JPS5966967A - 耐熱性軽合金部材およびその製造方法 - Google Patents
耐熱性軽合金部材およびその製造方法Info
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- JPS5966967A JPS5966967A JP57177822A JP17782282A JPS5966967A JP S5966967 A JPS5966967 A JP S5966967A JP 57177822 A JP57177822 A JP 57177822A JP 17782282 A JP17782282 A JP 17782282A JP S5966967 A JPS5966967 A JP S5966967A
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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- B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Laminated Bodies (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】
この発明に１内燃橢関用ビス１−ン等に使用される耐熱
性を有覆る軽合金部＋５およびその製造方法に関するも
のである。
性を有覆る軽合金部＋５およびその製造方法に関するも
のである。
周知のようにアルミニウム台金ウマグネシウム合金等の
いわゆる軽合金材料は軽量である反面、耐熱性おＪ：び
断熱性に劣る欠点があり、そのためこれらの軽合金材１
１をそのまま高温雰囲気に使用するのは困難である。そ
こで従来から、軽量性が要求されしかも耐熱性、断熱性
が要求される部材、例えば内燃機関用ビスＩ・ンやシリ
ンダヘッド燃焼室にこれらの軽合金材料を適用可能にづ
るため、軽合金材ｒ１からなる母材表面に耐熱性、断熱
性を有する表面層を設けることが種々提案されている。
いわゆる軽合金材料は軽量である反面、耐熱性おＪ：び
断熱性に劣る欠点があり、そのためこれらの軽合金材１
１をそのまま高温雰囲気に使用するのは困難である。そ
こで従来から、軽量性が要求されしかも耐熱性、断熱性
が要求される部材、例えば内燃機関用ビスＩ・ンやシリ
ンダヘッド燃焼室にこれらの軽合金材料を適用可能にづ
るため、軽合金材ｒ１からなる母材表面に耐熱性、断熱
性を有する表面層を設けることが種々提案されている。
すなわち、第１の方法としては、セラミックあるいは耐
火金属からなる成形加工品をボルト締結や機械的カシメ
、あるいは溶接等によって軽合金製母材表面に結合する
方法があり、また第２の方法としては、セラミックある
いは耐火金属を銹包み法により軽合金製母材に一体化す
る方法があり、さらに第３の方法どしては、溶射法、陽
極酸化法あるいはメッキ法等により軽合金製母材表面を
被）Ｗもしくは表面処理づる方法がある。しかしながら
これらの従来方法では次のような問題があった。
火金属からなる成形加工品をボルト締結や機械的カシメ
、あるいは溶接等によって軽合金製母材表面に結合する
方法があり、また第２の方法としては、セラミックある
いは耐火金属を銹包み法により軽合金製母材に一体化す
る方法があり、さらに第３の方法どしては、溶射法、陽
極酸化法あるいはメッキ法等により軽合金製母材表面を
被）Ｗもしくは表面処理づる方法がある。しかしながら
これらの従来方法では次のような問題があった。
１なわらアルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽合
金４４ ＃！ｔはその熱膨張率が著しく高く、耐熱性、
Ｉ（！ｉ熱性を有づる表面層の材料として用いられ−（
いるセラミックや耐火金属の熱膨張率との差が大きいた
め、熱サイクルを受けた場合にその熱膨張率の差に起因
して表面層に亀裂が発生したり剥ＰＪｉ Ｌ、、たりし
易く、したがって耐久性に欠ける問題があった。また特
に表面層の耐熱・断熱材料としＣｔ＝ラミックを用いか
つ前記第１または第２の方法を適用する場合、セラミッ
クの成形および加工を要ツることになるが、セラミック
はその成形、加工が容易ではなく、成形、加工のコスト
が嵩むから、全体の製造コストも高くならざるを得ない
問題がある。一方表面層として耐火金属を用いた場合、
それ自体の断熱性はさほど良好ではなく、したがって充
分な断熱性を有する軽合金部材を１りることは回動であ
った。さらに前記第３の方法では、表面層をある程度以
上厚くすることはコスト等の点から困難であり、したが
って充分な断熱性を得ることは困難であった。
金４４ ＃！ｔはその熱膨張率が著しく高く、耐熱性、
Ｉ（！ｉ熱性を有づる表面層の材料として用いられ−（
いるセラミックや耐火金属の熱膨張率との差が大きいた
め、熱サイクルを受けた場合にその熱膨張率の差に起因
して表面層に亀裂が発生したり剥ＰＪｉ Ｌ、、たりし
易く、したがって耐久性に欠ける問題があった。また特
に表面層の耐熱・断熱材料としＣｔ＝ラミックを用いか
つ前記第１または第２の方法を適用する場合、セラミッ
クの成形および加工を要ツることになるが、セラミック
はその成形、加工が容易ではなく、成形、加工のコスト
が嵩むから、全体の製造コストも高くならざるを得ない
問題がある。一方表面層として耐火金属を用いた場合、
それ自体の断熱性はさほど良好ではなく、したがって充
分な断熱性を有する軽合金部材を１りることは回動であ
った。さらに前記第３の方法では、表面層をある程度以
上厚くすることはコスト等の点から困難であり、したが
って充分な断熱性を得ることは困難であった。
この発明は以上の事情に禰みてなされ１．：ｂので、軽
合金材料の有する軽量性を活かし、かつ耐熱性、断熱性
に優れ、しかも耐久１ｔ、生産性の良好な軽合金部材お
よびその製造方法を提供することを目的どするものであ
る。
合金材料の有する軽量性を活かし、かつ耐熱性、断熱性
に優れ、しかも耐久１ｔ、生産性の良好な軽合金部材お
よびその製造方法を提供することを目的どするものであ
る。
すなわちこの発明の軽合金部材は、軽合金材料からなる
本体の表面に、その本体側から表面側へ向けて、軽合金
材料よりも熱伝導率および熱膨張率が小さい耐熱性のｍ
ｔｉおよび軽合金材料を複合一体化しＣなる繊Ｍ／合金
金複合祠と、耐熱合金からなる溶射層とが、その順に形
成されていることを特徴とするものである。
本体の表面に、その本体側から表面側へ向けて、軽合金
材料よりも熱伝導率および熱膨張率が小さい耐熱性のｍ
ｔｉおよび軽合金材料を複合一体化しＣなる繊Ｍ／合金
金複合祠と、耐熱合金からなる溶射層とが、その順に形
成されていることを特徴とするものである。
またこの発明の軽合金部材製造方法は、鋳型内面の所要
箇所に繊維成形体を配置した状態で鋳型内に軽合金溶湯
を注湯し、溶湯鍛造を行って前記繊維成形体の繊維間に
軽合金を含浸させ、これによりＩＪｉ紺と軽合金どが複
合された複合層を表面に有するブロックを得、次いで前
記複合層の−Ｌに耐熱合金を溶＠１することを特徴とす
るものである。
箇所に繊維成形体を配置した状態で鋳型内に軽合金溶湯
を注湯し、溶湯鍛造を行って前記繊維成形体の繊維間に
軽合金を含浸させ、これによりＩＪｉ紺と軽合金どが複
合された複合層を表面に有するブロックを得、次いで前
記複合層の−Ｌに耐熱合金を溶＠１することを特徴とす
るものである。
以■この発明の詳細な説明する。
第１図（，１この弁明に係る軽合金部材の一例を示Ｊも
の（′（偽り、Ｉルミニウム合金あるいはマグネジｒ″
７ム合金等の軽合金（４判からなる本体１の表面１；１
１：ｌ 、無！＋ｌＩ樺絹あるいは金属４１紐等の耐熱
性の繊維ど６１′目−軒合金材第１１とを複合一体化し
てなる繊維７・′軽合金１９合層２が本体１と接して形
成されており、その複合層２の上には耐熱合金溶射層３
が形成されている。
の（′（偽り、Ｉルミニウム合金あるいはマグネジｒ″
７ム合金等の軽合金（４判からなる本体１の表面１；１
１：ｌ 、無！＋ｌＩ樺絹あるいは金属４１紐等の耐熱
性の繊維ど６１′目−軒合金材第１１とを複合一体化し
てなる繊維７・′軽合金１９合層２が本体１と接して形
成されており、その複合層２の上には耐熱合金溶射層３
が形成されている。
上）ボの本体１および各層２．３につい−Ｃさらに詳１
１１１１；−説明すると、軽合金製本体１は各種のアル
ミニ・′７ム合金やマグネシウム合金の内から部材の本
体部弁じＷ求される特性に応じた材料を選択すれば良い
。またこの本体１の使用される軽合金材１１と複合層２
に使用される軽合金材料とは同種のものであるから、そ
の合金材料としては複合層２にお【する繊維との複合性
が良好なものを選択することが望ましい。
１１１１；−説明すると、軽合金製本体１は各種のアル
ミニ・′７ム合金やマグネシウム合金の内から部材の本
体部弁じＷ求される特性に応じた材料を選択すれば良い
。またこの本体１の使用される軽合金材１１と複合層２
に使用される軽合金材料とは同種のものであるから、そ
の合金材料としては複合層２にお【する繊維との複合性
が良好なものを選択することが望ましい。
前記織紺／軽合金複合Ｎ２は、後述するような無機繊維
もしくは金属繊維等の耐熱性の繊維と、本体１を構成覆
る軽合金材ｒ１と同種の軽合金材料とを複合一体化して
なるものであり、その繊維としては軽合金材１１よりも
熱膨張率および熱転３＃率が低いものを用いる。このよ
うに複合ＦＰ１２中の繊維どして熱膨張率が軽合金材ｒ
＋よりも低いものを選択することによって、複合層全体
としての熱膨張率を軽合金製本体１よりも低くして、そ
の複合層２の熱膨張率を耐熱合金溶射層３の熱膨張率に
近付けるかまたは一致させることができる。ここで、打
合金製の本体１の熱膨張率に比較し、耐熱合金溶射層４
の熱膨張率は著しく小さく、例えばアルミニウム合金に
おいて２０〜２３ Ｘ １０７ ｄｅ−に ０、マグネシウム合金において２０〜２６Ｘ１０／ ｄ
ｅｇに対し耐熱合金溶射層においては後述する如く通常
は１２〜１８ Ｘ １０、−’ｄｅｏ程度であるから、
その間に前記複合層２が介在しなければ、使用中の加熱
冷却の繰返しによる軽合金製本体１の膨張、収縮によっ
て耐熱合金溶射層３が剥離したり亀裂を生じたりするが
、上述のように耐熱合金溶射層３と水体１との間【こ複
合層２４介在さぜしかもその複合層２中の繊イとして本
体１の軽合金材ｒ１よりち熱膨張２？７が低いしのを用
いてその複合層２の全体の熱膨張率を耐熱合金溶射層３
に近付（ブるか４たは一致させることにより、耐熱合金
）Ｒ用層３の亀裂光牛や剥離を防止することができる。
もしくは金属繊維等の耐熱性の繊維と、本体１を構成覆
る軽合金材ｒ１と同種の軽合金材料とを複合一体化して
なるものであり、その繊維としては軽合金材１１よりも
熱膨張率および熱転３＃率が低いものを用いる。このよ
うに複合ＦＰ１２中の繊維どして熱膨張率が軽合金材ｒ
＋よりも低いものを選択することによって、複合層全体
としての熱膨張率を軽合金製本体１よりも低くして、そ
の複合層２の熱膨張率を耐熱合金溶射層３の熱膨張率に
近付けるかまたは一致させることができる。ここで、打
合金製の本体１の熱膨張率に比較し、耐熱合金溶射層４
の熱膨張率は著しく小さく、例えばアルミニウム合金に
おいて２０〜２３ Ｘ １０７ ｄｅ−に ０、マグネシウム合金において２０〜２６Ｘ１０／ ｄ
ｅｇに対し耐熱合金溶射層においては後述する如く通常
は１２〜１８ Ｘ １０、−’ｄｅｏ程度であるから、
その間に前記複合層２が介在しなければ、使用中の加熱
冷却の繰返しによる軽合金製本体１の膨張、収縮によっ
て耐熱合金溶射層３が剥離したり亀裂を生じたりするが
、上述のように耐熱合金溶射層３と水体１との間【こ複
合層２４介在さぜしかもその複合層２中の繊イとして本
体１の軽合金材ｒ１よりち熱膨張２？７が低いしのを用
いてその複合層２の全体の熱膨張率を耐熱合金溶射層３
に近付（ブるか４たは一致させることにより、耐熱合金
）Ｒ用層３の亀裂光牛や剥離を防止することができる。
なお本体１の軽合金材料と複合層２中の軽合金材ｆ１は
前述のように同種のものを用いて連続一体化されるから
、本体１と複合層２とのＩＩ＋においＣ剥廁ｔが生じる
ｄ３それはなく、また複合層２は繊維によって強化され
でいるから、亀裂が発生覆るお工れが少ない。また前）
ホのように複含鈎２中の繊維として本体１の軽合金材料
よりも熱伝導率が低いものを用いることにより、複合層
２の全体どしての熱伝導率か軽合金製本体１よりも低く
なるため、複合層２が軽合金製本体１（こ苅する断熱層
とじζ作用し、本体１の高温による軟化や劣化を防止り
ることができる。なおこのように中間の複合層２に断熱
層とし又の作用を充分に発揮させるｌ、めには、その厚
みを比較的大きくすることが望ましいが、この層は繊維
と軽合金材１’ｌとを複合したものであって、後述する
製造方法の説明において詳述するように相当程度まで厚
くすることが可能である。
前述のように同種のものを用いて連続一体化されるから
、本体１と複合層２とのＩＩ＋においＣ剥廁ｔが生じる
ｄ３それはなく、また複合層２は繊維によって強化され
でいるから、亀裂が発生覆るお工れが少ない。また前）
ホのように複含鈎２中の繊維として本体１の軽合金材料
よりも熱伝導率が低いものを用いることにより、複合層
２の全体どしての熱伝導率か軽合金製本体１よりも低く
なるため、複合層２が軽合金製本体１（こ苅する断熱層
とじζ作用し、本体１の高温による軟化や劣化を防止り
ることができる。なおこのように中間の複合層２に断熱
層とし又の作用を充分に発揮させるｌ、めには、その厚
みを比較的大きくすることが望ましいが、この層は繊維
と軽合金材１’ｌとを複合したものであって、後述する
製造方法の説明において詳述するように相当程度まで厚
くすることが可能である。
上述のような複合層２中の耐熱性繊維としては、具体的
には炭素、アルミナ（八ｌ！２０３ ） 、アルミナ−
シリカ（八９２０３−８ｉＯ２）、炭化珪素（ＳｉＣ）
等の無機長繊維もしくはそれらの短ｍ維、タングステン
、ステンレス鋼等の金属長繊維もしくはそれらの金Ｒ短
繊維、さらには八ｌ！２０３ 、ＳｉＣ。
には炭素、アルミナ（八ｌ！２０３ ） 、アルミナ−
シリカ（八９２０３−８ｉＯ２）、炭化珪素（ＳｉＣ）
等の無機長繊維もしくはそれらの短ｍ維、タングステン
、ステンレス鋼等の金属長繊維もしくはそれらの金Ｒ短
繊維、さらには八ｌ！２０３ 、ＳｉＣ。
Ｓｉ３Ｎ４ 、Ｋ２ Ｔｉｅ ０＋３ （チタン酸カ
リウム）等のボイスカーのうちから適宜選択して用いれ
ば良い。なお、軽合金との複合性を良好にづるために、
前記Ｉ１ｍとして予め軽合金溶湯の濡れ性が良好な物質
あるいは軽合金自体をコーティングしたものを用いても
良い。
リウム）等のボイスカーのうちから適宜選択して用いれ
ば良い。なお、軽合金との複合性を良好にづるために、
前記Ｉ１ｍとして予め軽合金溶湯の濡れ性が良好な物質
あるいは軽合金自体をコーティングしたものを用いても
良い。
前記複合層におけるＩｌ維の配合割合は特には限定され
ないが、所期の断熱性を付与ししかも熱膨張率を低下き
せるためには、体積割合にして２％程度以上が望ましく
、一方１ｆｉｌの割合が５０％を越えれば繊組ど軽合金
との複合が困難となるから、通常は２・〜５０％程度の
範囲内と覆ることが望ましい。また複合層２の厚みは、
部材の用途によっても異なるが、通常は２〜３０ ｍ
ｎ１程度とすることか望ましい。２ｎ＋ｎ＋未満では充
分な断熱性を得ることが困難となることがある。複合層
による断熱性を良りｒに１Ｊるためには可及的に厚いこ
とが望ましいが、３０ｍｍを越えＣ厚くしてもいたずら
にコスト増大を招くだ（）である。
ないが、所期の断熱性を付与ししかも熱膨張率を低下き
せるためには、体積割合にして２％程度以上が望ましく
、一方１ｆｉｌの割合が５０％を越えれば繊組ど軽合金
との複合が困難となるから、通常は２・〜５０％程度の
範囲内と覆ることが望ましい。また複合層２の厚みは、
部材の用途によっても異なるが、通常は２〜３０ ｍ
ｎ１程度とすることか望ましい。２ｎ＋ｎ＋未満では充
分な断熱性を得ることが困難となることがある。複合層
による断熱性を良りｒに１Ｊるためには可及的に厚いこ
とが望ましいが、３０ｍｍを越えＣ厚くしてもいたずら
にコスト増大を招くだ（）である。
なＪ３また、繊組／軽合金複合層２は、軽合金本体１の
側と白１熱合金溶剣層３の側との熱膨張率の変化をより
連続的にするために、繊維の密度を軽合金本体の側で低
く、耐熱合金溶銅層３の側で高くし’Ｕ心良い。この場
合の繊維密度の変化は連続的でも良く、また段階的でも
良い。
側と白１熱合金溶剣層３の側との熱膨張率の変化をより
連続的にするために、繊維の密度を軽合金本体の側で低
く、耐熱合金溶銅層３の側で高くし’Ｕ心良い。この場
合の繊維密度の変化は連続的でも良く、また段階的でも
良い。
次に耐熱合金溶射Ｒ３は、複合層２の表面を覆うことに
よって部材表面の耐熱性、耐食性を向上させるためのも
のであり、したがってこの溶ｔＡ層３に使用される耐熱
合金としては、耐熱性、耐食性に優れ、しかも望ましく
は複合層２どの密着性が良好なものを選択する。このよ
うな耐熱合金としては例えば１８−８ステンレス鋼等の
ステンレス鋼、あるいはＱｊｌＯ〜４０％および残部Ｎ
ｉからなるＮ； −Ｏｒ金合金あるいは八Ｑ３〜２０％
および残部Ｎ：からなるＡ２合金、あるいはＱｊｌＯ〜
４０％、へＱ２〜１０％残部ＮｉからなるＮｉ Ｏｒ
−Ａ９合金、さらにはＱｊｌＯ〜４０％、八Ｑ２〜１０
％、Ｙｏ、１〜１％、残部Ｎ：からなるＮｉ Ｃｒ−
へＱ−Ｙ合金等がある。なおここで例示した各合金の熱
心？Ｊｌ率はいずれも１２〜１８×１０／ｄｅｇ程度で
ある。
よって部材表面の耐熱性、耐食性を向上させるためのも
のであり、したがってこの溶ｔＡ層３に使用される耐熱
合金としては、耐熱性、耐食性に優れ、しかも望ましく
は複合層２どの密着性が良好なものを選択する。このよ
うな耐熱合金としては例えば１８−８ステンレス鋼等の
ステンレス鋼、あるいはＱｊｌＯ〜４０％および残部Ｎ
ｉからなるＮ； −Ｏｒ金合金あるいは八Ｑ３〜２０％
および残部Ｎ：からなるＡ２合金、あるいはＱｊｌＯ〜
４０％、へＱ２〜１０％残部ＮｉからなるＮｉ Ｏｒ
−Ａ９合金、さらにはＱｊｌＯ〜４０％、八Ｑ２〜１０
％、Ｙｏ、１〜１％、残部Ｎ：からなるＮｉ Ｃｒ−
へＱ−Ｙ合金等がある。なおここで例示した各合金の熱
心？Ｊｌ率はいずれも１２〜１８×１０／ｄｅｇ程度で
ある。
なお耐熱合金溶射層３の厚みは、ｉｏｐｍ〜５ｍｍ程度
とすることが望ましい。１０１Ｊ１１以下では充分な耐
熱性が得られないことがあり、一方５＋＋＋ｍを越えれ
ば溶射時間が長時間となって生産性の低下を招くおそれ
がある。
とすることが望ましい。１０１Ｊ１１以下では充分な耐
熱性が得られないことがあり、一方５＋＋＋ｍを越えれ
ば溶射時間が長時間となって生産性の低下を招くおそれ
がある。
以上のようなこの発明の軽合金部材を製造するための具
体的方法は神々考えられるが、そのうらの最も望ましい
製造方法、すなねち本願の第２番目の発明に係る製造方
法を以下に説明する。
体的方法は神々考えられるが、そのうらの最も望ましい
製造方法、すなねち本願の第２番目の発明に係る製造方
法を以下に説明する。
予め前述のような耐熱性の無機ｍＭもしくは金居や）を
紐を、最終製品における繊維／軽合金複合層部分の形状
、＼１法に）１い形状寸法に成型しで、繊キ１１成形体
を作成しておく。次いでこの繊維成形体を、鋳型内面の
所要箇所、すなわち最終製品におりる複合層の位置に対
応覆る部分に配置し、その状態でアルミニウム合金もし
くはマグネシウム合金等の軽合金溶湯を鋳型内に注湯し
、５００〜１５００ｋ（１／ｃ♂程度の高圧を溶湯に加
えて、いわゆる溶湯＠造を行う。斯くすればＩ！雑成形
体の繊維間の空隙に軽合金溶湯が含浸されるから、凝固
後に型内から取出せば、繊維と軽合金とが複合されたれ
（雑／軽合金複合層を表面の所要筒所に有する軽合金ブ
ロックが得られる。すなわちこのブロックは、軽合金か
らなる本体部分と繊維／軽合金複合層どが連続一体化さ
れたものである。なお、溶澗鍛造時における溶湯加圧力
は、軽合金溶湯の凝固まで保持する。
紐を、最終製品における繊維／軽合金複合層部分の形状
、＼１法に）１い形状寸法に成型しで、繊キ１１成形体
を作成しておく。次いでこの繊維成形体を、鋳型内面の
所要箇所、すなわち最終製品におりる複合層の位置に対
応覆る部分に配置し、その状態でアルミニウム合金もし
くはマグネシウム合金等の軽合金溶湯を鋳型内に注湯し
、５００〜１５００ｋ（１／ｃ♂程度の高圧を溶湯に加
えて、いわゆる溶湯＠造を行う。斯くすればＩ！雑成形
体の繊維間の空隙に軽合金溶湯が含浸されるから、凝固
後に型内から取出せば、繊維と軽合金とが複合されたれ
（雑／軽合金複合層を表面の所要筒所に有する軽合金ブ
ロックが得られる。すなわちこのブロックは、軽合金か
らなる本体部分と繊維／軽合金複合層どが連続一体化さ
れたものである。なお、溶澗鍛造時における溶湯加圧力
は、軽合金溶湯の凝固まで保持する。
次いで必要に応じて前記ブロックを機械加工し、［１／
軽合金複合層の表面に耐熱合金を溶射して耐熱合金溶射
層を形成づれば、この発明の軽合金部材が得られる。こ
こで耐熱合金の溶射方法としてはガス式、アーク式、プ
ラズマ式等各種の方法を採用することができるが、プラ
ズマ法が強度上もっとも良い性能が得られる。
軽合金複合層の表面に耐熱合金を溶射して耐熱合金溶射
層を形成づれば、この発明の軽合金部材が得られる。こ
こで耐熱合金の溶射方法としてはガス式、アーク式、プ
ラズマ式等各種の方法を採用することができるが、プラ
ズマ法が強度上もっとも良い性能が得られる。
上述のような製造方法においては、軽合金からなる本体
と繊維／軽合金複合層とが一体に成形され、しかも複合
層中の軽合金が本体部分の軽合金と連続でるから、複合
層と本体との結合弾痕が高く、また製造上も工数が少な
くなって右利である。
と繊維／軽合金複合層とが一体に成形され、しかも複合
層中の軽合金が本体部分の軽合金と連続でるから、複合
層と本体との結合弾痕が高く、また製造上も工数が少な
くなって右利である。
そしてまた、使用するＩｌ維成形体の厚みを変えるだけ
で、複合層の厚みを簡単に変えることができ、したがっ
て耐熱層あるいは熱膨張、収縮に対する緩衝帯として充
分な厚みを複合層に持たせることも容易である。
で、複合層の厚みを簡単に変えることができ、したがっ
て耐熱層あるいは熱膨張、収縮に対する緩衝帯として充
分な厚みを複合層に持たせることも容易である。
以下にこの発明の実施例を記す。
実施例１
４気筒２２００ｃｃデイーゼルエンジン用の外径９０ｍ
ｍの耐熱ビスｌ〜ンについて次のようにこの発明を適用
した。すなわち耐熱性の繊維として熱伝導率が低くしか
も熱膨張率が低いチタン酸カリウムホイスカーを選択し
、（の平均繊維径０．３戸、平均９！！ｉ維長２０戸の
ブーモノ醇カリウムボイスカー（人尿化学薬品株式会７
，１γ１−商品名「デイスモ」）にバインダーとして１
５％コ［コダイルシリ力溶液を添加して、圧縮成型によ
り直径９ｏｍｍ、Ｗさ５ｍｍの円板状の？Ｉ ｌｅｔ成
形体を（ｑだ。この繊維成形体を約８００ ’Ｃに予熱
して、ピストン用高圧鋳造鋳型の下型ヘッド部に配置し
、直ちにＪＩＳ ＡＣ８Ａのアルミニウム合金の７３
０ ℃の溶湯を鋳型内に注渇し、加圧力１０００ ｋ（
Ｊ／ｃｄで加圧していわゆる清潔鍛造を行い、かつその
加圧力を溶湯が完全１、ニ凝固するまで保持して、前記
ｍ雑成形体の繊維間にアルミニウム合金を含浸させた。
ｍの耐熱ビスｌ〜ンについて次のようにこの発明を適用
した。すなわち耐熱性の繊維として熱伝導率が低くしか
も熱膨張率が低いチタン酸カリウムホイスカーを選択し
、（の平均繊維径０．３戸、平均９！！ｉ維長２０戸の
ブーモノ醇カリウムボイスカー（人尿化学薬品株式会７
，１γ１−商品名「デイスモ」）にバインダーとして１
５％コ［コダイルシリ力溶液を添加して、圧縮成型によ
り直径９ｏｍｍ、Ｗさ５ｍｍの円板状の？Ｉ ｌｅｔ成
形体を（ｑだ。この繊維成形体を約８００ ’Ｃに予熱
して、ピストン用高圧鋳造鋳型の下型ヘッド部に配置し
、直ちにＪＩＳ ＡＣ８Ａのアルミニウム合金の７３
０ ℃の溶湯を鋳型内に注渇し、加圧力１０００ ｋ（
Ｊ／ｃｄで加圧していわゆる清潔鍛造を行い、かつその
加圧力を溶湯が完全１、ニ凝固するまで保持して、前記
ｍ雑成形体の繊維間にアルミニウム合金を含浸させた。
凝固後に鋳型から取出して１りられたピストン粗形材を
Ｔ６熱処理し、つづいてその粗形材のヘッド部に直径８
４ ｍｍ、深さ１ｍｍ、隅角面取４５°の皿加工を施し
た。続いて前記皿加工部分に１８−８ステンレス網粉末
をプラズマ溶射法により溶射して、１．Ｏ１厚さの耐熱
合金溶射層を形成した。そして全体を機械加工して目的
とするピストンを得た。轡られたビス１−ンの断面形状
を第２図に示す、第２図において１１はアルミニウム合
金からなるビス１〜ン本体、１２は繊維／′軽合金複合
層としてのチタン酸カリウムボイスカー／アルミニウム
合金複合層、１３は耐熱合金溶射層としてのステンレス
鋼溶射層である。なお１１雑／軽合金層にお【］るＩｌ
ｉ帷（チタン酸カリウムホイスカー）の配合率は、体積
割合で１５％であった。
Ｔ６熱処理し、つづいてその粗形材のヘッド部に直径８
４ ｍｍ、深さ１ｍｍ、隅角面取４５°の皿加工を施し
た。続いて前記皿加工部分に１８−８ステンレス網粉末
をプラズマ溶射法により溶射して、１．Ｏ１厚さの耐熱
合金溶射層を形成した。そして全体を機械加工して目的
とするピストンを得た。轡られたビス１−ンの断面形状
を第２図に示す、第２図において１１はアルミニウム合
金からなるビス１〜ン本体、１２は繊維／′軽合金複合
層としてのチタン酸カリウムボイスカー／アルミニウム
合金複合層、１３は耐熱合金溶射層としてのステンレス
鋼溶射層である。なお１１雑／軽合金層にお【］るＩｌ
ｉ帷（チタン酸カリウムホイスカー）の配合率は、体積
割合で１５％であった。
以上の実施例１により１ｑられたビス１〜ンにお（Ｊる
繊維／軽合金複合層の熱膨張率および表面の耐熱合金溶
射層としての１８−８ステンレス鋼の熱膨張率はともに
約１８ ×１０−” ｄｅｕでほぼ同じであり、したが
って耐熱合金溶射層は熱１ナイクルを受けても剥離や亀
裂の発生が生し難いものとなっていることが明らかであ
る。また繊維、／軽合金複合層に使用されているチタン
酸カリウムボイス力は、低熱伝導（２５℃における熱伝
導率 ０．０＋３Ｃａｌ／ｃｍ−ｓｅｃ −ｄｅＱ ）
であるから、その複合層は断熱に対しても有効である。
繊維／軽合金複合層の熱膨張率および表面の耐熱合金溶
射層としての１８−８ステンレス鋼の熱膨張率はともに
約１８ ×１０−” ｄｅｕでほぼ同じであり、したが
って耐熱合金溶射層は熱１ナイクルを受けても剥離や亀
裂の発生が生し難いものとなっていることが明らかであ
る。また繊維、／軽合金複合層に使用されているチタン
酸カリウムボイス力は、低熱伝導（２５℃における熱伝
導率 ０．０＋３Ｃａｌ／ｃｍ−ｓｅｃ −ｄｅＱ ）
であるから、その複合層は断熱に対しても有効である。
このようなビス１〜ンをエンジンに組込み、耐久試験を
行ったところ、溶ａ１層の亀裂や剥離の発生は全く認め
られず、ビス１ヘンの溶損が生じないことが確認された
。
行ったところ、溶ａ１層の亀裂や剥離の発生は全く認め
られず、ビス１ヘンの溶損が生じないことが確認された
。
実施例２
平均繊報（￥２，８ＪＪＪ棋紺艮１〜６Ｑｍｍのアルミ
ノ−シリカ系短ｉｔ Ｉｆｆに１０％−］］コタ′イル
アルミナ）Ｒ液を添加して、真空）Ｉｌｌ成型により直
径３０１Ｔ１ｍ、厚さ１０ｍｍの円１反状の繊維成形体
を１ｑだ。これをξｒｊ型の底に配置しＵＪＩＳ Δ
Ｃ８Ａのアルミニウム合金（約７４０℃）を注入し、加
圧力１０００ｋＱ、／ Ｃイで加圧して溶湯鍛造を１１
い、その加圧力を溶湯が完全に凝固づるまで保持して、
前記繊維成形体の４０１１ｆ間【こアルミニウム合金を
含浸させた。凝固後に鋳型から取出して、表層に織Ｈ／
アルミニウム合金複合層を右ジるブロックを冑だ。なお
このフロックの複合層における繊維体積率は１０％であ
った。続いて前記複合層の上に、７５％Ｎｉ−１層１％
Ｏｒ−Ｇ％八Ｑの組成の耐熱合金を厚さ １，２ｓ＋ｍ
にプラズマ溶銅してこの発明の軽合金部材を得た。
ノ−シリカ系短ｉｔ Ｉｆｆに１０％−］］コタ′イル
アルミナ）Ｒ液を添加して、真空）Ｉｌｌ成型により直
径３０１Ｔ１ｍ、厚さ１０ｍｍの円１反状の繊維成形体
を１ｑだ。これをξｒｊ型の底に配置しＵＪＩＳ Δ
Ｃ８Ａのアルミニウム合金（約７４０℃）を注入し、加
圧力１０００ｋＱ、／ Ｃイで加圧して溶湯鍛造を１１
い、その加圧力を溶湯が完全に凝固づるまで保持して、
前記繊維成形体の４０１１ｆ間【こアルミニウム合金を
含浸させた。凝固後に鋳型から取出して、表層に織Ｈ／
アルミニウム合金複合層を右ジるブロックを冑だ。なお
このフロックの複合層における繊維体積率は１０％であ
った。続いて前記複合層の上に、７５％Ｎｉ−１層１％
Ｏｒ−Ｇ％八Ｑの組成の耐熱合金を厚さ １，２ｓ＋ｍ
にプラズマ溶銅してこの発明の軽合金部材を得た。
実施例２にＪ二り得られた軽合金部材にお【ノる耐熱合
金溶釦層および繊維／軽合金複合層の２層を通じでの熱
伝導率を測定したところ、０．２０ Ｑａｌ／ｃｍ−
ｓ ・ｄｅｇ テあり、一方前述のＪＩＳ ＡＣ８△
のアルミニウム合金自体の熱伝導率は０．３４Ｃａｌ／
ｃｍ− ｓ − ｄａｇであり、したがって実施例２に
よる軽合金部′＋４は表面の断熱性が鳶しく良好どなっ
ていることが明らかである。
金溶釦層および繊維／軽合金複合層の２層を通じでの熱
伝導率を測定したところ、０．２０ Ｑａｌ／ｃｍ−
ｓ ・ｄｅｇ テあり、一方前述のＪＩＳ ＡＣ８△
のアルミニウム合金自体の熱伝導率は０．３４Ｃａｌ／
ｃｍ− ｓ − ｄａｇであり、したがって実施例２に
よる軽合金部′＋４は表面の断熱性が鳶しく良好どなっ
ていることが明らかである。
なお前記各実施例においては本体おＪ、び複合層の軽合
金材料どし一Ｃアルミニウム合金を用いた場合について
示したが、マグネシウム合金もアルミニウム合金とほぼ
同様の熱膨張率、熱伝導率を有してＪ３す、したがって
マグネシウム合金を用いた場合も同様に実施し冑ること
は明らかである。
金材料どし一Ｃアルミニウム合金を用いた場合について
示したが、マグネシウム合金もアルミニウム合金とほぼ
同様の熱膨張率、熱伝導率を有してＪ３す、したがって
マグネシウム合金を用いた場合も同様に実施し冑ること
は明らかである。
なおまた、実施例においてはピストンに適用した場合に
ついて示したが、この発明の軽合金部材およびその製造
方法は、その他シリンダヘッド燃焼ボート、ターボチャ
ージャケーシング等、種々の部材に適用可能である。
ついて示したが、この発明の軽合金部材およびその製造
方法は、その他シリンダヘッド燃焼ボート、ターボチャ
ージャケーシング等、種々の部材に適用可能である。
さらに、この発明の軽合金部材は、これを他の部材の必
要部分に溶接、ロウ付け、紡包み等の接合技術によって
取付けて使用に供しても良しずこと（、１もらろ／υＣ
ある。
要部分に溶接、ロウ付け、紡包み等の接合技術によって
取付けて使用に供しても良しずこと（、１もらろ／υＣ
ある。
以上の説明で明らかなようにこの発明の軽合金部材【１
、表面の耐熱含金溶絹層と軽合金材料製本体との間（二
、軽合金材オ゛！１どでの軽合金材料よりも熱膨張率お
よび熱伝導率が低い棋やｊ（どを複合一体化してなる複
合層をλ９Ｕたものであり、この複合層【、１世牙１１
の体積）くを変えろことによって複合層全１本どしての
熱膨張率を表面の耐熱合金に近付けもしくは一致させる
ことができ、したがって熟１ｆｔｌ張率の芹による１１
熱合金溶＠’Ｊ ！ＦＪ（７） ！ｖ：Ｊ餠や亀裂の発
生を有効（５二防止でき、また祷合層全体の熱伝導率も
軽合金材料甲独の場合よりも低くなることから、軽合金
製本体に対り゛る断熱性−ム良（〕Ｙであり、したかー
）で高温雰囲気で使用したりあるいはヒー）−υイウル
を受（）る雰囲気で使用しても、本体の溶損や劣化をＩ
Ｒりことなく、高い耐熱性を維持して優れた耐久性を発
揮できるも）のである。
、表面の耐熱含金溶絹層と軽合金材料製本体との間（二
、軽合金材オ゛！１どでの軽合金材料よりも熱膨張率お
よび熱伝導率が低い棋やｊ（どを複合一体化してなる複
合層をλ９Ｕたものであり、この複合層【、１世牙１１
の体積）くを変えろことによって複合層全１本どしての
熱膨張率を表面の耐熱合金に近付けもしくは一致させる
ことができ、したがって熟１ｆｔｌ張率の芹による１１
熱合金溶＠’Ｊ ！ＦＪ（７） ！ｖ：Ｊ餠や亀裂の発
生を有効（５二防止でき、また祷合層全体の熱伝導率も
軽合金材料甲独の場合よりも低くなることから、軽合金
製本体に対り゛る断熱性−ム良（〕Ｙであり、したかー
）で高温雰囲気で使用したりあるいはヒー）−υイウル
を受（）る雰囲気で使用しても、本体の溶損や劣化をＩ
Ｒりことなく、高い耐熱性を維持して優れた耐久性を発
揮できるも）のである。
またこの発明の製造方法によれば、上述のＪこうに邊１
ｔ／．．：特性を有する軽合金部材を比較的簡単かつ容
易にＶ＃造づることかでき、しかも繊維／軽合金複合層
を断熱層として有効な程度の充分な厚みに容易に形成す
ることができる等の効果が得られる。
ｔ／．．：特性を有する軽合金部材を比較的簡単かつ容
易にＶ＃造づることかでき、しかも繊維／軽合金複合層
を断熱層として有効な程度の充分な厚みに容易に形成す
ることができる等の効果が得られる。
第１図はこの発明の軽合金部材のキ（断面図、第２図は
この発明の実施例１におりるビスｌ−ンの軸方向断面図
である。 １・・・水体、 ２・・・繊維７／軽合金複合層、 ３
・・・耐熱合金′ｍｍ石層 出願人 トヨタ自動車株式会社 代理人 弁理士 豊 １）武 久 （ほか１名）
この発明の実施例１におりるビスｌ−ンの軸方向断面図
である。 １・・・水体、 ２・・・繊維７／軽合金複合層、 ３
・・・耐熱合金′ｍｍ石層 出願人 トヨタ自動車株式会社 代理人 弁理士 豊 １）武 久 （ほか１名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （−１）軽合金！４ ！：！からなる本体の土に、その
軽合金ｔ、ｒ Ｉｔ Ｊ、りも熱伝導率おＪ、び熱膨張
率が低い耐熱１１を有づる繊維ａ３よび軽合金材第１を
複合一体化しＣＩＪ−るｆ’ζ朴２軽含企ネク合層と、
耐熱合金からなる）Ｓ０１層とが、本体側から表面側へ
向けてその順に形成ご；れτいイ）ことを特徴とする耐
熱性軽合金部材。 （２）鋳！！」内面の所要箇所に耐熱性を有づる繊維成
形体を配訂し・たＩＪζ態で、鋳型内に軽合金溶湯を注
湯し、溶ｙａ Ｒ３へを行って前記繊維成形体の繊維間
（に軽合金を含浸させ、これにより表面に繊緯／′Ｆｆ
含企１１１含Ｉｆｆをず１づ゛るブロックを得、次に楳
ｉｆｆ ／″軽合金肖合層の土、（二耐熱合金を溶ｑ４
−づることを特＋３′ｉとづる耐熱性軽合金部材の１造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57177822A JPS5966967A (ja) | 1982-10-09 | 1982-10-09 | 耐熱性軽合金部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57177822A JPS5966967A (ja) | 1982-10-09 | 1982-10-09 | 耐熱性軽合金部材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5966967A true JPS5966967A (ja) | 1984-04-16 |
| JPH0333429B2 JPH0333429B2 (ja) | 1991-05-17 |
Family
ID=16037703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57177822A Granted JPS5966967A (ja) | 1982-10-09 | 1982-10-09 | 耐熱性軽合金部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5966967A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59153876A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-01 | Tateho Kagaku Kogyo Kk | セラミツク系針状繊維含有溶射皮膜でコ−テイングされた複合材料 |
| CN111390136A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-07-10 | 江苏拜欧尼克智能科技有限公司 | 一种仿生梯度表面球铁冲头及其加工方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5478325A (en) * | 1977-12-06 | 1979-06-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Production of piston |
| JPS5617421A (en) * | 1979-07-23 | 1981-02-19 | Casio Comput Co Ltd | Display system for progress of initial program load operation |
| JPS5852451A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-28 | Toyota Motor Corp | 耐熱・断熱性軽合金部材およびその製造方法 |
-
1982
- 1982-10-09 JP JP57177822A patent/JPS5966967A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5478325A (en) * | 1977-12-06 | 1979-06-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Production of piston |
| JPS5617421A (en) * | 1979-07-23 | 1981-02-19 | Casio Comput Co Ltd | Display system for progress of initial program load operation |
| JPS5852451A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-28 | Toyota Motor Corp | 耐熱・断熱性軽合金部材およびその製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59153876A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-01 | Tateho Kagaku Kogyo Kk | セラミツク系針状繊維含有溶射皮膜でコ−テイングされた複合材料 |
| JPS6156312B2 (ja) * | 1983-02-22 | 1986-12-02 | Tateho Kagaku Kogyo Kk | |
| CN111390136A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-07-10 | 江苏拜欧尼克智能科技有限公司 | 一种仿生梯度表面球铁冲头及其加工方法 |
| CN111390136B (zh) * | 2020-04-23 | 2021-10-08 | 江苏拜欧尼克智能科技有限公司 | 一种仿生梯度表面球铁冲头及其加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0333429B2 (ja) | 1991-05-17 |
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