JPS58180752A - 内燃機関用ピストンおよびその製造方法 - Google Patents
内燃機関用ピストンおよびその製造方法Info
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- JPS58180752A JPS58180752A JP57062960A JP6296082A JPS58180752A JP S58180752 A JPS58180752 A JP S58180752A JP 57062960 A JP57062960 A JP 57062960A JP 6296082 A JP6296082 A JP 6296082A JP S58180752 A JPS58180752 A JP S58180752A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
- F02F7/0087—Ceramic materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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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】
本発明は内燃機関用ピストンおよびその製造方法に係り
、特に金属から成るピストン本体の頂部にセラミック耐
射層を形成して成るピストンおよびその製造方法に関す
る。
、特に金属から成るピストン本体の頂部にセラミック耐
射層を形成して成るピストンおよびその製造方法に関す
る。
内燃機関用ピストンの燃焼室に臨む頂部の近傍は、爆発
に伴う圧力と熱とt直接受けるために、機械的応力およ
び熱的応力が複合されて負荷されることになる。これら
の応力の内、熱的応力については、高温に長時間さらさ
れることによる熱的負荷、爆発時と吸気時におけるピス
トン頂部近傍の表面での加熱および冷却に伴う熱的疲労
、およびエンジンの運転時と停止時における加熱および
冷却に伴う熱的疲労がある。さらにジーゼルエンジン用
ピストンにおいては、低質燃料が使用されるために、燃
焼室での燃焼により生成される腐蝕性燃焼生成物によっ
てもたらされる腐蝕をも考慮しなければならない。この
ように、内燃機関用ピストンは高温強度、耐熱性および
耐蝕性に優れたものでなければならない。
に伴う圧力と熱とt直接受けるために、機械的応力およ
び熱的応力が複合されて負荷されることになる。これら
の応力の内、熱的応力については、高温に長時間さらさ
れることによる熱的負荷、爆発時と吸気時におけるピス
トン頂部近傍の表面での加熱および冷却に伴う熱的疲労
、およびエンジンの運転時と停止時における加熱および
冷却に伴う熱的疲労がある。さらにジーゼルエンジン用
ピストンにおいては、低質燃料が使用されるために、燃
焼室での燃焼により生成される腐蝕性燃焼生成物によっ
てもたらされる腐蝕をも考慮しなければならない。この
ように、内燃機関用ピストンは高温強度、耐熱性および
耐蝕性に優れたものでなければならない。
このような条件を満たす材料として、セラミックが有望
であり、ピストンの頂部をセラミックによって構成した
ものが提案されている。このようなピストンは耐熱性お
よび耐蝕性の点で従来のピストンに対して大きな優位性
を示すものである。
であり、ピストンの頂部をセラミックによって構成した
ものが提案されている。このようなピストンは耐熱性お
よび耐蝕性の点で従来のピストンに対して大きな優位性
を示すものである。
ところで金属から成るピストン本体の頂部にセラミック
を複合させる方法には、ピストンの頂部をセラミック構
成体によってつくり、このセラミック構成体を鋳造によ
る鋳込み等の方法によってピストン本体に結合する方法
、ボルト等の結合手段によってセラミック構成体をピス
トン本体に結合する方法、および金属から成るピストン
本体の頂部に溶射によってセラミック層を形成する方法
がある。本発明はこれらの内、ピストン頂部をセラミッ
ク溶射層によって被覆したピストンおよびその製造方法
に係るものである。
を複合させる方法には、ピストンの頂部をセラミック構
成体によってつくり、このセラミック構成体を鋳造によ
る鋳込み等の方法によってピストン本体に結合する方法
、ボルト等の結合手段によってセラミック構成体をピス
トン本体に結合する方法、および金属から成るピストン
本体の頂部に溶射によってセラミック層を形成する方法
がある。本発明はこれらの内、ピストン頂部をセラミッ
ク溶射層によって被覆したピストンおよびその製造方法
に係るものである。
従来より行なわれている内燃機関のピストンの頂部にセ
ラミックを溶射する方法においては、金属製のピストン
の頂部表面にあらかじめスチールグリッドでプラストし
て可及的に荒い凹凸の表面状態としていた。これはピス
トン頂11に形成されるセラミック溶射層とピストン本
体を構成する金属との結合が、ケミカルボンドではなく
メカニカルボンドだからである。しかし上記のような凹
凸によるセラミック層とピストン本体との結合は十分な
強度をもたらすものではなかった。すなわち従来のセラ
ミック溶射被覆型のピストンの最大の問題点は、セラミ
ック溶射層とピストン本体との熱膨張係数に差があるた
めに、高温で運転している際にセラミック溶射層と金属
素地との間に高い歪応力が発生していた。この応力の一
部はセラミック溶射層中に存在する気孔によっである程
度は吸収されるが、セラミック溶射層とピストン本体と
の結合を確実に保証するものではなく、セラミック溶射
層がやがて剥離あるいは亀裂に至るという欠陥があった
。
ラミックを溶射する方法においては、金属製のピストン
の頂部表面にあらかじめスチールグリッドでプラストし
て可及的に荒い凹凸の表面状態としていた。これはピス
トン頂11に形成されるセラミック溶射層とピストン本
体を構成する金属との結合が、ケミカルボンドではなく
メカニカルボンドだからである。しかし上記のような凹
凸によるセラミック層とピストン本体との結合は十分な
強度をもたらすものではなかった。すなわち従来のセラ
ミック溶射被覆型のピストンの最大の問題点は、セラミ
ック溶射層とピストン本体との熱膨張係数に差があるた
めに、高温で運転している際にセラミック溶射層と金属
素地との間に高い歪応力が発生していた。この応力の一
部はセラミック溶射層中に存在する気孔によっである程
度は吸収されるが、セラミック溶射層とピストン本体と
の結合を確実に保証するものではなく、セラミック溶射
層がやがて剥離あるいは亀裂に至るという欠陥があった
。
このような問題点を解決するために、ピストン本体を構
成する金属素地の表面に密着性の良い金属を薄(溶射し
て下地層を形成し、この下地層の上にセラミックを溶射
する試みがなされていた。
成する金属素地の表面に密着性の良い金属を薄(溶射し
て下地層を形成し、この下地層の上にセラミックを溶射
する試みがなされていた。
また上記下地層の上にさらにセラミックと金属との複合
材を溶射していわゆる中間層を形成し、この中間層の上
にさらにセラミックを溶射するという方法が行なわれて
いた。しかしながらこのような対策によっても、高温作
動時におけるセラミック溶射被覆層の剥離や亀裂発生の
防止は十分には達成されず、セラミック溶射層とピスト
ン本体との間の結合強度も十分ではない。またこのよう
な対策によれば異種材料の溶射層を複数回形成する必要
があり、このために工程数が多(なるという欠点を生ず
るとともに、コスト的にも不利なものになる。
材を溶射していわゆる中間層を形成し、この中間層の上
にさらにセラミックを溶射するという方法が行なわれて
いた。しかしながらこのような対策によっても、高温作
動時におけるセラミック溶射被覆層の剥離や亀裂発生の
防止は十分には達成されず、セラミック溶射層とピスト
ン本体との間の結合強度も十分ではない。またこのよう
な対策によれば異種材料の溶射層を複数回形成する必要
があり、このために工程数が多(なるという欠点を生ず
るとともに、コスト的にも不利なものになる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、ピストン本体の頂部に形成されたセラミック溶射層
とピストン本体との間における剥離や、セラミック溶射
層の亀裂等を効果的に防止するようにした内燃機関用ピ
ストンおよびその製造方法を提供するものである。特に
本発明においてはピストン本体とセラミック溶射層とを
結合するために多孔質の金属成形体が用いられており、
この金属成形体によってピストン本体とセラミック溶射
層が強固に結合されるようになっている。
て、ピストン本体の頂部に形成されたセラミック溶射層
とピストン本体との間における剥離や、セラミック溶射
層の亀裂等を効果的に防止するようにした内燃機関用ピ
ストンおよびその製造方法を提供するものである。特に
本発明においてはピストン本体とセラミック溶射層とを
結合するために多孔質の金属成形体が用いられており、
この金属成形体によってピストン本体とセラミック溶射
層が強固に結合されるようになっている。
しかもこの金属成形体の気孔部にはまずピストン本体を
構成する金属かはぼ完全に充填され、この後に上記金属
を選択的に除去することにより金属成形体の一部に再び
気孔部を形成し、この気孔部によってセラミック溶射層
を金属成形体を介してピストン本体と結合するようにし
ている。
構成する金属かはぼ完全に充填され、この後に上記金属
を選択的に除去することにより金属成形体の一部に再び
気孔部を形成し、この気孔部によってセラミック溶射層
を金属成形体を介してピストン本体と結合するようにし
ている。
本発明において用いられる金属成形体は所定の気孔率を
有する多孔質のものであって、その気孔率は30%〜9
0チの範囲のものが望ましく、さらに45.−〜65g
6のものがより好ましい。このような多孔質の金属成形
体は、例えば金属繊維集合体によって構成される。すな
わち例えば5〜500声の太さの鉄基合金あるいは銅基
合金の金属繊維の集合体を用い、この集合体を所定の形
状に成形したものであってよい。この金属繊維集合体は
、金属繊維集合体させるようVC,I、て塊状にしたも
のであってもよいが、交錯点t−接合するために焼結を
行ない、これによってスポットウェルディング効果を得
るようにしてもよい。ま九この焼結工程は成形工程のI
IK行なってもよく、あるいは後に行なってもよい。
有する多孔質のものであって、その気孔率は30%〜9
0チの範囲のものが望ましく、さらに45.−〜65g
6のものがより好ましい。このような多孔質の金属成形
体は、例えば金属繊維集合体によって構成される。すな
わち例えば5〜500声の太さの鉄基合金あるいは銅基
合金の金属繊維の集合体を用い、この集合体を所定の形
状に成形したものであってよい。この金属繊維集合体は
、金属繊維集合体させるようVC,I、て塊状にしたも
のであってもよいが、交錯点t−接合するために焼結を
行ない、これによってスポットウェルディング効果を得
るようにしてもよい。ま九この焼結工程は成形工程のI
IK行なってもよく、あるいは後に行なってもよい。
このような金属成形体はピストン本体を鋳造するための
鋳型内圧配される。そしてこの鋳型円にはピストン本体
を構成する金属の溶融体が供給され、直ちにピストンの
内部形状を形成するための雄型を構成するパンチmt−
下降させ、好ましくは加圧鋳造によってピストン本体が
成形される。この時にピストン本体を構成する溶融金属
は上記金属成形体の気孔部に完全に充填されるとともに
、凝固されてピストン本体を形成することになる。
鋳型内圧配される。そしてこの鋳型円にはピストン本体
を構成する金属の溶融体が供給され、直ちにピストンの
内部形状を形成するための雄型を構成するパンチmt−
下降させ、好ましくは加圧鋳造によってピストン本体が
成形される。この時にピストン本体を構成する溶融金属
は上記金属成形体の気孔部に完全に充填されるとともに
、凝固されてピストン本体を形成することになる。
従ってここで得られるピストン本体は、その上部に上記
金属成形体が一体にかつ強固に結合されたものである。
金属成形体が一体にかつ強固に結合されたものである。
次に金属成形体が上部に結合されたピストン本体を腐蝕
液内に導き、上記金属成形体の頂11に充填されたピス
トン本体を構成する金属t−選択的に除去する。上記ピ
ストン本体がアルミニウム合金から構成されるとともに
、多孔質の金属成形体が鉄基合金からなる場合には、水
酸化ナトリウムによってエツチングが行なわれ、これ罠
よって金属成形体の頂部側に充填されたアルミニウム合
金のみが選択的に除去されることになる。この結果ピス
トンの頂部側において、金属成形体の訝面に11再び気
孔部が形成されることになる。このよ5にしてセラミッ
ク溶射1C極めて好都合な表面状緒のピストン本体が得
られる。
液内に導き、上記金属成形体の頂11に充填されたピス
トン本体を構成する金属t−選択的に除去する。上記ピ
ストン本体がアルミニウム合金から構成されるとともに
、多孔質の金属成形体が鉄基合金からなる場合には、水
酸化ナトリウムによってエツチングが行なわれ、これ罠
よって金属成形体の頂部側に充填されたアルミニウム合
金のみが選択的に除去されることになる。この結果ピス
トンの頂部側において、金属成形体の訝面に11再び気
孔部が形成されることになる。このよ5にしてセラミッ
ク溶射1C極めて好都合な表面状緒のピストン本体が得
られる。
次ニコノヒストン本体と結合されている金属成形体の上
面にセラミック溶射層が形成される。ここで用いられる
セラミックとしては、安定化あるいは部分安定化ジルコ
ニア(酸化カルシウムあるいは酸化イッ) IJウムで
安定化あるいは部分安定化処理を施したジルコニア)や
アルミナ等の酸化物系セラミック、あるいはタングステ
ンカーバイド等の非酸化物系セラミックが用いられ、こ
れらの中から選択されたセラミックはプラズマ溶射等の
方法Vこより金属成形体の表面に溶射され、センミック
溶射層が形成される。
面にセラミック溶射層が形成される。ここで用いられる
セラミックとしては、安定化あるいは部分安定化ジルコ
ニア(酸化カルシウムあるいは酸化イッ) IJウムで
安定化あるいは部分安定化処理を施したジルコニア)や
アルミナ等の酸化物系セラミック、あるいはタングステ
ンカーバイド等の非酸化物系セラミックが用いられ、こ
れらの中から選択されたセラミックはプラズマ溶射等の
方法Vこより金属成形体の表面に溶射され、センミック
溶射層が形成される。
なおセラミックとして安定化ジルコニアを採用すると、
アルミニウム合金からなるピストン本体との結合強度が
より高まり、剥離等の恐れのないピストンが得られる。
アルミニウム合金からなるピストン本体との結合強度が
より高まり、剥離等の恐れのないピストンが得られる。
これは安定化ジルコニアの熱膨張係数が約10 X 1
0=/”Cであり、他のセラミックの熱膨訣係数の約2
倍の値であって、約2゜X 10−’/℃ のアルミ
ニウム合金とよりマツチングし易いことによる。また安
定化ジルコニアは他のセラミックと比較して靭性が高い
ためにセラミック溶射層自体の強度も大きくなる。
0=/”Cであり、他のセラミックの熱膨訣係数の約2
倍の値であって、約2゜X 10−’/℃ のアルミ
ニウム合金とよりマツチングし易いことによる。また安
定化ジルコニアは他のセラミックと比較して靭性が高い
ためにセラミック溶射層自体の強度も大きくなる。
こθようにして形成されたセラミック溶射層は、エツチ
ングによって形成された金属成形体の気孔部に充填され
、約0.1〜31EI の厚さのセラミック溶射層とな
る。なおセラミック溶射層の厚さを太き(する場合には
、多孔質金属成形体の気孔率を大きくするとともに、エ
ツチング時間管長(してより多くのアルミニウム合金等
のピストン本体を構成する金属を除去することが好まし
い、そしてこの多孔質の金属成形体が上記セラミック溶
射層の補強材として機能するために、この金属成形体に
よってセラミック層が複合強化されることになる。
ングによって形成された金属成形体の気孔部に充填され
、約0.1〜31EI の厚さのセラミック溶射層とな
る。なおセラミック溶射層の厚さを太き(する場合には
、多孔質金属成形体の気孔率を大きくするとともに、エ
ツチング時間管長(してより多くのアルミニウム合金等
のピストン本体を構成する金属を除去することが好まし
い、そしてこの多孔質の金属成形体が上記セラミック溶
射層の補強材として機能するために、この金属成形体に
よってセラミック層が複合強化されることになる。
このようなピストンによれば、その頂部に形成されてい
るセラミック溶射層は、多孔質の金属成形体を介してピ
ストン本体と結合されているために、セラミックとピス
トン本体を構成する金部との間に熱膨張率に差があって
も、セラミック溶射層が剥離あるいは亀裂等によって損
傷することがな(なる。すなわちセラミック溶射層がピ
ストン本体に強固に結合したピストンが得られることに
なる。
るセラミック溶射層は、多孔質の金属成形体を介してピ
ストン本体と結合されているために、セラミックとピス
トン本体を構成する金部との間に熱膨張率に差があって
も、セラミック溶射層が剥離あるいは亀裂等によって損
傷することがな(なる。すなわちセラミック溶射層がピ
ストン本体に強固に結合したピストンが得られることに
なる。
またセラミックは耐熱性とともに断熱性を有しているた
めに、本発明に係るピストンは断熱性のピストンになる
。従って内燃機関の燃焼ii度を高くすることによりそ
の効率をより高めることが5J能になる。また液化石炭
などのセタン指数の低い低質燃料の使用も可能になる。
めに、本発明に係るピストンは断熱性のピストンになる
。従って内燃機関の燃焼ii度を高くすることによりそ
の効率をより高めることが5J能になる。また液化石炭
などのセタン指数の低い低質燃料の使用も可能になる。
さらにピストンのオイルによる冷却を省略するか、ある
いは冷却をより簡素化することが可能になり、冷却油の
劣化が防止され、またオイルクーラの容量を小さくする
ことが可能になる。
いは冷却をより簡素化することが可能になり、冷却油の
劣化が防止され、またオイルクーラの容量を小さくする
ことが可能になる。
さらに本発明のピストンによれば、ピストン本体を成形
した後に、エツチングによって金属成形体に再び気孔S
を形成し、そしてプラズマ溶射等の方法によってセラミ
ック溶射層を形成しているために、鋳造時にセラミック
溶射層が存在しておらず、このために鋳造の圧力を上げ
ても溶射層が損傷する心配はない。よって本発明は特に
ピストン本体を加圧鋳造によって成形する場合において
有利な方法であり、例えば500Kp/d〜3000K
t/cdの範囲の圧力下でピストン本体を加圧鋳造する
ことにより、極めて高品質のピストンを提供することが
可能になる。
した後に、エツチングによって金属成形体に再び気孔S
を形成し、そしてプラズマ溶射等の方法によってセラミ
ック溶射層を形成しているために、鋳造時にセラミック
溶射層が存在しておらず、このために鋳造の圧力を上げ
ても溶射層が損傷する心配はない。よって本発明は特に
ピストン本体を加圧鋳造によって成形する場合において
有利な方法であり、例えば500Kp/d〜3000K
t/cdの範囲の圧力下でピストン本体を加圧鋳造する
ことにより、極めて高品質のピストンを提供することが
可能になる。
以下本発明を図示の実施例につき説明する。まず第1図
および第2図に示すように円盤状をなす金属成形体1を
用意する。この金属成形体1は、例えば太さが約100
声のステンレス鋼からなる金属繊維によって構成されて
おり、これを焼結するとともに所定の形状に成形したも
のである。そしてこの金属成形体1には燃焼室を構成す
る凹s2が形成されている。またこの金属繊維からなる
成形体1は、その直径が110m、高さが5m@、気孔
率が約60%になされている。
および第2図に示すように円盤状をなす金属成形体1を
用意する。この金属成形体1は、例えば太さが約100
声のステンレス鋼からなる金属繊維によって構成されて
おり、これを焼結するとともに所定の形状に成形したも
のである。そしてこの金属成形体1には燃焼室を構成す
る凹s2が形成されている。またこの金属繊維からなる
成形体1は、その直径が110m、高さが5m@、気孔
率が約60%になされている。
この金属成形体1は第3図に示すように円筒状をなす金
型3内に配される。なおこの金型3はその底部が底型4
によって閉塞されている。そして底型4には凸部5が形
成されておりこの凸s5が上記金属成形体1の凹部2と
嵌合されるようになっている。金型3内にはアルミニウ
ム合金(JIS−AC8A)の約750℃の溶融体が所
定量供給され、そしてその後に直ちにピストン本体の雄
mt−構成するパンチ型6が下降される(第4図参照)
。このパンチ型6は上記溶融金属に約150011w/
cIlの圧力を与え、これによって上記金属成形体1の
気孔部に溶融するアルミニウム合金を完全に充填させる
。そしてこのアルミニウム合金は金型3内において、パ
ンチ’116によって加圧された状態で凝固され、これ
Kよってピストン本体7が成形される。このピストン本
体7は、上記気孔部によって金属成形体1と強固に結合
された状態になっている。
型3内に配される。なおこの金型3はその底部が底型4
によって閉塞されている。そして底型4には凸部5が形
成されておりこの凸s5が上記金属成形体1の凹部2と
嵌合されるようになっている。金型3内にはアルミニウ
ム合金(JIS−AC8A)の約750℃の溶融体が所
定量供給され、そしてその後に直ちにピストン本体の雄
mt−構成するパンチ型6が下降される(第4図参照)
。このパンチ型6は上記溶融金属に約150011w/
cIlの圧力を与え、これによって上記金属成形体1の
気孔部に溶融するアルミニウム合金を完全に充填させる
。そしてこのアルミニウム合金は金型3内において、パ
ンチ’116によって加圧された状態で凝固され、これ
Kよってピストン本体7が成形される。このピストン本
体7は、上記気孔部によって金属成形体1と強固に結合
された状態になっている。
このようにして金属成形体1と結合された状態で成形さ
れたピストン本体7は、第5図に示すように、エツチン
グ浴8に供給され、これによってエツチング処理がなさ
れる。なおこのエツチングを行なう前に、ピストン頂部
の表面および側面の頂部側の約1諺の高さを露出させ、
残りの部分VCはマスキングが1される。エツチング浴
8内には10%の水酸化ナトリウムを60℃に加温した
腐蝕液が入れてあり、こ“の中においてピストン本体7
は約10分間浸漬される。これによってピストン本体7
の頂部側であって、上記金属成形体1の気孔部内に充填
されたアルミニウム合金が選択的に除去される。すなわ
ちこのエツチングによりピストン本体の頂部VCは再び
金属成形体lが有する気孔部が露出されることになる。
れたピストン本体7は、第5図に示すように、エツチン
グ浴8に供給され、これによってエツチング処理がなさ
れる。なおこのエツチングを行なう前に、ピストン頂部
の表面および側面の頂部側の約1諺の高さを露出させ、
残りの部分VCはマスキングが1される。エツチング浴
8内には10%の水酸化ナトリウムを60℃に加温した
腐蝕液が入れてあり、こ“の中においてピストン本体7
は約10分間浸漬される。これによってピストン本体7
の頂部側であって、上記金属成形体1の気孔部内に充填
されたアルミニウム合金が選択的に除去される。すなわ
ちこのエツチングによりピストン本体の頂部VCは再び
金属成形体lが有する気孔部が露出されることになる。
次にこのピストンの頂部に1酸化カルシウム約7%添加
した安定化ジルコニアの粉末(粒子径的30/1)tプ
ラズマガン9によって溶射し、ピストンの頂部に約11
111の厚さのセラミック溶射層10を形成する。この
ようにして第6図に示すように、ピストン本体7とセラ
ミック溶射層1Gとが金属成形体lを介して結合された
ピストンが得られる。このピストンは87図に示すよ5
に、金属成形体1の気孔部内にピストン本体を構成する
金属が充填されるとともに、その上側の七ランツク層1
0も金属成形体1の気孔部に食い込むようになっており
、金属成形体1の気孔11によってピストン本体7とセ
ラミック溶射層10七が強l!1に結合されたピストン
になる。
した安定化ジルコニアの粉末(粒子径的30/1)tプ
ラズマガン9によって溶射し、ピストンの頂部に約11
111の厚さのセラミック溶射層10を形成する。この
ようにして第6図に示すように、ピストン本体7とセラ
ミック溶射層1Gとが金属成形体lを介して結合された
ピストンが得られる。このピストンは87図に示すよ5
に、金属成形体1の気孔部内にピストン本体を構成する
金属が充填されるとともに、その上側の七ランツク層1
0も金属成形体1の気孔部に食い込むようになっており
、金属成形体1の気孔11によってピストン本体7とセ
ラミック溶射層10七が強l!1に結合されたピストン
になる。
本実施例によって得られたピストンの頂部に、酸素−プ
ロパンガスの燃焼炎をあてて約600”Cに加熱し、次
いで水を噴射して約50℃まで急冷するという比較的苛
酷な熱衝撃を繰り返して見たところ、約1000回の上
記熱サイクルでも亀裂や剥離等の異常が認められなかっ
た。ちなみにアルミニウム合金製のピストン本体の頂部
に、単にセラミック溶射層を形成した従来のピストンに
ついて上記と同様の熱衝撃を与える比較テストを行なっ
たところ、従来のピストンでは約100回の熱サイクル
でセラミック溶射層に亀裂が発生するのが関められた。
ロパンガスの燃焼炎をあてて約600”Cに加熱し、次
いで水を噴射して約50℃まで急冷するという比較的苛
酷な熱衝撃を繰り返して見たところ、約1000回の上
記熱サイクルでも亀裂や剥離等の異常が認められなかっ
た。ちなみにアルミニウム合金製のピストン本体の頂部
に、単にセラミック溶射層を形成した従来のピストンに
ついて上記と同様の熱衝撃を与える比較テストを行なっ
たところ、従来のピストンでは約100回の熱サイクル
でセラミック溶射層に亀裂が発生するのが関められた。
第1図は本発明の一実施例に用いられる金属成形体の斜
視図、第2図は同縦断面図、第3図はピストン本体管成
形する金型の縦断面図、第4図はピストン本体を成形す
る状wAを示す金型の縦断面図、第5図はピストン本体
をエツチングしている状態の縦断面図、第6図はプラズ
マ溶射によってセラミック溶射層管形成している状Mf
示すピストンの縦断面図、第7図はこのようにして得ら
れたピストンの要部拡大断面図である。 なお図面に用いた符号において 1・・・・・・・・・金属成形体 7・・・・・・・−・ピストン本体 8・・・・・・・・・エツチング浴 9・・・・・・・・・プラズマガン 10・・・・・・・・・セラミック溶射層である。 代理人 松 村 修 〜3
視図、第2図は同縦断面図、第3図はピストン本体管成
形する金型の縦断面図、第4図はピストン本体を成形す
る状wAを示す金型の縦断面図、第5図はピストン本体
をエツチングしている状態の縦断面図、第6図はプラズ
マ溶射によってセラミック溶射層管形成している状Mf
示すピストンの縦断面図、第7図はこのようにして得ら
れたピストンの要部拡大断面図である。 なお図面に用いた符号において 1・・・・・・・・・金属成形体 7・・・・・・・−・ピストン本体 8・・・・・・・・・エツチング浴 9・・・・・・・・・プラズマガン 10・・・・・・・・・セラミック溶射層である。 代理人 松 村 修 〜3
Claims (7)
- (1)金属から成るピストン本体の頂部にセラミック溶
射層を形成して成るピストンにおいて、前記ピストン本
体と前記セラミック溶射層との間に多孔質の金属成形体
が介在され、しかも前記ピストン本体全構成する金属の
少なくとも一部が前記金属成形体の気孔部に充填される
とともに、エツチングによってピストン本体を構成する
金属を選択的に除去することによって形成された前記金
属成形体の気孔部に前記セラミック溶射層を構成するセ
ラミックの少な(とも一部が充填され、これによって前
記セラミック溶射層が前記ピストン本体に結合されるよ
うにしたことを特徴とする内燃機関用ピストン。 - (2)前記多孔質の金属成形体が金属繊維集合体から構
成されることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
の内燃機関用ピストン。 - (3) 前記ピストン本体がアルミニウム合金から構
成されるとともに1前記溶射層を構成するセラミックが
安定化ジルコニアから成ることt%黴とする特許請求の
範囲第1項ま友は第2項に記載の内燃機関用ピスト/。 - (4) 金属から成るピストン本体の頂部にセラミッ
ク溶射層を形成するようにしたピストンの製造方法にお
いて、多孔質の金属成形体を鋳型内に配し、この鋳型内
に溶融された金属を注入するとともVcこの金属を前記
金属成形体の気孔部に充填面このエツチングによって形
成された気孔S内に少なくとも一部のセラミックが充填
されるようKこの金属成形体の頂sIlにセラミック溶
射層を形成するようにしたこと1−特徴とする内燃機関
用ピストンの製造方法。 - (5) 前記セラミック溶射層がプラズマ溶射によっ
て形成されるようにしたこと1−特徴とする特許請求の
範囲第4項に記載の内燃機関用ピスト/の製造方法。 - (6)前記ピストン本体が加圧鋳造によって形成される
ことを特徴とする特許請求の範囲第4項または第5項に
記載の内燃機関用ピストンの製造方法0 - (7) 前記加圧鋳造1;500Kr/d〜3000
Kr/cdノ圧力下で行なわれることを特徴とする特許
請求の範囲第6項に記載の内燃機関用ピストンの製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57062960A JPS58180752A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | 内燃機関用ピストンおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57062960A JPS58180752A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | 内燃機関用ピストンおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58180752A true JPS58180752A (ja) | 1983-10-22 |
JPH0147619B2 JPH0147619B2 (ja) | 1989-10-16 |
Family
ID=13215392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57062960A Granted JPS58180752A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | 内燃機関用ピストンおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58180752A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05287856A (ja) * | 1992-04-06 | 1993-11-02 | Daido Steel Sheet Corp | 遮音断熱屋根パネル |
JP2012072747A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-12 | Mazda Motor Corp | 断熱構造体 |
-
1982
- 1982-04-15 JP JP57062960A patent/JPS58180752A/ja active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05287856A (ja) * | 1992-04-06 | 1993-11-02 | Daido Steel Sheet Corp | 遮音断熱屋根パネル |
JP2012072747A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-12 | Mazda Motor Corp | 断熱構造体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0147619B2 (ja) | 1989-10-16 |
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