JPS6140879A - 金属・セラミツクス結合体およびその製造法 - Google Patents

金属・セラミツクス結合体およびその製造法

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JPS6140879A
JPS6140879A JP59162790A JP16279084A JPS6140879A JP S6140879 A JPS6140879 A JP S6140879A JP 59162790 A JP59162790 A JP 59162790A JP 16279084 A JP16279084 A JP 16279084A JP S6140879 A JPS6140879 A JP S6140879A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金属・セラミックス結合体およびその製造法に
関するものである。さらに詳しくは、金属とセラミック
スを嵌合により結合した金属・セラミックス結合体とそ
の製造法に関するものである。
（従来の技術） セラミックスは硬くて耐摩耗性にす（れているうえ、高
温での機械的性質や耐食性にすぐれているため、高温で
の機械的強度や耐摩耗性が必要とされるガスタービンや
ターボチャージャーのローターの構造材料として適して
いる。このため、ガスタービンローターやターボチャー
ジャーローターのセラミックス化が検討されている。例
えば、米国特許第４３９６４４５号明細書には、翼部と
軸部がセラミックスからなる構造のタービンローターが
開示されている。この構造のタービンロークーではセラ
ミックス製軸部の一端にねじ部を設けて、金属製圧縮機
インペラを固定している。しかし、この構造のタービン
ロークーは圧縮機インペラを構成する金属材料と、軸部
を構成するセラミックス材料との熱膨張差のため、ター
ビンローターの使用中にセラミックス軸のねじ部が破損
する欠点がある。また、セラミックスに対するねし加工
は高度の技術を必要とし、時間と費用のかかる欠点があ
る。
この対策として、実開昭５７−９２０９７号公報にはタ
ービンローターのセラミックス軸に、金属軸の端部に設
けた筒状部を嵌合する構造が提示されている。しかし、
この構造では、金属軸部表面のベアリング当接部の耐摩
耗性向上のため、金属軸筒状部外表面に表面硬化処理を
してからセラミックス軸を嵌合すると、該表面硬化部に
クラックが発生する欠点がある。また、金属製軸とセラ
ミックス軸とを嵌合後、金属製軸表面に窒化処理等の表
面硬化処理を施すと、嵌合部の締付力が低下したり、嵌
合部が抜けたりする欠点がある。さらにまた、金属製軸
とセラミックス軸を嵌合後、焼入れ処理を行うと、焼入
れによる金属軸の相変態のため、嵌合部が抜ける欠点が
ある。このため、上記構造では金属軸部表面のヘアリン
グ当接部の耐摩耗性が不足して実用にならない欠点があ
った。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上述の如きタービンローター等のセラミックス
軸部とこれに嵌合する金属軸部の結合をゆるみ又は脱落
を生じない強固な結合とするための新規な構成とその製
造方法の改良にある。
本発明の第１の目的は、結合力が大きい金属・セラミッ
クス結合体とその製造方法を提供することであり、第２
の目的は、金属部分の表面の耐摩耗性がすぐれている金
属・セラミックス結合体とその製造方法を提供すること
である。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、析出硬化型合金からなる金属製部材に設けら
れた凹部又は貫通孔にセラミックス製部材に設けられた
凸部が嵌合されてなる金属・セラミックス結合体にして
、該結合体の金属部分が析出硬化により硬化されている
金属・セラミックス結合体であり、未析出硬化状態の析
出硬化型合金からなる金属製部材に設けた凹部に、セラ
ミックス製部材に設けた凸部を嵌合して金属・セラミッ
クス結合体としたのち、該結合体に析出硬化処理を行っ
て金属製部材を硬化させる金属・セラミックス結合体の
製造法である。
本発明では、未硬化の析出硬化型合金からなる金属製部
材に凹部を設け、該凹部に、セラミックス製部材に設け
た凸部を嵌合して金属・セラミックス結合体とする。し
かるのち、該結合体を析出硬化処理温度に加熱し、金属
製部材を硬化させる。
金属製部材とセラミックス製部材の嵌合前に、金属製部
材を硬化させると、両部材の嵌合に際して、金属製部材
やセラミックス製部材が破損するので好ましくない。
本発明の金属・セラミックス結合体を構成する金属材料
とセラミックス材料の嵌合は焼ばめ、冷しぼめ、圧入の
いずれかの方法で行うことができる。焼ばめ、冷しぼめ
はセラミックス部材の凸部材直径を金属部材の凹部内径
より大きく加工し、被嵌合部材の一方を加熱ないしは冷
却して、両部材間にはめ込み可能な寸法差を生ぜしめ、
その寸法差を利用して両部材を嵌合するものであるから
、嵌合部の寸法が大きい金属・セラミックス結合体の嵌
合方法として好ましいものである。また、一般に金属材
料の方がセラミックス部材より熱膨張係数が大きいので
、金属部材を加熱する焼ばめの方が少ない温度差で大き
い寸法差が得られ、安定した焼ばめ操作ができるのでよ
り好ましいものである。この場合の焼ばめ、冷しばめの
締代は、嵌合後に金属部材の凹部やセラミックス部材の
凸部が破損せず、しかも本発明の金属・セラミレタス結
合体の使用条件で嵌合部に必要とされる締付力が得られ
る大きさとする。
一方、圧入はセラミックス部材の凸部を、金属製部材に
設けた該凸部直径より小径の凹部に荷重をかけて、強制
的に押し込んで嵌合する方法である。上記凸部直径と凹
部内径の寸法差は金属部材の弾性変形および塑性変形に
より吸収されるので、圧入前の凸部と凹部の仕上げ寸法
公差は焼ばめ、冷しばめの場合より大きくてもよい。こ
のため、゛圧入は嵌合部の寸法が小さい金属・セラミッ
クス結合体の嵌合方法として、より好ましいものである
。金属部材の凹部およびセラミックス部材の凸部の形状
と寸法は、圧入時に作用する荷重によって破壊しない形
状および寸法とする。また、該凸部直径と該凹部内径の
寸法差は、嵌合部が本発明の金属・セラミックス結合体
の使用条件に応じた締付力を有するとともに、圧入時に
凸部と凹部のいずれもが破壊しない大きさとする。この
ためには、セラミックス部材の凸部と金属部材の凹部の
寸法差は該凸部直径を該凹部内径より０．１％ないし１
０％大きくするのが好ましく、１％ないし５％大きくす
るのがより好ましい。この寸法差が０．１％以下では、
圧入部の締付力が不足し、使用中に嵌合部が抜けること
があるので好ましくない。寸法差が１０％以上になると
、圧入に必要な荷重が大きくなりすぎて、圧入時にセラ
ミックス部材の凸部が破壊するので好ましくない。この
圧入は室温で行ってもよいし、金属部材のみを加熱する
かあるいは金属部材とセラミックス部材の両方を加熱し
て圧入してもよい。しかし、両部材を加熱して圧入する
方法がもっとも好ましい。何となれば、両部材を加熱す
ると、金属部材の変形抵抗が減少し、圧入に要する荷重
が低下するので、圧入時の両部材の破損が起らなくなる
うえ、圧入温度からの冷却に際し、両部材の熱膨張差に
もとづく、締付力の増加が生ずるからである。両部材を
焼ばめで嵌合する場合の金属部材の加熱温度および圧入
で嵌合する場合の両部材の加熱温度は、金属製部材の析
出硬化処理温度以下でしかも嵌合部の使用温度以上の温
度が好ましい。
金属製部材とセラミックス製部材を焼ばめで嵌合する場
合には、締代の大きさに比例した変形が、金属製部材に
生ずる。金属製部材の加熱温度が該部材の析出硬化処理
温度以上の場合には、加熱中に金属製部材が硬化し展延
性が低下するため、焼ばめ温度からの冷却に際し、金属
製部材が破損するので好ましくない。また、金属製部材
とセラミックス製部材を圧入で嵌合する場合に、両部材
を析出硬化温度以上の温度に加熱すると、金属部材が硬
化し、圧入に際して金属部材の変形ができなくなり、金
属製部材やセラミックス製部材が破損するので好ましく
ない。
また、圧入温度が圧入部の使用温度より低い場合には、
圧入部の温度が使用温度まで上昇すると、圧入部が緩み
締付力が低下するので好ましくない。
本発明の金属・セラミックス結合体は、金属製部材とセ
ラミックス製部材を嵌合したのち、所定温度に加熱して
析出硬化処理を行い、金属製部材を硬化させる。したが
って、金属製部材を構成する金属材料としては、析出硬
化が可能な合金を使用する。なお、金属製部材を析出硬
化処理により収縮する析出硬化型合金で構成すると、析
出硬化処理による金属製部材の収縮にともなって、嵌合
部の締付力が増加し、両部材間の結合力が増加するので
とくに好ましいものである。析出硬化処理により収縮す
る析出硬化型合金としては、例えばマルエージング鋼、
析出硬化型ステンレス、析出硬化型超合金などがあるの
で、この合金の中から使用目的に合った合金を選択して
使用すればよい。
上記以外にも、本発明の目的に合った合金があれば、そ
の合金を使用してもよい。
また、本発明の金属・セラミックス結合体を構成するセ
ラミックス材料は窒化珪素、炭化珪素、部分安定化ジル
コニア、アルミナ、ベリリア、サイアロン等から本発明
の金属・セラミックス結合体の使用目的に応じて選択す
ればよい。例えば、本発明の金属・セラミックス結合体
でターボチャージャーローターを作る場合には、高温に
なるタービンホイールとそれに続く回転軸は高温強度の
大きい窒化珪素が望ましい。また、カムとの摺接面をセ
ラミックスとしたタペットを本発明の金属セラミックス
で作る場合には、セラミックス材料として高強度、高靭
性の部分安定化ジルコニアが望ましい。さらにまた、本
発明の金属・セラミックス結合体でピストンクラウンが
セラミックスである断熱エンジン用ピストンを作る場合
には、セラミックス材料として熱膨張係数がピストン本
体を構成する鋳鉄に近い部分安定化ジルコニアや熱衝撃
抵抗の大きい窒化珪素が望ましい。
本発明の金属・セラミックス結合体は金属製部材表面の
耐摩耗性向上のため、窒化処理を行って金属製部材表面
の硬さをさらに増加させることができる。本発明の金属
・セラミックス結合体の金属製部材表面の窒化処理は、
析出硬化処理後実施してもよいし、析出硬化処理と同時
に実施してもよく、あるいは析出硬化処理の前に実施し
てもよい。例えば、金属製部材が析出硬化処理温度と窒
化処理温度が等しい合金からなる場合には、析出硬化処
理と窒化処理を同時に実施するのが好ましく、金属製部
材が析出硬化処理温度が窒化処理温度より高い合金から
なる場合には、析出硬化処理と窒化処理を別々に行うの
が好ましい。
（作・　用） 図面により本発明をさらに詳しく説明する。
第１ないし第６図は本発明の金属・セラミックス結合体
の一興体例の構造を示したものである。
第７図および第８図は、本発明の詳細な説明するための
金属・セラミックス結合体の部分断面図である。
第１図はセラミックス製部材１に設けられた凸部４が金
属製部材２に設けられた凹部３に嵌合されている金属・
セラミックス結合体の縦断面図である。
第２図はセラミックス製部材１の凸部４が、胴部の一端
に胴部直径より大径のフランジ部６を有する円筒状金属
製部材２の凹部３に圧入してなる金属・セラミックス結
合体の一構造例である。このフランジ６は、本発明の金
属・セラミックス結合体の金属製部材の胴部に他の金属
製部材を組込んで胴部端部に設けたネジ５で固定した場
合に、胴部上の金属製部材とセラミックス製部材とが直
接接触するのを防ぎ、ネジの締めつけによって生ずる応
力や本発明の金属・セラミックス結合体胴部の熱膨張と
この胴部上に組込まれた他の金属製部材の熱膨張差によ
る応力がセラミックス製部材に作用するのを防止する。
第３図はセラミックス製タービンホイール１７と一体的
に形成されている回転軸１１の先端に設けた凸部１４が
コンプレッサーホイール側の鋼製回転軸１２の先端に設
けた凹部１３に圧入されている本発明の金属・セラミッ
クス結合体の一具体例を示すターボチャージャーローク
ーである。また、コンプレッサーホイール側のシャフト
に組込まれたベアリングとコンプレッサーホイール（と
もに図示せず）をナンドで固定する場合に、シャフトに
作用する軸力およびアルミ合金製コンプレッサーホイー
ルと鋼製シャフト１２との熱膨張差による応力がセラミ
ックス製回転軸に作用しないように段部１６が設けられ
ている。
第４図、第５図、第６図は金属製部材２に設けられた貫
通孔３に、この貫通孔より大径のセラミックス製部材の
凸部４を圧入してなる金属・セラミックス結合体の胴部
外周に設けたネジ２Ａを利用して、他の金属製部材と結
合した本発明の金属・セラミックス結合体の一応用例を
示す断熱用ピストンならびにタペットである。
第４図は金属製ピストン１９のピストンクラウンの一部
に本発明の金属・セラミックス結合体がはめ込み可能な
一部貫通孔からなる空所を設け、この空所に金属・セラ
ミックス結合体をはめ込んで、貫通孔に設けたネジ１９
Ａと金属・セラミックス結合体に設けたネジ２Ａとで固
定したところのピストンクラウンがセラミックスよりな
り、ピストン本体が金属からなる断熱エンジン用ピスト
ンである。
第５図は金属製タペット２０のカムとの摺接面に本発明
の金属・セラミックス結合体がはめ込み可能な空所を設
け、その空所内に本発明の金属・セラミックス結合体を
はめ込んで、空所内に設けたネジ２０Ａと金属・セラミ
ックス結合体に設けたネジ２＾とで固定したカムとの摺
接面２１がセラミックスからなるタペットである。
第６図は金属タペット２３のカムとの摺接面に本発明の
金属・セラミックス結合体がはめ込み可能な貫通孔を設
け、その貫通孔に本発明の金属・セラミックス結合体を
はめ込んで、貫通孔に設けたネジ２３八と金属・セラミ
ックス結合体の外周に設けたネジ２Ａとで固定した、カ
ムの摺接面２１およびブツシュロッド当接面２２がセラ
ミックスからなるタペットである。
（実施例） 実施例１ 常圧焼結法で作製した窒化珪素（以下窒化珪素という）
丸棒から第１表に示す直径で、長さ２５鶴の凸部４を有
するセラミックス部材１を作製した。
また、日立金属■製マルエージング鋼（同社商品名：　
ＹＡＧ　−３００）の溶体化処理済の丸棒の一端に第１
表に示す内径で深さ１９Ｍの凹部３、残りの一端にネジ
部を設けた第１表に示す胴径の金属製部材２を作製した
。
この金属製部材の凹部にセラミックス製部材の凸部を第
１表に示す方法と温度で嵌合し、第７図に示す形状の金
属・セラミックス結合体を作製した。この金属・セラミ
ックス結合体を５００℃で３時間加熱して析出硬化処理
を行い、該結合体の金属製部材を硬化させた。
ついで、該結合体の嵌合部を第１表に示す外径になるよ
う加工したのち、第８図に示すような治具を用い、第８
図に図示の部分を加熱炉に入れて３５０℃に保持しなが
らセラミックス製部材と金属製部材をそれぞれ上下方向
に引抜いて、嵌菩部の引抜に要する荷重を測定し、得ら
れた結果を第１表に示した。
第１表に示した結果のうち、階１〜阻６はセラミックス
製部材の凸部直径と金属製部材の凹部内径との寸法差、
嵌合温度、金属製部材に対する析出硬化処理時期などが
本発明の範囲内にある金属・セラミックス結合体につい
ての結果である。隘１０〜隘１６は上記条件が本発明の
範囲外である金属・セラミックス結合体についての結果
を示す比較例である。
第１表から明らかなように、゛本発明の金属・セラミッ
クス結合体は、３５０℃において大きな引抜荷重を示し
ている。この引抜荷重は引抜温度の低下にともなって増
加するので、嵌合部の温度が３５０℃以下の場合には、
第１表に示す以上の引抜荷重を示すことになる。なお、
第１表階４〜患６の結果では、引抜時にセラミックス部
で破断をした。
このことは、Ｎ［Ｌ４〜Ｎ１６の嵌合部の引抜荷重がセ
ラミックス部の引抜破断荷重以上であることを示してい
る。
これに対して、金属製部材とセラミックス製部材を嵌合
後、析出硬化処理をせずに引抜試験を実施した金属・セ
ラミックス結合体の引抜荷重は、第１表Ｎｌ１ＩＯ１陽
１６から明らかなように、本発明の金属・セラミックス
結合体の引抜荷重より小さい。
同様に、析出硬化処理をした金属製部材とセラミックス
製部材の嵌合では、金属製部材の変形能不足のため、第
１表Ｎｏ、　１１〜階１２に示すように嵌合温度からの
冷却途中で金属製部材が破損する。また、嵌合部のセラ
ミックス製部材の凸部と金属製部材の凹部の寸法差が本
発明の範囲外の大きさである金属・セラミックス結合体
では、３５０℃での引抜荷重が小さすぎたり（第１表　
Ｎｏ、１４）、圧入に要する荷重が大きすぎてセラミッ
クス製部材が破損したりする。（第１表　隘１２） さらにまた、嵌合温度が本発明の範囲を越える場合には
、嵌合温度への加熱により析出硬化が生じ、金属製部材
が硬化するため、圧入に要する荷重が増加し、セラミッ
クス製部材が破損した。
（第１表　隘１５） 大旌炭１ 直径５９ｍｍのタービンホイールと直径９ｍｍのタービ
ンシャフトを常圧焼結法による窒化珪素で一体的に形成
した全長７２龍のセラミックス製部材を作製した。この
セラミックス製部材のタービンシャフト先端に直径６．
Ｏｎ、長さ１７　ｍの凸部を加工した。また、溶体化処
理済の全長７０ｍ、直径９ｆｉのマルエージング鋼（日
立金属＠　ＹＡＧ−３００）の一端に内径５．８鰭、深
さ１９顛の凹部を形成した。この凹部にタービンシャフ
ト先端の凸部を３５０℃で圧入して、タービンホイール
とタービンシャフトの一部が窒化珪素からなるターボチ
ャージャーロークーを作製した。このターボチャージャ
ーを５５０℃で３時間加熱して析出硬化処理を行い、金
属製部材を硬化させたのち、所定寸法に仕上げ加工した
。このターボチャージャーローターを高温回転試験装置
に組込んで、燃焼ガスにより１５０．００Ｏｒｐｍで１
００時間の回転試験を行ったが何ら異常は認められなか
った。
天１１生１ ５．２％のＹ２Ｏ２を含む部分安定化ジルコニアセラミ
ックスで、板面中央に直径１５ｍ１、長さ１５ｍの凸部
を有する直径６９鰭、厚さ３龍の円板を作製した。
また、マルエージング鋼でフランジ部外径３５龍、胴部
外径２５龍、凹部内径１４．７ｍｌ、全長１０鶴の金属
製部材を作製した。金属製部材の凹部にジルコニアセラ
ミックスの凸部を３５０℃で圧入して金属・セラミック
ス結合体を作製した。この金属・セラミックス結合体の
金属製部材胴部上にネジを加工したのち、５５０℃で３
時間析出硬化処理を行い、金属製部材を硬化させた。
一方、直径７０酊の球状黒鉛鋳鉄製ピストンのピストン
クラウンの一部にこの金属・セラミックス結合体がはめ
込み可能な一部貫通孔からなる空所を設けた。ついで、
貫通孔に設けたネジと金属・セラミックス結合体の金属
製部材胴部上のネジとを固定し、第４図に示す形状のピ
ストンクラウンの一部が部分安定化ジルコニアセラミッ
クス、ピストン本体が球状黒鉛鋳鉄である断熱エンジン
用ピストンを作製した。このピストンは、直径７０龍、
ストローク７５鰭、回転数２２０Ｏｒｐｍのディーゼル
エンジンで１時間運転しても何ら異常は認められなかっ
た。
（発明の効果） 以上述べたことから明らかなとおり、本発明の金属・セ
ラミックス結合体は金属製部材を析出硬化型合金で構成
し、未析出硬化状態の金属製部材に設けた凹部にセラミ
ックス製部材に設けた凸部を嵌合して一体的に結合した
のち、該結合体に析出硬化処理を行って金属製部材の硬
化と収縮を生ぜしめたものであるから結合強度が大きく
、しかも金属部分の耐摩耗性がすぐれている。したがっ
て、本発明の金属・セラミックス結合体でタービンホイ
ールおよびタービンシャフトの一部が窒化珪素その他の
部分の一部あるいは全部が析出硬化型合金からなるター
ボチャージャーローターを構成すれば、応答性と耐久性
にすぐれた高効率のターボチャージャーとすることがで
きる。
また、金属製ピストンのピストンクラウンに、本発明の
金属・セラミックス結合体のはめ込み可能な空所を設け
、この空所内に設けたネジと、本発明の金属・セラミッ
クス結合体の金属製部材用一部がセラミックス、ピスト
ン本体が金属からなる断熱エンジン用ピストンは高温の
燃焼ガスにさらされるピストンクラウンを断熱性の高い
セラミックスとすることができるので、容易に断熱効果
の高いピストンを作ることもできる。
また、タペットも本発明の金属・セラミックス結合体を
はめ込んで、カムとの摺接面をセラミックスとすること
ができるので、耐摩耗性にすぐれたタペットとすること
ができる。
このように、本発明の金属・セラミックス結合体は本発
明の金属・セラミックス結合体そのもの、あるいは他の
金属製部材と組合せて使用することにより、セラミック
スの耐熱性、断熱性、高温強度ならびに耐摩耗性を生か
してターボチャージャー、ピストン、タペット、吸気弁
、排気弁、ロンカーアーム、カムなどのエンジン部品あ
るいは加熱炉の耐火物固定ボルト、熱処理炉部品など高
温や繰り返し荷重を受ける構造体部品として使用できる
。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第２図は本発明の金属・セラミックス結合
体の一具体例の構造の縦断面を示す説明図、 第３図は本発明の金属・セラミックス結合体の具体的応
用例のターボチャージャーローターの圧入部の縦断面を
示す説明図、 第４図は本発明の金属・セラミックス結合体を他の金属
性と組合せて使用する具体例である断熱エンジン用ピス
トンの断面を示す説明図、第５図ないし第６図は本発明
の金属・セラミックス結合体を他の金属製部材と組合せ
て使用する他の具体例であるタペットの断面を示す説明
図、第７図は本発明の金属・セラミックス結合体の他の
具体例の構造の断面を示す説明図、第８図は金属・セラ
ミックス結合体の引抜試験の方法を示す説明図である。 １・・・セラミックス製部材 ２・・・金属製部材　　　　２Ａ・・・ネジ３・・・金
属製部材上の凹部 ４・・・セラミックス製部材上の凸部 ５・・・金属製部材の胴部に設けたネジ６・・・フラン
ジ １１・・・タービンホイール側回転軸 １２・・・コンプレッサーホイール側回転軸１３・・・
コンプレッサーホイール側回転軸先端の四部１４・・・
タービンホイール側回転軸先端の凸部１５・・・ネジ　
　　　　　　１６・・・段部１７・・・タービンホイー
ル　１９・・・金属製ピストン１９Ａ・・・ネジ　　　
　　　２０．３０・・・金属製タペット２ＯＡ　、　２
３Ａ・・・ネジ　　　　２１・・・カムとの摺接面２２
・・・プッシュロッド当接面 ３１・・・プルロッド　　　　３２・・・引抜用ツヵミ
具。 第１図 第２図 ！ 第３図 第４図 第５図　　　第６図 第７図 第８図 手続補正書 昭和５９年８　月３１日 １、事件の表示 昭和５９年特許　願第１６２７９０号 １、明細書第１頁第４行〜第６頁第７行間を下記の通り
訂正する。 「２、特許請求の範囲 １、析出硬化型合金からなる金属製部材に設げられた凹
部又は貫通孔に、セラミックス製部材に設けられた凸部
が嵌合されてなる金属・セラミックス結合体にして、該
結合体の金属部分が析出硬化により硬化されていること
を特徴とする金属・セラミックス結合体。 ２、金属・セラミックス結合体の金属部分が析出硬化処
理および窒化処理により硬化されており、該金属部分の
表面層の一部又は全部の硬さが中心部の硬さより大であ
る特許請求の範囲第１゛項記載の金属・セラミックス結
合体。 ３、金属製部材が析出硬化処理により収縮する析出硬化
型合金からなる特許請求の範囲第１項ないし第２項のい
ずれかに記載の金属・セラミックス結合体。 ４、　金属製部材が窒化に、より表面硬化処理可能な析
出硬化型合金からなる特許請求の範囲第２項記載の金属
・セラミックス結合体。 ５、金属製部材がマルエージング鋼、析出硬化型ステン
レンス鋼および析出硬化型超合金よりなる群から選ばれ
た一つの析出硬化型合金からなる特許請求の範囲第１項
ないし第４項のいずれかに記載の金属・セラミックス結
合体。 ６、　セラミックス部材が窒化珪素、炭化珪素、サイア
ロン、アルミナおよび部分安定化ジルコニアよりなる群
から選ばれた少なくとも一つのセラミックス材料からな
る特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載
の金属・セラミックス結合体。 ７、　セラミックス製部材がターボチャージャーロータ
ーのタービンホイール側回転軸、金属製部材がターボチ
ャージャーローターのコンブシソサーホイール側回転軸
である特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに
記載の金属・セラミックス結合体。 ８、セラミックス製部材がピストンクラウン、金属製部
材がピストン本体の一部である特許請求の範囲第１項な
いし第６項のいずれかに記載の金属・セラミックス結合
体。 ９、セラミックス製部材がタペットのカムとの摺接面、
金属製部材がタペット本体の一部である特許請求の範囲
第１項ないし第６項のいずれかに記載の金属・セラミッ
クス結合体。 １０、未析出硬化状態の析出硬化型合金からなる金属製
部材に設けた凹部に、セラミックス製部材に設けた凸部
を嵌合して金属・セラミックス結合体としたのち、該結
合体に析出硬化処理を行って金属製部材を硬化させるこ
とを特徴とする金属・セラミックス結合体の製造法。 １１、金属・セラミックス結合体に析出硬化処理を行っ
たのち、窒化処理を行って金属製部材の表面の一部又は
全部をさらに硬化させる特許請求の範囲第１０項記載の
金属・セラミックス結合体の製造法。 １２、金属・セラミックス結合体を、炉内雰囲気が窒化
雰囲気となっている加熱炉中で、析出硬化温度に加熱し
、金属製部材の析出硬化処理と窒化処理を同時に行う特
許請求の範囲第１０項記載の金属・セラミックス結合体
の製造法。 １３、金属・セラミックス結合体に、窒化処理を行った
のち析出硬化処理を行う特許請求の範囲第１０項記載の
金属・セラミックス結合体の製造法。 １４、セラミックス製部材の凸部と金属製部材の凹部の
嵌合が圧入によるものである特許請求の範囲第１０項な
いし第１３項のいずれかに記載の金属・セラミックス結
合体の製造法。 １５．セラミックス製部材の凸部直径が圧入前の金属製
部材の凹部内径より０．１％狡いし１０％大である特許
請求の範囲第１０項ないし第１４項のいずれかに記載の
金属・セラミックス結合体の製造法。 １６、セラミックス製部材の凸部と金属製部材の凹部の
嵌合が金属製部材の析出硬化処理温度以下の温度におけ
る圧入である特許請求の範囲第１０項ないし第１５項の
いずれかに記載の金属・セラミックス結合体の製造法。 １７、セラミックス製部材の凸部と金属製部材の凹部の
嵌合が焼きばめ又は冷しぼめによる特許請求の範囲第１
０項ないし第１３項いずれかに記載の金属・セラミック
ス結合体の製造法。 １８、金属製部材が析出硬化により収縮する析出硬化型
合金からなる特許請求の範囲第１０項ないし第１７項の
いずれかに記載の金属・セラミックス結合体の製造法。 １９、金属製部材が窒化により表面硬化処理が可能な析
出硬化型合金からなる特許請求の範囲第１０項ないし第
１８項のいずれかに記載の金属・セラミックス結合体の
製造法。 ２０、金属製部材がマルエージング鋼、析出硬化型ステ
ンレス鋼および析出硬化型超合金よりなる群から選ばれ
た一つの析出ｆｌ型合金からなる特許請求の範囲第１０
項ないし第１９項のいずれかに記載の金属・セラミック
ス結合体の製造法。 ２１、セラミックス製部材が窒化珪素、炭化珪素、サイ
アロン、アルミナおよび部分安定化ジルコニアよりなる
群から選ばれた少なくとも一つのセラミックス材料から
なる特許請求の範囲第１０項ないし第２０項のいずれか
に記載の金属・セラミックス結合体の製造法。」 ２、明細書第１０頁第５行〜第６行中「凸部材直径」を
「凸部直径」と訂正する。 ３、同第２２頁第１７行中「引抜破断荷重」を「引張破
断荷重」と訂正する。 ４、同第２４頁第４行中ｒ　１７ｍｍ　Ｊをｒ　１９ｍ
ｍ　Ｊと訂正する。 ５、同第２４頁第７行中１１０ｍｍ　ｊを１１７ｍｍ　
Ｊと訂正する。 ６、同第２５頁第３行中ｒｌＯｍｍＪをｒ１５ｍｍＪと
訂正する。 ７、同第２８頁第９行中「金属性と」を「金属性部材と
」と訂正する。 ８、同第２９頁第１行中「４・・・セラミックス製部材
上の凸部」を「４・・・セラミックス製部材の凸部」と
訂正する。 ９、同第２９頁第１０行中ｒ２０．３０・・・金属製タ
ペット」をｒ２０，２３・・・金属製タペット」と訂正
する。 １０、明細書最終頁（３０）最終行 ［代理人弁理士　杉　村　暁　秀」を 「代理人弁理士　杉　村　興　作」と訂正する。 手続補正書 昭和６０年　８月３０日 特許庁長官　宇　　賀　　道　　部　殿１、事件の表示 昭和５９年特許　願第１６２７９０号 ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 １、明細書第１頁第４行〜第６頁第７行間を下記の通り
訂正する。 「２、特許請求の範囲 １、析出硬化型合金からなる金属製部材に設けられた凹
部又は貫通孔に、セラミックス製部材に設けられた凸部
が嵌合されてなる金属・セラミックス結合体にして、該
結合体の金属部分が析出硬化により硬化されていること
を特徴とする金属・セラミックス結合体。 ２、　金属・セラミックス結合体の金属部分が析出硬化
処理および窒化処理により硬化されており、該金属部分
の表面層の一部又は全部の硬さが中心部の硬さより大で
ある特許請求の範囲第１項記載の金属・セラミックス結
合体。 ３、金属製部材が析出硬化処理により収縮する析出硬化
型合金からなる特許請求の範囲第１項ないし第２項のい
ずれかに記載の金属・セラミックス結合体。 可能な析出硬化型合金からなる特許請求の範囲第２項記
載の金属・セラミックス結合体。 ５、金属製部材がマルエージング鋼、析出硬化型ステン
ｌｚＸ鋼および析出硬化型超合金よりなる群から選ばれ
た一つの析出硬化型合金からなる特許請求の範囲第１項
ないし第４項のいずれかに記載の金属・セラミックス結
合体。 ６、　セラミックス部材が窒化珪素、炭化珪素、サイア
ロン、アルミナおよび部分安定化ジルコニアよりなる群
から選ばれた少なくとも一つのセラミックス材料からな
る特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載
の金属・セラミックス結合体。 ７、　セラミックス製部材がターボチャージャーロータ
ーのタービンホイール側回転軸、金属製部材がターボチ
ャージャーローターのコンプレッサーホイール側回転軸
である特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに
記載の金属・セラミックス結合体。 ８、セラミックス製部材がピストンクラウン、金属製部
材がピストン本体の一部である特許請求の範囲第１項な
い・し第６項のいずれかに記載の金属・セラミックス結
合体。 ９、セラミックス製部材がタペットのカムとの摺接面、
金属製部材がタペット本体の一部である特許請求の範囲
第１項ないし第６項のいずれかに記載の金属・セラミッ
クス結合体。 １０、未析出硬化状態の析出硬化型合金からなる金属製
部材に設けた凹部に、セラミックス製部材に設けた凸部
を嵌合して金゛　　属・セラミックス結合体としたのち
、該結合体に析出硬化処理を行って金属製部材を硬化さ
せることを特徴とする金属・セラミックス結合体の製造
法。 １１、金属・セラミックス結合体に析出硬化処理を行っ
たのち、窒化処理を行って金属製部材の表面の一部又は
全部をさらに硬化させる特許請求の範囲第１０項記載の
金属・セラミックス結合体の製造法。 １２、金属・セラミックス結合体を、炉内雰囲気が窒化
雰囲気となっている加熱炉中で、析出硬化温度に加熱し
、金属製部材の析出硬化処理と窒化処理を同時に行う特
許請求の範囲第１０項記載の金属・セラミックス結合体
の製造法。 １３、金属・セラミックス結合体に、窒化処理を行った
のち析出硬化処理を行う特許請求の範囲第１０項記載の
金属・セラミックス結合体の製造法。 １４、セラミックス製部材の凸部と金属製部材の凹部の
嵌合が圧入によるものである特許請求の範囲第１０項な
いし第１３項のいずれかに記載の金属・セラミックス結
合体の製造法。 １５．セラミックス製部材の凸部直径が圧入前の金属製
部材の凹部内径より０．１％ないし１０％大である特許
請求の範囲第１０項ないし第１４項のいずれかに記載の
金属・セラミックス結合体の製造法。 １６、セラミックス製部材の凸部と金属製部材の凹部の
嵌合が金属製部材の析出硬化処理温度以下の温度におけ
る圧入である特許請求の範囲第１０項ないし第１５項の
いずれかに記載の金属・セラミックス結合体の製造法。 １７、セラミックス製部材の凸部と金属製部材の凹部の
嵌合が焼きばめ又は冷しぼめによる特許請求の範囲第１
０項ないし第１３項いずれかに記載の金属・セラミック
ス結合体の製造法。 １８、金属製部材が析出硬化により収縮する析出硬化型
合金からなる特許請求の範囲第１０項ないし第１７項の
いずれかに記載の金属・セラミックス結合体の製造法。 １９、金属製部材が窒化により表面硬化処理が可能な析
出硬化型合金からなる特許請求の範囲第１０項ないし第
１８項のいずれかに記載の金属・セラミックス結合体の
製造法。 ２０、金属製部材がマルエージング鋼、析出硬化型ステ
ンレス鋼および析出硬化型超合金よりなる群から選ばれ
た一つの析出硬化型合金からなる特許請求の範囲第１０
項ないし第１９項のいずれかに記載の金属・セラミック
ス結合体の製造法。 ２１、セラミックス製部材が窒化珪素、炭化珪素、サイ
アロン、アルミナおよび部分安定化ジルコニアよりなる
群から選ばれた少なくとも一つのセラミックス材料から
なる特許請求の範囲第１０項ないし第２０項のいずれか
に記載の金属・セラミックス結合体の製造法。」 ２、明細書第１９頁第１６行〜第１７行中「第１表に示
す胴径の」を削除する。 ３、同第２４頁第１９行中「５．２％」を「５．２重量
％」と訂正する。 ４、同第２８頁第２０行中「３・・・金属製部材上の凹
部］を「３・・・金属製部材の凹部」と訂正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、析出硬化型合金からなる金属製部材に設けられた凹
    部又は貫通孔に、セラミックス製部材に設けられた凸部
    が嵌合されてなる金属・セラミックス結合体にして、該
    結合体の金属部分が析出硬化により硬化されていること
    を特徴とする金属・セラミックス結合体。 ２、金属・セラミックス結合体の金属部分が析出硬化処
    理および窒化処理により硬化されており、該金属部分の
    表面層の一部又は全部の硬さが中心部の硬さより大であ
    る特許請求の範囲第１項記載の金属・セラミックス結合
    体。 ３、金属製部材が析出硬化処理により収縮する析出硬化
    型合金からなる特許請求の範囲第１項ないし第２項のい
    ずれかに記載の金属・セラミックス結合体。 ４、金属製部材が窒化により表面硬化処理可能な析出硬
    化型合金からなる特許請求の範囲第２項記載の金属・セ
    ラミックス結合体。 ５、金属製部材がマルエージング鋼、析出硬化型ステン
    レンス鋼および析出硬化型超合金よりなる群から選ばれ
    た一つの析出硬化型合金からなる特許請求の範囲第１項
    ないし第４項のいずれかに記載の金属・セラミックス結
    合体。 ６、セラミックス部材が窒化珪素、炭化珪素、サイアロ
    ン、アルミナおよび部分安定化ジルコニアよりなる群か
    ら選ばれた少なくとも一つのセラミックス材料からなる
    特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の
    金属・セラミックス結合体。 ７、セラミックス製部材がターボチャージャーローター
    のタービンホイール側回転軸、金属製部材がターボチャ
    ージャーローターのコンプレッサーホイール側回転軸で
    ある特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記
    載の金属・セラミックス結合体。 ８、セラミックス製部材がピストンクラウン、金属製部
    材がピストン本体の一部である特許請求の範囲第１項な
    いし第６項のいずれかに記載の金属・セラミックス結合
    体。 ９、セラミックス製部材がタペットのカムとの摺接面、
    金属製部材がタペット本体の一部である特許請求の範囲
    第１項ないし第６項のいずれかに記載の金属・セラミッ
    クス結合体。 １０、未析出硬化状態の析出硬化型合金からなる金属製
    部材に設けた凹部に、セラミックス製部材に設けた凸部
    を嵌合して金属・セラミックス結合体としたのち、該結
    合体に析出硬化処理を行って金属製部材を硬化させるこ
    とを特徴とする金属・セラミックス結合体の製造法。 １１、金属・セラミックス結合体に析出硬化処理を行っ
    たのち、窒化処理を行って金属製部材の表面の一部又は
    全部をさらに硬化させる特許請求の範囲第１０項記載の
    金属・セラミックス結合体の製造法。 １２、金属・セラミックス結合体を、炉内雰囲気が窒化
    雰囲気となっている加熱炉中で、析出硬化温度に加熱し
    、金属製部材の析出硬化処理を同時に行う特許請求の範
    囲第１０項記載の金属・セラミックス結合体の製造法。 １３、金属・セラミックス結合体に、窒化処理を行った
    のち析出硬化処理を行う特許請求の範囲第１０項記載の
    金属・セラミックス結合体の製造法。 １４、セラミックス製部材の凸部と金属製部材の凹部の
    嵌合が圧入によるものである特許請求の範囲第１０項な
    いし第１３項のいずれかに記載の金属・セラミックス結
    合体の製造法。 １５、セラミックス製部材の凸部直径が圧入前の金属製
    部材の凹部内径より０．１％ないし１０％大である特許
    請求の範囲第１０項ないし第１４項のいずれかに記載の
    金属・セラミックス結合体の製造法。 １６、セラミックス製部材の凸部と金属製部材の凹部の
    嵌合が金属製部材の析出硬化処理温度以下の温度におけ
    る圧入である特許請求の範囲第１０項ないし第１５項の
    いずれかに記載の金属・セラミックス結合体の製造法。 １７、セラミックス製部材の凸部と金属製部材の凹部の
    嵌合が焼きばめ又は冷しばめによる特許請求の範囲第１
    ０項ないし第１３項いずれかに記載の金属・セラミック
    ス結合体の製造法。 １８、金属製部材が析出硬化により収縮する析出硬化型
    合金からなる特許請求の範囲第１０項ないし第１７項の
    いずれかに記載の金属・セラミックス結合体の製造法。 １９、金属製部材が窒化により表面硬化処理が可能な析
    出硬化型合金からなる特許請求の範囲第１０項ないし第
    １８項のいずれかに記載の金属・セラミックス結合体の
    製造法。 ２０、金属製部材がマルエージング鋼、析出硬化型ステ
    ンレス鋼および析出硬化型超合金よりなる群から選ばれ
    た一つの析出型合金からなる特許請求の範囲第１０項な
    いし第１９項のいずれかに記載の金属・セラミックス結
    合体の製造法。 ２１、セラミックス製部材が窒化珪素、炭化珪素、サイ
    アロン、アルミナおよび部分安定化ジルコニアよりなる
    群から選ばれた少なくとも一つのセラミックス材料から
    なる特許請求の範囲第１０項ないし第２０項のいずれか
    に記載の金属・セラミックス結合体の製造法。
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