JPH0616481A - セラミックス−金属接合部品 - Google Patents
セラミックス−金属接合部品Info
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- JPH0616481A JPH0616481A JP17274592A JP17274592A JPH0616481A JP H0616481 A JPH0616481 A JP H0616481A JP 17274592 A JP17274592 A JP 17274592A JP 17274592 A JP17274592 A JP 17274592A JP H0616481 A JPH0616481 A JP H0616481A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗性および耐熱衝撃性を両立させたセラ
ミックス部材を用いることにより、クラックの発生や破
壊等を抑制した上で、エンジン部品等として好適な耐摩
耗性を示すセラミックス−金属接合部品を提供する。 【構成】 セラミックス部材１と金属部材４とを接合し
てなるセラミックス−金属接合部品５である。セラミッ
クス部材１の少なくとも一部として、セラミックスマト
リックスに、このマトリックス用のセラミックス材料と
は機械的性質が異なるセラミックスフィラーを分散させ
たセラミックス複合材料３を用いている。
ミックス部材を用いることにより、クラックの発生や破
壊等を抑制した上で、エンジン部品等として好適な耐摩
耗性を示すセラミックス−金属接合部品を提供する。 【構成】 セラミックス部材１と金属部材４とを接合し
てなるセラミックス−金属接合部品５である。セラミッ
クス部材１の少なくとも一部として、セラミックスマト
リックスに、このマトリックス用のセラミックス材料と
は機械的性質が異なるセラミックスフィラーを分散させ
たセラミックス複合材料３を用いている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジン部品等として
用いられるセラミックス−金属接合部品に関する。
用いられるセラミックス−金属接合部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジニアリングセラミックス材料は、
耐摩耗性、耐熱性、耐食性等に優れ、かつ軽量である等
という特性を有するため、メカニカルシール、切削工
具、ポンプ部品、自動車用エンジン部品等の広い分野で
使用されている。例えば、自動車用エンジン部品にセラ
ミックス部品を使用する場合には、バルブ、ロッカーア
ーム、ターボロータ等の耐摩耗性や耐熱性が要求される
箇所にセラミックス部材が使用されている。
耐摩耗性、耐熱性、耐食性等に優れ、かつ軽量である等
という特性を有するため、メカニカルシール、切削工
具、ポンプ部品、自動車用エンジン部品等の広い分野で
使用されている。例えば、自動車用エンジン部品にセラ
ミックス部品を使用する場合には、バルブ、ロッカーア
ーム、ターボロータ等の耐摩耗性や耐熱性が要求される
箇所にセラミックス部材が使用されている。
【０００３】ただし、セラミックス材料は上述したよう
な長所を有する半面、引張応力に弱く破壊が一気に進行
する、いわゆる脆性という欠点を有しているため、上記
したようなエンジン部品全体をセラミックス材料で形成
するのではなく、実質的に耐摩耗性等が要求される部位
のみにセラミックス部材を配置し、他の部分は金属材料
で形成することが一般的に行われている。このため、セ
ラミックス部材と金属部材とを接合することが不可欠で
あり、このような接合技術の開発が進められている。
な長所を有する半面、引張応力に弱く破壊が一気に進行
する、いわゆる脆性という欠点を有しているため、上記
したようなエンジン部品全体をセラミックス材料で形成
するのではなく、実質的に耐摩耗性等が要求される部位
のみにセラミックス部材を配置し、他の部分は金属材料
で形成することが一般的に行われている。このため、セ
ラミックス部材と金属部材とを接合することが不可欠で
あり、このような接合技術の開発が進められている。
【０００４】セラミックス部材と金属部材とを接合する
方法としては、焼きばめや鋳ぐるみ等の機械的接合法、
あるいはろう材や接着剤等を用いた化学的接合法が知ら
れているが、エンジン部品等に適用する際には、製造コ
ストや生産性等の点から機械的接合法が有利であり、多
用されている。この機械的接合法のうち、焼きばめ法は
金属部材を加熱して膨張させ、この膨張した部分にセラ
ミックス部材を挿入した後、冷却してセラミックス部材
と金属部材とを接合する方法である。また、鋳ぐるみ法
は、セラミックス部材の周囲に溶融させた金属材料を流
し込み、これを冷却させることによりセラミックス部材
と金属部材とを接合する方法である。
方法としては、焼きばめや鋳ぐるみ等の機械的接合法、
あるいはろう材や接着剤等を用いた化学的接合法が知ら
れているが、エンジン部品等に適用する際には、製造コ
ストや生産性等の点から機械的接合法が有利であり、多
用されている。この機械的接合法のうち、焼きばめ法は
金属部材を加熱して膨張させ、この膨張した部分にセラ
ミックス部材を挿入した後、冷却してセラミックス部材
と金属部材とを接合する方法である。また、鋳ぐるみ法
は、セラミックス部材の周囲に溶融させた金属材料を流
し込み、これを冷却させることによりセラミックス部材
と金属部材とを接合する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、セラ
ミックス部材と金属部材との接合方法のうち、焼きばめ
や鋳ぐるみ等の機械的接合法は、製造コストが安く、か
つ生産性に優れる等、実用性が高いという利点を有する
半面、いずれの接合工程においても、セラミックス部材
を高温状態の金属部材と直接接触させなければならない
ため、熱衝撃によりセラミックス部材側にクラックが生
じたり、さらには破壊に至る等、セラミックス部材に欠
陥が生じやすいという問題を有していた。
ミックス部材と金属部材との接合方法のうち、焼きばめ
や鋳ぐるみ等の機械的接合法は、製造コストが安く、か
つ生産性に優れる等、実用性が高いという利点を有する
半面、いずれの接合工程においても、セラミックス部材
を高温状態の金属部材と直接接触させなければならない
ため、熱衝撃によりセラミックス部材側にクラックが生
じたり、さらには破壊に至る等、セラミックス部材に欠
陥が生じやすいという問題を有していた。
【０００６】例えば、耐摩耗性に優れる炭化ケイ素等を
セラミックス部材として用いた場合、炭化ケイ素は耐熱
衝撃性に劣るため、クラックの発生や破壊が生じやすい
という難点がある。一方、耐熱衝撃性に優れる窒化ケイ
素等を用いると、クラックの発生や破壊は軽減されるも
のの、炭化ケイ素に比べて耐摩耗性に劣るという欠点を
有している。
セラミックス部材として用いた場合、炭化ケイ素は耐熱
衝撃性に劣るため、クラックの発生や破壊が生じやすい
という難点がある。一方、耐熱衝撃性に優れる窒化ケイ
素等を用いると、クラックの発生や破壊は軽減されるも
のの、炭化ケイ素に比べて耐摩耗性に劣るという欠点を
有している。
【０００７】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、耐摩耗性および耐熱衝撃性を両立さ
せたセラミックス部材を用いることにより、クラックの
発生や破壊等を抑制した上で、エンジン部品等として好
適な耐摩耗性を示すセラミックス−金属接合部品を提供
することを目的としている。
になされたもので、耐摩耗性および耐熱衝撃性を両立さ
せたセラミックス部材を用いることにより、クラックの
発生や破壊等を抑制した上で、エンジン部品等として好
適な耐摩耗性を示すセラミックス−金属接合部品を提供
することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段と作用】本発明のセラミッ
クス−金属接合部品は、セラミックス部材と金属部材と
を接合してなるセラミックス−金属接合部品において、
前記セラミックス部材の少なくとも一部として、セラミ
ックスマトリックスに、このマトリックス用のセラミッ
クス材料とは機械的性質が異なるセラミックスフィラー
を分散させたセラミックス複合材料を用いたことを特徴
としている。
クス−金属接合部品は、セラミックス部材と金属部材と
を接合してなるセラミックス−金属接合部品において、
前記セラミックス部材の少なくとも一部として、セラミ
ックスマトリックスに、このマトリックス用のセラミッ
クス材料とは機械的性質が異なるセラミックスフィラー
を分散させたセラミックス複合材料を用いたことを特徴
としている。
【０００９】本発明に使用されるセラミックス部材は、
機械的性質が異なる 2種類のセラミックス材料を用い、
一方のセラミックス材料からなるマトリックス内に、他
方のセラミックス材料をフィラーとして分散させたセラ
ミックス複合材料を少なくとも一部として用いたもので
あり、この複合化により耐熱衝撃性および耐摩耗性の両
立を図ったものである。
機械的性質が異なる 2種類のセラミックス材料を用い、
一方のセラミックス材料からなるマトリックス内に、他
方のセラミックス材料をフィラーとして分散させたセラ
ミックス複合材料を少なくとも一部として用いたもので
あり、この複合化により耐熱衝撃性および耐摩耗性の両
立を図ったものである。
【００１０】ここで、セラミックス材料の耐熱衝撃性
は、下記の式で示される。
は、下記の式で示される。
【００１１】 （式中、Ｓは破壊に至る応力を、Ｒは熱衝撃破壊抵抗係
数を、νはポアソン比を、Ｅはヤング率を、αは熱膨張
率をそれぞれ示す） したがって、Ｅおよびαが小さいセラミックス材料ほ
ど、耐熱衝撃性に優れることとなる。ここで、セラミッ
クス材料のＥおよびαの一例を示すと、炭化ケイ素(Si
C）はＥが 4.1×104 kgf/mm2 、αが 4.1×10-6／℃
で、窒化ケイ素（Si3N4 ）はＥが 3.0×104 kgf/mm2 、
αが 3.4×10-6／℃である。よって、耐熱衝撃性に関し
ては、炭化ケイ素より窒化ケイ素のほうが有利となる。
しかし、耐摩耗性については窒化ケイ素より炭化ケイ素
のほうが優れている。
数を、νはポアソン比を、Ｅはヤング率を、αは熱膨張
率をそれぞれ示す） したがって、Ｅおよびαが小さいセラミックス材料ほ
ど、耐熱衝撃性に優れることとなる。ここで、セラミッ
クス材料のＥおよびαの一例を示すと、炭化ケイ素(Si
C）はＥが 4.1×104 kgf/mm2 、αが 4.1×10-6／℃
で、窒化ケイ素（Si3N4 ）はＥが 3.0×104 kgf/mm2 、
αが 3.4×10-6／℃である。よって、耐熱衝撃性に関し
ては、炭化ケイ素より窒化ケイ素のほうが有利となる。
しかし、耐摩耗性については窒化ケイ素より炭化ケイ素
のほうが優れている。
【００１２】上述したように、窒化ケイ素と炭化ケイ素
とを比べると、耐熱衝撃性に関しては窒化ケイ素が、ま
た耐摩耗性に関しては炭化ケイ素がそれぞれ有利であ
る。よって、耐熱衝撃性を重視する場合には、耐熱衝撃
性に優れる窒化ケイ素をマトリックスとし、この窒化ケ
イ素マトリックス内に炭化ケイ素をフィラーとして分散
させることによって、フィラーの分散量に応じて窒化ケ
イ素マトリックスの耐摩耗性を向上させることができ
る。また、耐摩耗性を重視する場合には、耐摩耗性に優
れる炭化ケイ素をマトリックスとし、この炭化ケイ素マ
トリックス内に窒化ケイ素をフィラーとして分散させる
ことによって、フィラーの分散量に応じて炭化ケイ素マ
トリックスの耐熱衝撃性を向上させることができる。
とを比べると、耐熱衝撃性に関しては窒化ケイ素が、ま
た耐摩耗性に関しては炭化ケイ素がそれぞれ有利であ
る。よって、耐熱衝撃性を重視する場合には、耐熱衝撃
性に優れる窒化ケイ素をマトリックスとし、この窒化ケ
イ素マトリックス内に炭化ケイ素をフィラーとして分散
させることによって、フィラーの分散量に応じて窒化ケ
イ素マトリックスの耐摩耗性を向上させることができ
る。また、耐摩耗性を重視する場合には、耐摩耗性に優
れる炭化ケイ素をマトリックスとし、この炭化ケイ素マ
トリックス内に窒化ケイ素をフィラーとして分散させる
ことによって、フィラーの分散量に応じて炭化ケイ素マ
トリックスの耐熱衝撃性を向上させることができる。
【００１３】このように、ヤング率Ｅや熱膨張率α等の
機械的性質が異なる 2種類のセラミックス材料を組み合
せることによって、マトリックス材が有する耐熱衝撃性
を維持しつつ耐摩耗性を向上させたり、あるいはマトリ
ックス材が有する耐摩耗性を維持しつつ耐熱衝撃性を向
上させることができる。
機械的性質が異なる 2種類のセラミックス材料を組み合
せることによって、マトリックス材が有する耐熱衝撃性
を維持しつつ耐摩耗性を向上させたり、あるいはマトリ
ックス材が有する耐摩耗性を維持しつつ耐熱衝撃性を向
上させることができる。
【００１４】なお、本発明におけるマトリックスとフィ
ラーとの組み合せは、上記窒化ケイ素と炭化ケイ素の組
み合せに限られるものではなく、機械的性質が異なる 2
種類のセラミックス材料であれば種々の組み合わせを適
用することが可能であり、特にＥやαの差が大きいほど
効果的となる。例えば、窒化ケイ素以外の耐熱衝撃性に
優れるセラミックス材料としては、サイアロン（Si-Al-
O-N:Ｅ=3.0×104 kgf/mm2 、α=3.0×10-6／℃）やチタ
ン酸アルミニウム(AlTiO2 ：Ｅ= 12×104 kgf/mm2 、α
=1×10-6／℃）等が例示される。
ラーとの組み合せは、上記窒化ケイ素と炭化ケイ素の組
み合せに限られるものではなく、機械的性質が異なる 2
種類のセラミックス材料であれば種々の組み合わせを適
用することが可能であり、特にＥやαの差が大きいほど
効果的となる。例えば、窒化ケイ素以外の耐熱衝撃性に
優れるセラミックス材料としては、サイアロン（Si-Al-
O-N:Ｅ=3.0×104 kgf/mm2 、α=3.0×10-6／℃）やチタ
ン酸アルミニウム(AlTiO2 ：Ｅ= 12×104 kgf/mm2 、α
=1×10-6／℃）等が例示される。
【００１５】本発明で用いるセラミックスフィラーとし
ては、セラミックス粒子、セラミックスウィスカー、セ
ラミックス繊維等、種々の形態のものを使用することが
可能である。また、セラミックスマトリックス中に分散
させるセラミックスフィラーの量としては、セラミック
ス複合材料に対して 5〜50体積% の範囲が好ましい。セ
ラミックスフィラーの量が 5体積% 未満では、フィラー
添加による効果が十分に得られず、また50体積% を超え
ると、材料の組み合せにもよるが、マトリックスの焼結
性を低下させるおそれがあり、本来の特性が得難くな
る。
ては、セラミックス粒子、セラミックスウィスカー、セ
ラミックス繊維等、種々の形態のものを使用することが
可能である。また、セラミックスマトリックス中に分散
させるセラミックスフィラーの量としては、セラミック
ス複合材料に対して 5〜50体積% の範囲が好ましい。セ
ラミックスフィラーの量が 5体積% 未満では、フィラー
添加による効果が十分に得られず、また50体積% を超え
ると、材料の組み合せにもよるが、マトリックスの焼結
性を低下させるおそれがあり、本来の特性が得難くな
る。
【００１６】また、セラミックスフィラーは、マトリッ
クス中に均等に分散させてもよいが、特にその含有量が
変化するように分散させることが好ましい。例えば、上
述した窒化ケイ素マトリックス中に炭化ケイ素フィラー
を分散させたセラミックス複合材料を例として説明する
と、金属部材との接合部に近いほど耐熱衝撃性が必要と
されるため、そのような部分では炭化ケイ素フィラーの
分散量を減らし、逆に耐摩耗性が必要とされる表面近傍
部では、炭化ケイ素フィラーの分散量を増大させる等、
いわゆる傾斜機能を持たせることにより、耐摩耗性と耐
熱衝撃性をより良好に両立させることが可能となる。ま
た、フィラー分散量はなだらかに変化させることが好ま
しい。なお、炭化ケイ素マトリックス中に窒化ケイ素フ
ィラーを分散させたセラミックス複合材料では、上記の
逆となる。
クス中に均等に分散させてもよいが、特にその含有量が
変化するように分散させることが好ましい。例えば、上
述した窒化ケイ素マトリックス中に炭化ケイ素フィラー
を分散させたセラミックス複合材料を例として説明する
と、金属部材との接合部に近いほど耐熱衝撃性が必要と
されるため、そのような部分では炭化ケイ素フィラーの
分散量を減らし、逆に耐摩耗性が必要とされる表面近傍
部では、炭化ケイ素フィラーの分散量を増大させる等、
いわゆる傾斜機能を持たせることにより、耐摩耗性と耐
熱衝撃性をより良好に両立させることが可能となる。ま
た、フィラー分散量はなだらかに変化させることが好ま
しい。なお、炭化ケイ素マトリックス中に窒化ケイ素フ
ィラーを分散させたセラミックス複合材料では、上記の
逆となる。
【００１７】上述したような傾斜機能セラミックス材料
は、例えばフィラーの分散量を変えたマトリックス材を
数種類用意し、何段階かに分けてプレス成形を行った
り、あるいはスリップキャスティング法を用い、スリッ
プ中でセラミックスフィラーを沈降させて分散量を変化
させる等により作製することができる。
は、例えばフィラーの分散量を変えたマトリックス材を
数種類用意し、何段階かに分けてプレス成形を行った
り、あるいはスリップキャスティング法を用い、スリッ
プ中でセラミックスフィラーを沈降させて分散量を変化
させる等により作製することができる。
【００１８】本発明のセラミックス−金属接合部品は、
上述したようなセラミックス複合材料を少なくともその
一部として用いたセラミックス部材と金属部材とを、焼
きばめや鋳ぐるみ等の機械的接合法により接合したもの
である。ここで、鋳ぐるみ法は金属溶湯を使用するた
め、より耐熱衝撃性に優れたセラミックス部材、例えば
耐熱衝撃性に優れたマトリックス中に耐摩耗性に優れた
フィラーを分散させた複合材料を使用することが好まし
い。また、焼きばめ法は鋳ぐるみほど温度が上がらない
ため、耐摩耗性に優れたセラミックス部材、例えば耐摩
耗性に優れたマトリックス中に耐熱衝撃性に優れたフィ
ラーを分散させた複合材料を使用することが好ましい。
なお、マトリックスとフィラーとの組み合せは、上述し
たような機械的接合法の種類による選択に限らず、使用
用途や要求特性に応じて選択することも可能である。
上述したようなセラミックス複合材料を少なくともその
一部として用いたセラミックス部材と金属部材とを、焼
きばめや鋳ぐるみ等の機械的接合法により接合したもの
である。ここで、鋳ぐるみ法は金属溶湯を使用するた
め、より耐熱衝撃性に優れたセラミックス部材、例えば
耐熱衝撃性に優れたマトリックス中に耐摩耗性に優れた
フィラーを分散させた複合材料を使用することが好まし
い。また、焼きばめ法は鋳ぐるみほど温度が上がらない
ため、耐摩耗性に優れたセラミックス部材、例えば耐摩
耗性に優れたマトリックス中に耐熱衝撃性に優れたフィ
ラーを分散させた複合材料を使用することが好ましい。
なお、マトリックスとフィラーとの組み合せは、上述し
たような機械的接合法の種類による選択に限らず、使用
用途や要求特性に応じて選択することも可能である。
【００１９】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。
【００２０】実施例１ まず、Si3 N 4 粉末（粒径:0.1〜 1μm) 100重量部に対
して、 5重量部の Y2O3 粉末と 2重量部のAl2 O 3 粉末
とを加え、十分に混合した後、スプレー造粒を行ってSi
3 N 4 調合粉を作製した。また、上記Si3 N 4 粉末 100
重量部に対して、 SiCウィスカー（直径:0.5〜 2μm)を
15重量部加え、さらに 5重量部の Y2O3 粉末と 2重量部
のAl2 O 3 粉末とを加え、十分に混合した後、スプレー
造粒を行ってセラミックス混合粉を調製した。
して、 5重量部の Y2O3 粉末と 2重量部のAl2 O 3 粉末
とを加え、十分に混合した後、スプレー造粒を行ってSi
3 N 4 調合粉を作製した。また、上記Si3 N 4 粉末 100
重量部に対して、 SiCウィスカー（直径:0.5〜 2μm)を
15重量部加え、さらに 5重量部の Y2O3 粉末と 2重量部
のAl2 O 3 粉末とを加え、十分に混合した後、スプレー
造粒を行ってセラミックス混合粉を調製した。
【００２１】上記Si3 N 4 調合粉およびセラミックス混
合粉をそれぞれ用いて、以下に示す要領に従ってセラミ
ックス部材用成形体を作製した。すなわち、まずSi3 N
4 調合粉を全成形必要量の80体積% だけ金型に投入した
後、500kg/cm2 のプレス圧で予備成形した。その後、予
備成形体上に成形必要量の残分としてセラミックス混合
粉を投入し、 1000kg/cm2 のプレス圧で本成形した。
合粉をそれぞれ用いて、以下に示す要領に従ってセラミ
ックス部材用成形体を作製した。すなわち、まずSi3 N
4 調合粉を全成形必要量の80体積% だけ金型に投入した
後、500kg/cm2 のプレス圧で予備成形した。その後、予
備成形体上に成形必要量の残分としてセラミックス混合
粉を投入し、 1000kg/cm2 のプレス圧で本成形した。
【００２２】次に、上記セラミックス部材用成形体を窒
素雰囲気中で 700℃の温度で脱脂処理した後、窒素雰囲
気中にて1800〜1900℃の温度で焼成し、さらに窒素雰囲
気中にて温度1700〜1800℃および圧力1000気圧の条件下
でＨＩＰ処理を施して、2000cc級自動車エンジン用バル
ブ部品を作製した。
素雰囲気中で 700℃の温度で脱脂処理した後、窒素雰囲
気中にて1800〜1900℃の温度で焼成し、さらに窒素雰囲
気中にて温度1700〜1800℃および圧力1000気圧の条件下
でＨＩＰ処理を施して、2000cc級自動車エンジン用バル
ブ部品を作製した。
【００２３】図１に示すように、得られたセラミックス
製バルブ部品１は、接合部に相当する部分はSi3 N 4 焼
結体２からなり、かつ摩耗面となる表面１ａの近傍部分
はSi3 N 4 マトリックス中に SiCウィスカーが分散され
たセラミックス複合焼結体３からなるものであった。次
に、上記セラミックス製バルブ部品１を所定の形状に加
工した後、図１に示したように、金属製バルブ部品４と
を鋳ぐるみにより一体化（接合）し、セラミックス−金
属接合部品からなる自動車エンジン用バルブ５を作製し
た。
製バルブ部品１は、接合部に相当する部分はSi3 N 4 焼
結体２からなり、かつ摩耗面となる表面１ａの近傍部分
はSi3 N 4 マトリックス中に SiCウィスカーが分散され
たセラミックス複合焼結体３からなるものであった。次
に、上記セラミックス製バルブ部品１を所定の形状に加
工した後、図１に示したように、金属製バルブ部品４と
を鋳ぐるみにより一体化（接合）し、セラミックス−金
属接合部品からなる自動車エンジン用バルブ５を作製し
た。
【００２４】この自動車エンジン用バルブをエンジンテ
スト機に取り付け、耐久試験を行ったところ、摩耗量は
Si3 N 4 のみで作製したバルブ部品１を用いたものに比
べて、約1/10となり、耐摩耗性の向上が図られているこ
とを確認した。
スト機に取り付け、耐久試験を行ったところ、摩耗量は
Si3 N 4 のみで作製したバルブ部品１を用いたものに比
べて、約1/10となり、耐摩耗性の向上が図られているこ
とを確認した。
【００２５】実施例２ まず、 SiC粉末（粒径:0.1〜 1μm) 100重量部に対し
て、 2重量部の炭素樹脂と 1重量部の B4 C 粉末とを加
え、さらに適量のバインダと水を加えて十分に混合し、
マトリックス材となる SiCスリップを調製した。次い
で、この SiCスリップに、フィラーとなるSi3 N 4 粒子
（粒径： 0.3〜 1.2μm)を、 SiC粉末 100重量部に対し
て20重量部となるように添加し、十分に混合してセラミ
ックス混合スリップを調製した。
て、 2重量部の炭素樹脂と 1重量部の B4 C 粉末とを加
え、さらに適量のバインダと水を加えて十分に混合し、
マトリックス材となる SiCスリップを調製した。次い
で、この SiCスリップに、フィラーとなるSi3 N 4 粒子
（粒径： 0.3〜 1.2μm)を、 SiC粉末 100重量部に対し
て20重量部となるように添加し、十分に混合してセラミ
ックス混合スリップを調製した。
【００２６】次に、上記セラミックス混合スリップを石
膏型に流し込み、スリップキャスティング法を適用して
セラミックス複合部材用成形体を作製した。成形中にSi
3 N4 粒子は沈降し、図２に示すように、離型後の成形
体６中のSi3 N 4 粒子の分布割合は 0〜20体積% の範囲
で変化していた。
膏型に流し込み、スリップキャスティング法を適用して
セラミックス複合部材用成形体を作製した。成形中にSi
3 N4 粒子は沈降し、図２に示すように、離型後の成形
体６中のSi3 N 4 粒子の分布割合は 0〜20体積% の範囲
で変化していた。
【００２７】この後、上記セラミックス複合部材用成形
体を乾燥させ、窒素雰囲気中で 700℃の温度で脱脂処理
を施した後、窒素雰囲気中にて1900〜2100℃の温度で焼
成し、さらにアルゴン雰囲気中にて温度2000℃および圧
力1000気圧の条件下でＨＩＰ処理を施して、3000cc級自
動車エンジン用ロッカーアーム部品を作製した。
体を乾燥させ、窒素雰囲気中で 700℃の温度で脱脂処理
を施した後、窒素雰囲気中にて1900〜2100℃の温度で焼
成し、さらにアルゴン雰囲気中にて温度2000℃および圧
力1000気圧の条件下でＨＩＰ処理を施して、3000cc級自
動車エンジン用ロッカーアーム部品を作製した。
【００２８】得られた複合セラミックス製ロッカーアー
ム部品を所定の形状に加工した後、Si3 N 4 粒子の分布
割合が多い部分を接合部として、金属製ロッカーアーム
部品と鋳ぐるみにより一体化（接合）し、自動車エンジ
ン用ロッカーアームを作製した。この鋳ぐるみにあたっ
て、複合セラミックス製部品にクラックや割れは発生せ
ず、健全なセラミックス−金属接合部品（ロッカーアー
ム）が得られた。これに対して、 SiCのみで作製したセ
ラミックス製ロッカーアーム部品を用いたものでは、鋳
ぐるみの際にセラミックス製ロッカーアーム部品に割れ
が生じた。また、上記実施例によるロッカーアームをエ
ンジンテスト機に取り付け、耐久試験を行ったところ、
良好な結果が得られた。
ム部品を所定の形状に加工した後、Si3 N 4 粒子の分布
割合が多い部分を接合部として、金属製ロッカーアーム
部品と鋳ぐるみにより一体化（接合）し、自動車エンジ
ン用ロッカーアームを作製した。この鋳ぐるみにあたっ
て、複合セラミックス製部品にクラックや割れは発生せ
ず、健全なセラミックス−金属接合部品（ロッカーアー
ム）が得られた。これに対して、 SiCのみで作製したセ
ラミックス製ロッカーアーム部品を用いたものでは、鋳
ぐるみの際にセラミックス製ロッカーアーム部品に割れ
が生じた。また、上記実施例によるロッカーアームをエ
ンジンテスト機に取り付け、耐久試験を行ったところ、
良好な結果が得られた。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
耐摩耗性および耐熱衝撃性を両立させたセラミックス部
材を用いているため、機械的接合にあたってクラックの
発生や破壊等を抑制した上で、エンジン部品等として好
適な耐摩耗性を有するセラミックス−金属接合部品を提
供することが可能となる。
耐摩耗性および耐熱衝撃性を両立させたセラミックス部
材を用いているため、機械的接合にあたってクラックの
発生や破壊等を抑制した上で、エンジン部品等として好
適な耐摩耗性を有するセラミックス−金属接合部品を提
供することが可能となる。
【図１】本発明の一実施例によるセラミックス−金属接
合部品の概略構成を示す要部断面図である。
合部品の概略構成を示す要部断面図である。
【図２】本発明の他の実施例で作製したセラミックス複
合部材用成形体の断面構成とフィカーの分布割合を示す
図である。
合部材用成形体の断面構成とフィカーの分布割合を示す
図である。
１……セラミックス製バルブ部品 ２……Si3 N 4 焼結体 ３……Si3 N 4 マトリックス／ SiCフィラーによるセラ
ミックス複合焼結体 ４……金属製バルブ部品 ５……セラミックス−金属接合部品からなる自動車エン
ジン用バルブ ６……セラミックス複合部材用成形体
ミックス複合焼結体 ４……金属製バルブ部品 ５……セラミックス−金属接合部品からなる自動車エン
ジン用バルブ ６……セラミックス複合部材用成形体
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミックス部材と金属部材とを接合し
てなるセラミックス−金属接合部品において、 前記セラミックス部材の少なくとも一部として、セラミ
ックスマトリックスに、このマトリックス用のセラミッ
クス材料とは機械的性質が異なるセラミックスフィラー
を分散させたセラミックス複合材料を用いたことを特徴
とするセラミックス−金属接合部品。 - 【請求項２】 請求項１記載のセラミックス−金属接合
部品において、 前記セラミックスフィラーは、前記セラミックス複合材
料に対して 5〜50体積% の範囲で含有されていることを
特徴とするセラミックス−金属接合部品。 - 【請求項３】 請求項１記載のセラミックス−金属接合
部品において、 前記セラミックスフィラーは、その分布割合が変化する
ように、前記セラミックスマトリックス内に分散されて
いることを特徴とするセラミックス−金属接合部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17274592A JPH0616481A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | セラミックス−金属接合部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17274592A JPH0616481A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | セラミックス−金属接合部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0616481A true JPH0616481A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=15947539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17274592A Withdrawn JPH0616481A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | セラミックス−金属接合部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616481A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012161834A (ja) * | 2011-02-09 | 2012-08-30 | Kurimoto Ltd | 耐摩耗性複合材 |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP17274592A patent/JPH0616481A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012161834A (ja) * | 2011-02-09 | 2012-08-30 | Kurimoto Ltd | 耐摩耗性複合材 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990831 |