JPS61169241A - 断熱部材 - Google Patents
断熱部材Info
- Publication number
- JPS61169241A JPS61169241A JP60009170A JP917085A JPS61169241A JP S61169241 A JPS61169241 A JP S61169241A JP 60009170 A JP60009170 A JP 60009170A JP 917085 A JP917085 A JP 917085A JP S61169241 A JPS61169241 A JP S61169241A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- ceramic layer
- porosity
- ceramic
- spraying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous 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
本発明は断熱部材、特に、例えば、自動車のエンジン部
品等のように高温にさらされる部材の断熱性を高めるた
めに表面にセラミック溶射層を設けた断熱部材に関する
。エンジンの燃焼ガス温度は高温であるので、また燃焼
ガス温度が高いほど熱効率は良くなるので、エンジンお
下び関連部品の耐熱性を向上させるために、それらの部
品表面にセラミック層を形成したり、あるいはさらに部
品全部をセラミックで作成する研究が進められている。
品等のように高温にさらされる部材の断熱性を高めるた
めに表面にセラミック溶射層を設けた断熱部材に関する
。エンジンの燃焼ガス温度は高温であるので、また燃焼
ガス温度が高いほど熱効率は良くなるので、エンジンお
下び関連部品の耐熱性を向上させるために、それらの部
品表面にセラミック層を形成したり、あるいはさらに部
品全部をセラミックで作成する研究が進められている。
従来の技術と発明が解決しようとする問題点従来、エン
ジン部品その他の部品の鉄あるいはアルミニウム等の母
材表面にジルコニア、アノ１ノミナ、クロミア等のセラ
ミックを溶射する場合、ニッケル系合金のアンダーコー
ト材を介してセラミック層を形成する方法が多用されて
きた。しかしながら、この方法で溶射した試験片を熱サ
イクル試験すると、セラミック層内またはセラミ・ツク
層とアンダーコート層の境界付近に亀裂が生じ、ひいて
は剥離にいたる。この亀裂は、母材とセラミック層の熱
膨張差あるいはエロージョン熱応力によって起こると考
えられる。
ジン部品その他の部品の鉄あるいはアルミニウム等の母
材表面にジルコニア、アノ１ノミナ、クロミア等のセラ
ミックを溶射する場合、ニッケル系合金のアンダーコー
ト材を介してセラミック層を形成する方法が多用されて
きた。しかしながら、この方法で溶射した試験片を熱サ
イクル試験すると、セラミック層内またはセラミ・ツク
層とアンダーコート層の境界付近に亀裂が生じ、ひいて
は剥離にいたる。この亀裂は、母材とセラミック層の熱
膨張差あるいはエロージョン熱応力によって起こると考
えられる。
また、これら亀裂に至るまでの耐久性を伸ばす為に、気
孔率を大きくすること等が従来行なわれている。（文献
： ＲＡＮＧＡＳＷ計Ｙ ＆ Ｉｌ、ｌｌＥＩＩＭ八Ｎ
、ＴＩへＥＩＩＭ八１゜ＥＸＰへＮＳＩＯＮ ５Ｔｔ
ｌｒｌＹ ０１１ ＰＬＡＳＭＡ−３Ｐｌ’ｌＡ’
／Ｅｌ′１０ＸＩＤＥＣＯＡＴＩＮＧＳ、Ｔｈ１ｎ ５
ｏｌｉｄ Ｆｉｌｍ、７３ （１９８０）４３〜５２等
）しかしながら、この場合、気孔の形状をコントロ−ル
していないので、亀裂が進行する方向ｔに平行に延びた
形状の気孔も多く存在し、そのためにセラミック層が容
易に切欠かれるよ・うな現象を呈し、耐久性が十分とは
言えない。
孔率を大きくすること等が従来行なわれている。（文献
： ＲＡＮＧＡＳＷ計Ｙ ＆ Ｉｌ、ｌｌＥＩＩＭ八Ｎ
、ＴＩへＥＩＩＭ八１゜ＥＸＰへＮＳＩＯＮ ５Ｔｔ
ｌｒｌＹ ０１１ ＰＬＡＳＭＡ−３Ｐｌ’ｌＡ’
／Ｅｌ′１０ＸＩＤＥＣＯＡＴＩＮＧＳ、Ｔｈ１ｎ ５
ｏｌｉｄ Ｆｉｌｍ、７３ （１９８０）４３〜５２等
）しかしながら、この場合、気孔の形状をコントロ−ル
していないので、亀裂が進行する方向ｔに平行に延びた
形状の気孔も多く存在し、そのためにセラミック層が容
易に切欠かれるよ・うな現象を呈し、耐久性が十分とは
言えない。
以］二のような問題は、ピストンのような摺動部材では
熱的条件に加えて機械的条件においても厳しい条件にさ
らされるので、一段と深刻な問題である。
熱的条件に加えて機械的条件においても厳しい条件にさ
らされるので、一段と深刻な問題である。
問題を解決するための手段
本発明は、」二重の如き問題点を解決するために、断熱
部材の母料表面に形成するセラミック層の気孔形状を球
状化する。
部材の母料表面に形成するセラミック層の気孔形状を球
状化する。
気孔を球状化するごとによって亀裂の発生および進展が
、従来のように不規則な形状の場合と較べて、抑制され
る効果がある。
、従来のように不規則な形状の場合と較べて、抑制され
る効果がある。
セラミック層の気孔形状を球状化するためにば、ン容隼
１ガンのノスルと被？容η・Ｉ物との「１離（１以下、
ン容射距離という）、溶射中の電流値、溶射粉末の粒度
（以下、粉末粒度という）、溶射粉末の形状（以下、粉
末形状という）、粉末の供給量、等のン容射条件を適当
に選択すればよい。概して言えば、できるだ＆Ｊ球状に
近い粒度のそろった粒子を部分的に溶融するような条件
でン容射することによって達成される。また、溶射後Ｈ
Ｉ Ｐ処理（Ｉｌｏｔ ｌ５ｏ−ｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅ
ｓｓｉｎＢ ）を行なうことによっても粒子の部分的な
溶融が可能であり、同様に気孔形状を球状化することが
できる。
１ガンのノスルと被？容η・Ｉ物との「１離（１以下、
ン容射距離という）、溶射中の電流値、溶射粉末の粒度
（以下、粉末粒度という）、溶射粉末の形状（以下、粉
末形状という）、粉末の供給量、等のン容射条件を適当
に選択すればよい。概して言えば、できるだ＆Ｊ球状に
近い粒度のそろった粒子を部分的に溶融するような条件
でン容射することによって達成される。また、溶射後Ｈ
Ｉ Ｐ処理（Ｉｌｏｔ ｌ５ｏ−ｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅ
ｓｓｉｎＢ ）を行なうことによっても粒子の部分的な
溶融が可能であり、同様に気孔形状を球状化することが
できる。
本発明の好ましい態様では、第１図に示す如く、１Ｎ動
部品等の母材ａ上にアンダーコー１− ｂを溶射した後
、先ず気孔率の小さなセラミック層Ｃを設け、次いで気
孔形状が球状の気孔率が大きい−１２ラミツク層ｄを設
ｉノ、そして最後に最外表面層として再び気孔率の小さ
なセラミック層ｅを設しＪる。
部品等の母材ａ上にアンダーコー１− ｂを溶射した後
、先ず気孔率の小さなセラミック層Ｃを設け、次いで気
孔形状が球状の気孔率が大きい−１２ラミツク層ｄを設
ｉノ、そして最後に最外表面層として再び気孔率の小さ
なセラミック層ｅを設しＪる。
アンダーコート層直上の気孔率小のセラミック層Ｃはア
ンダーコー１− ｂとセラミック層の密着力を向−Ｉニ
させる作用をする。その上の気孔率大で球状化したセラ
ミック層ｄば、熱サイクル時の母材ａセラミックの熱膨
張差による応力を緩和してセラミック層の亀裂及び剥離
を起しにくくする作用をするとともに、亀裂が発η−し
た際にも、球状の為、亀裂の伝播速度が遅く、剥離には
至りにくくする。また表面近くの気孔率小のセラミ、り
層ｅば、熱ザイクル等の際、外部からの腐食性ガスの溶
射層内への侵入、エロージョンを■ｌ止する作用をする
。このように、気孔率が小さいセラミック層で気孔率が
大きいセラミック層を挟む３層構造については我々の先
願を参照されたい（特願昭５！ＩＪ−５３ｆ１７１号）
。
ンダーコー１− ｂとセラミック層の密着力を向−Ｉニ
させる作用をする。その上の気孔率大で球状化したセラ
ミック層ｄば、熱サイクル時の母材ａセラミックの熱膨
張差による応力を緩和してセラミック層の亀裂及び剥離
を起しにくくする作用をするとともに、亀裂が発η−し
た際にも、球状の為、亀裂の伝播速度が遅く、剥離には
至りにくくする。また表面近くの気孔率小のセラミ、り
層ｅば、熱ザイクル等の際、外部からの腐食性ガスの溶
射層内への侵入、エロージョンを■ｌ止する作用をする
。このように、気孔率が小さいセラミック層で気孔率が
大きいセラミック層を挟む３層構造については我々の先
願を参照されたい（特願昭５！ＩＪ−５３ｆ１７１号）
。
実施例
下記の実施例において、第１図に示すように母材ａ上に
アンダーコート層すを形成した後、溶射条件を標準条件
から変化させること等により、セラミック溶射層を、気
孔率小の層Ｃと、気孔形状を球状化し気孔率を大きくし
た層ｄと、気孔率小の層ｅからなる３層構造に形成する
。
アンダーコート層すを形成した後、溶射条件を標準条件
から変化させること等により、セラミック溶射層を、気
孔率小の層Ｃと、気孔形状を球状化し気孔率を大きくし
た層ｄと、気孔率小の層ｅからなる３層構造に形成する
。
鋼材（、＋１５規格ＳＯ５３０４）で直径８ＩＩ１１、
長さ５０鰭の円柱試験片ａを作成した。この試験片にプ
ラズマ溶年１ガンを用いてＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金を厚さ
０．１１になるように溶射してアンダーコート層すを形
成した。
長さ５０鰭の円柱試験片ａを作成した。この試験片にプ
ラズマ溶年１ガンを用いてＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金を厚さ
０．１１になるように溶射してアンダーコート層すを形
成した。
次いで、５ｗｔ″ｌの酸化カルシウムで安定化したジル
コニアをン容射して、上記の３層構造を有するセラミッ
ク層を形成した、３層構造の各層を形成するに当っては
、下記の条件を採用した。
コニアをン容射して、上記の３層構造を有するセラミッ
ク層を形成した、３層構造の各層を形成するに当っては
、下記の条件を採用した。
■ アンダーコート層す界面イ１近の気孔率小の層（第
１図のＣ層）は、プラズマ溶射ガンを用いて溶射距離９
０ｍ＋＋、電流値６００Ａ、粉末粒度−３５０メツシユ
の溶射条件で、厚さが０．１鶴になるように溶則し、気
孔率が３〜８％のセラミック層を形成した。
１図のＣ層）は、プラズマ溶射ガンを用いて溶射距離９
０ｍ＋＋、電流値６００Ａ、粉末粒度−３５０メツシユ
の溶射条件で、厚さが０．１鶴になるように溶則し、気
孔率が３〜８％のセラミック層を形成した。
■ Ｃ層の−に部に形成する気孔率大でかつ球状の気孔
の層（第１図のｄ層）は、プラズマ溶射ガンを用いて溶
射距離１４０部、電流値３５０〜４００Ａ、わ）末粒度
３５０〜５００メソシュの球状化された粉末を使用する
等の溶射条件で、厚さ０．２１になるように溶射し、気
孔率φ１０〜２０μ印程度で気孔率が１２〜２０％のセ
ラミック層を形成した。気孔が球状化していることは顕
微鏡観察で確認した。
の層（第１図のｄ層）は、プラズマ溶射ガンを用いて溶
射距離１４０部、電流値３５０〜４００Ａ、わ）末粒度
３５０〜５００メソシュの球状化された粉末を使用する
等の溶射条件で、厚さ０．２１になるように溶射し、気
孔率φ１０〜２０μ印程度で気孔率が１２〜２０％のセ
ラミック層を形成した。気孔が球状化していることは顕
微鏡観察で確認した。
■ ｄ層の上部に形成する気孔率小の層（第１図の０層
）の作成方法、層の厚さ、気孔率は０層と同しとした。
）の作成方法、層の厚さ、気孔率は０層と同しとした。
しかし、０層は０層と同しである必要心：１なく、使用
用途に合わせて０層の気孔率を決定するのが望ましい。
用途に合わせて０層の気孔率を決定するのが望ましい。
１！ ｌ−の実施例では、上記溶射条件を用いたが気孔
率が所望のものになれば、他の？８１を条件（たとえば
溶射角度、溶射面温度など）で溶射してセラミック層を
形成しても良く、また、多くの溶射条件を組め合わせて
溶射しても良いことは言うまでもない。また溶射方法に
ついては密着性から考えて、プラズマ溶射が最も良いと
考えられるが、他のガス溶射あるいはアーク式溶躬で行
っても良い。
率が所望のものになれば、他の？８１を条件（たとえば
溶射角度、溶射面温度など）で溶射してセラミック層を
形成しても良く、また、多くの溶射条件を組め合わせて
溶射しても良いことは言うまでもない。また溶射方法に
ついては密着性から考えて、プラズマ溶射が最も良いと
考えられるが、他のガス溶射あるいはアーク式溶躬で行
っても良い。
また、気孔の球状化の方法としては前述のようにＴ（Ｉ
Ｐ処理等も挙げられる。
Ｐ処理等も挙げられる。
以上の実施例で作成したセラミック溶１］＝ｊ試験片を
用いて、９００℃の高温と室温の間を繰り返す冷熱サイ
クル試験を行なった。その結果、セラミック溶射層に某
１用１１が見られるまでに７００回の冷熱サイクルを要
した。
用いて、９００℃の高温と室温の間を繰り返す冷熱サイ
クル試験を行なった。その結果、セラミック溶射層に某
１用１１が見られるまでに７００回の冷熱サイクルを要
した。
比較のために、実施例と同し母料上に標準条件（溶射距
離１００鰭、電流値５００Ａ、粉末粒度−３５０メソシ
ュのジルコニア粒子）で厚す０ 、５ｍｍのセラミック
層を形成した試験片（比較例Ａ）についても同し冷熱サ
イクル試験を行なった。また、実施例と他は同しである
が、中間セラミック層ｄの気孔形状が球状でないもの（
比較例Ｂ）についても同じ冷熱試験を行った。（層ｄは
溶射距離１２８酊、電流値４２０Ａ、粉末粒度３５０〜
５００メソシユのジルコニア粒子の溶射条件で作成し、
顕微鏡観察によると気孔形状は均一でなく、角ばった偏
平状にものが多く見られた。）これらの結果を第２図に
まとめて示す。第２図から、本発明の実施例をなすもの
、すなわち、気孔形状が球状のものは、他の条件は同し
であるが気孔形状が球状でないもの（比較例Ｂ）と較べ
て冷熱サイクルに対する耐久性が１．５倍に伸びており
、特に、気孔形状が球状でなくかつ３層構造を有ししな
い従来のもの（比較例Ａ）と較べると耐久性か２３倍に
伸びていることが示される。
離１００鰭、電流値５００Ａ、粉末粒度−３５０メソシ
ュのジルコニア粒子）で厚す０ 、５ｍｍのセラミック
層を形成した試験片（比較例Ａ）についても同し冷熱サ
イクル試験を行なった。また、実施例と他は同しである
が、中間セラミック層ｄの気孔形状が球状でないもの（
比較例Ｂ）についても同じ冷熱試験を行った。（層ｄは
溶射距離１２８酊、電流値４２０Ａ、粉末粒度３５０〜
５００メソシユのジルコニア粒子の溶射条件で作成し、
顕微鏡観察によると気孔形状は均一でなく、角ばった偏
平状にものが多く見られた。）これらの結果を第２図に
まとめて示す。第２図から、本発明の実施例をなすもの
、すなわち、気孔形状が球状のものは、他の条件は同し
であるが気孔形状が球状でないもの（比較例Ｂ）と較べ
て冷熱サイクルに対する耐久性が１．５倍に伸びており
、特に、気孔形状が球状でなくかつ３層構造を有ししな
い従来のもの（比較例Ａ）と較べると耐久性か２３倍に
伸びていることが示される。
発明の効果
本発明により、断熱用表面セラミックコート層の気孔形
状を球状化することによって、特にそれを気孔率のコン
トロールと絹合せることによって、面］熱特性および耐
久性ともに優れた断熱部材が提供され、摺動部材その他
の断熱性機械部品として使用可能である。
状を球状化することによって、特にそれを気孔率のコン
トロールと絹合せることによって、面］熱特性および耐
久性ともに優れた断熱部材が提供され、摺動部材その他
の断熱性機械部品として使用可能である。
第１図は本発明によりセラミック溶射層を有する断熱部
Ｈの模式断面図、第２図は冷熱サイクル試験の結果を表
わすグラフ図である。 ａ・・・母材、ｂ・・・アンダーコート層、Ｃ・・・気
孔率小のセラミック層、ｄ・・・気孔率大、球状気孔の
セラミック層、ｅ・・・気孔率大のセラミック層。 謡 １ 図 ２−ミ ２ 后］〕 比較例Ａ 比較例Ｂ 実施例 手 続 補 正 書（方式） 昭和６０年５月２ 口
Ｈの模式断面図、第２図は冷熱サイクル試験の結果を表
わすグラフ図である。 ａ・・・母材、ｂ・・・アンダーコート層、Ｃ・・・気
孔率小のセラミック層、ｄ・・・気孔率大、球状気孔の
セラミック層、ｅ・・・気孔率大のセラミック層。 謡 １ 図 ２−ミ ２ 后］〕 比較例Ａ 比較例Ｂ 実施例 手 続 補 正 書（方式） 昭和６０年５月２ 口
Claims (1)
- １、断熱部材の母材上にアンダーコートを施した後、内
方から順に気孔率小のセラミック層、気孔率大のセラミ
ック層、及び気孔率小のセラミック層を形成する断熱部
材において、少なくとも気孔率大のセラミック層の気孔
形状が球状を成していることを特徴とする断熱部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60009170A JPS61169241A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | 断熱部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60009170A JPS61169241A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | 断熱部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61169241A true JPS61169241A (ja) | 1986-07-30 |
Family
ID=11713113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60009170A Pending JPS61169241A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | 断熱部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61169241A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63166030U (ja) * | 1987-04-20 | 1988-10-28 | ||
| JPS63268963A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-07 | Ngk Insulators Ltd | セラミツクポ−トライナ− |
| JPH01124056U (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-23 | ||
| JP2010159768A (ja) * | 2010-03-30 | 2010-07-22 | Toyota Motor Corp | シリンダライナの製造方法 |
| US8308431B2 (en) | 2006-09-29 | 2012-11-13 | Jtekt Corporation | Turbocharger |
| WO2013080389A1 (ja) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | 日本碍子株式会社 | エンジン燃焼室構造 |
| WO2013125704A1 (ja) * | 2012-02-22 | 2013-08-29 | 日本碍子株式会社 | エンジン燃焼室構造、および流路の内壁構造 |
-
1985
- 1985-01-23 JP JP60009170A patent/JPS61169241A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63166030U (ja) * | 1987-04-20 | 1988-10-28 | ||
| JPS63268963A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-07 | Ngk Insulators Ltd | セラミツクポ−トライナ− |
| JPH0319384B2 (ja) * | 1987-04-27 | 1991-03-14 | Ngk Insulators Ltd | |
| JPH01124056U (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-23 | ||
| US8308431B2 (en) | 2006-09-29 | 2012-11-13 | Jtekt Corporation | Turbocharger |
| JP2010159768A (ja) * | 2010-03-30 | 2010-07-22 | Toyota Motor Corp | シリンダライナの製造方法 |
| WO2013080389A1 (ja) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | 日本碍子株式会社 | エンジン燃焼室構造 |
| WO2013081150A1 (ja) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | 日本碍子株式会社 | エンジン燃焼室構造、および流路の内壁構造 |
| JPWO2013081150A1 (ja) * | 2011-12-02 | 2015-04-27 | 日本碍子株式会社 | エンジン燃焼室構造、および流路の内壁構造 |
| EP2787207A4 (en) * | 2011-12-02 | 2015-09-30 | Ngk Insulators Ltd | ENGINE BURNER CHAMBER STRUCTURE AND INTERIOR WALL STRUCTURE FOR A FLOW PATH |
| US9284911B2 (en) | 2011-12-02 | 2016-03-15 | Ngk Insulators, Ltd. | Engine combustion chamber structure, and inner wall structure of through channel |
| WO2013125704A1 (ja) * | 2012-02-22 | 2013-08-29 | 日本碍子株式会社 | エンジン燃焼室構造、および流路の内壁構造 |
| JPWO2013125704A1 (ja) * | 2012-02-22 | 2015-07-30 | 日本碍子株式会社 | エンジン燃焼室構造、および流路の内壁構造 |
| EP2818677A4 (en) * | 2012-02-22 | 2015-11-25 | Ngk Insulators Ltd | ENGINE BURNER CHAMBER STRUCTURE AND FLOW PATH WITH AN INTERNAL WALL STRUCTURE |
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