JPS6252174A - エンジン部品 - Google Patents
エンジン部品Info
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- JPS6252174A JPS6252174A JP61077549A JP7754986A JPS6252174A JP S6252174 A JPS6252174 A JP S6252174A JP 61077549 A JP61077549 A JP 61077549A JP 7754986 A JP7754986 A JP 7754986A JP S6252174 A JPS6252174 A JP S6252174A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- thermal expansion
- less
- metal
- ceramic
- 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.)
- Granted
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (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】
本発明は優れた断熱性と機械的強度をもつセラミック材
料を用いたエンジン部品に関するものである。
料を用いたエンジン部品に関するものである。
近年、省エネルギーの見地からディーゼルエンジン、ガ
ソリンエンジン等の内燃機関の作動温度を高くすること
により、熱効率を改良する研究開発が盛んに行なわれて
いる。そしてこの場合、エンジンの作動温度を高くする
ためには、エンジン部品は耐熱性の材料で形成する必要
があるが、従来の耐熱金属のみから成る部品では、金属
材料の耐熱温度に限界があるため、高いエンジンの作動
温度を得ることは困難であり、従って例えば特開昭５５
−４９５５３号公報に記載されるように、耐熱性に優れ
た酸化物系、窒化物系あるいは炭化物系等のセラミック
材料をエンジン部品に用いることが提案されている。し
かしながらセラミック材料の多くは非常に脆く、機械的
強度、特に衝撃に対して弱いので、セラミック材料のみ
でエンジン部品を形成することは難しく、従って一般的
には金属との複合体の形として用いるこが知られている
。
ソリンエンジン等の内燃機関の作動温度を高くすること
により、熱効率を改良する研究開発が盛んに行なわれて
いる。そしてこの場合、エンジンの作動温度を高くする
ためには、エンジン部品は耐熱性の材料で形成する必要
があるが、従来の耐熱金属のみから成る部品では、金属
材料の耐熱温度に限界があるため、高いエンジンの作動
温度を得ることは困難であり、従って例えば特開昭５５
−４９５５３号公報に記載されるように、耐熱性に優れ
た酸化物系、窒化物系あるいは炭化物系等のセラミック
材料をエンジン部品に用いることが提案されている。し
かしながらセラミック材料の多くは非常に脆く、機械的
強度、特に衝撃に対して弱いので、セラミック材料のみ
でエンジン部品を形成することは難しく、従って一般的
には金属との複合体の形として用いるこが知られている
。
しかしながら前記のようなセラミック材料は、一般に機
械的強度も小さく、また、金属との熱膨張差も大きいの
で、熱衝撃のためにセラミック材料が破壊してしまった
り、また金属との間に隙間を生じ結果的には使いものに
ならなくなるなど従来のセラミック材料を用いたエンジ
ン部品には多くの欠点や問題点があり、実用化にはほど
遠いものであった。
械的強度も小さく、また、金属との熱膨張差も大きいの
で、熱衝撃のためにセラミック材料が破壊してしまった
り、また金属との間に隙間を生じ結果的には使いものに
ならなくなるなど従来のセラミック材料を用いたエンジ
ン部品には多くの欠点や問題点があり、実用化にはほど
遠いものであった。
本発明は従来の前記エンジン部品の欠点や問題点を解決
するためになされたものであり、金属部品との複合体と
して充分使用できる優れた断熱性と機械的強度を有する
エンジン部品であり、結晶相が主として正方晶または正
方晶と立方晶の混合相から成り、単斜晶の含有量が１０
％以下、４点まげ強度が５０ ｋｇ ／ ａｍ ２以上
であって、昇温時と降温時の熱膨脹曲線の同二温度にお
ける熱膨脹率の最大差が０．４％以下である高強度部分
安定化ジルコニアを金属部品と接合したセラミック金属
複合体より成るエンジン部品であり、高強度部分安定化
ジルコニアと金属部品との熱膨脹係数の差が３×ｌＯ″
ｂ／℃以下であるエンジン部品を提供するにある。
するためになされたものであり、金属部品との複合体と
して充分使用できる優れた断熱性と機械的強度を有する
エンジン部品であり、結晶相が主として正方晶または正
方晶と立方晶の混合相から成り、単斜晶の含有量が１０
％以下、４点まげ強度が５０ ｋｇ ／ ａｍ ２以上
であって、昇温時と降温時の熱膨脹曲線の同二温度にお
ける熱膨脹率の最大差が０．４％以下である高強度部分
安定化ジルコニアを金属部品と接合したセラミック金属
複合体より成るエンジン部品であり、高強度部分安定化
ジルコニアと金属部品との熱膨脹係数の差が３×ｌＯ″
ｂ／℃以下であるエンジン部品を提供するにある。
本発明のエンジン部品の製造法は、結晶子径が１０００
Å以下、又は無定形の微細な酸化ジルコニウム粉末に１
〜８モル％のＹｚＯ：＋又は１〜１５モル％のＹ２Ｏ３
とＣａＯの混合物を添加した混合粉末を作成し、その混
合粉末を所定の形状に予備成形した後加工し、１０００
〜１５５０°Ｃで焼成して主として正方晶又は正方晶と
立方晶の混合相から成り、単斜晶の含有量が１０％以下
であり、４点曲げ強度が５０ ｋｇ ／ ｘｘ ”以上
で、昇温時と降温時の熱膨脹曲線の同一温度における熱
膨脹率の最大差が０．４％以下で、かつ平均結晶粒子径
が２μ以下の部分安定化ジルコニアを作り、これを加工
して所定のエンジン部品の形状とし、金属部品に接合す
ることによりセラミックス金属複合体より成るエンジン
部品を得るエンジン部品の製造法にある。
Å以下、又は無定形の微細な酸化ジルコニウム粉末に１
〜８モル％のＹｚＯ：＋又は１〜１５モル％のＹ２Ｏ３
とＣａＯの混合物を添加した混合粉末を作成し、その混
合粉末を所定の形状に予備成形した後加工し、１０００
〜１５５０°Ｃで焼成して主として正方晶又は正方晶と
立方晶の混合相から成り、単斜晶の含有量が１０％以下
であり、４点曲げ強度が５０ ｋｇ ／ ｘｘ ”以上
で、昇温時と降温時の熱膨脹曲線の同一温度における熱
膨脹率の最大差が０．４％以下で、かつ平均結晶粒子径
が２μ以下の部分安定化ジルコニアを作り、これを加工
して所定のエンジン部品の形状とし、金属部品に接合す
ることによりセラミックス金属複合体より成るエンジン
部品を得るエンジン部品の製造法にある。
本発明はエンジン部品の構成材料として昇温時と降温時
の熱膨脹曲線の同一温度における熱膨脹率の最大差が０
．４％以下である高強度部分安定化ジルコニアを用いた
エンジン部品であり、好ましくは高強度部分安定化ジル
コニアの熱膨脹係数が１０ＸＩＯ−’／’Ｃ以上および
該ジルコニアと金属部品との熱膨脹係数の差が３ｘｌＯ
−６／”ｃ以下であるエンジン部品を提供するものであ
る。
の熱膨脹曲線の同一温度における熱膨脹率の最大差が０
．４％以下である高強度部分安定化ジルコニアを用いた
エンジン部品であり、好ましくは高強度部分安定化ジル
コニアの熱膨脹係数が１０ＸＩＯ−’／’Ｃ以上および
該ジルコニアと金属部品との熱膨脹係数の差が３ｘｌＯ
−６／”ｃ以下であるエンジン部品を提供するものであ
る。
本発明のエンジン部品の製造法としては、研摩面は表面
粗さが１０μ以下とすることが好ましく、特に１μ以下
が好適である。そしてセラミック部品を金属部品と焼バ
メ法、中間層を介しての接合法またはこれら両者の組合
せにより接合するのである。
粗さが１０μ以下とすることが好ましく、特に１μ以下
が好適である。そしてセラミック部品を金属部品と焼バ
メ法、中間層を介しての接合法またはこれら両者の組合
せにより接合するのである。
なお本発明でいうエンジン部品とは、ディーゼルエンジ
ン、ガソリンエンジン等、内燃機関のシリンダー、シリ
ンダーライナー、シリンダーヘッド、ピストン、ピスト
ンキャンプ、バルブシート、排気ボートライナー、タペ
ット等エンジンの高温気体発生部あるいは流路等に用い
られる部品及び耐熱性、耐摩耗性を要求される所に用い
る部品をいう。また本発明でいう熱膨脹率とは線熱膨脹
率のことである。
ン、ガソリンエンジン等、内燃機関のシリンダー、シリ
ンダーライナー、シリンダーヘッド、ピストン、ピスト
ンキャンプ、バルブシート、排気ボートライナー、タペ
ット等エンジンの高温気体発生部あるいは流路等に用い
られる部品及び耐熱性、耐摩耗性を要求される所に用い
る部品をいう。また本発明でいう熱膨脹率とは線熱膨脹
率のことである。
本発明をさらに詳しく説明すれば、高温で作動するエン
ジン部品として要求される特性は耐熱性、機械的強度、
耐熱衝撃性等に優れていることが必要であるが、このほ
かにセラミ・ツク材料と金属材料との適合性が極めて重
要である。本発明はエンジン部品を構成するセラミック
材料として、高強度部分安定化ジルコニアを用いるもの
であるが、特にその部分安定化ジルコニアの中でも昇温
時と降温時の熱膨脹曲線の同一温度における熱膨脹率の
最大差が１０００°Ｃまでの全温度範囲において０．４
％以下であるとともに、熱膨脹係数が１０×１０−６／
℃以上、４点曲げ強度が５０ ｋｇ ／ ＊＊ ２以上
、熱伝導度が０．０１ｃａｌ ／ ｃｍ 、ｓｅｃ
、’Ｃ以下の部分安定化ジルコニアを用いるものである
。
ジン部品として要求される特性は耐熱性、機械的強度、
耐熱衝撃性等に優れていることが必要であるが、このほ
かにセラミ・ツク材料と金属材料との適合性が極めて重
要である。本発明はエンジン部品を構成するセラミック
材料として、高強度部分安定化ジルコニアを用いるもの
であるが、特にその部分安定化ジルコニアの中でも昇温
時と降温時の熱膨脹曲線の同一温度における熱膨脹率の
最大差が１０００°Ｃまでの全温度範囲において０．４
％以下であるとともに、熱膨脹係数が１０×１０−６／
℃以上、４点曲げ強度が５０ ｋｇ ／ ＊＊ ２以上
、熱伝導度が０．０１ｃａｌ ／ ｃｍ 、ｓｅｃ
、’Ｃ以下の部分安定化ジルコニアを用いるものである
。
特に、昇温時と降温時の熱膨脹曲線の同一温度における
熱膨脹率の差は、一般的にはヒステリシス現象として知
られているが、高温度で作動するエンジン部品として用
いるためには、この熱膨張のヒステリシスが小さいこと
が極めて大切であり、同一温度における熱膨脹率の最大
差が０．４％以下であることが最も重要である。換言す
れば内燃機関のエンジン部品のように、１０００℃程度
の高温度で繰返し使用されるものについては、熱膨張ヒ
ステリシスが大きいと時間の経過とともに寸法変化を起
し、部分安定化ジルコニアに過大な応力ががかったり、
または接合部に隙間が生じて結果的には脱落したり破壊
するに至るものである。
熱膨脹率の差は、一般的にはヒステリシス現象として知
られているが、高温度で作動するエンジン部品として用
いるためには、この熱膨張のヒステリシスが小さいこと
が極めて大切であり、同一温度における熱膨脹率の最大
差が０．４％以下であることが最も重要である。換言す
れば内燃機関のエンジン部品のように、１０００℃程度
の高温度で繰返し使用されるものについては、熱膨張ヒ
ステリシスが大きいと時間の経過とともに寸法変化を起
し、部分安定化ジルコニアに過大な応力ががかったり、
または接合部に隙間が生じて結果的には脱落したり破壊
するに至るものである。
従って前述のとおり昇温時と降温時との同一温度におけ
る熱膨脹率の最大差が０．４％以下、好ましくは０．３
％以下であることが必要である・また、それと同時に部
分安定化ジルコニアの熱膨脹係数、曲げ強度および熱伝
導度等も極めて重要であり、前記数値を満足することが
好ましいものである。特に本発明においてはセラミック
を高温側にくるように配置するとともに、高強度部分安
定化ジルコニアの熱膨脹係数が１０×１０−ｂ／℃以上
であり、さらに通常金属部品として用いられる鋳鉄、ス
テンレス、スチールなどの熱膨脹係数との差が小さいこ
とが大切であり、好ましくは高強度部分安定化ジルコニ
アと金属部品との熱膨脹係数の差が３Ｘ１０−６／℃以
下、特に好ましくは２×１０−６／”ｃ以下であること
がよい。
る熱膨脹率の最大差が０．４％以下、好ましくは０．３
％以下であることが必要である・また、それと同時に部
分安定化ジルコニアの熱膨脹係数、曲げ強度および熱伝
導度等も極めて重要であり、前記数値を満足することが
好ましいものである。特に本発明においてはセラミック
を高温側にくるように配置するとともに、高強度部分安
定化ジルコニアの熱膨脹係数が１０×１０−ｂ／℃以上
であり、さらに通常金属部品として用いられる鋳鉄、ス
テンレス、スチールなどの熱膨脹係数との差が小さいこ
とが大切であり、好ましくは高強度部分安定化ジルコニ
アと金属部品との熱膨脹係数の差が３Ｘ１０−６／℃以
下、特に好ましくは２×１０−６／”ｃ以下であること
がよい。
次に本発明のエンジン部品は、例えば次の方法により製
造することができる。すなわち、好ましくは結晶子径が
１０００Å以下、又は無定形の微細な酸化ジルコニウム
粉末に１〜８モル％のＹｚＯｓ又は１〜１５モル％のＹ
２Ｏ３とＣａＯの混合物を添加した混合粉末を作成し、
その混合粉末を静水加圧法、押し出し成形法、泥漿鋳込
法等により所定の形状に予備成形した後加工し、１００
０〜１５５０”Ｃで焼成して主として正方晶または正方
晶と立方晶の混合相から成り、単斜晶の含有量が１０％
以下であり、かつ平均結晶粒子径が２μ以下の部分安定
化ジルコニアを作り、これを旋盤又はダイヤモンドホイ
ール等により、最終加工し、所定のエンジン部品の形状
に研削、研磨する。この場合研磨面は表面粗さが１０μ
以下とすることが好ましく、特に１μ以下が好適である
。さらにセラミック部品を焼バメ法、中間層を介しての
接合法またはこれら両者の組合せにより金属部品に接合
することにより、本発明のエンジン部品が得られる。な
お焼バメ法により接合する場合には、金属部品の内径を
セラミック部品の外径よりも小さくなるように調節し、
１５０〜４００℃に加熱し膨張した金属部品の中に、室
温のセラミック部品を嵌入させることにより、セラミッ
ク部品に圧縮応力、金属部品に引張応力が加わるように
形成することが好ましい。また、中間層を介しての接合
により金属とセラミックを接合する方法としては１例え
ばセラミック部品の接合面に金属を溶射するなどしてメ
タライズ層を形成し、次いでメタライズ層と金属部品と
を接触させた状態で加熱することにより接合することが
できる。
造することができる。すなわち、好ましくは結晶子径が
１０００Å以下、又は無定形の微細な酸化ジルコニウム
粉末に１〜８モル％のＹｚＯｓ又は１〜１５モル％のＹ
２Ｏ３とＣａＯの混合物を添加した混合粉末を作成し、
その混合粉末を静水加圧法、押し出し成形法、泥漿鋳込
法等により所定の形状に予備成形した後加工し、１００
０〜１５５０”Ｃで焼成して主として正方晶または正方
晶と立方晶の混合相から成り、単斜晶の含有量が１０％
以下であり、かつ平均結晶粒子径が２μ以下の部分安定
化ジルコニアを作り、これを旋盤又はダイヤモンドホイ
ール等により、最終加工し、所定のエンジン部品の形状
に研削、研磨する。この場合研磨面は表面粗さが１０μ
以下とすることが好ましく、特に１μ以下が好適である
。さらにセラミック部品を焼バメ法、中間層を介しての
接合法またはこれら両者の組合せにより金属部品に接合
することにより、本発明のエンジン部品が得られる。な
お焼バメ法により接合する場合には、金属部品の内径を
セラミック部品の外径よりも小さくなるように調節し、
１５０〜４００℃に加熱し膨張した金属部品の中に、室
温のセラミック部品を嵌入させることにより、セラミッ
ク部品に圧縮応力、金属部品に引張応力が加わるように
形成することが好ましい。また、中間層を介しての接合
により金属とセラミックを接合する方法としては１例え
ばセラミック部品の接合面に金属を溶射するなどしてメ
タライズ層を形成し、次いでメタライズ層と金属部品と
を接触させた状態で加熱することにより接合することが
できる。
なお本発明のエンジン部品は、高強度部分安定化ジルコ
ニア単体のみでも部品を構成することができるが、より
耐久性、信頼性を高めるためには金属との複合体がよい
ものである。
ニア単体のみでも部品を構成することができるが、より
耐久性、信頼性を高めるためには金属との複合体がよい
ものである。
次に本発明を実施例について説明する。
大嵐阻−上
Ｙ２Ｏ，を５モル％含有する結晶相が主として正方晶よ
りなり平均結晶粒子径が２μの高強度部分安定化ジルコ
ニアを用い、第１図に示すようなねずみ鋳鉄製の金属ス
リーブ２の内側に、セラミックライナー１１を焼バメ法
により嵌合してディーゼルエンジン用のシリンダーライ
ナをつくった。なお比較のために、アルミナおよび焼結
窒化珪素を用いて同様のシリンダーライナーをつくった
。これら３種のセラミック材料の物理的特性を第１表に
示す。
りなり平均結晶粒子径が２μの高強度部分安定化ジルコ
ニアを用い、第１図に示すようなねずみ鋳鉄製の金属ス
リーブ２の内側に、セラミックライナー１１を焼バメ法
により嵌合してディーゼルエンジン用のシリンダーライ
ナをつくった。なお比較のために、アルミナおよび焼結
窒化珪素を用いて同様のシリンダーライナーをつくった
。これら３種のセラミック材料の物理的特性を第１表に
示す。
次いでこれら３種のシリンダー・ライナーを用いて単筒
エンジンテストを行った結果、アルミナを用いたシリン
ダーはテスト開始後、５分でアルミナにクラックが発生
し、一部が欠落してブローバイ現象が見られた。また焼
結窒化珪素を用いたものはテスト開始後、１０分で金属
スリーブとの間に隙間が生じ１５分で破壊してブローパ
イ現象が見られた。これに対し本発明の高強度部分安定
化ジルコニアを用いたものは、１００時間のテスト後も
、何らの異常もなく、正常に作動していた。また、アル
ミナおよび焼結窒化珪素を用いたものは、高強度部分安
定化ジルコニアを用いたものに比べて金属スリーブが１
００°Ｃ以上も高温になり熱損失の大きいことが認めら
れた。
エンジンテストを行った結果、アルミナを用いたシリン
ダーはテスト開始後、５分でアルミナにクラックが発生
し、一部が欠落してブローバイ現象が見られた。また焼
結窒化珪素を用いたものはテスト開始後、１０分で金属
スリーブとの間に隙間が生じ１５分で破壊してブローパ
イ現象が見られた。これに対し本発明の高強度部分安定
化ジルコニアを用いたものは、１００時間のテスト後も
、何らの異常もなく、正常に作動していた。また、アル
ミナおよび焼結窒化珪素を用いたものは、高強度部分安
定化ジルコニアを用いたものに比べて金属スリーブが１
００°Ｃ以上も高温になり熱損失の大きいことが認めら
れた。
実施例 ２
第２表に示すジルコニア磁器を用いて第２図に示すピス
トンキャップ２３を作成し、鋳鉄製ピストン２２の上部
に焼バメ法により嵌合してセラミック金属複合体よりな
るピストン２１を得た。次いでこのピストンをディーゼ
ルエンジンのピストンとして組込み、ガス温度を８５０
℃まで上昇させて３０分間エンジンテストを行った。エ
ンジンテスト後、ピストンキャンプを調べた結果、本発
明によるものは何ら異常は認められなかったが、比較例
によるものはいずれもピストンキャンプにクラックが発
生し、一部が欠落していた。
トンキャップ２３を作成し、鋳鉄製ピストン２２の上部
に焼バメ法により嵌合してセラミック金属複合体よりな
るピストン２１を得た。次いでこのピストンをディーゼ
ルエンジンのピストンとして組込み、ガス温度を８５０
℃まで上昇させて３０分間エンジンテストを行った。エ
ンジンテスト後、ピストンキャンプを調べた結果、本発
明によるものは何ら異常は認められなかったが、比較例
によるものはいずれもピストンキャンプにクラックが発
生し、一部が欠落していた。
ス１１引−１
Ｙｚ（ｈを４モル％含む結晶相が主として正方晶および
立方晶の混合相よりなる高強度部分安定化ジルコニアを
用いて第３図に示すシリンダーヘッド３１を作成した。
立方晶の混合相よりなる高強度部分安定化ジルコニアを
用いて第３図に示すシリンダーヘッド３１を作成した。
なお比較のために、ホットプレス窒化珪素を用いて同様
のシリンダーヘッドをつくった。これらのシリンダーヘ
ッドをディーゼルエンジンに組込みエンジンテストを行
った結果、本発明の高強度部分安定化ジルコニアは、何
らの異常も認められなかったが、比較例のホットプレス
窒化珪素を用いた場合は、金属との熱膨張差が大きいた
め両者の間に隙間が生じ機械的振動により破壊した。
のシリンダーヘッドをつくった。これらのシリンダーヘ
ッドをディーゼルエンジンに組込みエンジンテストを行
った結果、本発明の高強度部分安定化ジルコニアは、何
らの異常も認められなかったが、比較例のホットプレス
窒化珪素を用いた場合は、金属との熱膨張差が大きいた
め両者の間に隙間が生じ機械的振動により破壊した。
以上の説明から明らかなように、本発明のエンジンの各
部品の構成材料として結晶相が主として正方晶又は正方
晶と立方晶との混合相から成り、単斜晶の含有量が１０
％以下、４点曲げ強度が５０ｋｇ／ｆ１２以上であって
、昇温時と降温時の熱膨脹曲線の同一温度における熱膨
脹率の最大差が０．４％以下、換言すれば熱膨張ヒステ
リシスの少ない高強度部分安定化ジルコニアを用いたエ
ンジン部品はその高強度部分安定化ジルコニアのもつ耐
熱性、断熱性のためにエンジンが高温で作動可能である
とともに、しかも熱損失が少ないためエンジン効率が高
くなり、さらに優れた機械的強度を有するため、エンジ
ンが高温で作動中も機械的衝撃、熱的衝撃によって破壊
することもなく、しかもセラミックと金属との熱膨張差
が極めて小さいため、両者の嵌合が極めて密接であると
ともに、高温で長時間、作動した場合にも両者の接合部
に隙間が生ずることがなく、セラミック内筒が脱落した
り破壊することがない。従ってエンジン部品として耐久
性、信頬性に優れているもので、ディーゼルエンジン、
ガソリンエンジン等、内燃機関のシリンダー、シリンダ
ーライナー、シリンダーヘッド、ピストン、ピストンキ
ャップ、バルブシート、排気ボートライナー、タペット
等のエンジン部品として充分使用できるものであり省エ
ネルギー面よりも極めて有用のエンジン部品である。
部品の構成材料として結晶相が主として正方晶又は正方
晶と立方晶との混合相から成り、単斜晶の含有量が１０
％以下、４点曲げ強度が５０ｋｇ／ｆ１２以上であって
、昇温時と降温時の熱膨脹曲線の同一温度における熱膨
脹率の最大差が０．４％以下、換言すれば熱膨張ヒステ
リシスの少ない高強度部分安定化ジルコニアを用いたエ
ンジン部品はその高強度部分安定化ジルコニアのもつ耐
熱性、断熱性のためにエンジンが高温で作動可能である
とともに、しかも熱損失が少ないためエンジン効率が高
くなり、さらに優れた機械的強度を有するため、エンジ
ンが高温で作動中も機械的衝撃、熱的衝撃によって破壊
することもなく、しかもセラミックと金属との熱膨張差
が極めて小さいため、両者の嵌合が極めて密接であると
ともに、高温で長時間、作動した場合にも両者の接合部
に隙間が生ずることがなく、セラミック内筒が脱落した
り破壊することがない。従ってエンジン部品として耐久
性、信頬性に優れているもので、ディーゼルエンジン、
ガソリンエンジン等、内燃機関のシリンダー、シリンダ
ーライナー、シリンダーヘッド、ピストン、ピストンキ
ャップ、バルブシート、排気ボートライナー、タペット
等のエンジン部品として充分使用できるものであり省エ
ネルギー面よりも極めて有用のエンジン部品である。
第１図は本発明の一実施例に係るセラミック・金属複合
体より成るディーゼルエンジン用シリンダーライナーの
断面図、 第２図は本発明の一実施例に係るセラミック・金属複合
体より成るディーゼルエンジン用ピストンの断面図、 第３図は本発明の一実施例に係るセラミック製シリンダ
ーヘッドの断面図である。 １工・−セラミックシリンダーライナー１２・−金属ス
リーブ ２１・・−セラミック・金属複合体ピストン２２・−金
属ピストン ２３・−セラミックピストンキャップ ２４〜・−セラミック・金属接合面 ３１− シリンダーヘッド
体より成るディーゼルエンジン用シリンダーライナーの
断面図、 第２図は本発明の一実施例に係るセラミック・金属複合
体より成るディーゼルエンジン用ピストンの断面図、 第３図は本発明の一実施例に係るセラミック製シリンダ
ーヘッドの断面図である。 １工・−セラミックシリンダーライナー１２・−金属ス
リーブ ２１・・−セラミック・金属複合体ピストン２２・−金
属ピストン ２３・−セラミックピストンキャップ ２４〜・−セラミック・金属接合面 ３１− シリンダーヘッド
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、エンジンの各部部品の構成材料とし、結晶相が主と
して正方晶又は正方晶と立方晶の混合相から成り、単斜
晶の含有量が１０％以下、４点曲げ強度が５０ｋｇ／ｍ
ｍ＾２以上であって、昇温時と降温時の熱膨脹曲線の同
一温度における熱膨脹率の最大差が０．４％以下である
高強度部分安定化ジルコニアを金属部品と接合したセラ
ミック金属複合体より成ることを特徴とするエンジン部
品。 ２、高強度部分安定化ジルコニアの熱膨脹係数が１０×
１０＾−＾６／℃以上である特許請求の範囲第１項記載
のエンジン部品。 ３、高強度部分安定化ジルコニアと金属部品との熱膨脹
係数の差が３×１０＾−＾６／℃以下である特許請求の
範囲第１項記載のエンジン部品。 ４、結晶子径が１０００Å以下、又は無定形の微細な酸
化ジルコニウム粉末に１〜８モル％のＹ＿２Ｏ＿３又は
１〜１５モル％のＹ＿２Ｏ＿３とＣａＯの混合物を添加
した混合粉末を作成し、その混合粉末を所定の形状に予
備成形した後加工し、１０００〜１５５０℃で焼成して
主として正方晶又は正方晶と立方晶の混合相から成り、
単斜晶の含有量が１０％以下であり、４点曲げ強度が５
０ｋｇ／ｍｍ＾２以上で、昇温時と降温時の熱膨脹曲線
の同一温度における熱膨脹率の最大差が０．４％以下で
、かつ平均結晶粒子径が２μ以下の部分安定化ジルコニ
アを作り、これを加工して所定のエンジン部品の形状と
し金属部品に接合することによりセラミックス金属複合
体より、成るエンジン部品を得ることを特徴とするエン
ジン部品の製造法。 ５、高強度部分安定化ジルコニアの熱膨脹係数が、１０
×１０＾−＾６／℃以上である特許請求の範囲第４項記
載のエンジン部品の製造法。 ６、高強度部分安定化ジルコニアと金属部品との熱膨脹
係数の差が３×１０＾−＾６／℃以下である特許請求の
範囲第４項記載のエンジン部品の製造法。 ７、セラミック部品と金属部品とを焼バメ法により接合
することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のエン
ジン部品の製造法。 ８、セラミック部品と金属部品とを中間層を介して接合
することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のエン
ジン部品の製造法。 ９、セラミック部品と金属部品とを焼バメ法及び中間層
を介しての接合の両者を組合せて接合することを特徴と
する特許請求の範囲第４項記載のエンジン部品の製造法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61077549A JPS6252174A (ja) | 1986-04-05 | 1986-04-05 | エンジン部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61077549A JPS6252174A (ja) | 1986-04-05 | 1986-04-05 | エンジン部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6252174A true JPS6252174A (ja) | 1987-03-06 |
| JPH044265B2 JPH044265B2 (ja) | 1992-01-27 |
Family
ID=13637093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61077549A Granted JPS6252174A (ja) | 1986-04-05 | 1986-04-05 | エンジン部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6252174A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63268963A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-07 | Ngk Insulators Ltd | セラミツクポ−トライナ− |
| JPH01124056U (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-23 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6018621A (ja) * | 1983-07-11 | 1985-01-30 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 撓み軸継手装置 |
-
1986
- 1986-04-05 JP JP61077549A patent/JPS6252174A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6018621A (ja) * | 1983-07-11 | 1985-01-30 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 撓み軸継手装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63268963A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-07 | Ngk Insulators Ltd | セラミツクポ−トライナ− |
| JPH0319384B2 (ja) * | 1987-04-27 | 1991-03-14 | Ngk Insulators Ltd | |
| JPH01124056U (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-23 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH044265B2 (ja) | 1992-01-27 |
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