JPS60166156A - Production of ceramic-metal composite material - Google Patents

Production of ceramic-metal composite material

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JPS60166156A
JPS60166156A JP2008584A JP2008584A JPS60166156A JP S60166156 A JPS60166156 A JP S60166156A JP 2008584 A JP2008584 A JP 2008584A JP 2008584 A JP2008584 A JP 2008584A JP S60166156 A JPS60166156 A JP S60166156A
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JP
Japan
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insulating layer
molded body
heat insulating
ceramic
ceramic molded
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Application number
JP2008584A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Ohashi
秀樹 大橋
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS60166156A publication Critical patent/JPS60166156A/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product

Abstract

PURPOSE:To apply adequate compressive force to ceramics and to prevent generation of cracking and crazing by disposing a ceramic molding provided with a heat insulating layer on the surface into a metallic mold, preheating the same to the temp. determined by the thickness and porosity of the heat insulating layer and casting a molten metal into the mold. CONSTITUTION:A thermosetting resin such as phenolic resin is coated on the surface of a ceramic molding (having 0.1-2mm. thickness and about 2-85% porosity) to form a heat insulating layer and such molding is disposed in a metallic mold. The molding is preheated to the assigned temp. below the molten metal temp. determined by the thickness and porosity of the heat insulating layer and a molten metal is cast into the mold. The ceramics is free from cracking and crazing in this case and a suitable back pressure is applied to the ceramics by the metallic outside cylinder by which the ceramics is made tough.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、例えば自動車、産業用機械、」二本建設用
機械等の構造部品として使用することができるセラミッ
クス−金属系複合体の製造方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to a method for manufacturing a ceramic-metal composite that can be used as a structural part of, for example, automobiles, industrial machines, double-barreled construction machines, etc. It is related to.

(従来技術) 従来、この種のセラミックス−金属系複合体を金属の鋳
造成形によって製造する方法としては、セラミックス粉
末を所定形状に成形したのち焼結して製作したセラミッ
クス成形体を鋳型内の所定位置にセットしたのち、当該
鋳型内に溶融金属を鋳込むことによって、前記セラミッ
クス成形体を金属により鋳ぐるむようにするものがある
(Prior art) Conventionally, as a method for manufacturing this type of ceramic-metal composite by metal casting, a ceramic molded body produced by molding ceramic powder into a predetermined shape and then sintering it is placed in a predetermined position in a mold. There is a method in which the ceramic molded body is surrounded by metal by casting molten metal into the mold after the ceramic mold is set in position.

しかしながら、このような製造方法では、溶融金属の鋳
込み時に、前記高温の溶融金属がセラミックス成形体に
直接接触するため、セラミックス成形体にかなり大きな
熱衝撃が加わって亀裂を発生することがあり、そのため
セラミックス−金属系複合体の強度が著しく低下したり
、場合によってはセラミックス成形体の欠落を生じるこ
とがあるという問題点があった。
However, in this manufacturing method, when the molten metal is poured, the high-temperature molten metal comes into direct contact with the ceramic molded body, which may cause a fairly large thermal shock to be applied to the ceramic molded body, causing cracks. There have been problems in that the strength of the ceramic-metal composite may be significantly reduced, and in some cases, the ceramic molded body may be missing.

(発明の目的) この発明は、上述したような従来の問題点に着目してな
されたもので、セラミックス−金属系複合体の特にセラ
ミックス部分に割れや欠は等を生じず機械的特性にすぐ
れたセラミックス−金属系複合体を得ることができる製
造方法を提供することを目的としている。
(Purpose of the Invention) The present invention has been made by focusing on the above-mentioned conventional problems, and has been made to provide a ceramic-metal composite that has excellent mechanical properties without cracking or chipping, especially in the ceramic part. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of obtaining a ceramic-metal composite.

(発明の構成) この発明によるセラミックス−金属系複合体の製造方法
は、セラミックス成形体の表面に断熱層を設けたのち、
前記セラミックス成形体を鋳型内にセットし、次いで前
記鋳型内に溶融金属を鋳込むようにしたことを特徴とし
ている。
(Structure of the Invention) The method for manufacturing a ceramic-metal composite according to the present invention includes: providing a heat insulating layer on the surface of a ceramic molded body;
The present invention is characterized in that the ceramic molded body is set in a mold, and then molten metal is poured into the mold.

この発明において、セラミックス成形体を構成するセラ
ミックスとしては、5i3N4(窒化珪素)、炭化珪素
(SiC)等の非酸化物系のもの、あるいはアルミナ(
AfLz 03 ) 、ベリリア(Bed)、カルシア
(Cab)、−Fグネシア(MgO)、シリケート (
Si02)、)リア(T h 02 ) 、チタニア(
T t 02 ) +ウラニア(UO2)、ジルコニア
(Z r02 )等の酸化物系のもの、さらにはムライ
ト(3A交203・2S102)、スピネル(MgOe
A見203)。
In this invention, the ceramic forming the ceramic molded body may be a non-oxide type ceramic such as 5i3N4 (silicon nitride) or silicon carbide (SiC), or alumina (
AfLz 03 ), beryllia (Bed), calcia (Cab), -F gnesia (MgO), silicate (
Si02), ) rear (T h 02), titania (
T t 02 ) + oxide-based materials such as urania (UO2) and zirconia (Z r02 ), as well as mullite (3A cross 203/2S102), spinel (MgOe
Ami 203).

フォルステライト(2MgO・5i02)、ジルコン(
Zr025si02)、サイアロン(Si3N4 ・A
 n 203 )等の複合セラミックスがあり、さらに
は金属を適宜量含めたサーメットなどがあり、これらの
中から適宜選んだ粉末を必要に応じてバインダ等と共に
所定形状例えばエンジン、ポンプ、射出成形機等のシリ
ンダあるいはシリンダライチ、エンジンシリンダヘッド
のポートライナ、ピストンヘッド、エンジンの副燃焼室
、排気マニホールドライナ等の形状に成形したのち、所
定温度で焼成することによって焼結したセラミックス成
形体が使用される。
forsterite (2MgO・5i02), zircon (
Zr025si02), Sialon (Si3N4 ・A
There are composite ceramics such as n203), and there are also cermets containing an appropriate amount of metal, and powders appropriately selected from these are used together with binders as necessary to form predetermined shapes such as engines, pumps, injection molding machines, etc. A ceramic molded body is used, which is formed into the shape of a cylinder or cylinder litchi, engine cylinder head port liner, piston head, engine sub-combustion chamber, exhaust manifold liner, etc., and then sintered by firing at a predetermined temperature. .

また、セラミックス−金属系複合体のうちの金属として
は、鉄または鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム
合金、銅または銅合金、マグネシウムまたはマグネシウ
ム合金等々の種々の金属が使用可能であり、具体的には
、炭素鋼、低合金鋼、マンガン鋼、ニッケル鋼、鋳鉄、
ステンレス鋼、耐熱鋼、ジュラルミン、シルミン、黄銅
、青銅、インコネル、ナイモニツク、/\ステロイ、ス
テライト、ジルカロイなどが使用され、さら番とは粒状
あるいは繊維状等のセラミックスを適宜量含めて強度、
耐摩耗性、耐熱性等を増大させたもの(FRM等)など
も使用される。
Further, various metals such as iron or iron alloy, aluminum or aluminum alloy, copper or copper alloy, magnesium or magnesium alloy can be used as the metal in the ceramic-metal composite, and specifically, carbon steel, low alloy steel, manganese steel, nickel steel, cast iron,
Stainless steel, heat-resistant steel, duralumin, sirumin, brass, bronze, Inconel, Nimonik, /\Stelloy, Stellite, Zircaloy, etc. are used.
Materials with increased wear resistance, heat resistance, etc. (FRM, etc.) are also used.

さらにまた、セラミックス成形体の表面に設けられる断
熱層としては、前記セラミックス成形体を構成するセラ
ミックス系材料や、前記鋳造される金属系材料や、これ
らセラミックス系材料と金属系材料との混合物などが使
用される。この場合、断熱層は熱伝導率が小さいものが
よく、また気孔率を適度に選択した場合に熱伝導率が小
さくなるものがよく、セラミックス成形体との間での熱
膨張率の差が小さいものの方がより好ましい。
Furthermore, the heat insulating layer provided on the surface of the ceramic molded body may be a ceramic material constituting the ceramic molded body, a metal material to be cast, or a mixture of these ceramic materials and metal materials. used. In this case, the heat insulating layer should have a low thermal conductivity, and if the porosity is selected appropriately, the thermal conductivity should be low, and the difference in thermal expansion coefficient between it and the ceramic molded body should be small. It is more preferable.

これはセラミックス成形体に断熱層を設けたのち、当該
セラミックス成形体を予熱した場合において、熱膨張率
の差によって断熱層に亀裂を生じたり剥離したりするの
を防ぐために好ましいことである。
This is preferable in order to prevent the heat insulating layer from cracking or peeling off due to a difference in thermal expansion coefficient when the ceramic molded body is preheated after providing the heat insulating layer on the ceramic molded body.

そして、セラミックス成形体の表面に断熱層を設けるに
際しては、前記断熱層形成材料をプラズマアークや酸素
−アセチレン炎等の熱によってセラミックス成形体表面
に溶射する方法や、前記断熱層形成材料をフェノール樹
脂等の熱硬化性樹脂、コロイダルシリカ、リチウムシリ
ケート、水ガラス等の無機質バインダと共に含む混合液
中にセラミックス成形体を浸漬する方法や、前記混合液
をセラミックス成形体の表面に刷毛あるいはスプレー等
により塗布する方法などを採用することができる。
When providing a heat insulating layer on the surface of a ceramic molded body, there are methods in which the heat insulating layer forming material is thermally sprayed onto the surface of the ceramic molded body using heat such as a plasma arc or an oxygen-acetylene flame, or a method in which the heat insulating layer forming material is coated with phenol resin. A method of immersing a ceramic molded body in a mixed liquid containing a thermosetting resin such as, colloidal silica, lithium silicate, an inorganic binder such as water glass, or applying the mixed liquid to the surface of the ceramic molded body by brushing, spraying, etc. It is possible to adopt methods such as

また、場合によってはセラミックス成形体の表面の一部
にのみ断熱層を形成するために、適宜のマスキングを施
しておくこともありうる。
Further, in some cases, appropriate masking may be applied in order to form a heat insulating layer only on a part of the surface of the ceramic molded body.

そして、断熱層は、上述したようにセラミックス、金属
、サーメットとすることができるが、断熱層の断面方向
において例えばセラミックス成形体側がセラミックス比
が大であり(例えば100%)、中間部分がセラミック
ス/金属比の変化するサーメットであり、金属側が金属
比が大(例えば100%)である層とすることもできる
The heat insulating layer can be made of ceramics, metal, or cermet as described above, but in the cross-sectional direction of the heat insulating layer, for example, the ceramic molded body side has a large proportion of ceramics (for example, 100%), and the middle part is made of ceramics/cermet. It is a cermet with a varying metal ratio, and the metal side can be a layer with a large metal ratio (for example, 100%).

上記した断熱層の厚さは、セラミックス成形体や金属の
材質、鋳込温度、断熱層の材質や気孔率等によっても異
なるが、例えばO,1mn+以上、より好ましくは0.
55+ma+以上、2闘以下となるようにすることがよ
り望ましい。
The thickness of the heat insulating layer described above varies depending on the ceramic molded body, the material of the metal, the casting temperature, the material of the heat insulating layer, the porosity, etc., but is, for example, 0.1 mn+ or more, more preferably 0.2 mn+.
It is more desirable to set it to 55+ma+ or more and 2 fights or less.

この理由は、断熱層の厚さが小さすぎる場合には、溶融
金属の鋳込時にセラミックス成形体に加えられる熱衝撃
が大きすぎ、セラミックス成形体に亀裂や欠落を生じる
おそれが生ずるためである。
The reason for this is that if the thickness of the heat insulating layer is too small, the thermal shock applied to the ceramic molded body during casting of molten metal will be too large, leading to the risk of cracking or chipping of the ceramic molded body.

一方、断熱層の厚さが大きすぎるとセラミックス−金属
系複合体の界面部分に厚い脆弱層が形成されることとな
るので望ましくない。
On the other hand, if the thickness of the heat insulating layer is too large, a thick brittle layer will be formed at the interface of the ceramic-metal composite, which is not desirable.

また、断熱層の気孔率は、断熱層の厚さ、セラミックス
成形体や金属の材質、鋳込温度等によっても異なるが、
通常は2〜85%程度の範囲のものが望ましく、8%以
」二のものがより望ましい。
In addition, the porosity of the heat insulating layer varies depending on the thickness of the heat insulating layer, the material of the ceramic molded body or metal, the casting temperature, etc.
Usually, a range of about 2 to 85% is desirable, and a range of 8% or more is more desirable.

ここで、断熱層の気孔率は2%以上が望ましく、8%以
」−がより望ましいとしたのは、断熱層が多孔質である
ことによって、熱伝導率がより低下し、鋳造時に溶融金
属からセラミックス成形体に伝達される熱流束を低下さ
せることが可能となり、セラミックス成形体の亀裂や欠
落を防止することができるようになるためであり、また
、鋳造時における溶融金属からの熱衝撃によって生ずる
断熱層中の急激な熱応力を多孔質構造体に発生するミク
ロクラックが吸収して、断熱層の剥離を防止することが
できるようになるためである。しかし、気孔率が過大と
なり、例えば85%よりも大きくなると、断熱層の機械
的強度が低下して、複合体の強度、とくに接合強度や耐
振動強度が低下するようになり、また、溶融金属を鋳造
した後の金属の冷却収縮力によって多孔質断熱層が破壊
されやすくなり、断熱層を介してのセラミックス成形体
への金属圧縮力が伝わらないため、セラミックス成形体
部分と金属部分との間における強固な接合が得られなく
なるためである。
The reason why the porosity of the heat insulating layer is preferably 2% or more, and more preferably 8% or more is because the heat conductivity is lower due to the porous nature of the heat insulating layer. This is because it becomes possible to reduce the heat flux transmitted from the molten metal to the ceramic molded body, and it becomes possible to prevent cracking and chipping of the ceramic molded body. This is because the microcracks generated in the porous structure absorb the sudden thermal stress in the heat insulating layer, thereby preventing the heat insulating layer from peeling off. However, if the porosity becomes excessive, for example greater than 85%, the mechanical strength of the heat insulating layer will decrease, and the strength of the composite, especially the bonding strength and vibration resistance, will decrease. The porous heat insulating layer is easily destroyed by the cooling shrinkage force of the metal after casting, and the metal compression force is not transmitted to the ceramic molded body through the heat insulating layer, so the gap between the ceramic molded body part and the metal part is This is because a strong bond cannot be obtained.

次に、上記のようにして、セラミックス成形体の表面に
断熱層を設けたのち、このセラミックス成形体を鋳型内
にセラl−L、次いで前記鋳型内に前記金属の中から選
んでこれを溶解した溶融金属を鋳込み、凝固後に鋳型を
ばらすことにより所定形状のセラミックス−金属系複合
体、例えば内周面側がセラミックス質材料で形成されか
つ外周面側が金属質材料で形成されたエンジン用、射出
成形機用、マッドポンプ用等のシリンダ本体チあるいは
シリンダ本体や、ピストンヘッドがセラミックス質材料
で形成されかつビスI・ン本体が金属質材料で形成され
たピストンや、エンジンシリンダの副燃焼室がセラミッ
クス質材料で形成されかつシリンダ本体が金属質材料で
形成されたシリンダや、セラミックス質材料で内張すし
た排気マニホールド、腐食性液体やマッドスラリーの輸
送用パイプなどを得る。
Next, after providing a heat insulating layer on the surface of the ceramic molded body as described above, the ceramic molded body is placed in a mold with Cera I-L, and then the metal selected from among the metals is melted in the mold. A ceramic-metal composite of a predetermined shape is formed by casting molten metal and dismantling the mold after solidification, such as injection molding for engines where the inner circumferential side is made of ceramic material and the outer circumferential side is made of metallic material. Pistons for engines, mud pumps, etc. whose cylinder bodies or piston heads are made of ceramic materials and whose screw parts are made of metal materials, and engine cylinders whose auxiliary combustion chambers are made of ceramics. To obtain a cylinder made of a quality material and a cylinder body of which is made of a metal material, an exhaust manifold lined with a ceramic material, a pipe for transporting a corrosive liquid or mud slurry, etc.

上記した金属の鋳造成形に使用する鋳型としては、重力
鋳造型、加圧鋳造型(ダイカストや溶湯鍛造を含む)、
遠心鋳造型等の種々の鋳型の中から適宜選択して使用さ
れる。
Molds used for casting the above-mentioned metals include gravity casting molds, pressure casting molds (including die casting and molten metal forging),
The mold is appropriately selected from among various molds such as centrifugal casting molds.

上記複合体を製造するに際しては、溶融金属を鋳込む前
に、セラミックス成形体および断熱層を予熱するように
しておくことも望ましい。この場合、断熱層を設けたセ
ラミックス成形体を鋳型内にセットする前に予熱する方
法や、セットした後に鋳型と共に予熱する方法や、溶融
金属の湯道をセラミックス成形体のセット位置近傍に設
けて溶融金属によって予熱する方法などを採用すること
もできる。
When manufacturing the above composite, it is also desirable to preheat the ceramic molded body and the heat insulating layer before casting the molten metal. In this case, there are two methods: preheating the ceramic molded body with a heat insulating layer before setting it in the mold, preheating it together with the mold after setting it, or providing a runner for molten metal near the position where the ceramic molded body is set. It is also possible to adopt a method of preheating using molten metal.

この予熱に関して、詳細に調べたところ、第1図に示す
範囲(断熱層の気孔率に応じた線よりも上の範囲)に予
熱することがより望ましいことが種々の実験より明らか
となった。すなわち、断熱層の厚さが大きいほどまた断
熱層の気孔率が高いほどセラミックス成形体への溶融金
属による熱衝撃の影響を小さくすることができるので、
予熱温度は鋳込温度に対してより低温にすることができ
る。
When this preheating was investigated in detail, various experiments revealed that it is more desirable to preheat within the range shown in FIG. 1 (a range above the line corresponding to the porosity of the heat insulating layer). In other words, the larger the thickness of the heat insulating layer and the higher the porosity of the heat insulating layer, the smaller the effect of thermal shock caused by molten metal on the ceramic molded body.
The preheating temperature can be lower than the casting temperature.

ここで、第1図に示す範囲での予熱を施すことによって
、断熱層を通しての溶融金属からの熱流型がセラミック
ス成形体にとって大きすぎる場合に、セラミックス成形
体の損傷を防止することができるようになる。この際、
予熱温度によって金属からセラミックス成形体に加えら
れる圧縮力は変化するので、セラミックス成形体の破損
防止。
By performing preheating within the range shown in Figure 1, damage to the ceramic molded body can be prevented if the heat flow from the molten metal through the heat insulating layer is too large for the ceramic molded body. Become. On this occasion,
The compressive force applied from the metal to the ceramic molded body changes depending on the preheating temperature, which prevents damage to the ceramic molded body.

鋳造金属の破損あるいはへたり防止のためにも予熱温度
を十分に考慮することが望ましい。そして、予熱温度が
低いとセラミックス成形体の熱膨張量が小さいため、い
わゆる焼ばめ代”°に相当する部分が大きくなり、金属
の収縮の際におけるセラミックス成形体への圧縮力が過
大になり、セラミックスの強度が低い場合にはこれが破
損し、金属の強度が低い場合には金属が永久変形を生じ
、所望の複合体が得られなくなる。
It is desirable to fully consider the preheating temperature in order to prevent damage or sag of the cast metal. If the preheating temperature is low, the amount of thermal expansion of the ceramic molded body is small, so the portion corresponding to the so-called shrink fit allowance becomes large, and the compressive force on the ceramic molded body becomes excessive when the metal contracts. If the strength of the ceramic is low, it will break, and if the strength of the metal is low, the metal will undergo permanent deformation, making it impossible to obtain the desired composite.

ところで、セラミックス成形体を金属で鋳ぐるむ場合に
おいて、セラミックス成形体をある程度予熱することが
望ましいことはすでに知られていた。しかし、セラミッ
クス成形体に断熱層を設け、この断熱層を設けたセラミ
ックス成形体の予熱温度(セラミツ、クス成形体を鋳型
と共に予熱する場合は鋳型の予熱温度ともいえる)と溶
融金属の鋳込温度との関係については全く調べられてお
らず、断熱層の厚みに対して予熱温度が低すぎるとセラ
ミックス成形体に加えられる熱衝撃が大きくなって当該
セラミックス成形体が割れたりする。そこで、鋭意研究
を進めた結果、第1図に示す関係を得たものである。
By the way, it has already been known that when casting a ceramic molded body with metal, it is desirable to preheat the ceramic molded body to some extent. However, when a heat insulating layer is provided on a ceramic molded body, the preheating temperature of the ceramic molded body provided with this heat insulating layer (or the preheating temperature of the mold when the ceramic or wood molded body is preheated together with the mold) and the casting temperature of the molten metal. There has been no investigation into the relationship between heat and heat, and if the preheating temperature is too low relative to the thickness of the heat insulating layer, the thermal shock applied to the ceramic molded body will become large and the ceramic molded body will crack. As a result of intensive research, we obtained the relationship shown in Figure 1.

かくして、第1図に示す線り以上の予熱温度でセラミッ
クス成形体を予熱して溶融金属を鋳込んで前記セラミッ
クス成形体を鋳ぐるむようにすれば、セラミックス成形
体に加えられる熱衝撃を緩和して亀裂や割れが発生する
のを防ぐことができると同時に、金属の凝固後にセラミ
ックス成形体に金属により適切な圧縮力が付加されたセ
ラミックス−金属系の複合体を得ることができるように
なる。
Thus, by preheating the ceramic molded body at a preheating temperature higher than the line shown in FIG. It is possible to prevent the occurrence of cracks and cracks, and at the same time, it is possible to obtain a ceramic-metal composite in which an appropriate compressive force is applied by the metal to the ceramic molded body after solidification of the metal.

(実施例1) 第2図に示すように、外径=30+lll11.内径=
25mm、長さ:30mmのアルミナ(AuzO3)製
筒状セラミックス成形体1の外周表面に、同じくアルミ
ナ(Al2O2)粉末をプラズマ溶用によって溶剤する
ことにより第1表に示す厚さ0’、2,0.4,0.6
,0.8mmの断熱層2を形成した。なお、このときの
断熱層2の気孔率はいずれも10〜15%の範囲であっ
た。
(Example 1) As shown in FIG. 2, outer diameter = 30 + lll11. Inner diameter =
The outer circumferential surface of a cylindrical ceramic molded body 1 made of alumina (AuzO3) with a diameter of 25 mm and a length of 30 mm is coated with alumina (Al2O2) powder by plasma melting to have a thickness of 0', 2, 0.4, 0.6
, a heat insulating layer 2 of 0.8 mm was formed. Note that the porosity of the heat insulating layer 2 at this time was in the range of 10 to 15%.

次に、上記断熱層2を形成した筒状セラミックス成形体
1、および比較のために断熱層2を形成しない筒状セラ
ミックス成形体1をそれぞれ鋳型内にセットした後に、
同じく第1表に示す温度に前記セラミックス成形体1を
鋳型と共に予熱し、その後、5C313よりなる溶融金
属を鋳込温度1600°Cで鋳込み、凝固によって筒状
金属3を成形した後に鋳型よりセラミックス−金属系複
合体4を取り出した。
Next, after setting the cylindrical ceramic molded body 1 with the heat insulation layer 2 formed thereon and the cylindrical ceramic molded body 1 without the heat insulation layer 2 formed thereon for comparison into the mold,
Similarly, the ceramic molded body 1 and the mold are preheated to the temperature shown in Table 1, and then molten metal made of 5C313 is cast at a casting temperature of 1600°C, and after solidifying to form the cylindrical metal 3, the ceramic body 1 is poured from the mold. The metal composite 4 was taken out.

次いで、複合体4におけるセラミックス成形体1側の割
れの有無を調べたところ、同しく第1表に示す結果とな
った。
Next, the presence or absence of cracks on the ceramic molded body 1 side of the composite body 4 was examined, and the results were also shown in Table 1.

第1表に示すように、断熱層2を設けた場合には、断熱
層2を設けない場合よりも低い予熱温度としたときでも
セラミックス成形体1に割れが生じがたく、断熱層2を
厚くするほど予熱温度を低くしたときでもセラミックス
成形体1に割れが生ずるのを阻止できることが明らかと
なり、第1図に示す結果とよく一致していることが明ら
かとなった。
As shown in Table 1, when the heat insulating layer 2 is provided, the ceramic molded body 1 is less likely to crack even when the preheating temperature is lower than when the heat insulating layer 2 is not provided, and the heat insulating layer 2 is made thicker. It became clear that even when the preheating temperature was lowered, cracks could be prevented from occurring in the ceramic molded body 1, and it was found that the results were in good agreement with the results shown in FIG.

(実施例2) 第2図に示すように、外径:30mm、内径=25+a
m、長さ:30111mのジルコン(Zr02−5 i
 02 )製筒状セラミックス成形体1の外周表面に、
同じくジルコy(Zr02 −5io2)粉末(平均1
00メツシユ)とフェノール樹脂とを1:lに混合した
ものを刷毛によって塗布し、130℃で1時間乾燥する
ことにより、第2表に示す各々厚さ0.2,0.4,0
.6,0.8mmの断熱層2を形成した。
(Example 2) As shown in Fig. 2, outer diameter: 30 mm, inner diameter = 25+a
m, length: 30111 m zircon (Zr02-5 i
02) On the outer peripheral surface of the cylindrical ceramic molded body 1,
Similarly, Zirco y (Zr02-5io2) powder (average 1
A 1:1 mixture of 00 mesh) and phenolic resin was applied with a brush and dried at 130°C for 1 hour to form the respective thicknesses of 0.2, 0.4, and 0.0 as shown in Table 2.
.. A heat insulating layer 2 of 6.0.8 mm was formed.

次に、上記断熱層2を形成した筒状セラミックス成形体
1、および比較のために断熱層2を形成しない筒状セラ
ミックス成形体1をそれぞれ鋳型内にセントしたのちに
、同じく第2表に示す温度に前記セラミックス成形体1
を鋳型と共に予熱し、その後、5C3Iよりなる溶融金
属を鋳込温度1600℃で鋳込み、凝固によって筒状金
属3を成形した後に鋳型よりセラミックス−金属系複合
体4を取り出した。
Next, the cylindrical ceramic molded body 1 with the above-mentioned heat insulating layer 2 formed thereon, and the cylindrical ceramic molded body 1 without the heat insulating layer 2 formed thereon for comparison, were each placed in a mold, and then the molded bodies 1 and 2 were placed in the mold, respectively, and the molded bodies 1 and 2 were placed in the mold. The ceramic molded body 1
was preheated together with a mold, and then a molten metal made of 5C3I was cast at a casting temperature of 1600°C, and after solidifying to form a cylindrical metal 3, a ceramic-metal composite 4 was taken out from the mold.

次いで、複合体4におけるセラミックス成形体1側の割
れの有無を調べたところ、同しく第2表2、・′ 7/″ /′ / / 第2表に示すように、断熱層2を設けた場合には、断熱
層2を設けない場合よりも低い予熱温度としたときでも
セラミックス成形体1に割れが生じがたく、断熱層2を
厚くするほど予熱温度を低くしたときでもセラミックス
成形体1に割れが生ずるのを阻止できることが明らかと
なり、第1図に示す結果とよく一致していることが明ら
かとなった。
Next, we examined the presence or absence of cracks on the ceramic molded body 1 side of the composite 4, and found that the heat insulating layer 2 was provided as shown in Table 2. In this case, cracks are less likely to occur in the ceramic molded body 1 even when the preheating temperature is lower than when the heat insulation layer 2 is not provided, and the thicker the heat insulation layer 2 is, the more the ceramic molded body 1 is difficult to crack even when the preheating temperature is lowered. It became clear that the occurrence of cracks could be prevented, and it became clear that the results were in good agreement with the results shown in FIG.

(発明の効果) 以上説明してきたように、この発明によれば、セラミッ
クス成形体の表面に断熱層を設けたのち、前記セラミッ
クス成形体を鋳型内にセットし、次いで前記鋳型内に溶
融金属を鋳込むようにしたから、セラミックス−金属系
複合体の特にセラミックス部分に割れや欠は等の不具合
が発生するのを防止することが可能であり、セラミック
ス成形体を予熱するときにおいても予熱温度を低くする
ことができ、生産性の向上ならびに品質の向上を実現す
ることができるという非常に優れた効果を有し、耐熱性
、耐食性、耐摩耗性等にすぐれたセラミックスの特性を
活し且つ機械的強度、成形性等にすぐれた金属の特性を
活した複合体部品、例えばエンジン、ポンプ、射出成形
機等のシリンダおよびシリンダライチ、エンジシリンダ
ヘッドのボートライナ、燃焼副室、排気マニホールド、
ピストンヘッド、腐食性液体の輸送用パイプ等を得るこ
とができるという非常に優れた効果を有している。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, after providing a heat insulating layer on the surface of a ceramic molded body, the ceramic molded body is set in a mold, and then molten metal is poured into the mold. By casting, it is possible to prevent problems such as cracks and chips from occurring in the ceramic part of the ceramic-metal composite, and the preheating temperature can be controlled even when preheating the ceramic molded body. It has an extremely excellent effect of improving productivity and quality, and it takes advantage of the characteristics of ceramics, which have excellent heat resistance, corrosion resistance, and abrasion resistance. Composite parts that take advantage of the characteristics of metals, such as excellent mechanical strength and formability, such as cylinders and cylinder litchi for engines, pumps, injection molding machines, engine cylinder head boat liners, sub-combustion chambers, exhaust manifolds, etc.
It has an extremely excellent effect in that piston heads, pipes for transporting corrosive liquids, etc. can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は溶射層の厚さと予熱温度との関係を示すグラフ
、第2図はこの発明の実施例において製造した複合体の
斜視図である。 1・・・セラミックス成形体、 2・・・断熱層、 3・・・金属、 4・・・セラミックス−金属系複合体。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士 小 IM 豐 」(射 層 の 4 ざ (mm)
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the thickness of the sprayed layer and the preheating temperature, and FIG. 2 is a perspective view of a composite body manufactured in an example of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Ceramic molded body, 2... Heat insulating layer, 3... Metal, 4... Ceramic-metal system composite. Patent Applicant Daido Steel Co., Ltd. Representative Patent Attorney IM Fung

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)セラミックス成形体の表面に断熱層を設けたのち
、前記セラミックス成形体を鋳型内にセットし、次いで
前記鋳型内に溶融金属を鋳込むことを特徴とするセラミ
ックス−金属系複合体の製造方法。
(1) Production of a ceramic-metal composite, characterized in that after providing a heat insulating layer on the surface of the ceramic molded body, the ceramic molded body is set in a mold, and then molten metal is poured into the mold. Method.
(2)断熱層の厚さが0.1〜2mmである特許請求の
範囲第(1)項記載のセラミックス−金属系複合体の製
造方法。
(2) The method for manufacturing a ceramic-metal composite according to claim (1), wherein the thickness of the heat insulating layer is 0.1 to 2 mm.
(3)断熱層の気孔率が2〜85%である特許請求の範
囲第(1)項または第(2)項記載のセラミックス−金
属系複合体の製造方法。
(3) The method for producing a ceramic-metal composite according to claim (1) or (2), wherein the heat insulating layer has a porosity of 2 to 85%.
(4)セラミックス成形体および断熱層を予熱したのち
、溶融金属を鋳込むようにした特許請求の範囲第(1)
項、第(2)項または第(3)項のいずれかに記載のセ
ラミックス−金属系複合体の製造方法。
(4) Claim (1) in which molten metal is cast after preheating the ceramic molded body and the heat insulating layer.
(2) or (3).
(5)予熱温度が第1図に示す線り以上鋳込温度以下の
範囲である特許請求の範囲第(4)項記載のセラミック
ス−金属系複合体の製造方法。
(5) The method for manufacturing a ceramic-metal composite according to claim (4), wherein the preheating temperature is in the range of not less than the line shown in FIG. 1 and not more than the casting temperature.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62126248A (en) * 1985-11-26 1987-06-08 Mazda Motor Corp Sliding contact member comprising combustion chamber of engine
JPS63281759A (en) * 1987-05-15 1988-11-18 Toshiba Corp Cast-in method

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