JPS63150454A - 複合材ピストン及びその製造方法 - Google Patents
複合材ピストン及びその製造方法Info
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- JPS63150454A JPS63150454A JP29657586A JP29657586A JPS63150454A JP S63150454 A JPS63150454 A JP S63150454A JP 29657586 A JP29657586 A JP 29657586A JP 29657586 A JP29657586 A JP 29657586A JP S63150454 A JPS63150454 A JP S63150454A
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02F3/0015—Multi-part pistons
- F02F3/003—Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (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〕
この発明は、自動車等のエンジンに適用する複合材ピス
トン及びその製造方法に関する。
トン及びその製造方法に関する。
従来、セラミック材を断熱材又は耐熱材として利用する
ピストン等のエンジン部材は、例えば、実開昭５５−６
４７９号公報、特開昭５８−２５５５２号公報、実開昭
６１−７４６５１号公報等に開示されている。そこで、
実開昭６１−７４６５１号公報に開示されたものについ
て、第５図を参照して概説する。第５図において、内燃
機関の断熱ピストン２０が示されている。この断熱ピス
トン２０は、セラミックス製のピストン冠部２１及び金
属製のスカート部２２から構成され、互いにボルト２３
及びナツト２４によって皿ばね２８を介して固定されて
いる。ピストン冠部２１とスカート部２２との間には、
スペーサリング２７及び断熱ガスケット２６が介在され
、しがち断熱空気層２５．２９が形成されている。
ピストン等のエンジン部材は、例えば、実開昭５５−６
４７９号公報、特開昭５８−２５５５２号公報、実開昭
６１−７４６５１号公報等に開示されている。そこで、
実開昭６１−７４６５１号公報に開示されたものについ
て、第５図を参照して概説する。第５図において、内燃
機関の断熱ピストン２０が示されている。この断熱ピス
トン２０は、セラミックス製のピストン冠部２１及び金
属製のスカート部２２から構成され、互いにボルト２３
及びナツト２４によって皿ばね２８を介して固定されて
いる。ピストン冠部２１とスカート部２２との間には、
スペーサリング２７及び断熱ガスケット２６が介在され
、しがち断熱空気層２５．２９が形成されている。
更に、従来、内燃機関のシリンダライナをセラミック材
即ちセラミックスによって形成したものが、例えば、実
開昭６０−１３４８４．４号公報に開示されている。こ
の内燃機関のシリンダライナについて、第６図及び第７
図を参照して概説する。
即ちセラミックスによって形成したものが、例えば、実
開昭６０−１３４８４．４号公報に開示されている。こ
の内燃機関のシリンダライナについて、第６図及び第７
図を参照して概説する。
このシリンダライナ３０は、外側シリンダライナ３１と
これに嵌合した内側シリンダライナ３２とから成る。外
側シリンダライナ３１を鋳鉄によって形成し、また内側
シリンダライナ３２を低熱伝導率のセラミックスにより
形成する。また、外側シリンダライナ３１と内側シリン
ダライナ３２との間に断熱空間３３を形成している。
これに嵌合した内側シリンダライナ３２とから成る。外
側シリンダライナ３１を鋳鉄によって形成し、また内側
シリンダライナ３２を低熱伝導率のセラミックスにより
形成する。また、外側シリンダライナ３１と内側シリン
ダライナ３２との間に断熱空間３３を形成している。
しかしながら、上記のようなセラミック材を断熱材又は
耐熱材として利用するピストン等のエンジン部材におい
て、断熱特性を十分に得ることは、極めて困難である０
例えば、ジルコニア系セラミック材等を断熱材として利
用しても、熱伝導率は、組成によって相違するが、はぼ
０．００９〜０．００５ ｃａｌ／ａｍ ｓｅｃ℃程度
である。しかも、一般材料である窒化珪素系セラミック
材等の熱伝導率と比較して余り大きな差はないものであ
る。一般に、ピストン等のエンジン部材についての断熱
材の特性は、空気程度の熱伝導率があることが好ましく
、物性材料として適しているのは、チタン酸カリウムの
熱伝導率程度を有するものである。−船釣に、各材料の
熱伝導率を比較すると、組成によって種々相違するが、
概略的には、窒化珪素系セラミックスは０．０３ ｃａ
ｌ／ｃ＋ｓ ｓｅｃ℃であり、チタン酸カリウム系セラ
ミックスは０．０００１２ ｃａｌ／ｃ＋＊ ５ｅｃｔ
であり、また空気は０．００００５ ｃａｌ／ｃｍ ｓ
ｅｃ’ｃである。ところで、チタン酸カリウムを固形化
することは相当に困難であり、他のセラミック材と混合
しても、チタン酸カリウムの融点（１３７０℃）が低い
ため、焼結することができないという問題点を有してい
る。
耐熱材として利用するピストン等のエンジン部材におい
て、断熱特性を十分に得ることは、極めて困難である０
例えば、ジルコニア系セラミック材等を断熱材として利
用しても、熱伝導率は、組成によって相違するが、はぼ
０．００９〜０．００５ ｃａｌ／ａｍ ｓｅｃ℃程度
である。しかも、一般材料である窒化珪素系セラミック
材等の熱伝導率と比較して余り大きな差はないものであ
る。一般に、ピストン等のエンジン部材についての断熱
材の特性は、空気程度の熱伝導率があることが好ましく
、物性材料として適しているのは、チタン酸カリウムの
熱伝導率程度を有するものである。−船釣に、各材料の
熱伝導率を比較すると、組成によって種々相違するが、
概略的には、窒化珪素系セラミックスは０．０３ ｃａ
ｌ／ｃ＋ｓ ｓｅｃ℃であり、チタン酸カリウム系セラ
ミックスは０．０００１２ ｃａｌ／ｃ＋＊ ５ｅｃｔ
であり、また空気は０．００００５ ｃａｌ／ｃｍ ｓ
ｅｃ’ｃである。ところで、チタン酸カリウムを固形化
することは相当に困難であり、他のセラミック材と混合
しても、チタン酸カリウムの融点（１３７０℃）が低い
ため、焼結することができないという問題点を有してい
る。
更に、セラミック材から成るエンジンのシリンダライナ
材については、摺動抵抗を減少させることができるため
、耐熱性を有し、熱膨張率が小さい特徴を有するので、
内燃機関のその他の材料として利用することができる。
材については、摺動抵抗を減少させることができるため
、耐熱性を有し、熱膨張率が小さい特徴を有するので、
内燃機関のその他の材料として利用することができる。
ところで、シリンダライナの摺動相手のピストンをセラ
ミック材によって構成すると、ピストン自体の構造が複
雑であるため強度上の問題があり、しかもコストが高く
なり、セラミック材のピストンを使用するのに問題があ
る。しかしながら、セラミック材のシリンダライナに対
して鋳鉄等の金属製ピストンを使用すると、ピストンの
摺動部が金属の融点に近くなり、焼付き等の問題が生じ
る。また、金属とアルミナセラミックス等のセラミック
材の合成において重要なことは、金属とセラミックスを
いかに安定して複合状態に成形するかということであり
、例えば、複合材を成形するにはそれら材料を混合する
ことが困難であり、しかも均一な状態に混合することは
極めて困難なことである。
ミック材によって構成すると、ピストン自体の構造が複
雑であるため強度上の問題があり、しかもコストが高く
なり、セラミック材のピストンを使用するのに問題があ
る。しかしながら、セラミック材のシリンダライナに対
して鋳鉄等の金属製ピストンを使用すると、ピストンの
摺動部が金属の融点に近くなり、焼付き等の問題が生じ
る。また、金属とアルミナセラミックス等のセラミック
材の合成において重要なことは、金属とセラミックスを
いかに安定して複合状態に成形するかということであり
、例えば、複合材を成形するにはそれら材料を混合する
ことが困難であり、しかも均一な状態に混合することは
極めて困難なことである。
この発明の目的は、上記の問題点を解消することであり
、ピストンスカート部をアルミニウム中にウィスカー材
を混入した複合材で構成し、剛性を増大させると共に熱
膨張率を小さくし、更にシリンダライナとピストンスカ
ート部との摺動性を向上させることのできる複合材ピス
トンを提供すると共に、その複合材ピストンの複合材の
合成にあたって結合力が優れ、しかも均一に混合されて
いる複合材を提供できる複合材ピストンの製造方法を提
供することである。
、ピストンスカート部をアルミニウム中にウィスカー材
を混入した複合材で構成し、剛性を増大させると共に熱
膨張率を小さくし、更にシリンダライナとピストンスカ
ート部との摺動性を向上させることのできる複合材ピス
トンを提供すると共に、その複合材ピストンの複合材の
合成にあたって結合力が優れ、しかも均一に混合されて
いる複合材を提供できる複合材ピストンの製造方法を提
供することである。
この発明は、上記の問題点を解消し、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。
するために、次のように構成されている。
即ち、この出願の第１番目の発明は、少なくともピスト
ンスカート部をアルミニウム材で構成し、前記アルミニ
ウム材中にウィスカー材を混入し、更−にピストンスカ
ート部の摺動部にアルミナ被膜層を形成したことを特徴
とする複合材ピストンに関し、更に具体的に詳述すると
、前記ウィスカー材が窒化アルミニウムのウィスカー材
であるか、又は前記ウィスカー材がチタン酸カリウ１１
のウィスカー材であり、あるいは、前記アルミニウム材
に酸化アルミニウムを混合し且つ前記ウィスカー材をア
ルミナのウィスカー材で構成することを特徴とする複合
材ピストンに関する。
ンスカート部をアルミニウム材で構成し、前記アルミニ
ウム材中にウィスカー材を混入し、更−にピストンスカ
ート部の摺動部にアルミナ被膜層を形成したことを特徴
とする複合材ピストンに関し、更に具体的に詳述すると
、前記ウィスカー材が窒化アルミニウムのウィスカー材
であるか、又は前記ウィスカー材がチタン酸カリウ１１
のウィスカー材であり、あるいは、前記アルミニウム材
に酸化アルミニウムを混合し且つ前記ウィスカー材をア
ルミナのウィスカー材で構成することを特徴とする複合
材ピストンに関する。
また、この出願の第２番目の発明は、アルミニウム又は
アルミニウムと酸化アルミニウムの粉末とアルミナのウ
ィスカー材とを混合し、更に有機材から成る成形剤を混
合して合成した後に、これを高温の下で前記有機バイン
ダを気化させ、次いで焼結成形した複合材によって少な
くともピストンスカート部を形成し、その後、前記ピス
トンスカート部の摺動部に対してアルミナ被覆処理を施
してアルミナ被膜層を形成したことを特徴とする複合材
ピストンの製造方法に関する。
アルミニウムと酸化アルミニウムの粉末とアルミナのウ
ィスカー材とを混合し、更に有機材から成る成形剤を混
合して合成した後に、これを高温の下で前記有機バイン
ダを気化させ、次いで焼結成形した複合材によって少な
くともピストンスカート部を形成し、その後、前記ピス
トンスカート部の摺動部に対してアルミナ被覆処理を施
してアルミナ被膜層を形成したことを特徴とする複合材
ピストンの製造方法に関する。
更に、この出願の第３番目の発明は、アルミニウムの粉
末と窒化アルミニウム又はチタン酸カリウムのウィスカ
ー材とを混合し、更に有機バインダを混合した混合物を
成形型に注入して成形し、硬化後に加熱して前記有機バ
インダを気化させ、次いで焼結成形し、更に前記ピスト
ンスカート部の摺動部に対してアルミナ被覆処理を施し
てアルミナ被膜層を形成したことを特徴とする複合材ピ
ストンの製造方法に関する。
末と窒化アルミニウム又はチタン酸カリウムのウィスカ
ー材とを混合し、更に有機バインダを混合した混合物を
成形型に注入して成形し、硬化後に加熱して前記有機バ
インダを気化させ、次いで焼結成形し、更に前記ピスト
ンスカート部の摺動部に対してアルミナ被覆処理を施し
てアルミナ被膜層を形成したことを特徴とする複合材ピ
ストンの製造方法に関する。
この発明による複合材ピストン及びその製造方法は、以
上のように構成されており、次のように作用する。即ち
、この複合材ピストンは、少なくともピストンスカート
部をアルミニウム材で構成し、前記アルミニウム材中に
ウィスカー材を混入し、更にピストンスカート部の摺動
部にアルミナ被膜層を形成したので、セラミックスから
成るシリンダライナに適用して、熱膨張率を小さくでき
、摺動抵抗を減少できると共に耐熱性に富む。また、ア
ルミニウムの繊維強化金属（ＦＲＭ）となり、強度を増
大できる。
上のように構成されており、次のように作用する。即ち
、この複合材ピストンは、少なくともピストンスカート
部をアルミニウム材で構成し、前記アルミニウム材中に
ウィスカー材を混入し、更にピストンスカート部の摺動
部にアルミナ被膜層を形成したので、セラミックスから
成るシリンダライナに適用して、熱膨張率を小さくでき
、摺動抵抗を減少できると共に耐熱性に富む。また、ア
ルミニウムの繊維強化金属（ＦＲＭ）となり、強度を増
大できる。
更に、この複合材ピストンの製造方法によれば、従来複
合材の混合方法が困難であったものが、極めて良好に固
形化し焼結して合成することができ、安定した複合状態
を得ることができると共に、素材の混合状態が均一であ
り、またアルミナ層とウィスカー材との結合状態は容易
に接合できると共に極めて強力に結合する。
合材の混合方法が困難であったものが、極めて良好に固
形化し焼結して合成することができ、安定した複合状態
を得ることができると共に、素材の混合状態が均一であ
り、またアルミナ層とウィスカー材との結合状態は容易
に接合できると共に極めて強力に結合する。
以下、図面を参照して、この発明による複合材ピストン
及びその製造方法の一実施例を詳述する。
及びその製造方法の一実施例を詳述する。
第１図及び第２図には、この発明の一実施例である複合
材ピストンが符号１０によって全体的に示されている。
材ピストンが符号１０によって全体的に示されている。
第１図において、この複合材ピストンｌＯが窒化珪素系
セラミックス、炭化珪素系セラミックス等のセラミック
材から成るエンジンのシリンダライナ５に嵌合している
状態が示されている。第２図は第１図の符号■における
拡大断面図である。複合材ピストンｌＯは、ピストンヘ
ッドＩとピストンスカート部２とから成る。また、ピス
トンヘッド１とピストンスカート部２との間には、断熱
空気５１９が形成されている。ピストンスカート部２に
はピストンリング溝８が形成されている。これらのピス
トンリング溝８には、圧力リング、オイルリング等のピ
ストンリング（図示省略）が嵌込まれるように構成され
ている。ピストンスカート部２については、第２図に示
すように、アルミニウム材又はアルミニウムと酸化アル
ミニウムとの混合材から成るアルミニウム材１２で構成
し、その内部にはウィスカー材１１を混入する。このウ
ィスカー材１１は、例えば、酸化アルミニウム即ちアル
ミナ（Ａｌ□０３）のファイバーである。このアルミニ
ウム材■２とアルミナのファイバー即ちウィスカー材１
１とから成る複合材は、剛性が増大し且つ熱膨張係数が
小さくなる。この複合材におけるピストンスカート部２
の摺動部即ちシリンダライナ摺動部となる部分に、アル
ミナの被膜層４を約２０μ〜５０μの厚さで合成させる
。
セラミックス、炭化珪素系セラミックス等のセラミック
材から成るエンジンのシリンダライナ５に嵌合している
状態が示されている。第２図は第１図の符号■における
拡大断面図である。複合材ピストンｌＯは、ピストンヘ
ッドＩとピストンスカート部２とから成る。また、ピス
トンヘッド１とピストンスカート部２との間には、断熱
空気５１９が形成されている。ピストンスカート部２に
はピストンリング溝８が形成されている。これらのピス
トンリング溝８には、圧力リング、オイルリング等のピ
ストンリング（図示省略）が嵌込まれるように構成され
ている。ピストンスカート部２については、第２図に示
すように、アルミニウム材又はアルミニウムと酸化アル
ミニウムとの混合材から成るアルミニウム材１２で構成
し、その内部にはウィスカー材１１を混入する。このウ
ィスカー材１１は、例えば、酸化アルミニウム即ちアル
ミナ（Ａｌ□０３）のファイバーである。このアルミニ
ウム材■２とアルミナのファイバー即ちウィスカー材１
１とから成る複合材は、剛性が増大し且つ熱膨張係数が
小さくなる。この複合材におけるピストンスカート部２
の摺動部即ちシリンダライナ摺動部となる部分に、アル
ミナの被膜層４を約２０μ〜５０μの厚さで合成させる
。
この場合に、アルミナ被膜層４とアルミニウム材１２中
のアルミナのファイバー即ちウィスカー材１１とが反応
し、アルミナ被膜Ｎ４が複合材に強固に結合して被覆で
き、従って、結合力の優れた複合材ピストンスカート部
が成形できる。
のアルミナのファイバー即ちウィスカー材１１とが反応
し、アルミナ被膜Ｎ４が複合材に強固に結合して被覆で
き、従って、結合力の優れた複合材ピストンスカート部
が成形できる。
複合材ピストンの製造方法について、アルミニウム又は
アルミニウムと酸化アルミニウムとの混合材から成るア
ルミニウム材１２中にアルミナファイバー即ちアルミナ
のウィスカー１１を混在させるためには、アルミナのウ
ィスカー材１１とアルミニウム及び酸化アルミニウムの
粉末を混合し、その混合物中に有機材から成る成形側を
混合して合成し、ピストンスカート部２に成形し、次い
でその成形物を加熱焼結してピストンスカート部２の形
状に構成する。その後、この複合材におけるピストンス
カート部２の外周面である摺動部即ちシリンダライナ摺
動部となる部分に、アルミナ被覆処理を行い、アルミナ
被膜層４を約２０μ〜５０μの厚さで接合させて、複合
材ピストンを成形する。
アルミニウムと酸化アルミニウムとの混合材から成るア
ルミニウム材１２中にアルミナファイバー即ちアルミナ
のウィスカー１１を混在させるためには、アルミナのウ
ィスカー材１１とアルミニウム及び酸化アルミニウムの
粉末を混合し、その混合物中に有機材から成る成形側を
混合して合成し、ピストンスカート部２に成形し、次い
でその成形物を加熱焼結してピストンスカート部２の形
状に構成する。その後、この複合材におけるピストンス
カート部２の外周面である摺動部即ちシリンダライナ摺
動部となる部分に、アルミナ被覆処理を行い、アルミナ
被膜層４を約２０μ〜５０μの厚さで接合させて、複合
材ピストンを成形する。
次に、第３図及び第４図には、この発明の別の実施例で
ある複合材ピストンが符号１５によって全体的に示され
ている。この複合材ピストン１５については、上記複合
材ピストン１０と比較してピストンスカート部３の組成
が相違する以外は同一の構成であるので、同一の部品に
は同一の符号を付し、それら同一の構成についての説明
は省略する。第３図において、この複合材ピストン１５
が窒化珪素系セラミックス、炭化珪素系セラミックス等
のセラミック材から成るエンジンのシリンダライナ５に
嵌合している状態が示されている。
ある複合材ピストンが符号１５によって全体的に示され
ている。この複合材ピストン１５については、上記複合
材ピストン１０と比較してピストンスカート部３の組成
が相違する以外は同一の構成であるので、同一の部品に
は同一の符号を付し、それら同一の構成についての説明
は省略する。第３図において、この複合材ピストン１５
が窒化珪素系セラミックス、炭化珪素系セラミックス等
のセラミック材から成るエンジンのシリンダライナ５に
嵌合している状態が示されている。
第４図は第３図の符号■における拡大断面図である。ピ
ストンスカート部３については、第４図に示すように、
アルミニウム材１３で構成し、その内部にはウィスカー
材１４を混入する。このウィスカー材１４は、例えば、
窒化アルミニウム又はチタン酸カリウムのウィスカー材
等である。
ストンスカート部３については、第４図に示すように、
アルミニウム材１３で構成し、その内部にはウィスカー
材１４を混入する。このウィスカー材１４は、例えば、
窒化アルミニウム又はチタン酸カリウムのウィスカー材
等である。
ウィスカー材１４が窒化アルミニウムの場合について説
明する。このアルミニウム材１３と窒化アルミニウム材
のウィスカー材１４とから成る複合材即ち成形材は、ア
ルミニウムの繊維強化金属（ＦＲＭ）材となり、強度が
増大し且つ熱膨張係数が抑制される部ち小さくなる。し
かしながら、この複合材は、ピストン材料即ち高温摺動
部として使用する場合に、摺動面に金属が露出状態にな
っているので、摺動時の加熱により、焼付き現象が発生
する。この現象を防止するため、複合材の摺動部となる
面に対してアルミナ処理を施す、このアルミナ処理によ
ってピストンスカート部３の摺動面にアルミナ被膜層７
を形成する。アルミナ処理については、窒化アルミニウ
ムの繊維即ちウィスカー材１４とアルミナ被膜層７とは
容易に接合し、層の強度も増大する効果がある。
明する。このアルミニウム材１３と窒化アルミニウム材
のウィスカー材１４とから成る複合材即ち成形材は、ア
ルミニウムの繊維強化金属（ＦＲＭ）材となり、強度が
増大し且つ熱膨張係数が抑制される部ち小さくなる。し
かしながら、この複合材は、ピストン材料即ち高温摺動
部として使用する場合に、摺動面に金属が露出状態にな
っているので、摺動時の加熱により、焼付き現象が発生
する。この現象を防止するため、複合材の摺動部となる
面に対してアルミナ処理を施す、このアルミナ処理によ
ってピストンスカート部３の摺動面にアルミナ被膜層７
を形成する。アルミナ処理については、窒化アルミニウ
ムの繊維即ちウィスカー材１４とアルミナ被膜層７とは
容易に接合し、層の強度も増大する効果がある。
この複合材ピストンの製造方法については、まず、アル
ミニウムの粉末と窒化アルミニウムのウィスカーとを混
合し、その混合物と有機バインダとを混煉したものを成
形型に注入して成形し、硬化後に約３００℃程度に加熱
し、有機バインダを気化させ、その成形品をアルミニウ
ムの融点以下の温度で混合焼結する。この製造方法にお
いて、アルミニウム粉末と窒化アルミニウムウィスカー
との混合比は、約６＝４又は約７＝３程度に混合するこ
とが好ましい、ウィスカー材１４のサイズについては、
繊維長さが約０．５ｍ＋ｍ〜１００μ、繊維径が約５０
μ〜５μであり、アルミニウム粉末のサイズについては
、径が約５０μ〜２００μである。また、この複合材に
おけるピストンスカート部３の摺動部即ちシリンダライ
ナ摺動部となる部分に、アルミナの被膜層７を約２０μ
〜５０μの厚さで接合させる。この場合に、アルミナ被
膜層７とアルミニラ・−ム材１３中の窒化アルミニウム
繊維即ちウィスカー材１４とが反応し、アルミナ被膜７
が複合材に強固に結合して被覆でき、従って、結合力の
優れた複合材ピストンスカート部が成形できる。
ミニウムの粉末と窒化アルミニウムのウィスカーとを混
合し、その混合物と有機バインダとを混煉したものを成
形型に注入して成形し、硬化後に約３００℃程度に加熱
し、有機バインダを気化させ、その成形品をアルミニウ
ムの融点以下の温度で混合焼結する。この製造方法にお
いて、アルミニウム粉末と窒化アルミニウムウィスカー
との混合比は、約６＝４又は約７＝３程度に混合するこ
とが好ましい、ウィスカー材１４のサイズについては、
繊維長さが約０．５ｍ＋ｍ〜１００μ、繊維径が約５０
μ〜５μであり、アルミニウム粉末のサイズについては
、径が約５０μ〜２００μである。また、この複合材に
おけるピストンスカート部３の摺動部即ちシリンダライ
ナ摺動部となる部分に、アルミナの被膜層７を約２０μ
〜５０μの厚さで接合させる。この場合に、アルミナ被
膜層７とアルミニラ・−ム材１３中の窒化アルミニウム
繊維即ちウィスカー材１４とが反応し、アルミナ被膜７
が複合材に強固に結合して被覆でき、従って、結合力の
優れた複合材ピストンスカート部が成形できる。
また、ウィスカー材１４がチタン酸カリウム（ＩｈＴｉ
＆０゜）の場合については、アルミニウムの融点が特に
低いため、チタン酸カリウムの性質を積なうことなく使
用できる利点がある。その他の点については上記窒化ア
ルミニウムの場合と同様であるので、これらについての
説明は省略する。
＆０゜）の場合については、アルミニウムの融点が特に
低いため、チタン酸カリウムの性質を積なうことなく使
用できる利点がある。その他の点については上記窒化ア
ルミニウムの場合と同様であるので、これらについての
説明は省略する。
以上、この発明による複合材ピストン及びその製造方法
を、ピストンスカート部に適用した場合について説明し
たが、ピストンスカート部のみでなく、ピストンヘッド
部、その他のエンジン部材、特にそれらの摺動部につい
ても、この複合材が同様に適用できることは勿論である
。
を、ピストンスカート部に適用した場合について説明し
たが、ピストンスカート部のみでなく、ピストンヘッド
部、その他のエンジン部材、特にそれらの摺動部につい
ても、この複合材が同様に適用できることは勿論である
。
この発明による複合材ピストン及びその製造方法は、以
上のように構成されているので、次のような効果を奏す
る。即ち、この複合材ピストンは、少なくともピストン
スカート部をアルミニウム材で構成し、前記アルミニウ
ム材中にウィスカー材を混入し、更にピストンスカート
部の摺動部にアルミナ被膜の層を形成したので、セラミ
ックスから成るシリンダライナに適用して摺動抵抗を減
少できると共に耐熱性に富み、焼付き等の現象が生じる
ことがなく、熱膨張率を小さくでき、ピストンとシリン
ダライナとの摺動性能を向上できる。
上のように構成されているので、次のような効果を奏す
る。即ち、この複合材ピストンは、少なくともピストン
スカート部をアルミニウム材で構成し、前記アルミニウ
ム材中にウィスカー材を混入し、更にピストンスカート
部の摺動部にアルミナ被膜の層を形成したので、セラミ
ックスから成るシリンダライナに適用して摺動抵抗を減
少できると共に耐熱性に富み、焼付き等の現象が生じる
ことがなく、熱膨張率を小さくでき、ピストンとシリン
ダライナとの摺動性能を向上できる。
また、ピストン、特にピストンスカート部はアルミニウ
ムの繊維強化金属（ＦＲＭ）となり、強度を増大するこ
とができる。
ムの繊維強化金属（ＦＲＭ）となり、強度を増大するこ
とができる。
更に、この複合材ピストンの製造方法は、アルミニウム
の粉末又はアルミニウムと酸化アルミニウムとの混合材
の粉末とアルミナのウィスカー材とを混合し、更に有機
材から成る成形剤を混合して合成した後に、これを高温
の下で前記有機バインダを気化させ、次いで焼結成形し
た複合材によって少なくともピストンスカート部を形成
し、その後、前記ピストンスカート部の摺動部に対して
アルミナ被覆処理を施してアルミナ被膜層を形成するか
、あるいは、アルミニウムの粉末と窒化アルミニウム又
はチタン酸カリウムのウィスカー材とを混合し、更に有
機バインダを混合した混合物を成形型に注入して成形し
、硬化後に加熱して前記有機バインダを気化させ、次い
で焼結成形し、更に前記ピストンスカート部の摺動部に
対してアルミナ被覆処理を施してアルミナ被膜層を形成
したので、従来、複合材の混合し焼結することが困難で
あったものが、この製造方法によれば、極めて良好に合
成することができ、ウィスカー材とアルミニウム粉末と
を良好に固形化して焼結することができ、安定した複合
状態を得ることができると共に、混合状態が均一であり
、しかも信頼性に冨んだ複合材を提供でき、しかも所望
の含有比率の複合材を容易に得ることができる。更に、
アルミナ被膜層とウィスカー材の繊維とが極めて容易に
接合し、従ってアルミナ被膜層は前記ピストンスカート
部の外周面即ち摺動部に強力に結合することができる。
の粉末又はアルミニウムと酸化アルミニウムとの混合材
の粉末とアルミナのウィスカー材とを混合し、更に有機
材から成る成形剤を混合して合成した後に、これを高温
の下で前記有機バインダを気化させ、次いで焼結成形し
た複合材によって少なくともピストンスカート部を形成
し、その後、前記ピストンスカート部の摺動部に対して
アルミナ被覆処理を施してアルミナ被膜層を形成するか
、あるいは、アルミニウムの粉末と窒化アルミニウム又
はチタン酸カリウムのウィスカー材とを混合し、更に有
機バインダを混合した混合物を成形型に注入して成形し
、硬化後に加熱して前記有機バインダを気化させ、次い
で焼結成形し、更に前記ピストンスカート部の摺動部に
対してアルミナ被覆処理を施してアルミナ被膜層を形成
したので、従来、複合材の混合し焼結することが困難で
あったものが、この製造方法によれば、極めて良好に合
成することができ、ウィスカー材とアルミニウム粉末と
を良好に固形化して焼結することができ、安定した複合
状態を得ることができると共に、混合状態が均一であり
、しかも信頼性に冨んだ複合材を提供でき、しかも所望
の含有比率の複合材を容易に得ることができる。更に、
アルミナ被膜層とウィスカー材の繊維とが極めて容易に
接合し、従ってアルミナ被膜層は前記ピストンスカート
部の外周面即ち摺動部に強力に結合することができる。
第１図はこの発明による複合材ピストンの一実施例を示
す断面図、第２図は第１図の符号■における拡大断面図
、第３図はこの発明による複合材ピストンの別の実施例
を示す断面図、第４図は第３図の符号■における拡大断
面図、第５図は従来の内燃機関の断熱ピストンを示す一
部断面図、第６図は従来の内燃機関のシリンダライナを
示す一部断面図、並びに第７図は第６図の符号■におけ
る拡大断面図である。 １・・−一一一一ピストンヘッド、２．３−・−ピスト
ンス、カート部、４．７−・・−アルミナ被膜層、５−
−−シリンダライナ、１０．１５−・−複合材ピストン
、１１−・・・−アルミナのウィスカー材、１２．１３
−・・−アルミニウム材、１４・−・・・−窒化アルミ
ニウムのウィスカー材（又はチタン酸カリウムのウィス
カー材）。 特許出願人 いす−′自動車株式会社代理人 弁理
士 尾 仲 −宗 第 ５ 図
す断面図、第２図は第１図の符号■における拡大断面図
、第３図はこの発明による複合材ピストンの別の実施例
を示す断面図、第４図は第３図の符号■における拡大断
面図、第５図は従来の内燃機関の断熱ピストンを示す一
部断面図、第６図は従来の内燃機関のシリンダライナを
示す一部断面図、並びに第７図は第６図の符号■におけ
る拡大断面図である。 １・・−一一一一ピストンヘッド、２．３−・−ピスト
ンス、カート部、４．７−・・−アルミナ被膜層、５−
−−シリンダライナ、１０．１５−・−複合材ピストン
、１１−・・・−アルミナのウィスカー材、１２．１３
−・・−アルミニウム材、１４・−・・・−窒化アルミ
ニウムのウィスカー材（又はチタン酸カリウムのウィス
カー材）。 特許出願人 いす−′自動車株式会社代理人 弁理
士 尾 仲 −宗 第 ５ 図
Claims (10)
- （１）少なくともピストンスカート部をアルミニウム材
で構成し、前記アルミニウム材中にウィスカー材を混入
し、更にピストンスカート部の摺動部にアルミナ被膜層
を形成したことを特徴とする複合材ピストン。 - （２）前記ウィスカー材は窒化アルミニウムのウィスカ
ー材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の複合材ピストン。 - （３）前記ウィスカー材はチタン酸カリウムのウィスカ
ー材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の複合材ピストン。 - （４）前記アルミニウム材に酸化アルミニウムを混合し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の複合
材ピストン。 - （５）前記ウィスカー材はアルミナのウィスカー材であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の複合
材ピストン。 - （６）アルミニウムの粉末とアルミナのウィスカー材と
を混合し、更に有機材から成る成形剤を混合して合成し
た後に、これを高温の下で前記有機バインダを気化させ
、次いで焼結成形した複合材によって少なくともピスト
ンスカート部を形成し、その後、前記ピストンスカート
部の摺動部に対してアルミナ被覆処理を施してアルミナ
被膜層を形成したことを特徴とする複合材ピストンの製
造方法。 - （７）前記アルミニウムの粉末に酸化アルミニウムの粉
末を混合したことを特徴とする特許請求の範囲第６項に
記載の複合材ピストンの製造方法。 - （８）アルミニウムの粉末とウィスカー材とを混合し、
更に有機バインダを混合した混合物を成形型に注入して
成形し、硬化後に加熱して前記有機バインダを気化させ
、次いで焼結成形し、更に前記ピストンスカート部の摺
動部に対してアルミナ被覆処理を施してアルミナ被膜層
を形成したことを特徴とする複合材ピストンの製造方法
。 - （９）前記ウィスカー材は窒化アルミニウムのウィスカ
ー材であることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記
載の複合材ピストンの製造方法。 - （１０）前記ウィスカー材はチタン酸カリウムのウィス
カー材であることを特徴とする特許請求の範囲第８項に
記載の複合材ピストンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61296575A JP2595946B2 (ja) | 1986-12-15 | 1986-12-15 | 複合材ピストン及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61296575A JP2595946B2 (ja) | 1986-12-15 | 1986-12-15 | 複合材ピストン及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63150454A true JPS63150454A (ja) | 1988-06-23 |
| JP2595946B2 JP2595946B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=17835313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61296575A Expired - Fee Related JP2595946B2 (ja) | 1986-12-15 | 1986-12-15 | 複合材ピストン及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2595946B2 (ja) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5922393A (ja) * | 1982-07-29 | 1984-02-04 | 日本電気株式会社 | プリント配線板およびその製造方法 |
| JPS5943699A (ja) * | 1982-09-04 | 1984-03-10 | Takeshi Yoshii | 気流マイクロホン |
| JPS5943698A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | Nippon Columbia Co Ltd | イヤースピーカの収納方法 |
| JPS5966966A (ja) * | 1982-10-09 | 1984-04-16 | Toyota Motor Corp | 耐熱性軽合金部材およびその製造方法 |
| JPS60155753U (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-17 | 三菱自動車工業株式会社 | ピストン |
| JPS60155750U (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-17 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関用ピストン |
| JPS60228663A (ja) * | 1984-04-25 | 1985-11-13 | Isuzu Motors Ltd | 母材の強化層形成方法 |
| JPS6198948A (ja) * | 1984-10-22 | 1986-05-17 | Toyota Motor Corp | 内燃機関用ピストン |
| JPS61144468A (ja) * | 1984-12-19 | 1986-07-02 | Toshiba Corp | 高速シリンダ装置 |
| JPS61250129A (ja) * | 1985-04-27 | 1986-11-07 | Honda Motor Co Ltd | マグネシウム合金製内燃機関用ピストン |
-
1986
- 1986-12-15 JP JP61296575A patent/JP2595946B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5922393A (ja) * | 1982-07-29 | 1984-02-04 | 日本電気株式会社 | プリント配線板およびその製造方法 |
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| JPS60228663A (ja) * | 1984-04-25 | 1985-11-13 | Isuzu Motors Ltd | 母材の強化層形成方法 |
| JPS6198948A (ja) * | 1984-10-22 | 1986-05-17 | Toyota Motor Corp | 内燃機関用ピストン |
| JPS61144468A (ja) * | 1984-12-19 | 1986-07-02 | Toshiba Corp | 高速シリンダ装置 |
| JPS61250129A (ja) * | 1985-04-27 | 1986-11-07 | Honda Motor Co Ltd | マグネシウム合金製内燃機関用ピストン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2595946B2 (ja) | 1997-04-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |