JPS59173447A

JPS59173447A - 耐火壁

Info

Publication number: JPS59173447A
Application number: JP4650583A
Authority: JP
Inventors: 邦彦浜田; 暮石　正義
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1983-03-19
Filing date: 1983-03-19
Publication date: 1984-10-01
Also published as: JPS6315143B2

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】本発明は耐火壁に関する。

耐火壁等に用いる非酸化物系セラミックスとしては、窒
化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）がよく
知られている。しかし、これらのセラミックスは高温高
強度材料として非常に優れているものの、焼結、成形が
難しく高価格のうえ、大型のものや複雑な形状のものは
製造できないという問題がある。このため、窒化ケイ素
や炭化ケイ素を高温高強度材料として広範囲に使用する
場合には、経済性と加工性に優れた金属と組合わせる必
要がある。しかし、窒化ケイ素や炭化ケイ素は溶融金属
にぬれに＜＜（浸透しにくいの意）、金属との反応性も
乏しい。そのため、酸化物系セラミックスと金属との接
合に用いる活性金属法、Ｍｎ−Ｍｏ法、硫化銅法、酸化
物ツルター法等の化学的な接合法は、この場合適用する
ことができない。また、非酸化物系ｔう三ツ−クスと金
属との接合体は、それらの熱膨張係数の差に起因する熱
応力で、接合部が分離する可能性がある。例えば、表１
に示すように窒化ケイ素の熱膨張係数は金属に比べ非常
に小さい。このため、窒化ケイ素と金属の接合体は、温
度変化があれば、大きな熱応力を生じ、その接合部は分
離する可能性がある。

−以　　下　　余　　白　− 表１従来、非酸化物系セラミックス板を金属体に取付けるの
に、非酸化物系ボルトで取付ける方法や、非酸化物系セ
ラミックス板と金属体とをかみ合うような形状にして、
機械的に取付ける方法が実施されている。

しかし、これらの取付は方法では、非酸化物系セラミッ
クスでボルトや金属とかみ合うような複雑な形状のもの
を製作しなければならず、非常に実施が難しいという問
題があった。

本発明はこのような問題を解決することを目的とし、非
酸化物系ｔう三ツラス板と酸化物系セラミックス板とを
セラミックス製結合部材で機械的に結合して、前記非酸
化物系セラミックス板を高温側とする結合体を構成し、
この結合体を金属体表面に前記酸化物系セラミックス板
を面接合させた状態で取付けた構成の耐火壁を提供する
ことによって、その目的を達成するものであり、これに
より非酸化物系セラ三・シクス板や金属体の形状を変化
させずに、非酸化物系ｔラミックス板を金属体に取付け
ることのできるものである。

以下本発吸の構成を、その一実施例を示す図面に基づい
て詳細に説明する。

第１図および第２図は本発明に係る耐火壁を示す。図に
おいて、（１）は耐熱用の非酸化物系セラミックス板、
（２）は断熱用の酸化物系セラミックス板で、これら両
セラミックス＆　（１）　（２）はセラミックス製結合
部材（３）で機械的に結合され、非酸化物系セラミック
ス板（１）を高温側とする結合体（４）を構成している
。そして、この結合体（４）はニッケル等の金属体（５
）表面に酸化物系セラミックス板（２）を面接合させた
状態で取付けられ、耐火壁を構成している。

非酸−化物系セラミックス板（１）は、セラミックスの
うち最も高温強度、耐熱衝撃性に優れた窒化ケイ素（ｓ
；３Ｎａ）で製作され、酸化物系セラミックス板（２）
は、非酸化物系セラミックス板（１）と金属体（５）の
断熱を図るため熱伝導度の小さい、かつ金属体（５）と
結合体（４）との熱応力の低減を図るため熱膨張係数が
金属と近い、多孔質の酸化ジルコニウム（Ｚｒ０２）で
製作されている。表２に種々のセラミックスの熱伝導度
と熱膨張係数を示す。表からも明らかなように、酸化ジ
ルコニウムの多孔質のものが熱伝導が非常に小さく、熱
膨張係数も比較的金属に近い。したがって、酸化物系セ
ラミックス（２）としては、多孔質の酸化ジルコニウム
が適しているといえる。

表２第３図（ａ）（ｂ）は前記セラミックス製結合部材（３
）を拡大して示したものである。（ａ）は中央部用、（
ｂ）は端部用を示し、中央部用のものは断面をＩ形状と
されており、端部用のものは断面を変形工形状とされ、
酸化物系セラミック板（２）に直接当接する突Δ 起部（３Ａ）を有せしめられている。このような形状で
第２図に示したように、非酸化物系セラミックス板（１
）と酸化物系セラミックス板（２）とをその凹部で機械
的に結合、すなわち両セラミックス板（１）　（２）を
挾持する。このセラミックス製結合部材（３）は高温側
で高温強度と耐熱衝撃性が要求され、金属体（５）側で
断熱性が要求される。したがって、製作材料としては、
セラミックスの中でも熱伝導が比較的小さく、高温強度
と耐熱衝撃性に優れた窒化ケイ素が適当である。

第４図（ａ）　（ｂ）は、セラミックス製結合部材（３
）の他の構成例を示す。（ａ）は中央部用、（ｂ）は端
部用で、それぞれ第３図（ａ）　（ｂ）に示したものと
外観形状は同じであるが、異なる２つの部材を組合せて
構成したものである。すなわち、酸化ジルコニウム（Ｚ
ｒ０２）で断面Ｉ形状の本体（６）を製作し、非酸化物
系セラミックス板（１）を挾む側のフランジの周囲にそ
れぞれ窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ、　）製の枠材（７）を適
当な間隙をあけて嵌合させ、セラミックス製結合部材（
８）を構成したものである。これにより、高温側におけ
る高温強度と耐熱衝撃性、金属体（５）側における断熱
性を前記構成のものより向上させることができるもので
ある。

第５図はセラミックス製結合部材（３）の外観形状を変
化させて高温側面を面一にした耐火壁を示す。

セラミックス製結合部材（３）は、その凹部で非酸化物
系セラミックス板（１）と酸化物系セラミックス彼（２
）とを機械的に結合するものであるから、図に示される
ように非酸化物系セラミックス板（１）七の当接面を傾
斜面（９）に構成しても、非酸化物系セラミックス板（
１）と酸化物系セラミックス板（２）とを挾持できるこ
とは明らかである。そこで、図に示されるように非酸化
物系ｔう三°ソクス板（１）の、傾斜面（９）に当接す
る箇所も傾斜面として高温側の面を非酸化物系セラミッ
クス板（１）と面一とすることができる。

係る構成で、第１図および第２図に示した耐火壁を例に
とって、製作手順を説明する。先ず、金属体（５）の表
面に予め各セラミックス製結合部材（３）の一端フラ′
Ｊジ部が嵌合可能な切欠き溝を設ける。

次に、セラミ・９クス製結合部材（３）で、非酸化物系
ｔラミックス板（１）と酸化物系セラミックス彼（２）
とを結合して、結合体（４）を構成し、この結合体（４
）を金属体（５）表面上に各セラミックス製接合部材（
３）のフランジ部を嵌合させた状態で、かつ酸化物系セ
ラミックス板（２）を金属体（５）表面に面接合させた
状態で置く。このとき、金属体（５）が例えばニッケル
（Ｎｉ　）であれば、金属体（５）表面の酸化物系セラ
三ツラス板（２）との接合面にＴｉ　−Ｎｉ　−Ａｇ　
系のろう材粉末を散布しておく。次に、結合体（４）と
金属体（５）とを仮止めし終ると、これらを炉中に入れ
て加熱する。

そうすると、前記ろう材が溶け、結合体（４）と金属体
（５）はろう付により接合される。′このとき、ヒラ三
・ソクス製結合部材（３）の金属体（５）表面の切欠き
溝に嵌合したフランジ部は、酸化物系セラミックス板（
２）によって押さえられ、固定されることになる。

これにより、非酸化物系セラミックス板（１）、酸化物
系セラミックス板（２）および金属体（５）による三重
構造の耐火壁が一体的に構成されることとなる。

第６図〜第９図は、本発明に係る耐火壁をディーゼルエ
ンジンのピストン、上面等、円形の耐火壁に用いた例を
示、す。構成、製作手順はほぼ前述のものと変らないの
で、同一の働きをなすものに同一番号を付して説明を省
略する。なお、本実施例におけるセラミックス製結合部
材（３）は、断面が■形状で平面視十字状に組まれた中
央部用のものと、断面が変形■形状で平面視リング状と
された端部用のものとから構成°され、非酸化物系セラ
ミックス板（１）および酸化物系セラミックス板（２）
もこのセラミックス製結合部材（３）の凹部に嵌まり易
いよう、以上本発明によれｉ、次の効果を得ることがで
きる。

（１）非酸化物系ｔラミックス板や金属体の形状を変化
させずに非酸化物系セラミックス板を金属体に取付けた
構成の耐火壁を提供することができる。

（２）非酸化物系セラミックス板を高温側としたノテ、
耐熱、耐衝撃性に優れている。

（３）　　セラミックスを比較、的単純形状のまま使用
できるので、低価格で実施できる。

（４）小さな寸法のセラミックスを使用す°ることがで
き、この小さな寸法のセラミックスで大型の耐火壁を製
造することもできる。

（５）酸化物系セラミックス板と金属体の接合面は酸化
物系セラミックス板が断熱材であることから、比較的低
融点のろう材等を施すことができる。

（６）非酸化物系セラミックス板と酸化物系セラミック
ス板とを機械的に結合して化学的に結合していないので
、これらとセラミックス製結合部材とのすき間を適当に
とることにより、非酸化物系セラミックス板と酸化物系
セラミックス板および金属体の熱膨張係数の差による熱
応力を緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

各図面は本発明の一実施例を示し、第１図は第１実施例
における耐火壁の正面図、第２図は第１図Ａ−Ａ断面図
、第３図（ａ）　（ｂ）は第１図および第２図における
セラミックス製結合部材の拡大断面図、第４図（ａｌ　
（ｂ）は第３図（ａ）　（ｂ）のセラミックス製結合部
材の他の構成例を示す拡大断面図、第５図は第２実施例
における耐火壁の断面図、第６図は第３実施例における
耐火壁の正面図、第７図は第６図のＢ−Ｂ断面図、第８
図は第６図のＣ−Ｃ断面図、第９図は第８実施例におけ
る非酸化物系セラミックス板１つの正面図である。（１）・・・非酸化物系セラミックス板、（２）・・・
酸化物系セラ三ツラス板、（３）・・・セラミックス製
結合部材、（４）・・・結合体、（５）・・金属体代理
人　　　森　　本　　義　　弘第１図第２図第３図（ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　（い第８図４第ｑ図

Claims

【特許請求の範囲】

１、非酸化物系セラミックス板と酸化物系セラミックス
板とをセラミックス製結合部材で機械的に結合して、前
記非酸化物系セラミックス板を高温′側とする結合体を
構成し、この結合体を金属体表面に前記酸化物系セラミ
ックス板を面接谷させた状態で取付けたことを特徴とす
る耐火壁・