JPS6127452B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧凝固鋳造法を適用するとにより
桿部を繊維強化した内燃機関用繊維強化コンロツ
ドの製造方法に関する。

ここで、高圧凝固鋳造とは、鋳型内に注入した
溶湯に500〜2000Kg/cm²の静水的高圧力を加え、そ
の高圧下で上記溶湯を凝固させる特殊鋳造法であ
つて、強化繊維よりなる成形体にマトリツクスを
充填複合させる際、成形体全域に亘つてマトリツ
クスを十分に浸透させることが可能で、機械的強
度の優れた複合部材を得ることができる。

本出願人は先に、銅系ろう材により繊維相互間
を部分的に拡散接着した、ステンレステンレス長
繊維よりなるカサ密度2.5〜5.0ｇ/c.c.の棒状成形
体を用い、これに前記鋳造法を適用してマトリツ
クスを充填複合し、桿部を繊維強化したコンロツ
ドの製造方法を開発した（特願昭56−40993号参
照）。前記成形体は銅系ろう材による繊維相互間
の部分的拡散接着により良好な保形性を有し、し
かもその保形性は鋳造中も維持されるので、桿部
を適切に繊維強化することができる。

しかしながら、前記成形体について種々検討を
加えた結果、次のような問題のあることが判明し
た。即ち、前記成形体を成形する場合、銅系ろう
材と共にステンレス長繊維を、そのろう材の溶解
温度以上、例えば約1200℃以上に加熱し、その後
炉冷するので、繊維自体が焼なまされて、その強
度が著しく劣化する傾向がある。第７図は二種
類、即ちJIS SUS 33材よりなる直径0.37mmのス
テンレス細線ａとJIS SUS 27材よりなる直径
0.37mmのステンレス細線ｂとを15分間加熱した場
合の常温破断強度の変化を示すもので、この図か
らも細線が高温に加熱されると強度が著しく劣化
することが明らかであり、この劣化傾向は他の鉄
系細線にも現れる。

本発明は上記に鑑み、ステンレレス長繊維を高
温加熱することなく棒状成形体を成形し得るよう
にして前記繊維の強度劣化を防止し、また前記成
形体を用いて桿部を適切に繊維強化することので
きる前記コンロツドの製造方法を提供することを
目的とし、無数のステンレス長繊維の表面に、厚
さが0.1〜44.0μの銅系または銀系のメツキ層を
形成する工程と、該メツキ層相互間を部分的に焼
結することにより前記ステンレス長繊維よりなる
棒状成形体を成形する工程と、該棒状成形体をコ
ンロツド用鋳型の桿部キヤビテイにそれの長手方
向に沿つて設置し、高圧凝固鋳造法を適用してコ
ンロツドを鋳造すると同時にマトリツクスを前記
棒状成形体に充填複合する工程と、を用いること
を特徴とする。

前記銅系および銀系のメツキ層は電気または化
学メツキ処理により形成される。メツキ層の厚さ
は、成形体の保形性および第６図に示す桿部の疲
労強度の点から0.1〜4.0μの範囲が最適である。
メツキ層の厚さが0.1μを下回ると、成形体の保
形性が悪く、また4.0μを上回るとメツキ層とマ
トリツクスとが著しく反応し、桿部の疲労強度が
低下する。

棒状成形体の成形は、銅系または銀系のメツキ
層を有する無数のステンレス長繊維を石英ガラス
管等の耐熱性管状成形型に所定のカサ密度、例え
ば、2.5〜5.0ｇ/c.c.となるように挿入し、次いで
この成形型を還元性若しくは不活性ガス雰囲気ま
たは真空に保持された加熱炉内に設置し、その後
成形型と共にステンレス長繊維を低温、例えば
500〜600℃に加熱してメツキ層相互間を部分的に
焼結することにより行われる。

以下、本発明の実施例について説明する。

〔実施例 〕 第３図に示すように平均直径約30μの横断面多
角形状ステンレス長繊維ｆの表面に純銅を用いて
厚さ0.5μの銅メツキ層を形成し、その繊維束を
石英ガラス管よりなる成形型Ｐ内に挿入し、次い
でその成形型Ｐを還元性ガス（例えばアンモニア
分解ガス）雰囲気に持された加熱炉内に設置し、
その後成形型Ｐと共に繊維束を約600℃で15分間
加熱して銅メツキ層相互間を部分的に焼結し、そ
のまま炉冷して棒状成形体Ｆを得た。

上記成形体Ｆについて、その性状を調べたとこ
ころ保形性が良好で、カサ密度は3.2ｇ/c.c.であつ
た。

次いで上記棒状成形体Ｆを内燃機関のコンロツ
ド用鋳型の桿部キヤビテイにそれの長手方向に沿
つて設置し、マトリツクスＭとしてアルミニウム
合金（JIS AC8B材）を用いて高圧凝固鋳造法に
より第１、第２図に示すように桿部Ｒを繊維強化
したコンロツドＣを鋳造した。

上記コンロツドＣの桿部Ｒを横断して、その断
面の性状を顕微鏡により調べたところ第４図の結
果が得られた。第４図の倍率は400倍であり、各
多角形状のステンレス長繊維とマトリツクスとが
密に結合され、マトリツクスの充填性およびステ
ンレス長繊維とマトリツクスとの複合性が良好
で、また銅とアルミニウム合金とが反応していな
いことが認められた。第５図は前記銅メツキ層の
厚さを５μにした場合を示し、各繊維周囲の黒色
部分は銅とアルミニウム合金との反応生成物であ
る。このように多量の反応生成物が生成されると
桿部の疲労強度が低下するためコンロツドの耐久
性が乏しくなる。

〔実施例 〕 実施例と同様の平均直径約30μの横断面多角
形状ステンレス長繊維の表面に厚さ0.1μの銀メ
ツキ層を形成し、その繊維束を石英ガラス管より
なる成形型内に挿入し、次いでその成形型を還元
性ガス（例えばアンモニア分解ガス）雰囲気に保
持された加熱炉内に設置し、その後成形型と共に
繊維束を約560℃で、15分間加熱して銀メツキ層
相互間を部分的に焼結し、そのまま炉冷して棒状
成形体を得た。

上記成形体について、その性状を調べたところ
保形性が良好で、カサ密度は3.4ｇ/c.c.であつた。

次いで上記棒状成形体を内燃機関のコンロツド
用鋳型キヤビテイにそれの長手方向に沿つて設置
し、アルミニウム合金（JIS AC8B材）を用いて
高圧凝固鋳造法により桿部を繊維強化したコンロ
ツドを鋳造した。

上記コンロツドの桿部を横断して、その断面の
性状を顕微鏡により調べたところ前記実施例と
同様に各多角形状ステンレス長繊維とマトリツク
スとが密に結合され、マトリツクスの充填性およ
びステンレス長繊維とマトリツクスとの複合性が
良好で、また銀とアルミニウム合金とが反応して
いないことが認められた。

以上のように本発明によれば、無数のステンレ
ス長繊維の表面に銅系または銀系のメツキ層を形
成し、そのメツキ層相互間を部分的に焼結して前
記ステンレス長繊維よりなる棒状成形体を成形す
るので、比較的低温でメツキ層相互間の部分的焼
結を行い、前記繊維の強度劣化を防止することが
できる。

またステンレス長繊維のメツキ層の厚さを0.1
μ以上に設定したので、成形体の保形性が良好で
あり、その保形性は高圧凝固鋳造中においても維
持されるので、桿部を適切に繊維強化することが
できる。さらにステンレス長繊維のメツキ層の厚
さを4.0μ以下に設定したので、メツキ層とマト
リツクスとの反応を防止して桿部の疲労強度の低
下を抑制することができる。

したがつて、本発明は機械的強度の優秀なコン
ロツドを提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１、第２図は本発明により得られた内燃機関
用コンロツドを示し、第１図は縦断正面図、第２
図は第１図―線断面図、第３図は棒状成形体
の成形工程の一部を示す斜視図、第４図は内燃機
関用コンロツド桿部横断面の顕微鏡写真図、第５
図は比較例の第４図と同様の顕微鏡写真図、第６
図はステンレス長繊維のメツキ層厚さと桿部の疲
労強度の関係を示すグラフ、第７図はステンレス
細線の加熱温度とその細線の常温波断強度の関係
をを示すグラフである。 ｆ…ステンレス長繊維、Ｆ…成形体、Ｍ…マト
リツクス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 無数のステンレス長繊維の表面に、厚さが
   0.1〜4.0μの銅系または銀系のメツキ層を形成す
   る工程と、該メツキ層相互間を部分的に焼結する
   ことにより前記ステンレス長繊維よりなる棒状成
   形体を成形する工程と、該棒状成形体をコンロツ
   ド用鋳型の桿部キヤビテイにそれの長手方向に沿
   つて設置し、高圧凝固鋳造法を適用してコンロツ
   ドを鋳造すると同時にマトリツクスを前記棒状成
   形体に充填複合する工程と、よりなる内燃機関用
   繊維強化コンロツドの製造方法。