JPH04342481A - セラミックスと金属の複合体構造とその製造方法 - Google Patents

セラミックスと金属の複合体構造とその製造方法

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JPH04342481A
JPH04342481A JP14567191A JP14567191A JPH04342481A JP H04342481 A JPH04342481 A JP H04342481A JP 14567191 A JP14567191 A JP 14567191A JP 14567191 A JP14567191 A JP 14567191A JP H04342481 A JPH04342481 A JP H04342481A
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JP
Japan
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ceramic
metal
closed curve
component
composite structure
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JP14567191A
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English (en)
Inventor
Hidenori Kita
英紀 北
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスと金属の
複合体構造とその製造方法に関し、特に内外層のいずれ
かが金属で他層がセラミックスとした閉曲線で構成され
るセラミックスと金属の複合体構造とその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】最近ファインセラミックス技術が注目さ
れ、該技術によって生成されるセラミックスと金属のハ
イブリッド構造を案出し、たとえば、自動車用の部品と
して使用する試みがなされ、すでに実用に供されている
ものも多数ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】自動車用部品の基礎構
造として、内外層のいずれかが金属で他層がセラミック
スとした閉曲線で構成されるセラミックスと金属の複合
体構造、たとえばリング構造をこのような構成で得よう
とする場合、セラミックスのリングに対して、a:金属
のリングを焼き嵌めあるいは冷やし嵌めする方法、b:
ソルダー材などの接着材を用いて金属のリングとセラミ
ックスのリングとを接合する方法が知られている。
【0004】上記aに示す方法では個々の部品に高い精
度が要求され、また複雑形状品への適用は困難である。 また、bに示す方法では、セラミックスリングと金属の
リングとの熱膨張係数の差により、ギャップ等が生じ易
く、部品として信頼度が低くなる。又複雑形状品への適
用も困難である。
【0005】本発明は上述のような従来技術の欠点を改
善しようとするものであり、その目的は、内外層のいず
れかが金属で他層がセラミックスとした閉曲線で構成さ
れるセラミックスと金属の複合体において、セラミック
スと金属との接合面にギャップ等のウイークポイントが
生ぜず、また複雑構造が得られ、またこれを簡単に製造
することができるような部品とその製法を得ることにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述のような
発明の目的を達成するために、閉曲線で構成される形状
のセラミックス部品と金属部品とが互いに同軸状に結合
したセラミックスと金属の複合体構造において、多孔質
セラミックスの該孔部の中に金属を含浸させた中間体を
前記セラミックス部品と金属部品との間に介在させ、か
つ該中間体はセラミックス部品と金属部品とに密接接合
していることを特徴とするセラミックスと金属の複合体
構造を提供するものであり、またこのような構造体を製
造する、気孔が体積の15%以上であり、かつ閉曲線で
構成される形状のセラミックス部品の閉曲線に沿って多
孔質のセラミックス体を形成する行程と、該セラミック
ス体の孔部に金属を含浸せしめると共に該セラミックス
体に隣接して閉曲線で構成される形状の金属部品を形成
する行程とを有することを特徴とするセラミックスと金
属の複合体構造の製造方法およびシリコンを含む粉末を
焼結して、閉曲線で構成される形状を有するセラミック
ス部品を作成する行程と、該セラミックス部品を多孔の
型の上に配置しセラミックスウイスカあるいは粒子から
なるスラリを注入し脱水して前記セラミックス部品の閉
曲線に沿ってセラミックスウイスカあるいは粒子の層を
形成する行程と、該層を形成されたセラミックス部品を
窒素雰囲気中で焼成して前記セラミックス部品に密接し
て多孔質のセラミックスの層を形成する行程と、予め型
内に溶湯金属を注入した型内に該セラミックス層を形成
されたセラミックス部品を浸漬して該溶融金属を多孔質
のセラミックス層の孔に含浸させて中間体を形成すると
共に該中間体に接して閉曲線で構成される形状を有する
金属部品を形成することを特徴とするセラミックスと金
属の複合体構造の製造方法を提供する。
【0007】
【作用】本発明は、シリコン(Si)を含む成型体を射
出成型法等で作成する。脱脂してバインダを完全に除去
した後、その周囲に窒化珪素(Si3 N4 )あるい
はシリコンカーバイド(SiC)などセラミックスのウ
イスカあるいは粒子を含むスラリーを注入し、前記シリ
コン(Si)とともに固めて両者の一体品を作成する。 乾燥後窒素(N2 )雰囲気中でこれを焼成し、前記シ
リコン(Si)を窒化珪素(Si3 N4 )に変化さ
せてセラミックス部品を形成するとともに、ウイスカ部
を多孔質焼結体に変化させてこれらの一体焼結品を得る
。次に、アルミニウム(Al)等の溶融金属を前記多孔
質焼結体中の気孔部に含浸させるとともにセラミックス
と結合せしめて中間体を構成し、更に該中間体に沿って
金属部品を形成する。
【0008】
【実施例】次に本発明の一実施例を、図面を用いて詳細
に説明する。 実施例(1):シリコン(Si)粉末とポリスチレン、
ワックスなどを加圧ニーダにより、充分に混練し、いっ
たん固化させた後、砕いて成型原料とした。これを射出
成型機を用いて、図1(a)に示す用に、外径50mm
 ,内径36mm, 厚さ10mmのリング1を作成し
た。なお、その外周に沿って掛止め用の深さ1mmと1
.5mmの溝3が設けてある。
【0009】これを脱脂炉中にて最高550℃に加熱し
て、バインダ−を除去した後、石膏型の上に配して、そ
の周囲には高さ60mm、内径66mmの内筒を、また
前記シリコン(Si)リングの中央にはゴム製の中子(
外径36mm)を立てた。キャビティ−内に窒化珪素(
Si3 N4)ウイスカを含むスラリーを流し込み、吸
水固化させ、さらに約50℃でこれを乾燥した。
【0010】中子を取り外して焼成炉中に入れ、最高1
400℃の窒素(N2 )雰囲気中で反応焼結せしめ、
シリコン(Si)部を窒化珪素(Si3 N4 )に転
化させてセラミックス部品5を形成するとともに、ウイ
スカーが焼結した多孔のセラミックス層7との一体焼結
品を得た(図1のb参照)。SEMおよび画像処理装置
を使用してこの焼結体の気孔量を測定したところ、反応
焼結したセラミックス部品5には約15%、そして、ウ
イスカ焼結体からなる多孔のセラミックス層7には約4
0%の孔が均等に生じていることが分かった。
【0011】次にアルミニウム溶湯のはいった外径80
mmの型(ルツボ)内で、先の焼結体を荷重を掛けなが
ら、アルミニウム溶湯の中に押し込んでゆくと、多孔体
の気孔部にアルミニウム溶湯が含浸されてゆき、該アル
ミニウムは前記焼結体のほぼ全域に含浸した。
【0012】アルミニウムが含浸した焼結体を炉冷し、
これを炉から取り出した時、図1の(c)に示す用に、
多孔質のセラミックス層7に含浸できなかった余分のア
ルミニウムは、中間体9の外周に密接して付着し、金属
部品11を形成しており、このようにしてセラミクスと
アルミニウム(金属)の複合体構造を得た。
【0013】尚、上記実施例(1)では、シリコン粉末
を成型焼結する過程から説明されているが、予め緻密質
の窒化珪素などのセラミックスでセラミックス部品を作
成しておき、これの周囲に中間体を形成しその外周に金
属部品を形成する行程を取っても良いことは勿論のこと
である。
【0014】実施例(2):実施例(1)と同様の原料
を用いて、図2(a),(b)に示すような縦、横、厚
みがそれぞれ58mm、58mm、7mmで幅7mmの
成型体1’を得た。尚、その断面は内周に沿って、先端
部は鋭利なエッジ2’が形成されている。
【0015】以下、実施例(1)と同様の過程を経て図
2の(c)及び(d)に示すように成型体1’の外周に
中間体9’を設け、その外周に金属部品11’を設けた
セラミックスと金属の複合体を得た。
【0016】実施例(3):シリコン(Si)粉末と水
をボールミルにて混合した後、スプレ−ドライヤーを用
いて造粒粉末とした。金型成型により実施例(1)に示
すような成型体を得た。ただし、溝部は加工により付与
した。以下、実施例(1)と同様の過程を経てセラミッ
クスと金属の複合構造体を得た。
【0017】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明は、気
孔が体積の15%以上でありかつ閉曲線で構成される形
状のセラミックス部品の閉曲線に沿って多孔質のセラミ
ックス体を形成し、該セラミックス体の孔部に金属を含
浸せしめると共に該セラミックス体に隣接して閉曲線で
構成される形状の金属部品を形成しているので、セラミ
ックス部品と金属部品との接合面にギャップ等のウイー
クポイントが生ぜず、また複雑構造が比較的簡単に得ら
れ、またこれを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の断面図
【図2】実施例2の断面図
【符号の説明】
1…リング 3…溝 5…セラミックス部品 7…多孔質のセラミックス層 9…中間体 11…金属部品

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】閉曲線で構成される形状のセラミックス部
    品と金属部品とが互いに同軸状に結合したセラミックス
    と金属の複合体構造において、多孔質セラミックスの該
    気孔部の中に金属を含浸させた中間体を前記セラミック
    ス部品と金属部品との間に介在させ、かつ該中間体はセ
    ラミックス部品と金属部品とに密接接合していることを
    特徴とするセラミックスと金属の複合体構造。
  2. 【請求項2】前記セラミックス部品は緻密な窒化珪素で
    あることを特徴とする請求項1記載のセラミックスと金
    属の複合体構造。
  3. 【請求項3】前記セラミックス部品は多孔質でその気孔
    が体積の15%以上の窒化珪素から構成されていること
    を特徴とする請求項1記載のセラミックスと金属の複合
    体構造。
  4. 【請求項4】前記中間体はセラミックスウイスカの焼結
    体で気孔が体積の約40%でありかつ該気孔中に金属を
    含浸させたことを特徴とする請求項1記載のセラミック
    スと金属の複合体構造。
  5. 【請求項5】前記セラミックス部品に含浸せしめた金属
    と金属部品はアルミニウム及びその合金であることを特
    徴とする請求項1記載のセラミックスと金属の複合体構
    造。
  6. 【請求項6】前記セラミックス部品と前記中間体との間
    には凹凸形状を有する掛止部が設けられていることを特
    徴とする請求項1記載のセラミックスと金属の複合体構
    造。
  7. 【請求項7】気孔が体積の15%以上であり、かつ閉曲
    線で構成される形状のセラミックス部品の閉曲線に沿っ
    て多孔質のセラミックス体を形成する行程と、該セラミ
    ックス体の孔部に金属を含浸せしめると共に該セラミッ
    クス体に隣接して閉曲線で構成される形状の金属部品を
    形成する行程とを有することを特徴とするセラミックス
    と金属の複合体構造の製造方法。
  8. 【請求項8】シリコンを含む粉末を焼結して、閉曲線で
    構成される形状を有するセラミックス部品を作成する行
    程と、該セラミックス部品を多孔の型上に配置しセラミ
    ックスウイスカあるいは粒子からなるスラリを注入し脱
    水して前記セラミックス部品の閉曲線に沿ってセラミッ
    クスウイスカあるいは粒子の層を形成する行程と、該層
    を形成されたセラミックス部品を窒素雰囲気中で焼成し
    て前記セラミックス部品に密接して多孔質のセラミック
    スの層を形成する行程と、予め型内に溶湯金属を注入し
    た型内に該セラミックス層を形成されたセラミックス部
    品を浸漬して該溶融金属を多孔質のセラミックス層の孔
    に含浸させて中間体を形成すると共に該中間体に接して
    閉曲線で構成される形状を有する金属部品を形成するこ
    とを特徴とするセラミックスと金属の複合体構造の製造
    方法。
JP14567191A 1991-05-21 1991-05-21 セラミックスと金属の複合体構造とその製造方法 Pending JPH04342481A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6123797A (en) * 1995-06-23 2000-09-26 The Dow Chemical Company Method for coating a non-wetting fluidizable and material onto a substrate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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