JPS5849663A - Engine part - Google Patents

Engine part

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Publication number
JPS5849663A
JPS5849663A JP56147020A JP14702081A JPS5849663A JP S5849663 A JPS5849663 A JP S5849663A JP 56147020 A JP56147020 A JP 56147020A JP 14702081 A JP14702081 A JP 14702081A JP S5849663 A JPS5849663 A JP S5849663A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
zirconia
solid solution
sintered body
based sintered
body containing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP56147020A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
西田 勝利
俊彦 落合
浩一 井上
工藤 治男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP56147020A priority Critical patent/JPS5849663A/en
Publication of JPS5849663A publication Critical patent/JPS5849663A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジン部品の改良に関する。[Detailed description of the invention] TECHNICAL FIELD This invention relates to improvements in engine components.

エンジン部品には金属が実用されているが、さらに高効
率化を行なうことを目的にエンジン部品のセラミック化
が種々試されている。
Although metal is in practical use for engine parts, various attempts have been made to make engine parts ceramic with the aim of achieving even higher efficiency.

3− しかしながら、いかなる部品にいかなる材料を適用づれ
ばよいかについて確立されたものはない。
3- However, there is no established standard as to which materials should be applied to which parts.

本発明者は、この課題について究明に努力しカルシアを
固溶したジルコニア系焼結体がエンジン部品の広範囲な
部分で適用可能であることを見出しIこ。
The present inventor made efforts to investigate this problem and found that a zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution can be applied to a wide range of engine parts.

以下その詳細について述べる。The details will be described below.

カルシアを固溶したジルコニア系焼結体は熱膨張係数に
関して他の多くのセラミック材料よりも金属に近く、た
とえば25°Cから1300°Cの間でほぼ温度に比例
して膨張する焼結体として形成することが可能であり、
その場合の熱膨張係数を他の多くのセラミック材料より
も金属材料の値に近づ(プることも可能である。このた
め、エンジン部品に使用される金属とともに使用しても
他の多くのセラミックのような熱的原因による破壊など
の不具合は少ない。
A zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution is closer to metal than many other ceramic materials in terms of thermal expansion coefficient, and is a sintered body that expands approximately in proportion to temperature between 25°C and 1300°C. It is possible to form
Its coefficient of thermal expansion is closer to that of metal materials than that of many other ceramic materials. Unlike ceramics, there are fewer problems such as destruction due to thermal causes.

また、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体は熱伝導
率を1〜5W/m ・℃に設定することが可能なため、
エンジン部品どしては断熱性向−りが4− 実現でき、燃料効率向上の点で好適である。
In addition, the thermal conductivity of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution can be set to 1 to 5 W/m・℃, so
It is possible to achieve good heat insulation properties for engine parts, which is suitable for improving fuel efficiency.

また、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体は結晶構
造を正方品と立方晶の2相構造と1−ることができ、こ
の構造をとる固溶体ではエンジン使用サイクルにおいて
の熱的、機械的エネルギーによっC生ずる変態は生じな
いので、安心して使用できる。
In addition, the crystal structure of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution can be a two-phase structure of tetragonal and cubic crystals. Since the transformation caused by C does not occur, it can be used with confidence.

また、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の強度は
200〜1000MPaに設定することができ、エンジ
ン部品として要求される強度を保つことができる。
Further, the strength of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution can be set to 200 to 1000 MPa, and the strength required for engine parts can be maintained.

また、)jルシアを固溶したジルコニア系焼結体は耐摩
耗性を鉄鋼材料を相手として油潤滑で比摩耗fit 1
 X 10−6mm′//ko f−111m以下に−
BQ 定スルコ(!:ができるので、エンジン部品とし
てたとえばタペッ1〜に使用した場合、長期間の使用に
よってもバルブ開閉タイミングのずれを生ずることはな
い。
In addition, the zirconia-based sintered body containing lucia as a solid solution has excellent wear resistance when used with steel materials and has a specific wear fit of 1 with oil lubrication.
X 10-6mm'//ko f-111m or less-
Since BQ constant curvature (!:) is possible, when used as an engine part, for example, in the tappet 1~, there will be no deviation in valve opening/closing timing even after long-term use.

また、金属と反応しないため長期間の摺動に耐えること
ができる。
Also, since it does not react with metal, it can withstand sliding for a long period of time.

また、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体は加工を
他の多くのセラミックのような小さい表面あらさの加工
を重ねて行なうことなく比較的大きい表面あらざの加工
を行なっても強度劣化が少ない。このため、加工を早(
でき、いかなる形状も敏速に得ることができるので、工
業生産上伸の多(のセラミックよりも有利である。例え
ばダイA7モンドと召使削加工、超音波加工、レーナー
加工のような加工も可能である。
In addition, the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution has little strength deterioration even if it is processed to a relatively large surface roughness without repeatedly processing small surface roughness like many other ceramics. . For this reason, processing can be done quickly (
It is more advantageous than ceramics, which are widely used in industrial production, because any shape can be obtained quickly.For example, it is possible to process diamond A7 diamond, servant machining, ultrasonic machining, Lehner machining, etc. be.

また、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体は耐機械
的衝撃性をアルミナ質セラミックより優れた値に設定す
ることが可能であり、他の多くのセラミックにくらベエ
ンジン部品のような過酷な使用をされる部品に適づ−る
In addition, zirconia-based sintered bodies containing calcia as a solid solution can be set to a mechanical impact resistance value superior to that of alumina ceramics, and can withstand harsh conditions such as engine parts compared to many other ceramics. Suitable for the parts to be used.

また、ジルコニア系焼結体の多(のちのは時効処理によ
り強化される場合が多いが、カルシアを固溶させる場合
には時効処理でも焼成のみでも強化可能であり、エンジ
ン部品どして採用する材料としては、時効処理により変
形不均質加熱処理による不均質析出等の材質上の不具合
が生じない、また、時効処理等のイ」加的プロセスが不
要等の点で好ましい。
In addition, zirconia-based sintered bodies are often strengthened by aging treatment, but if calcia is dissolved in solid solution, it can be strengthened by aging treatment or only by firing, and it is often used in engine parts. The material is preferable because aging treatment does not cause defects in material quality such as heterogeneous precipitation due to deformation and heterogeneous heat treatment, and additional processes such as aging treatment are not required.

カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の耐熱衝撃Uは
臨界熱衝撃温度差(ΔTO)で250〜500℃に設定
することができ、このため、エンジン部品として他の多
くのセラミックに比べ、温度勾配の大きい部分の部品に
用いても不都合が生じないという点で好ましい。
The thermal shock resistance U of a zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution can be set at a critical thermal shock temperature difference (ΔTO) of 250 to 500°C. It is preferable in that it does not cause any inconvenience even when used for parts with large slopes.

jJルシアを固溶したジルコニア系焼結体のヤング率は
小さく、たとえば150〜250GPaに設定すること
ができ、このためエンジン部品として金属のヤング率に
近く、近接する金属材料部品どの整合性が良い点で好ま
しい。
The Young's modulus of the zirconia-based sintered body containing jJ Lucia as a solid solution is small, and can be set to, for example, 150 to 250 GPa. Therefore, as an engine part, it is close to the Young's modulus of metal, and has good consistency with adjacent metal parts. This is preferable in this respect.

カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の焼成面は他の
多くのセラミックに比べなめらかでたとえば表面を焼成
上りで表面粗さ108以下とづることかでき、不必要な
表面加工を少なくできる。
The firing surface of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution is smoother than that of many other ceramics, and for example, the surface can be said to have a surface roughness of 108 or less after firing, and unnecessary surface processing can be reduced.

カルシアを固溶したジルコニア系焼結体は酸化物ゆえ耐
酸化性は優れており、エンジン部品として好ましい。
Zirconia-based sintered bodies containing calcia in solid solution have excellent oxidation resistance because they are oxides, and are preferred as engine parts.

カルシアを固溶したジルコニア系焼結体は結晶7− 粒径を5μm以下に設定て゛き、こすれに対し結晶粒の
剥離を生ずることも起こりにくい。この点は]、ンジン
部品の場合、摩耗によるタイミングのずれ、摩損による
クリアランスの増大による効率の低下を防1にできる等
の利点となる。
The crystal grain size of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution is set to 5 μm or less, and peeling of crystal grains is less likely to occur due to rubbing. In the case of engine parts, this has the advantage of preventing a decrease in efficiency due to a timing shift due to wear and an increase in clearance due to abrasion.

カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の気孔率は10
%以下に設定することができ、エンジン部品としてたと
えば金属との摺動で用いる場合に摩耗粉が気孔中に侵入
し摩擦係数の増加を妨げる点で好ましい。
The porosity of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution is 10.
% or less, which is preferable in that when it is used as an engine part, for example, sliding against metal, abrasion powder enters into the pores and prevents an increase in the coefficient of friction.

jyルシアを固溶したジルコニア系焼結体の畜反は5.
3〜6.1 X 10”’ kq/+n3に設定するこ
とができ、lIi密化が図られる。この点はエンジン部
品としては、耐摩耗性を向上せしめ、エンジンの寿命及
び信頼性を向上することができる点で有利である。
The growth rate of the zirconia-based sintered body containing jylucia as a solid solution is 5.
It can be set to 3 to 6.1 It is advantageous in that it can be done.

カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の摩擦係数は鉄
鋼材料を相手材として0.7以下に設定することができ
、摩擦によるエネルギーの損失を少なくし、燃料効率を
向−トできる点ですぐれてい8− る。
The friction coefficient of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution can be set to 0.7 or less when used with steel materials, which is excellent in that it can reduce energy loss due to friction and improve fuel efficiency. There are 8-ru.

ざらにカルシアを固溶したジルコニア系焼結体は化学的
に安定であり、したがって取I及い易くエンジン部品の
組立てに制約を受()ることがない。
The zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution is chemically stable, so it is easy to remove and does not impose any restrictions on the assembly of engine parts.

以上のような有利な点を有するエンジン部品を構成する
カルシアを固溶したジルコニア系焼結体+、Jlカルシ
ア固溶量が好ましくは1〜10モル%、さらに蝦も好ま
しくは3〜5モル%の場合に良好な結果が得られる。
The zirconia-based sintered body containing calcia in solid solution +, Jl, which constitutes engine parts having the above advantageous points, preferably has a calcia solid solution amount of 1 to 10 mol%, and preferably 3 to 5 mol% of shrimp. Good results are obtained when .

なお、エンジン部品の全体をカルシアを固溶したジルコ
ニア系焼結体で構成するばかに、カルシアを固溶したジ
ルコニア系焼結体をたとえばスプレー・コーティングで
コーティングされて被着されてなる場合、あるいは貼着
されてなる場合も良好な結果が得られる。
In addition to the case in which the entire engine part is composed of a zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution, there are cases in which the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution is coated with a spray coating, or Good results can also be obtained when the adhesive is attached.

本発明エンジン部品は次のようにして!ll造しつる。The engine parts of the present invention can be manufactured as follows! Ill-built vines.

ずなわら、カルシウム化合物を所定量含有するジルコニ
ア粉末を用意し、これを所定形状に成形し、コレラ約1
400’C〜約1700’C(#3も好ましくは約16
00℃前後〉にτ焼成して、カルシ)7を固溶したジル
コニア系焼結体を(ける。次いで必要に応じ所定形状に
たとえばダイーフモンドrtll削、レーザー加工など
の各種加ゴ一手段により加工し所望の玉ンジン部品とづ
る。
By preparing zirconia powder containing a predetermined amount of calcium compound and molding it into a predetermined shape, cholera
400'C to about 1700'C (#3 is also preferably about 16
A zirconia-based sintered body containing calci 7 as a solid solution is produced by τ firing at a temperature of around 00°C.Then, if necessary, it is processed into a predetermined shape by various processing methods such as diamond cutting or laser processing. List the desired Tamazine parts.

本発明エンジン部品の例としでは、シリンダー、シリン
ダーライナー、ピストン、ピストンヘッド、吸気バルブ
、排気バルブ、燃焼室副室、カム、タペット、燃料噴射
ポンプ、ベアリング、突き棒、その他などがあげられる
Examples of engine parts of the present invention include cylinders, cylinder liners, pistons, piston heads, intake valves, exhaust valves, combustion chamber subchambers, cams, tappets, fuel injection pumps, bearings, thrusters, and the like.

以上述べたように本発明エンジン部品は各種の利点を有
し、部品ズテ命の向上に寄与するところ大である。
As described above, the engine parts of the present invention have various advantages and greatly contribute to improving parts life.

代理人弁即士 則近憲佑(ほか1名) −11−Proxy lawyer Kensuke Norichika (and 1 other person) -11-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体で構成した
エンジン部品。 2、カルシア固溶量が1〜10モル%である特許請求の
範囲第1項に記載のエンジン部品。 3、カルシア固溶量が3〜5モル%である特許請求の範
囲第1項に記載のエンジン部品。 4、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の熱膨服係
数が8〜13X10’であって、25℃から1300℃
の間でほぼ温度に比例して膨張収納する焼結体である特
許請求の範囲第1項に記載のエンジン部品。 5、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の結晶構造
が正方品と立方晶の2相構造である特許請求の範囲第1
項に記載のエンジン部品。 6、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の熱伝導率
が1〜5W/m ・℃である特許請求の範囲第1項に記
載のエンジン部品。 7、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の抗折強電
が200〜1000MPaである特許請求の範囲第1項
に記載のエンジン部品。 8、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の耐摩耗性
が鉄鋼を相手材どして油潤滑下の摩耗試験で比摩耗邑l
X10mmンkB−n+m以下である特許請求の範囲第
1項に記載のエンジン部品。 9、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体が表面あら
さで5S以下の加二「を施されている特許請求の範囲第
1項に記載のエンジン部品。 10、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の耐機械
的衝撃性がアルミナ質セラミック焼結体より優れたもの
である特許請求の範囲第1項に記載のエンジン部品。 11、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体が時効す
ることなく焼成された焼結体である特許請求の範囲第1
項に記載のエンジン部品。 12、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の耐熱衝
撃性が臨界熱衝撃温度差(ΔTc>で250〜500℃
である特許請求の範囲第1項に記載のエンジン部品。 13.カルシアを固溶したジルコニア系焼結体のヤング
率が150〜2’50GPaである特許請求の範囲第1
項に記載のエンジン部品。 14、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の表面の
なめらかさが表面粗度で108以下である特許請求の範
囲第1項に記載のエンジン部品。 15、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の結晶粒
径が5μm以下である特許請求の範囲第1項のエンジン
部品。 16、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の気孔率
が10%以下である特許請求の範囲第1項に記載のエン
ジン部品。 17、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の密度が
5.3〜6.1 x’l’o” Ko /+++3rあ
る特許請求の範囲第1項に記載のエンジン部品。 18、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体の摩隙係
数が鉄鋼材料に対して0.7以下である特許請求の範囲
第1項に記載のエンジン部品。 19、エンジン部品がシリンダー、シリンダーライナー
、ビス1〜ン、ピストンヘッド、吸気バルブ、排気バル
ブ、燃焼室副室、カム、タペット、燃わ[噴射ポンプ、
ベアリング、突き棒その他の部品であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項ないし第18項のいずれか1項
に記載のエンジン部品。 20、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体が]−ン
ジン部品の一部を形成している特許請求の範囲第1項に
記載のエンジン部品。 21、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体が被着さ
れてエンジン部品の一部を形成している特許請求の範囲
第20項に記載のエンジン部品。 22、カルシアを固溶したジルコニア系焼結体が貼着さ
れてエンジン部品の一部を形成している特許請求の範囲
第1項に記載のエンジン部品。
[Claims] 1. An engine part made of a zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution. 2. The engine component according to claim 1, wherein the amount of calcia solid solution is 1 to 10 mol%. 3. The engine component according to claim 1, wherein the amount of calcia solid solution is 3 to 5 mol%. 4. The thermal expansion coefficient of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution is 8 to 13X10', and the temperature range is from 25°C to 1300°C.
2. The engine component according to claim 1, which is a sintered body that expands and accommodates the engine component in a manner substantially proportional to the temperature. 5. Claim 1, wherein the crystal structure of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution is a two-phase structure of tetragonal and cubic crystals.
Engine parts listed in section. 6. The engine component according to claim 1, wherein the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution has a thermal conductivity of 1 to 5 W/m.degree. 7. The engine component according to claim 1, wherein the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution has a bending strength of 200 to 1000 MPa. 8. The wear resistance of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution was determined by a wear test under oil lubrication using steel as the counterpart material.
The engine component according to claim 1, wherein the engine component is not more than X10 mm - kB-n+m. 9. The engine part according to claim 1, wherein the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution has been subjected to surface roughness of 5S or less. 10. The zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution The engine component according to claim 1, wherein the mechanical impact resistance of the compact is superior to that of the alumina ceramic sintered compact. 11. The zirconia-based sintered compact containing calcia as a solid solution is aged. Claim 1, which is a sintered body fired without
Engine parts listed in section. 12. Thermal shock resistance of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution is 250 to 500°C at the critical thermal shock temperature difference (ΔTc>
An engine component according to claim 1. 13. Claim 1: The Young's modulus of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution is 150 to 2'50 GPa.
Engine parts listed in section. 14. The engine component according to claim 1, wherein the surface smoothness of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution is 108 or less in terms of surface roughness. 15. The engine component according to claim 1, wherein the crystal grain size of the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution is 5 μm or less. 16. The engine component according to claim 1, wherein the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution has a porosity of 10% or less. 17. The engine component according to claim 1, wherein the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution has a density of 5.3 to 6.1 x'l'o" Ko /+++3r. 18. The engine part according to claim 1, wherein the molten zirconia-based sintered body has a porosity coefficient of 0.7 or less with respect to the steel material. 19. The engine part includes a cylinder, a cylinder liner, and a screw. , piston head, intake valve, exhaust valve, combustion chamber pre-chamber, cam, tappet, combustion [injection pump,
The engine component according to any one of claims 1 to 18, which is a bearing, a thrust rod, or other component. 20. The engine part according to claim 1, wherein the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution forms a part of the engine part. 21. The engine component according to claim 20, wherein the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution forms a part of the engine component. 22. The engine component according to claim 1, wherein the zirconia-based sintered body containing calcia as a solid solution forms a part of the engine component.
JP56147020A 1981-09-19 1981-09-19 Engine part Pending JPS5849663A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04248033A (en) * 1991-01-08 1992-09-03 Endless Project:Kk Shock absorber

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04248033A (en) * 1991-01-08 1992-09-03 Endless Project:Kk Shock absorber

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