JP2000109372A - Metal-ceramics composite material and its production - Google Patents

Metal-ceramics composite material and its production

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JP2000109372A
JP2000109372A JP10286125A JP28612598A JP2000109372A JP 2000109372 A JP2000109372 A JP 2000109372A JP 10286125 A JP10286125 A JP 10286125A JP 28612598 A JP28612598 A JP 28612598A JP 2000109372 A JP2000109372 A JP 2000109372A
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JP
Japan
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composite material
metal
preform
holes
diameter
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JP10286125A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromasa Shimojima
浩正 下嶋
Kazunari Naito
一成 内藤
Mutsuo Hayashi
睦夫 林
Heishiro Takahashi
平四郎 高橋
Takeshi Higuchi
毅 樋口
Tomikazu Koyama
富和 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SERANKUSU KK
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
SERANKUSU KK
Taiheiyo Cement Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal-ceramics composite material having many perforated holes with small diameter and a to provide the method for producing the material. SOLUTION: This metal-ceramics composite material is a plate-like composite material having at least 100 pieces of perforated holes with small diameter per 100 cm2. The method for producing the composite material is comprised of making holes by required pieces in such a manner that the diameter of the holes is slightly larger than the required diameter, in a metal plate having the same shape as that of a preform, then pouring liquid silicon rubber into a vessel arranged with the metal plate having holes, after degassing under reduced pressure, curing to form a forming mold, forming the preform using thus obtained forming mold, further, impregnating aluminum alloy into the preform and making at least 100 pieces of holes per 100 cm2 by drilling the metal parts of the impregnated preform.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属に強化材を複
合させた金属−セラミックス複合材料及びその製造方法
に関し、特に多数の貫通穴を有する金属−セラミックス
複合材料及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal-ceramic composite material in which a metal is combined with a reinforcing material and a method for producing the same, and more particularly, to a metal-ceramic composite material having a large number of through holes and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】セラミックス繊維または粒子で強化され
たセラミックスと金属の複合材料は、セラミックスと金
属の両方の特性を兼ね備えており、例えばこの複合材料
は、高剛性、低熱膨張性、耐摩耗性等のセラミックスの
優れた特性を、延性、高靭性、高熱伝導性等の金属の優
れた特性を備えている。このように、従来から難しいと
されていたセラミックスと金属の両方の特性を備えてい
るため、機械装置メーカ等の業界から次世代の材料とし
て注目されている。
2. Description of the Related Art A ceramic-metal composite material reinforced with ceramic fibers or particles has both characteristics of ceramic and metal. For example, this composite material has high rigidity, low thermal expansion property, abrasion resistance, etc. It has the excellent properties of metal such as ductility, high toughness, and high thermal conductivity. As described above, since it has both the characteristics of ceramics and metal, which have been considered difficult, it has been drawing attention as a next-generation material from industries such as mechanical device manufacturers.

【0003】この複合材料、特に金属としてアルミニウ
ムをマトリックスとする複合材料の製造方法は、粉末冶
金法、高圧鋳造法、真空鋳造法等の方法が従来から知ら
れている。しかし、これらの方法は、強化材であるセラ
ミックスの含有率を多くできない、あるいは大型の加圧
装置が必要である、もしくはニアネット成形が困難であ
る、コストが極めて高いなどの理由により、いずれも満
足できるものではなかった。
As a method for producing this composite material, particularly a composite material using aluminum as a matrix as a metal, methods such as powder metallurgy, high pressure casting, and vacuum casting have been conventionally known. However, all of these methods are not capable of increasing the content of ceramics as a reinforcing material, require a large-sized pressurizing device, are difficult to form near nets, and are extremely expensive. It was not satisfactory.

【0004】そこで最近では、上記問題を解決する製造
方法として、米国ランクサイド社が開発した非加圧金属
浸透法が特に注目されている。この方法は、SiCやA
23などのセラミックス粉末で形成されたプリフォー
ムに、Mgを含むアルミニウムインゴットを接触させ、
これをN2雰囲気中で700〜900℃に加熱して溶融
したアルミニウム合金をプリフォームに浸透させる方法
である。これは、MgとN2との化学反応を利用してセ
ラミックス粉末への溶融金属の濡れ性を改善することに
より、加圧しなくとも金属をプリフォームに浸透できる
ようにした優れた方法である。
Accordingly, recently, a non-pressurized metal infiltration method developed by Rankside Company of the United States has attracted particular attention as a manufacturing method for solving the above problem. This method uses SiC or A
An aluminum ingot containing Mg is brought into contact with a preform formed of a ceramic powder such as l 2 O 3 ,
This is a method in which the molten aluminum alloy is heated to 700 to 900 ° C. in an N 2 atmosphere to penetrate the preform. This is an excellent method for improving the wettability of the molten metal to the ceramic powder by utilizing the chemical reaction between Mg and N 2 , so that the metal can penetrate into the preform without applying pressure.

【0005】また、この方法では、セラミックスの含有
率を30〜85vol%と広く、かつ高い範囲まで変え
ることができ、しかも、この方法で形成されたプリフォ
ームは、その形状の自由度が高いので、かなり複雑な形
状をニアネットで作ることも可能である。このようにこ
の方法は、加圧装置が不要であり、セラミックスの含有
率を高くすることができ、ニアネット成形も可能となる
方法であるので、前記した問題が解決される優れた方法
である。
Further, according to this method, the content of ceramics can be varied as wide as 30 to 85 vol% and a high range, and the preform formed by this method has a high degree of freedom in its shape. It is also possible to make quite complex shapes with near nets. As described above, this method does not require a pressurizing device, can increase the content of ceramics, and enables near-net molding. Therefore, this method is an excellent method that solves the above-described problem. .

【0006】この方法で作製された複合材料は、例え
ば、半導体製造装置に使われるCVD(化学蒸着装置)
などには、反応ガスを通過させるための小径の貫通穴を
多数有する平板状の、いわゆるシャワーと呼ばれる部材
があるが、この部材に用いる材料には軽量かつ低熱膨張
が要求されるので、それに好適な材料として注目されて
いる。
A composite material produced by this method is used, for example, in a CVD (chemical vapor deposition) device used in a semiconductor manufacturing apparatus.
For example, there is a so-called shower member having a large number of small-diameter through holes for allowing a reaction gas to pass therethrough, and a material used for this member is required to have a light weight and low thermal expansion, so that it is suitable for such a member. Is attracting attention as a material.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この複
合材料は金属を含むとはいうものの、硬いセラミックス
が共存する砥石と同じ構造をしているので、セラミック
スと同様極めて難削性であり、それがために穴開け加工
が非常に困難であり、仮にできたとしても穴開けに用い
る工具の摩耗が激しいために一つの工具で開けることが
できる穴の数は限られており、ましてや多数の穴を開け
るのは極めて難しいという問題があった。
However, although this composite material contains a metal, it has the same structure as a grindstone in which hard ceramics coexist, so it is very difficult to machine like ceramics. Therefore, drilling is very difficult, and even if it can be done, the number of holes that can be drilled with a single tool is limited because the tools used for drilling are severely worn. There was a problem that it was extremely difficult to open.

【0008】本発明は、上述した金属−セラミックス複
合材料が有する課題に鑑みなされたものであって、その
目的は、小径の多数の貫通穴を有する金属−セラミック
ス複合材料を提供し、その製造方法をも提供することに
ある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the metal-ceramic composite material, and has as its object to provide a metal-ceramic composite material having a large number of small-diameter through holes, and a method of manufacturing the same. Is also to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意研究した結果、小径の穴を多数有す
るプリフォームを形成することができれば、そのプリフ
ォームに金属を浸透させることにより穴部が金属部で充
填され、その金属部に穴を開けることにより小径の貫通
穴を多数有する複合材料が得られるとの知見を得て本発
明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, if a preform having a large number of small-diameter holes can be formed, metal is allowed to penetrate the preform. As a result, the present inventors have found that a hole is filled with a metal portion, and that a composite material having a large number of small-diameter through holes can be obtained by forming a hole in the metal portion, thereby completing the present invention.

【0010】即ち本発明は、(1)セラミックス繊維ま
たは粒子を強化材としてプリフォームを形成し、そのプ
リフォームに基材である金属を浸透させた金属−セラミ
ックス複合材料において、該複合材料が、小径の貫通穴
を少なくとも100cm2当たり100個以上有する板
状の複合材料であることを特徴とする金属−セラミック
ス複合材料(請求項1)とし、また、(2)セラミック
ス繊維または粒子を強化材としてプリフォームを形成
し、そのプリフォームに基材である金属を浸透させる金
属−セラミックス複合材料の製造方法において、該プリ
フォームを形成する方法が、(a)先ず形成するプリフ
ォームと同一形状を有する金属板に、あらかじめドリル
で必要とする穴径より大き目の穴を必要個数開け、これ
を容器内に埋設する、(b)その容器内に#500のS
iC粉末をあらかじめ混入してある液状のシリコーンゴ
ムを流し込み、その全体を0.1気圧程度の減圧下で脱
気した後、それを硬化させることによりゴム型を作製す
る、(c)得られたゴム型に強化材から成るスラリーを
流し込み、沈降成形した後焼成する方法であり、その形
成したプリフォームにアルミニウム合金を非加圧で浸透
させた後、得られた複合材料の表面を研削し、アルミニ
ウム合金のみが充填されている部分に小径の貫通穴をド
リルで少なくとも100cm2当たり100個以上開け
ることを特徴とする金属−セラミックス複合材料の製造
方法(請求項2)とすることを要旨とする。以下さらに
詳細に説明する。
That is, the present invention provides (1) a metal-ceramic composite material in which a preform is formed by using ceramic fibers or particles as a reinforcing material, and a metal as a base material is impregnated in the preform. A metal-ceramic composite material (Claim 1) characterized in that it is a plate-shaped composite material having at least 100 small-diameter through holes per 100 cm 2 , and (2) a ceramic fiber or particle as a reinforcing material. In a method for producing a metal-ceramic composite material in which a preform is formed and a metal serving as a base material is impregnated into the preform, the method of forming the preform comprises the steps of: (a) having the same shape as the preform to be formed first; Drill a required number of holes larger than the required hole diameter in advance in a metal plate and bury it in the container. (B) S of # 500 to the vessel
A liquid silicone rubber premixed with iC powder is poured, the whole is degassed under a reduced pressure of about 0.1 atm, and then cured to produce a rubber mold. (c) Obtained It is a method of pouring a slurry composed of a reinforcing material into a rubber mold, sedimentation molding, and then firing.After infiltrating the formed preform with an aluminum alloy without pressure, grinding the surface of the obtained composite material, A gist of the present invention is a method for producing a metal-ceramic composite material (claim 2), characterized in that at least 100 small-diameter through holes are drilled in a portion filled with only an aluminum alloy per 100 cm 2 with a drill. . This will be described in more detail below.

【0011】上記で述べたように本発明の複合材料とし
ては、小径の貫通穴を少なくとも100cm2当たり1
00個以上有する板状の複合材料とした(請求項1)。
複合材料に貫通穴を少数形成するのは容易であるが、小
径でしかも多数の貫通穴を形成するのは極めて難しく、
ましてやその小径の貫通穴を100cm2当たり100
個以上もの多数形成したものは従前になく、新規な複合
材料となる。
As described above, the composite material of the present invention has a small-diameter through hole at least 1 per 100 cm 2.
A plate-shaped composite material having at least 00 pieces was set (claim 1).
Although it is easy to form a small number of through holes in a composite material, it is extremely difficult to form a large number of through holes with a small diameter,
Furthermore, the small through hole is 100 per 100 cm 2
There has never been a case where more than one is formed, and it is a novel composite material.

【0012】その複合材料の製造方法としては、プリフ
ォームを形成する方法を、(a)先ず形成するプリフォ
ームと同一形状を有する金属板に、あらかじめドリルで
必要とする穴径より大き目の穴を必要個数開け、これを
容器内に埋設する、(b)その容器内に#500のSi
C粉末をあらかじめ混入してある液状のシリコーンゴム
を流し込み、その全体を0.1気圧程度の減圧下で脱気
した後、それを硬化させることによりゴム型を作製す
る、(c)得られたゴム型に強化材から成るスラリーを
流し込み、沈降成形した後焼成する方法とし、その形成
したプリフォームにアルミニウム合金を非加圧で浸透さ
せた後、得られた複合材料の表面を研削し、アルミニウ
ム合金のみが充填されている部分に小径の貫通穴をドリ
ルで少なくとも100cm2当たり100個以上開ける
こととする製造方法とした(請求項2)。
As a method of manufacturing the composite material, a method of forming a preform includes the steps of (a) first forming a hole larger than a hole diameter required by a drill in a metal plate having the same shape as the preform to be formed; Open the required number and bury it in the container. (B) # 500 Si in the container
A liquid silicone rubber pre-mixed with C powder is poured, the whole is degassed under reduced pressure of about 0.1 atm, and then cured to produce a rubber mold. (C) Obtained A method of pouring a slurry composed of a reinforcing material into a rubber mold, sedimentation molding, and then firing, infiltrating the formed preform with an aluminum alloy without pressure, grinding the surface of the obtained composite material, grinding the aluminum According to a second aspect of the present invention, there is provided a manufacturing method in which at least 100 small diameter through holes are drilled in a portion filled with only the alloy per 100 cm 2 .

【0013】複合材料に形成される貫通穴が小径でしか
も100cm2当たり100個以上もの多数であるの
で、その複合材料を作製するのは極めて難しく、それを
解決するためには、先ず必要なのはプリフォームを形成
するための100cm2当たり100個以上もの細い棒
状の突起物を有する成形用型を得ることであるが、その
ためにはこの型を減圧下で作製することがポイントであ
り、それによってマスター型の貫通穴部を完全に転写し
た突起物を多数有した型を作製することができるように
なり、その型に強化材から成るスラリーを流し込むこと
で多数の深穴を有するプリフォームが得られ、そのプリ
フォームにアルミニウム合金を浸透させることにより、
プリフォームの穴部が金属となっている複合材料が得ら
れ、その金属部をドリルで穴を開けることにより、10
0cm2当たり100個以上もの小径の貫通穴を有した
複合材料を得ることができるようになる。
Since the number of through holes formed in the composite material is small and as many as 100 or more per 100 cm 2 , it is extremely difficult to produce the composite material. In order to obtain a molding die having 100 or more thin rod-shaped protrusions per 100 cm 2 for forming a reform, it is important to make this die under reduced pressure, and thereby the master A mold having a large number of protrusions obtained by completely transferring the through hole of the mold can be manufactured, and a preform having a large number of deep holes can be obtained by pouring a slurry made of a reinforcing material into the mold. , By infiltrating the aluminum alloy into the preform,
A composite material in which the hole of the preform is a metal is obtained.
A composite material having as small as 100 or more through holes per 0 cm 2 can be obtained.

【0014】その手順をさらに詳しく述べると、先ず小
径で多数の穴を有するプリフォームを形成するためのマ
スター型を用意する。これは、例えば最終製品に至るま
での収縮と表面研削加工による取り代を考慮して最終製
品のサイズより大きめのSUS等の金属板を用意し、そ
の金属板に必要とする径の穴を必要とする数だけ開けれ
ば得られる。そのマスター型に開ける穴は貫通させても
構わないが、貫通させるとプリフォームの脱型がし難く
なるため貫通させない方が望ましく、貫通しない範囲で
できるだけ深い穴とするのがよい。
The procedure will be described in more detail. First, a master mold for forming a preform having a small diameter and a large number of holes is prepared. This requires, for example, preparing a metal plate such as SUS that is larger than the size of the final product in consideration of shrinkage up to the final product and allowance for surface grinding, and requires a hole with the required diameter for the metal plate. You can get it by opening as many as you want. The hole to be formed in the master mold may be penetrated, but if it is penetrated, it is difficult to remove the preform, so it is desirable not to penetrate the preform.

【0015】穴径は最終製品で必要とされる穴径の2〜
3倍を目安とすればよいが、最終製品の穴径が非常に小
さい場合でも少なくとも2mm以上は必要である。これ
は、マスター型を反転させてプリフォームを成形するた
めの成形用型を得る際に使用される液状の型材(シリコ
ーンゴム)がこの穴に残留する空気に邪魔されて充填不
足となるのを防ぐためであり、さらに、マスター型の穴
部分は成形用型では棒状の突起物になるが、この棒状の
突起物の径をあまり小さくしてしまうと成形時に屈曲す
るなどの不都合が生じることがあるのでそれを防ぐため
でもある。
[0015] The hole diameter is 2 to 2 of the hole diameter required for the final product.
Although it may be set as a rule of thumb, at least 2 mm or more is necessary even when the hole diameter of the final product is very small. This is because the liquid mold material (silicone rubber) used when obtaining the molding die for forming the preform by reversing the master mold is obstructed by the air remaining in the holes, resulting in insufficient filling. In addition, the hole of the master mold becomes a rod-shaped projection in the molding die, but if the diameter of the rod-shaped projection is too small, inconveniences such as bending during molding may occur. That's also to prevent it.

【0016】このマスター型を適当な大きさの密閉でき
る容器内に埋設し、#500程度のSiC粉末をあらか
じめ混入してある液状のシリコーンゴムを流し込み、直
ちに容器内を減圧しながらゴムを硬化させることによっ
て成形用の型を作製する。シリコーンゴムにあらかじめ
SiC粉末を混入させるのは、硬化後のゴムの剛性を高
めることによって前述した突起物の屈曲などの変形を少
なくするためである。そして、減圧が特に必要なのはマ
スター型の穴内にゴムを完全に充填してその穴部を完全
に転写させるためであり、その減圧を0.1気圧程度の
減圧にして10分間程度脱気すれば、小径で多数の貫通
穴であってもゴム内に残る気泡を除去して完全に充填で
きるようになる。減圧は硬化が始まってからでは効果が
ないので、ゴムを流し込んだ後、直ちに早く実施しなく
てはならない。
The master mold is buried in a sealable container of an appropriate size, and a liquid silicone rubber premixed with about # 500 SiC powder is poured therein, and the rubber is cured while the pressure in the container is immediately reduced. Thereby, a mold for molding is produced. The reason why the SiC powder is mixed into the silicone rubber in advance is to reduce the deformation such as the bending of the protrusions described above by increasing the rigidity of the cured rubber. And it is particularly necessary to reduce the pressure in order to completely fill the rubber in the hole of the master mold and completely transfer the hole, and if the pressure is reduced to about 0.1 atm and degassed for about 10 minutes, Even if there are a large number of small through holes, bubbles remaining in the rubber can be removed and completely filled. Decompression has no effect after curing has started, so it must be carried out as soon as possible after pouring the rubber.

【0017】得られた成形用型を用いてプリフォームの
成形を行うが、これは沈降成形法で行う。その方法は、
例えば、強化材となるセラミックス粉末に適当量のバイ
ンダーと分散媒、一般的には水を添加して湿式混合した
スラリーを成形用の型に流し込んで固形分を沈殿させた
後、−30℃で凍結させてから脱型し、これを必要に応
じて乾燥/焼成を行うが、普通は、加えるバインダーが
コロイダルシリカのような乾燥するだけでかなりの強度
を与える無機バインダーであるので、焼結が進行しない
程度の温度で焼成するだけでハンドリングに耐えられる
だけの強さと保形性をプリフォームに付与することがで
きる。これにより、マスター型と同じ穴径と穴数を有す
るプリフォームを形成することができる。
The preform is molded using the molding die obtained, which is performed by a sedimentation molding method. The method is
For example, after adding an appropriate amount of a binder and a dispersing medium, generally water to a ceramic powder to be a reinforcing material, and pouring a slurry obtained by wet mixing into a molding die to precipitate a solid content, the resultant mixture is heated at −30 ° C. After freezing, demolding, and drying / firing as needed, usually sintering is performed because the binder to be added is an inorganic binder such as colloidal silica which gives considerable strength only by drying. It is possible to provide the preform with sufficient strength and shape retention that can withstand handling only by firing at a temperature that does not progress. Thus, a preform having the same hole diameter and the same number of holes as the master mold can be formed.

【0018】以後のプリフォームへのアルミニウム合金
の浸透は従来通りの方法で行えばよい。但し、プリフォ
ームの穴の部分にはアルミニウム合金の充填を完全にす
るため、Al−Mg合金粉末もしくはMg粉末を混合し
たAl粉末をあらかじめ穴に詰めておくのがよい。その
他は従来通りで構わず、例えば、プリフォームとアルミ
ニウム合金とを含浸促進材であるAl−Mg合金粉末な
いしはMg粉末を介して組み合わせ、それを電気炉に入
れ、N2気流中で700〜900℃の温度で所定時間加
熱し、アルミニウム合金を非加圧で浸透させれば、プリ
フォームの穴にアルミニウム合金が十分に充填された複
合材料が得られる。
The subsequent infiltration of the aluminum alloy into the preform may be performed by a conventional method. However, in order to completely fill the hole portion of the preform with the aluminum alloy, it is preferable to previously fill the hole with Al-Mg alloy powder or Al powder mixed with Mg powder. Others without regard in conventional, for example, combining the preform and the aluminum alloy via an Al-Mg alloy powder or Mg powder is impregnated promoting material, putting it into an electric furnace, in an N 2 stream 700-900 By heating at a temperature of ° C. for a predetermined time and allowing the aluminum alloy to permeate without pressure, a composite material in which the holes of the preform are sufficiently filled with the aluminum alloy is obtained.

【0019】得られた複合材料をアルミニウム合金が充
填されている部分が露出している面とその裏側の面の両
面をどちらの面からみても穴に充填された金属が露出し
ている状態になるまで平面研削する。その金属部分をド
リルを用いて所定の寸法の貫通穴を開ける。穴を開ける
べき部分は当然アルミニウム合金のみから成っているの
で穴を開けるのは極めて容易である。
The obtained composite material is brought into a state where the metal filled in the hole is exposed from both sides of the surface where the aluminum alloy is filled and the back surface. Grind the surface until it is. A through hole having a predetermined size is formed in the metal part using a drill. The part to be drilled is of course made of aluminum alloy only, so it is very easy to drill.

【0020】以上の方法で金属−セラミックス複合材料
を作製すれば、小径の貫通穴を多数有する金属−セラミ
ックス複合材料を得ることができる。
When a metal-ceramic composite material is produced by the above method, a metal-ceramic composite material having a large number of small-diameter through holes can be obtained.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に挙げ、本発
明をより詳細に説明する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail by giving specific examples of the present invention.

【0022】(実施例) (1)プリフォームの形成 マスター型として500×600×厚さ20mmのSU
S製の平板を用意し、これにドリルで8000個のφ3
mmの穴を所定位置に開けた。このマスター型をSUS
製の容器内に埋設し、これにSiC粉末(信濃電気精練
社製、GP#500)を混入した液状のシリコーンゴム
(東芝シリコン社製)を流し込み、直ちに真空ポンプを
用いて容器内を0.1気圧に減圧し、10分間保持した
後、硬化させ脱型し、成型用型を作製した。
(Example) (1) Formation of preform An SU of 500 × 600 × 20 mm thick as a master mold
Prepare a flat plate made of S and drill 8000 φ3
mm holes were drilled in place. This master type is SUS
Liquid silicone rubber (manufactured by Toshiba Silicon Co., Ltd.) mixed with SiC powder (manufactured by Shinano Electric Seiraku Co., Ltd., GP # 500) is poured into the container, and the inside of the container is immediately filled with a vacuum pump using a vacuum pump. After reducing the pressure to 1 atm and holding it for 10 minutes, it was cured and demolded to produce a molding die.

【0023】得られた型に#320のAl23粉末70
重量部と#600のAl23粉末30重量部の混合粉末
にバインダーとしてコロイダルシリカ液をそのシリカ固
形分が2重量部となるよう添加し、それにイオン交換水
を30重量部加えた後、さらに消泡剤(フォーマスタV
L、サンノブコ社製)を0.15重量部添加し、ポット
ミルで16時間混合した。得られたスラリーを先の成型
用型に流し込み、沈降成形し、それを−30℃で冷凍し
て脱型し、それを700℃で5時間焼成してφ3mmの
穴を8000個有するプリフォームを形成した。
In the obtained mold, a # 320 Al 2 O 3 powder 70
A colloidal silica liquid was added as a binder to a mixed powder of 30 parts by weight of the Al 2 O 3 powder of # 600 and 30 parts by weight of # 600 so that the silica solid content was 2 parts by weight, and 30 parts by weight of ion-exchanged water was added thereto. Furthermore, an antifoaming agent (Fourmaster V
L, manufactured by Sannobuco) was added in an amount of 0.15 parts by weight, and mixed with a pot mill for 16 hours. The obtained slurry was poured into the former mold, subjected to sedimentation molding, frozen at −30 ° C., demolded, and fired at 700 ° C. for 5 hours to obtain a preform having 8,000 φ3 mm holes. Formed.

【0024】(2)貫通穴を多数有する複合材料の作製 耐熱性容器内に得られたプリフォームを穴が開いている
面を上にして置き、その穴にAl粉末とAl−Mg粉末
とを混合した粉末を充填し、その上にAl−7Mg組成
のアルミニウム合金を載せ、それを電気炉に入れ、N2
気流中で825℃の温度で72時間非加圧浸透させ、冷
却した。得られた複合材料の上下面を平面研削した後、
アルミニウム合金が充填されている部分にドリルでφ1
mmの貫通穴を開けることにより、貫通穴を8000個
(100cm2当たり266個)有する複合材料を作製
した。
(2) Preparation of a composite material having a large number of through holes The preform obtained is placed in a heat-resistant container with the surface of the hole facing upward, and Al powder and Al-Mg powder are placed in the hole. the mixed powder was packed with loaded aluminum alloy Al-7 mg composition thereon, put it in an electric furnace, N 2
Non-pressurized infiltration was performed at 825 ° C. for 72 hours in an air stream, followed by cooling. After surface grinding the upper and lower surfaces of the obtained composite material,
Drill φ1 at the part filled with aluminum alloy
A composite material having 8000 through holes (266 per 100 cm 2 ) was produced by forming a through hole of mm.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上の通り、本発明の金属−セラミック
ス複合材料であれば、今までにない多数の小径の貫通穴
を有する複合材料とすることができ、しかもそれを極め
て容易に作製できるようなった。このことにより、CV
Dに使われる小径の貫通穴を多数有する部品であるシャ
ワーを金属−セラミックス複合材料で安価で容易に提供
できるようになった。
As described above, according to the metal-ceramic composite material of the present invention, it is possible to obtain a composite material having a large number of small-diameter through holes, which has never been seen before, and it can be produced very easily. became. Because of this, CV
The shower, which is a component having a large number of small-diameter through holes used for D, can be easily provided at low cost with a metal-ceramic composite material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 平四郎 千葉県松戸市松戸新田314−1 (72)発明者 樋口 毅 東京都東久留米市氷川台1−3−9 (72)発明者 小山 富和 東京都北区浮間1−3−1−805 Fターム(参考) 3C060 AA16 AA20 BA05 BF01 4K020 AA05 AA22 AC01 BA02 BB02 BB22 BC03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Heishiro Takahashi 314-1 Matsudo Nitta, Matsudo-shi, Chiba (72) Inventor Takeshi Higuchi 1-3-9 Hikawadai, Higashi-Kurume-shi, Tokyo (72) Inventor Tomi Koyama Sum 1-3-1-805 Ukima, Kita-ku, Tokyo F-term (reference) 3C060 AA16 AA20 BA05 BF01 4K020 AA05 AA22 AC01 BA02 BB02 BB22 BC03

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックス繊維または粒子を強化材と
してプリフォームを形成し、そのプリフォームに基材で
ある金属を浸透させた金属−セラミックス複合材料にお
いて、該複合材料が、小径の貫通穴を少なくとも100
cm2当たり100個以上有する板状の複合材料である
ことを特徴とする金属−セラミックス複合材料。
1. A metal-ceramic composite material in which a preform is formed by using ceramic fibers or particles as a reinforcing material and a metal as a base material is impregnated in the preform, wherein the composite material has at least a small through hole. 100
A metal-ceramic composite material, which is a plate-like composite material having 100 or more pieces per cm 2 .
【請求項2】 セラミックス繊維または粒子を強化材と
してプリフォームを形成し、そのプリフォームに基材で
ある金属を浸透させる金属−セラミックス複合材料の製
造方法において、該プリフォームを形成する方法が、
(a)先ず形成するプリフォームと同一形状を有する金
属板にあらかじめドリルで必要とする穴径より大き目の
穴を必要個数開け、これを容器内に埋設する、(b)そ
の容器内に#500のSiC粉末をあらかじめ混入して
ある液状のシリコーンゴムを流し込み、その全体を0.
1気圧程度の減圧下で脱気した後、それを硬化させるこ
とによりゴム型を作製する、(c)得られたゴム型に強
化材から成るスラリーを流し込み、沈降成形した後焼成
する方法であり、その形成したプリフォームにアルミニ
ウム合金を非加圧で浸透させた後、得られた複合材料の
表面を研削し、アルミニウム合金のみが充填されている
部分に小径の貫通穴を少なくとも100cm2当たり1
00個以上ドリルで開けることを特徴とする金属−セラ
ミックス複合材料の製造方法。
2. A method for producing a metal-ceramic composite material in which a preform is formed using ceramic fibers or particles as a reinforcing material and a metal as a base material is penetrated into the preform, the method for forming the preform comprises:
(A) First, a required number of holes larger than the required hole diameter are drilled in advance in a metal plate having the same shape as the preform to be formed, and the holes are buried in a container. (B) # 500 in the container The liquid silicone rubber previously mixed with the SiC powder is poured, and the whole is filled with 0.1%.
After degassing under reduced pressure of about 1 atm, a rubber mold is produced by curing it. (C) A method of pouring a slurry comprising a reinforcing material into the obtained rubber mold, sedimentation molding, and firing. Then, after infiltrating the formed preform with the aluminum alloy without applying pressure, the surface of the obtained composite material is ground, and a small-diameter through hole is formed in a portion filled with only the aluminum alloy with at least 1 per 100 cm 2.
A method for producing a metal-ceramic composite material, characterized in that at least 00 pieces are drilled.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011057535A (en) * 2009-09-14 2011-03-24 Taiheiyo Cement Corp Porous ceramic body and method for production thereof
WO2022183564A1 (en) * 2021-03-05 2022-09-09 南京航空航天大学 Preparation process for controllable network ceramic/metal composite material

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