JPS6123822A - 金属とセラミツクスの接合体 - Google Patents
金属とセラミツクスの接合体Info
- Publication number
- JPS6123822A JPS6123822A JP59141991A JP14199184A JPS6123822A JP S6123822 A JPS6123822 A JP S6123822A JP 59141991 A JP59141991 A JP 59141991A JP 14199184 A JP14199184 A JP 14199184A JP S6123822 A JPS6123822 A JP S6123822A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- metal
- ceramics
- auxiliary chamber
- layer
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
- F02B19/165—The shape or construction of the pre-combustion chambers is specially adapted to be formed, at least in part, of ceramic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (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】
［産業上の利用分野］
内燃機関の熱効率等燃焼改善のため、断熱性の高いセラ
ミックスを鋳ぐるむことにより、副室を構成する場合を
始めとする種々の金属とセラミックの鋳ぐるみによる接
合体の改良に関する。
ミックスを鋳ぐるむことにより、副室を構成する場合を
始めとする種々の金属とセラミックの鋳ぐるみによる接
合体の改良に関する。
［従来の技術］
例えば燃焼効率改善のためディーゼルエンジンの副室を
セラミックスで構成するには、断熱性の優れた、即ち熱
伝導率の小さいセラミックスを使用する方法があり、こ
の技術は特開昭５１−５７３１６号「副室付き内燃機関
のシリンダーヘッド」等に公開されている。しかしこの
ような熱伝導率の小さいセラミックスを使用すると内外
壁の温度勾配が大きく、特に高斜性を有する部分安定化
ジルコニア（以下ＰＳＺと略称する）を用いると、ＰＳ
Ｚは熱膨張率が大きいため、過大な熱応力が外壁面に引
張り応力として発生し、破壊に至る難があった。従って
セラミックに初期圧縮応力を加えておき、熱による引張
り応力を抑制する方法として金属による鋳ぐるみが特開
昭５２−１５２５７５「内燃機関の副室」等に開示され
ている。
セラミックスで構成するには、断熱性の優れた、即ち熱
伝導率の小さいセラミックスを使用する方法があり、こ
の技術は特開昭５１−５７３１６号「副室付き内燃機関
のシリンダーヘッド」等に公開されている。しかしこの
ような熱伝導率の小さいセラミックスを使用すると内外
壁の温度勾配が大きく、特に高斜性を有する部分安定化
ジルコニア（以下ＰＳＺと略称する）を用いると、ＰＳ
Ｚは熱膨張率が大きいため、過大な熱応力が外壁面に引
張り応力として発生し、破壊に至る難があった。従って
セラミックに初期圧縮応力を加えておき、熱による引張
り応力を抑制する方法として金属による鋳ぐるみが特開
昭５２−１５２５７５「内燃機関の副室」等に開示され
ている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかし、この鋳ぐるみではセラミックスが高温の金属溶
湯に接触するときの熱衝撃により、セラミックスに割れ
を生じたり、鋳ぐるみ後金属の熱収縮がセラミックスの
熱収縮よりも大きいことに起因する圧縮応力により、セ
ラミックスが圧縮応力に耐え切れず割れを起こすなどの
問題があった。これらの問題点を緩和するために、セラ
ミックスの表面にガラスをコーティングしたり、金属と
セラミックの複合体からなる保護層を溶射するなど金属
とセラミックスの間に緩衝層を設けることが行われる。
湯に接触するときの熱衝撃により、セラミックスに割れ
を生じたり、鋳ぐるみ後金属の熱収縮がセラミックスの
熱収縮よりも大きいことに起因する圧縮応力により、セ
ラミックスが圧縮応力に耐え切れず割れを起こすなどの
問題があった。これらの問題点を緩和するために、セラ
ミックスの表面にガラスをコーティングしたり、金属と
セラミックの複合体からなる保護層を溶射するなど金属
とセラミックスの間に緩衝層を設けることが行われる。
しかし溶射による緩ｉｈ層はセラミックス表面との付着
が悪く、剥離しやすく、ガラスのコーティングでは必要
にして十分な厚みを得難い等の欠点があった。
が悪く、剥離しやすく、ガラスのコーティングでは必要
にして十分な厚みを得難い等の欠点があった。
［問題点を解決するための手段］
セラミックスの外表面に多数の凸凹部を設け、場合によ
っては更にその上に緩衝層を設け、金属を鋳ぐるむこと
によって接合する。具体的な方法を詳しく説明すれば、
例えばＰＳＺ母体に仮焼した造粒粒子と有機バインダー
を適当な溶媒で溶解した混合物を塗布し、′乾燥後焼成
することにより、ＰＳＺ母体表面に多数の凸凹部を形成
することができる。これらはＰＳＺ母体と一体焼結され
ている。
っては更にその上に緩衝層を設け、金属を鋳ぐるむこと
によって接合する。具体的な方法を詳しく説明すれば、
例えばＰＳＺ母体に仮焼した造粒粒子と有機バインダー
を適当な溶媒で溶解した混合物を塗布し、′乾燥後焼成
することにより、ＰＳＺ母体表面に多数の凸凹部を形成
することができる。これらはＰＳＺ母体と一体焼結され
ている。
［作 用］
これらの凸凹部はＰＳＺ母体に対する鋳ぐるみ時の熱衝
撃を緩和すると共に表面積を大きくし、接合部のすべり
を止める効果及び冷却時にセラミックスに生じる過大な
圧縮応力を緩和する効果がある。又所望によりこの凸凹
層の上に緩衝材を被着すれば、上記の効果は一段と向上
する。
撃を緩和すると共に表面積を大きくし、接合部のすべり
を止める効果及び冷却時にセラミックスに生じる過大な
圧縮応力を緩和する効果がある。又所望によりこの凸凹
層の上に緩衝材を被着すれば、上記の効果は一段と向上
する。
それに応じて鋳ぐるみ時のＰＳＺの予熱を最小限に押さ
え、鋳ぐるみに用いる金属の熱膨張係数の範囲を拡大し
、従って金属選択の巾を広げることができる。又円筒形
状の鋳ぐるみに際しては、従来の方法では緩衝層とＰＳ
ｚの間ですべりを生じて、軸方向の圧縮効果が十分に期
待できない欠点があったが、本願の方法によれば軸方向
にも十分な圧縮効果を得ることが可能となった。
え、鋳ぐるみに用いる金属の熱膨張係数の範囲を拡大し
、従って金属選択の巾を広げることができる。又円筒形
状の鋳ぐるみに際しては、従来の方法では緩衝層とＰＳ
ｚの間ですべりを生じて、軸方向の圧縮効果が十分に期
待できない欠点があったが、本願の方法によれば軸方向
にも十分な圧縮効果を得ることが可能となった。
（実施例１）
３モル％のＹ２Ｏ３を含むＰＳＺの粉末を成形して、第
１図３に示すような釣鐘状の中空体の表面に、これと同
材質の粒径５０〜１５０μｍの造粒粒子を被着し、大気
中で焼成したこの被着した造粒粒子層を第１図の２に示
す。次にｐｓｚ焼結体の内部及び孔開口部に、水ガラス
を粘結剤として含有するジルコンサンドを詰め込んだ中
子形状 −とじ、ＰＳＺの外周に、ロー材を金属と同一
形状となるように溶着させ、次に更にその外周のロー材
溶出口であり且つ金属注湯口となる一部分を除く全面に
、ジルコンサンドとエチルシリケートの混合溶液をコー
ティングした後、８０メソシユの粗いジルコンサンドを
ふりかけ（−以下サンディングという）た。このコーテ
ィングと号ンディングを５回くり返した後、１００℃の
大気中でロー材を溶かし出し、１２００℃大気中で焼成
することにより鋳型を製作した。前記注湯口より１００
０℃に予熱した鋳型中に、１４２０℃の熔融インコネル
７１３Ｃを流し込み、放冷後鋳型を取り除き又中子を１
５０℃のＮａ０−Ｈｆ４液で熔かし出すことによってセ
ラミック製副室を製作した。これをスーパーチェックに
より調査したところ何ら異常はなかった。これの断面図
を第１図に示す。１はインコネル７１３Ｃである。一方
比較例として造粒粒子を被着しない他は、すべて同条件
で鋳ぐるみを行って得られた副室は、セラミック部に熱
応力のためと思われるクランクが見られた。
１図３に示すような釣鐘状の中空体の表面に、これと同
材質の粒径５０〜１５０μｍの造粒粒子を被着し、大気
中で焼成したこの被着した造粒粒子層を第１図の２に示
す。次にｐｓｚ焼結体の内部及び孔開口部に、水ガラス
を粘結剤として含有するジルコンサンドを詰め込んだ中
子形状 −とじ、ＰＳＺの外周に、ロー材を金属と同一
形状となるように溶着させ、次に更にその外周のロー材
溶出口であり且つ金属注湯口となる一部分を除く全面に
、ジルコンサンドとエチルシリケートの混合溶液をコー
ティングした後、８０メソシユの粗いジルコンサンドを
ふりかけ（−以下サンディングという）た。このコーテ
ィングと号ンディングを５回くり返した後、１００℃の
大気中でロー材を溶かし出し、１２００℃大気中で焼成
することにより鋳型を製作した。前記注湯口より１００
０℃に予熱した鋳型中に、１４２０℃の熔融インコネル
７１３Ｃを流し込み、放冷後鋳型を取り除き又中子を１
５０℃のＮａ０−Ｈｆ４液で熔かし出すことによってセ
ラミック製副室を製作した。これをスーパーチェックに
より調査したところ何ら異常はなかった。これの断面図
を第１図に示す。１はインコネル７１３Ｃである。一方
比較例として造粒粒子を被着しない他は、すべて同条件
で鋳ぐるみを行って得られた副室は、セラミック部に熱
応力のためと思われるクランクが見られた。
（実施例２）
実施例１の造粒粒子の表面に、緩衝層として、スピネル
をガス溶射により０．３鶴の厚さに被着した以外はすべ
て実施例１と同条件にてセラミック副室を製作した。こ
れも何ら異常は見られず、実施例１より更に信頼性が高
いことが認められた。
をガス溶射により０．３鶴の厚さに被着した以外はすべ
て実施例１と同条件にてセラミック副室を製作した。こ
れも何ら異常は見られず、実施例１より更に信頼性が高
いことが認められた。
（実施例３）
実施例１の造粒粒子の表面に、緩衝層としてモル％で、
Ｓ ｉＯｚ ４７％、Ａ１２０３９％、Ｂ２Ｏ３６％、
ＭｇＯ０，５％、ＣａＯ２，５％、ＢａＯ３５％の組成
のガラス粉末を泥漿としてコートし、１２５０℃で６０
分焼き付けることによってガラスコーティングした以外
はすべて実施例１と同条件にてセラミック副室を製作し
た。これは実施例１よりも予熱温度を１００℃下げた９
００℃で鋳ぐるみを行ったが、何ら異常なく、実施例１
よりも、生産性の向上したものであった。
Ｓ ｉＯｚ ４７％、Ａ１２０３９％、Ｂ２Ｏ３６％、
ＭｇＯ０，５％、ＣａＯ２，５％、ＢａＯ３５％の組成
のガラス粉末を泥漿としてコートし、１２５０℃で６０
分焼き付けることによってガラスコーティングした以外
はすべて実施例１と同条件にてセラミック副室を製作し
た。これは実施例１よりも予熱温度を１００℃下げた９
００℃で鋳ぐるみを行ったが、何ら異常なく、実施例１
よりも、生産性の向上したものであった。
上記実施例では、母体にＰＳＺを用いたが、本発明はこ
れにこだわることなく、母体に他のセラミックスを用い
ても同様の効果が得られる。母体の表面に凸凹部を形成
するための造粒粒子は、熱膨張係数や焼結温度が同じで
ある同材質の方が好ましい。しかし焼結温度は、母体よ
りも低いものを用いてもよい。
れにこだわることなく、母体に他のセラミックスを用い
ても同様の効果が得られる。母体の表面に凸凹部を形成
するための造粒粒子は、熱膨張係数や焼結温度が同じで
ある同材質の方が好ましい。しかし焼結温度は、母体よ
りも低いものを用いてもよい。
第１図は本発明の鋳ぐるみによるセラミック副室の断面
図である。 ■・・・・・・鋳ぐるみ金属、２・・・・・・造粒粒子
による凸凹部を有する造粒粒子被着層、３・・・・・・
ｐｓｚよりなるセラミックス副室、４・・・・・・グロ
ープラグ及び燃焼噴射ノズル挿入孔 ＃１１図
図である。 ■・・・・・・鋳ぐるみ金属、２・・・・・・造粒粒子
による凸凹部を有する造粒粒子被着層、３・・・・・・
ｐｓｚよりなるセラミックス副室、４・・・・・・グロ
ープラグ及び燃焼噴射ノズル挿入孔 ＃１１図
Claims (4)
- （１）表面に多数の凸凹部を有するセラミックスと該セ
ラミックスの表面を鋳ぐるむ金属層とよりなる金属とセ
ラミックスの接合体。 - （２）セラミックスの表面が緩衝層を有する特許請求の
範囲第１項記載の金属とセラミックスの接合体。 - （３）緩衝層はコーティングされたガラス層である特許
請求の範囲第２項記載の金属とセラミックスの接合体。 - （４）緩衝層は溶射されたセラミックス層である特許請
求の範囲第２項記載の金属とセラミックスの接合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59141991A JPS6123822A (ja) | 1984-07-09 | 1984-07-09 | 金属とセラミツクスの接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59141991A JPS6123822A (ja) | 1984-07-09 | 1984-07-09 | 金属とセラミツクスの接合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6123822A true JPS6123822A (ja) | 1986-02-01 |
Family
ID=15304849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59141991A Pending JPS6123822A (ja) | 1984-07-09 | 1984-07-09 | 金属とセラミツクスの接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6123822A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4890663A (en) * | 1987-05-21 | 1990-01-02 | Interatom Gmbh | Method for producing a ceramic-coated metallic component |
| US5137074A (en) * | 1990-10-09 | 1992-08-11 | The Cessna Aircraft Company | Spherical bearing overlay casting process |
| US5358026A (en) * | 1988-08-02 | 1994-10-25 | Simpson Neil A A | Investment casting process |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5232736U (ja) * | 1975-08-30 | 1977-03-08 | ||
| JPS5348928A (en) * | 1976-10-18 | 1978-05-02 | Toyota Motor Co Ltd | Ceramic casting and method of making it |
| JPS5837277A (ja) * | 1981-08-27 | 1983-03-04 | ワイケイケイ株式会社 | 自動開閉扉の制御装置 |
-
1984
- 1984-07-09 JP JP59141991A patent/JPS6123822A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5232736U (ja) * | 1975-08-30 | 1977-03-08 | ||
| JPS5348928A (en) * | 1976-10-18 | 1978-05-02 | Toyota Motor Co Ltd | Ceramic casting and method of making it |
| JPS5837277A (ja) * | 1981-08-27 | 1983-03-04 | ワイケイケイ株式会社 | 自動開閉扉の制御装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4890663A (en) * | 1987-05-21 | 1990-01-02 | Interatom Gmbh | Method for producing a ceramic-coated metallic component |
| US5358026A (en) * | 1988-08-02 | 1994-10-25 | Simpson Neil A A | Investment casting process |
| US5137074A (en) * | 1990-10-09 | 1992-08-11 | The Cessna Aircraft Company | Spherical bearing overlay casting process |
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