JPS61221343A - セラミックス―金属複合体の製造方法 - Google Patents
セラミックス―金属複合体の製造方法Info
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- JPS61221343A JPS61221343A JP6264085A JP6264085A JPS61221343A JP S61221343 A JPS61221343 A JP S61221343A JP 6264085 A JP6264085 A JP 6264085A JP 6264085 A JP6264085 A JP 6264085A JP S61221343 A JPS61221343 A JP S61221343A
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、セラミックス−金属複合体及びその製造法に
係り、より詳しくは、空隙率７０〜９０％のセラミック
ス成形体に金属鋳造材を浸透させたものに関する。
係り、より詳しくは、空隙率７０〜９０％のセラミック
ス成形体に金属鋳造材を浸透させたものに関する。
（従来の技術及びその問題点）
一般に、金属鋳造材のみでは耐摩耗性、耐熱性が不足す
る耐熱、耐摩耗ローラー等で、セラミックスと金属との
複合ローラーが使用されている。
る耐熱、耐摩耗ローラー等で、セラミックスと金属との
複合ローラーが使用されている。
従来、この複合材の製造法について、酸化物、ケイ化物
、窒化物、金属炭化物、ホウ化物等の粒子（以下、セラ
ミックス粒子という。）を金属溶湯中に投入攪拌して均
一分散した後成形凝固させる方法、あるいは容器内に粉
末を充填しておき、これに金属溶湯を圧力下で注入する
方法、又、セラミ・ノクス粉体を焼結する際、空隙率を
大きくした焼結体を用いてこの空隙に金属溶湯を浸透さ
せる複合体がある。しかし、この粉体焼結体では、空隙
率が１５〜４０％であり、大きくても８０％程度である
。その上これら粉体焼結体では空隙が独立空孔となり、
金属溶湯を浸透させる際、すべての空孔に入らない欠点
がある。以上の方法は、大型製品や特に円筒状の複合体
を工業的に得るには遺していない。
、窒化物、金属炭化物、ホウ化物等の粒子（以下、セラ
ミックス粒子という。）を金属溶湯中に投入攪拌して均
一分散した後成形凝固させる方法、あるいは容器内に粉
末を充填しておき、これに金属溶湯を圧力下で注入する
方法、又、セラミ・ノクス粉体を焼結する際、空隙率を
大きくした焼結体を用いてこの空隙に金属溶湯を浸透さ
せる複合体がある。しかし、この粉体焼結体では、空隙
率が１５〜４０％であり、大きくても８０％程度である
。その上これら粉体焼結体では空隙が独立空孔となり、
金属溶湯を浸透させる際、すべての空孔に入らない欠点
がある。以上の方法は、大型製品や特に円筒状の複合体
を工業的に得るには遺していない。
本発明は以上の問題に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、セラミックス成形体と金属鋳造材が均一
に分布し、かつセラミックスの特性に優れたセラミック
ス−金属複合体を提供すると共に、工業的に優れた製造
法を提供せんとするものである。
するところは、セラミックス成形体と金属鋳造材が均一
に分布し、かつセラミックスの特性に優れたセラミック
ス−金属複合体を提供すると共に、工業的に優れた製造
法を提供せんとするものである。
（問題点を解決するための手段）
叙上の目的を達成するために、本発明では次の諸点を要
旨とした。すなわち、本発明の複合体は、空隙率７０〜
９０％の円筒状セラミックス成形体と該成形体の空隙に
浸透した金属鋳造材とからなる金属浸透層である点、又
は、前記浸透層に加えて、該浸透層の金属鋳造材と冶金
的に連続した同種又は異種の金属鋳造材で形成された内
層とからなる点にあり、その製造法は、空隙率７０〜９
０％の円筒状セラミックス成形体を用いて、その内部に
遠心力鋳造により金属鋳造材を鋳造し、前記成形体の空
隙に前記金属鋳造材を浸透させる点、又は、前記浸透さ
せた浸透層に加えて、該浸透層の金属鋳造材と冶金的に
連続し、前記金属鋳造材からなる内層とを共に形成する
点にある。
旨とした。すなわち、本発明の複合体は、空隙率７０〜
９０％の円筒状セラミックス成形体と該成形体の空隙に
浸透した金属鋳造材とからなる金属浸透層である点、又
は、前記浸透層に加えて、該浸透層の金属鋳造材と冶金
的に連続した同種又は異種の金属鋳造材で形成された内
層とからなる点にあり、その製造法は、空隙率７０〜９
０％の円筒状セラミックス成形体を用いて、その内部に
遠心力鋳造により金属鋳造材を鋳造し、前記成形体の空
隙に前記金属鋳造材を浸透させる点、又は、前記浸透さ
せた浸透層に加えて、該浸透層の金属鋳造材と冶金的に
連続し、前記金属鋳造材からなる内層とを共に形成する
点にある。
（実施例）
以下本発明について詳細に説明する。
先ず、本発明の複合体について、第１図に示す実施例に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
図において、１は金属浸透層４のみからなる本発明通用
の円筒状セラミックス−金属複合体の部分断面図であり
、２は円筒状セラミックス成形体、３は前記成形体２の
空隙に浸透された金属鋳造材である。前記セラミックス
成形体２は、空隙率７０〜９０％の高空隙率のセラミッ
クス成形体であり、その材質は耐摩耗性、耐熱性等の必
要性に応じて、ＡＲｔＯｉ、ｚ？０２、ＢｅＯ、ＴｔＣ
５ＳｉＣ５ＴｉＮ −、Ｓｔ ３ Ｎ４等の酸化物、
ケイ化物、窒化物、ホウ化物、金属炭化物を選定する。
の円筒状セラミックス−金属複合体の部分断面図であり
、２は円筒状セラミックス成形体、３は前記成形体２の
空隙に浸透された金属鋳造材である。前記セラミックス
成形体２は、空隙率７０〜９０％の高空隙率のセラミッ
クス成形体であり、その材質は耐摩耗性、耐熱性等の必
要性に応じて、ＡＲｔＯｉ、ｚ？０２、ＢｅＯ、ＴｔＣ
５ＳｉＣ５ＴｉＮ −、Ｓｔ ３ Ｎ４等の酸化物、
ケイ化物、窒化物、ホウ化物、金属炭化物を選定する。
このセラミックス成形体２は一般にセラミックスフオー
ムと呼ばれているもので、その一般的な製造法は、次の
遺りである。
ムと呼ばれているもので、その一般的な製造法は、次の
遺りである。
すなわち、ポリウレタンを発泡させて網目状骨格とした
ポリウレタンフォームに、上記セラミックス材のスラリ
ーを含浸させ、次いで余剰のスラリーを除去し、網目状
骨格にセラミックス材が均一に堆積させたものを得る。
ポリウレタンフォームに、上記セラミックス材のスラリ
ーを含浸させ、次いで余剰のスラリーを除去し、網目状
骨格にセラミックス材が均一に堆積させたものを得る。
これを乾燥後焼成することにより、空隙率が７０〜９０
％のセラミックスフホオーム成形体が容易に得られる。
％のセラミックスフホオーム成形体が容易に得られる。
この成形体の空隙は完全に外部と連結して、金属溶湯の
浸透に好都合である。
浸透に好都合である。
本発明において、７０〜９０％の円筒状セラミックス成
形体２を用いるのは次の理由による。すなわち、空隙率
７０％未満では外表面付近までの浸透が得られに（＜、
金属の侵入しない独立した空隙が多く生じ強度上好まし
くない。一方９０％を越えるとセラミックスフオームの
形成が困難であり、加えてセラミックスの面積が少なく
所望の性質の付与が不足するためである。
形体２を用いるのは次の理由による。すなわち、空隙率
７０％未満では外表面付近までの浸透が得られに（＜、
金属の侵入しない独立した空隙が多く生じ強度上好まし
くない。一方９０％を越えるとセラミックスフオームの
形成が困難であり、加えてセラミックスの面積が少なく
所望の性質の付与が不足するためである。
この円筒状セラミックス成形体２に浸透された金属鋳造
材３は要求される性質、強度により高級鋳鉄、ダクタイ
ル鋳鉄、鋳鋼、その地鉄系合金鋳造、アルミニウム等の
非鉄合金鋳造材等を適宜使用出来る。
材３は要求される性質、強度により高級鋳鉄、ダクタイ
ル鋳鉄、鋳鋼、その地鉄系合金鋳造、アルミニウム等の
非鉄合金鋳造材等を適宜使用出来る。
また、該複合体１の厚さは５０鶴程度までであり、厚く
なると表面まで十分な浸透が得られない。尚、外表面の
み金属の浸透がなく空隙のあるセラミックス層が存在し
ても、使用上問題ないが、或いはプラスの効果を示すよ
うな用途の場合は、勿論、厚さの全体に亘って浸透させ
る必要はない。
なると表面まで十分な浸透が得られない。尚、外表面の
み金属の浸透がなく空隙のあるセラミックス層が存在し
ても、使用上問題ないが、或いはプラスの効果を示すよ
うな用途の場合は、勿論、厚さの全体に亘って浸透させ
る必要はない。
更に、第２図の如く、浸透層４゛の内面に、該浸透層４
゛中の金属鋳造材と冶金的に連続な同材質からなる内層
５を有してもよい、これは、金属鋳造材を前記セラミッ
クス成形体２内部へ鋳造するとき、鋳造材溶湯の量によ
り決まり、前記溶湯がセラミックス成形体の空隙を完全
に満たせば、内層５は生じず、余分に鋳造された場合は
薄い層となって残存する。この薄い層は加工して除去し
てもよく、支障がなければ残存させておいてもよい。
゛中の金属鋳造材と冶金的に連続な同材質からなる内層
５を有してもよい、これは、金属鋳造材を前記セラミッ
クス成形体２内部へ鋳造するとき、鋳造材溶湯の量によ
り決まり、前記溶湯がセラミックス成形体の空隙を完全
に満たせば、内層５は生じず、余分に鋳造された場合は
薄い層となって残存する。この薄い層は加工して除去し
てもよく、支障がなければ残存させておいてもよい。
また、強度が特に必要な場合は、積極的に厚さの厚い内
Ｆｗ５とすることもでき、円筒体の中心まで鋳造して中
実としてもよい。
Ｆｗ５とすることもでき、円筒体の中心まで鋳造して中
実としてもよい。
次に、本発明の製造法について、第１図に示す実施例の
場合に即して説明する。
場合に即して説明する。
先ず、既述したセラミックスフオームの製作方法により
、空隙率７０〜９０％の円筒状セラミックス成形体２を
製作する。
、空隙率７０〜９０％の円筒状セラミックス成形体２を
製作する。
次に、第３図に示す如く、前記セラミックス成形体２を
遠心力鋳造用金型７内に耐火物８及びバンド９，９で固
定し、この状態で金型７を回転させ、セラミックス成形
体の空隙に浸透させるための鋳造材溶湯を注湯用樋１０
を用いて前記セラミ・ノクス成形体２内へ注湯する。こ
の際、前記成形体２の両端面が、鋳込まれた溶湯に接触
するように可及的に空間１１．１１を設けることが望ま
しい。端面部は、冷却により凝固が早く、必要とするセ
ラミックスへの？Ｌｉ３が得られ難いためである。
遠心力鋳造用金型７内に耐火物８及びバンド９，９で固
定し、この状態で金型７を回転させ、セラミックス成形
体の空隙に浸透させるための鋳造材溶湯を注湯用樋１０
を用いて前記セラミ・ノクス成形体２内へ注湯する。こ
の際、前記成形体２の両端面が、鋳込まれた溶湯に接触
するように可及的に空間１１．１１を設けることが望ま
しい。端面部は、冷却により凝固が早く、必要とするセ
ラミックスへの？Ｌｉ３が得られ難いためである。
また、浸透を助ける手段として、前記セラミックス成形
体２を４００〜１２００℃に予熱することが望ましい。
体２を４００〜１２００℃に予熱することが望ましい。
この際、予熱による酸化等の変質を防止するために、不
活性ガス中で予熱することも有効な手段である。加えて
、該予熱は、鋳造により生ずる熱衝撃によるセラミック
ス成形体２の割れ防止及び鋳造後の両者の収縮差による
割れ防止の効果もある。
活性ガス中で予熱することも有効な手段である。加えて
、該予熱は、鋳造により生ずる熱衝撃によるセラミック
ス成形体２の割れ防止及び鋳造後の両者の収縮差による
割れ防止の効果もある。
前記遠心力鋳造の際の鋳型回転数については、ＧＮｏが
大きく、鋳込温度が高い方が浸透を助長する。一般にＧ
やは０２０〜Ｇ２００程度であるが、勿論０２００以上
でも浸透を大きくするのでよい。特に、セラミックス成
形体２の空隙率が小さく、浸透層を厚くする必要のある
場合はｃＮｏ、を大きくすればよい。このように、遠心
力鋳造によると浸透層の厚さが容易に制御でき好適であ
る。
大きく、鋳込温度が高い方が浸透を助長する。一般にＧ
やは０２０〜Ｇ２００程度であるが、勿論０２００以上
でも浸透を大きくするのでよい。特に、セラミックス成
形体２の空隙率が小さく、浸透層を厚くする必要のある
場合はｃＮｏ、を大きくすればよい。このように、遠心
力鋳造によると浸透層の厚さが容易に制御でき好適であ
る。
鋳造用溶湯の材質は、既述したように、高級鋳鉄、ダク
タイル鋳鉄等の中から要求される性質、強度に応じて適
宜選択されるが、浸透性についてのみいえば、高級鋳鉄
が最良である。そこで、高級鋳鉄の如く浸透性のよい金
属でまずセラミックス成形体の厚さ丁度又は少し余分に
鋳造し、次いで、その内側へ強度の大きい金属、例えば
アダマイト、黒鉛鋳鋼等を鋳造すれば、浸透の容易さと
、機械的強度を容易に兼備でき優れる。又、融点の低い
アルミニウム溶湯を用いた場合、浸透性も良好であり、
比重の小さい複合体が得られる。
タイル鋳鉄等の中から要求される性質、強度に応じて適
宜選択されるが、浸透性についてのみいえば、高級鋳鉄
が最良である。そこで、高級鋳鉄の如く浸透性のよい金
属でまずセラミックス成形体の厚さ丁度又は少し余分に
鋳造し、次いで、その内側へ強度の大きい金属、例えば
アダマイト、黒鉛鋳鋼等を鋳造すれば、浸透の容易さと
、機械的強度を容易に兼備でき優れる。又、融点の低い
アルミニウム溶湯を用いた場合、浸透性も良好であり、
比重の小さい複合体が得られる。
鋳造後は、高温の状態で型バラクして、保熱炉、熱処理
炉で十分徐冷することが望ましい。
炉で十分徐冷することが望ましい。
次に具体的製造実施例を掲げて説明する。
外径φ３００×全長４００Ｊ２Ｘ肉厚３０士龍の搬送ロ
ーラーの製造実施例。
ーラーの製造実施例。
１、外径φ３０２Ｘ全長４１０”Ｘ厚さ３１士ｕ１材質
Ａ Ｑ＝０１、粒子寸法５０μｍ 〜５００ ｐｍ 、
空隙率８５％の円筒状ＡＱｚＯｓ系セラミ・７クス成形
体を準備し、５００℃に予熱した後、前述した第３図の
如く、遠心力鋳造用金型内へ耐火材を介して設置した。
Ａ Ｑ＝０１、粒子寸法５０μｍ 〜５００ ｐｍ 、
空隙率８５％の円筒状ＡＱｚＯｓ系セラミ・７クス成形
体を準備し、５００℃に予熱した後、前述した第３図の
如く、遠心力鋳造用金型内へ耐火材を介して設置した。
２、金型を回転させ、金型回転をＧ。で２００とした。
３、次に、浸透用金属として下記成分（残部実質的にＦ
ｅ）の高級鋳鉄溶湯を１３８０℃で鋳込んだ。
ｅ）の高級鋳鉄溶湯を１３８０℃で鋳込んだ。
成 分 （ｗｔ％）
鋳込量は、前記セラミックス成形体の空隙をすべて満し
、さらに２鶴の金属層が形成される量とした。
、さらに２鶴の金属層が形成される量とした。
４、溶湯の凝固後、高温状態下で金型からセラミックス
−金属複合体を取り出し、型バラクして保熱炉に入れて
徐冷した。
−金属複合体を取り出し、型バラクして保熱炉に入れて
徐冷した。
５、以上の結果、前記セラミックス成形体の空隙のすべ
てに亘り、高級鋳鉄材が浸透し、更にその内面に薄い金
属層を有した円筒状セラミックス−金属複合体を得た。
てに亘り、高級鋳鉄材が浸透し、更にその内面に薄い金
属層を有した円筒状セラミックス−金属複合体を得た。
６、これに所定の仕上加工を施し、所望の搬送ローラー
を得た。
を得た。
（発明の効果）
以上述べたように、本発明の複合体は、空隙率７０〜９
０％の円筒状セラミックス成形体と該成形体の空隙に浸
透した金属鋳造材とからなる金属浸透層であり、又は、
前記浸透層に加えて、該浸透層の金属鋳造材と冶金的に
連続した同種又は異種の金ｌｉ！鋳造材で形成された内
層とからなるので、セラミックス成形体と金属鋳造材が
均一に分布し、かつ、セラミックス成形体が金属基地か
ら容易に剥離しない高強度、高品質のセラミックス金属
複合体を提供できる。更に、その製造法は、空隙率７０
〜９０％の円筒状セラミックス成形体を用いて、その内
部に遠心力鋳造により金属鋳造材を鋳造し、前記成形体
の空隙に前記金属鋳造材をｉｊ１透させ、又は、前記浸
透させた浸透層に加えて、該浸透層の金属鋳造材と冶金
的に連続し、前記金属鋳造材からなる内層とを共に形成
させるので、本発明の複合材を容易、経済的に製造でき
、また、所望の性質の金属鋳造材を使用して、浸透深さ
、内層の厚さを容易にコントロール出来て、その製造方
法として優れる。
０％の円筒状セラミックス成形体と該成形体の空隙に浸
透した金属鋳造材とからなる金属浸透層であり、又は、
前記浸透層に加えて、該浸透層の金属鋳造材と冶金的に
連続した同種又は異種の金ｌｉ！鋳造材で形成された内
層とからなるので、セラミックス成形体と金属鋳造材が
均一に分布し、かつ、セラミックス成形体が金属基地か
ら容易に剥離しない高強度、高品質のセラミックス金属
複合体を提供できる。更に、その製造法は、空隙率７０
〜９０％の円筒状セラミックス成形体を用いて、その内
部に遠心力鋳造により金属鋳造材を鋳造し、前記成形体
の空隙に前記金属鋳造材をｉｊ１透させ、又は、前記浸
透させた浸透層に加えて、該浸透層の金属鋳造材と冶金
的に連続し、前記金属鋳造材からなる内層とを共に形成
させるので、本発明の複合材を容易、経済的に製造でき
、また、所望の性質の金属鋳造材を使用して、浸透深さ
、内層の厚さを容易にコントロール出来て、その製造方
法として優れる。
第１図は本発明通用の円筒状セラミックス−金属複合体
の部分断面図、第２図は本発明通用の他の円筒状セラミ
ックス−金属複合体の部分断面図、第３図は本発明の製
造法に係る製造装置概略の一例を示す断面図である。 ｌ・・・円筒状セラミックス−金属複合体、２・・・円
筒状セラミックス成形体、３・・・金属鋳造材、４．４
′・・・浸透層、５・・・内層、７・・・金型。
の部分断面図、第２図は本発明通用の他の円筒状セラミ
ックス−金属複合体の部分断面図、第３図は本発明の製
造法に係る製造装置概略の一例を示す断面図である。 ｌ・・・円筒状セラミックス−金属複合体、２・・・円
筒状セラミックス成形体、３・・・金属鋳造材、４．４
′・・・浸透層、５・・・内層、７・・・金型。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、空隙率７０〜９０％の円筒状セラミックス成形体と
該成形体の空隙に浸透した金属鋳造材とからなるセラミ
ックス−金属複合体。 ２、空隙率７０〜９０％の円筒状セラミックス成形体と
該成形体の空隙に浸透した金属鋳造材とを有する浸透層
と、該浸透層の金属鋳造材と冶金的に連続した同種又は
異種の金属鋳造材で形成された内層とからなるセラミッ
クス−金属複合体。 ３、空隙率７０〜９０％の円筒状セラミックス成形体を
用いて、その内部に遠心力鋳造により金属鋳造材を鋳造
し、前記成形体の空隙に前記金属鋳造材を浸透させるこ
とを特徴とするセラミックス−金属複合体の製造方法。 ４、空隙率７０〜９０％の円筒状セラミックス成形体を
用いて、その内部に遠心力鋳造により金属鋳造材を鋳造
し、前記成形体の空隙に前記金属鋳造材を浸透させた浸
透層と、該浸透層の金属鋳造材と冶金的に連続し、前記
金属鋳造材からなる内層とを形成することを特徴とする
セラミックス−金属複合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6264085A JPS61221343A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | セラミックス―金属複合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6264085A JPS61221343A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | セラミックス―金属複合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61221343A true JPS61221343A (ja) | 1986-10-01 |
| JPH0343334B2 JPH0343334B2 (ja) | 1991-07-02 |
Family
ID=13206128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6264085A Granted JPS61221343A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | セラミックス―金属複合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61221343A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63179031A (ja) * | 1987-01-20 | 1988-07-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 金属−セラミツクス複合成形体及びその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5923833A (ja) * | 1982-07-30 | 1984-02-07 | Chugai Ro Kogyo Kaisha Ltd | 繊維強化合金からなる円筒体の製造方法 |
| JPS6037260A (ja) * | 1983-08-09 | 1985-02-26 | Nippon Steel Corp | セラミツクス複合鋳物材の製造方法 |
-
1985
- 1985-03-26 JP JP6264085A patent/JPS61221343A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5923833A (ja) * | 1982-07-30 | 1984-02-07 | Chugai Ro Kogyo Kaisha Ltd | 繊維強化合金からなる円筒体の製造方法 |
| JPS6037260A (ja) * | 1983-08-09 | 1985-02-26 | Nippon Steel Corp | セラミツクス複合鋳物材の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63179031A (ja) * | 1987-01-20 | 1988-07-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 金属−セラミツクス複合成形体及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0343334B2 (ja) | 1991-07-02 |
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