JPS5828233B2 - 燃焼室または排気管を構成する内燃機関用セラミックス−鋳鉄複合体 - Google Patents
燃焼室または排気管を構成する内燃機関用セラミックス−鋳鉄複合体Info
- Publication number
- JPS5828233B2 JPS5828233B2 JP51154465A JP15446576A JPS5828233B2 JP S5828233 B2 JPS5828233 B2 JP S5828233B2 JP 51154465 A JP51154465 A JP 51154465A JP 15446576 A JP15446576 A JP 15446576A JP S5828233 B2 JPS5828233 B2 JP S5828233B2
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- cast iron
- ceramic
- exhaust pipe
- internal combustion
- thermal expansion
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は表面筐たは内部にセラミック焼結体を有し、内
燃機関の高温部に使用するためのセラミック焼結体と鋳
造鉄鋼との複合体に関する。
燃機関の高温部に使用するためのセラミック焼結体と鋳
造鉄鋼との複合体に関する。
内燃機関のシリンダヘッド、ピストン、シリンダボディ
など燃焼室構成部分、排気管等高温に晒され、強い機械
的強度の要求される部材として高熱に晒される面を耐熱
性、耐熱衝撃性の良好なセラミックで形成し、他の部分
を機械的強度のすぐれた鉄としたセラミックス−鋳鉄複
合体を用いれば耐熱耐久性が向上し、しかもセラミック
の断熱性により熱効率も向上できる。
など燃焼室構成部分、排気管等高温に晒され、強い機械
的強度の要求される部材として高熱に晒される面を耐熱
性、耐熱衝撃性の良好なセラミックで形成し、他の部分
を機械的強度のすぐれた鉄としたセラミックス−鋳鉄複
合体を用いれば耐熱耐久性が向上し、しかもセラミック
の断熱性により熱効率も向上できる。
しかしながら耐熱衝撃性に優れたセラミック焼結体は熱
膨張が一般に低く、これに対し鋳鉄は一般に８０〜１４
０×１０／’Ｃ程度と大きい熱膨張係数（線膨張係数）
を有し、このようにセラミック焼結体と鋳鉄とは膨張率
差が大きいので高温度と低温度の繰返し条件下では両者
の結合面に剥離が生じやすく、実用的耐久性のあるセラ
ミックス−鋳鉄複合体の製造は困難であった。
膨張が一般に低く、これに対し鋳鉄は一般に８０〜１４
０×１０／’Ｃ程度と大きい熱膨張係数（線膨張係数）
を有し、このようにセラミック焼結体と鋳鉄とは膨張率
差が大きいので高温度と低温度の繰返し条件下では両者
の結合面に剥離が生じやすく、実用的耐久性のあるセラ
ミックス−鋳鉄複合体の製造は困難であった。
本発明は低膨張（熱膨張係数α＝０〜５０×１０／’Ｃ
）セラミック焼結体と鋳鉄（熱膨張係数α＝８０〜１４
０Ｘ］Ｏ１０Ｃ）との結合面に両者の中間の膨張率を有
するガラス層を介在させることにより境界面に生ずる熱
応力を緩衝させ耐久性の優れた燃焼室筐たは排気管を構
成する内燃機関用セラミックス−鋳鉄複合体を提供せん
とするものである。
）セラミック焼結体と鋳鉄（熱膨張係数α＝８０〜１４
０Ｘ］Ｏ１０Ｃ）との結合面に両者の中間の膨張率を有
するガラス層を介在させることにより境界面に生ずる熱
応力を緩衝させ耐久性の優れた燃焼室筐たは排気管を構
成する内燃機関用セラミックス−鋳鉄複合体を提供せん
とするものである。
以下本発明を第１図に基づき詳細に説明する。
１は内燃機関のシリンダヘッドまたはピストン頭部を構
成するセラミックス−鋳鉄複合体であり、熱膨張係数α
−８０〜１４０×１０７℃の鋳造された鉄２と、窒化珪
素（α−２５Ｘ］０ ／’Ｃ）、窒化ホウ素、炭化珪
素（α＝４４Ｘ１０ ／’Ｃ）、スポジウメン（α−
５Ｘ］０／°Ｃ以−Ｆ）、ペタライト、コージェライト
（α−１０−２０Ｘ］０１０Ｃ）等のＯ≦α≦５０Ｘ］
０／’Ｃの低膨張セラミック焼結体３とが、鋳鉄２とセ
ラミック焼結体３との中間の熱膨張係数４５〜］ ０Ｏ
ＸＩ ０７／℃範囲内のガラス層４によってシール結合
すれた構成を有する。
成するセラミックス−鋳鉄複合体であり、熱膨張係数α
−８０〜１４０×１０７℃の鋳造された鉄２と、窒化珪
素（α−２５Ｘ］０ ／’Ｃ）、窒化ホウ素、炭化珪
素（α＝４４Ｘ１０ ／’Ｃ）、スポジウメン（α−
５Ｘ］０／°Ｃ以−Ｆ）、ペタライト、コージェライト
（α−１０−２０Ｘ］０１０Ｃ）等のＯ≦α≦５０Ｘ］
０／’Ｃの低膨張セラミック焼結体３とが、鋳鉄２とセ
ラミック焼結体３との中間の熱膨張係数４５〜］ ０Ｏ
ＸＩ ０７／℃範囲内のガラス層４によってシール結合
すれた構成を有する。
セラミックス−鋳鉄複合体１を製造するにはセラ□ツク
焼結体３の鋳鉄接合面にスプレー法、ディッピング方法
等でガラス質層を約５０〜３００μの厚さに均一に塗布
して焼付し、鋳型の所定の位置に配置して鋳鉄を鋳込ん
で形成される。
焼結体３の鋳鉄接合面にスプレー法、ディッピング方法
等でガラス質層を約５０〜３００μの厚さに均一に塗布
して焼付し、鋳型の所定の位置に配置して鋳鉄を鋳込ん
で形成される。
シール材として使用するガラスは（イ）セラミックむよ
び鋳鉄との濡れ性が良いこと。
び鋳鉄との濡れ性が良いこと。
（ロ）鋳鉄鋳込み時にガラス層表面が溶融するか軟化す
ること。
ること。
←→セラミック焼結体と鋳鉄との熱応力を緩衝し隙間や
剥ｉ雛を防止できること。
剥ｉ雛を防止できること。
が要求され、使用されるセラ□ツク焼結体むよび鋳鉄の
種類に応じ、熱膨張率が４５〜１００ＸＩＯ１０Ｃの範
囲内で且つセラミック焼結体と鋳鉄との中間にあり、し
かも熱応力緩衝機能を十分に働かせるために屈伏点が４
００°Ｃ以上６００’Ｃ以下であり、使用温度（４００
°Ｃ〜６００’Ｃ）にち−いてガラス質層の粘弾性が最
も高くなることが望ましい。
種類に応じ、熱膨張率が４５〜１００ＸＩＯ１０Ｃの範
囲内で且つセラミック焼結体と鋳鉄との中間にあり、し
かも熱応力緩衝機能を十分に働かせるために屈伏点が４
００°Ｃ以上６００’Ｃ以下であり、使用温度（４００
°Ｃ〜６００’Ｃ）にち−いてガラス質層の粘弾性が最
も高くなることが望ましい。
なむ屈伏点とは、ガラス熱膨張測定の場合に表われ熱膨
張（線膨張）率が最大となる変曲点であり、示差熱分析
で表われる吸熱の極小を示す点（温度）をいい、この屈
伏点より低温がわの一定温度範囲に耘いてガラスの熱膨
張率は増大し、鋳鉄とセラミック焼結体との熱膨張差を
補う機能が大きくなりセラミック焼結体を保持する力が
強くなる。
張（線膨張）率が最大となる変曲点であり、示差熱分析
で表われる吸熱の極小を示す点（温度）をいい、この屈
伏点より低温がわの一定温度範囲に耘いてガラスの熱膨
張率は増大し、鋳鉄とセラミック焼結体との熱膨張差を
補う機能が大きくなりセラミック焼結体を保持する力が
強くなる。
ガラス層は結晶構造でも非結晶構造でもよいが結晶構造
とした方がシール力が強く、ガラス層が非結晶構造であ
るセラミックス−鋳鉄複合体を加熱して徐々に冷しガラ
ス層を結晶化させる方法により結晶構造とすることがで
きる。
とした方がシール力が強く、ガラス層が非結晶構造であ
るセラミックス−鋳鉄複合体を加熱して徐々に冷しガラ
ス層を結晶化させる方法により結晶構造とすることがで
きる。
＊
＊ 本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例
第２図は本発明の他の実施例にかかり、シリンダーブロ
ックのシリンダ一部渣たは排気管を構成するセラミック
ス−鋳鉄複合体１１を示し、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４熱膨
張係数４０Ｘ］０ ／’Ｃ）の筒状焼結体３１の外面
に表■の第１欄の材質で第２欄に示す熱膨張係数を有し
、第３欄の軟化点を呈するガラスを１５０μの厚さにス
プレ一波Ｔｓン 軟化温度（軟化点）＋３００°Ｃにて
１時間焼付してガラス層４１を形成し、さらにその外面
に鋳鉄２１を鋳込んでなる。
ックのシリンダ一部渣たは排気管を構成するセラミック
ス−鋳鉄複合体１１を示し、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４熱膨
張係数４０Ｘ］０ ／’Ｃ）の筒状焼結体３１の外面
に表■の第１欄の材質で第２欄に示す熱膨張係数を有し
、第３欄の軟化点を呈するガラスを１５０μの厚さにス
プレ一波Ｔｓン 軟化温度（軟化点）＋３００°Ｃにて
１時間焼付してガラス層４１を形成し、さらにその外面
に鋳鉄２１を鋳込んでなる。
この筒状のセラミックス−鋳鉄複合体１１を４００°Ｃ
に加熱し１０°Ｃの水中に浸漬する急熱急冷テストを繰
返した結果をガラ１ ス層が存在しない場合と比較して
第４欄に示す。
に加熱し１０°Ｃの水中に浸漬する急熱急冷テストを繰
返した結果をガラ１ ス層が存在しない場合と比較して
第４欄に示す。
表■に耘いて軟化点とはガラスが固体から液体に近づく
ためイオン解離などが起きる温度をいい屈伏点より１０
０’Ｃ程度高く、表Ｉに示したガラス材は全て屈伏点が
４００℃以上６００°Ｃ以下となっている。
ためイオン解離などが起きる温度をいい屈伏点より１０
０’Ｃ程度高く、表Ｉに示したガラス材は全て屈伏点が
４００℃以上６００°Ｃ以下となっている。
これによりガラス層が存在しない場合は５回の急熱急冷
サイクルで七う□ンク焼結体と鋳鉄との間に剥離が生じ
たがガラス層がある場合は２５回の急熱急冷の繰返しで
も剥離は生じない。
サイクルで七う□ンク焼結体と鋳鉄との間に剥離が生じ
たがガラス層がある場合は２５回の急熱急冷の繰返しで
も剥離は生じない。
１ 熱膨張係数αが４５Ｘ］０／℃以下釦よび１００
ＸＩＯ／’Ｃ以上の同質のガラスを用いて上記実施例と
同様なテストをしたが、いずれの場合も急熱急冷の１０
回程度の繰り返しでセラミック焼結体と鋳鉄とが剥離し
た。
ＸＩＯ／’Ｃ以上の同質のガラスを用いて上記実施例と
同様なテストをしたが、いずれの場合も急熱急冷の１０
回程度の繰り返しでセラミック焼結体と鋳鉄とが剥離し
た。
本発明は叙上の構成を有しセラミック焼結体と銑鉄との
接合境界面に両者の中間の熱膨張係数を有するガラス層
を介在させているので燃焼室または排気管を構成する内
燃機関用セラミックス−鋳鉄複合体が自動車エンジンな
ど用いられ、急熱急冷で強振動の使用条件下に耘かれて
もガラス層の存在釦よび該ガラス層の粘弾性により熱応
力は緩衝され、境界面での剥離やセラミック焼結体のヒ
ビ割れ等が生じにくく耐久性の優れた燃焼室または排気
管を構成する内燃機関用セラミックス−鋳鉄複合体が製
造できる。
接合境界面に両者の中間の熱膨張係数を有するガラス層
を介在させているので燃焼室または排気管を構成する内
燃機関用セラミックス−鋳鉄複合体が自動車エンジンな
ど用いられ、急熱急冷で強振動の使用条件下に耘かれて
もガラス層の存在釦よび該ガラス層の粘弾性により熱応
力は緩衝され、境界面での剥離やセラミック焼結体のヒ
ビ割れ等が生じにくく耐久性の優れた燃焼室または排気
管を構成する内燃機関用セラミックス−鋳鉄複合体が製
造できる。
第１図は本発明にかかる燃焼室または排気管を構成する
セラミックス−鋳鉄複合体の一実施例を示す断面図であ
り、第２図は他の実施例を示す斜視図である。 図中 １・・・セラミックス−鋳鉄複合体、２・・・鋳
鉄、３・・・セラミック焼結体、４・・・ガラス層。
セラミックス−鋳鉄複合体の一実施例を示す断面図であ
り、第２図は他の実施例を示す斜視図である。 図中 １・・・セラミックス−鋳鉄複合体、２・・・鋳
鉄、３・・・セラミック焼結体、４・・・ガラス層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱膨張係数がＯ〜５０Ｘ］０／℃の低膨張セラミッ
ク焼結体と熱膨張係数が８０〜１４０×１０７°Ｃの鋳
鉄との間に熱膨張係数が４５〜ｌ００ＸＩＯ７°Ｃの範
囲内にあり且つ屈伏点が４０００Ｃ以上６００°Ｃ以下
であるガラス層を形成したことを特徴とする燃焼室また
は排気管を構成する内燃機関用セラミックス−鋳鉄複合
体。 ２ ガラスを結晶化させたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の燃焼室オたは排気管を構成する内燃機
関用セラミックス−鋳鉄複合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51154465A JPS5828233B2 (ja) | 1976-12-21 | 1976-12-21 | 燃焼室または排気管を構成する内燃機関用セラミックス−鋳鉄複合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51154465A JPS5828233B2 (ja) | 1976-12-21 | 1976-12-21 | 燃焼室または排気管を構成する内燃機関用セラミックス−鋳鉄複合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5378211A JPS5378211A (en) | 1978-07-11 |
| JPS5828233B2 true JPS5828233B2 (ja) | 1983-06-14 |
Family
ID=15584829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51154465A Expired JPS5828233B2 (ja) | 1976-12-21 | 1976-12-21 | 燃焼室または排気管を構成する内燃機関用セラミックス−鋳鉄複合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5828233B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63199061A (ja) * | 1987-02-12 | 1988-08-17 | Sintokogio Ltd | セラミツクスの鋳ぐるみ体及びその製造方法 |
| CN104550857A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-04-29 | 北京金煤创业进出口有限公司 | 金属基复合增强相铸造工艺 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5181814A (ja) * | 1975-01-13 | 1976-07-17 | Nippon Electric Glass Co | Teijutenfuchakuyososeibutsu |
-
1976
- 1976-12-21 JP JP51154465A patent/JPS5828233B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5181814A (ja) * | 1975-01-13 | 1976-07-17 | Nippon Electric Glass Co | Teijutenfuchakuyososeibutsu |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5378211A (en) | 1978-07-11 |
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