JPS5945461B2 - 耐熱ピストン及びその製造方法 - Google Patents
耐熱ピストン及びその製造方法Info
- Publication number
- JPS5945461B2 JPS5945461B2 JP52108939A JP10893977A JPS5945461B2 JP S5945461 B2 JPS5945461 B2 JP S5945461B2 JP 52108939 A JP52108939 A JP 52108939A JP 10893977 A JP10893977 A JP 10893977A JP S5945461 B2 JPS5945461 B2 JP S5945461B2
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- JP
- Japan
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- heat
- piston
- silicon
- resistant
- metal material
- 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.)
- Expired
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
- F05C2201/0448—Steel
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は耐熱ピストン及びその製造方法、特に軽金属合
金ピストン本体の頭部に耐熱金属材を冶金的に接合した
耐熱ピストン及びその製造方法に関するものである。
金ピストン本体の頭部に耐熱金属材を冶金的に接合した
耐熱ピストン及びその製造方法に関するものである。
軽金属合金ピストンの頭部に耐熱金属材を複合化したピ
ストンは、ディーゼル・エンジンのトランクタイプのピ
ストンとして使用されている。
ストンは、ディーゼル・エンジンのトランクタイプのピ
ストンとして使用されている。
しかし、この複合ピストンは、その接合がボルトしめ等
の機械的な接合であるために、放熱性が悪く、冷却水管
を取付ける必要があるとか、或いは適用範囲に自ら限度
かあり、小型ピストンに適さない欠点があった。
の機械的な接合であるために、放熱性が悪く、冷却水管
を取付ける必要があるとか、或いは適用範囲に自ら限度
かあり、小型ピストンに適さない欠点があった。
本発明は、アルミニウム系合金ピストンの頭部に耐熱金
属材か、耐熱強度の優れた接合部を形成して冶金的に一
体的に接合された耐熱軽合金ピストンを提供せんとする
ものであり、またその耐熱軽合金ピストンを容易に製造
する方法を提供せんとするものである。
属材か、耐熱強度の優れた接合部を形成して冶金的に一
体的に接合された耐熱軽合金ピストンを提供せんとする
ものであり、またその耐熱軽合金ピストンを容易に製造
する方法を提供せんとするものである。
すなわら、本発明の耐熱ピストンは、５〜３０重量係の
珪素を含有するアルミニウム・珪素基合金よりなるピス
トン本体の頭部に鉄系耐熱金属材、銅系耐熱金属材又は
ニッケル系耐熱金属材か、該耐熱金属材側からクロム層
、次いでクロム及び珪素を含有する合金層を介して冶金
的に一体的に接合されてなることを特徴とするピストン
である。
珪素を含有するアルミニウム・珪素基合金よりなるピス
トン本体の頭部に鉄系耐熱金属材、銅系耐熱金属材又は
ニッケル系耐熱金属材か、該耐熱金属材側からクロム層
、次いでクロム及び珪素を含有する合金層を介して冶金
的に一体的に接合されてなることを特徴とするピストン
である。
また、本発明の耐熱ピストンの製造方法は、アルミニウ
ム系合金ピストン本体の頭部に耐熱金属材を接合して耐
熱ピストンを製造する方法において、鉄系耐熱金属材、
銅系耐熱金属材又はニッケル系耐熱金属材の表面に厚さ
か少なくとも１０μのクロムメッキを、次いでその上に
亜鉛系金属による犠牲メタルコーティングを施したのら
、その面に５〜３０重量係の珪素を含有するアルミニウ
ム・珪素基合金を鋳造することを特徴とする方法である
。
ム系合金ピストン本体の頭部に耐熱金属材を接合して耐
熱ピストンを製造する方法において、鉄系耐熱金属材、
銅系耐熱金属材又はニッケル系耐熱金属材の表面に厚さ
か少なくとも１０μのクロムメッキを、次いでその上に
亜鉛系金属による犠牲メタルコーティングを施したのら
、その面に５〜３０重量係の珪素を含有するアルミニウ
ム・珪素基合金を鋳造することを特徴とする方法である
。
本発明の上記製造方法によって得られるピストンは、ア
ルミニウム・珪素基合金からなる鋳造体とその頭部の耐
熱金属材とか冶金的に強固に接合されており、かつその
接合強度が高温の加熱によっても低下することがないた
めに、極めて優れた耐熱ピストンとなる。
ルミニウム・珪素基合金からなる鋳造体とその頭部の耐
熱金属材とか冶金的に強固に接合されており、かつその
接合強度が高温の加熱によっても低下することがないた
めに、極めて優れた耐熱ピストンとなる。
これは、その接合部において耐熱金属材とアルミニウム
・珪素基合金鋳造体とが、耐熱金属材側からクロム層、
次いでクロム及び珪素を含有する合金層を介して接合さ
れているために、そのクロム層によって高温長時間の加
熱処理時においても耐熱金属材とアルミニウム・珪素基
合金材間において直接的な拡散による脆弱な合金層（た
とえばＦｅ−Ａ１合金層など）の形成か明止されるとと
もにクロム及び珪素を含有する合金層によってＣｒ−Ａ
１間の恒常的な拡散による合金化が防止され、常温接合
強度か犬であるばかりでなく、高温長時間の加熱後にお
いても接合強度の低下がないことによるのである。
・珪素基合金鋳造体とが、耐熱金属材側からクロム層、
次いでクロム及び珪素を含有する合金層を介して接合さ
れているために、そのクロム層によって高温長時間の加
熱処理時においても耐熱金属材とアルミニウム・珪素基
合金材間において直接的な拡散による脆弱な合金層（た
とえばＦｅ−Ａ１合金層など）の形成か明止されるとと
もにクロム及び珪素を含有する合金層によってＣｒ−Ａ
１間の恒常的な拡散による合金化が防止され、常温接合
強度か犬であるばかりでなく、高温長時間の加熱後にお
いても接合強度の低下がないことによるのである。
また、本発明の製造工程中に亜鉛系金属による犠牲メタ
ルコーティングか施されるから、鋳造時にアルミニウム
合金と接合界面との反応か容易となり、高率の融着率か
得られる。
ルコーティングか施されるから、鋳造時にアルミニウム
合金と接合界面との反応か容易となり、高率の融着率か
得られる。
本発明における耐熱金属材としては種々のものが使用で
きる。
きる。
すなわら、鉄系耐熱金属材、銅系耐熱金属材、ニッケル
系耐熱金属材か使用される。
系耐熱金属材か使用される。
これらの耐熱金属材は単一の金属元素からなるものであ
ってもよいし、合金であってもよい。
ってもよいし、合金であってもよい。
特に好ましい耐熱金属材は、融点かアルミニウム・珪素
基合金の鋳造温度よりも２００’Ｃ以上高く、かつ塑性
加工性のよいものである。
基合金の鋳造温度よりも２００’Ｃ以上高く、かつ塑性
加工性のよいものである。
本発明の製造方法においては、まず耐熱金属材の表面に
クロムメッキを施すか、そのクロムメッキの厚さは、接
合後においてもクロム層か残存するだけの厚さか必要で
あり、少なくとも１０μ、好ましくは３０〜５０μであ
る。
クロムメッキを施すか、そのクロムメッキの厚さは、接
合後においてもクロム層か残存するだけの厚さか必要で
あり、少なくとも１０μ、好ましくは３０〜５０μであ
る。
クロムメッキ層の厚さが薄すぎると、鋳造による接合後
の接合部にクロム層か残存せず、接合強度の低下を招く
。
の接合部にクロム層か残存せず、接合強度の低下を招く
。
クロムメッキを施す方法としては、気相処理、溶融塩処
理及び電気メツキ処理等の任意の方法を用いることかで
きる。
理及び電気メツキ処理等の任意の方法を用いることかで
きる。
次いで、そのクロムメッキを施した面に、亜鉛系金属に
よる犠牲メタルコーティングを施す。
よる犠牲メタルコーティングを施す。
この犠牲メタルコーティングを施す方法としては種種の
方法によることかできる。
方法によることかできる。
たとえば上記クロムメッキを施した面に犠牲メタルコー
ティング層として亜鉛電気メッキを施す。
ティング層として亜鉛電気メッキを施す。
さらに必要に応じてその上に第二犠牲メタルコーティン
グ層として亜鉛・アルミニウム系軟ろうを塗布したり、
或いは、上記クロムメッキを施した面にアルミナイジン
グ処理をしたのら、散鉛系軟ろうを塗布することかでき
る。
グ層として亜鉛・アルミニウム系軟ろうを塗布したり、
或いは、上記クロムメッキを施した面にアルミナイジン
グ処理をしたのら、散鉛系軟ろうを塗布することかでき
る。
亜鉛系金属による犠牲メタルコーティングを施すと、こ
のコーティングはアルミニウラ合金の溶解温度以下で溶
解し、かつアルミニウム合金とのなじみが良いので、ク
ロムメッキ表面とアルミニウム合金の表面反応が促進さ
れ、所望のクロム及び珪素を含有する合金層が得られる
。
のコーティングはアルミニウラ合金の溶解温度以下で溶
解し、かつアルミニウム合金とのなじみが良いので、ク
ロムメッキ表面とアルミニウム合金の表面反応が促進さ
れ、所望のクロム及び珪素を含有する合金層が得られる
。
次いで、かかる犠牲メタルコーティングを施した耐熱金
属材を、歪み修正加工等を施したのら、鋳型にセットし
、５〜３０重量％の珪素を含有するアルミニウム・珪素
基合金を鋳造する。
属材を、歪み修正加工等を施したのら、鋳型にセットし
、５〜３０重量％の珪素を含有するアルミニウム・珪素
基合金を鋳造する。
この鋳造合金の珪素含有量か５重量係未満では、上記し
たクロム及び珪素を含有する合金層が充分に形成されな
いために、得られるピストンは充分な耐熱性強度を示さ
ないし、その珪素含有量が３０重量係を超えると、鋳造
性か悪くなる。
たクロム及び珪素を含有する合金層が充分に形成されな
いために、得られるピストンは充分な耐熱性強度を示さ
ないし、その珪素含有量が３０重量係を超えると、鋳造
性か悪くなる。
そのために、アルミニウム・珪素基鋳造合金は珪素含有
量か５〜３０重量％の範囲のものを使用する。
量か５〜３０重量％の範囲のものを使用する。
上記アルミニウム・珪素基合金の鋳造時の溶湯温度は６
３５℃以上、好ましくは７２０〜８５０℃の範囲である
。
３５℃以上、好ましくは７２０〜８５０℃の範囲である
。
溶湯温度か低すぎると、注湯、凝固の過程においてクロ
ム層と溶湯中の珪素などとから形成される上記のクロム
及び珪素を含有する合金層か充分に発達せず、接合部の
耐熱強度か低下する。
ム層と溶湯中の珪素などとから形成される上記のクロム
及び珪素を含有する合金層か充分に発達せず、接合部の
耐熱強度か低下する。
次に実施例をあげて説明する。
各実施例における係はいずれも重量係をさす。
実施例 ｌ
５Ｓ４１鉄板（直径７０關×厚さ２ｍｍ）に厚さ２０μ
のクロム電気メッキを施し、次いでその上に厚さ１０μ
の亜鉛電気メッキを施し、さらにその上に厚さ１００〜
１０００μの亜鉛系軟ろうを塗布した。
のクロム電気メッキを施し、次いでその上に厚さ１０μ
の亜鉛電気メッキを施し、さらにその上に厚さ１００〜
１０００μの亜鉛系軟ろうを塗布した。
その亜鉛系軟ろうはアルミニウム１０係、珪素１％、Ｂ
ｅ及びＣｅか合計で０．５ ％で、残りか亜鉛からなり
、融点４００〜４２０℃のものであった。
ｅ及びＣｅか合計で０．５ ％で、残りか亜鉛からなり
、融点４００〜４２０℃のものであった。
上記の処理をした鉄板をピストン金型にセットしたのら
、Ａｌ ２０Ｓｉ合金（その組成は珪素２０重量％、銅
４係、ニッケル１チ、マグネシウム０．５％、残りかア
ルミニウムである。
、Ａｌ ２０Ｓｉ合金（その組成は珪素２０重量％、銅
４係、ニッケル１チ、マグネシウム０．５％、残りかア
ルミニウムである。
）を、溶湯温度８２０〜８５０℃で鋳造して、ピストン
を製造した。
を製造した。
このピストンを２サイクル・エンジン（３６０ｃｃ）に
取付けて試験したところ、３，０００時間の・＊路上試
験でピストンの頭部溶解及びはく離を生じなかった。
取付けて試験したところ、３，０００時間の・＊路上試
験でピストンの頭部溶解及びはく離を生じなかった。
また、このピストンの接合特性を試験したところ、表１
に示す結果が得られた。
に示す結果が得られた。
なお表１には、比較のために同一の耐熱金属材及び鋳造
合金を使用してアルフィン法により接合して得たピスト
ンの接合特性を付記した。
合金を使用してアルフィン法により接合して得たピスト
ンの接合特性を付記した。
゛表１の結果から、実施例において得られたピスト
ンがアルフィン法により接合したピストンよりも接合特
性が著しく優れていることが判る。
ンがアルフィン法により接合したピストンよりも接合特
性が著しく優れていることが判る。
また、実施例１のピストンにおける接合部の顕微鏡写真
（倍率２００倍）は第１図の写真のとおりであった。
（倍率２００倍）は第１図の写真のとおりであった。
この写真において、中央の白色帯はクロム層であり、そ
の上部は５Ｓ４１鉄板層、下部はＡＡ−２０Ｓｉ合金層
である。
の上部は５Ｓ４１鉄板層、下部はＡＡ−２０Ｓｉ合金層
である。
そして、クロム層とＡ７ ２０Ｓｉ合金層間に形成され
ている黒色層はクロム及び珪素を含有する合金層である
。
ている黒色層はクロム及び珪素を含有する合金層である
。
また、実施例１で得られたピストンを４００℃で１００
時間加熱した後の接合部のＥ−Ｐ−Ｍ−Ａの線分析結果
は第２図に示すとおりであり、接合部には長時間加熱後
においても、明らかに耐熱金属材側からクロム層、次い
でクロム及び珪素を含有する合金層か形成されている。
時間加熱した後の接合部のＥ−Ｐ−Ｍ−Ａの線分析結果
は第２図に示すとおりであり、接合部には長時間加熱後
においても、明らかに耐熱金属材側からクロム層、次い
でクロム及び珪素を含有する合金層か形成されている。
なお、同分析条件は下記のとおりであった。
加速電圧 ２５Ｋｖ
吸収電流 １．ｌＸ１Ｏ−８Ａビーム径
３μψ 試料移動 １０μ／ｍ ｉ ｎチャートスピ
ード ２４００ ｉｎ／ Ｈｒ分析元素及び分析レン
ジ Ｚｎ ３Ｘ１０２ （ｃｐｓ） Ｃｒ ３Ｘ１０” Ｓｉ １０’ ｋｌ ３ Ｘ １０” Ｆｅ ３ Ｘ １０’ 実施例 ２ 銅板（直径７０ｍｍＸ厚さ２朋）に厚さ２０μのクロム
電気メッキを施し、７８０〜８２０℃に加熱された純度
９９．７％のアルミニウム浴中に上記のメッキ面を１０
秒間浸漬してアルミナイジング処理をした。
３μψ 試料移動 １０μ／ｍ ｉ ｎチャートスピ
ード ２４００ ｉｎ／ Ｈｒ分析元素及び分析レン
ジ Ｚｎ ３Ｘ１０２ （ｃｐｓ） Ｃｒ ３Ｘ１０” Ｓｉ １０’ ｋｌ ３ Ｘ １０” Ｆｅ ３ Ｘ １０’ 実施例 ２ 銅板（直径７０ｍｍＸ厚さ２朋）に厚さ２０μのクロム
電気メッキを施し、７８０〜８２０℃に加熱された純度
９９．７％のアルミニウム浴中に上記のメッキ面を１０
秒間浸漬してアルミナイジング処理をした。
次いで、そのアルミナイジング処理面に、１００〜ｉ、
ｏｏｏμの厚さに亜鉛軟ろうを超音波を用いて塗布した
。
ｏｏｏμの厚さに亜鉛軟ろうを超音波を用いて塗布した
。
その亜鉛軟ろうはｋｌＳ係、その他が少量の不純物と、
残りが亜鉛からなり、融点が３６０〜３８０℃のもので
あった。
残りが亜鉛からなり、融点が３６０〜３８０℃のもので
あった。
この場合の塗布条′件は浴温か４２０±１０℃、出力２
０ ＫＨｚの超音波を３秒間照射して行った。
０ ＫＨｚの超音波を３秒間照射して行った。
上記の処理をした銅板をピストン金型にセットしたのら
、実施例１におけると同様の条件で同一の合金を鋳造し
、ピストンを鋳造した。
、実施例１におけると同様の条件で同一の合金を鋳造し
、ピストンを鋳造した。
このピストンを２サイクル・エンジン（３６０ｃｃ ）
に取付けて実施例１におけると同様の試験をしたところ
、実施例１の場合と殆んど同様の結果が得られた。
に取付けて実施例１におけると同様の試験をしたところ
、実施例１の場合と殆んど同様の結果が得られた。
第１図は実施例１において得られたピストンの接合部の
顕微鏡写真（倍率２００倍）である。 第２図は実施例１で得られたピストンを４００°Ｃで１
００時間加熱した後の接合部のＥ−Ｐ−Ｍ−Ａ線分析結
果を示すものであり、図中のＥ−Ｂ・■は吸収電流を示
す。
顕微鏡写真（倍率２００倍）である。 第２図は実施例１で得られたピストンを４００°Ｃで１
００時間加熱した後の接合部のＥ−Ｐ−Ｍ−Ａ線分析結
果を示すものであり、図中のＥ−Ｂ・■は吸収電流を示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １５〜３０重量係の珪素を含有するアルミニウム・珪素
基合金よりなるピストン本体の頭部に鉄系耐熱金属材、
銅系耐熱金属材又はニッケル系耐熱金属材が、該耐熱金
属材側からクロム層、次いでクロム及び珪素を含有する
合金層を介して冶金的に一体的に接合されてなることを
特徴とする耐執ピストン。 ２ アルミニウム系合金ピストン本体の頭部に耐熱金属
材を接合して耐熱ピストンを製造する方法において、鉄
系耐熱金属材、銅系耐熱金属材又はニッケル系耐熱金属
材の表面に厚さか少なくとも１０μのクロムメッキを、
次いでその上に亜鉛系金属による犠牲メタルコーティン
グを施したのら、その面に５〜３０重量係の珪素を含有
するアルミニウム・珪素基合金を鋳造することを特徴と
耐熱ピストンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52108939A JPS5945461B2 (ja) | 1977-09-12 | 1977-09-12 | 耐熱ピストン及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52108939A JPS5945461B2 (ja) | 1977-09-12 | 1977-09-12 | 耐熱ピストン及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5443130A JPS5443130A (en) | 1979-04-05 |
| JPS5945461B2 true JPS5945461B2 (ja) | 1984-11-06 |
Family
ID=14497472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52108939A Expired JPS5945461B2 (ja) | 1977-09-12 | 1977-09-12 | 耐熱ピストン及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5945461B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006033770B4 (de) * | 2006-07-21 | 2014-01-16 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vorderwagen einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Verbund aus einem Leichtmetallgussbauteil und mehreren Stahlbauteilen |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4944857A (ja) * | 1972-09-06 | 1974-04-27 | ||
| JPS50159821A (ja) * | 1974-06-15 | 1975-12-24 | ||
| JPS5268029A (en) * | 1975-12-03 | 1977-06-06 | Nippon Steel Corp | Method of manufacturing conposite metallic materials |
-
1977
- 1977-09-12 JP JP52108939A patent/JPS5945461B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5443130A (en) | 1979-04-05 |
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