JPH0436062B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0436062B2 JPH0436062B2 JP58188990A JP18899083A JPH0436062B2 JP H0436062 B2 JPH0436062 B2 JP H0436062B2 JP 58188990 A JP58188990 A JP 58188990A JP 18899083 A JP18899083 A JP 18899083A JP H0436062 B2 JPH0436062 B2 JP H0436062B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- metal
- core material
- layer
- sprayed layer
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Laminated Bodies (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
本発明は例えば内燃機関のシリンダーやピスト
ン等に適用されるセラミクス−金属複合体の製造
方法に関するものである。 従来、この種のセラミクス−金属複合体はセラ
ミクス芯材表面に金属層を鋳造することによつて
製造されていたが、セラミクス芯材表面が高温の
溶湯に曝露されることによる熱衝撃によつてセラ
ミクス芯材に亀裂が生じ、複合体の強度が著るし
く低下すると言う問題点があつた。 本発明は上記問題点を解決することを目的とし
セラミクス表面をセラミクス溶射層もしくはセラ
ミクス−金属混合体の溶射層によつて保護するこ
とを骨子とするものである。 本発明を以下に詳細に説明する。 本発明に用いられるセラミクス芯材とは例えば
アルミナ（Al2O3）、ジルコニア（ZrO2）、ジルコ
ン（ZrSiO4）、酸化クロム（Cr2O3）、チタンアル
ミナ（TiAl2O5）等の一般的なセラミクスの粉末
を所望なれば合成樹脂結着剤を添加して所定形状
に付き固め、その後焼成することによつて該粉末
を焼結せしめたものである。 本発明に用いられるセラミクス溶射層とは上記
芯材に用いるセラミクスあるいはシリカ、シヤモ
ツト、マグネシア、ホルステライト、もしくはガ
ラスのような多元複合物等のセラミクスを棒状あ
るいは粉末状で酸素−アセチレンガスの炎、ある
いはプラズマジエツトによつて上記セラミクス芯
材表面に溶射したものである。本発明においては
上記セラミクス溶射層に代えてセラミクス−金属
混合物の溶射層を用いてもよい。該混合物の溶射
層に用いる金属としては例えばチタン、ジルコ
ン、クロム、鉄、ニツケル、コバルト等の遷移金
属、アルミニウム、ガリウム等の土類金属、ある
いはステンレス鋼、ジユラルミン、ハステロイ、
インコネル、コンスタンタン等の合金等である。
セラミクス−金属混合物における混合比は種々に
とられてよい。また溶射層内で例えばセラミクス
芯材に接触する最内部をセラミクス100重量％と
しそれから漸次金属比率を増大させて金属層に接
触する最外部では金属100重量％とするような組
成変化をさせてもよい。上記溶射層に用いるセラ
ミクスは必ずしもセラミクス芯材と同種のもので
ある必要はないが、溶射層の熱膨張係数がセラミ
クス芯材のそれと余り差がないようなセラミクス
あるいは金属を選択することが望ましい。 セラミクスもしくはセラミクスと金属混合物を
溶射する際にセラミクス芯材表面に及ぼされる溶
射熱は鋳造時の溶湯の温度と殆んど同等な場合も
あるが、溶射熱は鋳造の場合とはことなりセラミ
クス芯材表面の極く一部分に及ぼされるのである
からセラミクス芯材は溶射熱には充分に耐え亀裂
は生じない。 かくしてセラミクス芯材表面は上記均一な多孔
質構造を有する溶射層によつて保護されるから、
これを所定の鋳型内にインサートして溶湯を注入
し溶射層表面に金属層を鋳造する。鋳造時には溶
湯の高温は上記溶射層に及ぼされるが溶射層は均
一な多孔質構造を有しているから熱衝撃を容易に
吸収し亀裂を生じない。そしてセラミクス芯材は
溶射層によつて直接溶湯が接しないように確実に
保護され亀裂発生を防止される。上記溶射層は通
常0.1〜１mm程度の厚さにされるが、溶射層の薄
い場合、例えば0.5mm以下の場合には溶射層によ
つて保護されたセラミクス芯材を予熱することが
望ましい。溶射によればこのような溶射層の厚み
は簡単に調節出来る。溶射層としてセラミクス−
金属混合物を用いると金属層鋳造の際に溶湯の熱
を溶射層内の金属が融解熱として奪うから溶湯の
熱はセラミクス単独の溶射層よりも更にセラミク
ス芯材に及びにくくなる。また溶射層の金属とし
て金属層の金属と同種のものあるいは該金属と固
溶体もしくは化合物を作り得るものを選択すれば
溶射層と金属層との結合力は大きくなる。上記融
解効果、冶金学的効果は溶射層内のセラミクス−
金属組成比を変化させ、溶射層表面を金属100重
量％とした場合に顕著になることは言うまでもな
い。また前記したように溶射層の最内部をセラミ
クス100重量％、最外部を金属100重量％とすると
該溶射層はセラミクス芯材の熱膨張にも、金属層
の熱膨張にも対応出来るようになる。 かくして例えば第１図に示すようなセラミクス
−金属複合体からなる筒体１０を得るが、該筒体
１０において、１はセラミクス芯材、２は溶射
層、３は金属層である。 本発明は上記したようにセラミクス芯材表面を
均一な多孔質構造を有するセラミクスまたはセラ
ミクス−金属混合物の溶射層で保護するから金属
層鋳造の際の溶湯の高温による熱衝撃は溶射層に
吸収され、セラミクス芯材に亀裂が生ずることを
防止される。溶射によればセラミクス芯材の形状
の如何によらず簡単に均一な多孔質構造のセラミ
クス層が所望の厚さで得られる。そして金属層を
鋳造によつて形成すればセラミクス芯材の形状あ
るいは最終製品の形状が如何なるものであつても
容易に適用され、また金属層冷却の際の収縮によ
つてセラミクス芯材に圧縮応力が及ぼされ構造が
強化される。 実施例 １ 第１図に示すような筒体１０を製造した。セラ
ミクス芯材１は炭化珪素成形物からなる直径30
mm、長さ30mm、肉厚３mmの筒状体であり、該芯材
１の表面にはジルコニア粉末を酸水素炎によつて
溶射して肉厚0.5mmの溶射層２を形成した。上記
溶射層２によつて保護された芯材１を鋳型内にイ
ンサートし1450℃のインコネル713C溶湯を注入
して冷却固化せしめ金属層３を形成した。かくし
て得られた製品１０においては芯材１に亀裂の発
生は全く見られなかつた。比較として溶射層２に
よつて保護されない芯材１に直接金属層３を鋳造
した場合には芯材１に亀裂の発生を見た。 実施例 ２ 実施例１の筒体１０において溶射層２をジルコ
ニア−インコネル713C混合物にて形成し、該ジ
ルコニア−インコネル713Cの組成は溶射層２の
最内部ではジルコニア100重量部、最外部ではイ
ンコネル713C100重量％になるように溶射層２内
で変化させた。かくして得られた製品１０におい
ては芯材１の亀裂発生は全く見られないことは勿
論であるが、層間結合力の増加により第１表に示
すように耐久性が向上した。 実施例 ３ 実施例１の筒体１０において溶射層２の肉厚を
１mmに増加させた場合、芯材１を予熱することな
く金属層３を鋳造しても芯材１には亀裂が発生し
なかつた。 実施例 ４ 実施例３の筒体１０において、芯材１および溶
射層２の材料をアルミナとし、金属層３の材料を
アルミニウムとしても実施例３と同様な製品１０
が得られ、芯材１には全く亀裂が発生しなかつ
た。 実施例 ５ 実施例３の筒体１０において、芯材１の材料を
ジルコンとし、溶射層２の材料を酸化クロムと
し、金属層３の材料をクロムとしても実施例３と
同様な製品が得られ、芯材１には全く亀裂が発生
しなかつた。 耐久性試験 上記各実施例で得られた製品を800℃で５分間
加熱した後５分間空冷する加熱−冷却サイクルを
繰返し芯材１と金属層３とが剥離するまでの回数
を求めた。結果は第１表に示される。
ン等に適用されるセラミクス−金属複合体の製造
方法に関するものである。 従来、この種のセラミクス−金属複合体はセラ
ミクス芯材表面に金属層を鋳造することによつて
製造されていたが、セラミクス芯材表面が高温の
溶湯に曝露されることによる熱衝撃によつてセラ
ミクス芯材に亀裂が生じ、複合体の強度が著るし
く低下すると言う問題点があつた。 本発明は上記問題点を解決することを目的とし
セラミクス表面をセラミクス溶射層もしくはセラ
ミクス−金属混合体の溶射層によつて保護するこ
とを骨子とするものである。 本発明を以下に詳細に説明する。 本発明に用いられるセラミクス芯材とは例えば
アルミナ（Al2O3）、ジルコニア（ZrO2）、ジルコ
ン（ZrSiO4）、酸化クロム（Cr2O3）、チタンアル
ミナ（TiAl2O5）等の一般的なセラミクスの粉末
を所望なれば合成樹脂結着剤を添加して所定形状
に付き固め、その後焼成することによつて該粉末
を焼結せしめたものである。 本発明に用いられるセラミクス溶射層とは上記
芯材に用いるセラミクスあるいはシリカ、シヤモ
ツト、マグネシア、ホルステライト、もしくはガ
ラスのような多元複合物等のセラミクスを棒状あ
るいは粉末状で酸素−アセチレンガスの炎、ある
いはプラズマジエツトによつて上記セラミクス芯
材表面に溶射したものである。本発明においては
上記セラミクス溶射層に代えてセラミクス−金属
混合物の溶射層を用いてもよい。該混合物の溶射
層に用いる金属としては例えばチタン、ジルコ
ン、クロム、鉄、ニツケル、コバルト等の遷移金
属、アルミニウム、ガリウム等の土類金属、ある
いはステンレス鋼、ジユラルミン、ハステロイ、
インコネル、コンスタンタン等の合金等である。
セラミクス−金属混合物における混合比は種々に
とられてよい。また溶射層内で例えばセラミクス
芯材に接触する最内部をセラミクス100重量％と
しそれから漸次金属比率を増大させて金属層に接
触する最外部では金属100重量％とするような組
成変化をさせてもよい。上記溶射層に用いるセラ
ミクスは必ずしもセラミクス芯材と同種のもので
ある必要はないが、溶射層の熱膨張係数がセラミ
クス芯材のそれと余り差がないようなセラミクス
あるいは金属を選択することが望ましい。 セラミクスもしくはセラミクスと金属混合物を
溶射する際にセラミクス芯材表面に及ぼされる溶
射熱は鋳造時の溶湯の温度と殆んど同等な場合も
あるが、溶射熱は鋳造の場合とはことなりセラミ
クス芯材表面の極く一部分に及ぼされるのである
からセラミクス芯材は溶射熱には充分に耐え亀裂
は生じない。 かくしてセラミクス芯材表面は上記均一な多孔
質構造を有する溶射層によつて保護されるから、
これを所定の鋳型内にインサートして溶湯を注入
し溶射層表面に金属層を鋳造する。鋳造時には溶
湯の高温は上記溶射層に及ぼされるが溶射層は均
一な多孔質構造を有しているから熱衝撃を容易に
吸収し亀裂を生じない。そしてセラミクス芯材は
溶射層によつて直接溶湯が接しないように確実に
保護され亀裂発生を防止される。上記溶射層は通
常0.1〜１mm程度の厚さにされるが、溶射層の薄
い場合、例えば0.5mm以下の場合には溶射層によ
つて保護されたセラミクス芯材を予熱することが
望ましい。溶射によればこのような溶射層の厚み
は簡単に調節出来る。溶射層としてセラミクス−
金属混合物を用いると金属層鋳造の際に溶湯の熱
を溶射層内の金属が融解熱として奪うから溶湯の
熱はセラミクス単独の溶射層よりも更にセラミク
ス芯材に及びにくくなる。また溶射層の金属とし
て金属層の金属と同種のものあるいは該金属と固
溶体もしくは化合物を作り得るものを選択すれば
溶射層と金属層との結合力は大きくなる。上記融
解効果、冶金学的効果は溶射層内のセラミクス−
金属組成比を変化させ、溶射層表面を金属100重
量％とした場合に顕著になることは言うまでもな
い。また前記したように溶射層の最内部をセラミ
クス100重量％、最外部を金属100重量％とすると
該溶射層はセラミクス芯材の熱膨張にも、金属層
の熱膨張にも対応出来るようになる。 かくして例えば第１図に示すようなセラミクス
−金属複合体からなる筒体１０を得るが、該筒体
１０において、１はセラミクス芯材、２は溶射
層、３は金属層である。 本発明は上記したようにセラミクス芯材表面を
均一な多孔質構造を有するセラミクスまたはセラ
ミクス−金属混合物の溶射層で保護するから金属
層鋳造の際の溶湯の高温による熱衝撃は溶射層に
吸収され、セラミクス芯材に亀裂が生ずることを
防止される。溶射によればセラミクス芯材の形状
の如何によらず簡単に均一な多孔質構造のセラミ
クス層が所望の厚さで得られる。そして金属層を
鋳造によつて形成すればセラミクス芯材の形状あ
るいは最終製品の形状が如何なるものであつても
容易に適用され、また金属層冷却の際の収縮によ
つてセラミクス芯材に圧縮応力が及ぼされ構造が
強化される。 実施例 １ 第１図に示すような筒体１０を製造した。セラ
ミクス芯材１は炭化珪素成形物からなる直径30
mm、長さ30mm、肉厚３mmの筒状体であり、該芯材
１の表面にはジルコニア粉末を酸水素炎によつて
溶射して肉厚0.5mmの溶射層２を形成した。上記
溶射層２によつて保護された芯材１を鋳型内にイ
ンサートし1450℃のインコネル713C溶湯を注入
して冷却固化せしめ金属層３を形成した。かくし
て得られた製品１０においては芯材１に亀裂の発
生は全く見られなかつた。比較として溶射層２に
よつて保護されない芯材１に直接金属層３を鋳造
した場合には芯材１に亀裂の発生を見た。 実施例 ２ 実施例１の筒体１０において溶射層２をジルコ
ニア−インコネル713C混合物にて形成し、該ジ
ルコニア−インコネル713Cの組成は溶射層２の
最内部ではジルコニア100重量部、最外部ではイ
ンコネル713C100重量％になるように溶射層２内
で変化させた。かくして得られた製品１０におい
ては芯材１の亀裂発生は全く見られないことは勿
論であるが、層間結合力の増加により第１表に示
すように耐久性が向上した。 実施例 ３ 実施例１の筒体１０において溶射層２の肉厚を
１mmに増加させた場合、芯材１を予熱することな
く金属層３を鋳造しても芯材１には亀裂が発生し
なかつた。 実施例 ４ 実施例３の筒体１０において、芯材１および溶
射層２の材料をアルミナとし、金属層３の材料を
アルミニウムとしても実施例３と同様な製品１０
が得られ、芯材１には全く亀裂が発生しなかつ
た。 実施例 ５ 実施例３の筒体１０において、芯材１の材料を
ジルコンとし、溶射層２の材料を酸化クロムと
し、金属層３の材料をクロムとしても実施例３と
同様な製品が得られ、芯材１には全く亀裂が発生
しなかつた。 耐久性試験 上記各実施例で得られた製品を800℃で５分間
加熱した後５分間空冷する加熱−冷却サイクルを
繰返し芯材１と金属層３とが剥離するまでの回数
を求めた。結果は第１表に示される。
【表】
第１表にみるように溶射層の内部組識を変化さ
せた実施例２は高い層間結合力を示す。
せた実施例２は高い層間結合力を示す。
第１図は本発明の一実施例の斜視図である。
図中、１……セラミクス芯材、２……溶射層、
３……金属層。
３……金属層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セラミクス芯材表面にセラミクス溶射層を形
成した後、該溶射層表面に金属層を鋳造すること
を特徴とするセラミクス−金属複合体の製造方
法。 ２ セラミクス芯材表面にセラミクス−金属混合
物の溶射層を形成した後、該溶射層表面に金属層
を鋳造することを特徴とするセラミクス−金属複
合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18899083A JPS6079945A (ja) | 1983-10-08 | 1983-10-08 | セラミクス−金属複合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18899083A JPS6079945A (ja) | 1983-10-08 | 1983-10-08 | セラミクス−金属複合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6079945A JPS6079945A (ja) | 1985-05-07 |
| JPH0436062B2 true JPH0436062B2 (ja) | 1992-06-15 |
Family
ID=16233450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18899083A Granted JPS6079945A (ja) | 1983-10-08 | 1983-10-08 | セラミクス−金属複合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6079945A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH074905B2 (ja) * | 1989-07-12 | 1995-01-25 | 本田技研工業株式会社 | 断熱セラミック複合体及びその製造方法 |
| FR2731425B1 (fr) * | 1995-03-08 | 1997-05-30 | Europ Propulsion | Procede pour le revetement d'une piece en materiau composite refractaire par une enveloppe metallique, et produits obtenus |
| CN108546099A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-09-18 | 合肥力永先进陶瓷有限公司 | 一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4926123A (ja) * | 1972-07-05 | 1974-03-08 | ||
| JPS5348928A (en) * | 1976-10-18 | 1978-05-02 | Toyota Motor Co Ltd | Ceramic casting and method of making it |
-
1983
- 1983-10-08 JP JP18899083A patent/JPS6079945A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6079945A (ja) | 1985-05-07 |
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