JPS5964150A - セラミツクスと金属の接合方法 - Google Patents
セラミツクスと金属の接合方法Info
- Publication number
- JPS5964150A JPS5964150A JP17558482A JP17558482A JPS5964150A JP S5964150 A JPS5964150 A JP S5964150A JP 17558482 A JP17558482 A JP 17558482A JP 17558482 A JP17558482 A JP 17558482A JP S5964150 A JPS5964150 A JP S5964150A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- casting
- metal
- thermal expansion
- ceramics
- 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
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Products (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はセラミックスと金属との接合技術、特にセラミ
ックスを金属で鋳ぐるむ方法に関する。
ックスを金属で鋳ぐるむ方法に関する。
例えば、アルミ合金；２３×１０′５′℃、鉄； １２
Ｘ １０”７℃、窒化珪素セラミックス（Ｓｉ、Ｊ、＋
） ； ３．５ ×１け℃、ｓｉｃ ； ４．８
Ｘ １砂”Ｃ１Ａｌ；！０．１ ； ７．８ Ｘ １０
６／℃などの例から理解されるように、金属の熱膨張率
はセラミックスに比べて著しく大きく、このためセラミ
ックスを金属で鋳ぐるんだ場合、祷ぐるんだ溶湯全屈は
凝固・冷却過稈（１２ラミソクスより収縮が大きく、こ
れによっ“ζ祷ぐるんだしラミソクスを締め付けるＬｅ
；力が作用し、セラミックスまたは金属が変形したり破
壊するといった不其合が生じる。
Ｘ １０”７℃、窒化珪素セラミックス（Ｓｉ、Ｊ、＋
） ； ３．５ ×１け℃、ｓｉｃ ； ４．８
Ｘ １砂”Ｃ１Ａｌ；！０．１ ； ７．８ Ｘ １０
６／℃などの例から理解されるように、金属の熱膨張率
はセラミックスに比べて著しく大きく、このためセラミ
ックスを金属で鋳ぐるんだ場合、祷ぐるんだ溶湯全屈は
凝固・冷却過稈（１２ラミソクスより収縮が大きく、こ
れによっ“ζ祷ぐるんだしラミソクスを締め付けるＬｅ
；力が作用し、セラミックスまたは金属が変形したり破
壊するといった不其合が生じる。
例えば、１？ラミツクスをアルミ合金で直接紡ぐるんだ
場合、アルミ合金の熱膨張率２３Ｘ １０乏’（：に比
ベセラミックスのそれはアルミ合金の半分以下であるた
め、熱膨張差に対応した収縮応力がセラミックスに作用
し、またアルミ合金にも引張応力が作用することにより
セラミックスの破壊またはアルミ合金の破壊は避けられ
ない。
場合、アルミ合金の熱膨張率２３Ｘ １０乏’（：に比
ベセラミックスのそれはアルミ合金の半分以下であるた
め、熱膨張差に対応した収縮応力がセラミックスに作用
し、またアルミ合金にも引張応力が作用することにより
セラミックスの破壊またはアルミ合金の破壊は避けられ
ない。
そこで１メを来はこの鋳ぐるみ金属の収縮応力を緩和す
るために熱膨張率がセラミックスのそれに近いアンバー
（Ｎｉ合金）のような材料を中間層としてセラミックス
の鋳ぐるみ部局縁に挿入した後、目的金属を鋳込んでい
る。
るために熱膨張率がセラミックスのそれに近いアンバー
（Ｎｉ合金）のような材料を中間層としてセラミックス
の鋳ぐるみ部局縁に挿入した後、目的金属を鋳込んでい
る。
このような緩衝部材を介して綺ぐるむ方法は、セラミッ
クスと緩衝部材とをうまく整合さ七る必要があるため、
セラミック部材と緩衝部材とのハメ合い公差の精度を厳
しく管理する必要があり加工コストが高価となる欠点が
ある。
クスと緩衝部材とをうまく整合さ七る必要があるため、
セラミック部材と緩衝部材とのハメ合い公差の精度を厳
しく管理する必要があり加工コストが高価となる欠点が
ある。
本発明は鋳ぐるみ部材料の熱１１１張率をセラミ・ノク
スのそれに近づけることによっζ鋳ぐるみ部の残留応力
を低減し、セラミックス及び鋳ぐるみ金属の破壊を防止
したセラミックスと金属の接合方法の提供にある。
スのそれに近づけることによっζ鋳ぐるみ部の残留応力
を低減し、セラミックス及び鋳ぐるみ金属の破壊を防止
したセラミックスと金属の接合方法の提供にある。
かかる目的は、セラミックスを金属で鋳ぐるむ場合にお
いて、鋳ぐるみ部に熱膨張率の小さなセラミック繊維ま
たはカーボン繊維を予め配設した後、金属溶湯を鋳込む
ことによって、セラミ・ノクス鋳ぐるみ部局縁をセラミ
・ツク繊維またはカーボン繊維と金属とで複合材化さゼ
て、熱１１１張率を低下させ、セラミック部材及び金属
部材の鋳ぐるみ残留応力による破壊を防止することを特
徴とし六：セラミックスと金属の接合方法によって達成
される。
いて、鋳ぐるみ部に熱膨張率の小さなセラミック繊維ま
たはカーボン繊維を予め配設した後、金属溶湯を鋳込む
ことによって、セラミ・ノクス鋳ぐるみ部局縁をセラミ
・ツク繊維またはカーボン繊維と金属とで複合材化さゼ
て、熱１１１張率を低下させ、セラミック部材及び金属
部材の鋳ぐるみ残留応力による破壊を防止することを特
徴とし六：セラミックスと金属の接合方法によって達成
される。
ここで第１図はアルミ合金に各種繊維の含有量を変化さ
ゼた場合の複合材料の熱膨張率の変化を示したものであ
る。この図からアルミ合金複合材料は各種セラミックス
またはカーボン繊維の含有量の増加とともに熱膨張率が
一様に低下し°ζいることが理解される。
ゼた場合の複合材料の熱膨張率の変化を示したものであ
る。この図からアルミ合金複合材料は各種セラミックス
またはカーボン繊維の含有量の増加とともに熱膨張率が
一様に低下し°ζいることが理解される。
従っ”Ｃ１セラミックスを綺ぐるむに際して、鋳ぐるみ
部の熱膨張率を鋳ぐるみ対象のセラミックスの熱膨張率
に合わせるには、配設する各種繊維を適当量に調整すれ
ば、セラミックスの熱膨張率と同等の熱膨張率をもった
アルミ合金複合材料とすることができる。
部の熱膨張率を鋳ぐるみ対象のセラミックスの熱膨張率
に合わせるには、配設する各種繊維を適当量に調整すれ
ば、セラミックスの熱膨張率と同等の熱膨張率をもった
アルミ合金複合材料とすることができる。
以下添付図面に基づいて本発明の実施例について説明す
る。第２図は本発明にかかる内燃機関用セラミッククラ
ウン鋳ぐるみピストンの断面図である。セラミックピス
トンクラウンｌは窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、ジル
コニア、゛リイアロン等から構成されている。鋳ぐるみ
部２はセラミック繊維、カーボン繊維等で強化されると
ともに熱膨張率を低減さゼた複合材からなっている。ピ
ストン本体３はアルミ合金からなっている。
る。第２図は本発明にかかる内燃機関用セラミッククラ
ウン鋳ぐるみピストンの断面図である。セラミックピス
トンクラウンｌは窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、ジル
コニア、゛リイアロン等から構成されている。鋳ぐるみ
部２はセラミック繊維、カーボン繊維等で強化されると
ともに熱膨張率を低減さゼた複合材からなっている。ピ
ストン本体３はアルミ合金からなっている。
次に前記ピストンの製造方法の具体的実施例について説
明する。
明する。
実施例１
ピストンクラウン１に窒化珪素を用いた場合、その熱膨
張率は３．５ Ｘ ＩＯ身”ｃであるから、第１図から
理解されるように炭素樺維なら６０Ｖｏ１％、黒鉛繊維
なら２５Ｖｏ １％の繊維含有量となるように鋳ぐるみ
部２にこれら繊維をセラミッククラウン１と同時に配設
させた後、゛ｙアルミ合金鋳込むことによって、ピスト
ン本体３を鋳造成形するとともに、鋳ぐるみ部２の熱膨
張率が窒化珪素の３．５×１０°ン℃と同等となり収縮
作用が軽減されるため、鋳ぐるみ部２での破損の危険が
ない複合ピストンを構成することができる。
張率は３．５ Ｘ ＩＯ身”ｃであるから、第１図から
理解されるように炭素樺維なら６０Ｖｏ１％、黒鉛繊維
なら２５Ｖｏ １％の繊維含有量となるように鋳ぐるみ
部２にこれら繊維をセラミッククラウン１と同時に配設
させた後、゛ｙアルミ合金鋳込むことによって、ピスト
ン本体３を鋳造成形するとともに、鋳ぐるみ部２の熱膨
張率が窒化珪素の３．５×１０°ン℃と同等となり収縮
作用が軽減されるため、鋳ぐるみ部２での破損の危険が
ない複合ピストンを構成することができる。
実施例２
ピストンクラウン１にジルコニアを用いた場合、その熱
ｌ１Ｍ張率μｌ１ Ｘ １ｌｊ−／ ”ｃであるから、
第１図から理解されるように黒鉛繊維なら６シｏ１％、
炭素繊維なら１５Ｖｏ１％、炭化珪素繊維なら５ＱＶｏ
１％を鋳ぐるみ部２にこれら繊維をセラミッククラウン
１と同時に配設さセた後、アルミ合金を鋳込むことによ
って、ピストン本体３を鋳造成形する゛とともに、綺ぐ
るみ部２の熱膨張率がシルコニ゛ｒの１ＩＸＩＱ／’Ｃ
と同等となり収縮作用が軽減されるため、鋳ぐるみ部２
での破損の危険がない複合ピストンを構成することがで
きる。
ｌ１Ｍ張率μｌ１ Ｘ １ｌｊ−／ ”ｃであるから、
第１図から理解されるように黒鉛繊維なら６シｏ１％、
炭素繊維なら１５Ｖｏ１％、炭化珪素繊維なら５ＱＶｏ
１％を鋳ぐるみ部２にこれら繊維をセラミッククラウン
１と同時に配設さセた後、アルミ合金を鋳込むことによ
って、ピストン本体３を鋳造成形する゛とともに、綺ぐ
るみ部２の熱膨張率がシルコニ゛ｒの１ＩＸＩＱ／’Ｃ
と同等となり収縮作用が軽減されるため、鋳ぐるみ部２
での破損の危険がない複合ピストンを構成することがで
きる。
なお理想的には鋳ぐるみ部２における鋳ぐるみ残留応力
が皆無であることが望ましいが、セラミックス及び°１
ルミ複合（強化）合金の強度」二から許容しうる程度の
残留応力が残存してもかまわない。この場合の繊維含有
量は前述の値より少なくてもよい。
が皆無であることが望ましいが、セラミックス及び°１
ルミ複合（強化）合金の強度」二から許容しうる程度の
残留応力が残存してもかまわない。この場合の繊維含有
量は前述の値より少なくてもよい。
以上より明らかなように、本発明法によれば鋳ぐるみ部
材料の熱膨張率を各種セラミックスのそれに近づけるこ
とができ、従って鋳ぐるみ部の残留応力を低減しセラミ
ックス及びＷｉぐるみ金属の破壊を防止できる利点があ
る。
材料の熱膨張率を各種セラミックスのそれに近づけるこ
とができ、従って鋳ぐるみ部の残留応力を低減しセラミ
ックス及びＷｉぐるみ金属の破壊を防止できる利点があ
る。
加えて本発明によればセラミック綺ぐるみ部分の加工精
度は緩和され、従って焼結後の仕上加工は不要となり、
加工コストを大幅に（低下できる利点がある。
度は緩和され、従って焼結後の仕上加工は不要となり、
加工コストを大幅に（低下できる利点がある。
第１図ば各種＃＠維複合アルミ合金の繊維含有量と複合
月の熱膨張率との関係を示４°グラフ、第２図はｂラミ
ッククラウン紡ぐるのピストンの断面図を示す。 １−−−−むラミッククラウン ２−−−−一梼ぐるみ部 ３−−−−−ピストン本体 出願人 ｌ・フタ自動１ｊ９１末人 第１０
月の熱膨張率との関係を示４°グラフ、第２図はｂラミ
ッククラウン紡ぐるのピストンの断面図を示す。 １−−−−むラミッククラウン ２−−−−一梼ぐるみ部 ３−−−−−ピストン本体 出願人 ｌ・フタ自動１ｊ９１末人 第１０
Claims (1)
- セラミックスを金属で鋳ぐるむ場合において、セラミッ
クス鋳ぐるみ部局縁に熱膨張率の小さなセラミック繊維
またはカーボン繊維を予め配設した後、金属溶湯を鋳込
むことによって、セラミックス鋳ぐるみ部局縁をセラミ
ック繊維またはカーボンｉｎ １１４ｉと金属とで複合
材化させたことを特徴としたセラミックスと金属の接合
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17558482A JPS5964150A (ja) | 1982-10-06 | 1982-10-06 | セラミツクスと金属の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17558482A JPS5964150A (ja) | 1982-10-06 | 1982-10-06 | セラミツクスと金属の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5964150A true JPS5964150A (ja) | 1984-04-12 |
Family
ID=15998635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17558482A Pending JPS5964150A (ja) | 1982-10-06 | 1982-10-06 | セラミツクスと金属の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5964150A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61189864A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-23 | Daido Steel Co Ltd | セラミクス−金属複合体の製法 |
| FR2608476A1 (fr) * | 1986-12-18 | 1988-06-24 | Peugeot | Procede de fabrication de pieces metalliques coulees comportant un insert en matiere ceramique |
| US5657811A (en) * | 1993-06-04 | 1997-08-19 | Pcc Composites, Inc. | Cast-in hermetic electrical feed-throughs |
| JP2009154181A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Nihon Ceratec Co Ltd | 複合部材およびその製造方法 |
| US10493677B2 (en) * | 2014-11-21 | 2019-12-03 | Solvay Specialty Polymers Usa, Llc | Overmolded inserts and methods for forming the same |
-
1982
- 1982-10-06 JP JP17558482A patent/JPS5964150A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61189864A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-23 | Daido Steel Co Ltd | セラミクス−金属複合体の製法 |
| FR2608476A1 (fr) * | 1986-12-18 | 1988-06-24 | Peugeot | Procede de fabrication de pieces metalliques coulees comportant un insert en matiere ceramique |
| US5657811A (en) * | 1993-06-04 | 1997-08-19 | Pcc Composites, Inc. | Cast-in hermetic electrical feed-throughs |
| JP2009154181A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Nihon Ceratec Co Ltd | 複合部材およびその製造方法 |
| US10493677B2 (en) * | 2014-11-21 | 2019-12-03 | Solvay Specialty Polymers Usa, Llc | Overmolded inserts and methods for forming the same |
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