JP2001226177A - 金属−セラミックス複合材料及びその製造方法 - Google Patents
金属−セラミックス複合材料及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複合材料中のアルミニウム合金の充填が充分
な金属−セラミックス複合材料の製造方法とそれによっ
て得られる金属−セラミックス複合材料を提供するこ
と。 【解決手段】 セラミックス粉末でプリフォームを形成
し、そのプリフォームに金属を浸透させた金属−セラミ
ックス複合材料であって、該セラミックス粉末がＳｉＣ
粉末であり、該金属がＭｇを含み、かつそのＭｇの含有
率が複合材料中のどの部分でも２重量％を下回らず、１
２重量％を上回らないアルミニウム合金であり、そのア
ルミニウム合金が複合材料中のどの部分でもプリフォー
ム中の空隙に対して９５ｖｏｌ％以上充填されているこ
ととする金属−セラミックス複合材料。
な金属−セラミックス複合材料の製造方法とそれによっ
て得られる金属−セラミックス複合材料を提供するこ
と。 【解決手段】 セラミックス粉末でプリフォームを形成
し、そのプリフォームに金属を浸透させた金属−セラミ
ックス複合材料であって、該セラミックス粉末がＳｉＣ
粉末であり、該金属がＭｇを含み、かつそのＭｇの含有
率が複合材料中のどの部分でも２重量％を下回らず、１
２重量％を上回らないアルミニウム合金であり、そのア
ルミニウム合金が複合材料中のどの部分でもプリフォー
ム中の空隙に対して９５ｖｏｌ％以上充填されているこ
ととする金属−セラミックス複合材料。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、形成したプリフォ
ームに金属を浸透させた金属−セラミックス複合材料及
びその製造方法に関し、特に複合材料中の金属の充填率
が均一な金属−セラミックス複合材料及びその製造方法
に関する。
ームに金属を浸透させた金属−セラミックス複合材料及
びその製造方法に関し、特に複合材料中の金属の充填率
が均一な金属−セラミックス複合材料及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、金属材料の高靭性、高熱伝導性と
セラミックス材料の高剛性、低熱膨張性を兼ね備えた材
料として金属−セラミックス複合材料が注目されてい
る。
セラミックス材料の高剛性、低熱膨張性を兼ね備えた材
料として金属−セラミックス複合材料が注目されてい
る。
【０００３】この材料の製造方法としては、粉末冶金
法、高圧鋳造法、真空鋳造法などが従来から知られてい
るが、セラミックスの含有量が制御できない、あるいは
大型の加圧装置が必要である、ニアネット成形が困難な
どの理由により、いずれも十分満足できず、またコスト
もかかるものであった。これら問題を解決した製造方法
として注目されているのが、米国ランクサイド社が開発
した非加圧金属浸透法（ＰｒｉｍｅｘTM）である。
法、高圧鋳造法、真空鋳造法などが従来から知られてい
るが、セラミックスの含有量が制御できない、あるいは
大型の加圧装置が必要である、ニアネット成形が困難な
どの理由により、いずれも十分満足できず、またコスト
もかかるものであった。これら問題を解決した製造方法
として注目されているのが、米国ランクサイド社が開発
した非加圧金属浸透法（ＰｒｉｍｅｘTM）である。
【０００４】この方法は、ＳｉＣやＡｌ2Ｏ3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℃の温度に加熱して溶融したアルミ
ニウム合金をプリフォーム中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
圧しなくても金属をプリフォーム中に浸透できるという
特徴がある。本方法によれば、複雑な形状をニアネット
で作ることが可能であり、かつ高価な加圧装置も不要で
あるため、設備費が少なくて済み、コスト的にも有利で
ある。
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℃の温度に加熱して溶融したアルミ
ニウム合金をプリフォーム中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
圧しなくても金属をプリフォーム中に浸透できるという
特徴がある。本方法によれば、複雑な形状をニアネット
で作ることが可能であり、かつ高価な加圧装置も不要で
あるため、設備費が少なくて済み、コスト的にも有利で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法で得られる複合材料では、Ｍｇの窒化反応が浸透の駆
動力となっていることから、浸透させるアルミニウム合
金中のＭｇの含有率が不適切であると、溶融されたアル
ミニウム合金の浸透が一様でなくなり、それに起因して
複合材料中のアルミニウム合金の充填が不充分になると
いう問題があった。
法で得られる複合材料では、Ｍｇの窒化反応が浸透の駆
動力となっていることから、浸透させるアルミニウム合
金中のＭｇの含有率が不適切であると、溶融されたアル
ミニウム合金の浸透が一様でなくなり、それに起因して
複合材料中のアルミニウム合金の充填が不充分になると
いう問題があった。
【０００６】また、本発明者等が検討したところ、溶融
されたアルミニウム合金の浸透を早めるためＭｇを含ん
だ敷き粉の上にプリフォームを載せてアルミニウム合金
を浸透させる場合には、浸透させるアルミニウム合金中
のＭｇの含有率が適切であっても、場合によってはアル
ミニウム合金の浸透が一様でなくなり、それに起因して
複合材料中のアルミニウム合金の充填が不充分となるこ
ともわかってきた。
されたアルミニウム合金の浸透を早めるためＭｇを含ん
だ敷き粉の上にプリフォームを載せてアルミニウム合金
を浸透させる場合には、浸透させるアルミニウム合金中
のＭｇの含有率が適切であっても、場合によってはアル
ミニウム合金の浸透が一様でなくなり、それに起因して
複合材料中のアルミニウム合金の充填が不充分となるこ
ともわかってきた。
【０００７】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、複合材料中のアルミニウム合金の充填が充分な
金属−セラミックス複合材料の製造方法とそれによって
得られる金属−セラミックス複合材料を提供することに
ある。
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、複合材料中のアルミニウム合金の充填が充分な
金属−セラミックス複合材料の製造方法とそれによって
得られる金属−セラミックス複合材料を提供することに
ある。
【０００８】
【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、プリフォームをＳｉ
Ｃ粉末で形成されたプリフォームとし、そのプリフォー
ムに所定量のＭｇを含むアルミニウム合金を窒素中で浸
透させれば、あるいは溶融されたアルミニウム合金の浸
透を早めるためＭｇを含んだ敷き粉の上にプリフォーム
を載せてアルミニウム合金を浸透させる場合には、その
プリフォームを所定量のＭｇを含むセラミックス粉末か
ら成る敷き粉に載せ、そのプリフォームに所定量のＭｇ
を含むアルミニウム合金を窒素中で浸透させれば、複合
材料中のアルミニウム合金の充填が充分な金属−セラミ
ックス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。
を達成するため鋭意研究した結果、プリフォームをＳｉ
Ｃ粉末で形成されたプリフォームとし、そのプリフォー
ムに所定量のＭｇを含むアルミニウム合金を窒素中で浸
透させれば、あるいは溶融されたアルミニウム合金の浸
透を早めるためＭｇを含んだ敷き粉の上にプリフォーム
を載せてアルミニウム合金を浸透させる場合には、その
プリフォームを所定量のＭｇを含むセラミックス粉末か
ら成る敷き粉に載せ、そのプリフォームに所定量のＭｇ
を含むアルミニウム合金を窒素中で浸透させれば、複合
材料中のアルミニウム合金の充填が充分な金属−セラミ
ックス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。
【０００９】即ち本発明は、（１）セラミックス粉末で
プリフォームを形成し、そのプリフォームに金属を浸透
させた金属−セラミックス複合材料であって、該セラミ
ックス粉末がＳｉＣ粉末であり、該金属がＭｇを含み、
かつそのＭｇの含有率が複合材料中のどの部分でも２重
量％を下回らず、１２重量％を上回らないアルミニウム
合金であり、そのアルミニウム合金が複合材料中のどの
部分でもプリフォーム中の空隙に対して９５ｖｏｌ％以
上充填されてい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、（２）前記ＳｉＣ粉末が、
５〜１５０μｍの平均粒径を有し、かつ１μｍ以下の粒
子を１０％以下含むＳｉＣ粉末であることを特徴とする
請求項１記載の金属−セラミックス複合材料（請求項
２）とし、（３）前記プリフォームが、４０〜８０ｖｏ
ｌ％の粉末充填率を有するプリフォームであることを特
徴とする請求項１または２記載の金属−セラミックス複
合材料（請求項３）とし、（４）セラミックス粉末でプ
リフォームを形成し、そのプリフォームにアルミニウム
合金を浸透させるにあたり、該セラミックス粉末がＳｉ
Ｃ粉末であり、該アルミニウム合金が２〜１２重量％の
Ｍｇを含むアルミニウム合金であり、そのアルミニウム
合金を窒素雰囲気中で７００〜９００℃の温度で溶融し
て非加圧でプリフォーム中に浸透させることを特徴とす
る金属−セラミックス複合材料の製造方法（請求項４）
とし、（５）セラミックス粉末でプリフォームを形成
し、そのプリフォームをＭｇを含む敷き粉の上に載せて
アルミニウム合金を浸透させるにあたり、該セラミック
ス粉末がＳｉＣ粉末であり、該敷き粉が複合材料中のア
ルミニウム合金中のＭｇの含有率が２〜１２重量％とな
るＭｇを含むセラミックス粉末から成る敷き粉であり、
該アルミニウム合金が０〜１０重量％のＭｇを含むアル
ミニウム合金であり、そのアルミニウム合金を窒素雰囲
気中で７００〜９００℃の温度で溶融して非加圧でプリ
フォーム中に浸透させ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５）とし、（６）前
記ＳｉＣ粉末が、５〜１５０μｍの平均粒径を有し、か
つ１μｍ以下の粒子を１０％以下含むＳｉＣ粉末である
ことを特徴とする請求項４または５記載の金属−セラミ
ックス複合材料の製造方法（請求項６）とし、（７）前
記プリフォームが、４０〜８０ｖｏｌ％の粉末充填率を
有するプリフォームであることを特徴とする請求項４、
５または６記載の金属−セラミックス複合材料の製造方
法（請求項７）とすることを要旨とする。以下さらに詳
細に説明する。
プリフォームを形成し、そのプリフォームに金属を浸透
させた金属−セラミックス複合材料であって、該セラミ
ックス粉末がＳｉＣ粉末であり、該金属がＭｇを含み、
かつそのＭｇの含有率が複合材料中のどの部分でも２重
量％を下回らず、１２重量％を上回らないアルミニウム
合金であり、そのアルミニウム合金が複合材料中のどの
部分でもプリフォーム中の空隙に対して９５ｖｏｌ％以
上充填されてい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、（２）前記ＳｉＣ粉末が、
５〜１５０μｍの平均粒径を有し、かつ１μｍ以下の粒
子を１０％以下含むＳｉＣ粉末であることを特徴とする
請求項１記載の金属−セラミックス複合材料（請求項
２）とし、（３）前記プリフォームが、４０〜８０ｖｏ
ｌ％の粉末充填率を有するプリフォームであることを特
徴とする請求項１または２記載の金属−セラミックス複
合材料（請求項３）とし、（４）セラミックス粉末でプ
リフォームを形成し、そのプリフォームにアルミニウム
合金を浸透させるにあたり、該セラミックス粉末がＳｉ
Ｃ粉末であり、該アルミニウム合金が２〜１２重量％の
Ｍｇを含むアルミニウム合金であり、そのアルミニウム
合金を窒素雰囲気中で７００〜９００℃の温度で溶融し
て非加圧でプリフォーム中に浸透させることを特徴とす
る金属−セラミックス複合材料の製造方法（請求項４）
とし、（５）セラミックス粉末でプリフォームを形成
し、そのプリフォームをＭｇを含む敷き粉の上に載せて
アルミニウム合金を浸透させるにあたり、該セラミック
ス粉末がＳｉＣ粉末であり、該敷き粉が複合材料中のア
ルミニウム合金中のＭｇの含有率が２〜１２重量％とな
るＭｇを含むセラミックス粉末から成る敷き粉であり、
該アルミニウム合金が０〜１０重量％のＭｇを含むアル
ミニウム合金であり、そのアルミニウム合金を窒素雰囲
気中で７００〜９００℃の温度で溶融して非加圧でプリ
フォーム中に浸透させ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５）とし、（６）前
記ＳｉＣ粉末が、５〜１５０μｍの平均粒径を有し、か
つ１μｍ以下の粒子を１０％以下含むＳｉＣ粉末である
ことを特徴とする請求項４または５記載の金属−セラミ
ックス複合材料の製造方法（請求項６）とし、（７）前
記プリフォームが、４０〜８０ｖｏｌ％の粉末充填率を
有するプリフォームであることを特徴とする請求項４、
５または６記載の金属−セラミックス複合材料の製造方
法（請求項７）とすることを要旨とする。以下さらに詳
細に説明する。
【００１０】本発明は、上記で述べたようにプリフォー
ムを構成するセラミックス粉末の種類、浸透させるアル
ミニウム合金中のＭｇの含有率、敷き粉を用いる場合に
は敷き粉中のＭｇの含有量等を特定することにより、複
合材料中のアルミニウム合金の充填が充分な優れた金属
−セラミックス複合材料を得るための製造方法とそれに
よって得られる複合材料を提供するものである。
ムを構成するセラミックス粉末の種類、浸透させるアル
ミニウム合金中のＭｇの含有率、敷き粉を用いる場合に
は敷き粉中のＭｇの含有量等を特定することにより、複
合材料中のアルミニウム合金の充填が充分な優れた金属
−セラミックス複合材料を得るための製造方法とそれに
よって得られる複合材料を提供するものである。
【００１１】先ず、本発明で用いるセラミックス粉末に
ついて説明する。セラミックス粉末としてはＳｉＣ粉末
とする。そのＳｉＣ粉末の粒度構成としては、５〜１５
０μｍの平均粒径を有し、かつ１μｍ以下の粒子を１０
％以下含むＳｉＣ粉末とする。ＳｉＣ粉末の平均粒径が
５μｍより小さいとアルミニウム合金の浸透が不均一に
なり易く、特に１μｍより細かい微粒子が１０％より多
く含まれると浸透不良部分が発生し易くなる。一方、平
均粒径が１５０μｍより大きいと形成されたプリフォー
ムの強度が弱く、取扱い性が悪くなる。
ついて説明する。セラミックス粉末としてはＳｉＣ粉末
とする。そのＳｉＣ粉末の粒度構成としては、５〜１５
０μｍの平均粒径を有し、かつ１μｍ以下の粒子を１０
％以下含むＳｉＣ粉末とする。ＳｉＣ粉末の平均粒径が
５μｍより小さいとアルミニウム合金の浸透が不均一に
なり易く、特に１μｍより細かい微粒子が１０％より多
く含まれると浸透不良部分が発生し易くなる。一方、平
均粒径が１５０μｍより大きいと形成されたプリフォー
ムの強度が弱く、取扱い性が悪くなる。
【００１２】そのプリフォームの形成方法としては、慣
用の方法を用いることができる。例えば、ＳｉＣ粉末に
バインダーを添加してプレスにより形成する方法や、Ｓ
ｉＣ粉末を溶媒に混合してスラリーを調製し、それをフ
ィルタープレスにより形成する方法などを用いることが
できる。
用の方法を用いることができる。例えば、ＳｉＣ粉末に
バインダーを添加してプレスにより形成する方法や、Ｓ
ｉＣ粉末を溶媒に混合してスラリーを調製し、それをフ
ィルタープレスにより形成する方法などを用いることが
できる。
【００１３】そのプリフォームの粉末充填率としては、
４０〜８０ｖｏｌ％が好ましく、粉末充填率が４０ｖｏ
ｌ％より低いと剛性が低くなり、また、ＳｉＣ粉末の平
均粒径が５〜１５０μｍ範囲であれば８０ｖｏｌ％より
高くすることは事実上困難である。
４０〜８０ｖｏｌ％が好ましく、粉末充填率が４０ｖｏ
ｌ％より低いと剛性が低くなり、また、ＳｉＣ粉末の平
均粒径が５〜１５０μｍ範囲であれば８０ｖｏｌ％より
高くすることは事実上困難である。
【００１４】そのプリフォームに浸透させるアルミニウ
ム合金としては、２〜１２重量％のＭｇを含むアルミニ
ウム合金とする。Ｍｇの含有率が２重量％より少ないと
アルミニウム合金の浸透が遅く、未浸透部分が発生す
る。逆に１２重量％より多いと場所による浸透速度に差
が生じて浸透不良部分が発生し、複合材料中のアルミニ
ウム合金の充填が充分でなくなる。
ム合金としては、２〜１２重量％のＭｇを含むアルミニ
ウム合金とする。Ｍｇの含有率が２重量％より少ないと
アルミニウム合金の浸透が遅く、未浸透部分が発生す
る。逆に１２重量％より多いと場所による浸透速度に差
が生じて浸透不良部分が発生し、複合材料中のアルミニ
ウム合金の充填が充分でなくなる。
【００１５】次に、プリフォームの下に敷き粉を敷く場
合には、敷く敷き粉としては、複合材料中のアルミニウ
ム合金中のＭｇの含有率が２〜１２重量％となるような
Ｍｇを含むセラミックス粉末から成る敷き粉とする。セ
ラミックス粉末の種類は何でもよいが、プリフォームを
構成するセラミックス粉末がＳｉＣ粉末であるから、Ｓ
ｉＣ粉末がなお好ましい。その敷き粉に含むＭｇが複合
材料中のアルミニウム合金中のＭｇの含有率が２重量％
より少なくなる含有量であると、アルミニウム合金の浸
透が遅く、未浸透部分が発生する。一方、複合材料中の
アルミニウム合金中のＭｇの含有率が１２重量％を超え
る高含有量であると、浸透速度の差が著しくなり、それ
がためにアルミニウム合金の浸透が一様でなくなり、複
合材料中のアルミニウム合金の充填が充分でない部分が
生じる。
合には、敷く敷き粉としては、複合材料中のアルミニウ
ム合金中のＭｇの含有率が２〜１２重量％となるような
Ｍｇを含むセラミックス粉末から成る敷き粉とする。セ
ラミックス粉末の種類は何でもよいが、プリフォームを
構成するセラミックス粉末がＳｉＣ粉末であるから、Ｓ
ｉＣ粉末がなお好ましい。その敷き粉に含むＭｇが複合
材料中のアルミニウム合金中のＭｇの含有率が２重量％
より少なくなる含有量であると、アルミニウム合金の浸
透が遅く、未浸透部分が発生する。一方、複合材料中の
アルミニウム合金中のＭｇの含有率が１２重量％を超え
る高含有量であると、浸透速度の差が著しくなり、それ
がためにアルミニウム合金の浸透が一様でなくなり、複
合材料中のアルミニウム合金の充填が充分でない部分が
生じる。
【００１６】一方、浸透させるアルミニウム合金として
は、０〜１０重量％のＭｇを含むアルミニウム合金とす
る。アルミニウム合金中のＭｇの含有率は０でも構わな
いが、その場合には複合材料中のアルミニウム合金中に
Ｍｇの含有率が２重量％以上になるよう敷き粉中のＭｇ
の含有量を調整する必要がある。逆に１０重量％より多
いと複合材料中のアルミニウム合金中にＭｇの含有率が
１２重量％を超える高含有部分が生じ、先と同様複合材
料中のアルミニウム合金の充填が充分でない部分が生じ
る。
は、０〜１０重量％のＭｇを含むアルミニウム合金とす
る。アルミニウム合金中のＭｇの含有率は０でも構わな
いが、その場合には複合材料中のアルミニウム合金中に
Ｍｇの含有率が２重量％以上になるよう敷き粉中のＭｇ
の含有量を調整する必要がある。逆に１０重量％より多
いと複合材料中のアルミニウム合金中にＭｇの含有率が
１２重量％を超える高含有部分が生じ、先と同様複合材
料中のアルミニウム合金の充填が充分でない部分が生じ
る。
【００１７】以上のように先のプリフォーム、アルミニ
ウム合金を組み合わせて、あるいは敷き粉を用いる場合
には、先のプリフォーム、敷き粉、アルミニウム合金を
組み合わせて窒素雰囲気中で７００〜９００℃の温度で
加熱処理することにより、溶融したアルミニウム合金が
非加圧で一様にプリフォーム中に浸透し、複合材料中の
アルミニウム合金の充填が充分な金属−セラミックス複
合材料を得ることができる。
ウム合金を組み合わせて、あるいは敷き粉を用いる場合
には、先のプリフォーム、敷き粉、アルミニウム合金を
組み合わせて窒素雰囲気中で７００〜９００℃の温度で
加熱処理することにより、溶融したアルミニウム合金が
非加圧で一様にプリフォーム中に浸透し、複合材料中の
アルミニウム合金の充填が充分な金属−セラミックス複
合材料を得ることができる。
【００１８】このようにして得られる複合材料は、Ｓｉ
Ｃ粉末でプリフォームが形成され、そのプリフォーム中
にＭｇの含有率が複合材料中のどの部分でも２質量％を
下回らず、１２質量％を上回らないアルミニウム合金で
浸透され、かつそのアルミニウム合金が複合材料中のど
の部分でもプリフォーム中の空隙に対して９５ｖｏｌ％
以上充填されたアルミニウム合金の充填が充分な金属−
セラミックス複合材料となる。
Ｃ粉末でプリフォームが形成され、そのプリフォーム中
にＭｇの含有率が複合材料中のどの部分でも２質量％を
下回らず、１２質量％を上回らないアルミニウム合金で
浸透され、かつそのアルミニウム合金が複合材料中のど
の部分でもプリフォーム中の空隙に対して９５ｖｏｌ％
以上充填されたアルミニウム合金の充填が充分な金属−
セラミックス複合材料となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を比較例と
共に具体的に挙げ、本発明をより詳細に説明する。
共に具体的に挙げ、本発明をより詳細に説明する。
【００２０】（実施例１、２） （１）複合材料の作製 セラミックス粉末として平均粒径が１４μｍで１μｍ以
下の細かい微粒子を６．０％含むＳｉＣ粉末を用い、こ
れにバインダーとしてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）
を５重量部加え、プレス法で２００ｋｇ／ｃｍ2の圧力
で大きさが５０×５０×ｔ５０ｍｍで粉末充填率が６５
ｖｏｌ％のプリフォームを形成した。このプリフォーム
の上に表１に示す組成を有する５００ｇのアルミニウム
合金を載せ、これを窒素雰囲気中で８５０℃の温度で加
熱処理して溶融したアルミニウム合金をプリフォーム中
に浸透させ、この状態を２４時間保持した後、冷却して
複合材料を作製した。
下の細かい微粒子を６．０％含むＳｉＣ粉末を用い、こ
れにバインダーとしてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）
を５重量部加え、プレス法で２００ｋｇ／ｃｍ2の圧力
で大きさが５０×５０×ｔ５０ｍｍで粉末充填率が６５
ｖｏｌ％のプリフォームを形成した。このプリフォーム
の上に表１に示す組成を有する５００ｇのアルミニウム
合金を載せ、これを窒素雰囲気中で８５０℃の温度で加
熱処理して溶融したアルミニウム合金をプリフォーム中
に浸透させ、この状態を２４時間保持した後、冷却して
複合材料を作製した。
【００２１】（２）評価 得られた複合材料の上、中、下部から１０×１０×１０
ｍｍの試験片を切り出し、その試験片からＩＣＰ発光分
析で複合材料中のアルミニウム合金中のＭｇの含有率を
測定した。また、アルミニウム合金を溶融して除去した
後のＳｉＣ粉末の重量から複合材料中のアルミニウム合
金の充填率を求め、その充填率からプリフォーム中の空
隙に対して充填されたアルミニウム合金の充填率を算定
した。それらの結果を表１に示す。
ｍｍの試験片を切り出し、その試験片からＩＣＰ発光分
析で複合材料中のアルミニウム合金中のＭｇの含有率を
測定した。また、アルミニウム合金を溶融して除去した
後のＳｉＣ粉末の重量から複合材料中のアルミニウム合
金の充填率を求め、その充填率からプリフォーム中の空
隙に対して充填されたアルミニウム合金の充填率を算定
した。それらの結果を表１に示す。
【００２２】（実施例３、４）実施例１のプリフォーム
を表１に示すＳｉＣ粉末から成る敷き粉の上に載せた他
は実施例１と同様に複合材料を作製し、評価した。その
結果も表１に示す。
を表１に示すＳｉＣ粉末から成る敷き粉の上に載せた他
は実施例１と同様に複合材料を作製し、評価した。その
結果も表１に示す。
【００２３】（比較例１〜４）比較例１、２では、浸透
させるアルミニウム合金中のＭｇの含有率を本発明の範
囲外にした他は、比較例３、４では、敷き粉中のＭｇの
含有量を本発明の範囲外にした他は実施例１と同様に複
合材料を作製し、評価した。それらの結果も表１に示
す。
させるアルミニウム合金中のＭｇの含有率を本発明の範
囲外にした他は、比較例３、４では、敷き粉中のＭｇの
含有量を本発明の範囲外にした他は実施例１と同様に複
合材料を作製し、評価した。それらの結果も表１に示
す。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１から明らかなように、実施例１、２で
は、セラミックス粉末の種類、浸透させるアルミニウム
合金中のＭｇの含有率が本発明の範囲内にあるので、ま
た、実施例３、４では、セラミックス粉末の種類、敷き
粉中のＭｇの含有量、浸透させるアルミニウム合金中の
Ｍｇの含有率が本発明の範囲内にあるので、作製された
複合材料中のアルミニウム合金中のＭｇの含有率が本発
明の範囲内にあり、しかも複合材料中のアルミニウム合
金の充填が充分であった。
は、セラミックス粉末の種類、浸透させるアルミニウム
合金中のＭｇの含有率が本発明の範囲内にあるので、ま
た、実施例３、４では、セラミックス粉末の種類、敷き
粉中のＭｇの含有量、浸透させるアルミニウム合金中の
Ｍｇの含有率が本発明の範囲内にあるので、作製された
複合材料中のアルミニウム合金中のＭｇの含有率が本発
明の範囲内にあり、しかも複合材料中のアルミニウム合
金の充填が充分であった。
【００２６】これに対して、比較例１では、浸透させる
アルミニウム合金中のＭｇの含有率が少なすぎたので、
複合材料中に未浸透部分が認められ、比較例２では、浸
透させるアルミニウム合金中のＭｇの含有率が多すぎた
ため、複合材料中に浸透不良部分が存在し、アルミニウ
ム合金の充填が不充分であった。また、比較例３では、
敷き粉中のＭｇの含有量が少なすぎたので、複合材料中
に未浸透部分が認められ、比較例４では、敷き粉中のＭ
ｇの含有量が多すぎたため、複合材料中にＭｇの高含有
部が生じ、複合材料中のアルミニウム合金の充填が充分
でない部分が生じていた。
アルミニウム合金中のＭｇの含有率が少なすぎたので、
複合材料中に未浸透部分が認められ、比較例２では、浸
透させるアルミニウム合金中のＭｇの含有率が多すぎた
ため、複合材料中に浸透不良部分が存在し、アルミニウ
ム合金の充填が不充分であった。また、比較例３では、
敷き粉中のＭｇの含有量が少なすぎたので、複合材料中
に未浸透部分が認められ、比較例４では、敷き粉中のＭ
ｇの含有量が多すぎたため、複合材料中にＭｇの高含有
部が生じ、複合材料中のアルミニウム合金の充填が充分
でない部分が生じていた。
【００２７】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、プリフォ
ームを構成するセラミックス粉末の種類、浸透させるア
ルミニウム合金中のＭｇの含有率を、あるいは敷き粉を
用いる場合には、プリフォームを構成するセラミックス
粉末の種類、敷き粉中のＭｇの含有量、浸透させるアル
ミニウム合金中のＭｇの含有率等を特定したので、複合
材料中のアルミニウム合金の充填が充分な優れた金属−
セラミックス複合材料を得ることができる。得られる複
合材料は、高靭性、高熱伝導性、高剛性、低熱膨張性を
兼ね備えた材料として幅広い用途に好ましく用いること
ができる。
ームを構成するセラミックス粉末の種類、浸透させるア
ルミニウム合金中のＭｇの含有率を、あるいは敷き粉を
用いる場合には、プリフォームを構成するセラミックス
粉末の種類、敷き粉中のＭｇの含有量、浸透させるアル
ミニウム合金中のＭｇの含有率等を特定したので、複合
材料中のアルミニウム合金の充填が充分な優れた金属−
セラミックス複合材料を得ることができる。得られる複
合材料は、高靭性、高熱伝導性、高剛性、低熱膨張性を
兼ね備えた材料として幅広い用途に好ましく用いること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 保 東京都江東区清澄１−２−23 太平洋セメ ント株式 会社 研究本部 清澄研究所 (72)発明者 青木 一郎 東京都江東区清澄１−２−23 太平洋セメ ント株式 会社 研究本部 清澄研究所 Ｆターム(参考） 4K018 AA15 AB02 BA20 BB04 CA11 FA35 4K020 AA22 AC01 BA05 BB22
Claims (7)
- 【請求項１】 セラミックス粉末でプリフォームを形成
し、そのプリフォームに金属を浸透させた金属−セラミ
ックス複合材料であって、該セラミックス粉末がＳｉＣ
粉末であり、該金属がＭｇを含み、かつそのＭｇの含有
率が複合材料中のどの部分でも２重量％を下回らず、１
２重量％を上回らないアルミニウム合金であり、そのア
ルミニウム合金が複合材料中のどの部分でもプリフォー
ム中の空隙に対して９５ｖｏｌ％以上充填されているこ
とを特徴とする金属−セラミックス複合材料。 - 【請求項２】 前記ＳｉＣ粉末が、５〜１５０μｍの平
均粒径を有し、かつ１μｍ以下の粒子を１０％以下含む
ＳｉＣ粉末であることを特徴とする請求項１記載の金属
−セラミックス複合材料。 - 【請求項３】 前記プリフォームが、４０〜８０ｖｏｌ
％の粉末充填率を有するプリフォームであることを特徴
とする請求項１または２記載の金属−セラミックス複合
材料。 - 【請求項４】 セラミックス粉末でプリフォームを形成
し、そのプリフォームにアルミニウム合金を浸透させる
にあたり、該セラミックス粉末がＳｉＣ粉末であり、該
アルミニウム合金が２〜１２重量％のＭｇを含むアルミ
ニウム合金であり、そのアルミニウム合金を窒素雰囲気
中で７００〜９００℃の温度で溶融して非加圧でプリフ
ォーム中に浸透させ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５】 セラミックス粉末でプリフォームを形成
し、そのプリフォームをＭｇを含む敷き粉の上に載せて
アルミニウム合金を浸透させるにあたり、該セラミック
ス粉末がＳｉＣ粉末であり、該敷き粉が複合材料中のア
ルミニウム合金中のＭｇの含有率が２〜１２重量％とな
るＭｇを含むセラミックス粉末から成る敷き粉であり、
該アルミニウム合金が０〜１０重量％のＭｇを含むアル
ミニウム合金であり、そのアルミニウム合金を窒素雰囲
気中で７００〜９００℃の温度で溶融して非加圧でプリ
フォーム中に浸透させ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６】 前記ＳｉＣ粉末が、５〜１５０μｍの平
均粒径を有し、かつ１μｍ以下の粒子を１０％以下含む
ＳｉＣ粉末であることを特徴とする請求項４または５記
載の金属−セラミックス複合材料の製造方法。 - 【請求項７】 前記プリフォームが、４０〜８０ｖｏｌ
％の粉末充填率を有するプリフォームであることを特徴
とする請求項４、５または６記載の金属−セラミックス
複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000043502A JP2001226177A (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 金属−セラミックス複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000043502A JP2001226177A (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 金属−セラミックス複合材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001226177A true JP2001226177A (ja) | 2001-08-21 |
Family
ID=18566410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000043502A Pending JP2001226177A (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 金属−セラミックス複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001226177A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2476409C2 (ru) * | 2007-10-17 | 2013-02-27 | Ту Бергакадеми Фрайберг | Пористый огнеупорный материал для получения стекла, способ его получения и применение |
-
2000
- 2000-02-16 JP JP2000043502A patent/JP2001226177A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2476409C2 (ru) * | 2007-10-17 | 2013-02-27 | Ту Бергакадеми Фрайберг | Пористый огнеупорный материал для получения стекла, способ его получения и применение |
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