JP2001073049A - マグネシウム金属基複合材料のためのプリフォームの製造方法、および、金属基複合材料の製造方法、および、複合材料 - Google Patents
マグネシウム金属基複合材料のためのプリフォームの製造方法、および、金属基複合材料の製造方法、および、複合材料Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】マグネシウム金属基複合材料に用いるプリフォ
ームの製造方法であって、溶融マグネシウムと反応しな
いプリフォームバインダーを用いるプリフォームの製造
方法を提供する。 【解決手段】強化用材料とフッ化マグネシウムとを塩化
マグネシウム水溶液に混合してスラリーを形成し、該ス
ラリーを鋳型の中に注ぎ、鋳型内でスラリーが固まるま
で待つことにより、グリーン・プリフォーム(焼結前プ
リフォーム)を形成し、グリーン・プリフォームを乾燥
させることにより水分を除去し、グリーン・プリフォー
ムを約1100℃の温度で焼結することにより、バインダー
として焼結されたフッ化マグネシウムを含む最終形態の
プリフォームを形成する。
ームの製造方法であって、溶融マグネシウムと反応しな
いプリフォームバインダーを用いるプリフォームの製造
方法を提供する。 【解決手段】強化用材料とフッ化マグネシウムとを塩化
マグネシウム水溶液に混合してスラリーを形成し、該ス
ラリーを鋳型の中に注ぎ、鋳型内でスラリーが固まるま
で待つことにより、グリーン・プリフォーム(焼結前プ
リフォーム)を形成し、グリーン・プリフォームを乾燥
させることにより水分を除去し、グリーン・プリフォー
ムを約1100℃の温度で焼結することにより、バインダー
として焼結されたフッ化マグネシウムを含む最終形態の
プリフォームを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属基複合材料の
製造に用いられる強化用プリフォームと、それを使って
製造される強化金属とに関する。特に、本発明は、マグ
ネシウム金属基複合材料の製造に用いられるプリフォー
ムに関する。
製造に用いられる強化用プリフォームと、それを使って
製造される強化金属とに関する。特に、本発明は、マグ
ネシウム金属基複合材料の製造に用いられるプリフォー
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム、マグネシウム、ならび
に、これらのそれぞれの合金等のように一般に軽金属と
呼ばれる多くの金属は、溶接能や特に軽量であるといっ
た点で金属としての多くの優れた特徴をもつ一方で、強
度的性質が比較的低いという欠点も有している。従来、
この欠点が、これらの金属の有効利用を制限してきた。
そこで、この問題点を克服する一つの方法として、上記
金属を複合材料の形で用いる方法が従来より提案されて
いる。複合材料の形で用いることにより、金属の機械
的、物理的および他の性質の欠点を補うことができる。
複合材料には、強度を強化するための強化用材料とし
て、炭素、グラファイト、炭化シリコン、二ホウ化チタ
ン、炭化ホウ素、および窒化ホウ素といった典型的な材
料が用いられる。アルミニウムならびにマグネシウムか
ら金属基（金属マトリックス）複合材料を製造する技術
はいずれもよく知られており、例えば、米国特許USP 4,
279, 289、米国特許USP 4, 715, 442、米国特許USP 4,
995, 444および米国特許USP 5, 791, 397に記載されて
いる。
に、これらのそれぞれの合金等のように一般に軽金属と
呼ばれる多くの金属は、溶接能や特に軽量であるといっ
た点で金属としての多くの優れた特徴をもつ一方で、強
度的性質が比較的低いという欠点も有している。従来、
この欠点が、これらの金属の有効利用を制限してきた。
そこで、この問題点を克服する一つの方法として、上記
金属を複合材料の形で用いる方法が従来より提案されて
いる。複合材料の形で用いることにより、金属の機械
的、物理的および他の性質の欠点を補うことができる。
複合材料には、強度を強化するための強化用材料とし
て、炭素、グラファイト、炭化シリコン、二ホウ化チタ
ン、炭化ホウ素、および窒化ホウ素といった典型的な材
料が用いられる。アルミニウムならびにマグネシウムか
ら金属基（金属マトリックス）複合材料を製造する技術
はいずれもよく知られており、例えば、米国特許USP 4,
279, 289、米国特許USP 4, 715, 442、米国特許USP 4,
995, 444および米国特許USP 5, 791, 397に記載されて
いる。
【０００３】金属基複合材料の製造方法は、大きく分け
て二つのステップを必要とする。第一のステップでは、
強化用材料からプリフォームが作られ、バインダー材料
と一緒にされる。一般的なバインダー材料はセラミック
ス材料であり、おそらくシリカが最も一般的である。強
化用材料は通常バインダー系に包まれ、その後焼結され
る。この焼結により、強化用材料をバインダーに包むの
を助けるために用いられていた有機材料が焼失するとと
もに、バインダーがシリカに変化する。第二のステップ
では、前記プリフォームを溶融金属に包み、複合材料と
する。これは、典型的にはいわゆるスクイーズ・キャス
ティング法を用いて行う。スクイーズ・キャスティング
法は、プリフォームを入れた鋳型の中で、プリフォーム
の中に溶融金属を高圧で強制注入する方法である。
て二つのステップを必要とする。第一のステップでは、
強化用材料からプリフォームが作られ、バインダー材料
と一緒にされる。一般的なバインダー材料はセラミック
ス材料であり、おそらくシリカが最も一般的である。強
化用材料は通常バインダー系に包まれ、その後焼結され
る。この焼結により、強化用材料をバインダーに包むの
を助けるために用いられていた有機材料が焼失するとと
もに、バインダーがシリカに変化する。第二のステップ
では、前記プリフォームを溶融金属に包み、複合材料と
する。これは、典型的にはいわゆるスクイーズ・キャス
ティング法を用いて行う。スクイーズ・キャスティング
法は、プリフォームを入れた鋳型の中で、プリフォーム
の中に溶融金属を高圧で強制注入する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の金属基複合材料
の製造方法は、アルミニウムおよびアルミニウム合金に
対してはそこそこに好適である。しかしながら、マグネ
シウム、あるいはマグネシウムを含む合金の複合材料を
製造する場合には、あまり適していない。その原因は、
溶融マグネシウムが非常に反応性の高い材料であるとい
うことにあり、このことから以下の二つの問題が生じ
る。
の製造方法は、アルミニウムおよびアルミニウム合金に
対してはそこそこに好適である。しかしながら、マグネ
シウム、あるいはマグネシウムを含む合金の複合材料を
製造する場合には、あまり適していない。その原因は、
溶融マグネシウムが非常に反応性の高い材料であるとい
うことにあり、このことから以下の二つの問題が生じ
る。
【０００５】第一は、プリフォームのバインダーとして
シリカを用いることが、疑問となるということである。
なぜなら、次の反応が起こるからである。
シリカを用いることが、疑問となるということである。
なぜなら、次の反応が起こるからである。
【０００６】2Mg + SiO2 → Si + 2MgO この反応により形成されるシリコンは、マグネシウムの
中に溶けて、シリコン−マグネシウム相を形成するが、
このシリコン−マグネシウム相は、マグネシウム金属、
ならびに、最終的に製造される複合材料の特性には悪影
響を及ぼさない。その一方で、酸化マグネシウムは、多
かれ少なかれ結晶質固体として形成され、この酸化マグ
ネシウムの結晶質固体は、マグネシウム金属の中には溶
けない。酸化マグネシウムの結晶の量が多い場合、酸化
マグネシウム結晶の存在が、複合材料の全体的な特性に
悪影響を及ぼすことがわかっている。ゆえに、もし酸化
マグネシウムの形成を避けようとするならば、上記反応
を生じさせないようにするために、使用できるプリフォ
ームバインダーの選択に著しい制限が生じる。
中に溶けて、シリコン−マグネシウム相を形成するが、
このシリコン−マグネシウム相は、マグネシウム金属、
ならびに、最終的に製造される複合材料の特性には悪影
響を及ぼさない。その一方で、酸化マグネシウムは、多
かれ少なかれ結晶質固体として形成され、この酸化マグ
ネシウムの結晶質固体は、マグネシウム金属の中には溶
けない。酸化マグネシウムの結晶の量が多い場合、酸化
マグネシウム結晶の存在が、複合材料の全体的な特性に
悪影響を及ぼすことがわかっている。ゆえに、もし酸化
マグネシウムの形成を避けようとするならば、上記反応
を生じさせないようにするために、使用できるプリフォ
ームバインダーの選択に著しい制限が生じる。
【０００７】第二は、バインダーあるいは強化用材料と
して一般に複合材料に用いられる他の材料についても、
いくつかで似たような反応が起こるということである。
以下の反応がおこることが知られている。
して一般に複合材料に用いられる他の材料についても、
いくつかで似たような反応が起こるということである。
以下の反応がおこることが知られている。
【０００８】 3Mg + Al2O3 → 2Al + 3MgO 2Mg + TiO2 → Ti + 2MgO Mg3(PO4)2 + 8Mg → 8MgO + P これらの反応において生成されるアルミニウムとチタン
は、マグネシウムと合金を形成し、また、リンは蒸発す
る性質を有する。よって、最初の二つの反応で生成され
るアルミニウムとチタンが、得られる複合材料の特性に
与える影響は、あったとしても軽微にすぎない。しかし
ながら、上記三つの反応の全てで生成される酸化マグネ
シウムの結晶に関してはその限りではない。脆くて弱い
酸化マグネシウムの結晶が存在することで、複合材料に
割れが生じやすくなる。よって、酸化マグネシウムの形
成を避けようとするならば、これらの３つの反応は、マ
グネシウムを強化するために用いる強化用材料に対して
著しい制限をもたらす。
は、マグネシウムと合金を形成し、また、リンは蒸発す
る性質を有する。よって、最初の二つの反応で生成され
るアルミニウムとチタンが、得られる複合材料の特性に
与える影響は、あったとしても軽微にすぎない。しかし
ながら、上記三つの反応の全てで生成される酸化マグネ
シウムの結晶に関してはその限りではない。脆くて弱い
酸化マグネシウムの結晶が存在することで、複合材料に
割れが生じやすくなる。よって、酸化マグネシウムの形
成を避けようとするならば、これらの３つの反応は、マ
グネシウムを強化するために用いる強化用材料に対して
著しい制限をもたらす。
【０００９】したがって、金属基としてマグネシウムあ
るいはマグネシウム合金を使う複合材料を製造する場合
には、プリフォームを造るのに用いることのできる新た
なバインダー系が必要である。さらに、この新たなバイ
ンダー系は、粒子状および繊維状の強化用材料の両方に
対して等しく使用可能であることが望まれ、しかも、マ
グネシウム以外の反応性の低い他の材料に対しても使用
できることが望まれる。
るいはマグネシウム合金を使う複合材料を製造する場合
には、プリフォームを造るのに用いることのできる新た
なバインダー系が必要である。さらに、この新たなバイ
ンダー系は、粒子状および繊維状の強化用材料の両方に
対して等しく使用可能であることが望まれ、しかも、マ
グネシウム以外の反応性の低い他の材料に対しても使用
できることが望まれる。
【００１０】本発明は、マグネシウム金属基複合材料に
用いるプリフォームを製造するプロセスであって、溶融
マグネシウムと反応せず、マグネシウム複合材料中に好
ましくない固体材料を生成せず、キャスティング・プロ
セス中に酸化マグネシウムを形成せず、しかも、一般的
なマグネシウム用の強化用材料とともに使用することの
可能な、プリフォームバインダーを用いるプリフォーム
を製造するプロセスを提供することを目的とする。加え
て、本発明は、アルミニウムやアルミニウム合金複合材
料のような、マグネシウム以外の他の金属の複合材料に
おいても使用することのできるプリフォームを製造する
プロセスを提供することを目的とする。
用いるプリフォームを製造するプロセスであって、溶融
マグネシウムと反応せず、マグネシウム複合材料中に好
ましくない固体材料を生成せず、キャスティング・プロ
セス中に酸化マグネシウムを形成せず、しかも、一般的
なマグネシウム用の強化用材料とともに使用することの
可能な、プリフォームバインダーを用いるプリフォーム
を製造するプロセスを提供することを目的とする。加え
て、本発明は、アルミニウムやアルミニウム合金複合材
料のような、マグネシウム以外の他の金属の複合材料に
おいても使用することのできるプリフォームを製造する
プロセスを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば以下のようなプリフォームの製造方
法が提供される。すなわち、金属基複合材料用のプリフ
ォームの製造方法であって、以下の手順（ａ）〜（ｅ）
を含むことを特徴とするプリフォームの製造方法であ
る： (a)強化用材料とフッ化マグネシウムとを塩化マグネシ
ウム水溶液に混合してスラリーを形成し、(b)該スラリ
ーを鋳型の中に注ぎ、(c)該鋳型内でスラリーが固まる
まで待つことにより、グリーン・プリフォーム(焼結前
プリフォーム)を形成し、(d)該グリーン・プリフォーム
を乾燥させることにより水分を除去し、(e)該グリーン
・プリフォームを約1100℃の温度で焼結することによ
り、バインダーとして焼結されたフッ化マグネシウムを
含む最終形態のプリフォームを形成する。
に、本発明によれば以下のようなプリフォームの製造方
法が提供される。すなわち、金属基複合材料用のプリフ
ォームの製造方法であって、以下の手順（ａ）〜（ｅ）
を含むことを特徴とするプリフォームの製造方法であ
る： (a)強化用材料とフッ化マグネシウムとを塩化マグネシ
ウム水溶液に混合してスラリーを形成し、(b)該スラリ
ーを鋳型の中に注ぎ、(c)該鋳型内でスラリーが固まる
まで待つことにより、グリーン・プリフォーム(焼結前
プリフォーム)を形成し、(d)該グリーン・プリフォーム
を乾燥させることにより水分を除去し、(e)該グリーン
・プリフォームを約1100℃の温度で焼結することによ
り、バインダーとして焼結されたフッ化マグネシウムを
含む最終形態のプリフォームを形成する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の態様では、
金属基複合材料に用いられるプリフォームを製造するプ
ロセスであって、以下の（ａ）〜（ｅ）の手順を含むプ
ロセスが提供される。 (a)強化用材料とフッ化マグネシウムとを塩化マグネシ
ウム水溶液に混合してスラリーを形成し、(b)該スラリ
ーを鋳型の中に注ぎ、(c)該鋳型内でスラリーが固まる
まで待つことにより、グリーン・プリフォーム(焼結前
プリフォーム)を形成し、(d)該グリーン・プリフォーム
を乾燥させることにより水分を除去し、(e)該グリーン
・プリフォームを約1100℃の温度で焼結することによ
り、バインダーとして焼結されたフッ化マグネシウムを
含む最終形態のプリフォームを形成する。
金属基複合材料に用いられるプリフォームを製造するプ
ロセスであって、以下の（ａ）〜（ｅ）の手順を含むプ
ロセスが提供される。 (a)強化用材料とフッ化マグネシウムとを塩化マグネシ
ウム水溶液に混合してスラリーを形成し、(b)該スラリ
ーを鋳型の中に注ぎ、(c)該鋳型内でスラリーが固まる
まで待つことにより、グリーン・プリフォーム(焼結前
プリフォーム)を形成し、(d)該グリーン・プリフォーム
を乾燥させることにより水分を除去し、(e)該グリーン
・プリフォームを約1100℃の温度で焼結することによ
り、バインダーとして焼結されたフッ化マグネシウムを
含む最終形態のプリフォームを形成する。
【００１３】本発明の第二の実施の形態では、金属基複
合材料を製造するプロセスであって、以下の（ａ）〜
（ｇ）の手順を含むプロセスが提供される。 (a)強化用材料とフッ化マグネシウムとを塩化マグネシ
ウム水溶液に混合してスラリーを形成し、(b)該スラリ
ーを第一の鋳型に注ぎ、(c)該第一の鋳型内でスラリー
が固まるまで待つことにより、グリーン・プリフォーム
(焼結前プリフォーム)を形成し、(d)該グリーン・プリ
フォームを乾燥させることにより水分を除去し、(e)該
グリーン・プリフォームを約1100℃の温度で焼結して、
バインダーとして焼結されたフッ化マグネシウムを含む
最終形態のプリフォームを形成し、(f)該プリフォーム
を第二の鋳型の中に配置し、(g)該第二鋳型内のプリフ
ォームに溶融金属を浸透させて、金属基複合材料を形成
する。
合材料を製造するプロセスであって、以下の（ａ）〜
（ｇ）の手順を含むプロセスが提供される。 (a)強化用材料とフッ化マグネシウムとを塩化マグネシ
ウム水溶液に混合してスラリーを形成し、(b)該スラリ
ーを第一の鋳型に注ぎ、(c)該第一の鋳型内でスラリー
が固まるまで待つことにより、グリーン・プリフォーム
(焼結前プリフォーム)を形成し、(d)該グリーン・プリ
フォームを乾燥させることにより水分を除去し、(e)該
グリーン・プリフォームを約1100℃の温度で焼結して、
バインダーとして焼結されたフッ化マグネシウムを含む
最終形態のプリフォームを形成し、(f)該プリフォーム
を第二の鋳型の中に配置し、(g)該第二鋳型内のプリフ
ォームに溶融金属を浸透させて、金属基複合材料を形成
する。
【００１４】また、本発明の第三の実施の形態では、焼
結されたフッ化マグネシウムと結合した強化用プリフォ
ームを含む金属基複合材料が提供される。
結されたフッ化マグネシウムと結合した強化用プリフォ
ームを含む金属基複合材料が提供される。
【００１５】前記第１，第２および第３の実施の形態に
おいて、前記金属は軽金属であることが好ましい。さら
に好ましくは、前記金属は、アルミニウム、マグネシウ
ム、あるいはその合金であることが望ましい。もっとも
好ましいのは、前記金属がマグネシウムあるいはその合
金であることである。
おいて、前記金属は軽金属であることが好ましい。さら
に好ましくは、前記金属は、アルミニウム、マグネシウ
ム、あるいはその合金であることが望ましい。もっとも
好ましいのは、前記金属がマグネシウムあるいはその合
金であることである。
【００１６】前記第１および第２の実施の形態におい
て、ステップ(b)で用いられる鋳型は、多孔質の鋳型で
あることが望ましい。
て、ステップ(b)で用いられる鋳型は、多孔質の鋳型で
あることが望ましい。
【００１７】前記第１，第２および第３の実施の形態に
おいて、プリフォームに用いられる強化用材料は、炭
素、グラファイト、炭化ホウ素、炭化シリコン、二ホウ
化チタン、窒化ホウ素、およびそれらの混合物からなる
群から選択された少なくとも一つを用いることが望まし
い。
おいて、プリフォームに用いられる強化用材料は、炭
素、グラファイト、炭化ホウ素、炭化シリコン、二ホウ
化チタン、窒化ホウ素、およびそれらの混合物からなる
群から選択された少なくとも一つを用いることが望まし
い。
【００１８】第１および第２の実施の形態において、ス
テップ(a)で粒子状の強化用材料、あるいは、繊維状、
束状、ホイスカー状（ｗｈｉｓｋｅｒ）状の強化用材料
が用いられることが望ましい。あるいは、ステップ(a)
では、粒子状および／または繊維状および／または束状
および／またはホイスカー状の強化用材料の混合物を用
いることができる。これによって、一以上の物理的形状
に一以上の強化用材料を含むハイブリッドな複合材料が
得られる。
テップ(a)で粒子状の強化用材料、あるいは、繊維状、
束状、ホイスカー状（ｗｈｉｓｋｅｒ）状の強化用材料
が用いられることが望ましい。あるいは、ステップ(a)
では、粒子状および／または繊維状および／または束状
および／またはホイスカー状の強化用材料の混合物を用
いることができる。これによって、一以上の物理的形状
に一以上の強化用材料を含むハイブリッドな複合材料が
得られる。
【００１９】また、第１および第２の実施の形態におい
て、ステップ(d)ではグリーン・プリフォームはオーブ
ンの中で大気中で乾燥されることが望ましい。さらに好
ましくは、ステップ(d)でグリーン・プリフォームは、
オーブン中で、約45℃で大気中で乾燥されることが望ま
しい。
て、ステップ(d)ではグリーン・プリフォームはオーブ
ンの中で大気中で乾燥されることが望ましい。さらに好
ましくは、ステップ(d)でグリーン・プリフォームは、
オーブン中で、約45℃で大気中で乾燥されることが望ま
しい。
【００２０】また、第１および第２の実施の形態におい
て、ステップ(g)では、スクイーズ・キャスティングの
手法が用いられることが望ましい。
て、ステップ(g)では、スクイーズ・キャスティングの
手法が用いられることが望ましい。
【００２１】上述の第１，第２および第３の実施の形態
のプロセスでは、まず、強化用材料のスラリーが用意さ
れる。具体的には、強化用材料として、例えば粒子状の
炭化シリコンを用い、この強化用材料を塩化マグネシウ
ム溶液中でフッ化マグネシウムと混合し、スラリーを調
合する。このスラリーは、例えば円盤状のプリフォーム
を形成するための多孔質の鋳型の中に注がれ、固まるま
で放置される。固まるプロセスの間、水和した塩化マグ
ネシウム、すなわちMgCl2.6H2Oが形成され、グリーン・
プリフォームのつなぎの役目をする低温バインダーとな
る。鋳込まれた円盤は、大気中で乾燥するために、一般
的にはオーブンの中で約45℃で軽く加熱される。このと
き多孔質の鋳型を用いているため、乾燥ステップ中にプ
リフォームが確実に均一に乾燥し、割れや他の変形を生
じない。水和した塩化マグネシウムが焼結前のプリフォ
ームに充分な強さを与えるため、適当な注意を払えば取
り扱えるようになる。
のプロセスでは、まず、強化用材料のスラリーが用意さ
れる。具体的には、強化用材料として、例えば粒子状の
炭化シリコンを用い、この強化用材料を塩化マグネシウ
ム溶液中でフッ化マグネシウムと混合し、スラリーを調
合する。このスラリーは、例えば円盤状のプリフォーム
を形成するための多孔質の鋳型の中に注がれ、固まるま
で放置される。固まるプロセスの間、水和した塩化マグ
ネシウム、すなわちMgCl2.6H2Oが形成され、グリーン・
プリフォームのつなぎの役目をする低温バインダーとな
る。鋳込まれた円盤は、大気中で乾燥するために、一般
的にはオーブンの中で約45℃で軽く加熱される。このと
き多孔質の鋳型を用いているため、乾燥ステップ中にプ
リフォームが確実に均一に乾燥し、割れや他の変形を生
じない。水和した塩化マグネシウムが焼結前のプリフォ
ームに充分な強さを与えるため、適当な注意を払えば取
り扱えるようになる。
【００２２】乾燥されたグリーン・プリフォームは、そ
の後、約1100℃で焼結される。焼結ステップでは、塩化
マグネシウムは分解し、実質的に消失する。同時に、フ
ッ化マグネシウムが焼結されることにより炭化シリコン
粉を結合し、多孔質体を形成する。これにより得られる
焼結後の円盤は、取り扱うのに充分な強さを持つ。
の後、約1100℃で焼結される。焼結ステップでは、塩化
マグネシウムは分解し、実質的に消失する。同時に、フ
ッ化マグネシウムが焼結されることにより炭化シリコン
粉を結合し、多孔質体を形成する。これにより得られる
焼結後の円盤は、取り扱うのに充分な強さを持つ。
【００２３】このように成形されたプリフォームは、マ
グネシウム金属基複合材料を造るために、第二の鋳型の
中に配置される。このプリフォームに、溶融マグネシウ
ム、あるいは溶融マグネシウム合金が浸透させる。マグ
ネシウム合金としては、マグネシウムと合金を形成する
元素として、典型的には、アルミニウム、ベリリウム、
カルシウム、銅、リチウム、マンガン、希土類グループ
の金属、シリコン、銀、トリウム、錫、亜鉛、ジルコニ
ウム、イットリウム、および、複数の金属の組み合わせ
を含むものを用いることができる。金属基複合材料を得
るためにプリフォームに溶融金属を浸透させる方法とし
ては、スクイーズ・キャスティング法を用いることが望
ましい。
グネシウム金属基複合材料を造るために、第二の鋳型の
中に配置される。このプリフォームに、溶融マグネシウ
ム、あるいは溶融マグネシウム合金が浸透させる。マグ
ネシウム合金としては、マグネシウムと合金を形成する
元素として、典型的には、アルミニウム、ベリリウム、
カルシウム、銅、リチウム、マンガン、希土類グループ
の金属、シリコン、銀、トリウム、錫、亜鉛、ジルコニ
ウム、イットリウム、および、複数の金属の組み合わせ
を含むものを用いることができる。金属基複合材料を得
るためにプリフォームに溶融金属を浸透させる方法とし
ては、スクイーズ・キャスティング法を用いることが望
ましい。
【００２４】このように、本発明によれば、本発明のバ
インダーを用いることにより、溶融マグネシウムと反応
する可能性のあるバインダーを使うときに生じる問題を
回避できることが明らかである。強化用材料として炭化
シリコンを用い、上述の本発明の製造方法で製造したマ
グネシウム複合材料を検査すると、フッ化マグネシウム
の大部分は炭化シリコンと結合したままの状態になって
いることがわかる。また、フッ化マグネシウムの一部は
割れてなくなってしまうと考えられ、複合材料の性質に
は明らかに悪影響を及ぼさない。
インダーを用いることにより、溶融マグネシウムと反応
する可能性のあるバインダーを使うときに生じる問題を
回避できることが明らかである。強化用材料として炭化
シリコンを用い、上述の本発明の製造方法で製造したマ
グネシウム複合材料を検査すると、フッ化マグネシウム
の大部分は炭化シリコンと結合したままの状態になって
いることがわかる。また、フッ化マグネシウムの一部は
割れてなくなってしまうと考えられ、複合材料の性質に
は明らかに悪影響を及ぼさない。
【００２５】本発明の製造方法で用いられるフッ化マグ
ネシウムバインダーは、溶融マグネシウムあるいは溶融
マグネシウム合金と反応しないので、溶融マグネシウム
あるいは溶融マグネシウム合金を浸透させるプリフォー
ムに用いるのに非常に適している。しかしながら、本発
明の製造方法は、溶融マグネシウムあるいは溶融マグネ
シウム合金を用いる複合材料用のプリフォームの製造方
法に限定されるものではない。フッ化マグネシウムバイ
ンダーと反応の問題が生じない他の金属、特にアルミニ
ウムおよびアルミニウム合金を溶融金属とする場合にも
適している。
ネシウムバインダーは、溶融マグネシウムあるいは溶融
マグネシウム合金と反応しないので、溶融マグネシウム
あるいは溶融マグネシウム合金を浸透させるプリフォー
ムに用いるのに非常に適している。しかしながら、本発
明の製造方法は、溶融マグネシウムあるいは溶融マグネ
シウム合金を用いる複合材料用のプリフォームの製造方
法に限定されるものではない。フッ化マグネシウムバイ
ンダーと反応の問題が生じない他の金属、特にアルミニ
ウムおよびアルミニウム合金を溶融金属とする場合にも
適している。
【００２６】
【発明の効果】上述してきたように本発明によれば、マ
グネシウム金属基複合材料に用いるプリフォームの製造
方法であって、溶融マグネシウムと反応しないプリフォ
ームバインダーを用いるプリフォームの製造方法を提供
することができる。
グネシウム金属基複合材料に用いるプリフォームの製造
方法であって、溶融マグネシウムと反応しないプリフォ
ームバインダーを用いるプリフォームの製造方法を提供
することができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ０４Ｂ 41/88 Ｃ０４Ｂ 41/88 Ｕ Ｃ２２Ｃ 49/04 Ｃ２２Ｃ 49/04 (72)発明者 ジェイソン シン ヒン ロ カナダ国、オンタリオ ケイ・２・ジー ５・エヌ・８、ネピーン、ストラスベリ ストリート 19 (72)発明者 アリーカツツァザイル ケイ．クリアコス カナダ国、オンタリオ ケイ・２・アール １・ビー・８、ネピーン、ムイルフィー ルド ガーデンズ ２ (72)発明者 ラウル サントス カナダ国、オンタリオ ケイ・２・シー ２・エイチ・５、オタワ、タラ ドライブ 1310
Claims (17)
- 【請求項１】金属基複合材料用のプリフォームの製造方
法であって、以下の手順（ａ）〜（ｅ）を含むことを特
徴とするプリフォームの製造方法： (a)強化用材料とフッ化マグネシウムとを塩化マグネシ
ウム水溶液に混合してスラリーを形成し、(b)該スラリ
ーを鋳型の中に注ぎ、(c)該鋳型内でスラリーが固まる
まで待つことにより、グリーン・プリフォーム(焼結前
プリフォーム)を形成し、(d)該グリーン・プリフォーム
を乾燥させることにより水分を除去し、(e)該グリーン
・プリフォームを約1100℃の温度で焼結することによ
り、バインダーとして焼結されたフッ化マグネシウムを
含む最終形態のプリフォームを形成する。 - 【請求項２】金属基複合材料の製造方法であって、以下
の手順（ａ）〜（ｇ）を含むことを特徴とする金属基複
合材料の製造方法： (a)強化用材料とフッ化マグネシウムとを塩化マグネシ
ウム水溶液に混合してスラリーを形成し、(b)該スラリ
ーを第一の鋳型に注ぎ、(c)該第一の鋳型内で前記スラ
リーが固まるのを待つことにより、グリーン・プリフォ
ーム(焼結前プリフォーム)を形成し、(d)該グリーン・
プリフォームを乾燥させることにより水分を除去し、
(e)前記グリーン・プリフォームを約1100℃の温度で焼
結して、バインダーとして焼結されたフッ化マグネシウ
ムを含む最終形態のプリフォームを形成し、(f)該プリ
フォームを第二の鋳型の中に配置し、(g)該第二の鋳型
内の前記プリフォームに溶融金属を浸透させて、金属基
複合材料を形成する。 - 【請求項３】強化用プリフォームと、前記強化用プリフ
ォームと結合した、焼結されたフッ化マグネシウムとを
含むことを特徴とするマグネシウムまたはマグネシウム
合金の複合材料。 - 【請求項４】請求項１に記載のプリフォームの製造方法
において、前記強化用材料が、炭素、グラファイト、炭
化シリコン、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、窒化ホウ素
およびそれらの混合物からなる群から選択された少なく
とも一つであることを特徴とするプリフォームの製造方
法。 - 【請求項５】請求項２に記載の金属基複合材料の製造方
法において、前記強化用材料が、炭素、グラファイト、
炭化シリコン、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、窒化ホウ
素およびそれらの混合物からなる群から選択された少な
くとも一つであることを特徴とする金属基複合材料の製
造方法。 - 【請求項６】請求項３に記載の複合材料において、前記
強化用材料が、炭素、グラファイト、炭化シリコン、二
ホウ化チタン、炭化ホウ素、窒化ホウ素およびそれらの
混合物からなる群から選択された少なくとも一つである
ことを特徴とする複合材料。 - 【請求項７】請求項１に記載のプリフォームの製造方法
において、前記手順(a)において用いられる強化用材料
の物理的形状は、粒子、繊維、束、ホイスカーおよびそ
れらの混合物からなる群から選択された少なくとも一つ
であることを特徴とするプリフォームの製造方法。 - 【請求項８】請求項2に記載の金属基複合材料の製造方
法において、前記手順(a)において用いられる強化用材
料の物理的形状は、粒子、繊維、束、ホイスカーおよび
それらの混合物からなる群から選択された少なくとも一
つであることを特徴とする金属基複合材料の製造方法。 - 【請求項９】請求項３に記載の複合材料において、前記
強化用材料は、物理的形状が、粒子、繊維、束、ホイス
カーおよびそれらの混合物からなる群から選択された少
なくとも一つであることを特徴とする複合材料。 - 【請求項１０】請求項３に記載の複合材料において、前
記プリフォームは、前記焼結されたフッ化マグネシウム
によって結合した粒子状の強化材料を含むことを特徴と
する複合材料。 - 【請求項１１】請求項１に記載のプリフォームの製造方
法において、前記手順(b)で用いられる前記鋳型は、多
孔質鋳型であることを特徴とするプリフォームの製造方
法。 - 【請求項１２】請求項２に記載の金属基複合材料の製造
方法において、前記手順(b)で用いられる前記第一の鋳
型は、多孔質鋳型であることを特徴とする金属基複合材
料の製造方法。 - 【請求項１３】請求項１に記載のプリフォームの製造方
法において、前記手順(d)において、前記グリーン・プ
リフォームは、オーブンを用いて空気中で乾燥されるこ
とを特徴とするプリフォームの製造方法。 - 【請求項１４】請求項２に記載の金属基複合材料の製造
方法において、前記手順(d)において、前記グリーン・
プリフォームは、オーブンを用いて空気中で乾燥される
ことを特徴とする金属基複合材料の製造方法。 - 【請求項１５】請求項１に記載のプリフォームの製造方
法において、前記手順(d)において前記グリーン・プリ
フォームはオーブンを用いて約45℃で空気中で乾燥され
ることを特徴とするプリフォームの製造方法。 - 【請求項１６】請求項２に記載の金属基複合材料の製造
方法において、前記手順(d)において前記グリーン・プ
リフォームはオーブンを用いて約45℃で空気中で乾燥さ
れることを特徴とする金属基複合材料の製造方法。 - 【請求項１７】請求項２に記載の金属基複合材料の製造
方法において、前記手順(g)は、スクイーズ・キャステ
ィング法を用いられることを特徴とする金属基複合材料
の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US09/357161 | 1999-07-19 | ||
| US09/357,161 US6247519B1 (en) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | Preform for magnesium metal matrix composites |
Publications (3)
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|---|---|
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Family
ID=23404541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000210791A Expired - Fee Related JP4568410B2 (ja) | 1999-07-19 | 2000-07-12 | マグネシウム金属基複合材料のためのプリフォームの製造方法、および、金属基複合材料の製造方法、および、複合材料 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6247519B1 (ja) |
| JP (1) | JP4568410B2 (ja) |
| KR (1) | KR100556582B1 (ja) |
| CA (1) | CA2313865C (ja) |
| DE (1) | DE10034631B4 (ja) |
| FR (1) | FR2796579B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009248164A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Denki Kagaku Kogyo Kk | アルミニウム−黒鉛−炭化珪素質複合体及びその製造方法 |
| JP2011113951A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Toyama Univ | マグネシウム系複合材料 |
| CN103421995A (zh) * | 2013-07-19 | 2013-12-04 | 西安理工大学 | 碳化硅与准晶及近似相增强镁基复合材料及其制备方法 |
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