JPS60216968A - セラミクス−金属複合体 - Google Patents
セラミクス−金属複合体Info
- Publication number
- JPS60216968A JPS60216968A JP7367584A JP7367584A JPS60216968A JP S60216968 A JPS60216968 A JP S60216968A JP 7367584 A JP7367584 A JP 7367584A JP 7367584 A JP7367584 A JP 7367584A JP S60216968 A JPS60216968 A JP S60216968A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- alloy
- core
- casting
- stage
- 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
Links
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (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】
本発明は主として内燃機関のシリンダー、副燃焼室、ヒ
ストン等Ω材料として有用なセラミクス−金属複合体に
関するものである。セラミクスは断熱性および耐熱性に
優れた材料であり、内燃機関の部品の材料として望まし
いものであるがセラミクスは脆性材料であり、そのまま
直接に内燃機関に組み込むことは困難である。そこでセ
ラミクスの周囲を金属で被覆することによって補強しか
つ内燃機関に組み、込み易くする方法が提供されている
。
ストン等Ω材料として有用なセラミクス−金属複合体に
関するものである。セラミクスは断熱性および耐熱性に
優れた材料であり、内燃機関の部品の材料として望まし
いものであるがセラミクスは脆性材料であり、そのまま
直接に内燃機関に組み込むことは困難である。そこでセ
ラミクスの周囲を金属で被覆することによって補強しか
つ内燃機関に組み、込み易くする方法が提供されている
。
上記目的に一対して杜該セラミクス七しＣ５）ｙｖコニ
ア系セヲミクスを用いることが望ましい。ジルコニア系
セラミクスは良好な断熱性を有し、更に部分安定化する
ことにより゛高°い靭体を得られる為、上記内燃機関部
品の材料として用いれば断熱性の良い靭性の大きなもの
が得られる。
ア系セヲミクスを用いることが望ましい。ジルコニア系
セラミクスは良好な断熱性を有し、更に部分安定化する
ことにより゛高°い靭体を得られる為、上記内燃機関部
品の材料として用いれば断熱性の良い靭性の大きなもの
が得られる。
シカシながら従来、ジルコニア系セラミクスを芯体とし
てその周囲に金属層を鋳造する場合、即ち該セラミクス
芯体を金属で鋳ぐるむ場合、該セラミクス芯体および／
または金属層に亀裂等の欠陥が生ずる場合があった。上
記芯体および／または金属層の欠陥は下記の二つの種類
に分けられよう。
てその周囲に金属層を鋳造する場合、即ち該セラミクス
芯体を金属で鋳ぐるむ場合、該セラミクス芯体および／
または金属層に亀裂等の欠陥が生ずる場合があった。上
記芯体および／または金属層の欠陥は下記の二つの種類
に分けられよう。
（ａ）鋳ぐるみ時の芯体側に生ずる亀裂（１１）鋳ぐる
み後の金属層側に生ずる空隙欠陥（ａ）の原因は鋳ぐる
み時に芯体が高温の溶湯に接触した場合の熱衝撃による
ものである。そして欠陥（ｈ）の原因は下記のごとくに
考えられる。即ちセラミクス−金属複合体を作製するた
めにはセラミクス芯体の周囲にロストワックス法等によ
って珪砂、ジルコン砂等の一般の鋳物砂で鋳型を作成し
、欠陥（ａ）を防止するために溶湯温度より約１５０°
Ｃ程度低い温度に該鋳型を予熱してから溶湯を注入して
芯体のまわりに金属層を鋳造するのである。しかしセラ
ミクスの中でもジルコニア系セラミクスは上記鋳物砂に
比して熱膨張係数が大きいため鋳造後の冷却時に鋳型に
比べて芯体の収縮が大きく鋳型内のキャビディ体積は増
大する。
み後の金属層側に生ずる空隙欠陥（ａ）の原因は鋳ぐる
み時に芯体が高温の溶湯に接触した場合の熱衝撃による
ものである。そして欠陥（ｈ）の原因は下記のごとくに
考えられる。即ちセラミクス−金属複合体を作製するた
めにはセラミクス芯体の周囲にロストワックス法等によ
って珪砂、ジルコン砂等の一般の鋳物砂で鋳型を作成し
、欠陥（ａ）を防止するために溶湯温度より約１５０°
Ｃ程度低い温度に該鋳型を予熱してから溶湯を注入して
芯体のまわりに金属層を鋳造するのである。しかしセラ
ミクスの中でもジルコニア系セラミクスは上記鋳物砂に
比して熱膨張係数が大きいため鋳造後の冷却時に鋳型に
比べて芯体の収縮が大きく鋳型内のキャビディ体積は増
大する。
一方キャビティに注入さノまた溶湯は外側から凝固して
行くが内部の未凝固部分は芯体の収縮につれて内側に移
動する。更に金属層自体も凝固にともない収縮するから
こねら要因が相俟って凝固部分と未凝固部分の境界にあ
る半凝固部分で金属層に空隙が形成される。このような
欠陥（ｂ）を防止するためには鋳型に開口し７ている押
湯口からキャビディ内の溶湯に通常の鋳造の場合よりも
大きな圧力を及はすいわゆる押湯を行う方法もあるが、
金属層の薄いものを鋳造するような場合にはキャビディ
内の溶湯に効果的に圧力を及はすことは困難であり欠陥
（ｂ）の発生は完全には防止されない。
行くが内部の未凝固部分は芯体の収縮につれて内側に移
動する。更に金属層自体も凝固にともない収縮するから
こねら要因が相俟って凝固部分と未凝固部分の境界にあ
る半凝固部分で金属層に空隙が形成される。このような
欠陥（ｂ）を防止するためには鋳型に開口し７ている押
湯口からキャビディ内の溶湯に通常の鋳造の場合よりも
大きな圧力を及はすいわゆる押湯を行う方法もあるが、
金属層の薄いものを鋳造するような場合にはキャビディ
内の溶湯に効果的に圧力を及はすことは困難であり欠陥
（ｂ）の発生は完全には防止されない。
そこで本発明では従来の問題点である欠陥（ｈ）の発生
を完全に防止することを目的とするものであシ、該目的
のために本発明者は欠陥（ｈ）の発生と金属もしくは合
金の各種特性との関係について鋭意究明を重ねた結果、
金属もしくけ合金の熱収縮率が４．２％以下のものを選
択することによって欠陥（ｈ）の発生が完全に防止され
ることを見出した。
を完全に防止することを目的とするものであシ、該目的
のために本発明者は欠陥（ｈ）の発生と金属もしくは合
金の各種特性との関係について鋭意究明を重ねた結果、
金属もしくけ合金の熱収縮率が４．２％以下のものを選
択することによって欠陥（ｈ）の発生が完全に防止され
ることを見出した。
本発明を更に詳しく説明すれば、本発明に用いられるジ
ルコニア系セラミクス芯体はＺｒＯ２単独、あるいは該
ＺｒＯ２にＯａＯ、ＹｇＯｇ等の安定剤を添加したジル
コニア系セラミクスの粉体を例えばラバープレス法によ
って成形した後焼結することによって作製される。そし
て該芯体の周囲に上記金属もしくけ合金を鋳造するので
あるが、上記金属もしくは合金の凝固収縮率を４．２％
以下に規制すると芯体の収縮によシ鋳型キャビティ体積
が増大しても金属層中に空隙が形成されないようになる
。
ルコニア系セラミクス芯体はＺｒＯ２単独、あるいは該
ＺｒＯ２にＯａＯ、ＹｇＯｇ等の安定剤を添加したジル
コニア系セラミクスの粉体を例えばラバープレス法によ
って成形した後焼結することによって作製される。そし
て該芯体の周囲に上記金属もしくけ合金を鋳造するので
あるが、上記金属もしくは合金の凝固収縮率を４．２％
以下に規制すると芯体の収縮によシ鋳型キャビティ体積
が増大しても金属層中に空隙が形成されないようになる
。
なお広い温度範囲にわたり、゛金属もしくは合金による
ジルコニア系セラミクス芯体の補強を保持させるために
は適当な熱膨張係数を有する金属もしくは合金を選定す
ることが必要である。つ゛まり常温から５５０°Ｃの間
の平均熱膨張係数が１１．８Ｘ １０ ’／’Ｃ〜１７
．４ Ｘ １０ ’／”Ｃの金属もしくは合金を選定す
ることが望ましい。熱膨張係数が１１．８Ｘ １０ ’
／’Ｃよりも小さい場合では補強が不十分になり、壕だ
１７．４ Ｘ １０ ”／”Ｃよりも大きい場合には応
力が大へく々り過ぎ、セラミクス芯体あるいは金属もし
くは合金が割れる恐れがある。
ジルコニア系セラミクス芯体の補強を保持させるために
は適当な熱膨張係数を有する金属もしくは合金を選定す
ることが必要である。つ゛まり常温から５５０°Ｃの間
の平均熱膨張係数が１１．８Ｘ １０ ’／’Ｃ〜１７
．４ Ｘ １０ ’／”Ｃの金属もしくは合金を選定す
ることが望ましい。熱膨張係数が１１．８Ｘ １０ ’
／’Ｃよりも小さい場合では補強が不十分になり、壕だ
１７．４ Ｘ １０ ”／”Ｃよりも大きい場合には応
力が大へく々り過ぎ、セラミクス芯体あるいは金属もし
くは合金が割れる恐れがある。
実施例
３ｍｏ１％のＹ２Ｏ３を含有するｚｒＯ２粉末をラノく
−プレス法によって成形した後焼結して第１図に示すよ
うな外径４０闘φ、高さ２Ｂｔｎｍφ、肉厚Ｂ＋ｕのコ
ツプ状の芯体（１）を作製した。
−プレス法によって成形した後焼結して第１図に示すよ
うな外径４０闘φ、高さ２Ｂｔｎｍφ、肉厚Ｂ＋ｕのコ
ツプ状の芯体（１）を作製した。
上記芯体（１）を倒立して第２図に示す径４０闘φの充
分広い押湯口（３）Ａを有するジルコン砂鋳型（３）を
ＣＯプレスによって作製した。該鋳型（３）内壁と芯体
（１）外周との間に形成されるキャビティ（３）Ｂの厚
み（即ち鋳造される金属層の厚み）は７囮である。各合
金を融点プラス９０°Ｃに加熱し、更に熱衝撃による芯
体（１）の破壊を防１］二するために鋳型（３）に注入
される溶湯温度より約１５０°Ｃ低い温度に予熱してか
ら第１表に示す各種組成の金属もしくは合金の溶湯を注
入して芯体（１）の周りに金属層（２）を鋳造して第３
図に示すような試料０１を作製する。
分広い押湯口（３）Ａを有するジルコン砂鋳型（３）を
ＣＯプレスによって作製した。該鋳型（３）内壁と芯体
（１）外周との間に形成されるキャビティ（３）Ｂの厚
み（即ち鋳造される金属層の厚み）は７囮である。各合
金を融点プラス９０°Ｃに加熱し、更に熱衝撃による芯
体（１）の破壊を防１］二するために鋳型（３）に注入
される溶湯温度より約１５０°Ｃ低い温度に予熱してか
ら第１表に示す各種組成の金属もしくは合金の溶湯を注
入して芯体（１）の周りに金属層（２）を鋳造して第３
図に示すような試料０１を作製する。
鋳造後試料００において金属層（２）に空隙（４）が形
成されたかどうかをＸ線によって検査した。空隙（４）
は第３図に示す位置に形成される。
成されたかどうかをＸ線によって検査した。空隙（４）
は第３図に示す位置に形成される。
上記試験結果は第１表に示される。
第１表
第１表によれば凝固収縮率が４．２％以下の金属もしく
は合金は金属層（２）における空隙形成は完全に防止さ
れているが、凝固収縮率が４．２％以上の金属もしくは
合金では押湯を充分及ぼしても空隙形成を防止すること
が出来ない。
は合金は金属層（２）における空隙形成は完全に防止さ
れているが、凝固収縮率が４．２％以上の金属もしくは
合金では押湯を充分及ぼしても空隙形成を防止すること
が出来ない。
第１図はジルコニア系セラミクス芯体の縦断面図、第２
図は鋳型の縦断面図、第３図は作製された試料の縦断面
図である。 図中、（１）・・・・芯体、（２）・・・・金属層特許
出願人 大同特殊鋼株式会社
図は鋳型の縦断面図、第３図は作製された試料の縦断面
図である。 図中、（１）・・・・芯体、（２）・・・・金属層特許
出願人 大同特殊鋼株式会社
Claims (2)
- （１）ジルコニア系セラミクス芯体を凝固時の体積収縮
率が４．２％以下の金属もしくは合金で鋳ぐるんだこと
を特徴とするセラミクス−金属複合体 - （２）該金属もしくは合金の常温から５５０°Ｃの間の
平均熱膨張係数が１１．８ Ｘ １０ ’／’０〜１７
．４ＸＩＯ／’Ｃであることを特徴とする特許請求の範
囲（１）」に記載のセヲミク゛スー金属複合体
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7367584A JPS60216968A (ja) | 1984-04-10 | 1984-04-10 | セラミクス−金属複合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7367584A JPS60216968A (ja) | 1984-04-10 | 1984-04-10 | セラミクス−金属複合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60216968A true JPS60216968A (ja) | 1985-10-30 |
Family
ID=13525035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7367584A Pending JPS60216968A (ja) | 1984-04-10 | 1984-04-10 | セラミクス−金属複合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60216968A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1407842A2 (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-14 | Dowa Mining Co., Ltd. | Mold and method for manufacturing metal-ceramic composite member |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4966533A (ja) * | 1972-11-01 | 1974-06-27 | ||
| JPS60118366A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-25 | Agency Of Ind Science & Technol | 酸化物系セラミツクスと銅又はその合金との接合体の製造方法 |
-
1984
- 1984-04-10 JP JP7367584A patent/JPS60216968A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4966533A (ja) * | 1972-11-01 | 1974-06-27 | ||
| JPS60118366A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-25 | Agency Of Ind Science & Technol | 酸化物系セラミツクスと銅又はその合金との接合体の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1407842A2 (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-14 | Dowa Mining Co., Ltd. | Mold and method for manufacturing metal-ceramic composite member |
| EP1407842A3 (en) * | 2002-09-30 | 2005-09-14 | Dowa Mining Co., Ltd. | Mold and method for manufacturing metal-ceramic composite member |
| US6997233B2 (en) | 2002-09-30 | 2006-02-14 | Dowa Mining Co., Ltd. | Mold and method for manufacturing metal-ceramic composite member |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100577324C (zh) | 一种重型燃机ⅱ级导向器叶片的浇铸方法 | |
| GB2214849A (en) | Mould for metal casting, and sleeve containing filter for use therein | |
| US20070034350A1 (en) | Tool for producing cast components, method for producing said tool, and method for producing cast components | |
| US4774990A (en) | High pressure casting method and a casting core | |
| EP1440748B1 (en) | Method of die casting spheroidal graphite cast iron | |
| EP0388348A1 (en) | A method of producing selfsupporting aluminum titanate composites and products relating thereto | |
| US8966751B2 (en) | MMC cylinder liner and method for producing the same | |
| US5340783A (en) | Method of producing self-supporting aluminum titanate composites and products relating thereto | |
| US20050224206A1 (en) | Frangible mold core for metal casting, production and use | |
| US5139979A (en) | Method of producing self-supporting aluminum titanate composites and products relating thereto | |
| JPS60216968A (ja) | セラミクス−金属複合体 | |
| US20040040687A1 (en) | Aluminum nitride/aluminum base composite material and a method for producing thereof | |
| JPS60119348A (ja) | 内燃機関用ピストンおよびその製造方法 | |
| JP2008528292A (ja) | 軽金属鋳造材料を鋳造するためのチル鋳型と、このような鋳型の使用および鋳鉄材料の使用 | |
| JPS6167540A (ja) | 鋳型 | |
| JP3487137B2 (ja) | 金属基複合材料製シリンダライナの製造方法 | |
| JP3214657B2 (ja) | 内燃機関のピストン及びその製造方法 | |
| JP2697851B2 (ja) | 繊維強化金属部材の製造方法 | |
| JPS6221456A (ja) | 中空鋳物の製造方法 | |
| JPS6167560A (ja) | 中空部を有する繊維強化金属複合材料製成形部材の製造方法 | |
| JPS60166156A (ja) | セラミツクス−金属系複合体の製造方法 | |
| JPS60203353A (ja) | 内燃機関用シリンダの製造方法 | |
| JPH09155523A (ja) | ダイカスト機のスリーブおよびその製造方法 | |
| GB2252980A (en) | Pistons | |
| JPH03234348A (ja) | 断熱構造鋳物の製造方法 |