JP2002212690A - 肉厚部を有する金属−セラミックス複合材料の製造方法 - Google Patents
肉厚部を有する金属−セラミックス複合材料の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プリフォームに肉厚部があっても、その肉厚
部に未浸透部分を生じることなく、アルミニウムまたは
アルミニウム合金を浸透させることのできる金属−セラ
ミックス複合材料の製造方法を提供すること。 【解決手段】 強化材であるセラミックス粉末またはセ
ラミックス繊維により形成された肉厚部を有するプリフ
ォームに、マトリックスである溶融したアルミニウムま
たはアルミニウム合金を浸透させる金属−セラミックス
複合材料の製造方法において、該プリフォームが、アル
ミニウムまたはアルミニウム合金を浸透させる面にスリ
ットまたは穴を設けたプリフォームであり、そのプリフ
ォームに溶融したアルミニウムまたはアルミニウム合金
を窒素雰囲気中で非加圧で浸透させることとした肉厚部
を有する金属−セラミックス複合材料の製造方法。
部に未浸透部分を生じることなく、アルミニウムまたは
アルミニウム合金を浸透させることのできる金属−セラ
ミックス複合材料の製造方法を提供すること。 【解決手段】 強化材であるセラミックス粉末またはセ
ラミックス繊維により形成された肉厚部を有するプリフ
ォームに、マトリックスである溶融したアルミニウムま
たはアルミニウム合金を浸透させる金属−セラミックス
複合材料の製造方法において、該プリフォームが、アル
ミニウムまたはアルミニウム合金を浸透させる面にスリ
ットまたは穴を設けたプリフォームであり、そのプリフ
ォームに溶融したアルミニウムまたはアルミニウム合金
を窒素雰囲気中で非加圧で浸透させることとした肉厚部
を有する金属−セラミックス複合材料の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属−セラミック
ス複合材料の製造方法に関し、特に肉厚部を有する金属
−セラミックス複合材料の製造方法に関する。
ス複合材料の製造方法に関し、特に肉厚部を有する金属
−セラミックス複合材料の製造方法に関する。
【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。
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。
【０００３】この複合材料の製造方法、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
としては、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、これらの方法で
は、強化材であるセラミックスの含有率を高くできな
い、あるいは大型の加圧装置が必要である、もしくはニ
アネットの成形が困難である、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。
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
としては、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、これらの方法で
は、強化材であるセラミックスの含有率を高くできな
い、あるいは大型の加圧装置が必要である、もしくはニ
アネットの成形が困難である、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。
【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（ＰｒｉｍｅｘTM）がある。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合金を接触させ、これ
をＮ2雰囲気炉中で７００〜９００℃の温度に加熱して
溶融したアルミニウム合金を浸透させる方法である。こ
れは、Ｍｇの化学反応を利用してセラミックス粉末と溶
融金属との濡れ性を改善し、機械的な加圧を行わなくて
もプリフォーム中に浸透できるという特徴があるので、
加圧装置が不要な優れた方法である。
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（ＰｒｉｍｅｘTM）がある。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合金を接触させ、これ
をＮ2雰囲気炉中で７００〜９００℃の温度に加熱して
溶融したアルミニウム合金を浸透させる方法である。こ
れは、Ｍｇの化学反応を利用してセラミックス粉末と溶
融金属との濡れ性を改善し、機械的な加圧を行わなくて
もプリフォーム中に浸透できるという特徴があるので、
加圧装置が不要な優れた方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、肉厚部を有するプリフォームの場合には、その
プリフォームにアルミニウムまたはアルミニウム合金を
浸透させると、肉厚部に未浸透部分が生じ易いという問
題があった。
法では、肉厚部を有するプリフォームの場合には、その
プリフォームにアルミニウムまたはアルミニウム合金を
浸透させると、肉厚部に未浸透部分が生じ易いという問
題があった。
【０００６】本発明は、上述した金属−セラミックス複
合材料の製造方法が有する課題に鑑みなされたものであ
って、その目的は、プリフォームに肉厚部があっても、
その肉厚部に未浸透部分を生じることなく、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金を浸透させることのできる金
属−セラミックス複合材料の製造方法を提供することに
ある。
合材料の製造方法が有する課題に鑑みなされたものであ
って、その目的は、プリフォームに肉厚部があっても、
その肉厚部に未浸透部分を生じることなく、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金を浸透させることのできる金
属−セラミックス複合材料の製造方法を提供することに
ある。
【０００７】
【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、プリフォームの肉厚
部にスリット、もしくは穴を設ければ、そのプリフォー
ムの肉厚部に未浸透部分を生じることなく、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金を浸透させることができると
の知見を得て本発明を完成するに至った。
を達成するため鋭意研究した結果、プリフォームの肉厚
部にスリット、もしくは穴を設ければ、そのプリフォー
ムの肉厚部に未浸透部分を生じることなく、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金を浸透させることができると
の知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００８】即ち、本発明は、強化材であるセラミック
ス粉末またはセラミックス繊維により形成された肉厚部
を有するプリフォームに、マトリックスである溶融した
アルミニウムまたはアルミニウム合金を浸透させる金属
−セラミックス複合材料の製造方法において、該プリフ
ォームが、アルミニウムまたはアルミニウム合金を浸透
させる面にスリットまたは穴を設けたプリフォームであ
り、そのプリフォームに溶融したアルミニウムまたはア
ルミニウム合金を窒素雰囲気中で非加圧で浸透させるこ
とを特徴とする肉厚部を有する金属−セラミックス複合
材料の製造方法とすることを要旨とする。以下さらに詳
細に説明する。
ス粉末またはセラミックス繊維により形成された肉厚部
を有するプリフォームに、マトリックスである溶融した
アルミニウムまたはアルミニウム合金を浸透させる金属
−セラミックス複合材料の製造方法において、該プリフ
ォームが、アルミニウムまたはアルミニウム合金を浸透
させる面にスリットまたは穴を設けたプリフォームであ
り、そのプリフォームに溶融したアルミニウムまたはア
ルミニウム合金を窒素雰囲気中で非加圧で浸透させるこ
とを特徴とする肉厚部を有する金属−セラミックス複合
材料の製造方法とすることを要旨とする。以下さらに詳
細に説明する。
【０００９】上記で述べたように、複合材料の製造方法
として、肉厚部を有するプリフォームのアルミニウムま
たはアルミニウム合金を浸透させる面に、スリットまた
は穴を設けたプリフォームとし、そのプリフォームに溶
融したアルミニウムまたはアルミニウム合金を窒素雰囲
気中で非加圧で浸透させる方法とすれば、そのアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金がスリットや穴部に先ず充
填し、その充填されたスリットや穴が起点となってアル
ミニウムまたはアルミニウム合金が全体に向かって浸透
していくので、プリフォームに厚肉部があっても、未浸
透部を生じることなく、しかも短時間でアルミニウムま
たはアルミニウム合金を浸透させることのできる製造方
法となる。
として、肉厚部を有するプリフォームのアルミニウムま
たはアルミニウム合金を浸透させる面に、スリットまた
は穴を設けたプリフォームとし、そのプリフォームに溶
融したアルミニウムまたはアルミニウム合金を窒素雰囲
気中で非加圧で浸透させる方法とすれば、そのアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金がスリットや穴部に先ず充
填し、その充填されたスリットや穴が起点となってアル
ミニウムまたはアルミニウム合金が全体に向かって浸透
していくので、プリフォームに厚肉部があっても、未浸
透部を生じることなく、しかも短時間でアルミニウムま
たはアルミニウム合金を浸透させることのできる製造方
法となる。
【００１０】
【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、セラミックス粉末またはセラミッ
クス繊維としてＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなどのセラミ
ックス粉末またはセラミックス繊維を用意する。一方、
浸透させるアルミニウム合金としてＭｇを含むアルミニ
ウム合金のインゴットも用意する。
らに詳しく述べると、セラミックス粉末またはセラミッ
クス繊維としてＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなどのセラミ
ックス粉末またはセラミックス繊維を用意する。一方、
浸透させるアルミニウム合金としてＭｇを含むアルミニ
ウム合金のインゴットも用意する。
【００１１】用意したセラミックス粉末またはセラミッ
クス繊維でセディメントキャスト法などの成形法により
肉厚部を有するプリフォームを形成する。その肉厚部の
厚さとしては、１００ｍｍ程度以上の厚さが未浸透部分
を生じ易いので、それ以上の厚さのものが本発明の対象
とされるが、それより薄くても本発明と同じような効果
を発揮するので、勿論それより薄くても構わない。その
プリフォームの肉厚部に機械加工などでスリット、ある
いは穴を設ける。
クス繊維でセディメントキャスト法などの成形法により
肉厚部を有するプリフォームを形成する。その肉厚部の
厚さとしては、１００ｍｍ程度以上の厚さが未浸透部分
を生じ易いので、それ以上の厚さのものが本発明の対象
とされるが、それより薄くても本発明と同じような効果
を発揮するので、勿論それより薄くても構わない。その
プリフォームの肉厚部に機械加工などでスリット、ある
いは穴を設ける。
【００１２】そのスリットの幅、深さ及びその間隔につ
いては、プリフォームの肉厚部の厚さと面積にもよる
が、幅で１〜２ｍｍ程度、深さで厚さの５〜６割程度、
間隔で１０〜２０ｍｍ程度でよい。また、穴の場合に
は、これもプリフォームの肉厚部の厚さと面積にもよる
が、径で２〜３ｍｍ程度、深さで厚さの５〜６割程度、
間隔で１０〜２０ｍｍ程度でよい。
いては、プリフォームの肉厚部の厚さと面積にもよる
が、幅で１〜２ｍｍ程度、深さで厚さの５〜６割程度、
間隔で１０〜２０ｍｍ程度でよい。また、穴の場合に
は、これもプリフォームの肉厚部の厚さと面積にもよる
が、径で２〜３ｍｍ程度、深さで厚さの５〜６割程度、
間隔で１０〜２０ｍｍ程度でよい。
【００１３】得られたプリフォームのスリットや穴を設
けた面に用意したアルミニウムまたはアルミニウム合金
のインゴットを接触させ、それを窒素雰囲気中で７００
〜９００℃の温度で熱処理し、溶融したアルミニウムま
たはアルミニウム合金を非加圧で浸透させ、冷却して複
合材料を作製する。得られた複合材料を必要があれば機
械加工などで研削、研磨などして製品を作製する。
けた面に用意したアルミニウムまたはアルミニウム合金
のインゴットを接触させ、それを窒素雰囲気中で７００
〜９００℃の温度で熱処理し、溶融したアルミニウムま
たはアルミニウム合金を非加圧で浸透させ、冷却して複
合材料を作製する。得られた複合材料を必要があれば機
械加工などで研削、研磨などして製品を作製する。
【００１４】以上の方法で金属−セラミックス複合材料
を作製すれば、肉厚部を有する複合材料を未浸透部分を
生じることなく、短時間で作製することができる。
を作製すれば、肉厚部を有する複合材料を未浸透部分を
生じることなく、短時間で作製することができる。
【００１５】
【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。
挙げ、本発明をより詳細に説明する。
【００１６】（実施例１） （１）肉厚部を有する金属−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。
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。
【００１７】得られたスラリーを３００×３００×１０
０ｍｍの成形体が得られるゴム型に流し込み、それを２
４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％の全体を肉厚と
したプリフォームを形成した。得られたプリフォームに
機械加工で厚さ方向に幅が１ｍｍで、深さが５０ｍｍ
で、間隔が２０ｍｍのスリットを設けた。
０ｍｍの成形体が得られるゴム型に流し込み、それを２
４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％の全体を肉厚と
したプリフォームを形成した。得られたプリフォームに
機械加工で厚さ方向に幅が１ｍｍで、深さが５０ｍｍ
で、間隔が２０ｍｍのスリットを設けた。
【００１８】得られたプリフォームのスリットを設けた
面にＡｌ−１２Ｓｉ−３Ｍｇ組成のアルミニウム合金の
インゴットを接触させ、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、冷却して肉厚部を有する複合材
料を作製した。
面にＡｌ−１２Ｓｉ−３Ｍｇ組成のアルミニウム合金の
インゴットを接触させ、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、冷却して肉厚部を有する複合材
料を作製した。
【００１９】（２）評価 得られた複合材料を切断し、複合材料内部のアルミニウ
ム合金の浸透状態を目視で調べた。その結果、未浸透部
は認められなかった。
ム合金の浸透状態を目視で調べた。その結果、未浸透部
は認められなかった。
【００２０】（実施例２）実施例１のスリットを径が２
ｍｍで、深さが５０ｍｍで、間隔が２０ｍｍの穴とした
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、実施例１と同様未浸透部は認められなかった。
このことは、実施例１を含めて肉厚部を有するプリフォ
ームであっても、アルミニウム合金を未浸透部分を生じ
ることなく、短時間で浸透させることのできる金属−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。
ｍｍで、深さが５０ｍｍで、間隔が２０ｍｍの穴とした
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、実施例１と同様未浸透部は認められなかった。
このことは、実施例１を含めて肉厚部を有するプリフォ
ームであっても、アルミニウム合金を未浸透部分を生じ
ることなく、短時間で浸透させることのできる金属−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。
【００２１】（比較例）比較のために、実施例と同じ大
きさのスリットまたは穴を有さないプリフォームとした
他は、実施例と同様に複合材料を作製し、評価した。そ
の結果、３６時間浸透させても、複合材料内部には未浸
透部分がいくつか認められた。
きさのスリットまたは穴を有さないプリフォームとした
他は、実施例と同様に複合材料を作製し、評価した。そ
の結果、３６時間浸透させても、複合材料内部には未浸
透部分がいくつか認められた。
【００２２】
【発明の効果】以上の通り、本発明の金属−セラミック
ス複合材料の製造方法であれば、肉厚部を有する複合材
料であっても、アルミニウムまたはアルミニウム合金を
未浸透部分を生じることなく、短時間で浸透させること
のできる金属−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、露光装置のテーブル
のような１０ｃｍ程度の肉厚の部材でも、問題なく提供
できるようになった。
ス複合材料の製造方法であれば、肉厚部を有する複合材
料であっても、アルミニウムまたはアルミニウム合金を
未浸透部分を生じることなく、短時間で浸透させること
のできる金属−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、露光装置のテーブル
のような１０ｃｍ程度の肉厚の部材でも、問題なく提供
できるようになった。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ２２Ｃ 1/10 Ｃ２２Ｃ 1/10 Ｇ 47/06 47/06 49/06 49/06 (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 AA05 AA22 AC01 BB02
Claims (1)
- 【請求項１】 強化材であるセラミックス粉末またはセ
ラミックス繊維により形成された肉厚部を有するプリフ
ォームに、マトリックスである溶融したアルミニウムま
たはアルミニウム合金を浸透させる金属−セラミックス
複合材料の製造方法において、該プリフォームが、アル
ミニウムまたはアルミニウム合金を浸透させる面にスリ
ットまたは穴を設けたプリフォームであり、そのプリフ
ォームに溶融したアルミニウムまたはアルミニウム合金
を窒素雰囲気中で非加圧で浸透させることを特徴とする
肉厚部を有する金属−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 |
|---|---|---|---|
| JP2001008918A JP2002212690A (ja) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | 肉厚部を有する金属−セラミックス複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001008918A JP2002212690A (ja) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | 肉厚部を有する金属−セラミックス複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002212690A true JP2002212690A (ja) | 2002-07-31 |
Family
ID=18876475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001008918A Pending JP2002212690A (ja) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | 肉厚部を有する金属−セラミックス複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002212690A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107419202A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-12-01 | 苏州派瑞美德汽车配件有限公司 | 用于机械配件的高硬度增强材料 |
| CN107740004A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-02-27 | 浙江跃进机械有限公司 | 钢纤维增强铝连杆的制造方法 |
-
2001
- 2001-01-17 JP JP2001008918A patent/JP2002212690A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107419202A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-12-01 | 苏州派瑞美德汽车配件有限公司 | 用于机械配件的高硬度增强材料 |
| CN107740004A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-02-27 | 浙江跃进机械有限公司 | 钢纤维增强铝连杆的制造方法 |
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| A711 | Notification of change in applicant |
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