JP2850540B2 - リエントラント型ピストン及びその製造方法 - Google Patents

リエントラント型ピストン及びその製造方法

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JP2850540B2 JP2416476A JP41647690A JP2850540B2 JP 2850540 B2 JP2850540 B2 JP 2850540B2 JP 2416476 A JP2416476 A JP 2416476A JP 41647690 A JP41647690 A JP 41647690A JP 2850540 B2 JP2850540 B2 JP 2850540B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ピストンヘッドに形
成した燃焼室上面に半径方向内向きに先細りに伸びて中
央開口部を形成したリップ部を備えたリエントラント型
ピストン及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、直接噴射式ディーゼル機関の燃焼
室装置としては、実開昭６０−６５３３３号公報に開示
されたものがある。該燃焼室装置は、ピストン頂部に燃
焼室を形成し、この燃焼室の上端部壁面に環状の断熱材
を鋳込んだものである。この燃焼室装置によって、圧縮
行程においては断熱材を燃焼室の他の壁面よりかなりの
高温に保持し、混合気の着火を断熱材の周囲で早期に発
生させることにより着火遅れを短くすると共に、ディー
ゼルノックを防止し、しかも、耐久性、量産性のある燃
焼室を得るようにしたものである。
【０００３】また、異なる材料の挿入体を有するアルミ
ニウムピストンとして、特公昭６０−２５６１９号公報
に開示されたものがある。該公報に開示されたアルミニ
ウムピストンは、高負荷位置に異なる材料の挿入体を有
し、該挿入体がピストン本体のアルミニウムが充填され
る開放凹部を有するものである。該アルミニウムピスト
ンは、気孔の平均孔径が３〜２００μｍであり、開放気
孔の表面から続く層が少なくとも平均孔径の２０倍の厚
さを有し、多孔層が層の全厚にわたって溶融状態で圧入
したピストン本体のアルミニウムで完全に充填されてい
るものである。また、多孔層の厚さが孔径の８０〜１０
０倍である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、リエントラ
ント型ピストンにおける燃焼室では、燃焼室入口即ち燃
焼室開口部のリップ先端部を先細りにシャープに即ち先
端の曲率半径を小さく形成することでスキッシュ流及び
逆スキッシュ流の乱れを増大させ、燃料と空気との混合
が均一化され、燃焼状態が良好になる。しかしながら、
従来のようなアルミニウム製ピストンでは、燃焼室を構
成するリップ部に加わる熱負荷のために、リップ部の溶
解現象、クラック発生等の問題が生じ、リップ先端部を
鋭くするにも先端の曲率半径は１．５Ｒ程度が限界であ
った。
【０００５】また、リエントラント型の燃焼室を有する
アルミニウム等の金属製のピストンを構成する場合、燃
焼室の開口部のリップ部をセラミックスで製作し、該エ
ッジ部の耐熱性、耐変形性を確保する場合に、アルミニ
ウムとセラミックスとのぬれ性が良くないことにより、
両者が強固に結合できず、また、熱膨張係数の差により
繰り返しの熱応力を受けた場合に両者間の境界部に割
れ、クラック等が発生するという現象が発生する。
【０００６】上記のような問題は、例えば、リップ先端
部を構成する口金としてニレジスト等の耐熱合金、或い
は前掲実開昭６０−６５３３３号公報に開示された燃焼
室装置のような断熱材のリップリングを鋳込んだ場合に
も、同様な問題があった。該燃焼室装置では、ピストン
ヘッド部にリップリングを鋳込んでいるため、エンジン
の運転時には応力が過大に発生したり又はピストンヘッ
ド部とリップリングとの間に多くのがたが発生し、リッ
プ部を強化する上で最大のネックとなっている。更に、
リップリングの熱膨張率が大きいと、燃焼室に発生する
温度差によって大きな熱応力が発生し、燃焼室を破壊す
る原因にもなる。
【０００７】また、前掲特公昭６０−２５６１９号公報
に開示された異なる材料の挿入体を有するアルミニウム
ピストンは、熱及び機械的に高く負荷される位置に多孔
質体を挿入して圧力鋳造したものである。ところで、ス
キッシュ流を強めるために燃焼室の開口を形成するリッ
プ部のエッジをシャープにすることが望まれるが、その
ためにはリップ部の耐熱性が重要な要件となる。しかし
ながら、上記公報に開示された多孔質材とアルミニウム
とから成る上記ピストンでは、リップ部に高い耐熱性を
確保することは困難と考えられる。
【０００８】この発明の目的は、上記の課題を解決する
ことであり、ピストンヘッドに形成した燃焼室開口周囲
のリップ部の先端部を反応焼結セラミックスで形成し、
該反応焼結セラミックスの外周にセラミックスウィスカ
ープリフォームを配置し、次いで該ウィスカー成形体の
気孔部にアルミニウム合金溶湯を含浸して複合体を形成
し、更に該複合体の外周にアルミニウム合金のヘッド本
体が位置させ、しかも、焼結時に反応焼結セラミックス
の収縮率はウィスカー成形体の収縮率とほぼ同一のレベ
ルであるので反応焼結セラミックスとウィスカー成形体
とは容易に焼結して一体構造に構成させ、リップ部の先
端部をシャープに形成して高温化でも先端部が溶損しな
いようにしてＨＣ、パティキュレートの発生を抑制する
リエントラント型ピストン及びその製造方法を提供する
ことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、ピストンヘッドに形成したキャビティ上面
に半径方向内向きに先細りに伸びてループ状開口を形成
するリップ部を備えたリエントラント型ピストンにおい
て、耐熱性に富む高温強度を有する気孔率１５％以上の
反応焼結セラミックスから成る前記リップ部の先端部、
体積率６０％以下のセラミックスと金属とから成る前記
先端部の外周に接合した複合体、及び該複合体の外周に
接合した金属から成るヘッド本体を有するリエントラン
ト型ピストンに関する。
【００１０】また、このリエントラント型ピストンにお
いて、前記複合体のセラミックスはセラミックウィスカ
ーであり、前記複合体の金属と前記先端部のセラミック
ス及び前記ヘッド本体の金属と前記複合体のセラミック
スが３次元的に絡み合って前記複合体と前記先端部及び
前記ヘッド本体と前記複合体とが結合されている。
【００１１】また、このリエントラント型ピストンにお
いて、前記先端部における反応焼結セラミックスの表面
に緻密なセラミックスから成る薄膜層を形成する。
【００１２】或いは、この発明は、珪素粉末を主成分と
するスラリーで第１成形体を作製する工程、底面に多孔
質体を有する型のキャビティ中心部に前記第１成形体を
配置する工程、前記型内へセラミックウィスカー又はセ
ラミック粒子を含むスラリーを注入して該スラリーを吸
水固化して前記第１成形体に第２成形体が接合した複合
成形体を作製する工程、前記複合成形体を窒素ガス雰囲
気で焼成して前記第１成形体の珪素を転化させて反応焼
結セラミックスにし且つ前記第２成形体のセラミックス
を若干焼結させて焼結体にする工程、前記焼結体の気孔
部にアルミニウム合金溶湯を含浸させる工程、から成る
リエントラント型ピストンの製造方法に関する。
【００１３】又は、この発明は、回転する筒状多孔質型
のキャビティ内にセラミックウィスカー又はセラミック
粒子を含むスラリーを注入する工程、前記スラリーを前
記多孔質型に着肉させて第１成形体を形成する工程、該
第１成形体内側に珪素粉末を主成分とするスラリーを注
入して該スラリーを吸水固化して前記第１成形体に第２
成形体を接合した複合成形体を作製する工程、前記複合
成形体を窒素ガス雰囲気で焼成して前記第１成形体の珪
素を転化させて反応焼結セラミックスにし且つ前記第２
成形体のセラミックスを若干焼結させて焼結体にする工
程、前記焼結体の気孔部にアルミニウム合金溶湯を含浸
させる工程、から成るリエントラント型ピストンの製造
方法に関する。
【００１４】また、このリエントラント型ピストンの製
造方法において、前記複合成形体を窒素ガス雰囲気で焼
成した後に、有機珪素ポリマー液に浸漬して有機珪素ポ
リマーを付着させ、次いで該有機珪素ポリマーを熱分解
させて表面に緻密なセラミックス薄膜層を形成したもの
である。
【００１５】
【作用】この発明によるリエントラント型ピストン及び
その製造方法は、上記のように構成されており、次のよ
うに作用する。即ち、このリエントラント型ピストン
は、耐熱性に富み且つ高温強度を有し且つ気孔率１５％
以上の反応焼結セラミックスから成るリップ部の先端部
を形成し、体積率６０％以下のセラミックスと金属とか
ら成る前記先端部の周囲に接合した複合体、及び該複合
体の周囲に接合した金属から成るヘッド本体から形成し
たので、焼結時に反応焼結セラミックスの収縮率はウィ
スカー成形体の収縮率とほぼ同一のレベルであり、反応
焼結セラミックスとウィスカー成形体とは容易に焼結し
て一体構造に構成され、従って先端部を０．５Ｒ程度に
までシャープに形成することができ、スキッシュ流及び
逆スキッシュ流の乱れを増大させ、燃料と空気との混合
が均一化され、ＮＯX 、ＨＣ、スモーク等の発生を抑制
した燃焼状態を良好にする。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるリエ
ントラント型ピストン及びその製造方法の実施例を説明
する。図１はこの発明によるリエントラント型ピストン
の一実施例を示す概略断面図及び図２は図１の符号Ａ部
分の拡大断面図である。
【００１７】この発明は、図１に示すように、ピストン
ヘッド２に形成した燃焼室１となるキャビティの上面に
半径方向内向きに先細りに伸びてループ状開口４を形成
したリップ部３を備えたリエントラント型ピストンに関
するものであり、特に、ピストンヘッド２は、スキッシ
ュ流及び逆スキッシュ流を増強できるようにリップ部の
先端部の耐熱性を確保してシャープに形成することであ
り、リップ部３を構成するセラミックス製先端部５と該
先端部５の外周側に接合したセラミックスと金属とから
成る複合体６と該複合体６の外周側に接合した金属から
成るヘッド本体７から構成したものである。
【００１８】このリエントラント型ピストンは、図２に
示すように、リップ部３の先端部５を耐熱性に富む高温
強度を有する気孔率１５％以上の気孔８を有する反応焼
結セラミックス９から作製し、該先端部５の外周に接合
した複合体６を体積率６０％以下のセラミックス１０と
金属１１とから作製し、更に、複合体６の外周に接合し
た金属１２から成るヘッド本体７を有するものである。
図２では、先端部５の外周面には周方向に沿って溝１５
が形成され、該溝１５に複合体６が入り込んだ構造にな
り、先端部５と複合体６とは更に構造的にも強固に結合
している。
【００１９】複合体６の一部を構成するセラミックス１
０は、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等
のセラミックウィスカー又は窒化珪素、炭化珪素等のセ
ラミック粒子を含むスラリーを気孔が残る程度に若干焼
結したセラミック焼結体であり、また、複合体６のセラ
ミックス１０の気孔部に含浸された金属１１はヘッド本
体７を構成する金属と同一金属であり、ここではアルミ
ニウムをベースにしたアルミニウム合金である。そし
て、複合体６の金属１１とリップ部３の先端部５のセラ
ミックス９とは３次元的に絡み合って複合体６と先端部
５とは結合されている。更に、ヘッド本体７の金属１２
と複合体６のセラミックス１０が３次元的に絡み合って
複合体６とヘッド本体７とは結合されている。
【００２０】更に、このリエントラント型ピストンにお
いて、リップ部３の先端部５における反応焼結セラミッ
クス９の表面１４には緻密なセラミックスから成る薄膜
層１３が形成されている。この薄膜層１３は、例えば、
反応焼結セラミックス９の表面１４にトルエンで希釈し
たポリカルボシラン溶液、ポリシラザン溶液等の有機珪
素ポリマー液を塗布し、該有機珪素ポリマーを９００℃
の窒素ガス中で熱分解することで形成することができ
る。この反応焼結セラミックス９の表面１４にセラミッ
ク製薄膜層１３を形成することで、先端部５の表面に気
孔８が閉塞され、先端部５の強度及び熱伝導率を向上さ
せることができる。
【００２１】次に、この発明によるリエントラント型ピ
ストンの製造方法の一実施例を説明する。このリエント
ラント型ピストンの製造方法は、珪素粉末を主成分とす
るスラリーで第１成形体を作製する工程、底面に多孔質
体を有する型のキャビティ中心部に前記第１成形体を配
置する工程、前記型内へセラミックウィスカー又はセラ
ミック粒子を含むスラリーを注入して該スラリーを吸水
固化して前記第１成形体に第２成形体が接合した複合成
形体を作製する工程、前記複合成形体を窒素ガス雰囲気
で焼成して前記第１成形体の珪素を転化させて反応焼結
セラミックスにし且つ前記第２成形体のセラミックスを
若干焼結させて焼結体にする工程、及び前記焼結体の気
孔部にアルミニウム合金溶湯を含浸させる工程から成る
ものである。
【００２２】上記リエントラント型ピストンの製造方法
を具体的に説明すると、珪素粉末を主成分とするスラリ
ーで第１成形体を作製する工程として、平均粒径１０μ
ｍの珪素Ｓｉ粉末に水、解こう剤を加え、ボールミルに
よって２４時間混合し、スラリーＡを得た。上記スラリ
ーＡを用いてスリップキャスティングによって、内径φ
３６ｍｍ及び外径φ５０ｍｍを有し且つ外周に沿って溝
１５（図２参照）を形成したリング状の第１成形体を作
製した。他方、セラミックウィスカー又はセラミック粒
子を含むスラリーを作製する工程として、同様に、窒化
珪素ウィスカーに水、解こう剤を加えて混合し、窒化珪
素ウィスカーを配合したスラリーＢを作製した。
【００２３】次いで、この第１成形体を多孔質体である
石膏型の上に設置し、この第１成形体を中心にして内径
φ７０ｍｍで且つ高さ５０ｍｍの中実体の円筒体を石膏
型の上に立てて配置した。この円筒体の中へスラリーＢ
を注入した後、スラリーＢから水分を吸水し固化させて
中子を取外した。これによって、珪素粒子のみで構成さ
れる第１成形体が内側に形成され、該第１成形体の外側
にセラミックウィスカーで構成される第２成形体が形成
された。即ち、第１成形体と第２成形体とが一体に接合
された複合成形体が作製された。このような成形方法と
しては、例えば、本出願人に係わる出願である特願平２
−２４６３２８号等で開示したものがある。
【００２４】複合成形体を乾燥させた後に、該複合成形
体を１４００℃以下の温度で窒素ガス雰囲気中で焼成
し、第１成形体の珪素を反応焼結セラミックスに転化さ
せると共に、第２成形体のウィスカーセラミックスを気
孔が存在する状態に若干焼結させる程度に焼成して焼結
体にした。即ち、反応焼結セラミックス部とウィスカー
セラミックスプリフォーム部とから成る焼結体を作製し
た。
【００２５】次いで、反応焼結セラミックスから成る部
分の表面に、有機珪素ポリマー液であるトルエンで希釈
したポリカルボシラン溶液に浸漬して該表面に有機珪素
ポリマーを塗布し、次いで９００℃の窒素ガス雰囲気中
で該有機珪素ポリマーを熱分解させて反応焼結セラミッ
クスから成る部分の表面に緻密なセラミックス薄膜層１
３（図２参照）を形成した。
【００２６】次に、反応焼結セラミックスとウィスカー
セラミックスの焼結体とから成る焼結体を、ピストンヘ
ッド２を形成するためのるつぼ内に入れ、高圧下でＡｌ
−Ｓｉ合金溶湯（以下、アルミニウム合金溶湯という）
を鋳込んで、該アルミニウム合金溶湯をウィスカーセラ
ミックスプリフォーム部に形成されている気孔に含浸さ
せ、アルミニウム合金が含浸された焼結体を切削加工し
てリエントラント型ピストンのピストンヘッド２を製作
した。従って、このピストンヘッド２は、反応焼結セラ
ミックス−セラミックスウィスカープリフォーム−アル
ミニウム合金の３者が一体化された構造を得ることがで
きた。
【００２７】更に、この発明によるリエントラント型ピ
ストンの製造方法の別の実施例を説明する。このリエン
トラント型ピストンの製造方法は、回転する筒状多孔質
型のキャビティ内にセラミックウィスカー又はセラミッ
ク粒子を含むスラリーを注入する工程、前記スラリーを
前記多孔質型に着肉させて第１成形体を形成する工程、
該第１成形体内側に珪素粉末を主成分とするスラリーを
注入して該スラリーを吸水固化して前記第１成形体に第
２成形体を接合した複合成形体を作製する工程、前記複
合成形体を窒素ガス雰囲気で焼成して前記第１成形体の
珪素を転化させて反応焼結セラミックスにし且つ前記第
２成形体のセラミックスを若干焼結させて焼結体にする
工程、前記焼結体の気孔部にアルミニウム合金溶湯を含
浸させる工程から成るものである。
【００２８】上記実施例のリエントラント型ピストンの
製造方法を具体的に説明すると、上記実施例で製作した
スラリーＡ及びスラリーＢを使用する。筒状多孔質型と
しての石膏型は、径方向の肉厚５０ｍｍ、内径７０ｍ
ｍ、外径１７０ｍｍ及び中厚み６０ｍｍのドーナツ状の
型に形成され、キャビティ即ち穴の両サイドをゴム型で
封じた。ゴム型の中心には、φ１０ｍｍの穴が明いてお
り、スラリーを供給できるスラリー注入口を構成してい
る。この石膏型を回転させながら、スラリー注入口から
セラミックウィスカー又はセラミック粒子を含むスラリ
ーＢを所定量注入する。このような成形方法としては、
例えば、本出願人に係わる出願である特願平２−２４６
３２８号等で開示したものがある。
【００２９】スラリーを石膏型に着肉させて第１成形体
を形成するが、該第１成形体が完全に固化していないう
ちに、該第１成形体内側に珪素粉末を主成分とするスラ
リーＡを注入して該スラリーＡを吸水固化して前記第１
成形体に第２成形体を接合した複合成形体、即ち、径方
向にスラリーＡ、スラリーＡとスラリーＢとの混合体及
びスラリーＢから成る連続的に組成の変化すう複合成形
体が作製されることになる。
【００３０】複合成形体を乾燥させた後に、該複合成形
体を１４００℃以下の温度で窒素ガス雰囲気中で焼成
し、第１成形体の珪素を反応焼結セラミックスに転化さ
せると共に、第２成形体のウィスカーセラミックスを気
孔が存在する状態に若干焼結させる程度に焼成して焼結
体にした。即ち、反応焼結セラミックス部とウィスカー
セラミックスプリフォーム部とから成る焼結体を作製し
た。
【００３１】次いで、反応焼結セラミックスから成る部
分の表面に、有機珪素ポリマー液であるトルエンで希釈
したポリカルボシラン溶液に浸漬して該表面に有機珪素
ポリマーを塗布し、次いで９００℃の窒素ガス雰囲気中
で該有機珪素ポリマーを熱分解させて反応焼結セラミッ
クスから成る部分の表面に緻密なセラミックス薄膜層１
３（図３参照）を形成した。
【００３２】次に、反応焼結セラミックスとウィスカー
セラミックスの焼結体とから成る焼結体を、ピストンヘ
ッド２を形成するためのるつぼ内に入れ、高圧下でＡｌ
−Ｓｉ合金溶湯（以下、アルミニウム合金溶湯という）
を鋳込んで、該アルミニウム合金溶湯をウィスカーセラ
ミックスプリフォーム部に形成されている気孔に含浸さ
せ、アルミニウム合金が含浸された焼結体を切削加工し
てリエントラント型ピストンのピストンヘッド２を製作
した。従って、このピストンヘッド２は、反応焼結セラ
ミックス・セラミックスウィスカープリフォーム・アル
ミニウム合金の３者が一体化された構造を得ることがで
きた。
【００３３】
【発明の効果】この発明によるリエントラント型ピスト
ン及びその製造方法は、上記のように構成されており、
次のような効果を有する。即ち、この発明によるリエン
トラント型ピストンは、ピストンヘッドに形成したキャ
ビティ上面に半径方向内向きに先細りに伸びてループ状
開口を形成するリップ部を備えたリエントラント型ピス
トンにおいて、耐熱性に富む高温強度を有する気孔率１
５％以上の反応焼結セラミックスから成る前記リップ部
の先端部、体積率６０％以下のセラミックスと金属とか
ら成る前記先端部の外周に接合した複合体、及び該複合
体の外周に接合した金属から成るヘッド本体を有するの
で、リップ部の先端部は耐熱性に優れた反応焼結セラミ
ックスで形成され、先端部をシャープ即ちエッジを０．
５Ｒ程度にまで鋭く形成することができる。その結果、
リップ部の先端部を高温下でも溶損することがなく、鋭
角状態を維持してスキッシュ流及び逆スキッシュ流の乱
れを増大させ、燃料と空気との混合が均一化され、ＮＯ
X 或いはＨＣ、スモーク等のパティキュレイの発生を抑
制した燃焼状態を確保できる。
【００３４】また、このリエントラント型ピストンで
は、前記複合体のセラミックスはセラミックウィスカー
であり、前記複合体の金属と前記先端部のセラミックス
及び前記ヘッド本体の金属と前記複合体のセラミックス
が３次元的に絡み合って前記複合体と前記先端部及び前
記ヘッド本体と前記複合体とが結合されているので、各
境界即ち前記先端部と中間の前記複合体及び前記複合体
と前記ヘッド本体とを熱応力に影響されることなく強固
に接合できる。
【００３５】また、このリエントラント型ピストンで
は、前記先端部における反応焼結セラミックスの表面に
は緻密なセラミックスから成る薄膜層が形成されている
ので、前記先端部の表面の気孔が閉塞され、前記先端部
の強度を増強すると共に、熱伝導を向上させ、前記先端
部で受けた熱エネルギーは該先端部から複合体、ヘッド
本体、ピストンリング次いでシリンダライナへと外部に
放出され、前記先端部のみがヒートスポットになって溶
損するようなことを防止できる。
【００３６】この発明によるリエントラント型ピストン
の製造方法は、珪素粉末を主成分とするスラリーで第１
成形体を作製する工程、底面に多孔質体を有する型のキ
ャビティ中心部に前記第１成形体を配置する工程、前記
型内へセラミックウィスカー又はセラミック粒子を含む
スラリーを注入して該スラリーを吸水固化して前記第１
成形体に第２成形体が接合した複合成形体を作製する工
程、前記複合成形体を窒素ガス雰囲気で焼成して前記第
１成形体の珪素を転化させて反応焼結セラミックスにし
且つ前記第２成形体のセラミックスを若干焼結させて焼
結体にする工程、前記焼結体の気孔部にアルミニウム合
金溶湯を含浸させる工程から成るので、反応焼結セラミ
ックスは焼結時に収縮率がセラミックウィスカー成形体
の収縮率とほぼ同じレベルであるから、反応焼結セラミ
ックスとセラミックウィスカー成形体とは容易に一体的
に焼結されることになる。
【００３７】或いは、この発明によるリエントラント型
ピストンの製造方法は、回転する筒状多孔質型のキャビ
ティ内にセラミックウィスカー又はセラミック粒子を含
むスラリーを注入する工程、前記スラリーを前記多孔質
型に着肉させて第１成形体を形成する工程、該第１成形
体内側に珪素粉末を主成分とするスラリーを注入して該
スラリーを吸水固化して前記第１成形体に第２成形体を
接合した複合成形体を作製する工程を有するので、異な
った組成の接合した成形体を容易に製作することがで
き、しかも境界部分は強固に接合された成形体を形成で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるリエントラント型ピストンの一
実施例を示す概略断面図である。
【図２】図１の符号Ａ部分の一実施例を示す拡大断面図
である。
【図３】図１の符号Ａ部分の別の実施例を示す拡大断面
図である。
【符号の説明】
１ 燃焼室 ２ ピストンヘッド ３ リップ部 ４ 開口 ５ 先端部 ６ 複合体 ７ ヘッド本体 ８ 気孔 ９ 反応焼結セラミックス １０ セラミックス（焼結体） １１，１２ 金属 １３ 薄膜層 １４ 表面 １５ 溝
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02F 3/00 F02F 3/00 301 F02F 3/00 302 F02F 3/26 B22D 19/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ピストンヘッドに形成したキャビティ上面
    に半径方向内向きに先細りに伸びてループ状開口を形成
    するリップ部を備えたリエントラント型ピストンにおい
    て、耐熱性に富む高温強度を有する気孔率１５％以上の
    反応焼結セラミックスから成る前記リップ部の先端部、
    体積率６０％以下のセラミックスと金属とから成る前記
    先端部の外周に接合した複合体、及び該複合体の外周に
    接合した金属から成るヘッド本体を有するリエントラン
    ト型ピストン。
  2. 【請求項２】前記複合体のセラミックスはセラミックウ
    ィスカーであり、前記複合体の金属と前記先端部のセラ
    ミックス及び前記ヘッド本体の金属と前記複合体のセラ
    ミックスが３次元的に絡み合って前記複合体と前記先端
    部及び前記ヘッド本体と前記複合体とが結合されている
    請求項１に記載のリエントラント型ピストン。
  3. 【請求項３】前記先端部における反応焼結セラミックス
    の表面には緻密なセラミックスから成る薄膜層が形成さ
    れている請求項１に記載のリエントラント型ピストン。
  4. 【請求項４】珪素粉末を主成分とするスラリーで第１成
    形体を作製する工程、底面に多孔質体を有する型のキャ
    ビティ中心部に前記第１成形体を配置する工程、前記型
    内へセラミックウィスカー又はセラミック粒子を含むス
    ラリーを注入して該スラリーを吸水固化して前記第１成
    形体に第２成形体が接合した複合成形体を作製する工
    程、前記複合成形体を焼成して前記第１成形体の珪素を
    転化させて反応焼結セラミックスにし且つ前記第２成形
    体のセラミックスを若干焼結させて焼結体にする工程、
    次いで前記焼結体の気孔部にアルミニウム合金溶湯を含
    浸させる工程、から成るリエントラント型ピストンの製
    造方法。
  5. 【請求項５】回転する筒状多孔質型のキャビティ内にセ
    ラミックウィスカー又はセラミック粒子を含むスラリー
    を注入する工程、前記スラリーを前記多孔質型に着肉さ
    せて第１成形体を形成する工程、該第１成形体内側に珪
    素粉末を主成分とするスラリーを注入して該スラリーを
    吸水固化して前記第１成形体に第２成形体を接合した複
    合成形体を作製する工程、前記複合成形体を焼成して前
    記第１成形体の珪素を転化させて反応焼結セラミックス
    にし且つ前記第２成形体のセラミックスを若干焼結させ
    て焼結体にする工程、次いで前記焼結体の気孔部にアル
    ミニウム合金溶湯を含浸させる工程、から成るリエント
    ラント型ピストンの製造方法。
  6. 【請求項６】前記複合成形体を窒素ガス雰囲気で焼成し
    た後に、有機珪素ポリマーを付着させ、次いで該有機珪
    素ポリマーを熱分解させて表面に緻密なセラミックス薄
    膜層を形成した請求項４又は５に記載のリエントラント
    型ピストンの製造方法。
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