JPS63303673A

JPS63303673A - 内燃機関用の壁構造体および製造方法

Info

Publication number: JPS63303673A
Application number: JP63041782A
Authority: JP
Inventors: ロイド・ウィリアム・サーレイ
Original assignee: KAABORAIDO CORP
Current assignee: KAABORAIDO CORP
Priority date: 1987-02-24
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1988-12-12
Also published as: EP0280480A2; EP0280480A3; BR8800747A; KR880009789A

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壁構造体、特に、熱膨張特性が著しく異なる物
質がしっかりと一緒に結合されていて。

通路を規定する壁構造体をもつ物品に関するものであり
、そしてさらに特定的にいえばカーバイドおよびセラミ
ックスのような物質を金属へ接合して断熱性あるいは耐
磨耗性の通路などを提供すること、並びに、その種の壁
構造体を製造する方法。

に関するものである。本発明は内燃機関中で使用する壁
構造体に特に関係するものであり、さらに具体的にいえ
ば、燃焼室構成要素と、燃焼室およびそれからの排気ガ
スとそれへの吸気に関連する通路に関するものである。

従来の技術内燃機関の製造者は一部が働いてピストンを押下げ残り
がピストン、ピストンリング、シリンダー内張壁、シリ
ンダーヘッド、排気孔および排気マニホールドを通過す
る燃焼室中の発生熱を利用する各種の方式、および、ア
ルミニウムを可鍛鉄または鼠鋳鉄の代りに使用する各種
の方式を探求してきた。排気ガス中の有害放出物の存在
を最小にするよう排気温度を上げることが望ましい。

エンジン製造者は、エンジン効率改善の目的で熱放出を
減らすため、冷却系への熱移動を最小にするため、およ
び燃料の燃焼改善のために、エンジンの各糧構成要素に
関連する熱移動障壁を提供するよう、各種セラミックス
を試みた。しかし。

排気口および他の排気系部品のための内張つとしてセラ
ミックスを利用する際に、並びに、燃焼室と関連する他
の構成要素、例えばピストンヘッドおよびファイヤー・
デツキ（ｆｉｒｅ　ｄｅｃｋ）に関し。

困難が生じた。これらの困難はセラミックスと金属との
膨脹係数の顕著な差異のゆえに、そして。

セラミックスが熱衝撃と機械的応力特性において劣るこ
とからおこっている。このことは１例えば。

排気ガスからの熱損失を減らし、そして、排気の温度を
上げて燃料の有害成分を含めて燃料の燃焼を増進させる
ためにセラミック内張り排気通路を提供することを困難
にする。例えばアルミニウムまたは鉄のいずれかのシリ
ンダーヘット９が従来法に示されるとおり排気口を断熱
するために鋳込みまたは焼結されたセラミック内張りを
用いる場合には、従来法セラミック内張と鋳型取巻き内
張りとの間の良好な接合を得てシリンダーヘッド自体へ
の排気ガス洩れを防ぐことは困難である。従来法の鋳込
み内張はまた溶融金属の鋳込み、エンジンの製造および
運転に関連する熱的および機械的応力のものでくだけた
り亀裂する傾向がある。従って、熱移動障壁用に内燃機
関へセラミックスを施用することはその成功が極度に制
限されてきた。

排気口を含めて、内燃機関と一緒に使用する断熱用セラ
ミックスを提供する従来の試みは以下のことを含んでい
た。すなわち、（ａ）予備的製作セラミック内張の周り
に金属シリンダーヘッドを鋳込むこと（米国特許３，７
６８．７９５　）　；（ｂ）　　二重層構造を形成して
いる耐火性または断熱用セラミックと金属部分とから成
る予め製作された通路内張りの固りに金属を鋳込み、そ
の二重層構造はその内張を鋳込体中へ組入れるよう金属
が周りで鋳込まれる金属部分をもつこと（米国特許４．
１０３，４８７および米国特許３，９４９，５５２）；
（Ｃ）　　サンド・コアの周りに接合されるか、あるい
は鋳込用コアとしてコア・サンドで以て満たされた予め
製作された金属スリーブを用い、その金属スリーブがそ
の上に溶融シリカの鋳込層をもつかあるいはスリーブ上
へ溶融シリカを噴霧することによって形成されるその種
の層をもつこと（米国特許４，１４８，３５２と４，０
７７．４５８）；有機質ファイバー中で包みこまれた焼
結セラミックの周りに鋳造すること、および、鋳込中ま
たはエンジン操作中に出会う熱的および機械的応力に耐
えるセラミック質または耐火性内張りを提供すること（
米国特許４，５２６，８２４　）　；（ｄ）　　非金属
質複合体１例えば炭化珪素ファイバーによって補強され
たセラミックまたはガラスのマトリックスを使用して非
金属物質が個々の燃焼室構成要素のための成分として使
用するときにおこる低い物質強度と変形の問題を克服す
ること。期待されるそれらの構成要素は明らかにエンジ
ン用に別々の要素あるいは構成部品として製造されるこ
と（米国特許４．３４１．２１　　）。

一般的にいえば、従来の技術は排気口およびマニホール
ド９についての熱的障壁設計の四つのタイプを基本的に
利用してきた。すなわち、（１）　　すでに鋳込まれた
エンジン構成部品の通路壁へ、各種のセラミック物質ま
たはアスイストを利用して直接的に捲用される各種タイ
プの被覆の使用；（２）予め製作され、かつ予め製作し
たエンジン部品の中へ挿入される。挿入用内張りであっ
て、耐熱金属の単独層あるいは空間をもつ金属二重層あ
るいはセラミックの多重層でつくられた。内張りの使用
；（３）単一金属層、または単一の耐火性またはセラミ
ック質の層、あるいは金属とセラミックとの二重層また
は多重層であるその場鋳込みの使用；（４）紙をクッシ
ョンにしたセラミック層の使用；である。

発明が解決しようとする課題現在までのその場鋳込みセラミック内張りを使用するこ
との欠点には、金属との良好結合の欠如と、内張りの周
りの鋳込み金属の収縮と固化の変動およびエンジン操作
および／または製造の間の内張つと金属との熱膨張差に
よっておこされるセラミックの分離、不良断熱、洩れお
よび亀裂とがある。

排気取出口およびマニホールドの中で挿入される単一壁
および二重壁の部品は、その挿入体の外壁が排気通路内
壁と合致しないので、不利な状態にある。これは空気を
５まく捕捉できなりシ１通路壁をシールする能力がない
ために断熱能力の事実上の損失をもたらす。

断熱用内張りを与えるための過去の被覆はセラミックの
エピタキシアル結合が脆い性質であるのでほとんど使用
されていなかった。エンジン部品は製造中に機械加工、
熱処理、および化学的操作からの損傷を含めて粗雑な処
理を受けるものであり、それらの処理はどれでもセラミ
ック部品の破壊、剥がれ、および／または欠けをひきお
こし得る。ある場合には、エンジンの側熱な損傷が固体
状焼成セラミックのかけらから可能であってターボチャ
ージャーを損傷し、あるいは吸気マニホールド中へ持ち
こまれてピストン、シリンダー、ピストンリングおよび
ポイット弁へ損傷をもたらす。

本発明の目的は、内燃機関のような機械的構造体の一部
として金属へ結合させた焼結または鋳込セラミックを使
用することに関連する欠点を克服して、燃焼温度と排気
ガス温度を上げてその上昇温度から各種構成部品を保護
するようにすることである。

本発明の目的はさらに、特に内燃機関の熱ガス生成物の
ための、新しいそして改善された熱的遮断壁構造を製造
する方法を提供することであり。

その方法は、製作と使用物質の経済性をシールする、も
のであり；そして同時に、金属へのセラミックの改善さ
れた結合を提供することであり、さらに特定的にいえば
、エンジン構成部品へ金属被覆のセラミック内張りまた
は壁構造体を溶融結合によって製造して、金属とセラミ
ックまたは耐磨耗性物質との単二律をもつ新たな改善さ
れた構成部品を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、自動車用構成要素中の熱ガ
ス通路が、基本的には慣行である鋳込技法を使用するこ
とによって、その通路の周りに熱遮断体をもつ形で容易
に形成され得るように、新規の改善製造方法を提供する
ことである。

本発明は、壁構造体、具体的には、高効率エンジンを含
めた内燃機関中でおこるような昇温において使用するた
めの壁構造体を形成させて、エンジン部品およびそれと
一緒に用いる系１例えば。

排気口およびマニホールド９．および燃焼室構成要素、
を保護することを期待している。本発明の壁構造体は、
断熱用の焼結結合セラミック粒子の帯域である熱移動遮
断体と、そのセラミック帯と実質上１００％が焼結結合
または溶融結合された金属粒子である壁構造体の部分と
の間の遷移帯と。

から成る壁構造体を含み、その遷移帯は、セラミツク帯
における実質上１００％のセラミックから実質上全部が
金属である部分における実質上ゼロ％へパーセンテージ
が徐々に変化し、金属が遷移帯中において実質上１００
−の金属からセラミック帯における実質上ゼロ−〇金属
へ徐々に変化する。

本発明はさらに、遷移帯の金属が、焼結結合および溶融
結合の目的のために１本体部分の金属例えばシリンダー
ヘット９本体の金属と同じであるかあるいは同等である
その種の構造体を期待するものであり、その遷移帯と接
する金属が本体部分の金属と遷移帯の金属との溶融体で
あり、セラミック帯と遷移帯の物質は焼結結合粒子であ
る。

本発明の好ましい側面によると、熱移動遮断体を提供す
るための壁構造体から成る物品は、セラミックの溶融状
粒子を噴霧して実質上全部がセラミックである帯域と実
質上全部が金属である帯域とを形成させることによって
単一体として形成され、それらの間で遷移帯は、１００
％セラミックと実質上ゼロ−〇金属から１００％金属と
実質上ゼロチのセラミックの間で徐々に変化する。

本発明はさらに矢筒にあるとおりの壁構造体を期待して
おり、その中においては、遷移帯は壁構造体の金属帯の
上へ鋳込んだ追加の金属体へ溶融結合されている全金属
帯の中で終るものであり。

そして１本発明はさらにその種の構造体をつくる新規の
方法を期待している。

本発明はまた壁構造体、特に、内燃機関用の弁案内通路
（ｖａｌｖｅ　ｇｕｉｄｅ　ｐａｓｓａｇｅ）　　ある
いは排気口のような通路のための壁構造体を提供するこ
とから成り、その場合、その通路の内部部分は耐磨耗物
質またはセラミックの噴霧溶融状粒子によって形成され
、そして、その通路の周りの耐磨耗物質帯またはセラミ
ック帯がすべてが金属である部分へ遷移帯によって結合
され、その遷移帯はセラミック物質または耐磨耗物質の
実質上全部から金属の実質上全部へ徐々に変り、その耐
磨耗物質帯またはセラミック帯の粒子はそのセラミック
物質または耐磨耗物質の粒子の焼結結合粒子であり。

そしてその遷移帯は耐磨耗物質あるいはセラミックと金
属との溶融状粒子の混合物を噴霧することによって形成
される帯域である。耐磨耗通路と断熱用通路との両方が
、各種物質の溶融状粒子を通路を形成させるためのコア
またはインイストメント・マスターの上へ噴霧し、次い
で、内燃機関燃焼室からの熱ガスのような熱ガスへ露出
されるべき壁構造体用としてコアまたはシェル・コアの
周りに金属体を鋳込む、ことによって形成または製造さ
れてよいということも期待される。セラミックスとして
は、そのセラミック帯は断熱用壁構造体用にセラミック
物質、好ましくは酸化ジルコニウム製のものである。酸
化ジルコニウムの噴霧された溶融状粒子は熱移動遮断体
を形成し、そのセラミック物質はアルミニウムまたは他
の適当なシール用物質のシール用被覆によって被覆され
るのが好ましく、このシール用物質もまた通路の壁を形
成し、慣用的エンジンと比べて上昇させた燃焼温度にお
いて作動する高効率エンジンを提供するような目的で、
あるいは有害成分のより良好な燃焼を得るために排気温
度を単に上げるような目的で、排気系中で存在する熱ガ
スの浸透に対してその断熱用セラミックをシールし、か
つ、好ましくは熱反射性被覆を提供してもよい。

本発明は以後において図面を引用して記述するが１図面
はここで示されあるいは記述される事柄のすべてについ
ての記述の一部を構成するものである。

図１を参照すると、内燃機関のシリンダーヘッドの断片
が示されており、内燃機関のシリンダーヘッド１０の排
気口用壁構造体の形で本発明の一つの側面の好ましい実
施態様を描いている。シリンダーヘッド１０は排気口１
２と排気弁１４を含む。弁１４は弁棒１６をもち、この
弁は弁座１８と排気口１２への入口において共同する。

シリンダーヘッド１０は慣用的冷却用通路２０を含むも
のとして示されている。

図示のとおり、弁棒１６はシリンダーヘット９１０の一
つの通路の中の慣用の弁案内２２を貫通をして上向きに伸びて、弁１４貫作動するために。

図示されていないロッカーアームと協同する。

弁１４は排気口１２のエンジン燃焼室２４への連結を制
御し、このエンジンはまたエンジンブロック２８中で作
動するピストン２６を含む。

本発明によると、排気口１２の周りの壁構造体はその口
の周りで熱遮断体を提供するための焼結結合粒子のセラ
ミック帯３０から成り、排気口とシリンダーヘッドとの
間の熱移動を軽減しあるいは最小化する。このセラミッ
クの部分１部品、または帯域３０は焼結結合されたセラ
ミック粒子および金属粒子の帯域３２の中へまじり込み
、セラミックと金属との焼結結合粒子の遷移帯を提供し
、その帯域はセラミック帯域３０における実質上１００
％のセラミックから、遷移帯３２中のセラミックが実質
上１００チからゼロチへと徐々に変り、遷移帯中の金属
がセラミック帯におけるゼロチから１００％へと徐々に
変っている。セラミックと金属との混合物へ変化してい
る。セラミックから金属へのこの漸次的の遷移は、セラ
ミック帯と遷移帯の１００％金属部分とで以て強力にか
つ単一体的に結合されている遷移帯または傾斜帯を提供
する。

本発明の好ましい実際においては、遷移帯３２もまたそ
れの金属側においてシリンダーヘッド本体へ、遷移帯の
金属とシリンダーヘッドの本体を形成している金属との
溶融体によって強く結合される。しかし、その遷移帯の
金属側における金属もまた、より少ない結合しか必要と
しない場合。

あるいは、応用のためのより便利な製作方法である場合
には、シリンダーヘッド本体の金属へ焼結結合させてよ
い。しかし、可能である場合には内燃機関においては溶
融体結合が好ましい。焼結結合が用いられるときには、
鋳込体の表面は１例えば酸化物研削粒で以て、強くプラ
ストをかけて金属を露出させねばならず、そして、被覆
処理は酸化物の形成を除くため直ちに実施すべきである
。

溶融体を使用して遷移帯金属をシリンダーヘッドへ結合
させるときには、その二つの金属の溶融体は遷移帯の間
隙に浸透し、シリンダーヘッドの金属と遷移帯３２との
単一体構造とセラミック帯３０が得られる。遷移帯がシ
リンダーヘッド本体へ焼結結合されるにすぎないときに
は、単一体構造体は形成されるが、しかし、溶融状粒子
のセラミック層への結合は基本的には、金属の溶融状粒
子を固体状金属物品または構成要素の上へ噴霧すること
によって得られる焼結結合である。

金属を壁構造体の周りに鋳込んで溶融体結合を与えると
きには、セラミックは鋳込金属の熱のための熱移動遮断
体を形成してその鋳込金属と遷移帯中で用いられる金属
との間で強力な溶融体結合の形成を助けるだけでなく、
鋳込み体の湯境（ｃｏｌｄ　５ｈｕｔ）を防ぐ。このこ
とは鋳込み金属と遷移帯の金属との良好な溶融体を得る
助けとなる。

鋳込体を断熱することが望まれない状況下においては、
鋳込金属はセラミック上へ（遷移帯などの上ではなく）
直接に、湯境を妨げる目的で鋳込むことができる。

前記のほかに、セラミック帯３０は被覆３４で以てシー
ルされるのが好ましい。このシール用被覆３４が有害な
ガス、蒸気または流体の浸透に対して昇温下においてセ
ラミックを防護するよう設計されるときには、露出側に
おいて酸化アルミニウムの薄い表皮をもつアルミニウム
で構成される。

この被覆はセラミックへアルミニウムの被覆を焼結結合
させることによって形成される。好ましくは、このアル
ミニウム被覆は次に、水素をいつも存在させてアルゴン
、ヘリウムまたは窒素の雰囲気の中で、圧力下１例えば
少なくとも２気圧またはそれ以上の圧力の下で加熱して
、アルミニウムの溶融体を形成させ、そしてセラミック
の間隙中へのアルミニウムの浸入を改善する。アルミニ
ウム被覆は次に、熱と酸素へ露出されるときに、好まし
くは製造操作中において、アルミニウム被覆の通路表面
上に酸化アルミニウムの薄い表皮を形成する。アルミニ
ウムとアルミナとのこのシール用被覆はまた排気口１２
用の熱反射性内張りとして機能し、同時にセラミック帯
３０の比較的多孔性のセラミックをシールして、排気口
１２からの酸素含有熱ガスの浸入を阻止する被覆を提供
する。

酸化物層は、アルミニウムがそのセラミックをシールす
るようとかしこまれる前に形成されるべきではなく、さ
もなければ、セラミックのシールを妨害する。水素存在
下での加熱は酸化物の形成を妨げ、１０００−１１００
℃における高温空気炉中で加熱することによって酸化物
層を形成させる。内燃機関の排気はまた通常は、排気口
の壁構造体の金属またはセラミックのどちらかまたは両
者に対して有害である有害生成物の各種腐蝕性物を含む
。

図２は壁構造体をよりよく例証するための排気口１２の
壁構造体の拡大断面図である。セラミック帯はその帯域
が酸化ジルコニウムまたは酸化アルミニウムのようなセ
ラミックのものであることを示すためにクロスハツチが
ほどこされている。

しかし、これまでの試験は、高温において熱移動遮断体
と熱のより大きい拒絶を提供するにはジルコニアがアル
ミナよりもよい成績を示すことを示している。

図２の遷移帯３２の中の各種の列に沿うＸとＯの印は一
般的および図解的に、その帯域が遷移帯の出発点におけ
るセラミックからその帯域の終りにおけるすべてが金属
である点へ徐々に変るにつれて、帯域の一つの列に沿う
セラミックと金属の相対的割合を示している。図２中の
帯域３２の金属は×によって示され、セラミックは○に
よって示されている。遷移帯中の印の列に沿５×と○の
数は印の各列に沿う金属とセラミックのおよその相対的
割合を示している。図２の水平破線ＡおよびＢは帯域３
２の一般的ひろがりを示している。

好ましい断熱用セラミックは内燃機関の燃焼または排気
温度へ露出される排気口並びに他の構成部品について酸
化ジルコニウムであり、ただし、粉末を溶融状形態で噴
霧され得る他のセラミックス。

例えば、アルミナまたはチタニアが利用されてもよい。

遷移帯３２の金属は好ましくは、溶融体結合またはプラ
ズマ噴霧の目的にとっては、シリンダーヘット９または
他の構成部品の金属と同じか類似か等価である。鋳込ま
れたシリンダーヘッドがアルミニウム製のものであると
きには（鋳込用アルミニウムは通常はシリカを含む）、
遷移帯の金属は好ましくはアルミニウムである。シリン
ダーヘッドが鉄製１例えば可鍛鉄または鼠鋳鉄である場
合には、遷移帯とシリンダーヘッドとの間で強力な単一
体結合を形成させるための好ましい金属は鉄、鉄質金属
である。鉄質合金が鋳込まれつつあるときには、その遷
移、帯は好ましくはその遷移の初期金属の中には鉄があ
り、続いて鋳込まれつつある合金へ変り、その遷移帯の
金属側において、すべてが合金であるようにする。

アルミニウムのシール用被覆３４の場合には。

アルミニウムからセラミックへの遷移帯域は、内燃機関
の排気通路ガス中に存在するようなたいていの熱ガスの
通路または昇温度にとって必要であるとは考えられず、
それは必要とされるアルミニウム被覆が相対的に薄い故
であり、かつしっかりしたシールを行なわせるようその
アルミニウムをセラミック中へ溶融することが望ましい
からである。

経済性のために非セラミック質の弁案内を形成しそして
断熱された排気口を形成する時点において弁案内と弁座
とを製造することは、よりコストの低いエンジン設計と
して考えられてよい。これは経済的製法であり、弁案内
と弁座との間のよりよい同心性を与える。

アルミニウム製シール用被覆とセラミックとはセラミッ
クおよび金属の遷移帯と比べて境界的性質がより大きい
接合部をもつことが知られるが。

しかし、その被覆の金属がセラミック帯の間隙中へ浸透
して一本になった境界線が存在するものでないことも認
められる。

セラミック帯は好ましくは約０．００５インチ（（１０
）３ｍ１１）から約０．０１０インチ（０，２５ｎ）の
厚さをもち、一方、遷移帯の厚さは好ましくは約０、０
０５インチ（０，１３ｍ）から約０．０６インチ（１，
５２ｓｏｔ）であり、ただし必要ならばそれより厚い。

セラミック例えばジルコニアのプラズマ噴霧された熱的
遮断体については、そのセラミックの最小所望気孔率は
少くとも２０％であり、好ましくは約３０−３５％であ
る。本発明の断熱用壁構造体が、断熱性と耐磨耗性の両
方であるかあるいは強化されたエンジン部品または排気
系に関して用いられる場合には、セラミック帯の密度を
増加させて、その帯域が断熱と磨耗抵抗あるいは強度特
性との釣合いからより低い気孔率をもつようにしてよい
。

セラミック帯の厚さは使用されるセラミックの熱遮断特
性、並びに、そのセラミック帯全体にわたって望まれる
温度勾配に依存する。遷移帯の厚さはまた一部は用いら
れる金属とセラミックス。

特に、遷移帯と物品本体におけるセラミックおよび金属
の相対的熱膨張に依存する。各々の場合において、適切
な厚さは望まれる一体的壁構造体にとっての必要特性を
与えるよう実験的にきめてよい・約０．０２０インチ（
０，５１ｉｏｔ）から約０．０５０インチ（１，２７ｍ
）の間の、セラミック層と金属層との間の遷移帯がエン
ジン排気系にとって通常は十分である。

アルミニウム被覆３４に関してはセラミックへ良好な結
合をもつ被覆を形成する十分な厚さであればよく、昇温
において用いる多孔性セラミックスの場合には、そのシ
ール用被覆は金属表面上に酸化物表皮をもつことが好ま
しい。排気口１２用。

および、、この種のシール用被覆を必要とする他の応用
のための、アルミニウムシール被覆の合計の厚さは約０
．００３イア？（０，０８ｍ）から約０．０１５インチ
（０，３８ｍ）であってアルミナの外側表皮が約２−４
ミクロンの厚さであってよい。

図１の弁棒案内は慣用の弁案内であるとして描かれてい
る。しかし１本発明者は、この弁案内が金属と耐磨耗物
質との溶融状粒子の適切な噴霧によって形成されてよい
ことを発見した。本発明によると、金属と耐磨耗性物質
との溶融状粒子は排気口用壁構造体を形成させる間に噴
霧されてよい。

同様に、この弁のための弁座はまた排気口と同時に形成
されてもよく、そして合金鋼、インコネルまたはステラ
イトのような衝撃抵抗性金属から成っていてもよい。例
えば耐磨耗被覆はタングステンカーバイド９あるいはタ
ングステンカーパイｙ−コバルトの内張りであってよく
、あるいはプラズマ噴霧によって形成されるセラミック
、あるいはチタニウムカーバイト９．チタニウムカーボ
・ナイトライド９あるいはチタニウムナイトライド９の
化学蒸着であってよい。明らかに、エンジンの各種の他
の弁案内を排気口１２用の弁案内と同じ方式で形成させ
ることができる。

エンジンのいくつかの領域においては、弁案内あるいは
ポート例えば冷空気吸気口を、弁案内棒またはポートへ
のシリンダーヘッドからの熱移動から保護することが望
ましいかもしれない。このような場合には、弁案内は排
気口の場合と同じくセラミック質熱遮断体で以て形成さ
せてよい。排気弁用の弁案内は通常はそのような熱遮断
体が与えられず、それは、弁棒に沿ってシリンダーヘッ
ドと冷却系へ伝達されるかもしれない熱を弁案内に移送
させることがしばしば望ましいからである。

しかし、断熱用ポートを空気吸気弁案内用の壁構造体の
部分として必要ならば使用してよい。

本発明によると、断熱用セラミック内張りと遷移帯とは
予備製作シリンダーヘッド上で、予備形成壁例えばシリ
ンダーヘラＰ排気口の予備形成壁の表面で１００％金属
をプラズマ噴霧し、１００チ金属で以て出発し、１００
％セラミックでゼロチ金属まで勾配を徐々につけるよう
遷移帯として続け、そして、必要な厚さが付与されるま
でセラミック帯で以て継続することによって形成させる
ことができる。シール用あるいは反射用の被覆がまた用
いられる場合には、それを次に噴霧し、必要ならばセラ
ミックからアルミニウムへの遷移帯を利用してよい。こ
の壁構造体は噴霧された金属とシリンダーヘッドの金属
との間で焼結結合され。

遷移帯が１００％セラミック断熱帯の中へ単一体的にま
ぜこまれる。

同様に、バルブライナー（ｖａｌｖｅ　１ｉｎｅｒ）用
のシリンダーヘッド通路は、予備製作シリンダーヘッド
上で、それの通路壁へ焼結または結合させる目的でシリ
ンダー金属と類似または同じである金属の溶融状粒子を
まず噴霧し、溶融状の金属粉末と耐磨耗物質粉末例えば
タングステンカーバイド粉末とを噴霧しつづけ、噴霧さ
れた粉末が１００チ金属から１００％タングステンある
いは耐磨耗表面物質へと変化する遷移帯を形成させ１次
いで。

耐磨耗部分が完成されるまで単独溶融状の耐磨耗物質で
以て継続する。ことによって形成させることができる。

好ましい製造方法に従って図１の構造体を製造する際に
は、アルミニウム被覆は、溶融状アルミニウムの被覆を
サンドコアの上、あるいはワックス、亜鉛あるいは浸漬
乾燥（ｄｉｐｐｅｄ−ｄｒｉｅｄ）　したセラミックの
シェルのような異なる物質のインベストメント・マスタ
ーの上へプラズマ噴霧シてコア上に焼結結合被覆を提供
することによって、はじめに形成される。そのようなア
ルミニウム被覆はサンドコア用のシール用被覆を提供し
、それが硬化後のサンドコア中への湿分の浸入を最小化
し。

コアがより長い貯蔵寿命並びにより大きい自己一体性と
より大きい強度をもうようになることが発見されたので
ある。期待されるサンドコアは樹脂結合サンドの慣用的
コア、あるいは他の糧類の慣用的サント９コアまたはイ
ンイストメントマスターであってよい。溶融状粒子の噴
霧はスプレー用プラズマ銃で以てなされてよい。

コアをアルミニウムで以て噴霧してアルミニウム層３４
を形成したのち、溶融状セラミック粉末を噴霧してセラ
ミック帯３０を形成させ、次いで溶融状のセラミックお
よび金属の粉末を噴霧してセラミックから金属への遷移
帯３２を形成させる。

全セラミックから全金属へ遷移帯を形成する際には、セ
ラミック対金属の一つの比をもつ粉末の薄い被覆を噴霧
し、続いて、遷移が一つの物質のすべてから他の物質の
すべてまで完了するまで、異なる比の薄い被覆を順次に
継続的方式で噴霧する。

この方法は各種ホッパー中で予備混合された粉末の各種
の比で以て手動で実施してもよく、ある〜）は混合を比
例供給機構を使うガンその他で調節してもよい。噴霧は
またコア、シェルコア、あるいはインベストメント・マ
スターを機械およびホルダー中に取付け、そこで、スプ
レー銃とコア、シェルコア、またはインベストメント１
マスターとが水平軸、垂直軸、角度軸（ａｎｇｕｌａｒ
　ａｘｉｓ）に沿う成分をもつ相対的運動のために支持
される。

ガン中で混合する際には、粉末はガンのプラズマ流へｊ
な割合で導入され得る。慣用のガンはプラズマ流用にア
ルゴンまたは窒素の連載用ガスを用いる。これは酸化に
対して保護するために望ましい・本発明を具体化する壁構造を製造するために用いるコア
はサンドコアである必要はないが、しかし、亜鉛または
アルミニウムのグイキャストのためのインベストメント
・マスター、あるいはワックス、あるいは発泡体（プラ
スチック）のコア。

あるいは１発泡体とシリカまたはセラミック、鉛または
ビスマス合金、ワックス、または凝固水銀であるディツ
プスラリ−（ｄｉｐ−ｓｌｕｒｒｙ）との合体物、であ
ってもよい。アルミニウムのシリンダーヘッドを鋳込む
際には、亜鉛インベストメント・マスターは好ましくは
サンドコアの代替として用いられる。そのような亜鉛イ
ンベストメント・マスターは図３に描かれている。

本発明を用いる壁構造体を物品本体中へ組入れる好まし
い方法は鋳込による。図３を参照すると。

図は排気口１２と弁案内２２とをシリンダーヘッドの中
へ鋳込む際に用いるためのコア４０を描いて、この弁案
内はカーバイド耐磨耗性物質の焼結結合粒子から成るべ
きものである。コア４０には弁棒１６および耐磨耗性案
内２２のためのシリンダーヘラＰ通路を形成する部分４
２．および、排気口１２と弁座１８のための主本体部分
４４が設けられている。そのコアにはまたチャッキング
部分４６．４８が設けられて、コアに溶融状粒子で以て
噴霧し鋳込みシリンダーヘッドの中へ組入れられるべき
壁構造体を形成させる間に軸の周りでコアを回転させる
よう５回転テーブル上へコアがつかまれることを可能に
する。

スプレーの実施は手動で行なってもよく、あるいは横フ
ィードおよび縦フィードにおいて可動であり、かつ自由
な角度でつかえるようとりつけた。

スプレーガンで以て実施してもよ（・。

亜鉛インベストメント・マスターの場合には。

アルミニウム被覆３４はそのインベストメント・マスタ
ーへまず、Ｐ量的には、通路、例えばシリンダーヘッド
の排気口を提供するよう、サンド゛コアについて述べた
同じ方式で施用される。図３において、インベストメン
ト・マスターは参照番号４０の記号が与えられ、プラズ
マ噴霧されたアルミニウム被覆は参照番号３４が与えら
れてコア全体全蔽うものとして示されている。プラズマ
・スプレーガン４７で以て溶融状アルミニウム粒子を連
続的に通してスプレーするこ−とによってアルミニウム
の焼結結合被覆を施用したのち、ガンによってスプレー
されたアルミニウム溶融状粒子は。

必要な場合には、１００％金属から１００％セラミック
へ次第に変えて遷移帯を形成させることができる。しか
し、アルミニウム・シール用被覆と断熱用セラミック帯
との間で遷移帯が必要であるとは考えられないならば、
スプレーの適用はアルミニウムからセラミック溶融状粒
子へ直接に変えてよい。セラミック溶融状粒子は次に排
気口用の断熱性内張りとして断熱帯３０ｔ−形成させる
よう連続的にスプレーされる。所望の厚さの断熱用セラ
ミックを堆積させたのち、溶融状粉末をセラミックと金
属の混合物へ変え、各パスごとに一つの薄層を形成する
よう継続的にパスを実施することによって遷移帯を形成
させる。遷移帯が形成されるにつれて、セラミック粒子
のパーセンテージは次第に減り、アルミニウム粒子のパ
ーセンテージは増加される。好ましくは、毎回のパスで
約ｏ、　ｏ　ｏ　ｏ　ｓインチ（０，０１３ｉｎ）から
０．０１０インチ（０，２５ｍ１）の被覆が沈着し、パ
ーセンテージは各層ごとに増分される。遷移帯が形成さ
れ、噴霧された粉末が１００チ金属となったのち、スプ
レーを継続して、その遷移およびセラミック帯の周りに
少（とも約ｏ、　ｏ　ｏ　ｓインチ（０，１３ｉｏ＊）
から約０．０５インチ（１，２７ｍ）の厚さの焼結結合
クラッド帯を提供させる。

各種の物質の帯域は、薄層１例えば０．０００５から０
．０１０インチ（０，０１３〜０．２５目）の厚さの諸
層を連続的に堆積させて各帯域を形成させることによっ
て、形成されることが認識されるべきである。遷移帯に
おいて、セラミックと金属との混合物の割合は例えば、
各パスによって堆積される厚さと必要とする結合強度に
応じて、各パス後または複数回パス後に増分されてよい
。要求される結合が強いほど、あるいは接合されるべき
物質の間の膨脹係数の差が大きいほど、１％／パスはど
の小さい変動から２５％／パスの間で、各回パスあるい
は１回より多いパスに対する各増分について１割合をよ
り小さく変えるように１割合増分が行なわれる。

弁座を形成させるための溶融状の金属粉末または金属／
セラミック粉末もまたコア上で壁構造体の部分として施
用されてよい。好ましくは、インコネルまたは他の高温
度金属合金の溶融状粒子で形成されてよい弁座１８のた
めの粉末は、コアのアルミニウム被覆の上へ直接的にス
プレーされ、弁座物質とセラミック層３０との間の遷移
帯３９は図３Ａ中で図解されるとおりに提供されて排気
口用弁座を形成する。弁案内壁構造体はこの操作の続き
としてコアまたはインベストメント・マスターの上で同
様に形成される。図３において、インベストメント・マ
スター弁案内部分は参照数字４２の記号が与えられてい
る。このコアまたはマスターがスプレーされるとき、タ
ングステンカーバイドまたは他の耐磨耗被覆物質の粒子
が排気口用セラミック被覆の続きとしてアルミニウム被
覆上でスプレーされてアルミニウム被覆３４上で耐磨耗
帯３０ａを形成しく図５）、続いて、遷移帯３２ａが形
成され、それは遷移帯３２の続きとしてスプレーされか
つ耐磨耗質案内の被覆とアルミニウムとの間で徐々の遷
移帯をつくり出して、鋳込みアルミニウム・シリンダー
ヘッドとの溶融体結合用のアルミニウムのクララｒ３８
を提供するようになる。コア上の排気口壁構造用のアル
ミニウムのクラッド、並びに遷移帯、セラミック帯およ
びアルミニウム被覆は弁案内用通路を形成するためのイ
ンベストメント・マスターの部分へひろがり、そして、
弁案内壁物質の金属クラツド帯は排気口通路用の同帯域
の続きを形成する。これらの被覆はそれらが終るときに
はそれぞれの被覆の溶融状粒子の噴霧の結果として隣接
層へ焼結結合され、そして、それらの粉末の噴霧は排気
口用粉末と弁案内のそれぞれの粉末との間で、それらが
熱膨脹係数において著しく異なる場合には、遷移部分を
含んでいてもよい。

壁構造を形成させたのち、コアまたはインベストメント
・マスターは１例えば亜鉛インベストメント・マスター
のタイプのものであれば１次に溶融されるが、そのイン
（ストマスターはアルミニウムシリンダーヘット９の鋳
込用シェルコアラ提供するよう溶融されるべきものであ
る。アルミニウムシール用被覆が熱処理されて前述のと
おりセラミック帯３０の間隙中へアルミニウムの溶融体
を与えるべきであるときには、インベストメント・マス
ターの溶融はその熱処理と一緒に同時に行なってよい・コアまたはシェルコアが鋳造用に準備されたのち、それ
は鋳造によってシリンダーヘット９本体の中へ組入れら
れる。鋳造中に、コアまたはシェルコアのアルミニウム
の外側クラット９は鋳込まれつつある溶融状アルミニウ
ムによって溶融され、その後で鋳込まれたシリンダーヘ
ッドは鋳込みアルミニウムと噴霧された外側アルミニウ
ムクラッドとの溶融体をもち、それは遷移帯層中へ浸入
して遷移帯の粒子とシリンダーヘッドのアルミニウム本
体との間の強い結合を形成する。鋳込み体の温度に応じ
て、溶融体は遷移帯のセラミック領域または耐磨耗領域
の中へ浸透し、遷移帯中のアルミニウム鋳込物の写真を
とり化学分析を行なうことによって決定されているとお
りに浸透し得る。外側クラット９と鋳込金属あるいは遷
移帯との間の明確な結合線は存在しない。遷移帯自身は
これらの物質の溶融体中へ次第にまざり、溶融体は遷移
帯中へ浸透する。同様に、遷移帯とその隣接帯である耐
磨耗性またはセラミック質の物質との間に明確な境界は
存在しない。

通路の壁面を形成するアルミニウム被覆とセラミック質
または耐磨耗性物質の内幅りとはより限定された境界を
もつ。しかし、この境界はセラミック帯およびその中の
細孔の中へ上述のとおりに浸入するアルミニウム粒子に
よる焼結結合粒子によるものであり、比較的強い結合を
提供する。コアまたはインベストメント・マスターの周
りに鋳込む前には、アルミニウムを融解してセラミック
の気孔率を封じるために記述のとおりに処理される。ア
ルゴン、窒素、またはヘリウムの雰囲気中で約２から４
時間、６４９℃（１２００°Ｆ）の温度において、鋳込
み前に加熱されたコアに関して。

試験を行なった。これは、セラミック内張りの間隙の中
への被覆３４の融解を行なわせて、セラミックとアルミ
ニウムとの間の結合を強化しかつ比較的多孔質のセラミ
ックを熱ガスからよりよく封するのに十分である。アル
ミニウム・シール用被覆は、接着力と表面張力に基づく
機械的結合のゆえに、たとえ加熱がアルミニウム融点近
傍の温度にあるとはいえ、亜鉛インにストメント・マス
ターを溶融しながら、この加熱の間にその一体性を維持
する。

酸化ジルコニウムが好ましい断熱用セラミックであり、
他のセラミック、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン
、マグネシア／ジルコネートおよびその他の酸化物を利
用してもよいことは当然である。同様に、操作条件が、
通路内のガスが金属またはセラミックに悪い影響を及ぼ
さないようなものである場合には、アルミニウムのシー
ル用被値は、コアまたはインベストメント・マスターを
シールすることが望まれるとき以外は省略される。

サンドコアおよび他のタイプのコアの場合において、ア
ルミニウム被覆は、鋳込において慣習的に利用される砂
および他の各種コア物質と比べて。

セラミックまたは耐磨耗物質の噴霧された溶融状粒子を
受けとるための良好な被覆を提供することが認められる
。

アルミニウム・シール用被覆が一つの応用に関係して記
述されてきたが、アルミニウム・シール用被覆は、各種
薬剤の作用および／またはそれによる浸透に対して物質
または構造体を保護するのに一般的に用いられてよく、
そしてまた、構造体がアルミニウムの溶融噴霧粒子と結
合しあるいは結合するよう調製され得る場合に、予備形
成構造体へ付与されてもよい、ということは当然である
。

例えば、金属壁は１強くその表面を研削粒吹付けによる
ような方法によって研削して空洞と表面と結合するプラ
ズマスプレー溶融粒子とをもっ粗面化表面を提供するこ
とによって保護され、その結合は記述のとおりの熱処理
によって強化することができる。記述された応用は、酸
素捕捉剤として作用するよう水素が添加されたアルゴン
または窒素または両者の不活性雰囲気の中で約２から４
時間加熱することを利用できるが、その他の応用につい
ての加熱はさらに長い時間を必要とするかもしれない。

また、酸化アルミニウムを形成させるための時間も変り
得る。その上、保護される物質の上にはモリブデンまた
はチタネートのような多孔性物質があってよい。アルミ
ニウムがシール用物質として用いられてきたが、他のシ
ール用金属は酸化ジルコニウムのあとでつ（られた表皮
をもつジルコニウム、チタン、タンタル、コロンビウム
、あるいは水素および不活性ガス中で溶融されたのちに
酸化物を形成する他の金属であってよい。

しかも、これらの物質の融点はアルミニウムよりはるか
に高く、初期焼結結合並びに酸化物の形成は、関連する
高温のゆえに、取扱いと適用が従ってより困難である。

支持体に亀裂をおこさせあるいはそれを破壊することな
く１９２７℃（３ｓｏｏｙ）まで膨張および収縮できる
セラミック層または金属層をつくるのに必要なものとし
て１本発明者は、同寸法の規則正しい球形よりも長橢円
形で大ざっばに「長ポテト」の形状および／または矢頭
形状で粉末を篩にかけることが好ましいことを発見した
。本発明者は一つのバッチ中で１０ミクロンから１００
ミクロンまでの範囲の粉末を提供する。ガス圧と粉末速
度を増しかつ１００ＫＷまでのプラズマ電場を０．１２
５インチ（３，２ｓｍ　）　　の直径のプラズマの周り
で提供することによって（１平方インチ（６，４５ｃｒ
ＩＬ２）のプラズマ面積あたり５００万から１０００万
ワツト）、粒子の多（は各種の寸法の涙滴形状の球に変
る。他の粒子は扁平化してレンズ形状を形成する。球、
加熱時に相互の上ですべるレンズ状板、および２０から
４５％の気孔率とを組合せると、つくり出される構造体
は亀裂をおこすことなく鋭い衝撃を吸収する。膨脹係数
が異なる層の間で傾斜構造を用いるとき１層状剥離。

スポーリング、亀裂を伴うことなしに、セラミックを白
熱温度としそして水中に落下することができ、その場合
のレンズ状構造体については図６を。

走査電子顕微鏡によって示される気孔率については図７
を見られたい。図７は被覆３４としてのアルミニウムと
ジルコニアとの間の本発明に従う結合の顕微鏡写真であ
る。この顕微鏡写真はまた所望の気孔率を描いている。

図７において、アルミニウムはセラミック３０の界面に
おける白色領域（左側）である。図８はアルミニウムＡ
の４００倍での走査電子顕微鏡図であってジルコニア中
へのアルミニウム３０（白色）の浸入と表面および細孔
のシールとを示している（写真中の黒色中の白色斑点と
白色中の黒色斑点は電子散乱である）。

このジルコニアは７％のイツトリアをもっている。

図６においては、物質は本発明に従うジルコニア、　Ｎ
ｉ−Ｃｒ遷移であり１本発明を用いる被覆の構造体に代
表的である。さきに述べた構造を示している。

本出願において使用するとき、「焼結結合粒子」とは、
プラズマスプレー中のように一緒に結合し。

その場合１粒子の表面部分が溶融し、ただしそれらの中
心は真に溶融されていない粒子を述べることが意図され
ている。溶融体結合とは、完全に溶融されたのちに別の
物質と結合を形成したか、あるいは両会属が溶融してし
まって結合をつくる際にそれら金属の溶融体を形成する
二つの金属の間にある。金属を意味する。記述した応用
における遷移状態は、帯域の金属側においてすべてが金
属である限定されたひろがりを通常はもつということが
さらに理解される。

さらに１図２と４は記述のとおりの一つの帯域または被
覆の物質浸入の性状が完全には描かれていないという意
味において線図化されている。

【図面の簡単な説明】

図１は排気口と排気弁とを示すシリンダーヘッドの断片
的断面であり；図２は図１上の円形矢印２によって示される壁構造体の
一部の拡大図であって、排気口の壁構造を詳細に示すも
のであり；図３は図１の壁構造体を製造するために用いるインベス
トメント・マスターの立面図であり、その壁構造の一部
は鋳込前のものであり；図３Ａはインベストメント・マ
スターの一部の拡大断面図であって１図３のインベスト
メント・マスター上の壁構造体被覆の部分として弁座を
形成させるための被覆を示しており；図４は図３の線４−４に沿って取った図３の壁構造体と
コアの断面の拡大図であり；図５は図３の線５−５に沿って取った図３のイン（スト
メンヒマスター上の被覆の拡大断面線図であり１図１に
示す排気口と弁案内のための壁構造を形成させる被覆を
示しており。図６は好ましい粉末を使用することから生ずる融着粉末
のレンズ状構造体を示す顕微鏡写真であり。図８はジルコニア中へのアルミニウム被覆の浸入を示す
アルミニウムの４００倍に拡大した図である。１０・・・シリンダーヘッド１２・・・排気口１４・・・排気弁１６・・・弁棒１８・・・弁座２０・・・冷却用通路２２・・・弁案内　　　゛２６・・・ピストン２８・・・エンジンブロック３０・・・セラミック帯　３０ａ・・・耐磨耗帯（図５
）３２・・・遷移帯　　　　３２ａ・・・遷移帯（図５
）３４・・・シール用被覆３８・・・金属粒子帯　　３９・・・遷移帯（図３ａ）
４０・・・コア４２・・・シリンダ−ヘット９形成部分（図３）４４・
・・主本体部分（図３）４６．４８・・・チャッキング部４７・・・プラズマスプレーガン図面の浄書（占容：二変更なし）手続補正書（方式）１、事件の表示昭和６３年　特許願第　４１７８２　　号４、代理人６、補正の対象明細書の〔図面の簡単な説明〕の欄図面（第６〜８図）２補正の内容（１）明細書第５１頁１５行から第５２頁２行までの記
載「図６は・・・・・・・・・・拡大した図である。」
とあるを下記の通り訂正する。ｒ図６は好ましい粉末を使用することから生ずる融着粉
末のレンズ状構造体の金属組織を示す顕微鏡写真であり
、図７はアルミニウム被覆とジルコニアと結合状態の金属
組織を示す走査型電子顕微鏡写真であり、図８はジルコ
ニア中へのアルミニウム被覆（Ａ）の浸入を示す金属組
織の４００倍での走査電子顕微鏡写真である。」（２）適正な図面（第６図乃至第８図）（尚、内容には
変災ありません。）以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱膨脹係数が著しく異なる第一および第二の物質
の結合壁構造から成る物品であって、その壁構造が上記
第一物質の焼結結合粒子の第一部分とその第一部分の少
くとも片側上にありかつその第一部分で以て焼結された
遷移帯とをもち；その遷移帯が上記第一および第二物質
の焼結粒子から成り、かつ上記第一部分において上記第
一物質が実質上１００％であって、徐々に上記第一物質
が実質上ゼロ％へ変化し、それによって上記遷移帯が上
記第一部分における上記第二物質の実質上ゼロ％から上
記第二物質の実質上１００％へ濃度勾配をもつ；物品。
（２）上記第一物質が１９２７℃（３５００°Ｆ）以上
の融点をもつセラミック物質であり、かつ上記第二物質
が金属である、特許請求の範囲第１項に記載の物品。
（３）上記セラミックが酸化ジルコニウムであり、上記
金属が鉄質物質である、特許請求の範囲第２項に記載の
物品。
（４）上記金属物質がアルミニウムであり、上記セラミ
ックが酸化ジルコニウムである、特許請求の範囲第２項
に記載の物品。
（５）上記セラミックが少くとも１９２７℃（３５００
°Ｆ）の融点をもつ断熱用物質である、特許請求の範囲
第２項に記載の物品。
（６）上記第一物質が耐磨耗物質でありかつ上記第二物
質が金属である、特許請求の範囲第１項に記載の物品。
（７）セラミックの上記第一部分が、熱ガスによる浸透
に対して上記セラミックをシールするために、その片側
に焼結結合または溶融結合されたシール用物質の帯域を
もつ、特許請求の範囲第５項に記載の物品。
（８）上記シール用物質がアルミニウムであり、それが
上記セラミック物質へ焼結される、特許請求の範囲第７
項に記載の物品。
（９）アルミニウムの帯域が上記酸化ジルコニウム帯域
の片側へ焼結結合あるいは溶融結合され。そのアルミニウムの帯域がその上で酸化アルミニウムの
表皮をもっていて熱ガスに対して酸化ジルコニウムをシ
ールする、特許請求の範囲第３項に記載の物品。
（１０）上記酸化ジルコニウム帯域がそのもう一つの側
へ溶融結合または焼結結合されたシール用物質の帯域を
もち、熱ガスによる浸透に対して上記物質をシールする
、特許請求の範囲第４項に記載の物品。
（１１）上記シール用物質がアルミニウムであり、それ
がその上に酸化アルミニウムの表皮をもつ、特許請求の
範囲第１０項に記載の物品。
（１２）上記物品が上記壁構造体を組入れた物体であり
、その物体が上記遷移帯の金属側へ溶融結合または焼結
結合された追加的金属物質のものである、特許請求の範
囲第２項に記載の物品。
（１３）上記物品が上記壁構造体を組入れた物体であり
、その物体が上記遷移帯の片側において上記金属部分へ
溶融結合または焼結結合された追加的金属物質のもので
ある、特許請求の範囲第６項に記載の物品。
（１４）上記第一部分が熱移送障壁を提供するセラミッ
ク帯である、特許請求の範囲第１２項に記載の物品。
（１５）上記金属が鉄質である、特許請求の範囲第１４
項に記載の物品。
（１６）上記金属がアルミニウムである、特許請求の範
囲第１４項に記載の物品。
（１７）上記セラミックが酸化ジルコニウムである、特
許請求の範囲第１５項に記載の物品。
（１８）上記セラミックが酸化ジルコニウムである、特
許請求の範囲第１６項に記載の物品。
（１９）上記壁構造体が内燃機関用構成要素の物体の中
で組入れられ、かつ上記壁構造体がその燃焼機関の熱ガ
スにさらされる部分をもち、上記壁構造体がさらに、熱
ガスの浸透に対してシール層を提供するよう上記第一部
分の第二の側へ焼結結合または溶融結合されたアルミニ
ウム粒子の熱的結合帯から成る、特許請求の範囲第１２
項に記載の物品。
（２０）上記セラミックが酸化ジルコニウムであり、上
記金属と上記追加的物質とが鉄質である、特許請求の範
囲第１９項に記載の物品。
（２１）上記セラミックが酸化ジルコニウムであり、上
記金属と上記追加的物質がアルミニウムである、特許請
求の範囲第１９項に記載の物品。
（２２）上記の壁構造体が内燃機関の排気ガス用通路を
規定する、特許請求の範囲第１９項に記載の物品。
（２３）上記セラミックが酸化ジルコニウムであり、上
記金属と上記追加的物質が鉄質である、特許請求の範囲
第２２項に記載の物品。
（２４）上記セラミックが酸化ジルコニウムであり、上
記金属と上記追加的物質がアルミニウムである、特許請
求の範囲第２２項に記載の物品。
（２５）上記の壁構造体が内燃機関の熱ガス用通路を規
定し、上記第一部分が上記遷移帯と上記通路との間で通
路の周りに配置されている、特許請求の範囲第２項に記
載の物品。
（２６）上記の壁構造体が内燃機関用の通路を規定し、
上記第一部分が上記遷移帯と上記通路との間で通路の周
りに配置される、特許請求の範囲第６項に記載の物品。
（２７）アルミニウムの上記帯域が上記ガスからの熱の
ための反射壁を形成し、その反射性側壁が酸化アルミニ
ウムの表皮をもつ、特許請求の範囲第２２項に記載の物
品。
（２８）金属第二部分へ遷移帯によって結合された第一
物質の第一部分をもち、その第一物質が上記金属と比べ
て比較的低い膨脹係数をもつ物品の壁構造体を形成させ
る方法であって；上記各部分のはじめの一つをそれらの粉末の一つの溶融
状粉末を噴霧することによって形成させて上記の第一部
分および第二部分のうちの一つを提供する段階と、上記
物質と金属との溶融状粉末の混合物を上記各部分のうち
の上記の一つの上へ、上記粉末のうちの上記の一つの実
質上１００％と上記粉末のうちの他方のものの実質上ゼ
ロ％とではじめ、そして、上記の一つの粉末のパーセン
テージを徐々に減らし一方他方の粉末のパーセンテージ
を増すことによって上記粉末の他方のものの１００％ま
で噴霧される混合物を変えて噴霧することによって遷移
帯を形成させて、上記の遷移金属と上記の第一および第
二部分のうちの他方を形成させる段階と、から成る、各
段階を含む；壁構造体の形成方法。
（２９）上記の第一物質がセラミックである、特許請求
の範囲第２８項に記載の方法。
（３０）上記の第一物質が酸化ジルコニウムであって熱
の移動に対する熱的障壁を構成する第一部分を提供する
、特許請求の範囲第２９項に記載の方法。
（３１）上記壁構造を組入れるコアまたはシェル・コア
を上記第二部分を露出させて使用することによって上記
壁構造を金属物体中へ組入れる段階と、金属物体を上記
のコアまたはシェル・コアの周りで鋳込金属と上記第二
部分の金属との溶融体を形成させ、壁構造体を物体中へ
結合させる段階とを含む、特許請求の範囲第２８項に記
載の方法。
（３２）上記壁構造体を金属物体中へ、壁構造体の上記
第二部分の上へ上記物体の金属を鋳込んで上記第二部分
の少くとも一部の溶融体を形成させ物体中へ壁構造を結
合させることにより、組入れる、特許請求の範囲第２８
項に記載の方法。
（３３）壁構造体を形成するためのコアをまず調製し、
そして、その上にアルミニウムの溶融状粒子を噴霧して
コア上にアルミニウム被覆を形成させ；そして、上記第
一物質がセラミックであって、それがまずアルミニウム
の被覆上へ噴霧され、続いて溶融状粉末が噴霧されて壁
構造体の遷移帯と壁構造体の金属部分とを形成し；そし
て、壁構造体を金属物体中へ、その金属を上記壁構造体
の金属部分の上へ鋳込んで壁構造体の金属の少くとも一
部と一緒に溶融結合を形成させ、壁構造体を物体中へ一
体的に組入れる；特許請求の範囲第２８項に記載の方法
。
（３４）上記第一物質が酸化ジルコニウムであり、上記
物体の金属と上記第二部分が鉄質である、特許請求の範
囲第３３項に記載の方法。
（３５）上記第一物質が酸化ジルコニウムであり、上記
物体の金属と上記金属部分がアルミニウムである、特許
請求の範囲第３３項に記載の方法。
（３６）上記第一物質がカーバイド耐磨耗物質である、
特許請求の範囲第２８項に記載の方法。
（３７）１９２７℃（３５００°Ｆ）をこえる融点をも
つ物質の構造体をその物質が露出され得る特定薬剤と接
触しないようにシールする方法であって；その物質へ焼
結結合されたアルミニウム粒子の薄い被覆をもつ表面の
上記物質の構造体を提供し、この焼結被覆をもつ構造体
を水素を含む不活性雰囲気の中で十分な温度において加
熱して、上記物質とアルミニウム被覆との間で機械的結
合を維持するようにアルミニウムの溶融と上記物質の濡
れとをおこさせることにより、上記被覆のアルミニウム
を溶融してこのアルミニウムにそれの内側に接している
物質を濡らさせ、被覆をもつ構造体を取出し、そして、
そのアルミニウム被覆の外側を熱と酸素とへ露出してそ
の外側面上に酸化物表皮を形成させる、各工程から成る
方法。
（３８）上記物質とアルミニウム被覆との構造体が、ア
ルミニウムとセラミックとの溶融状粒子を噴霧して上記
構造体を形成させることによってはじめに形成され、セ
ラミックとアルミニウムの被覆が焼結されている、特許
請求の範囲第３７項に記載の方法。
（３９）上記構造体のセラミック物質が多孔性物質であ
る、特許請求の範囲第３７項に記載の方法。
（４０）上記セラミックが断熱性セラミックである、特
許請求の範囲第３９項に記載の方法。
（４１）上記構造体がはじめはアルミニウムの溶融状粒
子がそれへ結合することを可能にする研削表面をもつ構
造体であり、そして、上記の方法の初期段階がアルミニ
ウムの溶融状粒子を上記構造体上へ噴霧してその上に上
記アルミニウム被覆を形成させることから成る、特許請
求の範囲第３７項に記載の方法。
（４２）溶融結合したアルミニウムの薄い層が表面に施
されている硬化したサンドコア。