JP2000233254A - アルミニウム基複合材プレートの製造方法 - Google Patents

アルミニウム基複合材プレートの製造方法

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JP2000233254A
JP2000233254A JP11034795A JP3479599A JP2000233254A JP 2000233254 A JP2000233254 A JP 2000233254A JP 11034795 A JP11034795 A JP 11034795A JP 3479599 A JP3479599 A JP 3479599A JP 2000233254 A JP2000233254 A JP 2000233254A
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aluminum
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magnesium
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Yasuhiro Nakao
靖宏 中尾
Aritoshi Sugaya
有利 菅谷
Hiroto Shoji
広人 庄子
Takashi Kato
崇 加藤
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 アルミナ21、アルミニウム合金31及
びマグネシウム32又はマグネシウム発生源を炉内に納
め、窒化マグネシウム34でアルミナを還元し、アルミ
ナにアルミニウム合金の溶湯を浸透させてアルミニウム
基複合材ビレット35を製造する工程と、ビレットを押
出しプレスで板に成形する押出し工程と、板からプレス
でプレートを打ち抜く打ち抜き工程と、からなるアルミ
ニウム基複合材プレートの製造方法。 【効果】 アルミニウム基複合材ビレットは成形性がよ
いから、押出しが容易である。打ち抜きなので、連続し
てプレートを造ることができ、生産性がよい。従って、
アルミニウム基複合材のプレートの生産コストを低減で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム基複合
材プレートの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム基複合材を引抜いて成形で
形状を造る製造方法には、例えば、特開昭59−206
154号公報「シリンダーの製造法」に示されたものが
ある。このシリンダーの製造法は、同公報の第2頁左下
欄第8行〜第17行に示される通りである。これらを要
約したものを次に示す。 (a)アルミニウムの溶湯中にSiCのチップを撹拌分
散させ、凝固させる。 (b)凝固したものを約250℃に加熱した状態で引抜
き加工してパイプを作成する。 (c)パイプを切断してスリーブ状にしたものをダイキ
ャスト用の金型に嵌合した後、アルミニウム合金(AD
C12)で鋳ぐるんでシリンダーを製造する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のスリーブ状にし
たものは、アルミニウムの溶湯中にSiCのチップを複
合した複合材であり、塑性変形の抵抗が大きく、且つ、
アルミニウムとSiCの界面は機械的な結合状態にある
だけであり、そのため、伸びが小さく、一般的な複合材
と同様、加工性が悪い。その結果、引抜きや押出しなど
の成形で形状を造る製造方法では、成形し難く、生産の
効率化は難しい。
【0004】そこで、本発明の目的は、成形が容易で、
低コストなアルミニウム基複合材プレートの製造方法を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1は、酸化物系セラミックスからなる多孔質成
形体とともに、アルミニウム合金及び、マグネシウム又
はマグネシウム発生源を炉内に納め、窒化マグネシウム
の作用で酸化物系セラミックスを還元し、酸化物系セラ
ミックスの多孔質にアルミニウム合金の溶湯を浸透させ
てアルミニウム基複合材ビレットを製造する工程と、ア
ルミニウム基複合材ビレットを押出しプレスで板に成形
する押出し工程と、板からプレスでプレートを打ち抜く
打ち抜き工程と、からなることを特徴とする。
【0006】酸化物系セラミックスを還元することによ
り、多孔質の表面を金属化して酸化物系セラミックスと
アルミニウム合金溶湯との濡れ性をよくする。こうして
得られたアルミニウム基複合材はアルミニウムと強化材
の界面がケミカルコンタクトによって強固に結合され、
成形性に優れたアルミニウム基複合材であり、後工程で
の、押出しや引抜きが容易となり、押出比を高めること
ができ、高押出比による変形を加えることができる。こ
の結果、内部欠陥の除去、緻密化を図ることができ、品
質を高めることができる。打ち抜き工程では、型でプレ
ートを連続的に打ち抜くから、生産性がよい。
【0007】請求項2は、押出し前のビレットの断面積
を押出し後の板の断面積で割った値を押出比とするとき
に、前記押出し工程での押出比を10〜100に設定す
ることを特徴とする。押出比が10未満であれば、得ら
れた板に十分な引張り強さ及び耐力を付与することがで
きない。押出比が大きいと、1回の押出しで比較的多く
の製品を成形できるから、生産性がよくなり、押出比は
大きい方が望ましい。しかし、押出比が100を超える
と、押出し力が大きくなり、設備が大規模なものとな
り、設備費が嵩む。その結果、アルミニウム基複合材の
機械的性質の観点から下限を10とし、設備能力(押出
しプレス出力)の観点から上限を100とする。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図1は本発明に係るアルミニウム基複合材
の製造装置の概要構造図であり、アルミニウム基複合材
製造装置1は、雰囲気炉2と、この雰囲気炉2に付属し
た加熱装置3と、雰囲気炉2に不活性ガスを供給するガ
ス供給装置6と、雰囲気炉2内を減圧する真空ポンプ7
とからなる。8及び9は坩堝(るつぼ)である。詳しく
は、加熱装置3は、例えば、制御装置11と、温度セン
サ12と、加熱コイル13とからなり、ガス供給装置6
は、アルゴンガス(Ar)14のボンベ15と、窒素ガ
ス(N2)16のボンベ17と、これらのボンベ15,
17のガスを雰囲気炉2へ供給する管18と、この管1
8に設けた圧力ゲージ19とからなる。
【0009】坩堝8は酸化物系セラミックスであるとこ
ろの多孔質アルミナ(Al23)21及びアルミニウム
合金31を入れる容器であり、坩堝9はマグネシウム
(Mg)32を入れる容器である。アルミニウム合金3
1は、例えばA6061である。マグネシウム(Mg)
32はマグネシウム合金でもよい。
【0010】図2(a)〜(d)は本発明に係るアルミ
ニウム基複合材ビレットの製造要領図であり、(a)〜
(c)は浸透までの過程を模式的に示す。 (a):まず、酸化物系セラミックスであるアルミナ
(Al23)21とともに、アルミニウム合金31及び
マグネシウム(Mg)32を炉内に納める。具体的に
は、坩堝8にアルミナ21を入れ、アルミナ21にアル
ミニウム合金31を載せ、坩堝9にマグネシウム32を
入れる。
【0011】次に、雰囲気炉2内の酸素を除去するため
に雰囲気炉2内を真空引きし、一定の真空度に達した
ら、真空ポンプ7を止め、雰囲気炉2にアルゴンガス
(Ar)14を矢印の如く供給し、加熱コイル13で
矢印の如く多孔質アルミナ21、アルミニウム合金3
1及びマグネシウム32の加熱を開始する。
【0012】雰囲気炉2内の温度を温度センサ12で検
出しつつ昇温(自動)する。所定温度(例えば、約75
0℃〜約900℃)に達する過程で、アルミニウム合金
31は溶解する。同時に、マグネシウム(Mg)32は
矢印の如く蒸発する。その際、雰囲気炉2内はアルゴ
ンガス(Ar)14の雰囲気下にあるので、アルミニウ
ム合金31及びマグネシウム(Mg)32が酸化するこ
とはない。
【0013】(b):次に、雰囲気炉2内を加圧し、窒
化マグネシウム34の作用でアルミナ(Al23)21
を還元し、アルミナ21の多孔質にアルミニウム合金3
1の溶湯を浸透させてアルミニウム基複合材ビレット3
5を製造する。具体的には、雰囲気炉2に窒素ガス(N
2)16を矢印の如く供給しつつ加圧(例えば、大気
圧+約0.5kg/cm2)し、雰囲気炉2内の雰囲気
を窒素ガス(N2)16に置換する。
【0014】雰囲気炉2内が窒素ガス(N2)16の雰
囲気になると、窒素ガス16は、マグネシウム(Mg)
32と反応して窒化マグネシウム(Mg32)34を生
成する。この窒化マグネシウム34はアルミナ(Al2
3)21を還元するので、アルミナ21は濡れ性がよ
くなる。その結果、アルミナ21の多孔質にアルミニウ
ム合金31の溶湯が浸透する。アルミニウム合金31が
凝固してアルミニウム基複合材ビレット35が完成す
る。浸透過程において、雰囲気炉2内を加圧雰囲気下に
すると、浸透が早くなり、短時間でアルミニウム基複合
材ビレット35を製造することができる。なお、雰囲気
炉2内を真空ポンプ7で減圧し、減圧窒素雰囲気下でも
短時間で浸透させることができる。
【0015】(c):アルミニウム基複合材ビレット3
5(以下「ビレット35」と略記する。)は、酸化物系
セラミックスであるアルミナ21にアルミニウム合金3
1が浸透したもので、成形性に優れ、塑性変形がしやす
い複合材料である。 (d):最後に、ビレット35をNC(数値制御)旋盤
36で所定寸法に切削加工する。寸法は次工程の押出し
プレスに合せる。
【0016】図3は本発明に係る押出し工程の説明図で
あり、アルミニウム基複合材ビレット35をコンテナ4
1に挿入し、ラム42で押出すことにより、ダイス43
を通して、板44に成形する。押出し前のビレット35
の断面積をA0とし、押出し後の板44の断面積をA1
とする。
【0017】ビレット35は、アルミニウムと強化材の
界面がケミカルコンタクトによって強固に結合された複
合材なので、成形性がよく、その結果、筒45の押出し
は容易である。また、高押出比による変形を加えること
で、内部欠陥の除去、緻密化を図ることができ、品質を
高めることができる。
【0018】ここで、押出比Rは、R=A0/A1と定
義する。すなわち、押出比Rは、押出し前のビレット3
5の断面積A0を押出し後の板44の断面積A1で割っ
た値である。
【0019】図4は本発明に係る押出比と引張り強さ・
耐力の関係を示したグラフであり、横軸を押出比Rと
し、縦軸を引張り強さσB及び耐力σ0.2としたものであ
る。なお、σ0.2は0.2%耐力の略号である。押出比
Rが10未満では、引張り強さσBは押出比Rに比例す
る。従って、押出比Rによって引張り強さσBを大きく
することができる。同様に、耐力σ0.2も大きくするこ
とができる。押出比Rが10以上では、押出比Rの増加
に対して引張り強さσBの増加は極めて僅かであり、ほ
ぼ一定となる。同様に、耐力σ0.2もほぼ一定となる。
押出比が大きいと、生産性がよくなるから、押出比は大
きい方が望ましい。しかし、押出比が100を超える
と、押出し力が大きくなり、大型の設備が新たに必要と
なる。その結果、アルミニウム基複合材の機械的性質の
観点から下限を10とし、設備能力(押出しプレス出
力)の観点から上限を100とする。
【0020】図5(a)、(b)は本発明に係る打ち抜
き工程の説明図であり、(a)は打ち抜きを示す図であ
り、(b)はプレートの斜視図である。 (a):板44をプレス50にセットし、ポンチ51を
下降することにより、ポンチ51とダイス52とで板4
4から打ち抜く。 (b):打ち抜いて、プレートであるところのバックプ
レート53を得る。
【0021】図6は本発明に係るプレートを使用したデ
ィスクブレーキの分解斜視図であり、主要部のみを示
す。ディスクブレーキ60は、ディスク61と、このデ
ィスク61に接触して抵抗で回転を制動するパッド6
2,62と、このパッド62,62を取付けるためのバ
ックプレート53,53とを有する。バックプレート5
3はアルミニウム基複合材なので、軽量で、且つ、引張
り強さが大きく、自動車部品に好適である。
【0022】尚、本発明の実施の形態に示した図2
(b)の窒化マグネシウム(Mg32)34の生成で
は、マグネシウム(Mg)を坩堝に入れたけれども、こ
れは一例であって、これに限定するものではない。例え
ば、予め多孔質成形体にマグネシウムを含有させておい
て、窒化マグネシウムを生成させるようにしてもよい。
また、図5ではアルミニウム基複合材プレートをバック
プレートに使用した例を示したが、他の自動車部品や自
動二輪車の部品にも使用できる。さらには、産業機械の
部品にも使用可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項1では、窒化マグネシウムの作用で酸化物
系セラミックスを還元する。酸化物系セラミックスであ
るアルミナ(Al23)を還元して金属化すると、濡れ
がよくなり、アルミニウム合金と結合することができ
る。酸化物系セラミックスの多孔質にアルミニウム合金
の溶湯を浸透させる。アルミニウム合金は還元された酸
化物系セラミックスの多孔質に容易に浸透するととも
に、酸化物系セラミックスと化学的に強固に結合する。
その結果、塑性変形がしやすく、成形性に優れたアルミ
ニウム基複合材を得ることができ、後工程での、押出し
や引抜きが容易となる。
【0024】アルミニウム基複合材ビレットを押出しプ
レスで板に成形する。アルミニウム基複合材ビレットは
成形性がよいから、アルミニウム基複合材の押出しが容
易である。板からプレスでプレートを打ち抜く。打ち抜
きなので、連続してプレートを造ることができ、生産性
がよい。従って、アルミニウム基複合材のプレートの生
産コストを低減できる。
【0025】請求項2では、押出し工程の押出比を10
〜100に設定する。押出比が10以上になると、アル
ミニウム基複合材の引張り強さ及び耐力はほぼ一定とな
る。押出比が大きいと、生産性がよくなるから、押出比
は大きい方が望ましい。しかし、押出比が100を超え
ると、押出し力が大きくなり、大型の設備が新たに必要
となる。その結果、押出比を10〜100に設定するこ
とで、アルミニウム基複合材の引張り強さ及び耐力を大
きくすることができ、且つ、既存の設備を用いて生産コ
ストの低減を図ることができる。また、本アルミニウム
基複合材は成形性がよいから、押出比を100に上げて
成形することができ、生産性の向上を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアルミニウム基複合材の製造装置
の概要構造図
【図2】本発明に係るアルミニウム基複合材ビレットの
製造要領図
【図3】本発明に係る押出し工程の説明図
【図4】本発明に係る押出比と引張り強さ・耐力の関係
を示したグラフ
【図5】本発明に係る打ち抜き工程の説明図
【図6】本発明に係るプレートを使用したディスクブレ
ーキの分解斜視図
【符号の説明】
1…アルミニウム基複合材製造装置、21…酸化物系セ
ラミックス(アルミナ)、31…アルミニウム合金、3
2…マグネシウム、34…窒化マグネシウム、35…ア
ルミニウム基複合材ビレット、44…板、50…プレ
ス、53…プレート(バックプレート)、A0…押出し
前のビレットの断面積、A1…押出し後の板の断面積、
R…押出比。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16D 65/092 F16D 65/092 D (72)発明者 庄子 広人 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 加藤 崇 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 3J058 BA61 CA47 CD20 EA02 EA08 EA14 EA36 4E087 BA04 BA14 CA21 DB05 4K020 AA22 AC01 BA02 BB26 BC01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物系セラミックスからなる多孔質成
    形体とともに、アルミニウム合金及び、マグネシウム又
    はマグネシウム発生源を炉内に納め、窒化マグネシウム
    の作用で酸化物系セラミックスを還元し、酸化物系セラ
    ミックスの多孔質にアルミニウム合金の溶湯を浸透させ
    てアルミニウム基複合材ビレットを製造する工程と、 前記アルミニウム基複合材ビレットを押出しプレスで板
    に成形する押出し工程と、 前記板からプレスでプレートを打ち抜く打ち抜き工程
    と、からなることを特徴とするアルミニウム基複合材プ
    レートの製造方法。
  2. 【請求項2】 押出し前のビレットの断面積を押出し後
    の板の断面積で割った値を押出比とするときに、前記押
    出し工程での押出比を10〜100に設定することを特
    徴とする請求項1記載のアルミニウム基複合材プレート
    の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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