JPH0157665B2 - - Google Patents
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- JPH0157665B2 JPH0157665B2 JP59010772A JP1077284A JPH0157665B2 JP H0157665 B2 JPH0157665 B2 JP H0157665B2 JP 59010772 A JP59010772 A JP 59010772A JP 1077284 A JP1077284 A JP 1077284A JP H0157665 B2 JPH0157665 B2 JP H0157665B2
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
- C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
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-
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- F02B2023/0612—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head the material having a high temperature and pressure resistance, e.g. ceramic
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、耐熱性、耐摩耗性及び耐熱衝撃性に
優れた高温断熱構造体に関するものである。
優れた高温断熱構造体に関するものである。
最近、省エネルギーの見地からデイーゼルエン
ジン、ガソリンエンジンなどの内燃機関における
熱損失を低減し、熱効率を高めようとする研究が
盛んに行なわれ、たとえば断熱型エンジン部品と
して耐熱性、断熱性及び高温強度の優れたセラミ
ツクスと金属との複合構造体が提案されている
が、こららはエンジンの稼動時に高温による熱膨
張差による「ガタツキ」によりセラミツクスの亀
裂発生や剥落などの損傷をきたすおそれがあり、
又、用いられるセラミツクスは、高度の製造技術
が必要とされ、製造コストがいちじるしく高くな
るなどの欠点がある。又、最近、エンジンのシリ
ンダやピストン頂部のセラミツク溶射コーテイン
グが試用されているが、これらも良好な断熱性を
得るための膜厚の厚いコーテイングが困難である
こと及びセラミツクス表面の研磨加工コストが高
いなどの難点がある。一方、比較的低温度領域用
の断熱部品としては、有機質の真空容器を用い、
この中に発泡パーライトやシリカ粉末を充填した
ものが提案されているが、エンジン部品のような
高温・高圧領域における耐熱性、耐摩耗性、耐熱
衝撃性などを必要とするような断熱部品としては
使用し得ないものである。
ジン、ガソリンエンジンなどの内燃機関における
熱損失を低減し、熱効率を高めようとする研究が
盛んに行なわれ、たとえば断熱型エンジン部品と
して耐熱性、断熱性及び高温強度の優れたセラミ
ツクスと金属との複合構造体が提案されている
が、こららはエンジンの稼動時に高温による熱膨
張差による「ガタツキ」によりセラミツクスの亀
裂発生や剥落などの損傷をきたすおそれがあり、
又、用いられるセラミツクスは、高度の製造技術
が必要とされ、製造コストがいちじるしく高くな
るなどの欠点がある。又、最近、エンジンのシリ
ンダやピストン頂部のセラミツク溶射コーテイン
グが試用されているが、これらも良好な断熱性を
得るための膜厚の厚いコーテイングが困難である
こと及びセラミツクス表面の研磨加工コストが高
いなどの難点がある。一方、比較的低温度領域用
の断熱部品としては、有機質の真空容器を用い、
この中に発泡パーライトやシリカ粉末を充填した
ものが提案されているが、エンジン部品のような
高温・高圧領域における耐熱性、耐摩耗性、耐熱
衝撃性などを必要とするような断熱部品としては
使用し得ないものである。
本発明者は、耐熱性、耐摩耗性及び耐熱衝撃性
に優れた高温断熱構造体を得べく研究を重ねた結
果、金属中空体の内部に多孔質金属体を充填した
真空容器とし表面にセラミツク被覆を形成した構
造体とすることによつて目的を達し得ることを認
めて本発明をなしたものである。すなわち、本発
明は、金属板により形成され多孔質金属体を充填
した真空容器の少なくとも高温に対面する外壁表
面にセラミツク粉末をCr2O3により化学結合して
なるセラミツク被覆を形成してなる高温断熱構造
体である。
に優れた高温断熱構造体を得べく研究を重ねた結
果、金属中空体の内部に多孔質金属体を充填した
真空容器とし表面にセラミツク被覆を形成した構
造体とすることによつて目的を達し得ることを認
めて本発明をなしたものである。すなわち、本発
明は、金属板により形成され多孔質金属体を充填
した真空容器の少なくとも高温に対面する外壁表
面にセラミツク粉末をCr2O3により化学結合して
なるセラミツク被覆を形成してなる高温断熱構造
体である。
本発明における耐熱性金属板としては、使用目
的によつて選択すればよいが、耐熱性及び強度の
点から厚さ0.3〜1.0mm程度のステンレス鋼又はス
テンレス合金たとえばSUS304、SUS316L、Ni―
Cr―Fe合金600（インコネル600）及びNi―Mo合
金（ハステロイイＢ）などがあげられる。
的によつて選択すればよいが、耐熱性及び強度の
点から厚さ0.3〜1.0mm程度のステンレス鋼又はス
テンレス合金たとえばSUS304、SUS316L、Ni―
Cr―Fe合金600（インコネル600）及びNi―Mo合
金（ハステロイイＢ）などがあげられる。
又、多孔質金属体としては、前記金属材と同様
な材質の直径が25〜150μm程度の繊維からなるフ
エルト状金属、金属繊維ウエブ及び積層金網など
の多孔質焼結体があげられる。
な材質の直径が25〜150μm程度の繊維からなるフ
エルト状金属、金属繊維ウエブ及び積層金網など
の多孔質焼結体があげられる。
次に、セラミツクスとしては、ZrO2、SiO2、
Al2O3、Cr2O3及びCaF2からなる群から選ばれた
少なくとも１種類の化合物をCr2O3によりセラミ
ツクス粒子相互及びセラミツクスと真空容器外壁
面に強固に接着させるものである。
Al2O3、Cr2O3及びCaF2からなる群から選ばれた
少なくとも１種類の化合物をCr2O3によりセラミ
ツクス粒子相互及びセラミツクスと真空容器外壁
面に強固に接着させるものである。
このような諸材料によつて形成される本発明構
造体の実施例を添付の図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明構造体の一実施例を示す断面
図、第２図は、第１図中円形部Ａの拡大図であ
る。１は、真空容器であつて、前記のような金属
板によつて使用目的の形状に応じた形状に成形さ
れている。２は、多孔質金属体であつて、前記の
ような多孔質金属体を真空容器１内に充填し第２
図に示すように真空容器１の内壁に固着し、又、
相互に結合し、真空容器１と一体様に形成されて
いる。３は、セラミツクス被覆であつて、前記セ
ラミツクス材料の少なくとも１種類をCr2O3によ
つて真空容器１の少なくとも高温に対面する外壁
に強固に化学結合して被覆形成されている。
造体の実施例を添付の図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明構造体の一実施例を示す断面
図、第２図は、第１図中円形部Ａの拡大図であ
る。１は、真空容器であつて、前記のような金属
板によつて使用目的の形状に応じた形状に成形さ
れている。２は、多孔質金属体であつて、前記の
ような多孔質金属体を真空容器１内に充填し第２
図に示すように真空容器１の内壁に固着し、又、
相互に結合し、真空容器１と一体様に形成されて
いる。３は、セラミツクス被覆であつて、前記セ
ラミツクス材料の少なくとも１種類をCr2O3によ
つて真空容器１の少なくとも高温に対面する外壁
に強固に化学結合して被覆形成されている。
しかして、このような構造体は、まず、前記の
ような金属板によつて真空容器１となる部分を常
法により成形加工して形成し、ついで、その中空
部内へ前記のような金属多孔質体２をそのフイラ
メント、ワイヤの太さやアスペクト比により空隙
率が55〜70％程度となるように充填し、熱処理し
て第２図に示すように各繊維相互間の接触部及び
繊維と真空容器１の内壁面との接触部分に相互に
焼結結合させた後に真空容器１内を１〜0.1mmHg
の真空度になるようにして封止して真空容器１を
形成する。このようにして形成した真空容器１
は、いちじるしく優れた断熱効果があり、又、た
とえば1000℃の温度上昇に対し約４Kg／cm2の引張
応力が発生するような高温時の応力発生を緩和し
得るものである。ついで、前記のセラミツクスの
少なくとも１種類をセラミツクスと金属容器との
熱膨張特性に近似させるように選定してCr2O3の
化学結合による焼付けによつてセラミツク被覆３
を真空容器１の少なくとも高温に対面する外壁表
面上に皮膜厚を50〜150μm程度に施行することに
よつて形成ることができる。
ような金属板によつて真空容器１となる部分を常
法により成形加工して形成し、ついで、その中空
部内へ前記のような金属多孔質体２をそのフイラ
メント、ワイヤの太さやアスペクト比により空隙
率が55〜70％程度となるように充填し、熱処理し
て第２図に示すように各繊維相互間の接触部及び
繊維と真空容器１の内壁面との接触部分に相互に
焼結結合させた後に真空容器１内を１〜0.1mmHg
の真空度になるようにして封止して真空容器１を
形成する。このようにして形成した真空容器１
は、いちじるしく優れた断熱効果があり、又、た
とえば1000℃の温度上昇に対し約４Kg／cm2の引張
応力が発生するような高温時の応力発生を緩和し
得るものである。ついで、前記のセラミツクスの
少なくとも１種類をセラミツクスと金属容器との
熱膨張特性に近似させるように選定してCr2O3の
化学結合による焼付けによつてセラミツク被覆３
を真空容器１の少なくとも高温に対面する外壁表
面上に皮膜厚を50〜150μm程度に施行することに
よつて形成ることができる。
このようにして形成した構造体の熱伝導率は、
構成する諸材料の種類、容器の板厚及び多孔質金
属体の繊維径と充填率、セラミツクスの物体とそ
の膜厚などによつて決定され、熱線法による測定
結果から0.001〜0.0001cal／cm・sec・℃の範囲に
あり、又、引張り強度は８〜25Kg／mm2の範囲であ
り、耐熱性、耐摩耗性、耐食性、耐熱衝撃性が優
れた断熱構造体が得られる。
構成する諸材料の種類、容器の板厚及び多孔質金
属体の繊維径と充填率、セラミツクスの物体とそ
の膜厚などによつて決定され、熱線法による測定
結果から0.001〜0.0001cal／cm・sec・℃の範囲に
あり、又、引張り強度は８〜25Kg／mm2の範囲であ
り、耐熱性、耐摩耗性、耐食性、耐熱衝撃性が優
れた断熱構造体が得られる。
本発明は、多孔質金属体を充填した真空容器に
セラミツク被覆を形成した構造体としたので、耐
熱性、耐摩耗性及び耐熱衝撃性に優れた高温断熱
構造体が得られたものであつて優れた効果が認め
られる。
セラミツク被覆を形成した構造体としたので、耐
熱性、耐摩耗性及び耐熱衝撃性に優れた高温断熱
構造体が得られたものであつて優れた効果が認め
られる。
次に、本発明の実施例を述べる。
実施例 １
厚さ３mmのSUS316Lステンレス鋼板で100×
100×６mmの大きさの容器を形成し、容器内に繊
維直径35μmのSUS316Lステンレス鋼繊維フエル
トを空隙率68％になるように充填し、これを水素
雰囲気（露点―35℃）下において1200℃に熱処理
することにより各繊維相互の接触部及び繊維と容
器壁との接触部分において相互に焼結結合させ、
容器内を10-1mmHgの真空に封止した。次に、こ
の容器の外表面の一面に、SiO2重量部、安定化
処理したZrO220重量部、Al2O35重量部、Cr2O320
重量部及びCaF235重量部のような組成のセラミ
ツク被覆を被覆厚65μmになるようにCr2O3の化
学結合による焼付けを行ない、断熱構造体を形成
した。
100×６mmの大きさの容器を形成し、容器内に繊
維直径35μmのSUS316Lステンレス鋼繊維フエル
トを空隙率68％になるように充填し、これを水素
雰囲気（露点―35℃）下において1200℃に熱処理
することにより各繊維相互の接触部及び繊維と容
器壁との接触部分において相互に焼結結合させ、
容器内を10-1mmHgの真空に封止した。次に、こ
の容器の外表面の一面に、SiO2重量部、安定化
処理したZrO220重量部、Al2O35重量部、Cr2O320
重量部及びCaF235重量部のような組成のセラミ
ツク被覆を被覆厚65μmになるようにCr2O3の化
学結合による焼付けを行ない、断熱構造体を形成
した。
得られた断熱構造体の熱伝導率は0.0002cal／
cm・sec・℃であつた。
cm・sec・℃であつた。
実施例 ２
第３図に示すようなデイーゼルエンジン用断熱
型ピストンを形成した。すなわち厚さ1.0mmのイ
ンコネル600ステンレス合金板を絞り加工によつ
て真空容器１を形成し、この真空容器１内に多孔
質金属体２としてインコネル600ステンレス合金
の繊維径約125μmの繊維ウエブを空隙率約63％に
なるように加圧充填し、これを10-1mmHgの真空
下1200℃において約40分間加熱処理を行ない各繊
維相互間及びこれと真空容器１との接触部分にお
いて相互拡散焼結により結合させた後、真空容器
１内を真空度３×10-1mmHgに減圧し真空封止し
た。この際、引張り強度は23Kg／mm2であつた。つ
いで、この真空容器１の高温に対面する外壁表面
上に、SiO220重量部、安定化処理したZrO230重
量部、Al2O35重量部、Cr2O35重量部及びCaF225
重量部のいずれも44μm以下の微粉末の比重1.7の
H2CrO418重量部及び水20重量部を加え、よく混
和してスラリーを調製して塗布し、乾燥した後、
600℃に加熱処理を行ない、厚さ110μmのセラミ
ツク被覆３を形成し断熱構造体を製作した。この
断熱構造体の熱伝導率は、0.0007cal／cm・sec・
℃であつた。
型ピストンを形成した。すなわち厚さ1.0mmのイ
ンコネル600ステンレス合金板を絞り加工によつ
て真空容器１を形成し、この真空容器１内に多孔
質金属体２としてインコネル600ステンレス合金
の繊維径約125μmの繊維ウエブを空隙率約63％に
なるように加圧充填し、これを10-1mmHgの真空
下1200℃において約40分間加熱処理を行ない各繊
維相互間及びこれと真空容器１との接触部分にお
いて相互拡散焼結により結合させた後、真空容器
１内を真空度３×10-1mmHgに減圧し真空封止し
た。この際、引張り強度は23Kg／mm2であつた。つ
いで、この真空容器１の高温に対面する外壁表面
上に、SiO220重量部、安定化処理したZrO230重
量部、Al2O35重量部、Cr2O35重量部及びCaF225
重量部のいずれも44μm以下の微粉末の比重1.7の
H2CrO418重量部及び水20重量部を加え、よく混
和してスラリーを調製して塗布し、乾燥した後、
600℃に加熱処理を行ない、厚さ110μmのセラミ
ツク被覆３を形成し断熱構造体を製作した。この
断熱構造体の熱伝導率は、0.0007cal／cm・sec・
℃であつた。
ついで、アルミニウム合金４を通常の方法によ
つて前記のようにして製作した断熱構造体を鋳ぐ
るむことによつて断熱型ピストンを容易に形成し
た。
つて前記のようにして製作した断熱構造体を鋳ぐ
るむことによつて断熱型ピストンを容易に形成し
た。
なお、その他の金属部品とも溶接やろう接法な
どによつて容易に接合することもできる。
どによつて容易に接合することもできる。
第１図は、本発明構造体の一実施例を示す断面
図、第２図は、第１図中の円形部Ａの拡大図、第
３図は、本発明をデイーゼルエンジン用断熱型ピ
ストンに適用した一例を示すピストン頂部の断面
図である。 １…真空容器、２…多孔質金属体、３…セラミ
ツク被覆、４…アルミニウム合金。
図、第２図は、第１図中の円形部Ａの拡大図、第
３図は、本発明をデイーゼルエンジン用断熱型ピ
ストンに適用した一例を示すピストン頂部の断面
図である。 １…真空容器、２…多孔質金属体、３…セラミ
ツク被覆、４…アルミニウム合金。
Claims (1)
- １ 耐熱性金属板により形成され多孔質金属体を
充填した真空容器の少なくとも高温に対面する外
壁表面にセラミツク粉末をCr2O3により化学結合
してなるセラミツク被覆を形成してなることを特
徴とする高温断熱構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59010772A JPS60155677A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 高温断熱構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59010772A JPS60155677A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 高温断熱構造体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60155677A JPS60155677A (ja) | 1985-08-15 |
| JPH0157665B2 true JPH0157665B2 (ja) | 1989-12-06 |
Family
ID=11759619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59010772A Granted JPS60155677A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 高温断熱構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60155677A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6235017A (ja) * | 1985-08-07 | 1987-02-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 内燃機関の燃焼室断熱構造 |
| US5360634A (en) * | 1988-12-05 | 1994-11-01 | Adiabatics, Inc. | Composition and methods for densifying refractory oxide coatings |
| JP6975658B2 (ja) | 2018-02-23 | 2021-12-01 | 三菱重工業株式会社 | 整流構造体及び飛しょう体 |
| CN114686862B (zh) * | 2022-03-28 | 2023-04-18 | 华中科技大学 | 一种氧化铬和氧化锆复合涂层及其制备方法 |
-
1984
- 1984-01-24 JP JP59010772A patent/JPS60155677A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60155677A (ja) | 1985-08-15 |
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