CN115917022A - 金属基复合材料的制造方法及预制件的制作方法 - Google Patents

金属基复合材料的制造方法及预制件的制作方法 Download PDF

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林睦夫
裴智璞
拜林·西利帕那塔库
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Advanced Composite Materials Co ltd
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Abstract

飞跃性地改良在非加压下使Al合金等的熔液渗透到将陶瓷粉末成型/硬化而得到的预制件的方法，关于更简便且稳定地得到整体均匀的状态的“包含陶瓷粉末和Al合金等的金属基复合材料”技术，提供“一种金属基复合材料的制造方法和下述预制件的制作方法，该制造方法中，使用包含含镁的粉末和陶瓷粉末、还含有通过500℃以下的加热而硬化的无机粘结剂或有机无机粘结剂中的任意一种的混合物成型而得到混合体，将该混合体在500℃以下的温度下焙烧，制作预制件，使Al合金等以非加压方式渗透到所得到的预制件中，制造含有铝和陶瓷的金属基复合材料。”。

Description

金属基复合材料的制造方法及预制件的制作方法
技术领域
本发明涉及用于得到包含陶瓷粉末和金属铝(Al)或Al合金的金属基复合材料的复合材料的制造方法、以及可以用于该制造方法的预制件的制作方法。具体而言，涉及对于在铝系的金属基质复合化陶瓷粉末作为增强材料而成的金属-陶瓷复合材料，可以飞跃性地改善生产率和品质的技术。
背景技术
近年，在Al合金等复合化陶瓷而成的铝系的金属基复合材料，由于轻量、高强度、高刚性，而作为机械部件被广泛用作半导体液晶制造装置、机械臂等。另外，作为高导热、低热膨胀材料，被广泛用于散热器、散热扩散器等。
包含陶瓷粉末和Al合金等的复合材料为所谓的MMC(Metal Matrix Composites＝金属基复合材料)的一种，通常通过高压浸渗法、铸造法、非加压渗透法等方法制造。
高压浸渗法为通过高压加压强制性地使Al合金等的熔液渗透到陶瓷粉末或陶瓷粉末的成型体(预制件)，使陶瓷粉末和Al合金等复合化的方法。高压浸渗法由于利用高压浸渗熔融了的Al合金等，需要压力机等昂贵的装置。进而，利用通常的方法时，不能以产品形状浸渗，因此需要从Al合金等包围的加压浸渗品通过加工来取下产品，存在花费用于形成产品形状的加工成本这种问题。
利用铸造法时，将碳化硅或氧化铝等陶瓷粉末在Al合金等的熔液中进行高速搅拌，而制作含有陶瓷粉末的Al合金熔液，在砂型、金属模、失蜡模等常用的模具铸造，制造陶瓷和Al合金等的复合体。利用该方法时，由于若金属基质中的陶瓷粉末的含量升高则熔液的流动性变差，因此通常复合体中的陶瓷粉末的含量将30v％作为上限，存在复合体中的陶瓷的含有率低这种问题。
非加压渗透法为在Mg和氮气的气氛中、非加压下，使Al合金等的熔液渗透到陶瓷粉末的填充体、成型体(预制件)，浸渗到预制件等，而得到复合体的方法。例如在SiC、氧化铝等陶瓷粉末等的粉末填充体、或陶瓷粉末中添加二氧化硅等无机粘结剂并成型、焙烧而得到预制件，对于该预制件，在氮气和Mg蒸发气氛中，Al合金等熔化的约700℃以上的温度下，非加压下，使Al合金等的熔液渗透到陶瓷粉末的间隙，制造陶瓷粉末和Al合金等的复合体。该非加压渗透法的原理在于，通过形成Mg和氮气的气氛，改善陶瓷和Al合金等的润湿性，促进所谓的毛细管现象，从而在非加压下使Al合金等的熔液渗透到粉末填充体、预制件的间隙(空隙)内。
利用非加压渗透法时，通过提高陶瓷填充率、减少空隙，可以提高复合体中的陶瓷的填充率，可以制造杨氏模量、导热系数、热膨胀系数等物性值高的陶瓷和Al合金的复合体(MMC)。另外，使用预制件制造的情况下，可以仍然以预制件的形状渗透Al合金。因此，作为以无需大的加工的接近于产品形状的近终方式制造MMC复合体的方法受到关注。
历来对非加压渗透法进行了各种研究。例如专利文献1中提出了，通过自然渗透使熔融Al合金渗透到利用陶瓷填料材料的透过性材料，由此制造金属基质复合材料的情况下，使Al合金含有至少3重量％的镁。另外，含有镁的Al合金由于使陶瓷湿润，因此在金属与陶瓷之间良好的接合值得期待。
另外，专利文献2中提出了，实质上与非反应性填料邻接配置基质金属的源，使基质金属自发地渗透到该填料时，存在渗透增进剂前体。其中，渗透用气氛含有氮气的情况下，作为渗透增进剂前体，使用选自钙、镁和锶中的物质。从而通过对自发体系提供这种渗透增进剂，可以进行自发渗透。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第2641901号公报
专利文献2：日本专利第2930991号公报
发明内容
发明要解决的问题
上述现有技术中，本发明人等关注无需高压浸渗法中使用的压力机等昂贵的装置，就能够提高复合体中的陶瓷粉末的含有率，能够以接近于产品形状的近终方式制造金属基复合材料(MMC复合体)的非加压渗透法，认识到若可以使该制造方法更优异，则可以促进“包含陶瓷粉末和Al合金等的金属基复合材料”的进一步利用。
因此，本发明的目的在于，特别是飞跃性地改良在非加压下使金属Al或Al合金(Al合金等)的熔液渗透到将陶瓷粉末成型/硬化而得到的预制件的方法，开发可以更简便且稳定地提供整体均匀的状态的“包含陶瓷粉末和Al合金等的金属基复合材料”的非加压渗透法的改良技术。对于本发明的目的，其中在于，利用将含有陶瓷粉末的混合物成型、将所得到的成型物焙烧、硬化(固化)的简便的方法，提供可以适用于非加压渗透法、由此能够比以往方法更有效地制造金属基复合材料的预制件的制作技术。
用于解决问题的方案
上述目的通过以下的复合材料的造方法达成。即，本发明提供制造含有Al合金等和陶瓷的金属基复合材料的下述的复合材料的制造方法。
[1]一种复合材料的制造方法，其特征在于，向包含含镁的粉末和陶瓷粉末、还含有通过500℃以下的加热而硬化的无机粘结剂或有机无机粘结剂中的任意一种粘结剂的混合物，进一步加入有机溶剂、或降低了水分量的有机溶剂和水的混合溶剂，得到混合物，使用所得到的混合物成型而得到混合体，将该混合体在500℃以下的温度下焙烧，制作预制件，使金属铝或铝合金在氮气气氛下非加压渗透到所得到的预制件中，制造含有铝和陶瓷的金属基复合材料。
作为上述的本发明的复合材料的制造方法的优选方式，可列举出下述。
[2]根据上述[1]所述的复合材料的制造方法，其中，前述含镁的粉末是选自由金属镁、镁合金和镁硅化物组成的组中的至少任意一种的平均粒径为0.5μm以上且150μm以下的粉末。
[3]根据上述[1]或[2]所述的复合材料的制造方法，其中，在前述混合物中，相对于前述陶瓷粉末100质量份，以镁换算计、按质量基准含有0.3％以上且10％以下的范围内的前述含镁的粉末。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的复合材料的制造方法，其中，前述无机粘结剂为水玻璃，前述有机无机粘结剂为选自由有机硅树脂、Si醇盐和Al醇盐组成的组中的任意一种。
[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的复合材料的制造方法，其中，前述降低了水分量的混合溶剂，相对于有机溶剂100质量份含有100质量份以下的范围的水。
另外，本发明作为其他实施方式，提供下述的预制件的制作方法。
[6]一种预制件的制作方法，其特征在于，其用于制作在利用非加压渗透法的铝系的金属基复合材料的制造中能够适用的陶瓷制的预制件，向包含含镁的粉末和陶瓷粉末、还含有通过500℃以下的加热而硬化的无机粘结剂或有机无机粘结剂中的任意一种粘结剂的混合物，进一步加入有机溶剂、或降低了水分量的有机溶剂和水的混合溶剂，得到混合物，使用所得到的混合物成型而得到混合体，将所得到的混合体在500℃以下的温度下焙烧，得到预制件。优选前述降低了水分量的混合溶剂，相对于有机溶剂100质量份含有100质量份以下的范围的水。
发明的效果
根据本发明，特别是飞跃性地改良在非加压下使Al合金等的熔液渗透到将陶瓷粉末成型/硬化而得到的预制件的复合材料的制造方法，能够提供更简便且稳定地提供整体均匀的“包含陶瓷粉末和Al合金等的金属基复合材料”的技术。根据本发明，其中，利用将含有陶瓷粉末的混合物成型、将所得到的成型物焙烧、硬化(固化)的简便的方法，提供可以适用于非加压渗透法、由此能够有效地、稳定地制造良好状态的金属基复合材料的新型的预制件的制作技术。
附图说明
图1为用于说明本发明的复合材料的制造方法中使用的非加压渗透法中使用的容器内的配置状态的示意图。
图2(a)为用于说明通过本发明的复合材料的制造方法中进行的非加压渗透法而熔液金属向预制件渗透、浸渗之前的样子的第1示意图。
图2(b)为用于说明通过本发明的复合材料的制造方法中进行的非加压渗透法而熔液金属开始向预制件渗透、浸渗的样子的第2示意图。
图2(c)为用于说明通过本发明的复合材料的制造方法中进行的非加压渗透法而熔液金属向预制件渗透、浸渗得到进展的样子的第3示意图。
图2(d)为用于说明通过本发明的复合材料的制造方法中进行的非加压渗透法而熔液金属渗透、浸渗到了预制件整体的样子的第4示意图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施方式进行说明，但是本发明不被这些实施方式限定。
首先，对用于制造本发明中研究的包含陶瓷粉末和Al合金等的金属基复合材料(以下也仅称为复合材料或复合体)的历来进行的使用了预制件的非加压渗透法的通常的顺序的概要进行说明。首先，向陶瓷粉末添加聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛等有机粘结剂以及根据需要添加胶态二氧化硅、胶体氧化铝等无机粘结剂，准备混合原料。接着将上述混合原料利用压制成型、浇铸成形、挤出成型、振动法等方法成型，得到混合体。接着将所得到的混合体在约800℃～1200℃左右的温度下焙烧，制作预制件。
使用如上所述得到的预制件，如下所述利用非加压渗透法制造金属基复合材料。如图1及图2(a)所示，在碳制等的容器3之中配置预制件1和Al合金等4，将该容器3装入到插入有金属Mg粉末的箱式炉(没有图示)内。向该箱式炉内流通氮气，并且加热形成约700℃以上的温度，使配置于箱式炉内的Mg蒸发的同时，使箱式炉内形成氮气气氛的状态并保持。于是如图2(b)～图2(d)所示那样，通过加热而Al合金等4熔化，熔液借由渗透道2渗透到预制件1的间隙，得到Al合金等4浸渗于预制件1而成的MMC复合体5。
以下对制造该MMC复合体中利用的非加压渗透法的原理进行说明。在对上述预制件进行熔融了的Al合金等的渗透的气氛中，Mg粉末蒸发、与氮气反应而生成Mg3N2，所生成的Mg3N2在配置于箱式炉内的容器的预制件的陶瓷粉末表面沉积。陶瓷粉末与Al合金等的熔液的润湿性通常不好。但是，若Mg3N2存在于陶瓷粉末表面则与Al合金等的润湿性飞跃性地改善。其结果，Al合金等的熔液被构成预制件的陶瓷粉末润湿，通过毛细管现象而非加压渗透到构成预制件的陶瓷粉末的间隙(空隙)内。另外，所生成的Mg3N2与铝金属产生Mg3N2+Al→Mg+AlN的反应，在陶瓷表面生成超薄的AlN相，该AlN相也改善Al合金的熔液的润湿性。通过该反应产生的Mg蒸气渗透到预制件的内部，重复相同的反应，并且熔融了的Al合金等依次渗透到预制件内。如此Al合金等的熔液以非加压方式渗透到预制件整体，浸渗到陶瓷粉末内。
但是，根据本发明人等的研究，上述方法存在下述那样的问题。首先，上述反应并非从渗透开始时在预制件整体产生。即，在渗透开始时，在存在Mg和N2这两者的预制件表面最初反应，依次进行到预制件内部。因此，使Al合金等的熔液浸渗到预制件的表面和内部的整体需要长时间，存在制造效率变差这种问题。另外，在预制件内产生没有生成Mg3N2的部分，Al合金等不会渗透到预制件整体，因此形成不均匀的Al合金等的浸渗体，有可能不能制造良好的复合材料。
本发明人等为了解决这些问题，飞跃性地改良使Al合金等的熔液以非加压方式渗透到将陶瓷粉末成型硬化而得到的预制件的方法，开发能够使熔液向预制件迅速渗透，稳定地提供改善了均匀的品质的“包含陶瓷粉末和Al合金等的复合材料”的技术，而进行了深入研究，结果达成了本发明。
本发明的复合材料的制造方法特征在于下述方面。首先，特征在于，以下述方式构成：原料使用包含金属Mg粉末等含镁的粉末和陶瓷粉末、还含有具有通过500℃以下的加热而混合物表现出强度的特性的无机粘结剂或有机无机粘结剂中的任意一种粘结剂的混合物，将该混合物成型而得到混合体。作为上述的“通过500℃以下的加热而混合物表现出强度的特性”，可列举出“通过500℃以下的加热而硬化的特性”等。进而特征在于，将所成型的混合体在500℃以下的温度下焙烧，制作预制件，使Al合金等的熔液以非加压方式渗透到所得到的预制件，制造具有铝合金和陶瓷的复合体。特别是本发明的特征在于，通过上述构成，发现了得到以往没有的有用的构成的预制件的新的制作方法。即，通过使用上述构成的预制件，能够使Al合金等的熔液以非加压方式迅速地渗透到预制件内，实现在预制件内均匀地浸渗Al合金等而成的复合体的制造。以下对本发明的复合材料的制造方法的各工序进行具体说明。
＜包含含镁的粉末和陶瓷粉末的混合物的制造＞
本发明的制造方法中使用的混合物包含金属Mg粉末等含镁的粉末和陶瓷粉末，还含有具有通过500℃以下的加热而混合物表现出强度的特性的无机粘结剂或有机无机粘结剂中的任意一种粘结剂。以下对这些原料进行说明。
(陶瓷粉末)
本发明中使用的陶瓷粉末没有特别限定，以下列举出的例子均可以使用。例如可以使用碳化硅(SiC)、碳化钨(WC)和TiC(碳化钛)等碳化物、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)和硼酸铝等氧化物、氮化铝(AlN)和氮化硅(Si3N4)等氮化物等通常的陶瓷粉末。
上述列举出的陶瓷粉末的粒径没有特别限定，例如平均粒径为1μm以上且200μm以下左右的陶瓷粉末是合适的。利用平均粒径小于1μm的陶瓷粉末时，例如压制成型等而得到的混合体、将该混合体焙烧而得到的预制件中形成的间隙(孔径)过小，熔融了的Al合金等有可能不会渗透，因此不合适。即，利用非加压渗透法时，需要熔融了的Al合金等以非加压方式自然地利用毛细管现象渗透到间隙，但是若陶瓷粉末的颗粒之间的间隙(孔径)过小则渗透变得不充分。另一方面，陶瓷粉末的平均粒径超过200μm时，粒径过大，因此在下述方面并非最合适。若陶瓷粉末过大则使用含有其的混合物形成混合体时，难以通过压制成型、振动成型进行颗粒填充，难以实现此后进行的混合体的成型。另外，使用过大的陶瓷粉末的情况下，若颗粒之间的间隙为数十μm以上则间隙间隔变得过大，因此不易产生在非加压渗透法中重要的利用毛细管现象的铝浸渗。
本发明的制造方法中，调整所使用的陶瓷粉末的尺寸、得到具备必要的物性值的预制件也是优选方式。例如将大的颗粒和小的颗粒的陶瓷粉末根据用途适当配混，制造混合物，根据所得到的混合物，适当控制得到混合体时的陶瓷粉末的填充状态，由此可以得到具备必要的物性值的预制件。
(含镁的粉末)
本发明的制造方法中，作为含镁的粉末，例如可以使用选自由金属镁、镁合金和镁硅化物组成的组中的至少任意一种粉末。具体而言，例如除了先前说明的金属镁粉末以外，还可以使用Al-Mg系合金、Al-Mg-Si系合金等镁合金、镁的含量高的Mg2Si等化合物等的粉末。
另外，优选使用平均粒径为0.5μm以上且150μm以下的含镁的粉末。对于超过150μm的粉末而言，过粗，有可能不能与先前说明的陶瓷粉末均匀混合，因此不优选。进而，若粒径粗则含Mg的粉末的表面积减小，预制件内含有的Mg与气氛内的氮气反应而被氮化后的Mg3N2的生成量减少。在此若Mg3N2的生成量少则铝向预制件的浸渗速度变慢，因此不优选。另一方面，含Mg的粉末越细则表面积越大，容易被空气中的氧氧化而形成MgO，Mg量减少，因此不优选。因此，优选使用平均粒径为0.5μm以上的含Mg的粉末。另外，平均粒径超过150μm时，整体的表面积减小，如先前所述，Mg3N2的生成量减少，因此不优选。
作为含Mg的粉末的混合量，优选以质量基准计，相对于陶瓷粉末100质量份，按Mg换算在0.3％以上且10％以下的范围内使用。更优选在0.5％以上且7％以下、进而0.5％以上且5％以下的范围内使用含Mg的粉末。若含Mg的粉末的混合量少、小于0.3％，则Mg3N2的生成量减少，不能充分促进Al合金等的熔液的渗透速度，因此不合适。另一方面，若含Mg的粉末的混合量超过10％则利用这些原料制作的预制件中的含Mg的粉末的分布状态局部增多，起因于此而所渗透的Al合金的量有可能变得不均匀，因此不合适。使用先前列举出的Mg合金、含Mg的化合物的情况下，若换算为它们之中含有的Mg来确定混合量即可。
(粘结剂)
本发明的特征在于，作为预制件的制作中使用的混合物，使用在上述的含Mg的粉末和陶瓷粉末中还含有具有通过500℃以下的加热而硬化这样的、混合物表现出强度的特性的无机粘结剂或有机无机粘结剂中的任意一种粘结剂的混合物。作为具有上述特性的有机无机粘结剂，可列举出例如有机硅树脂、Si醇盐、Al醇盐等。另外，作为无机粘结剂，可列举出水玻璃、矾土水泥等。
本发明的制造方法中，在此后的工序中，需要对将含有这些粘结剂的混合物成型而得到的混合体在500℃以下的温度下进行焙烧，制造预制件。因此，使用具有通过500℃以下的加热而混合物表现出强度的特性的粘结剂，从而在500℃以下的焙烧温度下预制件表现出强度。本发明中，可以以容易将含有上述粘结剂的混合物成型的方式，进一步向混合物加入聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛和纤维素等有机粘结剂。这些有机粘结剂通过此后进行的在500℃以下的温度下进行的焙烧工序被燃烧，对预制件的强度表现没有贡献。因此，本发明的制造方法中，在混合物的制造中，使用具有上述特性的无机有机粘结剂、无机粘结剂是不可避免的。
对具有上述特性的本发明中可以合适地利用的粘结剂，列举出例子进行说明。有机硅树脂具有以“Si-O-R”(R为有机物)的化学式表示的由Si(硅)、氧、有机化合物构成的聚硅氧烷结构，低温下作为有机粘结剂发挥功能，高温下焙烧后，作为无机粘结剂发挥功能。另外，以Si(OC2H5)4代表的Si-醇盐，在低温下由单体形成聚合物(有机硅树脂)，因此将混合物成型而形成混合体的情况下，该混合体可以保持成型强度，将该混合体焙烧后，最终形成SiO2，作为无机粘结剂发挥功能。使用固体状的有机硅树脂的情况下，溶解于乙醇、异丙醇(IPA)等醇、二甲苯、甲苯等有机溶剂来使用。Si-醇盐的聚合物为液体，可以直接或稀释来使用。本发明的制造方法中，有机硅树脂预先溶解于有机溶剂而成的物质、有机硅树脂其自身为液体状的物质均可以直接使用。上述粘结剂可以根据需要添加有机溶剂、水进行稀释来使用。此方面如后文所述。
本发明中，作为无机粘结剂，可以合适地使用水玻璃(硅酸钠)。此时，优选使用溶液状的无机粘结剂、所谓的1号水玻璃、2号水玻璃、3号水玻璃，从而容易与其他材料混合。另外，作为无机粘结剂，使用矾土水泥的情况下，优选将矾土水泥溶解于少量的水中、而混合到陶瓷粉末等其他原料。
本发明中使用的上述粘结剂的量取决于用于制作混合体的成型方法，没有特别限定。使用无机粘结剂或有机无机粘结剂中的任意一种的情况下，在将混合体焙烧而形成预制件时，均形成SiO2等无机氧化物而残留于预制件中，含有于复合体中。因此，优选兼顾复合化原料中使用的陶瓷来适当选择粘结剂的种类。例如使用SiC、Si3N4等非氧化物系陶瓷的情况、使用Al2O3、TiO2等氧化物陶瓷的情况下，若使用有机硅树脂、水玻璃等二氧化硅系粘结剂则没有对于此的问题。粘结剂的用量若考虑到将混合物成型时的加工性、焙烧后的预制件的硬度等适当确定即可。例如优选相对于陶瓷粉末100质量份、以0.3质量份以上且110质量份以下左右的量添加来使用。
(溶剂)
构成本发明的包含上述原料的混合物用于使用该混合物成型而得到混合体、将该混合体在500℃以下的温度下焙烧而制作预制件。因此，为了提高混合体的成型性等，除了上述材料之外，可以还使用有机溶剂、水和有机溶剂的混合溶剂。作为有机溶剂，可以使用乙醇、异丙醇等低级醇类、正己烷等直链状链烷烃类等。另外，本发明中，也可以使用水和这些有机溶剂的混合溶剂。
但是，根据本发明人等的研究可知，若使用水则虽然也取决于用量，但是混合物中的含Mg的粉末中的Mg与水反应而形成氢氧化物，有可能损害作为在预制件内成为必要的渗透(浸渗)促进剂的功能。即，例如使用金属Mg粉末的情况下，若水分多则混合物中的Mg粉末通过Mg+2H2O→2Mg(OH)2+H2的反应而产生水解，其结果，没有生成在非加压渗透中有用的Mg3N2，有可能损害促进熔融了的Al合金的浸渗的效果。因此，优选以构成混合物的含Mg的粉末不会水解的方式，混合物中使用的溶剂使用不含有水分的有机溶剂或降低了水分量的混合溶剂。具体而言，使用水和有机溶剂的混合溶剂的情况下，相对于有机溶剂100质量份，将水的用量降低到100质量份以下是重要的。根据本发明人的研究，上述列举出的有机溶剂的情况下自不必说、使用降低了水分量的混合溶剂的情况下，混合物中的含Mg的粉末也几乎不与水反应，在将该混合物成型而得到的混合体中，仍然以含Mg的粉末的状态存在。因此，通过将该混合体焙烧，能够制造可以适用于非加压渗透的预制件。
＜混合体及预制件的制作＞
本发明中，使用上述构成的混合物成型而得到混合体，将该混合体在500℃以下的温度下焙烧而制作预制件。本发明中，使用先前所述构成的混合物得到混合体，将所得到的混合体在本发明中规定的温度下焙烧而得到预制件，由此在以下的非加压渗透工序中使用时，实现含有可以稳定地充分表现出作为渗透(浸渗)促进剂的功能的状态的含Mg的粉末而成的现有技术没有的有用的预制件的提供。以下对此进行说明。
利用非加压渗透法、得到含有Al合金等和陶瓷的金属基复合材料的MMC产品的情况下，认为在单纯形状的产品的制作中，例如也可以将含有陶瓷粉末和Mg粉末的混合物加入到碳箱等，使熔融了的Al合金等渗透到该箱内的混合物来制造。另一方面，制造复杂形状的MMC产品的情况下，寻求下述制法：将含有陶瓷粉末的混合物成型、硬化，制作接近于产品的形状的预制件，或者根据需要对如上所述得到的预制件实施机械加工，而加工为更接近于产品形状的预制件，使Al合金等的熔液浸渗到这些预制件。即，若如此可以使Al合金等浸渗到接近于产品形状的预制件来制造产品则可以降低产品的加工费、进而可以降低产品成本、能够廉价地提供产品。
但是，现有技术中，利用非加压渗透法、使用接近于产品形状的预制件制造MMC产品的情况下，没有利用含有金属Mg粉末等的预制件。如先前所述，现有技术中，使用将含有陶瓷粉末的混合物成型而得到的接近于产品的形状的预制件，在进行非加压渗透的气氛内存在作为渗透(浸渗)促进剂的Mg，在氮气气氛中，以非加压方式使熔融了的Al合金渗透到上述预制件，由此得到MMC产品。根据本发明人等的研究，现有技术中，不利用含有金属Mg粉末等的预制件的理由存在下述原因。现有技术中，实施非加压渗透法的情况下，不能实现含有稳定地充分表现出作为渗透(浸渗)促进剂的功能的金属Mg粉末等的预制件的开发。本发明是针对上述技术问题而提出的，根据本发明，利用简便的手段就能够提供可以在非加压渗透法中合适地利用的、具有充分的强度、并且含有可以稳定地表现出作为渗透(浸渗)促进剂的功能的状态的含Mg的粉末的预制件。
(混合体的制造工序)
本发明的制法中，使用含有前述原料的构成的混合物、得到所希望的形状的混合体的方法没有特别限定。例如可以使用压制成型、CIP成型(冷等静压加压)、浇铸成形、振动成型等常用的方法。构成本发明的混合物如先前所述，含有通过500℃以下的加热而硬化等混合物表现出强度的特性的无机粘结剂或有机无机粘结剂中的任意一种特有的粘结剂。因此，所得到的混合体、进而此后将混合体焙烧而得到的预制件，操作性优异、具有容易处理的性状。进而，特别是将混合体焙烧而得到的预制件利用非加压渗透法在高温下渗透(浸渗)熔融了的Al合金的情况下，预制件不会走样，具有被牢固地固化的优异的性状。
本发明的制法中，作为制造混合体时的一例，可列举出下述那样的方法。可列举出首先向前述那样的陶瓷粉末和金属Mg粉末加入有机硅树脂等有机无机粘结剂、进一步添加醇等有机溶剂、或根据需要含有少量的水的混合溶剂，均匀混合而制作浆料。接着，将如上所述得到的浆料在石膏模、金属模、橡胶模、树脂模等浇铸成型，得到混合体，或者振动沉降成型后，将溶剂干燥去除、成型而得到混合体的方法。另外，根据将上述浆料流入到石膏模的制法，可以将混合物中的溶剂吸收到石膏模而将混合体成型。任意一种情况下，如后文所述，从模具取下混合体后，将混合体在特有的温度条件下焙烧，由此均能够制作可以合适地用于本发明的制法的预制件。另外，不限于这些方法，也可以有效地利用将如上所述得到的浆料干燥、粉碎等而制造混合粉末，将混合粉末填充到金属模，进行压制成型或CIP成型，从而得到混合体的方法。
对上述的混合体的制作方法进行更具体说明。
“压制、CIP成型法”
将包含先前说明的混合物的浆料在150℃以下的温度下干燥，干燥后，以容易成型的方式拆开、或轻轻粉碎，制造压制成型用的粉体原料。将所得到的压制成型用的粉体原料加入到压模，施加载荷，进行压制成型或CIP成型。这种情况下，仅利用无机粘结剂难以将混合体成型的情况下，可以在上述浆料适当组合使用有机粘结剂。
“水玻璃硬化法”
使用水玻璃(硅酸钠)作为无机粘结剂的情况下，可以如下所述得到混合体。将陶瓷粉末、水玻璃和Mg粉末的混合物加入到模具并压紧后，吹入二氧化碳进行硬化，由此可以形成被牢固地固化的混合体。该方法是为了将二氧化硅等砂形成重力铸造用模具而使用的方法。本发明的制造方法中，利用该方法得到混合体，然后将从模具取下的混合体焙烧，从而可以得到预制件。
“振动沉降法”
将包含先前说明的混合物的浆料加入到橡胶模等并振动成型，将上部的溶剂去除后，进行干燥，而制作混合体。将所得到的混合体焙烧而形成预制件，由此形成可以良好地用于本发明的制造方法的预制件。
(预制件的制造工序)
本发明的制造方法的特征在于，将如上所述得到的所希望的形状的、含有本发明中规定的特有的原料的混合体从模具取下后，根据需要进行干燥，在500℃以下的温度下焙烧，得到预制件，使用所得到的预制件，以非加压方式使Al合金等的熔液渗透(浸渗)到该预制件，得到含有铝和陶瓷的金属基复合材料。本发明中，将特有构成的混合体在500℃以下的温度下、空气中焙烧硬化，而制作预制件。根据本发明人等的研究，必须避免焙烧温度超过500℃。即，焙烧温度超过500℃的情况下，混合体中含有的含Mg的粉末在空气中被氧化、而形成2Mg+O2→2MgO，在使用焙烧后的预制件进行的使Al合金等的熔液渗透/浸渗到预制件的后工序中，不能发挥Al浸渗促进效果。
根据本发明人等的研究，作为粘结剂，使用有机硅树脂、硅醇盐等有机无机粘结剂的情况下，在500℃左右，其结构中的有机物燃烧分解而形成无定形二氧化硅SiO2，其结果，所得到的预制件发挥强度。另一方面，粘结剂使用水玻璃、矾土水泥的情况下，混合体在常温下硬化，但是常温下的硬化时，得不到充分强度。与此相对地，本发明的制法中，由于在500℃以下的温度下焙烧，将不需要的水分、有机物从混合体去除的同时硬化，形成无定形二氧化硅、氧化铝，可以使焙烧后得到的预制件的强度充分。因此，焙烧后的预制件在此后高温下进行的非加压渗透工序中，Al合金等的熔液快速地渗透，整体性地熔液浸渗的情况下，表现出充分的强度，并且能够提供整体均匀的状态的复合材料。
以下对使由具有本发明的特征的先前所述的含有陶瓷粉末的特有的原料构成的混合物成型而成的混合体的焙烧温度为500℃以下，制作供于非加压渗透法的预制件，由此可以实现利用以往的制造方法不能得到的本发明的显著效果的理由进行说明。
通常陶瓷制的预制件利用下述那样的方法制作。通常为向陶瓷粉末添加、混合胶态二氧化硅、胶体氧化铝等无机粘结剂以及根据需要的有机粘结剂，通过压制成型等成型而制作成型体，然后为了发挥预制件的强度而在900℃以上的高温下将成型体焙烧，制成预制件的方法。根据本发明人等的研究，利用上述的通常的方法时，若原料使用包含含Mg的粉末的陶瓷粉末制成成型体，进行焙烧，则所含有的含Mg的粉末被氧化而形成MgO。因此，非加压渗透工序中，不会生成对于构成预制件的陶瓷粉末可以飞跃性地改善与Al合金的润湿性的Mg3N2。因此，利用上述通常的方法得到的预制件的情况下，不能以非加压方式使Al合金等的熔液浸渗。
在此，作为防止Mg的氧化的方法，也考虑到在氩等非活性气氛中将上述成型体焙烧。但是，根据本发明人等的研究，在600℃以上的温度下，成型体中的Mg蒸发，不能在焙烧后的预制件中残留规定的量，通过在成型体的原料添加含Mg的粉末实现的效果降低。另外，也考虑到在氮气气氛炉中将成型体焙烧。但是，根据本发明人等的研究，在约550℃下生成Mg3N2，焙烧后从炉内将预制件取出到空气中时，与空气中的湿分反应而形成Mg(OH)2，这种情况也同样地，预制件中的能够作为渗透(浸渗)促进剂发挥功能的Mg量降低。另一方面，向成型体的制造原料添加有机粘结剂、组合使用的情况下，有机物与Mg反应而形成MgO，在此后进行的非加压渗透工序中，不能生成有效地发挥功能的Mg3N2。如上所述，迄今为止，没有制造以在非加压渗透工序中、能够作为可以飞跃性地改善陶瓷制的预制件与Al合金等的熔液的润湿性的渗透(浸渗)促进剂发挥功能的状态包含含Mg的粉末的预制件的现有技术。
与上述现有技术相对地，如前文所述，本发明的制造方法中，对于包含含有金属Mg粉末等含Mg的粉末的陶瓷粉末的混合体(成型体)，将制作预制件时的焙烧温度设为500℃以下，由此实现本发明的显著效果。即，通过将焙烧温度设为500℃以下，焙烧前的混合体中含有的金属Mg粉末等成分在经过焙烧的情况下不会氧化和蒸发，因此良好地进行在此后进行的非加压渗透工序中成为必要的Mg3N2的生成。这可以通过利用本发明的制造方法得到的复合体形成良好地进行Al合金的熔液向陶瓷制的预制件渗透的复合体来确认。具体而言，本发明的制造方法中，可以通过Al向陶瓷制的预制件的非加压渗透的速度飞跃性地增大，所得到的复合体为熔融了的Al合金等向预制件整体均匀渗透、浸渗状态良好的复合体来确认。
＜非加压渗透工序＞
利用上述那样的方法制作的预制件虽然也取决于成型方法，但是从模具取下而直接使用，或者根据需要实施机械加工、形成更接近于产品形状的预制件形状、而供于非加压渗透工序中的使用。本发明的制造方法中的非加压渗透工序除了下述不同点之外与通常的方法相同，不同点在于：将含有本发明中规定的材料的混合物成型而得到混合体，将该混合体在500℃以下焙烧，由此得到具有能够耐受非加压渗透工序的充分的强度的预制件，使用该预制件，在该预制件中含有作为渗透(浸渗)促进剂发挥功能的含Mg的粉末。
如图1和图2(a)所示操作，将具有本发明的特征的特有构成的预制件1、和Al合金等4装入到碳制等的容器3，将该容器3设置于可以控制气氛的炉内(没有图示)。接着，如图2(b)～图2(d)所示操作，将容器3保持于700～900℃的氮气气氛的炉内约2～10小时，使熔融了的Al合金等4借由渗透道2渗透、浸渗到预制件1的间隙。配置于容器3内的Al合金等4的量需要为充满预制件1的颗粒之间的间隙(空隙)的体积以上。通常需要空隙的约1.2倍以上。如图2(d)所示那样，Al合金等4浸渗到预制件1的间隙整体后，进行冷却、取下(去除)残留Al合金等4的处理(没有图示)，得到Al合金等4浸渗于预制件1而成的复合体(MMC)5。利用本发明的制造方法得到的复合体形成没有空隙、包含陶瓷和Al合金等的复合体。
本发明的制造方法中，由于使用含有作为渗透(浸渗)促进剂发挥功能的状态的含Mg的粉末的预制件，Al合金等向预制件的浸渗速度比以往方法显著变快。根据本发明人等的研究，例如即使对于厚度为50mm、100mm的形状的预制件，也以2～7小时均匀浸渗。与此相对地，使用不含有Mg的以往方法的预制件的情况下，浸渗速度慢，为了利用以往方法使Al合金等的熔液浸渗到与本发明中使用的本发明的构成的预制件相同形状的预制件，需要约3～10倍的长的浸渗时间。另外，利用以往方法时，由于向预制件内部的浸渗速度慢，形成Al合金等包围进行渗透(浸渗)的入口以外的预制件的周围整体的状态，因此浸渗后，也产生不易从所得到的复合体去除多余的Al合金等这种问题。与此相对地，根据本发明的制造方法，熔融了的Al合金等短时间内仅由预制件的入口部浸渗，因此对浸渗没有贡献的Al合金等包围所得到的复合体的周围得到格外降低。如此，根据本发明的制造方法，可以以近终方式生产复合体(MMC)，能够降低此后进行的加工等负荷、而飞跃性地改善生产率。
实施例
以下列举出实施例和比较例对前述的一实施方式的进一步的具体例进行说明，但是本发明不被以下的实施例限定。文中，w％是指质量基准，v％是指体积基准。本说明书中的平均粒径为利用激光衍射式粒度分布测定器测定得到的值。
[实施例1]
预先将有机硅树脂(信越化学社制、商品名：KR-220L)溶解于异丙醇(IPA)，准备30w％的粘结剂溶液。作为陶瓷粉末，使用平均粒径50μm的SiC粉末4000g和平均粒径14μm的SiC粉末1200g，以相对于上述陶瓷粉末(SiC粉末)含有2w％的比率的方式加入平均粒径75μm的Mg粉末104g，形成含有Mg粉末和陶瓷粉末的混合物。向该混合物进一步以相对于上述陶瓷粉末配混2w％有机硅树脂的方式加入先前准备的30w％的粘结剂溶液346g。接着向其中进一步加入IPA 1300g，利用球磨机均匀混合，制造浆料。将所得到的浆料加入到不锈钢制的容器，进行自然干燥而大致将IPA去除后，进一步利用60℃的干燥器干燥8小时。干燥后，将干燥物利用加入有20mmΦ的塑料球的球磨机粉碎(破碎)，制作压制成型用的粉体原料。
将上述得到的压制成型用的粉体原料1000g加入到100mm×100mm×深度100mm的压模，以150kg/cm2的压力压制成型，得到100mm×100mm×50mm的混合体。将如上所述得到的混合体装入到空气气氛的电炉，以50℃/小时的速度升温至500℃，在500℃下保持4小时进行焙烧，然后冷却，制作预制件。所得到的预制件的SiC粉末的填充率为63v％。
如图1所示那样，将上述制造的预制件1(以下称为预制件主体1)配置于200mm×200mm×80mm深度的碳制的容器3内。此时，在预制件主体1之下设置3个渗透道2，对于该渗透道2，从利用与该预制件主体1相同的方法制作的由相同的材料形成的预制件切断/加工而得到、其为20mm×20mm×高度20mm、用于渗透Al合金等，形成支承、漂浮预制件主体1的状态。在如此配置于容器3内的预制件主体1的旁边放置切断而调整了重量的1000g的作为Al合金4的AC3A，将该容器3设置于内部为600mm×600mm×高度500mm的氮气气氛炉。接着，向该气氛炉以5L/分钟流通氮气的同时，从室温以10℃/分钟升温至800℃后，在该温度下保持5小时。
在800℃下保持5小时后，冷却至室温后，从气氛炉内取出Al合金渗透于预制件而成的复合体(MMC)。接着，将为了支承预制件主体1而使用的3个渗透道2去除，得到Al合金4渗透于预制件主体1而成的复合体(MMC)5。如上所述，在保持于800℃的温度5小时的氮气气氛炉内设置的容器3内，配置于容器3内的Al合金4的AC3A熔化，该熔化了的Al合金4借由渗透道2以非加压方式渗透到作为多孔体的预制件主体1。
对如上所述得到的本实施例的复合体，利用阿基米德法测定体积密度，另外，将内部利用金刚石切刀切断，对切断面进行显微镜观察。其结果，通过切断面的观察确认了Al合金完全浸渗到预制件主体间隙。另外，由体积密度的计算结果确认了是SiC为63v％、AC3A为37v％的复合体(MMC)。
[实施例2]
向平均粒径15μm的氧化铝粉末4000g，以相对于上述氧化铝粉末含有3w％的方式加入平均粒径75μm的Mg粉末120g，形成包含Mg粉末和陶瓷粉末的混合物。使用该混合物，进而与实施例1同样地制造浆料。具体而言，如下所述，对于上述得到的混合物，使用粘结剂溶液制造浆料。本实施例中，以配混有机硅树脂3w％的方式加入与实施例1中使用的物质相同的有机硅树脂的30w％粘结剂溶液400g、进一步加入IPA 1400g，利用与实施例1相同的方法通过球磨机均匀混合，制作浆料。
将上述制作的浆料的约1/4加入到110mm×110mm×深度60mm的石膏模，施加约30分钟振动的同时、使石膏模吸收浆料中的溶液、从浆料去除溶液。然后在60℃下干燥约8小时进行固化，将包含Mg粉末和陶瓷粉末的混合体从石膏模取出。对所得到的混合体在与实施例1相同的条件下、500℃的温度下进行焙烧。其结果，得到100mm×100mm×50mm的焙烧物。对所得到的焙烧物测定重量和形状，测定体积密度。其结果，得到氧化铝为50v％的预制件。
将上述得到的预制件与实施例1同样地以利用渗透道漂浮预制件主体的状态配置于碳制的容器内，利用与实施例1相同的方法，渗透相同的Al合金，而得到复合体。对于所得到的复合体，将内部切断，对切断面进行显微镜观察，另外测定体积密度。其结果，通过切断面的观察确认了Al合金完全浸渗到预制件主体间隙。另外，由体积密度的计算结果确认了是氧化铝为50v％、Al合金为50v％的复合体(MMC)。
[实施例3]
向平均粒径50μm的SiC粉末2000g、和平均粒径14μm的SiC粉末600g加入平均粒径75μm的Mg粉末78g，进一步加入液态的水玻璃3号80g，利用搅拌机搅拌。将所得到的混合物加入到100mm×100mm×100mm深度的有机硅树脂制的模具，利用捣棒轻敲的同时填充，对填充物喷二氧化碳，进行渗透、固化，得到100mm×100mm×52mm的混合体。将所得到的混合体在60℃下干燥约8小时。接着以50℃/小时升温至450℃，达到后保持4小时进行混合体的焙烧，除此之外与实施例1同样地制作预制件。
对上述得到的预制件，与实施例1同样地进行Al合金的熔液的渗透，得到复合体。接着，对于所得到的复合体，将内部切断，对切断面进行显微镜观察，另外测定体积密度。其结果，由体积密度的计算结果确认了可以制造SiC填充率为54v％、Al合金为46v％的复合体(MMC)。另外，观察切断面，结果确认了，即使是使用了通过粘结剂中使用的水玻璃固化的预制件的本实施例，也可以制造Al合金完全浸渗到预制件主体间隙的复合体(MMC)。
[实施例4、5]
对于与实施例1同样地制作的SiC粉末的填充率为63v％的预制件，替代实施例1中使用的Al合金的AC3A，在实施例4中使用Al合金的AC4C，另外在实施例5中使用作为含有镁的Al合金的Al-3Mg，利用与实施例1相同的方法，分别使Al合金借由渗透道以非加压方式渗透到预制件主体。其结果，任意一实施例的情况下，均与实施例1同样地得到Al合金完全渗透至50mm的高度的复合体(MMC)。另外，由体积密度的计算结果确认了，任意一实施例的情况下，均得到SiC为60v％、Al合金为40v％的复合体(MMC)。
[实施例6]
以与实施例1中使用的物质相同的方式，陶瓷粉末使用平均粒径50μm的SiC粉末4000g和平均粒径14μm的SiC粉末1200g，以相对于陶瓷粉末含有1w％的量的方式加入平均粒径75μm的Mg粉末52g，形成包含Mg粉末和SiC粉末的混合物。作为有机无机粘结剂使用硅酸乙酯Si(OC2H5)4的低聚物(SiO2换算时含有40w％)，以相对于上述陶瓷粉末按SiO2计配混2w％的方式向该混合物加入该有机无机粘结剂260g。接着进一步加入异丙醇(IPA)1200g，利用与实施例1中进行的方法相同的方法，利用球磨机均匀混合，制作浆料。
使用上述得到的浆料，利用与实施例1相同的操作，进行干燥、破碎(粉碎)，制作压制成型用的粉体原料。接着，使用所得到的压制成型用的粉体原料，与实施例1同样地压制成型，制作100mm×100mm×50mm的形状的混合体。将所得到的混合体装入到空气气氛的电炉，在430℃下焙烧，制作预制件。使用所得到的预制件，通过与实施例1相同的操作和条件，使铝合金的AC3A以非加压方式渗透到预制件，得到复合体。由体积密度的计算结果确认了所得到的复合体是SiC为64v％、AC3A为36％的MMC。
[比较例1]
制作压制成型用的粉体原料时，不添加Mg粉末，除此之外与实施例1同样地制作预制件。接着，使用所得到的预制件，通过与实施例1中进行的步骤相同的步骤，使用Al合金的AC3A以非加压方式使Al合金渗透。其结果，Al合金没有浸渗到预制件。
[比较例2]
制作压制成型用的粉体原料时，不添加Mg粉末，除此之外与实施例1同样地制作100mm×100mm×50mm的预制件。接着，如下所述使用Al合金的AC3A，以非加压方式使Al合金渗透到上述得到的预制件。具体而言，将预制件如图1所示那样设置于容器3内时，在预制件的下部和周围放置Mg粉末5g(没有图示)，除此之外利用与实施例1相同的方法，使Al合金渗透到预制件。上述方法被历来进行、被称为直接氧化法(Lanxide process)。
在上述渗透工序之后观察预制件的状态。其结果，厚度50mm的预制件中，Al合金从下部渗透至约8mm(16％)处，没有浸渗到整体。另外，形成Al合金包围预制件的周围的状态，并非近终方式。
[比较例3]
与比较例2同样地使用直接氧化法(Lanxide process)，使Al合金渗透到预制件。具体而言，使用与比较例2同样地得到的没有添加Mg粉末的预制件，将该预制件如图1所示那样设置于容器3内时，在预制件之下铺设混合有5％的Mg的SiC粉末100g，此外利用与实施例1相同的方法，使Al合金渗透到预制件。
上述渗透工序后，对预制件的状态进行显微镜观察。其结果，在厚度50mm的预制件中，Al合金从下部渗透至约10mm(20％)左右处，整体上没有浸渗间隙。另外，形成Al合金包围预制件的周围的状态，没有得到近终方式的MMC。
[比较例4、5]
本比较例中，使用利用与实施例1相同的方法得到的压制成型用的粉体原料，与实施例1同样地得到100mm×100mm×50mm的混合体，将所得到的混合体装入到空气气氛的电炉，在60℃下干燥8小时后，焙烧而制造预制件。此时，实施例1中制造预制件时的焙烧温度，在比较例4中设为550℃、在比较例5中设为600℃，任意一例均在高于本发明中规定的温度下焙烧。如上所述，使用分别改变焙烧温度而得到的预制件，除此之外利用与实施例1相同方法，使Al合金的AC3A渗透到各预制件。
在上述渗透工序之后，观察分别使用的预制件的状态。其结果，任意一例的预制件的情况下，Al合金均完全没有渗透到间隙。本发明人等对此认为是由于，特别是若在超过500℃的温度下进行预制件制作时的焙烧，则混合体中含有的Mg被氧化，损害通过在预制件中存在Mg得到的渗透(浸渗)促进的效果。
[比较例6]
作为制作压制成型用的粉体原料时使用的粘结剂，替代有机硅树脂，使用醇系胶态二氧化硅(5mμ)，以相对于陶瓷粉末形成5％的浓度的方式添加混合，除此之外利用与实施例1相同的方法尝试制作预制件。具体而言，粘结剂使用胶态二氧化硅，除此之外使用与实施例1相同的配混的混合物，将该混合物压制成型，得到混合体，将所得到的混合体在500℃下焙烧。但是，500℃的温度下没有硬化，不能制作可以用于非加压渗透法的预制件。
[比较例7]
使用比较例6中得到的粘结剂使用了胶态二氧化硅的混合体，改变焙烧温度，在1000℃下进行焙烧，结果硬化，可以制作预制件。但是，使用所得到的预制件，尝试与实施例1同样地使用Al合金的AC3A以非加压方式渗透Al合金的熔液，但是Al合金完全没有渗透。认为这是由于，在1000℃下焙烧时，混合体中的Mg被完全氧化，在预制件内不存在Mg。
表1：实施例和比较例的预制件的制造条件和所得到的复合材料的性状
Figure BDA0003975568570000241
附图标记说明
1：预制件或预制件主体
2：渗透道
3：碳制等的容器
4：Al合金等
5：复合体(MMC)(Al合金等浸渗、复合化而成的预制件)

Claims (5)

1.一种复合材料的制造方法，其特征在于，向包含含镁的粉末和陶瓷粉末、还含有通过500℃以下的加热而硬化的无机粘结剂或有机无机粘结剂中的任意一种粘结剂的混合物，进一步加入有机溶剂、或相对于有机溶剂100质量份、水为100质量份以下的混合溶剂，得到混合物，使用所得到的混合物成型而得到混合体，将该混合体在500℃以下的温度下焙烧，制作预制件，使金属铝或铝合金在氮气气氛下非加压渗透到所得到的预制件中，制造含有铝和陶瓷的金属基复合材料。
2.根据权利要求1所述的复合材料的制造方法，其中，所述含镁的粉末是选自由金属镁、镁合金和镁硅化物组成的组中的至少任意一种的平均粒径为0.5μm以上且150μm以下的粉末。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料的制造方法，其中，在所述混合物中，相对于所述陶瓷粉末100质量份，以镁换算计、按质量基准含有0.3％以上且10％以下的范围内的所述含镁的粉末。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合材料的制造方法，其中，所述无机粘结剂为水玻璃，所述有机无机粘结剂为选自由有机硅树脂、Si醇盐和Al醇盐组成的组中的任意一种。
5.一种预制件的制作方法，其特征在于，其用于制作在利用非加压渗透法的铝系的金属基复合材料的制造中能够适用的陶瓷制的预制件，
向包含含镁的粉末和陶瓷粉末、还含有通过500℃以下的加热而硬化的无机粘结剂或有机无机粘结剂中的任意一种粘结剂的混合物，进一步加入有机溶剂、或相对于有机溶剂100质量份、水为100质量份以下的混合溶剂，得到混合物，使用所得到的混合物成型而得到混合体，将所得到的混合体在500℃以下的温度下焙烧，得到预制件。
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