JPH07115153B2 - セラミックスと金属との複合体の製造方法 - Google Patents
セラミックスと金属との複合体の製造方法Info
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- JPH07115153B2 JPH07115153B2 JP62255771A JP25577187A JPH07115153B2 JP H07115153 B2 JPH07115153 B2 JP H07115153B2 JP 62255771 A JP62255771 A JP 62255771A JP 25577187 A JP25577187 A JP 25577187A JP H07115153 B2 JPH07115153 B2 JP H07115153B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、セラミックスと金属との複合体の製造方法に
関する。
関する。
（従来技術と問題点） セラミックスと金属との複合体を製造する方法の１つ
に、セラミックス成形部材の外面に溶融金属を流し込ん
でセラミックス成形部材を金属で鋳ぐるむようにしたも
のがあるが、セラミックス成形部材は、熱伝導率がきわ
めて小さいために溶融金属による熱衝撃で破損したり、
また熱膨張率が金属のそれより著しく小さいために溶融
金属の凝固収縮による圧縮力を受けて破損するなどの問
題があった。そこで、従来は、熱膨張率がセラミックス
のそれに近いアンバーの成形体を緩衝部材としてセラミ
ックス成形部材に環装したり、セラミックス成形部材の
外面を多孔質にして、溶融金属による熱衝撃を緩和させ
たり、溶湯金属の凝固による圧縮力を吸収するようにし
ている。しかしながら、前者は、セラミックス成形部材
と緩衝部材とが適確に嵌合するようにそれらの間の嵌合
精度が要求されるため加工コストが高くなる欠点があ
る。また後者は、多孔質部分の厚さの選定が非常にむず
かしく、薄すぎるとセラミックス成形部材材が破損し、
また厚すぎるとそれらの接合部分の強度が弱くなるなど
の欠点がある。
に、セラミックス成形部材の外面に溶融金属を流し込ん
でセラミックス成形部材を金属で鋳ぐるむようにしたも
のがあるが、セラミックス成形部材は、熱伝導率がきわ
めて小さいために溶融金属による熱衝撃で破損したり、
また熱膨張率が金属のそれより著しく小さいために溶融
金属の凝固収縮による圧縮力を受けて破損するなどの問
題があった。そこで、従来は、熱膨張率がセラミックス
のそれに近いアンバーの成形体を緩衝部材としてセラミ
ックス成形部材に環装したり、セラミックス成形部材の
外面を多孔質にして、溶融金属による熱衝撃を緩和させ
たり、溶湯金属の凝固による圧縮力を吸収するようにし
ている。しかしながら、前者は、セラミックス成形部材
と緩衝部材とが適確に嵌合するようにそれらの間の嵌合
精度が要求されるため加工コストが高くなる欠点があ
る。また後者は、多孔質部分の厚さの選定が非常にむず
かしく、薄すぎるとセラミックス成形部材材が破損し、
また厚すぎるとそれらの接合部分の強度が弱くなるなど
の欠点がある。
（発明の目的） 本発明は上記の欠点を解決するためになされたものであ
る。
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明におけるセラミックスと金属との複合体の製造方
法は、未焼成のセラミックス成形基体の所定部分にこれ
と同質のセラミックスで成る未焼成の多数の少球体を少
なくとも一層以上止着した後焼成し、もって所定箇所に
球状凹凸面を有するセラミックス成形部材を製造し、該
セラミックス成形部材の前記球状凹凸面に塗型した後金
属で鋳ぐるむことを特徴とする。
法は、未焼成のセラミックス成形基体の所定部分にこれ
と同質のセラミックスで成る未焼成の多数の少球体を少
なくとも一層以上止着した後焼成し、もって所定箇所に
球状凹凸面を有するセラミックス成形部材を製造し、該
セラミックス成形部材の前記球状凹凸面に塗型した後金
属で鋳ぐるむことを特徴とする。
（実施例１） セラミックスと金属との複合体の製造方法について、１
つの実施例を第１図〜第４図に基づき説明する。純度9
9.5％の酸化アルミニウム粉末（昭和電工株式会社製のA
L−160SG）に成形助剤（バインダー）を添加した後、ス
プレードライヤで顆粒状態にして流動性を良くし、この
酸化アルミニウム顆粒で70mm×70mm×5mmの未焼成成形
基体（１）を成形する。次いで、第１図に示すように未
焼成成形基体（１）の上面に、これと同一材料で球状に
成形製造された平均粒径5mmの未焼成小球体（２）を多
数、スラリー状の酸化アルミニウム（３）を接着剤にし
て止着する。なお、スラリー状酸化アルミニウム（３）
は前記酸化アルミニウム粉末をスラリー状態にしたもの
である。また、未焼成小球体（２）は少なくとも溶融金
属が侵入できる範囲の間隔をおいて並べられている。次
いで、上面に未焼成小球体（２）が止着された未焼成成
形基体（１）を電気炉で1600℃の温度の下に２時間焼成
して、第２図に示すように成形基体（１）と小球体
（２）（２）とが一体化して成るセラミックス成形部材
（４）を製造する。次いで該セラミックス成形部材
（４）の球状凹凸面に鋳造用塗型（５）を塗布した後、
当該セラミックス成形部材（４）の球状凹凸面上部に、
湯口部（6a）を有する厚さ10mmのポリスチレン製板状部
材（６）を装着し、続いて、セラミックス成形部材
（４）、板状部材（６）等を珪砂（７）を介在させて、
吸引手段を備えた鋳型箱（８）にセットする。次いで、
鋳型箱（８）、珪砂（７）等に振動を付与して珪砂
（７）を鋳型箱（８）の隅々にまで充填した後、珪砂
（７）および鋳型箱（８）の上面に樹脂フィルム（９）
を被ぶせて鋳型箱（８）の上端開口部を閉鎖し、続い
て、鋳型箱（８）内を吸引減圧して珪砂（７）に大気圧
を作用させ珪砂（７）を固化させる（第３図参照）。次
いで、この減圧を維持しながら、湯口部（6a）の直上位
置からアルミニウム溶湯を注入すると、当該アルミニウ
ム溶湯は湯口部（6a）および板状部材（６）を燃焼消失
させてそれらに取って代りかつセラミックス成形部材
（４）の球状凹凸面に侵入し、セラミックス成形部材
（４）の球状凹凸面を鋳ぐるむ。この場合、セラミック
ス成形部材（４）の球状凹凸面にアルミニウム溶湯によ
る熱衝撃が作用するが、アルミニウム溶湯は、最初、凹
凸面のうち凸部の上端部と接触し、その後ある時間経過
して凹部の底部たるセラミックス成形部材（４）本体と
接触することになるとともに、セラミックス成形部材
（４）本体には多数の凸部間を通ることによりある程度
量が制御されながら侵入する上に、板状部材（６）や塗
型（５）の燃焼により生じたガスが遮蔽膜となってアル
ミニウム溶湯とセラミックス成形部材（４）との接触を
一瞬防げる。この結果、セラミックス成形部材（４）に
はアルミニウム溶湯による熱衝撃が緩和されて作用する
ことになる。また、アルミニウム溶湯が凝固収縮する際
にセラミックス成形部材（４）に作用する圧縮力は、セ
ラミックス成形部材（４）のアルミニウムとの接触面が
略球状の突起部を形成して表面積が大幅に増大している
ため、その球状面に沿って分散されることとなり、従っ
て、セラミック成形部材（４）はアルミニウム溶湯の凝
固で破損することはない。さらに、凝固したアルミニウ
ムはセラミックス成形部材（４）の略球状の凸部を包み
込み、かつ熱膨張率がセラミックス成形部材（４）のそ
れより大きいためその凸部を締め付ける。その結果、セ
ラミックス成形部材（４）とアルミニウム鋳物とは強固
に接合されることになる。次いで、鋳型箱（８）内の減
圧状態を止めて珪砂（７）の固化状態を解いた後、第４
図に示すようにセラミックス成形部材（４）とアルミニ
ウム鋳物（10）とで成る複合体（11）を鋳型箱（８）か
ら取り出し、続いて、複合体（11）を切断し組織につい
て調査したところ、セラミックス成形部材（４）に破損
が見られない上に、それらはしっかりと接合していた。
つの実施例を第１図〜第４図に基づき説明する。純度9
9.5％の酸化アルミニウム粉末（昭和電工株式会社製のA
L−160SG）に成形助剤（バインダー）を添加した後、ス
プレードライヤで顆粒状態にして流動性を良くし、この
酸化アルミニウム顆粒で70mm×70mm×5mmの未焼成成形
基体（１）を成形する。次いで、第１図に示すように未
焼成成形基体（１）の上面に、これと同一材料で球状に
成形製造された平均粒径5mmの未焼成小球体（２）を多
数、スラリー状の酸化アルミニウム（３）を接着剤にし
て止着する。なお、スラリー状酸化アルミニウム（３）
は前記酸化アルミニウム粉末をスラリー状態にしたもの
である。また、未焼成小球体（２）は少なくとも溶融金
属が侵入できる範囲の間隔をおいて並べられている。次
いで、上面に未焼成小球体（２）が止着された未焼成成
形基体（１）を電気炉で1600℃の温度の下に２時間焼成
して、第２図に示すように成形基体（１）と小球体
（２）（２）とが一体化して成るセラミックス成形部材
（４）を製造する。次いで該セラミックス成形部材
（４）の球状凹凸面に鋳造用塗型（５）を塗布した後、
当該セラミックス成形部材（４）の球状凹凸面上部に、
湯口部（6a）を有する厚さ10mmのポリスチレン製板状部
材（６）を装着し、続いて、セラミックス成形部材
（４）、板状部材（６）等を珪砂（７）を介在させて、
吸引手段を備えた鋳型箱（８）にセットする。次いで、
鋳型箱（８）、珪砂（７）等に振動を付与して珪砂
（７）を鋳型箱（８）の隅々にまで充填した後、珪砂
（７）および鋳型箱（８）の上面に樹脂フィルム（９）
を被ぶせて鋳型箱（８）の上端開口部を閉鎖し、続い
て、鋳型箱（８）内を吸引減圧して珪砂（７）に大気圧
を作用させ珪砂（７）を固化させる（第３図参照）。次
いで、この減圧を維持しながら、湯口部（6a）の直上位
置からアルミニウム溶湯を注入すると、当該アルミニウ
ム溶湯は湯口部（6a）および板状部材（６）を燃焼消失
させてそれらに取って代りかつセラミックス成形部材
（４）の球状凹凸面に侵入し、セラミックス成形部材
（４）の球状凹凸面を鋳ぐるむ。この場合、セラミック
ス成形部材（４）の球状凹凸面にアルミニウム溶湯によ
る熱衝撃が作用するが、アルミニウム溶湯は、最初、凹
凸面のうち凸部の上端部と接触し、その後ある時間経過
して凹部の底部たるセラミックス成形部材（４）本体と
接触することになるとともに、セラミックス成形部材
（４）本体には多数の凸部間を通ることによりある程度
量が制御されながら侵入する上に、板状部材（６）や塗
型（５）の燃焼により生じたガスが遮蔽膜となってアル
ミニウム溶湯とセラミックス成形部材（４）との接触を
一瞬防げる。この結果、セラミックス成形部材（４）に
はアルミニウム溶湯による熱衝撃が緩和されて作用する
ことになる。また、アルミニウム溶湯が凝固収縮する際
にセラミックス成形部材（４）に作用する圧縮力は、セ
ラミックス成形部材（４）のアルミニウムとの接触面が
略球状の突起部を形成して表面積が大幅に増大している
ため、その球状面に沿って分散されることとなり、従っ
て、セラミック成形部材（４）はアルミニウム溶湯の凝
固で破損することはない。さらに、凝固したアルミニウ
ムはセラミックス成形部材（４）の略球状の凸部を包み
込み、かつ熱膨張率がセラミックス成形部材（４）のそ
れより大きいためその凸部を締め付ける。その結果、セ
ラミックス成形部材（４）とアルミニウム鋳物とは強固
に接合されることになる。次いで、鋳型箱（８）内の減
圧状態を止めて珪砂（７）の固化状態を解いた後、第４
図に示すようにセラミックス成形部材（４）とアルミニ
ウム鋳物（10）とで成る複合体（11）を鋳型箱（８）か
ら取り出し、続いて、複合体（11）を切断し組織につい
て調査したところ、セラミックス成形部材（４）に破損
が見られない上に、それらはしっかりと接合していた。
（実施例２） セラミックスと金属との複合体の製造方法について、他
の実施例を第５図〜第８図に基づき説明する。第５図に
示すように石こう型（21）に形成された内径50mm・高さ
30mmのキャビティ（22）内に、前記実施例１と同じ酸化
アルミニウム粉末をスラリー状態にしたものを流し込
み、所定時間経過後スラリー状態の酸化アルミニウムだ
けを排出して、キャビティ（22）の壁面に酸化アルミニ
ウム（23）を厚さ約5mm付着させ、続いて、この酸化ア
ルミニウム（23）が硬化する前に酸化アルミニウム（2
3）の内面に、前記実施例１と同じ未焼成小球体（２）
を多数止着させる。なお、この場合も、未焼成小球体
（２）は少なくとも溶融金属が侵入できる範囲の間隔を
おいて並べられている。次いで、小球体（２）の止着さ
れた酸化アルミニウム（23）を乾燥硬化させた後石こう
型（21）から取り出し、続いて、電気炉で1600℃の温度
の下、２時間焼成して第６図に示すように、酸化アルミ
ニウム（23）と小球体（２）（２）とが一体化して成る
セラミックス成形部材（24）を得る。次いで、第７図に
示すようにセラミックス成形部材（24）の球状凹凸内面
に鋳造用塗型（25）を塗布した後、セラミックス成形部
材（24）の上端に、湯口部（26a）を有するポリスチレ
ン製円柱部材（26）を装着し、続いて、セラミックス成
形部材（24）および円柱部材（26）を前記実施例１と同
様の方法によりアルミニウムで鋳ぐるむと、第８図に示
すように、セラミックス成形部材（24）とアルミニウム
鋳物（27）との複合体（28）を得ることができた。この
複合体（28）も前記実施例１と同様の現象により、セラ
ミックス成形部材（24）に破損が生じることはなく、セ
ラミックス成形部材（24）とアルミニウム鋳物（27）と
は強固に接合していた。
の実施例を第５図〜第８図に基づき説明する。第５図に
示すように石こう型（21）に形成された内径50mm・高さ
30mmのキャビティ（22）内に、前記実施例１と同じ酸化
アルミニウム粉末をスラリー状態にしたものを流し込
み、所定時間経過後スラリー状態の酸化アルミニウムだ
けを排出して、キャビティ（22）の壁面に酸化アルミニ
ウム（23）を厚さ約5mm付着させ、続いて、この酸化ア
ルミニウム（23）が硬化する前に酸化アルミニウム（2
3）の内面に、前記実施例１と同じ未焼成小球体（２）
を多数止着させる。なお、この場合も、未焼成小球体
（２）は少なくとも溶融金属が侵入できる範囲の間隔を
おいて並べられている。次いで、小球体（２）の止着さ
れた酸化アルミニウム（23）を乾燥硬化させた後石こう
型（21）から取り出し、続いて、電気炉で1600℃の温度
の下、２時間焼成して第６図に示すように、酸化アルミ
ニウム（23）と小球体（２）（２）とが一体化して成る
セラミックス成形部材（24）を得る。次いで、第７図に
示すようにセラミックス成形部材（24）の球状凹凸内面
に鋳造用塗型（25）を塗布した後、セラミックス成形部
材（24）の上端に、湯口部（26a）を有するポリスチレ
ン製円柱部材（26）を装着し、続いて、セラミックス成
形部材（24）および円柱部材（26）を前記実施例１と同
様の方法によりアルミニウムで鋳ぐるむと、第８図に示
すように、セラミックス成形部材（24）とアルミニウム
鋳物（27）との複合体（28）を得ることができた。この
複合体（28）も前記実施例１と同様の現象により、セラ
ミックス成形部材（24）に破損が生じることはなく、セ
ラミックス成形部材（24）とアルミニウム鋳物（27）と
は強固に接合していた。
なお、セラミックスの原料は酸化アルミニウムに限定さ
れるものではない。また、セラミックス成形部材（４）
（24）を砂型等に直接セットして、アルミニウム溶湯に
限らず各種の溶融金属で鋳ぐるむようにしてもよい。さ
らに、凹凸状面を形成する粒状物は多層状態に付着させ
ても同等の作用効果が得られる。
れるものではない。また、セラミックス成形部材（４）
（24）を砂型等に直接セットして、アルミニウム溶湯に
限らず各種の溶融金属で鋳ぐるむようにしてもよい。さ
らに、凹凸状面を形成する粒状物は多層状態に付着させ
ても同等の作用効果が得られる。
（効果） 以上の説明からも明らかなように、本発明におけるセラ
ミックスと金属との複合体の製造方法は、未焼成のセラ
ミックス成形基体の所定部分にこれと同質のセラミック
スで成る未焼成の多数の少球体を少なくとも一層以上止
着した後焼成し、もって所定箇所に球状凹凸面を有する
セラミックス成形部材を製造し、該セラミックス成形部
材の前記球状凹凸面に塗型した後金属で鋳ぐるむように
したから、接合部分に球状凹凸面を形成したセラミック
スと金属との複合体を容易かつ確実に製造することがで
きるなどの優れた効果を奏する。
ミックスと金属との複合体の製造方法は、未焼成のセラ
ミックス成形基体の所定部分にこれと同質のセラミック
スで成る未焼成の多数の少球体を少なくとも一層以上止
着した後焼成し、もって所定箇所に球状凹凸面を有する
セラミックス成形部材を製造し、該セラミックス成形部
材の前記球状凹凸面に塗型した後金属で鋳ぐるむように
したから、接合部分に球状凹凸面を形成したセラミック
スと金属との複合体を容易かつ確実に製造することがで
きるなどの優れた効果を奏する。
第１図〜第４図は実施例１の工程を説明する説明図の縦
断面図、第５図〜第８図は実施例２の工程を説明する説
明図の縦断面図である。 （４）、（24）：セラミックス成形部材 （６）、（27）：アルミニウム鋳物
断面図、第５図〜第８図は実施例２の工程を説明する説
明図の縦断面図である。 （４）、（24）：セラミックス成形部材 （６）、（27）：アルミニウム鋳物
Claims (1)
- 【請求項１】未焼成のセラミックス成形基体の所定部分
にこれと同質のセラミックスで成る未焼成の多数の少球
体を少なくとも一層以上止着した後焼成し、もって所定
個所に球状凹凸面を有するセラミックス成形部材を製造
し、該セラミックス成形部材の前記球状凹凸面に塗型し
た後金属で鋳ぐるむことを特徴とするセラミックスと金
属との複合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62255771A JPH07115153B2 (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | セラミックスと金属との複合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62255771A JPH07115153B2 (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | セラミックスと金属との複合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0199767A JPH0199767A (ja) | 1989-04-18 |
| JPH07115153B2 true JPH07115153B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=17283393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62255771A Expired - Lifetime JPH07115153B2 (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | セラミックスと金属との複合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07115153B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104001904A (zh) * | 2013-02-25 | 2014-08-27 | 阿尔斯通技术有限公司 | 用于制造金属陶瓷复合结构的方法和金属陶瓷复合结构 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104221174A (zh) * | 2012-07-26 | 2014-12-17 | 株式会社村田制作所 | 陶瓷电子部件以及陶瓷电子部件的制造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60175751A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミツク組込型ピストン |
-
1987
- 1987-10-09 JP JP62255771A patent/JPH07115153B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104001904A (zh) * | 2013-02-25 | 2014-08-27 | 阿尔斯通技术有限公司 | 用于制造金属陶瓷复合结构的方法和金属陶瓷复合结构 |
| CN104001904B (zh) * | 2013-02-25 | 2017-01-11 | 通用电器技术有限公司 | 用于制造金属陶瓷复合结构的方法和金属陶瓷复合结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0199767A (ja) | 1989-04-18 |
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