JPS59128274A - セラミツクス部材を被着結合したアルミニウム合金鋳造体およびその製法 - Google Patents
セラミツクス部材を被着結合したアルミニウム合金鋳造体およびその製法Info
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- JPS59128274A JPS59128274A JP23323182A JP23323182A JPS59128274A JP S59128274 A JPS59128274 A JP S59128274A JP 23323182 A JP23323182 A JP 23323182A JP 23323182 A JP23323182 A JP 23323182A JP S59128274 A JPS59128274 A JP S59128274A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はディーセルエンジンのピストンに用いられるア
ルミニウム合金鋳物部材の耐熱性、断熱性及び馴摩耗性
等を改善し、エンジンの燃焼、熱効率及び始動性を高め
るため、ピストン頂部のアルミニウム合金部分とセラミ
ックス部材との結合体及びその製法に関するものである
。
ルミニウム合金鋳物部材の耐熱性、断熱性及び馴摩耗性
等を改善し、エンジンの燃焼、熱効率及び始動性を高め
るため、ピストン頂部のアルミニウム合金部分とセラミ
ックス部材との結合体及びその製法に関するものである
。
一般にディーゼルエンジンに現用されている燃焼方式に
は、直接噴射式や予燃焼室式或はうす室弐等がある。そ
のうち直接噴射式は燃料消費率及び熱負荷が少なく、耐
久性がすぐれており、一般に大、中型車用として採用さ
れているが、最近にな9小型車用としても試作研究が進
められている状態である。しかし、これらに使用される
ピストン用アルミニウム合金は頂面の熱負荷から温度の
上昇に伴ない、強度と硬度が急激に低下するため、高温
度においては摩耗や亀裂が生じ易く、また熱膨張による
焼付きを起したり、リング部分の摩耗によるfスシール
ができなくなり、出力低下や始動不良が生ずる欠点があ
った。
は、直接噴射式や予燃焼室式或はうす室弐等がある。そ
のうち直接噴射式は燃料消費率及び熱負荷が少なく、耐
久性がすぐれており、一般に大、中型車用として採用さ
れているが、最近にな9小型車用としても試作研究が進
められている状態である。しかし、これらに使用される
ピストン用アルミニウム合金は頂面の熱負荷から温度の
上昇に伴ない、強度と硬度が急激に低下するため、高温
度においては摩耗や亀裂が生じ易く、また熱膨張による
焼付きを起したり、リング部分の摩耗によるfスシール
ができなくなり、出力低下や始動不良が生ずる欠点があ
った。
そのため、これらの対策が各方面で盛に行われ、ピスト
ン頂部への崎鉄の嵌合やボルト締め、さらにはセラミッ
クスやサーメットの鋳造嵌合などが検討されている。し
かし、これらの改善方法はアルミニウム鋳造時の急速加
熱による亀裂の発生、エンジンの稼働1.高温化にょる
f−gタッキ」(熱膨張差のため)から破損するなど信
頼性の点で未だ実用化されるに余っていない現状にある
。
ン頂部への崎鉄の嵌合やボルト締め、さらにはセラミッ
クスやサーメットの鋳造嵌合などが検討されている。し
かし、これらの改善方法はアルミニウム鋳造時の急速加
熱による亀裂の発生、エンジンの稼働1.高温化にょる
f−gタッキ」(熱膨張差のため)から破損するなど信
頼性の点で未だ実用化されるに余っていない現状にある
。
本発明は、このような問題点を解決するもので、耐熱性
、断熱性、耐摩耗性のすぐれたセラミックスと熱膨張係
数の差が比較的小さく、一方、アルミニウム合金との親
和性が大であり、また靭性の大きな鉄又は鉄系合金をセ
ラミックス部材とアルミニウム合金部拐との中間?−と
して介在せしめ、相互に接合することにょシセラミック
ス部材を被着結合したアルミニウム合金鋳造体及びその
製法を提供しようとするものである。
、断熱性、耐摩耗性のすぐれたセラミックスと熱膨張係
数の差が比較的小さく、一方、アルミニウム合金との親
和性が大であり、また靭性の大きな鉄又は鉄系合金をセ
ラミックス部材とアルミニウム合金部拐との中間?−と
して介在せしめ、相互に接合することにょシセラミック
ス部材を被着結合したアルミニウム合金鋳造体及びその
製法を提供しようとするものである。
次に1本発明の結合体及びその製法について説明する。
図は本発明セラミックス部材を被着結合したアルミニウ
ム合金鋳造体の一実施例を示す断面図である。
ム合金鋳造体の一実施例を示す断面図である。
図に示すセー゛ラミック部材1は熱膨張係数の比較的大
きく、若干吸水性を有するものを用い、好ましくは線膨
張係数が8 X 1O−67”C(RT〜1000°C
)以上、見掛気孔率が10〜18%を有するものである
。
きく、若干吸水性を有するものを用い、好ましくは線膨
張係数が8 X 1O−67”C(RT〜1000°C
)以上、見掛気孔率が10〜18%を有するものである
。
この見掛気孔率全限定した理由は10 %以下では熱衝
撃に弱く、また18%以上では愼械的強度が劣化するた
めである。このようなセラミックスの出発原材料はA7
.20B、 Cr、03. Fe2O3,ZrO2、T
iO2,5i02゜MgT103系、CaZrO3、M
gZrO3及びMgT103などの酸化物であり、その
1種又は1種以上、粒度44μ以下の微粉末を特公昭5
5−14833号記載の方法を用い、酸化クロムによる
結合、硬化されたもの、又は上記酸化物の1種又は1種
以上を成分とし、気孔率15〜40 %をゼするセラミ
ック仮焼体を前記特許と同様の方法を用いてCr2O3
により結合強化されたもの、又は前記の酸化物の1種又
は1種以上からなる高温焼結体で見掛気孔率10〜18
%を有するセラミック部材である。
撃に弱く、また18%以上では愼械的強度が劣化するた
めである。このようなセラミックスの出発原材料はA7
.20B、 Cr、03. Fe2O3,ZrO2、T
iO2,5i02゜MgT103系、CaZrO3、M
gZrO3及びMgT103などの酸化物であり、その
1種又は1種以上、粒度44μ以下の微粉末を特公昭5
5−14833号記載の方法を用い、酸化クロムによる
結合、硬化されたもの、又は上記酸化物の1種又は1種
以上を成分とし、気孔率15〜40 %をゼするセラミ
ック仮焼体を前記特許と同様の方法を用いてCr2O3
により結合強化されたもの、又は前記の酸化物の1種又
は1種以上からなる高温焼結体で見掛気孔率10〜18
%を有するセラミック部材である。
次に、前記セラミック部材1と後記するアルミニウム合
金鋳物部材3との中間層とする金属部材2には鉄又は鉄
系合金を用いる。これら金属部材2はニッケル又はクロ
ムメッキ膜2ai包含する。
金鋳物部材3との中間層とする金属部材2には鉄又は鉄
系合金を用いる。これら金属部材2はニッケル又はクロ
ムメッキ膜2ai包含する。
そして鉄系合金としては炭素鋼、ニッケル鋼、ステンレ
ス鋼等で、好ましくは熱膨張係数が前記セラミック部材
1に比較的近い値を示す材質、例えば鉄・ニッケル合金
においてIre64%、Ni36%組成合金は線膨張係
数9 x 1o−’/ ”C(RT〜500°C)、F
e2Oチ、N1四チ、C017係組成のコバールは9.
3x io−’/ ”C(30〜700°C)、シルバ
ニア゛N[14合金は9.6〜10.2x10−6(2
5〜400°C)の値を示し、安定化ZrO2、Att
o5+ Cr2O3+ Eli02の複合全組成、ジル
コネート及びチタネート質セラミックスの膨張係数とt
lぼ同じ程度であり、この両部材1.2はクロム酸濃水
溶液を主とするスラリー塗布144を熱処理によりCr
2O5に変換する反応により極めて良好な結合体が得ら
れる。
ス鋼等で、好ましくは熱膨張係数が前記セラミック部材
1に比較的近い値を示す材質、例えば鉄・ニッケル合金
においてIre64%、Ni36%組成合金は線膨張係
数9 x 1o−’/ ”C(RT〜500°C)、F
e2Oチ、N1四チ、C017係組成のコバールは9.
3x io−’/ ”C(30〜700°C)、シルバ
ニア゛N[14合金は9.6〜10.2x10−6(2
5〜400°C)の値を示し、安定化ZrO2、Att
o5+ Cr2O3+ Eli02の複合全組成、ジル
コネート及びチタネート質セラミックスの膨張係数とt
lぼ同じ程度であり、この両部材1.2はクロム酸濃水
溶液を主とするスラリー塗布144を熱処理によりCr
2O5に変換する反応により極めて良好な結合体が得ら
れる。
また、アルミニウム合金部材3は融点570 ’C以上
を有するAt−8i−C:u(−Ni、 −Mg )系
合金で、好ましくは熱膨張係数の比較的小さいアルミニ
ウム合金鋳物、例えばJ工5AC−40,AC3A、C
(線膨張係数α= 20−25 x 10 ’/ ’C
)、シルミン系合金等テアυ、市販のハイパーシルミン
(Si18%、Cu2%、Mg1%、Cr Q、5%、
残At)はα# 17 X 10−6/”Cの値を示し
、好適な材質である。
を有するAt−8i−C:u(−Ni、 −Mg )系
合金で、好ましくは熱膨張係数の比較的小さいアルミニ
ウム合金鋳物、例えばJ工5AC−40,AC3A、C
(線膨張係数α= 20−25 x 10 ’/ ’C
)、シルミン系合金等テアυ、市販のハイパーシルミン
(Si18%、Cu2%、Mg1%、Cr Q、5%、
残At)はα# 17 X 10−6/”Cの値を示し
、好適な材質である。
次に、このアルミニウム合金鋳物部材3とセラミックス
部材1との接合における製造工程を述べる。
部材1との接合における製造工程を述べる。
先ず、第1工程としてセラミックス部材lと鉄合金部材
2とを接合する。即ち、所望の形状寸法に加工された両
部材1.2の接合すべき面の少なくとも、いずれか片方
の面、好ましくは両部材の接合面に可溶性クロム化合物
の濃水溶液、例えばZnCr0. 、 CaCr0.
、 MgCrO4、Cr2O5などをH2CrO4の比
重1.6以上の水溶敢に溶解して調整された比重1.6
5の浴液にAt203 、 Cr2O3,Sing 、
ZrO2、TiO2の44μ以F、好ましくは加μ以
下の微粉末の1種又は1種以上をH2CrO4、比重1
.7の濃水溶液に重量で5〜25%含有させ、ボールミ
ルを用いて24hrよく粉砕、混合してスラリーとし、
このスラリーを塗布した塗布Iv2aを介して10〜1
5分後に両部材1.2を嵌合し、接着する。
2とを接合する。即ち、所望の形状寸法に加工された両
部材1.2の接合すべき面の少なくとも、いずれか片方
の面、好ましくは両部材の接合面に可溶性クロム化合物
の濃水溶液、例えばZnCr0. 、 CaCr0.
、 MgCrO4、Cr2O5などをH2CrO4の比
重1.6以上の水溶敢に溶解して調整された比重1.6
5の浴液にAt203 、 Cr2O3,Sing 、
ZrO2、TiO2の44μ以F、好ましくは加μ以
下の微粉末の1種又は1種以上をH2CrO4、比重1
.7の濃水溶液に重量で5〜25%含有させ、ボールミ
ルを用いて24hrよく粉砕、混合してスラリーとし、
このスラリーを塗布した塗布Iv2aを介して10〜1
5分後に両部材1.2を嵌合し、接着する。
そして、この接着体を固定した状態において電気炉を用
い、3.5°C/ minの速度で温度を上昇し、46
0°C以上、好ましくは530〜660°Cにおいて熱
処理を行う。その最高温度における加熱保持時間はこれ
ら部材の大きさにより一定しないが、通常30 min
で満足される接合体が得られる。
い、3.5°C/ minの速度で温度を上昇し、46
0°C以上、好ましくは530〜660°Cにおいて熱
処理を行う。その最高温度における加熱保持時間はこれ
ら部材の大きさにより一定しないが、通常30 min
で満足される接合体が得られる。
次に、第2工程としては、第1工程において接合された
セラミックス部材1と鉄合金接合体の鉄系合金部材2の
露出接合面に市販の清浄用フシックス、例えばFL −
3を塗布コートしておき、この接合体をアルミニウム合
金鋳型内にセットし、約250〜300°Cに保持した
状態においてアルミニウム合金融液全注入し、鋳造する
。この場合、セラミックス部材1は鋳造8iX度におい
てはアルミニウム合金と互に儒れ合わない。従って鉄又
は鉄合金部材2とのみの接合が行なわれ、アルミニウム
合金鋳造体3とセラミックス部材1との接合品が製造さ
れる。
セラミックス部材1と鉄合金接合体の鉄系合金部材2の
露出接合面に市販の清浄用フシックス、例えばFL −
3を塗布コートしておき、この接合体をアルミニウム合
金鋳型内にセットし、約250〜300°Cに保持した
状態においてアルミニウム合金融液全注入し、鋳造する
。この場合、セラミックス部材1は鋳造8iX度におい
てはアルミニウム合金と互に儒れ合わない。従って鉄又
は鉄合金部材2とのみの接合が行なわれ、アルミニウム
合金鋳造体3とセラミックス部材1との接合品が製造さ
れる。
このようにして製造されたアルミニウム合金鋳物・セラ
ミックス接合体について、接合面に対し垂直に2 X
2 cwr2の面積をもっだ試片を切り出し、セラミッ
ク面とアルミニウム合金面とに2本の金属棒をそれぞれ
エポキシ系接着剤を用いて接着し、引張り試験を行った
。
ミックス接合体について、接合面に対し垂直に2 X
2 cwr2の面積をもっだ試片を切り出し、セラミッ
ク面とアルミニウム合金面とに2本の金属棒をそれぞれ
エポキシ系接着剤を用いて接着し、引張り試験を行った
。
その結果、各部材の組合せの選択により、かなシの差異
があったが、良好な系の組合せにおいては接合強朋は4
50に9/I:Yn2以上の値を示した。また、セラミ
ック部材の熱伝導率は、前記酸化物の組合せの種数や気
孔率に関連して異った値を示すが、見掛気孔410〜1
5チに絹製されたセラミックスにおいては0.002〜
o、oosの範囲であった。さらに、染色含浸液による
亀裂検査においては″アルミ合金の鋳込時の亀裂発生は
認められなかった。
があったが、良好な系の組合せにおいては接合強朋は4
50に9/I:Yn2以上の値を示した。また、セラミ
ック部材の熱伝導率は、前記酸化物の組合せの種数や気
孔率に関連して異った値を示すが、見掛気孔410〜1
5チに絹製されたセラミックスにおいては0.002〜
o、oosの範囲であった。さらに、染色含浸液による
亀裂検査においては″アルミ合金の鋳込時の亀裂発生は
認められなかった。
以上説明したように、本発明によればディーセルエンジ
ン用アルミニウム合金製ピストン頂部にセラミックスを
強固に接合することができ、ピストンの耐熱性、断熱性
及び劇摩耗性等が著しく改善できることが明らかとなシ
、従来法の欠点とされる亀裂の発生、運転中の1ガタツ
キ」などによる破損が解消され、ディーセルエンジンの
熱負荷対策としてアルミニウム合金鋳物とセラミックス
の接合品はディーゼルエンジン用ピストンの工業的製造
方法として好適である。
ン用アルミニウム合金製ピストン頂部にセラミックスを
強固に接合することができ、ピストンの耐熱性、断熱性
及び劇摩耗性等が著しく改善できることが明らかとなシ
、従来法の欠点とされる亀裂の発生、運転中の1ガタツ
キ」などによる破損が解消され、ディーセルエンジンの
熱負荷対策としてアルミニウム合金鋳物とセラミックス
の接合品はディーゼルエンジン用ピストンの工業的製造
方法として好適である。
次に、実施例により本発明をさらに詳述する。
実施例−1
1,1セラミックス部材の調整
Zr02(Ca07重量%安定化)44μ以ドの微粉末
、55重量部α−A12oz 20
” 35 ’5i02(石英99.5%up
) 5 s # 10’をボールミル
で48hr粉砕混合して鋳込用泥漿をつくり、これを内
径44 mn 、深さ2.2咽の平底カップ形のシャモ
ツト質の成形型に注入して厚さ5m+++の肉厚のカッ
プ形に固形鋳込みを行い、半乾燥後、中型を抜き取り、
これにCr2O3kクロム酸の濃水溶液に溶解して得た
比g1.65のxcro3−ycr203・zH20組
成よりなる溶液で十分に湿潤した後、電気炉において成
形型と共に3.5°C/ minの上昇速度で温度をあ
げ、最高660°C,30m1n保持して加熱処理を行
い、酸化物粒子相互間をCr2O3により結合・硬化さ
せ、冷却した。
、55重量部α−A12oz 20
” 35 ’5i02(石英99.5%up
) 5 s # 10’をボールミル
で48hr粉砕混合して鋳込用泥漿をつくり、これを内
径44 mn 、深さ2.2咽の平底カップ形のシャモ
ツト質の成形型に注入して厚さ5m+++の肉厚のカッ
プ形に固形鋳込みを行い、半乾燥後、中型を抜き取り、
これにCr2O3kクロム酸の濃水溶液に溶解して得た
比g1.65のxcro3−ycr203・zH20組
成よりなる溶液で十分に湿潤した後、電気炉において成
形型と共に3.5°C/ minの上昇速度で温度をあ
げ、最高660°C,30m1n保持して加熱処理を行
い、酸化物粒子相互間をCr2O3により結合・硬化さ
せ、冷却した。
この熱処理によりセラミック素体は取扱上、十分の強度
を有するので、離型し、この素体を比重1.7のH2C
rO4の濃水溶液に浸漬して液を含浸させ、表面に付着
した液を拭きとり、炉中3.5°C/ minの速度で
温度を上昇し、最高温度660°Cにおいて30111
1n加熱保持した。さらに、この溶液による含浸・熱処
理を8回反復して処理を行ないセラミックス部材を調整
した。
を有するので、離型し、この素体を比重1.7のH2C
rO4の濃水溶液に浸漬して液を含浸させ、表面に付着
した液を拭きとり、炉中3.5°C/ minの速度で
温度を上昇し、最高温度660°Cにおいて30111
1n加熱保持した。さらに、この溶液による含浸・熱処
理を8回反復して処理を行ないセラミックス部材を調整
した。
この処理物は2回目の反復処理において、普通の工作工
具により容易に加工できるので、別に加工された鉄合金
部材の接合面と合致するようにセラミック素体に加工仕
上を行い、3回目以降の含浸・熱処理をしてセラミック
ス部材を調製した。
具により容易に加工できるので、別に加工された鉄合金
部材の接合面と合致するようにセラミック素体に加工仕
上を行い、3回目以降の含浸・熱処理をしてセラミック
ス部材を調製した。
これと同条件で調製したテスト用セラミック試験片の物
性は見掛気孔率12%、熱伝導率0.003〜0.00
4 Cal/crn−8eCj ・”CS線熱膨張係数
10.2 xlO−’/°Cの値であった。
性は見掛気孔率12%、熱伝導率0.003〜0.00
4 Cal/crn−8eCj ・”CS線熱膨張係数
10.2 xlO−’/°Cの値であった。
1.2 中間層とする鉄系合金部材
この部材としてはステンレス鋼430(線熱膨張係数1
0.8XIO”−6/’C(20〜500°C))を使
用し、肉厚1.2rnM、内径434m、深さ21.6
mmに加工されたカップの内外面を王水により表面を粗
面化した。
0.8XIO”−6/’C(20〜500°C))を使
用し、肉厚1.2rnM、内径434m、深さ21.6
mmに加工されたカップの内外面を王水により表面を粗
面化した。
1.3 接合剤(溶液)の調製
結合剤としてはα−At2031重量部、ZrO□1重
量部、11021M量部からなる倒れも10μ以下の混
合微粉末をH2Cr O,の濃水溶液にZnOを溶解し
てなるZnCr 04 + H2Cr04の比重1.7
の溶液ヲ車量比で加饅加え、ボールミルを用いて48h
r混和し、スラリーをA製した。
量部、11021M量部からなる倒れも10μ以下の混
合微粉末をH2Cr O,の濃水溶液にZnOを溶解し
てなるZnCr 04 + H2Cr04の比重1.7
の溶液ヲ車量比で加饅加え、ボールミルを用いて48h
r混和し、スラリーをA製した。
1.4 セラミックス部材と鉄合金部材の接合1.3
項のスラリーをセラミックス部材及び鉄合金部材の両接
合面によく塗イロし、10分後両部材を嵌合し接着した
。これを置屋した状態で電気炉に入れ、3.5°C/
minの速度で温度ケあげ、最高560°Cに3Qmi
n保持して熱処理を行い、放冷してセラミックスと鉄合
金部材の接合を完了した。
項のスラリーをセラミックス部材及び鉄合金部材の両接
合面によく塗イロし、10分後両部材を嵌合し接着した
。これを置屋した状態で電気炉に入れ、3.5°C/
minの速度で温度ケあげ、最高560°Cに3Qmi
n保持して熱処理を行い、放冷してセラミックスと鉄合
金部材の接合を完了した。
1.5 アルミニウム合金の鋳造によるセラミックス
部材との接合 鋳造用アルミニウム合金としてシルミン系合金(Si1
6%、Cu 2 %、MgO1,3%、At残)(α勾
18xlO−’ )を用い是。先ず、内径50 rrr
m 、深さ70朋の鋳造用金型内に164項記載の接合
体のセラミックス部を上にして鋳物に埋込まれるように
型上部の中央部にセットし、約30p″Cに加熱保持し
、これに約720°Cのアルミニウム合金融液を型内に
注入し鋳造した。
部材との接合 鋳造用アルミニウム合金としてシルミン系合金(Si1
6%、Cu 2 %、MgO1,3%、At残)(α勾
18xlO−’ )を用い是。先ず、内径50 rrr
m 、深さ70朋の鋳造用金型内に164項記載の接合
体のセラミックス部を上にして鋳物に埋込まれるように
型上部の中央部にセットし、約30p″Cに加熱保持し
、これに約720°Cのアルミニウム合金融液を型内に
注入し鋳造した。
このようにしてセラミックス部材とアルミニウム合金鋳
物部材とが鉄合金の薄層を中間層として介在せしめるこ
とにより、セラミックスに対し可成り大きな熱膨張を有
し、しかも両者が濡れ奮わないアルミニウム合金材料を
鋳造法により容易に接合することができる。
物部材とが鉄合金の薄層を中間層として介在せしめるこ
とにより、セラミックスに対し可成り大きな熱膨張を有
し、しかも両者が濡れ奮わないアルミニウム合金材料を
鋳造法により容易に接合することができる。
この接合体のアルミニウムMIvlJは直径60調、長
さ70朋の円柱状であり、頂部にセラ;フックカップが
埋込まれている。この円柱の外周を水冷ノぞイブによシ
冷却しながらセラミック部にプロ/センガスバーナーを
用いて燃焼火炎を吹きつけ、セラミックカップ内の表面
温度を約500 ’C保持し、IQ hrの加熱試験を
行った。
さ70朋の円柱状であり、頂部にセラ;フックカップが
埋込まれている。この円柱の外周を水冷ノぞイブによシ
冷却しながらセラミック部にプロ/センガスバーナーを
用いて燃焼火炎を吹きつけ、セラミックカップ内の表面
温度を約500 ’C保持し、IQ hrの加熱試験を
行った。
その結果、セラミック部に亀裂の発生は認められなかっ
た。また試験片による接合強度は360kl?/錆3以
上(エポキシ系接着剤アームストロングア35接着面で
剥離)であった。
た。また試験片による接合強度は360kl?/錆3以
上(エポキシ系接着剤アームストロングア35接着面で
剥離)であった。
実施例−2
2,1セラミックス部材の調整
CaZrO344It以Fの微粉末45重量部Cr2O
35μ# # 10 #Fe2032011
1 1 10 pカオリン 5 μ 11
151AL203 20μ # #
10 1の配合物をボールミルで43hr湿式混合
した後、脱水し、含水量を約20%程度にし、よく混練
した。
35μ# # 10 #Fe2032011
1 1 10 pカオリン 5 μ 11
151AL203 20μ # #
10 1の配合物をボールミルで43hr湿式混合
した後、脱水し、含水量を約20%程度にし、よく混練
した。
これを内径45び、深さ80間の円筒形、強化石骨型中
に約100Kg/crn2の圧力で圧入し、半乾燥後離
型し、厚さ10#IIIIの円筒に粗加工し、乾燥後電
気炉で約1050°Cにおいて仮焼した。次に、この仮
焼体を外径39.8wn、長さ60 yrm 、肉厚6
#Iの円筒セラミックスに旋盤加工した。
に約100Kg/crn2の圧力で圧入し、半乾燥後離
型し、厚さ10#IIIIの円筒に粗加工し、乾燥後電
気炉で約1050°Cにおいて仮焼した。次に、この仮
焼体を外径39.8wn、長さ60 yrm 、肉厚6
#Iの円筒セラミックスに旋盤加工した。
これを比重1.65、H2Cr 04の濃水溶液に浸漬
して、溶液をよく含浸し、表面に付着した液を軽く拭き
とり、3.5°(:’ / minの速度で最高760
°Cに加熱し、約30 min保持し、熱処理した。こ
のH2CrO,溶液の含浸及び熱処理を反復して8回操
作してセラミックス部材を強化し調整した。これと同粂
件で調製した試験片の物性は見掛気孔率12%、熱伝導
率Q、QQ7 Ca17cm−see、”C1線熱膨張
係数8.5xlO’(RT〜1000”C)の値を示し
た。
して、溶液をよく含浸し、表面に付着した液を軽く拭き
とり、3.5°(:’ / minの速度で最高760
°Cに加熱し、約30 min保持し、熱処理した。こ
のH2CrO,溶液の含浸及び熱処理を反復して8回操
作してセラミックス部材を強化し調整した。これと同粂
件で調製した試験片の物性は見掛気孔率12%、熱伝導
率Q、QQ7 Ca17cm−see、”C1線熱膨張
係数8.5xlO’(RT〜1000”C)の値を示し
た。
2.2 中間層とする鉄系合金部材
鉄系合金部材としてニッケル鋼(インパールN136チ
、熱膨張係数9 X IF’/ ’C(RT〜500°
C)、肉厚1.2M、内径4oyrm、長さ60朋の円
筒を用い王水(HNO3容積1 + H(4容槓2.5
)液に浸漬し、表面を粗面化した。
、熱膨張係数9 X IF’/ ’C(RT〜500°
C)、肉厚1.2M、内径4oyrm、長さ60朋の円
筒を用い王水(HNO3容積1 + H(4容槓2.5
)液に浸漬し、表面を粗面化した。
2.3 接合剤(溶液)の調製
実施例1の1.3項に同じ
2.4 セラミックス部材と鉄系合金部材の接合実施
例1の1.4項記載に同じ 2.5 アルミニウム合金の鋳造によるセラミック部
材との接合 アルミニウム合金としてはシルミン系合金、市販のハイ
バージA/ミy(siIB%、Cu1%、Mg 0.7
受、Ni1.7係、残At組成)、線熱膨張係数17
x 10−’(RT〜100°C)を用い、2.4項記
載の接合体をアルミニウム合金用鋳型内に300°Cに
加熱保持された状態において710°Cのアルミニウム
合金融液を型に注入し、セラミックス、鉄合金の外周に
肉厚10mmのアルミニウム合金の外筒を形成式ぜ、ア
ルミニウム合金鋳物・セラミックスの接合体を製造した
。
例1の1.4項記載に同じ 2.5 アルミニウム合金の鋳造によるセラミック部
材との接合 アルミニウム合金としてはシルミン系合金、市販のハイ
バージA/ミy(siIB%、Cu1%、Mg 0.7
受、Ni1.7係、残At組成)、線熱膨張係数17
x 10−’(RT〜100°C)を用い、2.4項記
載の接合体をアルミニウム合金用鋳型内に300°Cに
加熱保持された状態において710°Cのアルミニウム
合金融液を型に注入し、セラミックス、鉄合金の外周に
肉厚10mmのアルミニウム合金の外筒を形成式ぜ、ア
ルミニウム合金鋳物・セラミックスの接合体を製造した
。
この製品を円筒の軸方向に切断し、内面のセラミック部
の亀裂状態を調べ、またアルミ外面を冷却しながらセラ
ミック面にプロlζンカ゛ス燃焼火炎を吹きつけて約4
50°Cに加熱し、lhr保持後、1hr強制窒冷する
試験を10回繰返した。その結果、接合部及びセラミッ
ク部に亀裂、剥離等の異状は認められなかった。また、
この試料から角形に切り出した試片について引張接合強
度テストを実施例1と同様に行ない、接着樹脂強度限界
の350kl?1crn2以上の接合強度であった。
の亀裂状態を調べ、またアルミ外面を冷却しながらセラ
ミック面にプロlζンカ゛ス燃焼火炎を吹きつけて約4
50°Cに加熱し、lhr保持後、1hr強制窒冷する
試験を10回繰返した。その結果、接合部及びセラミッ
ク部に亀裂、剥離等の異状は認められなかった。また、
この試料から角形に切り出した試片について引張接合強
度テストを実施例1と同様に行ない、接着樹脂強度限界
の350kl?1crn2以上の接合強度であった。
図は本発明セラミックス部材を被着結合したアルミニウ
ム合金鋳造体の一実施例を示す断面図である。 1・・・セラミックス部材、2・・・鉄又は鉄系合金部
材、3・・・アルミニウム合金鋳物部材、4・・・スラ
リー塗布層、2a・・・ニッケル又はクロムメッキ膜。 特許出願人 臼井国際産業株式会社 自発手続補正書 昭和58年3月8日 特許庁長官若杉和夫 殿 1、事件の表示 昭和57年 特 許願 第233231号8、補正の内
容 別紙のとおり 補 正 書 特願昭57−233231 1、特許請求の範囲を下記の通り補正する。 (1)Ni又はCrの鍍金膜を有するか、有しない鉄又
は鉄系合金部材の表面に、Zr01、捜!、0. 、C
r、Os 、Sin、、Fe、0.、Tie、 、Ca
Zr0.又はMgA404等の金属酸化物の1種又は之
等1種以上の粉末、或は之等酸化物からなる仮焼状態で
、酸化Crにより結合強化したセラミックス部材、若く
は之等酸化物からなる高温焼結した見掛気孔率10%乃
至18%を有するセラミックス部材を、相互の接着面に
熱処理によりCroonに変換する可溶性Cr化合物の
濃水溶液と少量のAltos 、Cr * Os 、S
tol 、Zr Os又はTies等の金属酸化物の
1種又は之等1種以上を含有するスラリーの塗布層を介
して強固に結着せしめ、更に、この結着体を前記鉄又は
鉄系合金部材側が中間層として介在するようアルミニウ
ム合金鋳造体表面に接着構成せしめたことを特徴とする
セラミックス部材を炉着結合したアルミニウム合金鋳造
体。 @) Ni又はCrの鍍金膜を有するか、有しない鉄
又は鉄系合金部材の表面に、Z r O@、All 0
1 、 Croon 、SiO2、Fezes、Tie
、 、CaZrOs 、又はMgA404等の金属酸
化物の1種又は之等1種以上の粉末、或は之等酸化物か
らなる仮焼状態で、酸化Crにより結合強化したセラミ
ックス部材、若くは之等酸化物からなる高温焼結した見
掛気孔率10%乃至18%を有するセラミックス部材を
、相互の接着面の少なくとも何れか一万に熱処理により
Crm0□に変換し得る可溶性Cr化合物の濃水溶液の
却味、又は少量のA40m 、 Croom 、
S 101 、 Zr 01 又は T
iO■等の金属酸化物の1種又は之等1種以上を含有す
る可溶性Cr化合物の濃水溶液を塗布して両部材を重合
し、しかる後、加熱処理を施すことによって強固に結着
せしめ、更にこの結着体をアルミニウム合金鋳型内にセ
ットし、適温からなる加熱状態下においてアルミニウム
合金融液を注入鋳造して前記鉄又は鉄系合金部材側を中
間層として介在するようアルミニウム合金鋳造体表面に
接着せしめるようにしたことを特徴とするセラミックス
部材を被着結合したアルミニウム合金−進体の製法。 2、明細書第8頁第8行r460’c以上、・・・53
0」を「好ましくは46o」と補正する。 3、同第14頁第3行「500℃」を「500℃に」
と補正する。 特許出願人 臼井国際産業株式会社 自発手続補正書 昭和58年2月7日 特許庁長官若杉和夫 殿 1、事件の表示 昭和57年 特許願 第 233231号4、代理
人 8、補正の内容 別紙のとふ・り 補 正 書 特願昭57−233231 1、特許請求の範囲を下記の通り補正する。 (1)Ni又はCrの鍍金膜を有するか、有しない鉄又
は鉄系合金部材の表面に、ZrQ、、AJ、0.、Cr
l Q、 S i Ot 、 F el Ot、Tj
O,、CaZ ros又はMgAl!、 Q4等の金属
酸化物の1種又は之等1種以上の粉末、或は之等酸化物
からなる仮焼状態で、酸化Crにより結合強化したセラ
ミックス部材、若くは之等酸化物からなる高温焼結した
見掛気孔率10%乃至18%を有するセラミックス部材
を、相互の接着面に熱処理によりCr*Osに変換士全
可溶性Cr化合物の濃水溶液と少量のA7.0.、Cr
* Os、S ion 、Zr0t又はTiQ、等の
金属酸化物の1種又は之等1棟以上を含有するスラリー
の塗布層を介して強固に結着せしめ、更に1この結着体
を前記鉄又は鉄系合金部材側が中間層として介在するよ
うアルミニウム合金鋳造本表面に接着構成せしめたこと
を特徴とするセラミックス部材な被着結合したアルミニ
ウム合金鋳造体。 (2)Ni又はcrの鍍金膜を有するか、有しない鉄又
は鉄系合金部材の表面に、ZrO,。 A−’* Oa 、Cr * Os 、 S i O
s、Fezes。 Ti01 、CaZr0m 、又はM g A l t
04等の金属酸化物の1種又は之等1種以上の粉末末
、或は之等酸化物からなる仮焼状態で、酸化Crにより
結合強化したセラミックス部材、若くは之等酸化物から
なる高温焼結した見掛気孔率10%乃至18%を有する
セラミックス部材を、相互の接着面の小なくとも何れか
一方に熱処理によりCr、Ojに変換し得る可溶性Cr
化合物の濃水溶液の単味、又は少量のAltos 、C
r son 、S iOt 、 Zr Os又はTi1
t 等の金属酸化物の1種又は之等1種以上を含有する
可溶性Cr化合物の濃水溶液を塗布して両部材を重合し
、しかる後、少なくとも460℃以上に加熱処理を施す
ことによって強固に結着せしめ、更にこの結着体をアル
ミニウム合金鋳型内にセットし、適温からなる加熱状態
下においてアルミニウム合金融液を注入鋳造して前記鉄
又は鉄系合金部材側を中間層として介在するようアルミ
ニウム合金鋳造体表面に接着せしめるようにしたことを
特徴とするセラミックス部材を被着結合したアルミニウ
ム合金鋳造体の製法。 2、明細書第7頁第19行「溶液に」を「溶液、又は」
と補正する。 3、 同第8頁第4行「2a」を「4」と補正する。 4、同第9頁第16行rO,008Jの次にrCa1/
cm m s e c、”CJを特徴する特許出願人
臼井国際産業株式会社
ム合金鋳造体の一実施例を示す断面図である。 1・・・セラミックス部材、2・・・鉄又は鉄系合金部
材、3・・・アルミニウム合金鋳物部材、4・・・スラ
リー塗布層、2a・・・ニッケル又はクロムメッキ膜。 特許出願人 臼井国際産業株式会社 自発手続補正書 昭和58年3月8日 特許庁長官若杉和夫 殿 1、事件の表示 昭和57年 特 許願 第233231号8、補正の内
容 別紙のとおり 補 正 書 特願昭57−233231 1、特許請求の範囲を下記の通り補正する。 (1)Ni又はCrの鍍金膜を有するか、有しない鉄又
は鉄系合金部材の表面に、Zr01、捜!、0. 、C
r、Os 、Sin、、Fe、0.、Tie、 、Ca
Zr0.又はMgA404等の金属酸化物の1種又は之
等1種以上の粉末、或は之等酸化物からなる仮焼状態で
、酸化Crにより結合強化したセラミックス部材、若く
は之等酸化物からなる高温焼結した見掛気孔率10%乃
至18%を有するセラミックス部材を、相互の接着面に
熱処理によりCroonに変換する可溶性Cr化合物の
濃水溶液と少量のAltos 、Cr * Os 、S
tol 、Zr Os又はTies等の金属酸化物の
1種又は之等1種以上を含有するスラリーの塗布層を介
して強固に結着せしめ、更に、この結着体を前記鉄又は
鉄系合金部材側が中間層として介在するようアルミニウ
ム合金鋳造体表面に接着構成せしめたことを特徴とする
セラミックス部材を炉着結合したアルミニウム合金鋳造
体。 @) Ni又はCrの鍍金膜を有するか、有しない鉄
又は鉄系合金部材の表面に、Z r O@、All 0
1 、 Croon 、SiO2、Fezes、Tie
、 、CaZrOs 、又はMgA404等の金属酸
化物の1種又は之等1種以上の粉末、或は之等酸化物か
らなる仮焼状態で、酸化Crにより結合強化したセラミ
ックス部材、若くは之等酸化物からなる高温焼結した見
掛気孔率10%乃至18%を有するセラミックス部材を
、相互の接着面の少なくとも何れか一万に熱処理により
Crm0□に変換し得る可溶性Cr化合物の濃水溶液の
却味、又は少量のA40m 、 Croom 、
S 101 、 Zr 01 又は T
iO■等の金属酸化物の1種又は之等1種以上を含有す
る可溶性Cr化合物の濃水溶液を塗布して両部材を重合
し、しかる後、加熱処理を施すことによって強固に結着
せしめ、更にこの結着体をアルミニウム合金鋳型内にセ
ットし、適温からなる加熱状態下においてアルミニウム
合金融液を注入鋳造して前記鉄又は鉄系合金部材側を中
間層として介在するようアルミニウム合金鋳造体表面に
接着せしめるようにしたことを特徴とするセラミックス
部材を被着結合したアルミニウム合金−進体の製法。 2、明細書第8頁第8行r460’c以上、・・・53
0」を「好ましくは46o」と補正する。 3、同第14頁第3行「500℃」を「500℃に」
と補正する。 特許出願人 臼井国際産業株式会社 自発手続補正書 昭和58年2月7日 特許庁長官若杉和夫 殿 1、事件の表示 昭和57年 特許願 第 233231号4、代理
人 8、補正の内容 別紙のとふ・り 補 正 書 特願昭57−233231 1、特許請求の範囲を下記の通り補正する。 (1)Ni又はCrの鍍金膜を有するか、有しない鉄又
は鉄系合金部材の表面に、ZrQ、、AJ、0.、Cr
l Q、 S i Ot 、 F el Ot、Tj
O,、CaZ ros又はMgAl!、 Q4等の金属
酸化物の1種又は之等1種以上の粉末、或は之等酸化物
からなる仮焼状態で、酸化Crにより結合強化したセラ
ミックス部材、若くは之等酸化物からなる高温焼結した
見掛気孔率10%乃至18%を有するセラミックス部材
を、相互の接着面に熱処理によりCr*Osに変換士全
可溶性Cr化合物の濃水溶液と少量のA7.0.、Cr
* Os、S ion 、Zr0t又はTiQ、等の
金属酸化物の1種又は之等1棟以上を含有するスラリー
の塗布層を介して強固に結着せしめ、更に1この結着体
を前記鉄又は鉄系合金部材側が中間層として介在するよ
うアルミニウム合金鋳造本表面に接着構成せしめたこと
を特徴とするセラミックス部材な被着結合したアルミニ
ウム合金鋳造体。 (2)Ni又はcrの鍍金膜を有するか、有しない鉄又
は鉄系合金部材の表面に、ZrO,。 A−’* Oa 、Cr * Os 、 S i O
s、Fezes。 Ti01 、CaZr0m 、又はM g A l t
04等の金属酸化物の1種又は之等1種以上の粉末末
、或は之等酸化物からなる仮焼状態で、酸化Crにより
結合強化したセラミックス部材、若くは之等酸化物から
なる高温焼結した見掛気孔率10%乃至18%を有する
セラミックス部材を、相互の接着面の小なくとも何れか
一方に熱処理によりCr、Ojに変換し得る可溶性Cr
化合物の濃水溶液の単味、又は少量のAltos 、C
r son 、S iOt 、 Zr Os又はTi1
t 等の金属酸化物の1種又は之等1種以上を含有する
可溶性Cr化合物の濃水溶液を塗布して両部材を重合し
、しかる後、少なくとも460℃以上に加熱処理を施す
ことによって強固に結着せしめ、更にこの結着体をアル
ミニウム合金鋳型内にセットし、適温からなる加熱状態
下においてアルミニウム合金融液を注入鋳造して前記鉄
又は鉄系合金部材側を中間層として介在するようアルミ
ニウム合金鋳造体表面に接着せしめるようにしたことを
特徴とするセラミックス部材を被着結合したアルミニウ
ム合金鋳造体の製法。 2、明細書第7頁第19行「溶液に」を「溶液、又は」
と補正する。 3、 同第8頁第4行「2a」を「4」と補正する。 4、同第9頁第16行rO,008Jの次にrCa1/
cm m s e c、”CJを特徴する特許出願人
臼井国際産業株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (11Ni又はCrの鍍金膜を有するか、有しない鉄又
は鉄系合金部材の表面に、ZrO2,At203 、
Cr2O3゜B102 、 F B202 、 TiO
2、CaZrO3又はMgAt204等の金属酸化物の
1種又は之等1棟以上の粉末、或は之等酸化物からなる
仮焼状態で、酸化Crによシ結合強化したセラミックス
部材、若くは之等酸化物からなる高温焼結した見掛気孔
率10%乃至18φを有するセラミックス部材を、相互
の接着面に熱処理によp 、Cr2O3に変換した可溶
性Cr化合物の濃水溶液と少量のA1605 、 Cz
n、03.8102. ZrO2又はTiO2等の金属
酸化物の1棟又は之等1種以上を含有するスラリーの塗
布Niを介して強固に結着せしめ、更に、この結看体金
前記鉄又は鉄系合金部材側が中間1−とじて介在するよ
うアルミニウム合金鋳造体表面に部材を被着結合したア
ルミニウム合金鋳造体。 (21Ni又はCrの鍍金膜を有するが、有しない鉄又
は鉄系合金部材の表面に、ZrO2、At2o3 +
Cr2O3+5i02 、 Fe2O3,TiO2’+
CaZrO3、又はMgAt204等の金属酸化物の
1種又は之等1棟以上の粉末、或は之等酸化物からなる
仮焼状態で、曖化Crにょシ結合強化したセラミックス
部材、若くは之等酸化物からなる高温焼結した見掛気孔
率10%乃至18係を有するセラミックス部材を、相互
の接着面の少なくとも何れか一方に熱処理によりCr2
o3に変換し得る可溶性Cr化合物の濃水溶液と少量の
At2o3 + Cr2O3rSi02. ZrO2又
はT 102等の金属酸化物の1種又は之等1種以上を
含有するスラリーを塗布して両部材を重合し、しかる後
、少なくとも460’C以上に加熱処理を施すことによ
って強固に結着せしめ、史にこの結着体をアルミニウム
合金鋳型内にセットし、適温からなる加熱状態下におい
てアルミニウム合金融液を注入鋳造して前記鉄又は鉄系
合金部材側を中間層として介在するようアルミニウム合
徴とするセラミックス部材を被着結合したアルミニウム
合金鋳造体の製法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23323182A JPS59128274A (ja) | 1982-12-30 | 1982-12-30 | セラミツクス部材を被着結合したアルミニウム合金鋳造体およびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23323182A JPS59128274A (ja) | 1982-12-30 | 1982-12-30 | セラミツクス部材を被着結合したアルミニウム合金鋳造体およびその製法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59128274A true JPS59128274A (ja) | 1984-07-24 |
JPS6111908B2 JPS6111908B2 (ja) | 1986-04-05 |
Family
ID=16951804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23323182A Granted JPS59128274A (ja) | 1982-12-30 | 1982-12-30 | セラミツクス部材を被着結合したアルミニウム合金鋳造体およびその製法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59128274A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6135676U (ja) * | 1984-08-06 | 1986-03-05 | 臼井国際産業株式会社 | 鋏類の刃面構造 |
JPS63270366A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-08 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | セラミツクスに金属を接着する方法及び金属化されたセラミック基板 |
-
1982
- 1982-12-30 JP JP23323182A patent/JPS59128274A/ja active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6135676U (ja) * | 1984-08-06 | 1986-03-05 | 臼井国際産業株式会社 | 鋏類の刃面構造 |
JPS63270366A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-08 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | セラミツクスに金属を接着する方法及び金属化されたセラミック基板 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6111908B2 (ja) | 1986-04-05 |
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