JPH0330708B2 - - Google Patents

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JPH0330708B2
JPH0330708B2 JP58092188A JP9218883A JPH0330708B2 JP H0330708 B2 JPH0330708 B2 JP H0330708B2 JP 58092188 A JP58092188 A JP 58092188A JP 9218883 A JP9218883 A JP 9218883A JP H0330708 B2 JPH0330708 B2 JP H0330708B2
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JP
Japan
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aluminum alloy
metal
piston
compound layer
aluminum
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Application number
JP58092188A
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Japanese (ja)
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JPS59218341A (en
Inventor
Yukihiro Sugimoto
Shunzo Takasuka
Keiichiro Noguchi
Motoomi Urabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Priority to DE19843418405 priority patent/DE3418405A1/en
Publication of JPS59218341A publication Critical patent/JPS59218341A/en
Priority to US06/867,597 priority patent/US4966221A/en
Publication of JPH0330708B2 publication Critical patent/JPH0330708B2/ja
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    • H10W10/011—Manufacture or treatment of isolation regions comprising dielectric materials
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J9/22—Rings for preventing wear of grooves or like seatings
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

（産業上の利用分野） 本発明は、ピストンリングのリング溝の耐久性
を改善してなるアルミニウム合金製ピストンに関
するものである。 （従来技術） 一般に、デイーゼルエンジン等のピストンは、
熱膨張が小さく、耐摩耗性に優れる高珪素アルミ
ニウム合金（JIS AC8A等）によつて製造されて
いるが、ピストンリングのリング溝部にはガス圧
に対応するピストンリングの繰返し荷重が作用
し、この部分においては高温硬度を向上して耐摩
耗性、耐ヘタリ性を改善することが要求されてい
る。 アルミニウム合金製ピストンのリング溝の強化
構造の一例として、リング溝部分にニレジスト鋳
鉄をアルフイン処理してアルミニウム合金に鋳ぐ
るみリング支持部材とする技術があるが、このア
ルフイン処理はニレジスト鋳鉄をアルミニウム合
金溶湯に浸漬した後に鋳ぐるみ両者の接合強度を
向上せんとするものであるが、その処理は面倒で
ありコストの上昇を招くとともに接合強度はまだ
不十分である。しかも、このアルフイン処理をし
たものに水焼入れ等の熱処理を施すと、アルフイ
ン処理層とアルミニウム合金との間に剥離が生じ
るため、アルミニウム合金の機械的性質を向上す
る溶体化処理（熱処理）の実施が困難であり、十
分な強度が得られない。さらに、ニレジスト鋳鉄
は熱伝導率が低いため、ピストンからシリンダへ
の熱伝達を阻害してピストンの冷却に悪影響を与
える問題を有する。 また、特開昭53−31014号公報に示されるアル
ミニウム合金製ピストンは、Ni−Cr系焼結材料
などの耐熱性多孔体によるリング支持部材を高圧
凝固鋳造法でアルミニウム合金に鋳ぐるみ、多孔
体の気孔内にまでアルミニウム合金を充填して両
者の接合強度を向上するようにしたものがある。
しかし、このものでは、アルミニウム合金と多孔
体との機械的接合強度が向上しているだけであつ
て、要求される接合強度としてはまだ不十分であ
り、しかも、金属間化合物が殆ど生成されていな
いことから、焼結材料だけでは高温硬度が低く耐
摩耗性、耐ヘタリ性の向上効果は小さいものであ
る。 （発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、金属多孔体とアルミ
ニウム合金との接合強度および良好な熱伝導率を
確保しつつ、ピストンリングのリング溝部の高温
硬度を高め、耐摩耗性、耐ヘタリ性を向上したア
ルミニウム合金製ピストンを提供することを目的
とするものである。 （発明の構成） 本発明のアルミニウム合金製ピストンは、ピス
トンリングのリング溝を構成するリング支持部材
が、気孔にピストン本体のアルミニウム合金が充
填されてピストン本体に鋳ぐるまれたニツケル、
銅、鉄系金属による体積率３〜50％の金属多孔体
と、この金属多孔体とアルミニウム合金との境界
に形成された体積率１〜80％のアルミニウムと金
属多孔体の金属との化合物層とから構成されてい
ることを特徴とするものである。 （発明の効果） 金属多孔体の気孔にピストン本体のアルミニウ
ム合金が充填されてピストン本体に鋳ぐるまれ、
かつ金属多孔体とアルミニウム合金との境界にア
ルミニウムと金属多孔体の金属との化合物層が形
成されていることにより、金属多孔体とアルミニ
ウム合金との接合強度が高く、しかも金属多孔体
の内部においてもその金属と気孔内に充填された
アルミニウム合金との境界に耐熱性および高温硬
度に優れた化合物層が形成されており、特に、体
積率３〜50％の金属多孔体を使用して補強効果が
十分に得られる化合物層を体積率１〜80％に生成
することができ、耐ヘタリ性、耐摩耗性のいずれ
も十分に得られ、ガス圧に伴う繰返し荷重による
強度低下の阻止を図ることができる。しかも、ア
ルミニウム合金の溶体化処理（T6，T7処理等）
が可能でピストン本体の機械的強度（耐熱衝撃
性、疲労強度）の向上が図れ、さらに、気孔内部
へのアルミニウム合金の充填により良好な熱伝導
性を得てピストンの冷却性を阻害することがな
く、ピストンの耐久性を向上し良好な寿命を得る
ことができる。 （実施例） 第１図は本発明の一実施例によるアルミニウム
合金製ピストン１を示し、ピストン本体２の外周
部には、トツプリングを嵌挿するトツプリング溝
３と、セカンダリリングを嵌挿するセカンダリリ
ング溝４と、オイルリングを嵌挿するオイルリン
グ溝５とがそれぞれ形成されている。 上記ピストン１のトツプリング溝３は、リング
支持部材６によつて設けられ、該リング支持部材
６以外のピストン本体２はアルミニウム合金によ
つて構成されている。なお、トツプリング溝３
は、リング支持部材６に対して後加工によつて機
械切削して形成するものである。 上記リング支持部材６は、第２図の拡大摸写断
面図に示されるように、ニツケル系金属、銅系金
属、もしくは鉄系金属よりなる金属多孔体８が、
その気孔にピストン本体２のアルミニウム合金９
が充填された状態でピストン本体２に鋳ぐるま
れ、さらに、上記金属多孔体８とアルミニウム合
金９との境界に、アルミニウムと金属多孔体８の
金属との化合物層１０が体積率で１〜80％形成さ
れてなるものである。 上記金属多孔体８は、ニツケル、銅もしくは鉄
系金属による発泡金属または金属繊維成形体によ
り連続気泡を有してなり、表面の気孔から内部の
空隙にまでアルミニウム合金９が充填可能なもの
が使用される。 この金属多孔体８は、トツプリング溝３が形成
されていない状態のリング支持部材６の形状に対
応する所定の形状に成形されたものが、高圧凝固
鋳造法によつてピストン本体２のアルミニウム合
金９に鋳ぐるまれる。高圧凝固鋳造法は、金属多
孔体８を装入した鋳型内にアルミニウム合金９の
溶湯を注入し、これを加圧力400Kg／cm2以上で加
圧した状態で凝固させ、金属多孔体８の内部気孔
にまでアルミニウム合金９を充填するものであ
る。この加圧力は400Kg／cm2未満ではアルミニウ
ム合金９鋳物自体の凝固組織および機械的性質に
及ぼす加圧の効果が小さく、ピストン本体２の品
質が保証され難く、また、金属多孔体８とアルミ
ニウム合金９との密着性が十分でない。 この金属多孔体８は、その体積率Vfが３〜50
％のもの、すなわち気孔率が50〜97％のものが好
適であり、特に体積率Vfが10〜30％のものを使
用する。上記金属多孔体８の体積率Vfは化合物
層１０の生成に伴つて減少するものであり、３％
未満では表層および内部に形成される金属間化合
物層１０の密度が低下し、また、体積率Vfが50
％を越えると金属間化合物層１０が80％以上とな
つて好ましくないものである。 また、金属多孔体８の気孔の孔径は0.05〜１mm
が好ましく、この孔径が0.05mm未満では気孔にア
ルミニウム合金が充填し難く、１mmを越えると金
属間化合物層１０の密度が低下し好ましくない。 一方、上記化合物層１０はピストン本体２のア
ルミニウム合金９におけるアルミニウムと金属多
孔体８の金属との金属間化合物であり、すなわち
ニツケル系金属多孔体の場合にはアルミニウムと
ニツケルの化合物層であり、銅系金属多孔体の場
合には銅とアルミニウムの化合物層であり、鉄系
金属多孔体の場合には鉄とアルミニウムの化合物
層が形成され、ピストン本体２に鋳ぐるまれた金
属多孔体８の金属間化合物生成処理（熱処理）に
よつてニツケル多孔体８のニツケルがアルミニウ
ム合金９に拡散して得るものである。 この金属間化合物層１０を形成するための熱処
理は、450〜550℃の温度で、１〜10時間加熱する
ものであり、アルミニウム合金９の溶体化処理を
兼ねるために、上記加熱の後に水焼入れを行い、
さらに、焼もどし処理（T6処理）もしくは安定
化処理（T7処理）を行うようにしてもよい。上
記加熱温度は、450℃未満では金属間化合物層１
０を形成するのに長時間を要し経済的でなく、
550℃を越えるとアルミニウム合金９鋳物自身の
強度が低下する。また、加熱時間は、１時間未満
では十分な金属間化合物層１０を形成することが
できず、10時間を越えると金属間化合物層１０の
生成がほぼ飽和し経済的でないものである。 上記リング支持部材６に対する化合物層１０の
体積率Vfは１〜80％とする。この体積率Vfが１
％未満の場合には高温強度、耐ヘタリ性に対して
十分な効果が得られず、また、80％を越えるとア
ルミニウム合金９のリング支持部材６への介在量
が少ないため、熱伝導性が悪く、また、熱応力等
が作用したときのピストン本体２との密着強度
（接合強度）が低下するとともに、硬さが増加す
るため機械加工を行うときの加工性が劣る。この
体積率Vfの最適範囲は５〜40％で、この範囲に
おいては高温硬度、耐ヘタリ性が著しく向上し、
熱伝導性にも優れる。さらに、上記金属間化合物
層１０の厚さは10μ以上ある方が高温強度、耐ヘ
タリ性を高める上で好ましい。 一方、リング支持部材６の厚さは、トツプリン
グ溝３を切削加工した後において0.1mm以上ある
方が好ましく、0.1mm未満であるとピストン本体
２のアルミニウム合金９にピストンリングからの
大きな荷重が直接作用してアルミニウム合金にヘ
タリが生じる。 次表には、本発明によるリング支持部材６の各
種条件を示し、本発明品５を除く本発明品１〜４
の耐久試験（耐ヘタリ試験）の結果を、アルミニ
ウム合金（AC8A）だけによるもの、およびニレ
ジスト鋳鉄によるものと比較して第３図に示し、
その試験装置を第４図に示す。さらに、本発明品
２および５のリング支持部材６の光学顕微鏡によ
る金属組織写真を第５図および第６図に示す。 (Industrial Application Field) The present invention relates to an aluminum alloy piston having improved durability of a ring groove of a piston ring. (Prior art) Generally, the pistons of diesel engines, etc.
Although it is manufactured from high-silicon aluminum alloy (JIS AC8A, etc.), which has low thermal expansion and excellent wear resistance, the repeated load of the piston ring corresponding to the gas pressure acts on the ring groove of the piston ring. In some parts, it is required to improve high-temperature hardness and improve wear resistance and set resistance. As an example of a reinforced structure for the ring groove of an aluminum alloy piston, there is a technique in which Niresist cast iron is treated with Alfin in the ring groove portion to form a ring support member that is cast into the aluminum alloy. This method attempts to improve the bonding strength between the two castings after being immersed in water, but the process is troublesome and increases costs, and the bonding strength is still insufficient. Furthermore, if heat treatment such as water quenching is applied to the Alfin-treated material, separation will occur between the Alfin-treated layer and the aluminum alloy, so solution treatment (heat treatment) is performed to improve the mechanical properties of the aluminum alloy. It is difficult to obtain sufficient strength. Furthermore, since Niresist cast iron has low thermal conductivity, it has the problem of inhibiting heat transfer from the piston to the cylinder and adversely affecting cooling of the piston. In addition, the aluminum alloy piston disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-31014 is made by casting a ring support member made of a heat-resistant porous material such as a Ni-Cr based sintered material into an aluminum alloy using a high-pressure solidification casting method. There is one in which the pores of the aluminum alloy are filled with aluminum alloy to improve the bonding strength between the two.
However, this method only improves the mechanical bonding strength between the aluminum alloy and the porous body, but is still insufficient for the required bonding strength, and moreover, almost no intermetallic compounds are formed. Therefore, sintered materials alone have low high-temperature hardness and have little effect on improving wear resistance and set resistance. (Object of the Invention) In view of the above circumstances, the present invention improves the high-temperature hardness of the ring groove portion of the piston ring while ensuring the bonding strength and good thermal conductivity between the metal porous body and the aluminum alloy. The object of the present invention is to provide an aluminum alloy piston with improved stiffness. (Structure of the Invention) The aluminum alloy piston of the present invention is made of nickel, in which the ring support member constituting the ring groove of the piston ring is cast into the piston body with the pores filled with the aluminum alloy of the piston body.
A metal porous body with a volume ratio of 3 to 50% made of copper or iron-based metals, and a compound layer of aluminum and the metal of the metal porous body with a volume ratio of 1 to 80% formed at the boundary between this metal porous body and an aluminum alloy. It is characterized by being composed of the following. (Effect of the invention) The aluminum alloy of the piston body is filled into the pores of the porous metal body and cast into the piston body,
In addition, since a compound layer of aluminum and the metal of the porous metal body is formed at the boundary between the porous metal body and the aluminum alloy, the bonding strength between the porous metal body and the aluminum alloy is high, and moreover, A compound layer with excellent heat resistance and high temperature hardness is formed at the boundary between the metal and the aluminum alloy filled in the pores, and in particular, the reinforcement effect is achieved by using a metal porous body with a volume ratio of 3 to 50%. It is possible to generate a compound layer with a volume ratio of 1 to 80%, which provides sufficient resistance to set and abrasion, and to prevent a decrease in strength due to repeated loads caused by gas pressure. Can be done. Moreover, solution treatment of aluminum alloy (T6, T7 treatment, etc.)
It is possible to improve the mechanical strength (thermal shock resistance, fatigue strength) of the piston body, and by filling the inside of the pores with aluminum alloy, good thermal conductivity can be obtained and the cooling performance of the piston can be inhibited. It is possible to improve the durability of the piston and obtain a good service life. (Embodiment) Fig. 1 shows an aluminum alloy piston 1 according to an embodiment of the present invention, in which a top ring groove 3 into which a top ring is fitted and a secondary ring is fitted into the outer periphery of a piston body 2. A secondary ring groove 4 and an oil ring groove 5 into which an oil ring is inserted are respectively formed. The top ring groove 3 of the piston 1 is provided by a ring support member 6, and the piston body 2 other than the ring support member 6 is made of an aluminum alloy. In addition, top spring groove 3
is formed by mechanically cutting the ring support member 6 in post-processing. As shown in the enlarged cross-sectional view of FIG. 2, the ring support member 6 has a porous metal body 8 made of nickel metal, copper metal, or iron metal.
The aluminum alloy 9 of the piston body 2 is inserted into the pores.
is cast into the piston body 2 in a filled state, and furthermore, a compound layer 10 of aluminum and the metal of the porous metal body 8 is formed at the boundary between the porous metal body 8 and the aluminum alloy 9 at a volume ratio of 1 to 80. % is formed. The metal porous body 8 is made of nickel, copper, or iron-based metal foam or metal fiber molded body and has open cells, and is capable of being filled with the aluminum alloy 9 from the surface pores to the internal voids. be done. This metal porous body 8 is formed into a predetermined shape corresponding to the shape of the ring support member 6 in a state where the top ring groove 3 is not formed. It is cast into 9. In the high-pressure solidification casting method, a molten aluminum alloy 9 is poured into a mold containing a porous metal body 8, and the molten aluminum alloy 9 is solidified under pressure of 400 kg/cm 2 or more. The aluminum alloy 9 is filled up to the pores. If this pressure is less than 400 kg/cm 2 , the effect of pressure on the solidified structure and mechanical properties of the aluminum alloy 9 casting itself will be small, and the quality of the piston body 2 will be difficult to guarantee. Adhesion with 9 is insufficient. This metal porous body 8 has a volume fraction Vf of 3 to 50.
%, that is, one with a porosity of 50 to 97% is suitable, and in particular, one with a volume fraction Vf of 10 to 30% is used. The volume fraction Vf of the metal porous body 8 decreases with the formation of the compound layer 10, and is 3%.
If it is less than 50, the density of the intermetallic compound layer 10 formed on the surface and inside will decrease, and the volume fraction Vf will be less than 50.
%, the intermetallic compound layer 10 will account for 80% or more, which is undesirable. In addition, the pore diameter of the metal porous body 8 is 0.05 to 1 mm.
is preferable; if the pore diameter is less than 0.05 mm, it is difficult to fill the pores with aluminum alloy, and if it exceeds 1 mm, the density of the intermetallic compound layer 10 decreases, which is not preferable. On the other hand, the compound layer 10 is an intermetallic compound of aluminum in the aluminum alloy 9 of the piston body 2 and the metal of the metal porous body 8, that is, in the case of a nickel-based metal porous body, it is a compound layer of aluminum and nickel, In the case of a copper-based metal porous body, a compound layer of copper and aluminum is formed, and in the case of an iron-based metal porous body, a compound layer of iron and aluminum is formed. This is obtained by diffusing nickel in the nickel porous body 8 into the aluminum alloy 9 through intermetallic compound generation treatment (heat treatment). The heat treatment for forming this intermetallic compound layer 10 involves heating at a temperature of 450 to 550°C for 1 to 10 hours, and in order to also serve as solution treatment of the aluminum alloy 9, water quenching is performed after the above heating. and
Furthermore, a tempering treatment (T6 treatment) or a stabilization treatment (T7 treatment) may be performed. If the above heating temperature is lower than 450℃, the intermetallic compound layer 1
It takes a long time to form 0 and is not economical.
When the temperature exceeds 550°C, the strength of the aluminum alloy 9 casting itself decreases. Further, if the heating time is less than 1 hour, it is not possible to form a sufficient intermetallic compound layer 10, and if it exceeds 10 hours, the formation of the intermetallic compound layer 10 is almost saturated, which is not economical. The volume ratio Vf of the compound layer 10 to the ring support member 6 is 1 to 80%. This volume fraction Vf is 1
If it is less than 80%, a sufficient effect on high temperature strength and set-in resistance will not be obtained, and if it exceeds 80%, the amount of aluminum alloy 9 interposed in the ring support member 6 will be small, resulting in poor thermal conductivity. Furthermore, the adhesion strength (joint strength) with the piston body 2 is reduced when thermal stress or the like is applied, and the hardness increases, resulting in poor workability during machining. The optimal range of this volume fraction Vf is 5 to 40%, and in this range, high temperature hardness and set resistance are significantly improved.
It also has excellent thermal conductivity. Further, the thickness of the intermetallic compound layer 10 is preferably 10 μm or more in order to improve high-temperature strength and resistance to set. On the other hand, the thickness of the ring support member 6 after cutting the top ring groove 3 is preferably 0.1 mm or more, and if it is less than 0.1 mm, a large load from the piston ring will be applied to the aluminum alloy 9 of the piston body 2. It acts directly and causes the aluminum alloy to sag. The following table shows various conditions for the ring support member 6 according to the present invention, and shows products 1 to 4 of the present invention excluding product 5 of the present invention.
Figure 3 shows the results of the durability test (settling resistance test) of aluminum alloy (AC8A) alone and Niresist cast iron.
The test equipment is shown in Figure 4. Furthermore, photos of the metallographic structures of the ring support members 6 of products 2 and 5 of the present invention taken with an optical microscope are shown in FIGS. 5 and 6.

【表】【table】

【表】 使用したアルミニウム合金（JIS AC8A）の組
成の重量％は、次の通りである。 Al Cu Si Mg Fe Ni 残部 1.0 12.2 1.1 0.17 1.3 また、本発明品５（第６図）におけるニツケル
多孔体への銅メツキの厚さは10μである。 第５図において、斑点を有する多面積のマトリ
ツクスがアルミニウム合金９、灰色層で縁取され
た中間の白色層が残留したニツケル金属多孔体
８、このニツケル金属多孔体８の外周に膜状に形
成されている灰色層（Niリツチ）および白色層
（Alリツチ）が化合物層１０であり、ニツケル多
孔体８の内部の黒色の部分は、ニツケル多孔体８
の製造過程でニツケル多孔体８に付着していた黒
鉛が現われたものである。また、第６図におい
て、斑点を有する多面積のマトリツクスアルミニ
ウム合金９、白色層がニツケル金属多孔体８、こ
の外周に境界線状に灰色に残留しているのが銅メ
ツキ層で、これの外周に形成されている薄い灰色
層（Cuリツチ）およびさらに薄い灰色層（Alリ
ツチ）が化合物層１０である。 上記のような本発明品１〜４およびアルミニウ
ム合金（JIS AC8A）もしくはニレジスト鋳鉄に
よつて円柱状（直径28mm、長さ15mm）の試料Ａを
作成し、これを第４図の試験装置の保温炉１１内
に設置されたホルダー１２に装着し、ガイド１３
に沿つて往復移動するプランジヤ１４の先端に固
着された押圧体１５の球状先端（直径10mm）で所
定サイクル押圧し、試料表面に形成された凹部の
ヘタリ直径（ヘタリ深さ）を計測したものであ
る。なお、試験サイクルは毎分1200回で50万サイ
クル繰返し、全体で約７時間の試験を行い、荷重
は片振20Kgでプリロードが５Kgである。 上記試験の結果を示す第３図のグラフから明ら
かなように、金属間化合物層１０の体積率Vf（上
記表に記載）が多いものほどヘタリ直径（ヘタリ
深さ）が小さく、耐ヘタリ性に優れる。 また、形成される金属間化合物の高温硬度およ
び熱伝導率は下表の通りである。[Table] The weight percent of the composition of the aluminum alloy (JIS AC8A) used is as follows. Al Cu Si Mg Fe Ni Balance 1.0 12.2 1.1 0.17 1.3 Furthermore, the thickness of the copper plating on the nickel porous body in the invention product 5 (FIG. 6) is 10μ. In FIG. 5, a multi-area matrix with spots is formed in the form of a film on the aluminum alloy 9, the nickel metal porous body 8 in which the intermediate white layer bordered by the gray layer remains, and the outer periphery of the nickel metal porous body 8. The gray layer (Ni rich) and white layer (Al rich) are the compound layer 10, and the black part inside the nickel porous body 8 is the compound layer 10.
Graphite adhering to the nickel porous body 8 appeared during the manufacturing process. In addition, in Fig. 6, the matrix aluminum alloy 9 has a large area with spots, the white layer is the nickel metal porous body 8, and the gray remaining boundary line on the outer periphery is the copper plating layer. A thin gray layer (Cu rich) and an even thinner gray layer (Al rich) formed on the outer periphery are the compound layer 10. A cylindrical sample A (diameter 28 mm, length 15 mm) was prepared from the above-mentioned products 1 to 4 of the present invention and aluminum alloy (JIS AC8A) or Niresist cast iron, and this was placed in the test apparatus shown in Fig. 4 to keep it warm. It is attached to the holder 12 installed in the furnace 11, and the guide 13
The spherical tip (diameter 10 mm) of a pressing body 15 fixed to the tip of a plunger 14 that moves reciprocally along be. The test cycle was repeated 500,000 times at 1,200 times per minute, and the test took about 7 hours in total, with a load of 20 kg in oscillation and a preload of 5 kg. As is clear from the graph in FIG. 3 showing the results of the above test, the larger the volume fraction Vf (listed in the table above) of the intermetallic compound layer 10, the smaller the diameter of the sag (the depth of the sag), and the better the sag resistance. Excellent. Further, the high temperature hardness and thermal conductivity of the intermetallic compound formed are as shown in the table below.

【表】 上記事項から明らかなように、本発明によるピ
ストンのトツプリング溝３を構成するリング支持
部材６が、高温硬度、耐熱性に優れた金属間化合
物層をその表層および内部に高密度に有する結
果、耐熱性のある化合物がその骨格を形成して繰
返し荷重に対する耐ヘタリ性および耐摩耗性が改
善されている。[Table] As is clear from the above, the ring support member 6 constituting the top ring groove 3 of the piston according to the present invention has a high density intermetallic compound layer with excellent high temperature hardness and heat resistance on its surface and inside. As a result, a heat-resistant compound forms the skeleton, and the fatigue resistance and abrasion resistance against repeated loads are improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の第１の実施例を示すアルミニ
ウム合金製ピストンの部分断面正面図、第２図は
壁部材の組織を拡大摸写した断面図、第３図は耐
ヘタリ試験の結果を示すグラフ、第４図は第３図
の試験装置の説明図、第５図および第６図は壁部
材の金属組織の一例を示す光学顕微鏡写真であ
る。 １…ピストン、２…ピストン本体、３…トツプ
リング溝、６…リング支持部材、８…金属多孔
体、９…アルミニウム合金、１０…化合物層。 Fig. 1 is a partially sectional front view of an aluminum alloy piston showing the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view of the structure of a wall member, and Fig. 3 shows the results of a set-up resistance test. FIG. 4 is an explanatory diagram of the test apparatus shown in FIG. 3, and FIGS. 5 and 6 are optical micrographs showing an example of the metal structure of the wall member. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Piston, 2... Piston body, 3... Top ring groove, 6... Ring support member, 8... Metal porous body, 9... Aluminum alloy, 10... Compound layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ ピストンリングのリング溝を構成するリング
支持部材を備えたアルミニウム合金製ピストンに
おいて、上記リング支持部材が、気孔にピストン
本体のアルミニウム合金が充填されてピストン本
体に鋳ぐるまれた体積率３〜50％の金属多孔体
と、この金属多孔体とアルミニウム合金との境界
に形成された体積率１〜80％のアルミニウムと金
属多孔体の金属との化合物層とから構成されてい
ることを特徴とするアルミニウム合金製ピスト
ン。 ２ 上記金属多孔体がニツケル系金属であるとと
もに、化合物層がアルミニウムとニツケルの化合
物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のアルミニウム合金製ピストン。 ３ 上記金属多孔体が銅系金属であるとともに、
化合物層がアルミニウムと銅の化合物であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアルミ
ニウム合金製ピストン。 ４ 上記金属多孔体が鉄系金属であるとともに、
化合物層がアルミニウムと鉄の化合物であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアルミ
ニウム合金製ピストン。[Claims] 1. In an aluminum alloy piston equipped with a ring support member forming a ring groove of a piston ring, the ring support member is cast into the piston body with the aluminum alloy of the piston body being filled in the pores. A porous metal body with a volume ratio of 3 to 50%, and a compound layer of aluminum and the metal of the porous metal body with a volume ratio of 1 to 80% formed at the boundary between the porous metal body and the aluminum alloy. An aluminum alloy piston that is characterized by: 2. The aluminum alloy piston according to claim 1, wherein the metal porous body is a nickel-based metal and the compound layer is a compound of aluminum and nickel. 3 The metal porous body is a copper-based metal, and
The aluminum alloy piston according to claim 1, wherein the compound layer is a compound of aluminum and copper. 4 The metal porous body is an iron-based metal, and
2. The aluminum alloy piston according to claim 1, wherein the compound layer is a compound of aluminum and iron.
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