成を示す模式
図、 第５図は急加熱急冷却試験結果を示すグラフ、第６図は
高温保持試験結果を示すグラフであ゛る。 １−４１ （金属母材） ２−ＺｒＯｚ・８ＹｚＯ３（耐熱性セラミック）３−Ｎ
ｉＡｌ （バインダ金属） 出願人 トヨタ自動車株式会社 第１図 第３図 第４図
図、 第２図は第１実施例、第２実施例で用いた溶射ガンの外
観図、 第３図は第１実施例における各粉末溶射条件を表すグラ
フ、 第４図は第１実施例における比較品３の構成を示す模式
図、 第５図は急加熱急冷却試験結果を示すグラフ、第６図は
高温保持試験結果を示すグラフであ゛る。 １−４１ （金属母材） ２−ＺｒＯｚ・８ＹｚＯ３（耐熱性セラミック）３−Ｎ
ｉＡｌ （バインダ金属） 出願人 トヨタ自動車株式会社 第１図 第３図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 金属母材表面に耐熱性セラミックが積層された耐熱性
セラミック部材において、 金属母材表面上に形成された下地層、第一遷移層、第二
遷移層、耐熱性セラミック層の四層から構成され、 前記下地層は、前記金属母材と前記第一遷移層との間に
形成され、該金属母材と前記耐熱性セラミックの両材料
と密着力が良好なバインダ金属からなり、 前記第一遷移層は、前記下地層と前記第二遷移層との間
に該下地層と連続一体に成形され、前記バインダ金属と
、前記耐熱性セラミックと、該バインダ金属と該耐熱セ
ラミックの両材料と密着力が良好な耐酸化性金属とから
なり、前記下地層から前記第二遷移層に向かって前記バ
インダ金属の混合割合が減少する構成となっており、 前記第二遷移層は、前記第一遷移層と耐熱性セラミック
層との間に該第一遷移層と連続一体に形成され、前記耐
酸化性金属と、前記耐熱性セラミックとからなり、前記
第一遷移層から前記耐熱性セラミック層に向かって耐酸
化性金属の混合割合が減少する構成となっており、 前記耐熱性セラミック層は、前記第二遷移層上に該第二
遷移層と連続一体に形成されていることを特徴とする耐
熱性セラミック部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2301336A JPH04173949A (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 耐熱性セラミック部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2301336A JPH04173949A (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 耐熱性セラミック部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04173949A true JPH04173949A (ja) | 1992-06-22 |
Family
ID=17895637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2301336A Pending JPH04173949A (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 耐熱性セラミック部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04173949A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2739631A1 (fr) * | 1995-10-05 | 1997-04-11 | Europ Gas Turbines Sa | Revetement de surface anticorrosion de type mcraly, procede de depot d'un tel revetement, aube monocristalline de turbine a gaz pourvue d'un tel revetement |
| KR20030018695A (ko) * | 2001-08-30 | 2003-03-06 | 국방과학연구소 | 폭발 용사 코팅법을 이용한 경사기능 복합 재료 제조방법 |
-
1990
- 1990-11-07 JP JP2301336A patent/JPH04173949A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2739631A1 (fr) * | 1995-10-05 | 1997-04-11 | Europ Gas Turbines Sa | Revetement de surface anticorrosion de type mcraly, procede de depot d'un tel revetement, aube monocristalline de turbine a gaz pourvue d'un tel revetement |
| KR20030018695A (ko) * | 2001-08-30 | 2003-03-06 | 국방과학연구소 | 폭발 용사 코팅법을 이용한 경사기능 복합 재료 제조방법 |
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