JPS6114064A - セラミツクス−金属複合体の製造法 - Google Patents
セラミツクス−金属複合体の製造法Info
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- JPS6114064A JPS6114064A JP13361984A JP13361984A JPS6114064A JP S6114064 A JPS6114064 A JP S6114064A JP 13361984 A JP13361984 A JP 13361984A JP 13361984 A JP13361984 A JP 13361984A JP S6114064 A JPS6114064 A JP S6114064A
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- mold
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D13/00—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
- B22D13/04—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of shallow solid or hollow bodies, e.g. wheels or rings, in moulds rotating around their axis of symmetry
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Products (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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、多孔質のセラミックス成型体の気孔中に所望
の金属が完全に浸透されたセラミックス−金属複合体を
製造する方法に関する。
の金属が完全に浸透されたセラミックス−金属複合体を
製造する方法に関する。
〈従来の技術〉
耐摩耗ローラや断熱ローラの胴部外殻材として、金属酸
化物、ケーイ化物、窒化物、金属炭化物、ホウ化物等の
粒子（以下、゛セラミックス粒子と称す。
化物、ケーイ化物、窒化物、金属炭化物、ホウ化物等の
粒子（以下、゛セラミックス粒子と称す。
）と金属との複合体が用いられており、その製造法とし
て、セラミックス粒子を金属溶湯中に投入、攪拌するこ
とにより均一分散化を計かり、その後成形凝固させる方
法や、容器内に粉末を充填しておきこれに金属溶湯を圧
入する方法等を挙げることができる。
て、セラミックス粒子を金属溶湯中に投入、攪拌するこ
とにより均一分散化を計かり、その後成形凝固させる方
法や、容器内に粉末を充填しておきこれに金属溶湯を圧
入する方法等を挙げることができる。
、しかし、大型の製品や円筒状の複合体を工業的に得る
のに適していないばかりか、セラミックス粒子の稠密度
が低く耐摩耗性や断熱性にも劣るという欠点があった。
のに適していないばかりか、セラミックス粒子の稠密度
が低く耐摩耗性や断熱性にも劣るという欠点があった。
〈問題を解決するための手段〉
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、耐摩耗ローラやｌｆＴ熱ローラの胴部外殻
材として使用されるセラミックス−金属複合体を工業的
高生産性の下で製造すると共に、セラミックス粒子の充
填率が高く耐摩耗性や断熱性の優れた複合体の製造法を
提供するにあり、その技術的手段は遠心力鋳造用金型内
に、気孔率１５〜５０％の多孔質の円筒状セラミックス
成型体を装着し、該成型体をＧ Ｎｏ、で２００以上に
回転した後、前記成型体の内面に金属溶湯を注湯し、該
成型体の気孔中に前記溶湯を完全に浸透させるものであ
る。
るところは、耐摩耗ローラやｌｆＴ熱ローラの胴部外殻
材として使用されるセラミックス−金属複合体を工業的
高生産性の下で製造すると共に、セラミックス粒子の充
填率が高く耐摩耗性や断熱性の優れた複合体の製造法を
提供するにあり、その技術的手段は遠心力鋳造用金型内
に、気孔率１５〜５０％の多孔質の円筒状セラミックス
成型体を装着し、該成型体をＧ Ｎｏ、で２００以上に
回転した後、前記成型体の内面に金属溶湯を注湯し、該
成型体の気孔中に前記溶湯を完全に浸透させるものであ
る。
く作 用〉
上記手段によれば、気孔率が１５〜５０％である低気孔
率のセラミックス成型体であっても、該成型体をＧ Ｎ
ｏ、で２００以上に回転させて、所望の金属を遠心力鋳
造するから、該溶湯金属を容易かつ完全に前記成型体の
気孔中に浸透させることができ、耐摩耗性、耐熱性に優
れかつ強度的にも優れたセラミックス−金属複合体を容
易に得ることができる。また、注湯すべき溶湯量を適宜
増量するだけで、前記成型体の気孔に金属が浸透した浸
透層の内面に、鋳造金属からなる内層を容易に形成せし
めることができる。
率のセラミックス成型体であっても、該成型体をＧ Ｎ
ｏ、で２００以上に回転させて、所望の金属を遠心力鋳
造するから、該溶湯金属を容易かつ完全に前記成型体の
気孔中に浸透させることができ、耐摩耗性、耐熱性に優
れかつ強度的にも優れたセラミックス−金属複合体を容
易に得ることができる。また、注湯すべき溶湯量を適宜
増量するだけで、前記成型体の気孔に金属が浸透した浸
透層の内面に、鋳造金属からなる内層を容易に形成せし
めることができる。
〈実施例〉
次に図面を参照して本発明の実施例につき詳述する。
先ず、本発明の製造目的とするセラミックス−金属複合
体について説明する。
体について説明する。
第１図においてユセラミックスー金属複合体１は、多孔
質の円筒状セラミックス成型体２に所望の金属が浸透し
た浸透Ｎ３と、該浸透層３の内面に形成された内Ｎ４と
から構成される。内層４の鋳造金属は、浸透層３の浸透
金属と冶金的に一体鋳造されており、又、内層４が形成
されていない場合もある。
質の円筒状セラミックス成型体２に所望の金属が浸透し
た浸透Ｎ３と、該浸透層３の内面に形成された内Ｎ４と
から構成される。内層４の鋳造金属は、浸透層３の浸透
金属と冶金的に一体鋳造されており、又、内層４が形成
されていない場合もある。
セラミックス成型体２は、セラミックス粒子の焼成によ
り形成され、その材質はＡｌ２Ｏ２、ＺｒＯ２、Ｂｅ０
１Ｔｉｃｓ ＳｉＣ，、ＴｉｒＣＳｉ３Ｎ４等の酸化物
、ケイ化物、窒化物、金属炭化物、ホウ化物が用いられ
る。また、これらのセラミックス材は、目的の耐摩耗性
、断熱性（熱伝導率）、金属とのぬれ性、熱膨張係数、
強度等を考慮して選択される。
り形成され、その材質はＡｌ２Ｏ２、ＺｒＯ２、Ｂｅ０
１Ｔｉｃｓ ＳｉＣ，、ＴｉｒＣＳｉ３Ｎ４等の酸化物
、ケイ化物、窒化物、金属炭化物、ホウ化物が用いられ
る。また、これらのセラミックス材は、目的の耐摩耗性
、断熱性（熱伝導率）、金属とのぬれ性、熱膨張係数、
強度等を考慮して選択される。
セラミックス成型体２の気孔率は、１５〜５０％とする
。気孔率については、０％に近いほどセラミックス本来
の耐摩耗性、断熱性の特性が失なわれず良好であるが、
セラミックスと金属との複合体を形成するためには、セ
ラミックスの気孔中に金属を浸透させるために、最小限
の気孔率を有することが必要になる。気孔率が１５％未
満のときは、セラミックス粒子を小さくすることが必要
で、このため必然的に気孔も小さくなり金属溶湯の十分
な浸透が得られ難く、金属の侵入し゛ない独立気孔が生
じることになり、斯かる部分は脆く品質上の欠陥となる
。一方、５０％を越えると、セラミックス粒子面積が少
なく、本来の耐摩耗性、断熱性の特性が著しく低下する
。
。気孔率については、０％に近いほどセラミックス本来
の耐摩耗性、断熱性の特性が失なわれず良好であるが、
セラミックスと金属との複合体を形成するためには、セ
ラミックスの気孔中に金属を浸透させるために、最小限
の気孔率を有することが必要になる。気孔率が１５％未
満のときは、セラミックス粒子を小さくすることが必要
で、このため必然的に気孔も小さくなり金属溶湯の十分
な浸透が得られ難く、金属の侵入し゛ない独立気孔が生
じることになり、斯かる部分は脆く品質上の欠陥となる
。一方、５０％を越えると、セラミックス粒子面積が少
なく、本来の耐摩耗性、断熱性の特性が著しく低下する
。
また、セラミックス成型体２の肉厚は、製品の直径にも
よるが２ｍｍから３０ｆｉ程度が好ましい。２−未満で
は断熱効果が少なくかつ強度が不足し取り扱い上難があ
り、一方３０鶴を越えると、溶湯金属が全範囲に亘り浸
透し難いからである。
よるが２ｍｍから３０ｆｉ程度が好ましい。２−未満で
は断熱効果が少なくかつ強度が不足し取り扱い上難があ
り、一方３０鶴を越えると、溶湯金属が全範囲に亘り浸
透し難いからである。
このような多孔質セラミックス成型体２の成形方法には
、５０４〜１．５ ｗ（Ｄセラミックス粒子に熱可塑性
結合剤を混合し、成型、焼成する方法、又は、所望の形
状に成形されたウレタンフオームに泥状のセラミックス
の微粒子を吸着させ、セラミックス粒子を焼成すると共
にフオームを消失させる方法等がある。
、５０４〜１．５ ｗ（Ｄセラミックス粒子に熱可塑性
結合剤を混合し、成型、焼成する方法、又は、所望の形
状に成形されたウレタンフオームに泥状のセラミックス
の微粒子を吸着させ、セラミックス粒子を焼成すると共
にフオームを消失させる方法等がある。
セラミックス成型体２に浸透し、また内層４を形成する
金属材質としては、用途により選択されるが、一般には
高級鋳鉄、ダクタイノＪ鋳鉄、鋳鋼、その他合金鋳造材
、゛非鉄金属鋳造材が挙げられる。
金属材質としては、用途により選択されるが、一般には
高級鋳鉄、ダクタイノＪ鋳鉄、鋳鋼、その他合金鋳造材
、゛非鉄金属鋳造材が挙げられる。
この中で、高級鋳鉄は、セラミックス成型体への浸透が
良好である。
良好である。
次に、叙上のセラミックス−金属複合体の製造法につい
て詳述する。
て詳述する。
第２図に示すように、竪型遠心力鋳造用金型５内に、セ
ラミックス成型体２を石綿等の断熱材６を介して装着し
、その上端をバンド７で固定した後、所期の回転の下で
、前記成型体２の気孔中に浸透させると共に内層４を形
成させるべき金属溶湯を注湯樋８によって金型内へ注湯
する。曲回中、９は回転台、１０は金型の砂型底面であ
る。
ラミックス成型体２を石綿等の断熱材６を介して装着し
、その上端をバンド７で固定した後、所期の回転の下で
、前記成型体２の気孔中に浸透させると共に内層４を形
成させるべき金属溶湯を注湯樋８によって金型内へ注湯
する。曲回中、９は回転台、１０は金型の砂型底面であ
る。
第２図では遠心力鋳造手段として竪型遠心力鋳造の例を
示したが、本性は竪型に限らず、水平型、傾斜型等自由
に適用できる。尤も、気孔率の少ないセラミックス成形
体２に金属溶湯を完全に浸透させるには、後述するよう
に遠心力を大きく作用させる必要があるが、安全性が十
分確保されかつ高速回転が得られ易く、経済的な面から
すると竪型遠心力鋳造法が好適である。
示したが、本性は竪型に限らず、水平型、傾斜型等自由
に適用できる。尤も、気孔率の少ないセラミックス成形
体２に金属溶湯を完全に浸透させるには、後述するよう
に遠心力を大きく作用させる必要があるが、安全性が十
分確保されかつ高速回転が得られ易く、経済的な面から
すると竪型遠心力鋳造法が好適である。
セラミックス成型体２の金型５への装着に際しては、石
綿等の断熱材６を介するのがよい。このようにすると、
セラミックス成形体２と金型５のガタッキをなくしかつ
空気の流通があるため、セラミックス内面に注入された
溶湯が容易に外表面に浸透しやすいからである。
綿等の断熱材６を介するのがよい。このようにすると、
セラミックス成形体２と金型５のガタッキをなくしかつ
空気の流通があるため、セラミックス内面に注入された
溶湯が容易に外表面に浸透しやすいからである。
断熱材６を介して金型５に装着されたセラミックス成型
体２は、Ｇ ＮＯ，で２０θ以上に回転される。
体２は、Ｇ ＮＯ，で２０θ以上に回転される。
Ｇ Ｎｏ、は一般に
但し、Ｎ：回転数（ｒｐｍ ）
Ｄ：成型体の外径（釧）
で示され、Ｇ Ｎｏ、が大きくなる程大きな遠心力が作
用する。Ｇ Ｎｏ、が２００未満のときは、成型体２の
気孔率が５０％以下になると、金属溶湯は、成型体２の
全体に亘り完全に浸透するのが困難になり、独立気孔が
多数存在し、その部分の強度が劣ることになる。
用する。Ｇ Ｎｏ、が２００未満のときは、成型体２の
気孔率が５０％以下になると、金属溶湯は、成型体２の
全体に亘り完全に浸透するのが困難になり、独立気孔が
多数存在し、その部分の強度が劣ることになる。
畝上の如く高速回転されたセラミックス成型体２内への
金属溶湯の注湯に際しては、該成型体２を予め４００〜
１２００℃に予熱することが望ましい。
金属溶湯の注湯に際しては、該成型体２を予め４００〜
１２００℃に予熱することが望ましい。
斯かる予熱は金属溶湯の浸透を容易にし、かつ鋳造によ
る熱衝撃により成型体２に割れが生じるのを防止し、ま
た鋳造後の両者の収縮差による割れ防止にも効果がある
。
る熱衝撃により成型体２に割れが生じるのを防止し、ま
た鋳造後の両者の収縮差による割れ防止にも効果がある
。
次に、上記予熱されたセラミックス成型体２内へ所望の
金属溶、湯が注湯されるが、セラミックス−金属複合体
１が得られるが、注湯量を適宜増量するだけで、内Ｍ４
厚さを自由に形成できる。即ち、成型体２に浸透するだ
けの溶湯量を注湯すれば、該内層４は生じないし、それ
より多く溶湯すれば所望の肉厚の内層４が形成される。
金属溶、湯が注湯されるが、セラミックス−金属複合体
１が得られるが、注湯量を適宜増量するだけで、内Ｍ４
厚さを自由に形成できる。即ち、成型体２に浸透するだ
けの溶湯量を注湯すれば、該内層４は生じないし、それ
より多く溶湯すれば所望の肉厚の内層４が形成される。
該内層４は、機械加工により容易に高精度の軸穴を形成
できる等、ローラーへの適用に当っては好適である。
できる等、ローラーへの適用に当っては好適である。
次に、具体的製造実施例を掲げて説明する。
外径φ２５０×内径φ２００鶴、長さ２００ｕＢの断熱
・耐摩耗ローラ用外殻の製造実施例。
・耐摩耗ローラ用外殻の製造実施例。
（１１外径φ２５０×内径φ２００顛、長さ２００ｆｉ
”であって、第１表に示す気孔率のＡｌ２０３のセラミ
ックス成型体を、第２図の如く、竪型遠心力鋳造用金型
内に同心状にセットした。このとき、金型は、内径φ２
８０×長さ２００■Ｒであり、金型内面と成型体外面と
の間に石綿が充填された。
”であって、第１表に示す気孔率のＡｌ２０３のセラミ
ックス成型体を、第２図の如く、竪型遠心力鋳造用金型
内に同心状にセットした。このとき、金型は、内径φ２
８０×長さ２００■Ｒであり、金型内面と成型体外面と
の間に石綿が充填された。
（２） これを、竪型遠心力鋳造１にセントし、第１
表に示すＧ Ｎｏ、で回転させ、注湯前までガスバーナ
ーで赤熱状態までセラミックス成型体を予熱した。
表に示すＧ Ｎｏ、で回転させ、注湯前までガスバーナ
ーで赤熱状態までセラミックス成型体を予熱した。
第 １ 表
（３） 高級鋳鉄３０ｉ＋ｇを１５００℃の温度で注
湯し、凝固完了後、高温で型バランして、熱処理炉にて
徐冷した。
湯し、凝固完了後、高温で型バランして、熱処理炉にて
徐冷した。
（４） この結果、実施例１及び２ともセラミックス
成型体の外面まで高級鋳鉄層が形成されており、セラミ
ックス成型体全体に溶湯が浸透し、完全なるＡｌ１２０
３−高級鋳鉄の複合体が得られた。
成型体の外面まで高級鋳鉄層が形成されており、セラミ
ックス成型体全体に溶湯が浸透し、完全なるＡｌ１２０
３−高級鋳鉄の複合体が得られた。
尚、前記成型体の外面に形成された鋳鉄層は、機械加工
により除去した。
により除去した。
実施例２につき、その横断面における金属組織顕微鏡写
真（Ｘ５０）を第３図に示す。該組織写真より鋳鉄金属
がセラミック反成型体の気孔に完全に充填されているの
が確認される。
真（Ｘ５０）を第３図に示す。該組織写真より鋳鉄金属
がセラミック反成型体の気孔に完全に充填されているの
が確認される。
〈発明の効果〉
以上述べたように、本発明によれば、気孔率が１５〜５
０％のセラミックス成型体を用いて、所望の金属溶湯を
前記成型体にＧＮｏ、２００以上で遠心力鋳造するから
、セラミックスを体積割合で５０％を越えて含有するが
故に耐摩耗性、耐熱性に極めて優れ、しかも鋳造金属の
未浸透部が皆無の高品質のセラミックス−金属複合体を
容易かつ工業的に得ることができる。このように、本発
明は、セラミックスー金属複合体の製造方法として工業
的価値は著大である。
０％のセラミックス成型体を用いて、所望の金属溶湯を
前記成型体にＧＮｏ、２００以上で遠心力鋳造するから
、セラミックスを体積割合で５０％を越えて含有するが
故に耐摩耗性、耐熱性に極めて優れ、しかも鋳造金属の
未浸透部が皆無の高品質のセラミックス−金属複合体を
容易かつ工業的に得ることができる。このように、本発
明は、セラミックスー金属複合体の製造方法として工業
的価値は著大である。
第１図は、本発明の製造法の目的とするセラミックス−
金属複合体及び該複合体の金属浸透前の状態を示すセラ
ミックス成型体の縦断面図、第２図は、竪型遠心力鋳造
法によるセラミックス−金属複合体の製造過程における
竪型遠心力鋳造機の概略要部断面図、第３図は、本発明
実施例のセラミックス−金属複合体の金属組織顕微鏡写
真（５０倍）を示す。 １・・・セラミックス−金属複合体、２・・・セラミッ
クス成型体、３・・・浸透層、４・・・内層、５・・・
遠心力鋳造用金型、７・・・バンド、８・・・注湯樋。 第７図 第３図 ネ
金属複合体及び該複合体の金属浸透前の状態を示すセラ
ミックス成型体の縦断面図、第２図は、竪型遠心力鋳造
法によるセラミックス−金属複合体の製造過程における
竪型遠心力鋳造機の概略要部断面図、第３図は、本発明
実施例のセラミックス−金属複合体の金属組織顕微鏡写
真（５０倍）を示す。 １・・・セラミックス−金属複合体、２・・・セラミッ
クス成型体、３・・・浸透層、４・・・内層、５・・・
遠心力鋳造用金型、７・・・バンド、８・・・注湯樋。 第７図 第３図 ネ
Claims (1)
- １、遠心力鋳造用金型内に、気孔率１５〜５０％の多孔
質の円筒状セラミックス成型体を装着し、該成型体をＧ
＿Ｎ＿Ｏ＿．で２００以上に回転した後、前記成型体の
内面に金属溶湯を注湯し、該成型体の気孔中に前記溶湯
を完全に浸透させることを特徴とするセラミックス−金
属複合体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13361984A JPS6114064A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | セラミツクス−金属複合体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13361984A JPS6114064A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | セラミツクス−金属複合体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6114064A true JPS6114064A (ja) | 1986-01-22 |
| JPH0157989B2 JPH0157989B2 (ja) | 1989-12-08 |
Family
ID=15109050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13361984A Granted JPS6114064A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | セラミツクス−金属複合体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6114064A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6316543U (ja) * | 1986-03-28 | 1988-02-03 | ||
| US5746801A (en) * | 1993-06-18 | 1998-05-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process of producing fluoride glass |
| CN108571443A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-09-25 | 合肥工业大学 | 一种双骨架结合的金属-陶瓷复合缸套及其制造方法 |
| CN111283176A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-06-16 | 昆明理工大学 | 一种挤压辊的制备方法 |
-
1984
- 1984-06-27 JP JP13361984A patent/JPS6114064A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6316543U (ja) * | 1986-03-28 | 1988-02-03 | ||
| US5746801A (en) * | 1993-06-18 | 1998-05-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process of producing fluoride glass |
| CN108571443A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-09-25 | 合肥工业大学 | 一种双骨架结合的金属-陶瓷复合缸套及其制造方法 |
| CN111283176A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-06-16 | 昆明理工大学 | 一种挤压辊的制备方法 |
| CN111283176B (zh) * | 2020-03-16 | 2021-12-07 | 昆明理工大学 | 一种挤压辊的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0157989B2 (ja) | 1989-12-08 |
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