JP2002275559A - 金属−セラミックス複合材料の製造方法 - Google Patents

金属−セラミックス複合材料の製造方法

Info

Publication number
JP2002275559A
JP2002275559A JP2001080480A JP2001080480A JP2002275559A JP 2002275559 A JP2002275559 A JP 2002275559A JP 2001080480 A JP2001080480 A JP 2001080480A JP 2001080480 A JP2001080480 A JP 2001080480A JP 2002275559 A JP2002275559 A JP 2002275559A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite material
preform
ceramic
aluminum alloy
aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001080480A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromasa Shimojima
浩正 下嶋
Chokusui Odano
直水 小田野
Takeshi Higuchi
毅 樋口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Ceranx Co Ltd
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
Ceranx Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiheiyo Cement Corp, Ceranx Co Ltd filed Critical Taiheiyo Cement Corp
Priority to JP2001080480A priority Critical patent/JP2002275559A/ja
Publication of JP2002275559A publication Critical patent/JP2002275559A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複合材料を連続的に作製することのできる金
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】 500〜700℃の温度でMg蒸気を充
満させた窒素雰囲気中にセラミックス粉末またはセラミ
ックス繊維からなるプリフォームを挿入して保持し、続
いてそのプリフォームを非加圧の窒素雰囲気中で700
〜900℃の温度で溶融したアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金中に浸漬することとした金属−セラミックス
複合材料の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、特に複合材料を連続的に
作製することのできる金属−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、半導体製造装置や液晶製造装置等
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られ
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。
【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Al23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、浸透促進剤であるMgが水溶液に反応するた
め、水溶液を用いるセディメントキャストなどの湿式法
では、そのMgをプリフォーム中に含ませることができ
ないという問題があった。そのため、水溶液を用いる湿
式法で形成したプリフォームの場合には、アルミニウム
またはアルミニウム合金の浸透が遅くなり、複合材料を
例えば連続炉のような連続的に作製することができない
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、複合材料を連続的に作製することの
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、プリフォーム中にM
32を生成させ、そのプリフォームを溶融したアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金中に浸漬すれば、複合材
料を連続的に作製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。
【0008】即ち、本発明は、(1)500〜700℃
の温度でMg蒸気を充満させた窒素雰囲気中にセラミッ
クス粉末またはセラミックス繊維からなるプリフォーム
を挿入して保持し、次いで、続いてそのプリフォームを
非加圧の窒素雰囲気中で700〜900℃の温度で溶融
したアルミニウムまたはアルミニウム合金中に浸漬する
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1)とし、(2)前記プリフォームが、穴を
有したプリフォーム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の製造方法(請求項
2)とし、(3)500〜700℃の温度の窒素雰囲気
中に穴を有し、その穴にMg粉末を充填したセラミック
ス粉末またはセラミックス繊維からなるプリフォームを
挿入して保持し、続いてそのプリフォームを非加圧の窒
素雰囲気中で700〜900℃の温度溶融したアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金中に浸漬することを特徴と
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、本発明の製造方法と
して、先ず500〜700℃の温度でMg蒸気を充満さ
せた窒素雰囲気中にプリフォームを挿入して保持するこ
とにより、Mg32となっている蒸気がプリフォーム中
に入り込んで内部のセラミックス粉末またはセラミック
ス繊維に付着し、それを溶融したアルミニウムまたはア
ルミニウム合金中に浸漬することにより、アルミニウム
またはアルミニウム合金がプリフォーム中に速やかに短
時間で浸透していくので、複合材料を連続的に作製する
ことのできる製造方法となる。
【0010】その浸透させるプリフォームとしては、そ
のままでも勿論構わないが、穴を設けた方がその穴部を
起点としてMg32がプリフォーム中の全体に渡って行
き渡るので、より好ましいものとなる。その穴部の大き
さとしては、径で3mm程度でよく、深さとしては、厚
さの1/4程度でよく、穴の数としては、10cm3
たり4個程度でよい。
【0011】上記以外の他の製造方法としては、前述し
たと違ってプリフォームの穴にMgを存在させるもので
あって、これを窒素雰囲気中で熱処理することにより、
Mgが蒸発するとともにMg32となり、そのMg32
蒸気が前記したと同様プリフォーム中に入り込んで内部
のセラミックス粉末またはセラミックス繊維に付着し、
それを溶融したアルミニウムまたはアルミニウム合金中
に浸漬することにより、アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金がプリフォーム中に速やかに短時間で浸透してい
くので、先と同様複合材料を連続的に作製することので
きる製造方法となる。
【0012】この方法は、Mgを充填した穴部を起点と
して生成したMg32が直接プリフォーム中の全体に渡
って速やかに行き渡るので、前記したと同様やはりより
好ましいものとなる。その穴部の大きさとしては、前述
と同様径で3mm程度でよく、深さとしては厚さの1/
2程度でよく、その数としては、10cm3あたり4個
程度でよい。
【0013】
【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、先ず強化材としてセラミックス粉
末またはセラミックス繊維としてSiC、Al23、A
lNなどのセラミックス粉末またはセラミックス繊維を
用意し、金属の浸透を改善するMg粉末も用意する。一
方、マトリックスとする金属としてアルミニウムまたは
アルミニウム合金のインゴットも用意する。
【0014】用意したセラミックス粉末またはセラミッ
クス繊維でプリフォームを、または穴を有するプリフォ
ームを形成する。得られたプリフォームを500〜70
0℃の温度で用意したMgの蒸気を充満させた窒素雰囲
気中に挿入して保持し、それを窒素雰囲気中で700〜
900℃の温度で非加圧で溶融したアルミニウムまたは
アルミニウム合金中に浸漬してアルミニウムまたはアル
ミニウム合金を浸透させる。
【0015】一方、別の製造方法として、用意したセラ
ミックス粉末またはセラミックス繊維で穴を有するプリ
フォームを形成する。得られたプリフォームの穴に用意
したMg粉末を充填し、それを500〜700℃の温度
の窒素雰囲気中に挿入して保持し、それを先の溶融した
アルミニウムまたはアルミニウム合金中に浸漬してアル
ミニウムまたはアルミニウム合金を浸透させる。
【0016】以上の方法で金属−セラミックス複合材料
を作製すれば、連続的に作製することのできる複合材料
が得られる。
【0017】
【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。
【0018】(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重量部と#500(平均粒径25μm)の市
販SiC粉末30重量部を用い、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、それにさらにイオン交換水を24重量部加
え、ポットミルで12時間混合した。
【0019】得られたスラリーを100×100×50
mm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、上澄み液を布など
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。
【0020】得られたプリフォームを500〜700℃
の温度でMg蒸気を充満させた窒素雰囲気中に挿入して
保持し、そのプリフォームをAl−12Si−3Mg組
成のアルミニウム合金のインゴットを非加圧の窒素雰囲
気中で825℃の温度で溶融したアルミニウム合金中に
12時間浸漬してアルミニウム合金をプリフォーム中に
浸透させた後、冷却して複合材料を作製した。
【0021】(2)評価 得られた複合材料を切断し、アルミニウム合金の浸透状
態を目視で調べた。その結果、連続的に浸透させた短い
時間でも未浸透部分は認められず、アルミニウム合金は
プリフォーム中に問題なく浸透されていた。
【0022】(実施例2)プリフォームとして径が3m
mで、深さが15mmの穴を16個設けたプリフォーム
とし、浸透させるアルミニウム合金の浸透時間を10時
間とした他は実施例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よりさらに短い時間でも未浸
透部分は認められず、アルミニウム合金は問題なく浸透
されていた。
【0023】(実施例3)プリフォームとして径が3m
mで、深さが25mmの穴を16個設けた穴にMgを充
填したプリフォームとし、それを500〜700℃の温
度の窒素雰囲気中に挿入する他は実施例2と同様に複合
材料を作製し、評価した。その結果、実施例2と同様未
浸透部分は認められず、アルミニウム合金は問題なく浸
透されていた。このことは、実施例1、2を含めて述べ
ると、本発明の製造方法とすれば、複合材料を連続的に
作製することのできる製造方法とすることができること
を示している。
【0024】(比較例)比較のために、実施例1で得ら
れたプリフォームをそのまま実施例1の溶融したアルミ
ニウム合金中に浸漬した他は実施例1と同様に複合材料
を作製し、評価した。その結果、複合材料中に未浸透部
がいくつか認められ、この時間ではアルミニウム合金の
浸透を完了させることができなかった。これをアルミニ
ウム合金中に浸漬させる時間を24時間と延長したが、
これでもアルミニウム合金を浸透させることができなか
った。
【0025】
【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、複合材料を連続的に作
製することのできる製造方法とすることができるように
なった。このことにより、現在バッチ式で製造していた
ものが連続炉のような連続的に製造できる連続式で製造
することができるようになり、生産性が大幅に向上させ
ることが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) B22D 23/00 B22D 23/00 B C22C 47/06 C22C 47/06 49/06 49/06 (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 BA02 BA03 BB02 BB22

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 500〜700℃の温度でMg蒸気を充
    満させた窒素雰囲気中にセラミックス粉末またはセラミ
    ックス繊維からなるプリフォームを挿入して保持し、続
    いてそのプリフォームを非加圧の窒素雰囲気中で700
    〜900℃の温度で溶融したアルミニウムまたはアルミ
    ニウム合金中に浸漬す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。
  2. 【請求項2】 前記プリフォームが、穴を有するプリフ
    ォームであることを特徴とする請求項1記載の金属−セ
    ラミックス複合材料の製造方法。
  3. 【請求項3】 500〜700℃の温度の窒素雰囲気中
    に穴を有し、その穴にMg粉末を充填したセラミックス
    粉末またはセラミックス繊維からなるプリフォームを挿
    入して保持し、続いてそのプリフォームを非加圧の窒素
    雰囲気中で700〜900℃の温度溶融したアルミニウ
    ムまたはアルミニウム合金中に浸漬することを特徴とす
    る金属−セラミックス複合材料の製造方法。
JP2001080480A 2001-03-21 2001-03-21 金属−セラミックス複合材料の製造方法 Pending JP2002275559A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001080480A JP2002275559A (ja) 2001-03-21 2001-03-21 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
JP2001080480A JP2002275559A (ja) 2001-03-21 2001-03-21 金属−セラミックス複合材料の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002275559A true JP2002275559A (ja) 2002-09-25

Family

ID=18936759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001080480A Pending JP2002275559A (ja) 2001-03-21 2001-03-21 金属−セラミックス複合材料の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002275559A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013237597A (ja) * 2012-05-17 2013-11-28 Hitachi Metals Ltd プリフォーム、それを用いた金属−セラミックス複合材及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013237597A (ja) * 2012-05-17 2013-11-28 Hitachi Metals Ltd プリフォーム、それを用いた金属−セラミックス複合材及びその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4681151A (en) Method for production of fiber-reinforced metal composite material
JP2002275559A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
RU2353474C2 (ru) Способ получения высокопористого материала
JP2002212690A (ja) 肉厚部を有する金属−セラミックス複合材料の製造方法
JPH09268065A (ja) 長繊維複合セラミックスおよびその製造方法
JP2005146392A (ja) 金属基複合材料およびその製造方法
JP2002249832A (ja) 金属−セラミックス複合材料およびその製造方法
JP2002194456A (ja) 大型肉厚の金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2002241869A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2002322522A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP4294882B2 (ja) 金属−セラミックス複合材料およびその製造方法
CN109890932B (zh) 轻质且高韧性的具有陶瓷基质的铝复合材料
JP4744722B2 (ja) 中空構造を有する金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2002256358A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2002371330A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2003003221A (ja) 金属−セラミックス複合材料
JP2002322521A (ja) ヒータを埋め込んだ金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2002348645A (ja) 金属管を埋め込んだ金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2002322523A (ja) 金属−セラミックス複合材料及びその製造方法
JP2002322524A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2002235128A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2002294356A (ja) シャワープレートの製造方法
JP4183361B2 (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2002371329A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP4313442B2 (ja) 金属−セラミックス複合材料及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20060808