JP2002180153A - Metal-ceramic composite material and its production method - Google Patents
Metal-ceramic composite material and its production methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、金属−セラミック
ス複合材料及びその製造方法に関し、特に軽量化を図っ
た金属−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 and a method for producing the same, and more particularly to a metal-ceramic composite material which is reduced in weight and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、半導体製造装置等にセラミックス
粉末またはセラミックス繊維を強化材とし、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金をマトリックスとする金属−
セラミックス複合材料が使われ始めている。そして、そ
の複合材料が、最近ではＸＹステージのレールのような
長物の部材や露光装置のテーブルのような大型で肉厚の
部材にも使われ始めている。2. Description of the Related Art Recently, in semiconductor manufacturing equipment and the like, metal powders using ceramic powder or ceramic fiber as a reinforcing material and aluminum or an aluminum alloy as a matrix have been used.
Ceramic composite materials are beginning to be used. Recently, the composite material has begun to be used for a long member such as an XY stage rail or a large and thick member such as a table of an exposure apparatus.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
長物の部材や大型肉厚の部材では、軽量なセラミックス
粉末またはセラミックス繊維と軽量なアルミニウムまた
はアルミニウム合金からなる複合材料であっても、２ｍ
を越えるような長物のもの、あるいは１ｍ角を越えるよ
うな大型肉厚のものになると、やはり未だ重いという問
題があった。However, in the case of these long members and large-sized members, even a composite material composed of lightweight ceramic powder or ceramic fiber and lightweight aluminum or aluminum alloy is required to be 2 m in length.
In the case of a long product exceeding 1 m thick or a large wall thickness exceeding 1 m square, there is still a problem that it is still heavy.
【０００４】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、軽量にすることのできる金属−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 that can be reduced in weight and to provide a method of manufacturing the same. To provide.
【０００５】[0005]
【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、複合材料の内部に空
間を設ければ、軽量にすることができるとの知見を得て
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, they have found that if a space is provided inside a composite material, the weight can be reduced. The invention has been completed.
【０００６】即ち、本発明は、（１）セラミックス粉末
を強化材とし、アルミニウム合金をマトリックスとする
金属−セラミックス複合材料であって、該複合材料が、
内部にＳＵＳ製のボックスによりリブ構造で仕切られた
空間を有する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、（２）セラミッ
クス粉末の含有率が、３０〜８０体積％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）セラミックス粉末で箱型のプ
リフォームを形成し、その箱型の中に間隔をおいて複数
のＳＵＳ製のボックスを挿入し、そのボックスの周囲と
上面にセラミックス粉末からなるスラリーを流し込み、
それを乾燥した後、その乾燥した層を含めたプリフォー
ムに窒素雰囲気中で７００〜９００℃の温度で溶融した
Ｍｇを含むアルミニウム合金を非加圧で浸透させること
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３）とし、（４）セラミックス粉末でリブ構造
を有するプリフォームを形成し、そのプリフォームのリ
ブ構造の穴部にＳＵＳ製のボックスを挿入し、そのボッ
クスの周囲と上面にセラミックス粉末からなるスラリー
を流し込み、それを乾燥した後、その乾燥した層を含め
たプリフォームに窒素雰囲気中で７００〜９００℃の温
度で溶融したＭｇを含むアルミニウム合金を非加圧で浸
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）あらかじめリブ構
造を有する金属−セラミックス複合材料を作製し、その
複合材料のリブ構造の穴部にＳＵＳ製のボックスを挿入
し、そのボックスの周囲と上面にセラミックス粉末から
なるスラリーを流し込み、それを乾燥した後、その乾燥
した層に窒素雰囲気中で７００〜９００℃の温度で溶融
したＭｇを含むアルミニウム合金を非加圧で浸透させる
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）セラミックス粉末の含有率
が、３０〜８０体積％であることを特徴とする請求項３
乃至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 using a ceramic powder as a reinforcing material and an aluminum alloy as a matrix, wherein the composite material comprises:
A metal-ceramic composite material (Claim 1) characterized in that it is a composite material having a space separated by a rib structure inside a box made of SUS, wherein the content of ceramic powder is 30 to 80. The metal-ceramic composite material according to claim 1 (claim 2), wherein (3) a box-shaped preform is formed from the ceramic powder, and an interval is formed in the box-shaped preform. And insert a plurality of SUS boxes, and pour a slurry of ceramic powder around and around the box,
A metal-ceramic composite, characterized by impregnating a preform including the dried layer in a nitrogen atmosphere at a temperature of 700 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere at a temperature of 700 to 900 ° C. without pressure. (4) A preform having a rib structure is formed from ceramic powder, and a SUS box is inserted into a hole of the rib structure of the preform. A slurry made of ceramic powder is poured into the upper surface, and after drying, a preform including the dried layer is permeated without pressure into an aluminum alloy containing Mg melted at a temperature of 700 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. And (5) a metal-ceramic composite material having a rib structure in advance. A mixed composite material was prepared, a SUS box was inserted into the hole of the rib structure of the composite material, a slurry of ceramic powder was poured around and around the box, and after drying, the dried layer was formed. A non-pressurized aluminum alloy containing Mg melted at a temperature of 700 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. The powder content is 30 to 80% by volume.
The gist of the present invention is a method for producing a metal-ceramic composite material according to any one of (1) to (5). This will be described in more detail below.
【０００７】上記で述べたように、本発明の金属−セラ
ミックス複合材料としては、内部にＳＵＳ製のボックス
によりリブ構造で仕切られた空間を有する複合材料とし
た（請求項１）。この複合材料は、内部に空間を設けて
いるので軽量となるが、その反面、強度の低下が心配さ
れるので、それを空間をＳＵＳ製のボックスによってリ
ブ構造で仕切られた空間とすることにより、強度的に問
題のない複合材料としている。[0007] As described above, the metal-ceramic composite material of the present invention is a composite material having a space internally partitioned by a SUS box with a rib structure. This composite material is lightweight because it has a space inside, but on the other hand, there is a concern that the strength will decrease, so by making it a space partitioned by a SUS box with a rib structure The composite material has no problem in strength.
【０００８】その複合材料中のセラミックス粉末の含有
率としては、３０〜８０体積％とした（請求項２、
６）。セラミックス粉末の含有率が３０体積％より低い
と、高剛性が得られず、撓む恐れがあり、８０体積％よ
り高いと、セラミックスに近くなって制振性や靭性が悪
くなる。[0008] The content of the ceramic powder in the composite material is 30 to 80% by volume.
6). If the content of the ceramic powder is lower than 30% by volume, high rigidity cannot be obtained and there is a possibility of bending. If the content is higher than 80% by volume, the material is close to ceramics and the vibration damping property and the toughness deteriorate.
【０００９】その複合材料の作製方法としては、セラミ
ックス粉末で箱型のプリフォームを形成し、その箱型の
中に間隔をおいて複数のＳＵＳ製のボックスを挿入し、
そのボックスの周囲と上面にセラミックス粉末からなる
スラリーを流し込み、それを乾燥した後、その乾燥した
層を含めたプリフォームに窒素雰囲気中で７００〜９０
０℃の温度で溶融したＭｇを含むアルミニウム合金を非
加圧で浸透させることとする製造方法とした（請求項
３）。As a method of manufacturing the composite material, a box-shaped preform is formed from ceramic powder, and a plurality of SUS boxes are inserted into the box-shaped box at intervals.
A slurry made of ceramic powder is poured around and around the box, and after drying it, the preform including the dried layer is placed in a nitrogen atmosphere at 700 to 90%.
An aluminum alloy containing Mg melted at a temperature of 0 ° C. is infiltrated without applying pressure (claim 3).
【００１０】この方法は、内部に空間を有するプリフォ
ームを形成し、そのプリフォームに溶融アルミニウム合
金を浸透させることにより作製するものであるが、その
プリフォームの強度の低下を抑えるために、プリフォー
ム内部の空間をＳＵＳ製のボックスによってリブ構造で
仕切られた空間としたものである。これにより、複合材
料の強度のみならず、プリフォームの強度も問題ないも
のとしている。なお、空間を形成するためにＳＵＳ製の
ボックスを用いることにしたが、このボックスの材質
は、融点が８５０℃以上のものであれば、どんな材質の
ものでもよい。In this method, a preform having a space inside is formed and a molten aluminum alloy is permeated into the preform. However, in order to suppress a decrease in strength of the preform, the preform is formed. The space inside the reform is a space partitioned by a rib structure by a SUS box. Thereby, not only the strength of the composite material but also the strength of the preform is not a problem. Although a box made of SUS is used to form the space, any material may be used for the box as long as the box has a melting point of 850 ° C. or higher.
【００１１】上記とは別の製造方法としては、セラミッ
クス粉末でリブ構造を有するプリフォームを形成し、そ
のプリフォームのリブ構造の穴部にＳＵＳ製のボックス
を挿入し、そのボックスの周囲と上面にセラミックス粉
末からなるスラリーを流し込み、それを乾燥した後、そ
の乾燥した層を含めたプリフォームに窒素雰囲気中で７
００〜９００℃の温度で溶融したＭｇを含むアルミニウ
ム合金を非加圧で浸透させることとする製造方法とした
（請求項４）。As another manufacturing method different from the above, a preform having a rib structure is formed from ceramic powder, a SUS box is inserted into a hole of the rib structure of the preform, and the periphery and the upper surface of the box are formed. A slurry made of a ceramic powder is poured into the preform, and after drying, the preform including the dried layer is placed in a nitrogen atmosphere for 7 minutes.
An aluminum alloy containing Mg melted at a temperature of 00 to 900 ° C. is infiltrated without applying pressure (claim 4).
【００１２】この方法は、内部にＳＵＳ製のボックスに
よってリブ構造で仕切られた空間を有するプリフォーム
を形成するのに、あらかじめ形成したリブ構造を有する
プリフォームを利用する方法であるが、先の方法よりリ
ブの間隔、リブの肉厚などがあらかじめ形成されるので
一定とできる点で優れている。According to this method, a preform having a rib structure formed in advance is used to form a preform having a space partitioned by a SUS box inside with a rib structure. The method is superior in that the rib spacing, the rib thickness, and the like are formed in advance and can be kept constant.
【００１３】さらに別の製造方法としては、あらかじめ
リブ構造を有する金属−セラミックス複合材料を作製
し、その複合材料のリブ構造の穴部にＳＵＳ製のボック
スを挿入し、そのボックスの周囲と上面にセラミックス
粉末からなるスラリーを流し込み、それを乾燥した後、
その乾燥した層に窒素雰囲気中で７００〜９００℃の温
度で溶融したＭｇを含むアルミニウム合金を非加圧で浸
透させることとする製造方法とした（請求項４）。As still another manufacturing method, a metal-ceramic composite material having a rib structure is prepared in advance, a SUS box is inserted into a hole of the rib structure of the composite material, and the SUS box is placed around and above the box. After pouring a slurry made of ceramic powder and drying it,
An aluminum alloy containing Mg melted in a nitrogen atmosphere at a temperature of 700 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere is applied without pressure to the dried layer (claim 4).
【００１４】この方法は、先と違ってあらかじめリブ構
造を有する複合材料を作製しその複合材料を利用するも
のであるが、先の方法より多少手間がかかるものの、プ
リフォームより強度的に優れる点で優っている。この複
合材料も先と同じようにセラミックス粉末の含有率は３
０〜８０体積％が好ましい。This method is different from the above method in that a composite material having a rib structure is prepared in advance and the composite material is used. However, although this method requires a little time and effort, it is superior in strength to the preform. Is superior. This composite material also has a ceramic powder content of 3 as before.
0-80 volume% is preferable.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】本発明の複合材料の製造方法をさ
らに詳しく述べると、先ずセラミックス粉末としてＳｉ
Ｃ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなどのセラミックス粉末を用意
し、これにさらに浸透させるアルミニウム合金としてＭ
ｇを含むアルミニウム合金のインゴットも用意する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The method for producing a composite material of the present invention will be described in more detail.
A ceramic powder such as C, Al 2 O 3 , or AlN is prepared, and M is used as an aluminum alloy to further penetrate the powder.
An ingot of an aluminum alloy containing g is also prepared.
【００１６】用意したセラミックス粉末でセディメント
キャスト法などにより箱型のプリフォームを形成する。
そのプリフォームの形成方法は、例えばスラリーを流し
込むゴム型を箱型のプリフォームが得られるゴム型とす
ればよい。得られたプリフォームの箱内に間隔をおいて
ＳＵＳ製のボックスを置く。ボックスの大きさは、作製
する複合材料の大きさとの兼ね合いもあるが、おおむね
１００ｍｍ角で深さが３０ｍｍ程度でよい。ボックスと
ボックスとの間、ボックスと箱の壁面との間の間隔とし
ては、１０ｍｍ程度あればよい。またボックス上面のス
ラリーを流し込む厚さとしては、これも１０ｍｍ程度で
よい。A box-shaped preform is formed from the prepared ceramic powder by a sediment casting method or the like.
As a method of forming the preform, for example, the rubber mold into which the slurry is poured may be a rubber mold that can obtain a box-shaped preform. An SUS box is placed at intervals in the obtained preform box. The size of the box may have a trade-off with the size of the composite material to be produced, but may be approximately 100 mm square and about 30 mm deep. The distance between the boxes and the distance between the boxes and the wall of the box may be about 10 mm. The thickness of the slurry on the upper surface of the box may be about 10 mm.
【００１７】そのボックスの周囲と上面に例えば先のセ
ディメントキャストで用いたスラリーを流し込み、それ
を乾燥する。得られた乾燥層を有するプリフォームに窒
素雰囲気中で７００〜９００℃の温度で溶融したＭｇを
含むアルミニウム合金を非加圧で浸透させることによ
り、ＳＵＳ製のボックスによりリブ構造で仕切られた空
間を有する金属−セラミックス複合材料を作製すること
ができる。The slurry used in the sediment casting, for example, is poured into the periphery and the upper surface of the box, and the slurry is dried. A space separated by a rib structure by a SUS box by infiltrating the obtained preform having a dry layer in a nitrogen atmosphere at a temperature of 700 to 900 ° C. in an aluminum alloy containing Mg melted at a non-pressure. Can be produced.
【００１８】上記とは別の方法を述べると、先と同じく
用意したセラミックス粉末でセディメントキャスト法な
どによりリブ構造を有するプリフォームを形成する。そ
のプリフォームの形成方法は、先と同じようにスラリー
を流し込むゴム型をリブ構造を有するプリフォームが得
られるゴム型とすればよい。リブ構造で仕切られる穴の
大きさとしては、挿入するボックスの大きさより数ｍｍ
程度大きければよい。リブの厚さとしては、１０ｍｍ程
度でよい。To describe another method different from the above, a preform having a rib structure is formed by a sediment casting method using the ceramic powder prepared as above. As for the method of forming the preform, the rubber mold into which the slurry is poured as in the above case may be a rubber mold from which a preform having a rib structure is obtained. The size of the hole divided by the rib structure is several mm larger than the size of the box to be inserted.
It should be large. The thickness of the rib may be about 10 mm.
【００１９】得られたプリフォームのリブ構造の穴部に
ＳＵＳ製のボックスを挿入し、そのボックスの周囲と上
面に先と同様スラリーを流し込み、それを乾燥する。得
られた乾燥層を有するプリフォームにこれも先と同様窒
素雰囲気中で７００〜９００℃の温度で溶融したＭｇを
含むアルミニウム合金を非加圧で浸透させることによ
り、先と同様ＳＵＳ製のボックスによりリブ構造で仕切
られた空間を有する金属−セラミックス複合材料を作製
することができる。A box made of SUS is inserted into the hole of the rib structure of the obtained preform, and the slurry is poured around and around the box in the same manner as above, and the slurry is dried. As described above, the preform having the dried layer is infiltrated with a non-pressurized aluminum alloy containing Mg at a temperature of 700 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere as before, thereby forming a SUS box as before. Thus, a metal-ceramic composite material having a space partitioned by a rib structure can be manufactured.
【００２０】上記とはさらに別の方法では、先に述べた
ように先ずリブ構造を有する金属−セラミックス複合材
料を作製する必要があるが、その場合、リブ構造の穴部
に溶融アルミニウム合金の浸出を抑えるために浸透防止
材を塗布、または充填したプリフォームとする必要があ
り、そのプリフォームに溶融アルミニウム合金を浸透さ
せれば、リブ構造を有する複合材料を作製することがで
きる。In still another method, it is necessary to first prepare a metal-ceramic composite material having a rib structure as described above. In this case, the molten aluminum alloy is leached into the hole of the rib structure. In order to suppress this, it is necessary to form a preform coated or filled with a permeation preventing material. If the preform is infiltrated with a molten aluminum alloy, a composite material having a rib structure can be produced.
【００２１】その作製した複合材料のリブ構造の穴部に
ＳＵＳ製のボックスを挿入し、そのボックスの周囲と上
面にセラミックス粉末からなるスラリーを流し込み、そ
れを乾燥し、その乾燥した層に窒素雰囲気中で７００〜
９００℃の温度で溶融したＭｇを含むアルミニウム合金
を非加圧で浸透させれば、先と同様ＳＵＳ製のボックス
によってリブ構造で仕切られた空間部を有する複合材料
を作製することができる。A SUS box is inserted into the hole of the rib structure of the composite material, and a slurry made of ceramic powder is poured around and around the box. The slurry is dried, and a nitrogen atmosphere is applied to the dried layer. 700 ~
If an aluminum alloy containing Mg melted at a temperature of 900 ° C. is infiltrated without pressure, a composite material having a space sectioned by a rib structure with a SUS box can be produced as described above.
【００２２】以上の方法で金属−セラミックス複合材料
を作製すれば、軽量化された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 composite material with reduced weight can be obtained.
【００２３】[0023]
【実施例】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。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail by giving specific examples of the present invention together with comparative examples.
【００２４】（実施例１） （１）金属−セラミックス複合材料の作製 強化材として＃１８０（平均粒径６６μｍ）の市販Ｓｉ
Ｃ粉末７０質量部と＃５００（平均粒径２５μｍ）の市
販ＳｉＣ粉末３０質量部を用い、それにバインダーとし
てコロイダルシリカ液をシリカ固形分が２重量部となる
量を添加し、それに消泡剤としてフォーマスタＶＬ（サ
ンノブコ社製）を０．２重量部、イオン交換水を２４重
量部加え、ポットミルで１２時間混合した。Example 1 (1) Production of Metal-Ceramic Composite Material Commercially available # 180 (average particle size 66 μm) Si as a reinforcing material
Using 70 parts by mass of C powder and 30 parts by mass of commercially available SiC powder of # 500 (average particle size 25 μm), a colloidal silica liquid was added as a binder in an amount such that the silica solid content became 2 parts by weight, and a defoaming agent was added thereto. 0.2 parts by weight of Formaster VL (manufactured by Sannobuco) and 24 parts by weight of ion-exchanged water were added and mixed by a pot mill for 12 hours.
【００２５】得られたスラリーを大きさが５００×５０
０×５０ｍｍで肉厚が１０ｍｍの箱を形成できる成形体
が得られるゴム型に流し込み、それを２４時間静置し、
ＳｉＣ粉末を沈殿させ、上済み液を布などで除去した
後、それを冷凍室に入れ、３０時間冷凍させて脱型し
た。得られた成形体を１０００℃の温度で焼成してＳｉ
Ｃ粉末の充填率が７０体積％のプリフォームを形成し
た。The obtained slurry is 500 × 50 in size.
Pour it into a rubber mold from which a molded body capable of forming a box having a thickness of 0 × 50 mm and a thickness of 10 mm is obtained, and let it stand for 24 hours.
After the SiC powder was precipitated and the finished liquid was removed with a cloth or the like, it was placed in a freezer, frozen for 30 hours and demolded. The obtained compact is fired at a temperature of 1000 ° C. to obtain Si
A preform having a filling ratio of C powder of 70% by volume was formed.
【００２６】そのプリフォームの箱内に１００ｍｍ角で
深さが３０ｍｍのＳＵＳ製のボックスを１０ｍｍ間隔で
置き、このボックス間、ボックスとプリフォームとの間
及びボックスの上面に先のスラリーにエチルシリケート
を加えたスラリーを流し込み、それを２４時間静置し、
ＳｉＣ粉末を沈殿させ、上済み液を布などで除去した
後、それを乾燥した。SUS boxes of 100 mm square and 30 mm depth are placed at 10 mm intervals in the preform box, and ethyl silicate is added to the above slurry between the boxes, between the boxes and the preform, and on the upper surface of the box. Pour the slurry with the mixture and let it stand for 24 hours,
After the SiC powder was precipitated and the finished solution was removed with a cloth or the like, it was dried.
【００２７】得られた乾燥層を有するプリフォームの下
面にＡｌ−１２Ｓｉ−３Ｍｇ組成のアルミニウム合金の
インゴットを置き、それを窒素雰囲気中で８２５℃の温
度で熱処理し、溶融したアルミニウム合金を２４時間非
加圧浸透させた後、冷却して複合材料を作製した。An aluminum alloy ingot having an Al-12Si-3Mg composition was placed on the lower surface of the obtained preform having a dried layer and heat-treated in a nitrogen atmosphere at a temperature of 825 ° C. to melt the aluminum alloy for 24 hours. After non-pressurized infiltration, it was cooled to produce a composite material.
【００２８】（２）評価 得られた複合材料の重量を秤で測定した。その結果、２
７ｋｇと引用例よりかなり軽量となっていた。このこと
は、長物や大型肉厚の複合材料であっても、従来よりか
なり軽量となる金属−セラミックス複合材料とすること
ができることを示している。(2) Evaluation The weight of the obtained composite material was measured with a scale. As a result, 2
It was 7kg, much lighter than the reference. This indicates that even a long or large-sized composite material can be a metal-ceramic composite material which is considerably lighter than the conventional one.
【００２９】（実施例２） （１）金属−セラミックス複合材料の作製 強化材として＃１８０（平均粒径６６μｍ）の市販Ｓｉ
Ｃ粉末７０質量部と＃５００（平均粒径２５μｍ）の市
販ＳｉＣ粉末３０質量部を用い、それにバインダーとし
てコロイダルシリカ液をシリカ固形分が２重量部となる
量を添加し、それに消泡剤としてフォーマスタＶＬ（サ
ンノブコ社製）を０．２重量部、イオン交換水を２４重
量部加え、ポットミルで１２時間混合した。(Example 2) (1) Production of metal-ceramic composite material Commercially available Si of # 180 (average particle size 66 μm) as a reinforcing material
Using 70 parts by mass of C powder and 30 parts by mass of commercially available SiC powder of # 500 (average particle size: 25 μm), a colloidal silica liquid was added as a binder in an amount such that the silica solid content became 2 parts by weight, and a defoaming agent was added thereto. 0.2 parts by weight of Formaster VL (manufactured by Sannobuco) and 24 parts by weight of ion-exchanged water were added and mixed by a pot mill for 12 hours.
【００３０】得られたスラリーを上部に１１０ｍｍ角で
深さが４０ｍｍのリブ構造の穴を形成できる５００×５
００×５０ｍｍの成形体が得られるゴム型に流し込み、
それを２４時間静置し、ＳｉＣ粉末を沈殿させ、上済み
液を布などで除去した後、それを冷凍室に入れ、３０時
間冷凍させて脱型した。得られた成形体を１０００℃の
温度で焼成してＳｉＣ粉末の充填率が７０体積％のプリ
フォームを形成した。The obtained slurry is formed on the upper part to form a hole having a rib structure of 110 mm square and 40 mm depth, 500 × 5.
Pour into a rubber mold from which a molded body of 00 × 50 mm is obtained,
After allowing it to stand for 24 hours to precipitate the SiC powder and removing the finished solution with a cloth or the like, it was placed in a freezer, frozen for 30 hours and demolded. The obtained molded body was fired at a temperature of 1000 ° C. to form a preform having a filling ratio of SiC powder of 70% by volume.
【００３１】そのプリフォームの穴に１００ｍｍ角で深
さが３０ｍｍのＳＵＳ製のボックスを挿入し、このボッ
クスとプリフォームとの間及びボックスの上面に先のス
ラリーにエチルシリケートを加えたスラリーを流し込
み、それを２４時間静置し、ＳｉＣ粉末を沈殿させ、上
済み液を布などで除去した後、それを乾燥した。A 100 mm square SUS box having a depth of 30 mm is inserted into the hole of the preform, and a slurry obtained by adding ethyl silicate to the above slurry is poured between the box and the preform and onto the upper surface of the box. After allowing it to stand for 24 hours to precipitate the SiC powder, removing the finished solution with a cloth or the like, it was dried.
【００３２】得られた乾燥層を有するプリフォームの下
面にＡｌ−１２Ｓｉ−３Ｍｇ組成のアルミニウム合金の
インゴットを置き、それを窒素雰囲気中で８２５℃の温
度で熱処理し、溶融したアルミニウム合金を２４時間非
加圧浸透させた後、冷却して複合材料を作製した。An aluminum alloy ingot having an Al-12Si-3Mg composition was placed on the lower surface of the obtained preform having a dried layer and heat-treated at 825 ° C. in a nitrogen atmosphere to melt the aluminum alloy for 24 hours. After non-pressurized infiltration, it was cooled to produce a composite material.
【００３３】（２）評価 得られた複合材料の重量を秤で測定した。その結果、実
施例１と同様２７ｋｇと引用例よりかなり軽量となって
いた。(2) Evaluation The weight of the obtained composite material was measured with a scale. As a result, similar to Example 1, the weight was 27 kg, which was considerably lighter than that of the cited example.
【００３４】（実施例３） （１）金属−セラミックス複合材料の作製 強化材として＃１８０（平均粒径６６μｍ）の市販Ｓｉ
Ｃ粉末７０質量部と＃５００（平均粒径２５μｍ）の市
販ＳｉＣ粉末３０質量部を用い、それにバインダーとし
てコロイダルシリカ液をシリカ固形分が２重量部となる
量を添加し、それに消泡剤としてフォーマスタＶＬ（サ
ンノブコ社製）を０．２重量部、イオン交換水を２４重
量部加え、ポットミルで１２時間混合した。Example 3 (1) Production of Metal-Ceramic Composite Material Commercially available Si of # 180 (average particle size 66 μm) as a reinforcing material
Using 70 parts by mass of C powder and 30 parts by mass of commercially available SiC powder of # 500 (average particle size 25 μm), a colloidal silica liquid was added as a binder in an amount such that the silica solid content became 2 parts by weight, and a defoaming agent was added thereto. 0.2 parts by weight of Formaster VL (manufactured by Sannobuco) and 24 parts by weight of ion-exchanged water were added and mixed by a pot mill for 12 hours.
【００３５】得られたスラリーを上部に１１０ｍｍの角
で深さが４０ｍｍのリブ構造の穴を形成できる５００×
５００×５０ｍｍの成形体が得られるゴム型に流し込
み、それを２４時間静置し、ＳｉＣ粉末を沈殿させ、上
済み液を布などで除去した後、それを冷凍室に入れ、３
０時間冷凍させて脱型した。得られた成形体を１０００
℃の温度で焼成してＳｉＣ粉末の充填率が７０体積％の
プリフォームを形成した。The obtained slurry is formed into a hole having a rib structure with a square of 110 mm and a depth of 40 mm at an upper portion of 500 ×.
It is poured into a rubber mold from which a molded body of 500 × 50 mm is obtained, and is left to stand for 24 hours to precipitate the SiC powder, remove the finished liquid with a cloth or the like, put it in a freezer, and place it in a freezer.
It was frozen for 0 hours and demolded. The obtained molded body is 1000
By firing at a temperature of ° C., a preform having a filling ratio of SiC powder of 70% by volume was formed.
【００３６】得られたプリフォームの穴内部に酸化物か
らなる浸透防止材を充填し、そのプリフォームの下面に
Ａｌ−１２Ｓｉ−３Ｍｇ組成のアルミニウム合金のイン
ゴットを置き、それを窒素雰囲気中で８２５℃の温度で
熱処理し、溶融したアルミニウム合金を２４時間非加圧
浸透させた後、冷却して複合材料を作製した。The inside of the hole of the obtained preform is filled with a permeation preventive material made of an oxide, and an ingot of an aluminum alloy having an Al-12Si-3Mg composition is placed on the lower surface of the preform. After heat-treating at a temperature of ° C., the molten aluminum alloy was infiltrated without pressure for 24 hours, and then cooled to produce a composite material.
【００３７】得られた複合材料のリブ構造の穴に１００
角で深さ３０ｍｍのＳＵＳ製のボックスを挿入し、この
ボックスと複合材料との間及びボックスの上面に先のス
ラリーにエチルシリケートを加えたスラリーを流し込
み、それを２４時間静置し、ＳｉＣ粉末を沈殿させ、上
済み液を布などで除去した後、それを乾燥した。In the hole of the rib structure of the obtained composite material, 100
A SUS box having a depth of 30 mm at a corner is inserted, and a slurry obtained by adding ethyl silicate to the above slurry is poured between the box and the composite material and on the upper surface of the box, and the mixture is allowed to stand for 24 hours, and the SiC powder is left. Was precipitated and the supernatant was removed with a cloth or the like, and then dried.
【００３８】得られた複合材料の乾燥層の上面にＡｌ−
１２Ｓｉ−３Ｍｇ組成のアルミニウム合金のインゴット
を置き、それを窒素雰囲気中で８２５℃の温度で熱処理
し、溶融したアルミニウム合金を２４時間非加圧浸透さ
せた後、冷却して複合材料を作製した。On the upper surface of the dried layer of the obtained composite material, Al-
An ingot of an aluminum alloy having a 12Si-3Mg composition was placed, heat-treated at 825 ° C. in a nitrogen atmosphere, and allowed to infiltrate the molten aluminum alloy without pressure for 24 hours, and then cooled to produce a composite material.
【００３９】（２）評価 得られた複合材料の重量を秤で測定した。その結果、２
７ｋｇと実施例１と同じく引用例よりかなり軽量となっ
ていた。(2) Evaluation The weight of the obtained composite material was measured with a scale. As a result, 2
7 kg, which was considerably lighter than the cited example as in Example 1.
【００４０】（比較例）比較のために実施例と同じ大き
さであるものの、リブ構造の穴を有さないプリフォーム
とした他は実施例１と同様に複合材料を作製し、評価し
た。その結果、３８ｋｇと実施例よりかなり重かった。Comparative Example For comparison, a composite material was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the preform had the same size as the example but had no rib-structured holes. As a result, the weight was 38 kg, which was considerably heavier than that of the example.
【００４１】[0041]
【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、重量をかなり軽量化した金属−セ
ラミックス複合材料とすることができるようになった。
このことにより、ＸＹステージのレールや露光装置のテ
ーブルのような長物や大型肉厚の部材でも、従来よりか
なり軽量化した部材を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, a metal-ceramic composite material whose weight is considerably reduced can be obtained.
As a result, even a long or large-sized member such as a rail of an XY stage or a table of an exposure apparatus can be provided with a member which is considerably lighter than the conventional one.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田野 直水 宮城県仙台市泉区明通３−７ セランクス 株式会社仙台工場 (72)発明者 樋口 毅 宮城県仙台市泉区明通３−７ セランクス 株式会社仙台工場 Ｆターム(参考） 4K020 AA22 AC01 BA05 BB22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Naomizu Odano 3-7 Meido, Izumi-ku, Sendai, Miyagi Prefecture Sendai Plant Co., Ltd. (72) Inventor Takeshi Higuchi 3-7 Meido, Izumi-ku, Sendai, Miyagi Selangx Sendai Factory Co., Ltd. F-term (reference) 4K020 AA22 AC01 BA05 BB22
Claims (6)
ニウム合金をマトリックスとする金属−セラミックス複
合材料であって、該複合材料が、内部にＳＵＳ製のボッ
クスによりリブ構造で仕切られた空間を有する複合材料
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 comprising a ceramic powder as a reinforcing material and an aluminum alloy as a matrix, wherein the composite material has a space therein partitioned by a SUS box with a rib structure. A metal-ceramic composite material, characterized in that:
０体積％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。2. A ceramic powder content of 30 to 8%.
2. The metal according to claim 1, wherein the volume is 0% by volume.
Ceramic composite materials.
を形成し、その箱型の中に間隔をおいて複数のＳＵＳ製
のボックスを挿入し、そのボックスの周囲と上面にセラ
ミックス粉末からなるスラリーを流し込み、それを乾燥
した後、その乾燥した層を含めたプリフォームに窒素雰
囲気中で７００〜９００℃の温度で溶融したＭｇを含む
アルミニウム合金を非加圧で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。3. A box-shaped preform is formed from ceramic powder, a plurality of SUS boxes are inserted into the box at intervals, and a slurry made of ceramic powder is placed around and above the box. After pouring and drying, a preform including the dried layer is infiltrated by a non-pressurized aluminum alloy containing Mg melted at a temperature of 700 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. Manufacturing method of ceramic composite material.
リフォームを形成し、そのプリフォームのリブ構造の穴
部にＳＵＳ製のボックスを挿入し、そのボックスの周囲
と上面にセラミックス粉末からなるスラリーを流し込
み、それを乾燥した後、その乾燥した層を含めたプリフ
ォームに窒素雰囲気中で７００〜９００℃の温度で溶融
したＭｇを含むアルミニウム合金を非加圧で浸透させる
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。4. A preform having a rib structure is formed from ceramic powder, a SUS box is inserted into a hole of the rib structure of the preform, and a slurry made of ceramic powder is poured around and around the box. Metal-ceramics, wherein after drying it, a preform including the dried layer is impregnated with a non-pressurized aluminum alloy containing Mg melted at a temperature of 700 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. Manufacturing method of composite material.
ミックス複合材料を作製し、その複合材料のリブ構造の
穴部にＳＵＳ製のボックスを挿入し、そのボックスの周
囲と上面にセラミックス粉末からなるスラリーを流し込
み、それを乾燥した後、その乾燥した層に窒素雰囲気中
で７００〜９００℃の温度で溶融したＭｇを含むアルミ
ニウム合金を非加圧で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。5. A metal-ceramic composite material having a rib structure is prepared in advance, a SUS box is inserted into a hole of the rib structure of the composite material, and a slurry made of ceramic powder is placed around and above the box. Casting, drying, and then infiltrating the dried layer with a non-pressurized aluminum alloy containing Mg melted at a temperature of 700 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere without pressure. Method.
０体積％であることを特徴とする請求項３乃至５記載の
金属−セラミックス複合材料の製造方法。6. A ceramic powder having a content of 30-8.
6. The method for producing a metal-ceramic composite material according to claim 3, wherein the volume is 0% by volume.
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