JPS60230975A - 母材金属の強化層形成方法 - Google Patents
母材金属の強化層形成方法Info
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- JPS60230975A JPS60230975A JP8669684A JP8669684A JPS60230975A JP S60230975 A JPS60230975 A JP S60230975A JP 8669684 A JP8669684 A JP 8669684A JP 8669684 A JP8669684 A JP 8669684A JP S60230975 A JPS60230975 A JP S60230975A
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- JP
- Japan
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- reinforcing layer
- base metal
- recesses
- piston
- piston body
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- Pending
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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
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
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- Plasma & Fusion (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は、アルミ鋳物などの部品を局部的に耐熱、耐摩
耗層で補強する母材金属の強化層形成方法に係り、特に
、セラミック材などよりなる強化層の結合性を向上させ
て剥離を防止することができる母材金属の強化層形成方
法にａする。
耗層で補強する母材金属の強化層形成方法に係り、特に
、セラミック材などよりなる強化層の結合性を向上させ
て剥離を防止することができる母材金属の強化層形成方
法にａする。
［発明の技術的背景とその問題点１
一般に、自動車部品であるシリンダヘッドや、ピストン
などのように耐熱性、耐摩耗性を局部的に特に要求され
る部品については、その部分に例えばセラミック材より
なる強化層を溶剤等により形成し、補強することがすで
に研究乃至実施されている。
などのように耐熱性、耐摩耗性を局部的に特に要求され
る部品については、その部分に例えばセラミック材より
なる強化層を溶剤等により形成し、補強することがすで
に研究乃至実施されている。
ところで、母材金属とこの表面に形成される強化層との
熱膨張差があまり大きくない場合には問題とならないが
、例えば金属とセラミックのように熱膨張差が大きい場
合には加熱冷却の繰り返しに伴なう熱衝撃により母材金
属とセラミックとの境界面が剥離する現象が生じていた
。これは、セラミックの熱変化にともなう金属との相対
歪から生ずる応力よりも接着力の方が小さいということ
に起因するものである。
熱膨張差があまり大きくない場合には問題とならないが
、例えば金属とセラミックのように熱膨張差が大きい場
合には加熱冷却の繰り返しに伴なう熱衝撃により母材金
属とセラミックとの境界面が剥離する現象が生じていた
。これは、セラミックの熱変化にともなう金属との相対
歪から生ずる応力よりも接着力の方が小さいということ
に起因するものである。
これを具体的に第８図乃至第９図に基づいて説明する。
第８図は強化層の形成されたピストンを示す平面図、第
９図は第８図中Ａ部を示す拡大図である。
９図は第８図中Ａ部を示す拡大図である。
第８図に示す如く例えばＡβ（アルミニウム）合金など
よりなるピストン１のヘッド部に例えばジルコニアより
なるセラミック材の強化層２を溶射して形成するもので
あるが、被着面３に直接溶射すると急冷などの熱衝撃に
より強化層２が境界面から剥離していた。
よりなるピストン１のヘッド部に例えばジルコニアより
なるセラミック材の強化層２を溶射して形成するもので
あるが、被着面３に直接溶射すると急冷などの熱衝撃に
より強化層２が境界面から剥離していた。
そこで、第９図（ａ）、（ｂ）に示す如く母材金属たる
ピストン１の被着面３を脱脂後、ショツ。
ピストン１の被着面３を脱脂後、ショツ。
ドブラスト等により予め粗面加工しておき、セラミック
材を溶射する前に、母材金属とセラミック材との両方に
接着性良好な無機性の中間接着剤４を薄く溶射し、この
上に更にセラミック材を溶射して接着力を増大させる試
みもなされてはいる。
材を溶射する前に、母材金属とセラミック材との両方に
接着性良好な無機性の中間接着剤４を薄く溶射し、この
上に更にセラミック材を溶射して接着力を増大させる試
みもなされてはいる。
この場合、材料の特性上セラミック材と接着剤４とは強
固に接合されて一体化しているが、接着剤とピストン１
の被着面３との接着力が充分でなく、熱衝撃により強化
層２が剥離してしまい、前記問題を充分に解決するまで
に至っていない（第９図（ｂ）参照）。
固に接合されて一体化しているが、接着剤とピストン１
の被着面３との接着力が充分でなく、熱衝撃により強化
層２が剥離してしまい、前記問題を充分に解決するまで
に至っていない（第９図（ｂ）参照）。
［発明の目的］
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に
解決すべく創案されたものである。
解決すべく創案されたものである。
本発明の目的は、セラミック材よりなる強化層の結合性
を向上させて剥離を防止することができる母材金属の強
化層形成方法を提供するにある。
を向上させて剥離を防止することができる母材金属の強
化層形成方法を提供するにある。
［発明の概要１
本発明は、強化層形成前の母材金属の被着面に母材金属
内に拡径された係合凹部を形成することにより接着力を
向上させることができること、特に、母材金属として紡
鉄を使用する場合には燃焼ガス化しやすいへ！粉により
容易に上記係合凹部を形成することができることに着目
してなされたものであり、母材金属内へ拡径された係合
凹部を形成した被着面に、この係合凹部を埋めるように
強化層を形成することにより接着力を高めるようにした
ことを要旨とするものである。
内に拡径された係合凹部を形成することにより接着力を
向上させることができること、特に、母材金属として紡
鉄を使用する場合には燃焼ガス化しやすいへ！粉により
容易に上記係合凹部を形成することができることに着目
してなされたものであり、母材金属内へ拡径された係合
凹部を形成した被着面に、この係合凹部を埋めるように
強化層を形成することにより接着力を高めるようにした
ことを要旨とするものである。
［発明の実施例］
以下に、本発明方法を添付図面に基づいて詳述する。
まず、第１実施例として第１図に示す如く行なう。すな
わち母材金属としてのピストン本体５の被着面（ピスト
ンヘッド）６に、母材金属内へ拡径させて係合凹部７を
形成する。この係合凹部７の数量は接着力との関係より
決定し、被着面６の全域にわたって均等に配置する。こ
の係合凹部７を形成するには、ピストン本体５の鋳造後
、機械加工を行なってもよいし、また鋳物型に係合凹部
７に対応する部分を設けておき、鋳造と同時に係合凹部
７を形成するようにしてもよい。
わち母材金属としてのピストン本体５の被着面（ピスト
ンヘッド）６に、母材金属内へ拡径させて係合凹部７を
形成する。この係合凹部７の数量は接着力との関係より
決定し、被着面６の全域にわたって均等に配置する。こ
の係合凹部７を形成するには、ピストン本体５の鋳造後
、機械加工を行なってもよいし、また鋳物型に係合凹部
７に対応する部分を設けておき、鋳造と同時に係合凹部
７を形成するようにしてもよい。
このようにして、被着面６に係合凹部７を形成したら、
次に、この被着面６の全域にわたってセラミック材など
を溶射処理し、上記係合凹部７を埋めて強化層８を形成
する。これにより、セラミック材が拡径された係合凹部
７内に流れ込んで固まり、この強化層８とピストン本体
５との接着力を向上させてこれらの結合を強固にするこ
とができる。
次に、この被着面６の全域にわたってセラミック材など
を溶射処理し、上記係合凹部７を埋めて強化層８を形成
する。これにより、セラミック材が拡径された係合凹部
７内に流れ込んで固まり、この強化層８とピストン本体
５との接着力を向上させてこれらの結合を強固にするこ
とができる。
尚、上記の場合、係合凹部７の形状を断面截頭円錐状と
したが、これに限定されず上端が開口された球形状など
にしてもよい。
したが、これに限定されず上端が開口された球形状など
にしてもよい。
次に、第２図に基づいて第２実施例について説明する。
この場合には、ｖｊ造された母材金属としてのピストン
本体５の被着面６に、図示する如く所定の長さだけねじ
穴加工を施して係合凹部９を形成する。尚、この係合凹
部９の数量、深さは前述と同様に接着力との関係より適
宜決定する。
本体５の被着面６に、図示する如く所定の長さだけねじ
穴加工を施して係合凹部９を形成する。尚、この係合凹
部９の数量、深さは前述と同様に接着力との関係より適
宜決定する。
このように、係合凹部９を形成したならば、前述の如く
次に、この被着面６の全域にわたってセラミック材など
を溶射処理し、係合凹部９を埋めて′強化層１０を形成
する。これにより、ネジ穴状の係合凹部９内に流れ込ん
で固まったセラミック材がネジ山と強固に接合し、この
強化層１０とピストン本体５との接着力を向上させるこ
とができる。
次に、この被着面６の全域にわたってセラミック材など
を溶射処理し、係合凹部９を埋めて′強化層１０を形成
する。これにより、ネジ穴状の係合凹部９内に流れ込ん
で固まったセラミック材がネジ山と強固に接合し、この
強化層１０とピストン本体５との接着力を向上させるこ
とができる。
特に、本実施例にあっては、ピストン本体５の被着面６
にネジ穴加工を施すことにより係合凹部９を形成できる
ので、加工が非常に容易化する。
にネジ穴加工を施すことにより係合凹部９を形成できる
ので、加工が非常に容易化する。
次に第３図乃至第７図に基づいて第３実施例について説
明する。
明する。
この実施例は、係合凹部の形成のためにＡβ粉を巧みに
使用し、その簡単化を図ったものである。
使用し、その簡単化を図ったものである。
すなわち、鋳鉄にＡ（粉が混在するとＡ（の溶融点が鋳
鉄の溶融点に比べ、極端に低いことからＡＩ！粉は急激
に燃焼してガス化し、鋳鉄の不良要因である巣の原因と
なるが、本実施例においてはこれを逆に積極的に利用し
、ピストン本体の鋳造時に被着面に相対応する鋳物型に
少量のＡｉ！粉を塗布形成して係合凹部を形成するもの
である。まず、第３図に示す如く、ピストン型状の鋳物
型１１ （＃物砂型でもよい）のピストンヘッド（被着
面）に相対応する部分全体にＡβ粉１２を極少量均−に
塗布形成する。この際、へβ粉をアルコールまたは水な
どの液剤と予め混合させておくことにより、容易に塗布
することができる。そして、Ａ（粉の塗布が完了したな
らば鋳鉄などの溶融金属を流し込んで第４図に示すごと
きピストン本体５を鋳造成型する。この場合、塗布され
た金属（本実施例の場合はＡｌ１粉）が母材金属の溶融
潟変により急激に燃焼ガス化することが必要とされるの
で、このような温疫特性を有する母材金属と塗布金属と
を選定する。
鉄の溶融点に比べ、極端に低いことからＡＩ！粉は急激
に燃焼してガス化し、鋳鉄の不良要因である巣の原因と
なるが、本実施例においてはこれを逆に積極的に利用し
、ピストン本体の鋳造時に被着面に相対応する鋳物型に
少量のＡｉ！粉を塗布形成して係合凹部を形成するもの
である。まず、第３図に示す如く、ピストン型状の鋳物
型１１ （＃物砂型でもよい）のピストンヘッド（被着
面）に相対応する部分全体にＡβ粉１２を極少量均−に
塗布形成する。この際、へβ粉をアルコールまたは水な
どの液剤と予め混合させておくことにより、容易に塗布
することができる。そして、Ａ（粉の塗布が完了したな
らば鋳鉄などの溶融金属を流し込んで第４図に示すごと
きピストン本体５を鋳造成型する。この場合、塗布され
た金属（本実施例の場合はＡｌ１粉）が母材金属の溶融
潟変により急激に燃焼ガス化することが必要とされるの
で、このような温疫特性を有する母材金属と塗布金属と
を選定する。
この鋳造成型により、鋳物型１１に塗布されたＡβ粉１
２は急激に燃焼ガス化し、第５図拡大図にも示ず如くピ
ストン本体５の被着面６に発泡層１３が形成される。尚
、第５図は第４図中Ｂ部の拡大図を示す。この発泡層Ｂ
の個々の孔が母材金属内へ拡径された係合四部１４を構
成することになる。この係合凹部１４の深さ及び数量は
塗布するへβ粉の量により決定され、接合力との関係よ
り適宜選定する。
２は急激に燃焼ガス化し、第５図拡大図にも示ず如くピ
ストン本体５の被着面６に発泡層１３が形成される。尚
、第５図は第４図中Ｂ部の拡大図を示す。この発泡層Ｂ
の個々の孔が母材金属内へ拡径された係合四部１４を構
成することになる。この係合凹部１４の深さ及び数量は
塗布するへβ粉の量により決定され、接合力との関係よ
り適宜選定する。
このように、被着面６に係合凹部１４を形成したならば
、次に、前述と同様に、第６図及び第７図に示す如く、
この被着面６の全域にわたってセラミック材を溶射処理
し、上記係合凹部１４を埋めて強化層１５を形成する。
、次に、前述と同様に、第６図及び第７図に示す如く、
この被着面６の全域にわたってセラミック材を溶射処理
し、上記係合凹部１４を埋めて強化層１５を形成する。
第７図は第６図中Ｃ部の拡大図を示す。
これにより、セラミック材が多数の係合凹部１４内に流
れ込んで固まり、この強化層１５とピストン本体５との
接着力が向上してこれらの結合を強固にすることができ
る。
れ込んで固まり、この強化層１５とピストン本体５との
接着力が向上してこれらの結合を強固にすることができ
る。
特に、この第３実施例においては、係合凹部１４を形成
するために、ピストン本体鋳造時に／１粉を鋳物型に単
に塗布するだけでよく、前記第１及び第２実施例に比較
して係合凹部形成作業を大幅に簡略化することができる
。
するために、ピストン本体鋳造時に／１粉を鋳物型に単
に塗布するだけでよく、前記第１及び第２実施例に比較
して係合凹部形成作業を大幅に簡略化することができる
。
このように、本実施例によれば、母材金属の被着面に、
母材金属内へ拡径させて係合凹部を形成し、この被着面
に上記係合四部を埋めるように強化層を形成するように
したので係合凹部とこれに流入して固化したセラミック
材とが強固に結合し、強化層と母材金属との接着力を強
くすることができる。従って、加熱冷却の繰り返しによ
る熱衝撃によって生ずる金属と強化層との相対歪力に対
して、これを吸収するだけの十分な接着力を発揮するこ
とができ、強化層が剥離することを確実に防止すること
ができる。
母材金属内へ拡径させて係合凹部を形成し、この被着面
に上記係合四部を埋めるように強化層を形成するように
したので係合凹部とこれに流入して固化したセラミック
材とが強固に結合し、強化層と母材金属との接着力を強
くすることができる。従って、加熱冷却の繰り返しによ
る熱衝撃によって生ずる金属と強化層との相対歪力に対
して、これを吸収するだけの十分な接着力を発揮するこ
とができ、強化層が剥離することを確実に防止すること
ができる。
尚、上記実施例にあっては、ピストンに強化層を形成す
る場合について説明したが、これに限定されることなく
鋳物の表面に耐熱性或いは耐摩耗性に優れたセラミック
などの強化層を形成する場合につ°いて全て適用し得る
。また、強化層の材料もセラミック材に限定されないの
は勿論である。
る場合について説明したが、これに限定されることなく
鋳物の表面に耐熱性或いは耐摩耗性に優れたセラミック
などの強化層を形成する場合につ°いて全て適用し得る
。また、強化層の材料もセラミック材に限定されないの
は勿論である。
［発明の効果］
以上数するに、本発明方法によれば、母材金属の被着面
に、母材金属内へ拡径された係合凹部を形成し、この係
合凹部を埋めるように強化層を形成するようにしたので
、母材金属と強化層との接着力を可及的に向上させるこ
とができ、従って、熱衝撃にともなって相対歪が生じて
も強化層の剥離を確実に防止することができる。
に、母材金属内へ拡径された係合凹部を形成し、この係
合凹部を埋めるように強化層を形成するようにしたので
、母材金属と強化層との接着力を可及的に向上させるこ
とができ、従って、熱衝撃にともなって相対歪が生じて
も強化層の剥離を確実に防止することができる。
第１図乃至第７図は本発明方法を説明するための説明図
であり、特に第５図は第４図中のＡ部拡大図、第７図は
第６図中のＣ部拡大図、第８図は強化層の形成されたピ
ストンを示す平面図、第９図乃至第１１図は従来の強化
層形成方法を説明するだめの説明図である。 尚、図中５は鋳物型、６は結合性向上物、８は母材金属
としてのピストン本体、９は被着面、１０は強化層であ
る。 手続谷Ｉｊ ｉｌミー）（／ノエい 昭和５９８１１０月１７日 特許庁長官 志 賀 学 殿 １、事件の表示 特願昭５９−８６６９６シＪ２、発明
の名称 母材金属の強化層形成方法３、補正をＪる者 事件どの関係 特許出願人 （０１７） い１ず自動中株式会社 ４、代理人 郵便番号 １０５ 東京都港区愛宕１丁目６番７号 ５、補正命令の日付 昭和５９年７月３１日 （発送日） ６、補正の対象 明細書（図面の簡単な説明の欄）及び図面７、補正の内
容 （１） 明細書１０頁１１行〜１９行「第１図・・・・
・・１０は強化層である。」を［第１図乃至第７図は本
発明の詳細な説明するための説明図（・あり、９、′Ｉ
に第５図は第４図中のＢ部拡大図、第７図は第６図中の
Ｃ部１］ム人図、第８図は従来り法により強化層の形成
されたビスＩ〜ンを示す平面図、第９図は第８図中のＡ
部を示Ｊ拡人図（゛ある。。 尚、図中５）はｆす材金属としてのピストン本体、６は
被着面、７．９．１４は係合凹部、８，１０．１５は強
化層である。」と八Ｊｉに。 【２）別紙のごとく適ｉＦ ’、に図面を提出づる。、
（但し、内容は変更けｆ） ８、添付書類の目録 （１）図 面 １通
であり、特に第５図は第４図中のＡ部拡大図、第７図は
第６図中のＣ部拡大図、第８図は強化層の形成されたピ
ストンを示す平面図、第９図乃至第１１図は従来の強化
層形成方法を説明するだめの説明図である。 尚、図中５は鋳物型、６は結合性向上物、８は母材金属
としてのピストン本体、９は被着面、１０は強化層であ
る。 手続谷Ｉｊ ｉｌミー）（／ノエい 昭和５９８１１０月１７日 特許庁長官 志 賀 学 殿 １、事件の表示 特願昭５９−８６６９６シＪ２、発明
の名称 母材金属の強化層形成方法３、補正をＪる者 事件どの関係 特許出願人 （０１７） い１ず自動中株式会社 ４、代理人 郵便番号 １０５ 東京都港区愛宕１丁目６番７号 ５、補正命令の日付 昭和５９年７月３１日 （発送日） ６、補正の対象 明細書（図面の簡単な説明の欄）及び図面７、補正の内
容 （１） 明細書１０頁１１行〜１９行「第１図・・・・
・・１０は強化層である。」を［第１図乃至第７図は本
発明の詳細な説明するための説明図（・あり、９、′Ｉ
に第５図は第４図中のＢ部拡大図、第７図は第６図中の
Ｃ部１］ム人図、第８図は従来り法により強化層の形成
されたビスＩ〜ンを示す平面図、第９図は第８図中のＡ
部を示Ｊ拡人図（゛ある。。 尚、図中５）はｆす材金属としてのピストン本体、６は
被着面、７．９．１４は係合凹部、８，１０．１５は強
化層である。」と八Ｊｉに。 【２）別紙のごとく適ｉＦ ’、に図面を提出づる。、
（但し、内容は変更けｆ） ８、添付書類の目録 （１）図 面 １通
Claims (1)
- 母材金属にセラミック材等の強化層を形成するに際して
、上記母材金属の被着面に、母材金・肩肉に拡径させて
係合凹部を形成し、次いで、上ｉ［！ｍ母材金属被着面
に、上記係合凹部を埋めるように上記強化層を形成づる
ようにしたことを特徴とする母材金属の強化層形成方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8669684A JPS60230975A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 母材金属の強化層形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8669684A JPS60230975A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 母材金属の強化層形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60230975A true JPS60230975A (ja) | 1985-11-16 |
Family
ID=13894117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8669684A Pending JPS60230975A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 母材金属の強化層形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60230975A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0899053A3 (en) * | 1997-08-29 | 2000-04-05 | Sintokogio Ltd. | A plated product and a method and apparatus for producing the same |
| CN103381539A (zh) * | 2012-05-01 | 2013-11-06 | 福特全球技术公司 | 利用选择性表面处理的缸孔以及制造所述缸孔的方法 |
| US10221806B2 (en) | 2012-05-01 | 2019-03-05 | Ford Global Technologies, Llc | Cylindrical engine bore |
| US10220453B2 (en) | 2015-10-30 | 2019-03-05 | Ford Motor Company | Milling tool with insert compensation |
-
1984
- 1984-04-28 JP JP8669684A patent/JPS60230975A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0899053A3 (en) * | 1997-08-29 | 2000-04-05 | Sintokogio Ltd. | A plated product and a method and apparatus for producing the same |
| CN103381539A (zh) * | 2012-05-01 | 2013-11-06 | 福特全球技术公司 | 利用选择性表面处理的缸孔以及制造所述缸孔的方法 |
| US10221806B2 (en) | 2012-05-01 | 2019-03-05 | Ford Global Technologies, Llc | Cylindrical engine bore |
| US10220453B2 (en) | 2015-10-30 | 2019-03-05 | Ford Motor Company | Milling tool with insert compensation |
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