JP2002285205A

JP2002285205A - 貴金属元素で処理された金属基複合材料およびその製造方法

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Publication number: JP2002285205A
Application number: JP2001090412A
Authority: JP
Inventors: Keiji Kobayashi; 圭史小林; Nobuyuki Kuroki; 信之黒木; Fumiyoshi Kurosu; 文美黒須
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Tocalo Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Tocalo Co Ltd
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2002-10-03
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP3605571B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】加圧や予熱を行う必要がなく、また反応性の良
いふっ化物の添加を必要とせず、多孔質成形体とマトリ
ックス金属との密着性を改善して両者の良好な複合化を
実現すること。【解決手段】金属・合金からなる多孔質プリフォームの
外表面ならびに空隙内表面が、貴金属類元素からなる複
合化促進材層によって覆われていると共に、そうしたプ
リフォームの空隙中に、Alまたはその合金からなるマト
リックス金属・合金を含浸してなる金属基複合材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複合材料、とくに多
孔質体なプリフォームの外表面ならびに空隙内の表面
に、所要の方法にて貴金属類元素とくにAgを析出させて
これを被覆し、このようにして得られたAg被覆プリフォ
ームの空隙中に、Alやその合金からなるるマトリックス
金属・合金 (以下は、単に金属として表示する) を含浸
させることにより複合化してなる、貴金属元素で処理さ
れた金属基複合材料、およびその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】強化材にて形成された多孔質プリフォー
ムに、マトリックスとなる金属の溶湯を侵入含浸させ
て、分散強化型あるいは繊維強化型の金属基複合材を得
る手法としては、例えば、特開昭61−295344号公報、特
開平８−117964号公報等に開示されている溶融金属浸透
法や溶湯鋳造法等などの技術から知られている。

【０００３】しかし、多孔質体中に金属溶湯を含浸させ
て複合材を製造する上記従来技術は、最表層面が酸化物
などの化学的に安定な反応生成物層で覆われているか、
または酸化物などが不純物として化学的、物理的に吸着
した状態にあるため、含浸用金属溶湯と成形体 (プリフ
ォーム等) との濡れ性が悪く、これらを単に接触させる
だけでは複合化が十分ではなかった。このことは、従来
技術の場合、材料の複合化に対し、金属自由表面が有す
る活性エネルギーを有効に利用できなかったことを意味
している。これに対し、多孔質体の空隙中に金属の溶湯
を確実に含浸させて複合化する方法も検討されたが、そ
のためには非常に高い加圧力を必要とし、またはプリフ
ォームを不活性ガス中で高温に予熱するか、濡れ性を改
善するための特殊な元素や化合物を、溶湯中またはプリ
フォーム中に、添加することが必要であった（例えば、
特開昭61−165265号公報、特開昭62−67133 号公報等)
。もちろん、そのためには、加圧や予熱のための特別
な付帯設備が必要であった。

【０００４】その他の従来技術として、金属溶湯に圧力
を加えず、しかもプリフォームの予熱も不要とする製造
方法の提案もある（例えば、特開平１−279713号公報、
特開平１−279720号公報、特開平１−279721号公報な
ど）。しかし、加圧や予熱を必要としないこれらの従来
技術は、いずれもプリフォーム中に金属ふっ化物を所定
量添加し、ふっ素による不純物の還元作用を利用して濡
れ性を改善することで複合化を促進する方法である。た
だし、こうした方法は本来、材料の複合化に対し金属自
由表面が有する活性化エネルギーを有効に利用するもの
ではない。しかも、かかる金属ふっ化物中に含まれるふ
っ素というのは、常温下では気体であり、あらゆる元素
の中で最も高い電気陰性度を示し、最も反応性に富む物
質であって、ヘリウム、ネオン、アルゴン以外のすべて
の元素と反応する。従って、このような金属ふっ化物等
を工業用途に多用することは、環境上好ましい方法では
ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、加圧や予熱を行う必要がなく、また反応性の良い
ふっ化物の添加を必要とせず、多孔質成形体とマトリッ
クス金属との密着性を改善して両者の良好な複合化を実
現してなる金属基複合材料を、簡便にかつ低コストにて
製造することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、異種金属ど
うしの複合化における上述した問題点を克服するため、
溶融金属浸透法による複合化技術について検討した。そ
の結果、多孔質プリフォームとマトリックス金属溶湯と
の濡れ現象において問題となるのは接触抵抗であり、良
好な複合化を実現するには前記接触抵抗を低下させるこ
とが必要であるとの知見を得た。そのための方法とし
て、本発明では、プリフォームの外表面あるいは空隙内
表面に予め、貴金属類元素，例えば、Au, Ag, Pt, Pd,
RuおよびRhの１種以上の成分を析出させて被覆しておく
ことにした。特に、前記貴金属類の中でも銀 (Ag) は接
触抵抗の低下に対して頗る有効に作用することがわかっ
た。また、このような研究の過程で、発明者らは、プリ
フォームの空隙内へのAgの析出法として、銀鏡反応処理
等を利用すれば、複合化に適したAgの効果的な析出が得
られ、いわゆる良好な複合化が確実にできることを見い
出した。

【０００７】即ち、本発明は、金属・合金からなる多孔
質プリフォームの外表面ならびに空隙内表面が、Au, A
g, Pt, Pd, RuおよびRhのうちから選ばれるいずれか１
種または２種以上の貴金属類元素からなる複合化促進材
によって覆われていると共に、このプリフォームの空隙
中には、AlまたはMg，CuおよびSiのうちから選ばれるい
ずれか１種または２種以上を含むAl合金からなるマトリ
ックス金属を含浸してなることを特徴とする、貴金属元
素によって複合化促進処理された金属基複合材料であ
る。

【０００８】また、本発明は、金属・合金からなる多孔質プリフォームの外表面な
らびに空隙内表面に、Au, Ag, Pt, Pd, RuおよびRhのう
ちから選ばれるいずれか１種または２種以上の貴金属類
元素を被覆し、その後、このプリフォームの空隙中に、
AlまたはMg，CuおよびSiのうちから選ばれるいずれか１
種または２種以上を含むAl合金からなるマトリックス金
属を含浸させて複合化することを特徴とする貴金属元素
で処理された金属基複合材料の製造方法、および、金属・合金からなる粉末の表面に、Au, Ag, Pt, P
d, RuおよびRhのうちから選ばれるいずれか１種または
２種以上の貴金属類元素を被覆して原料粉末とし、次い
で、少なくとも一部がそうした原料粉末によって構成さ
れている多孔質のプリフォームを成形し、その後、かか
るプリフォーム空隙中に、AlまたはMg，CuおよびSiのう
ちから選ばれるいずれか１種または２種以上の元素を含
むAl合金からなるマトリックス金属を含浸させて複合化
することを特徴とする貴金属元素で処理された金属基複
合材料の製造方法、を提案する。

【０００９】なお、本発明においては、上記プリフォー
ムとしては、平均気孔径が10〜30μｍで気孔率が20〜80
vol％の多孔質体を用いること、上記プリフォームの空
隙中にマトリックス金属を、充填率：90〜150 mass％の
割合で含浸させること、上記プリフォーム成形体または
プリフォーム成形用原料粉末への貴金属類元素の析出被
覆方法として、銀鏡反応法や無電解めっきの還元法、イ
オン置換反応法あるいは蒸着法を用いること、および上
記プリフォーム中へのマトリックス金属の含浸後は熱処
理を施すこと、が好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】金属等の複合化技術としては、一
般に、はんだ付け、ろう付け、固相溶接等が知られてい
る。これらの方法では、濡れの接触抵抗を増大させてい
る酸化膜などの汚染物質を除去するために、何らかの活
性な物質 (フラックス) で前処理を行うのが普通であ
る。即ち、フラックス処理により、本来の活性な表面を
得て濡れ性を確保するのである。しかしながら、こうし
た方法の場合、多孔質体の場合には、内部構造である気
孔経路網 (空隙の形態) が非常に複雑であるため、濡れ
性の制御は困難を極める。それは、多孔質体というの
は、気孔 (空隙) の存在を無視した見かけの表面積に対
する真の表面積というのが、通常は数倍にも及ぶため、
その気孔内壁面まで考慮して複合化に悪影響が出ないよ
うにフラックス処理を行うことは、特に工業的規模で行
うことは困難だからである。

【００１１】そこで発明者らは、上記フラックス処理に
代わるものとして、プリフォームの表面，即ち外表面な
らびに空隙内表 (壁) 面に対し、予め複合化に際しては
ろう剤としての作用を担う貴金属類元素、例えば、Au,
Ag, Pt等を、析出させて被覆しておくことで、多孔質プ
リフォーム全表面の濡れの接触抵抗を軽減することを考
えた。ただし、多孔質体全表面への上記元素の析出被覆
というのは難しい技術であり、例えば通常の電気めっき
法だけの単純な適用では十分でない。もちろん、その他
の無電解めっき法や蒸着法 (ＰＶＤ，ＣＶＤ）などもあ
るが、完全ではない。

【００１２】このような背景の下で発明者らは、TiやN
i，Co，Feなどまたはこれらを主要な成分とする合金
を、できれば低酸素分圧下で成形して得られる多孔質プ
リフォームに、例えば、還元性有機物の検出反応として
知られる銀鏡反応 (還元性有機物の水溶液に硝酸銀溶液
とアンモニア水を加えて加熱することにより、Agのアミ
ン錯体の還元を導いて容器壁に金属Agを析出させて薄膜
化した銀鏡 (Agめっき) を得るめっき反応) 処理などを
適用すると、めっき膜としては不十分ながらも、１μｍ
以下の極薄い金属銀 (Agの析出物) の膜が得られること
がわかった。そして、この銀の析出物の膜は、Alまたは
Mg，CuおよびSiのうちから選ばれる１種以上の元素を含
むAl合金からなるマトリックス金属との溶融金属浸透法
による複合化の際に必要な、フラックスあるいはろう材
としての役割を担う、複合化促進材としての作用をもつ
ことを突き止めた。

【００１３】なお、前記銀鏡反応のような作用効果は、
同じ原理に基づく無電解めっきの還元法であってもよ
く、この場合、Ag以外の貴金属類元素，例えばAu, Pt,
Pd, Ru，Rhのうちから選ばれる１種以上の元素を析出さ
せる場合に有効である。さらには、イオン置換反応法や
蒸着法の適用も場合によっては可能であり、こうして得
られた貴金属類の薄膜もまた、上記のAgの場合と同様に
複合化促進作用をもっていることがわかった。

【００１４】以上説明したように、多孔質体 (プリフォ
ーム) 外表面，空隙内表面に薄い貴金属類析出元素から
なる複合化促進材の膜，例えばAgの薄膜があると、溶融
状態にあるマトリックス金属と接触してこの膜が加熱さ
れると、溶湯温度以下の低融点固溶体を瞬時にして形成
し、必要最小限の液相を現出して汚染物質を除去すると
同時に、毛細管現象における粘着力を確保して、濡れ性
を改善し、金属どうしの良好な複合化を実現して強固に
一体化するのである。しかも、この複合化技術の特徴
は、加圧や予熱を行う必要が全くなく、しかも反応性の
高いふっ化物や浸漬作業において水素化物などを利用す
る必要がないので、作業も安全で簡便に多孔質体プリフ
ォームとマトリックス金属・合金溶湯との良好な濡れ性
を確保できるようになる。

【００１５】つまり本発明は、多孔質体 (プリフォー
ム) の外表面あるいは空隙内表面に析出形成 (被覆) さ
せる貴金属類析出元素、例えばAgの膜が活性な表面を保
護し、そして溶融状態にあるマトリックス金属との接触
時には、この析出貴金属類元素の膜が、濡れ性を改善し
て両者の結びつきを強化するための、一種のろう材とし
ての作用を有することに着目して開発した、安全かつ簡
便な金属基材料の複合化技術である。

【００１６】次に、溶融金属浸透法を利用する本発明に
係る金属基複合材料の製造方法について説明する。本発
明に係る、貴金属元素による複合化促進処理が施された
金属基複合材料の製造に当たっては、まず、複合化を図
ろうとする金属 (Ti，Ni，Co，Feなど) 基の多孔質プリ
フォーム体を、好ましくは低酸素分圧下で成形し、次い
で、その多孔質プリフォームの表面に、上述した銀鏡反
応法や無電解めっき還元法を適用して、Au, Ag，Pt, P
d, RuおよびRhのうちから選ばれる１種または２種以上
の貴金属類元素、とくに好ましくはAgの析出処理を行っ
て、プリフォーム外表面ならびに空隙内表 (壁) 面に、
該貴金属類元素を析出させて被覆する。

【００１７】また、貴金属類元素による複合化促進処理
が施された上記多孔質プリフォームの形成方法として
は、その他に前記金属 (Ti，Ni，Co，Feなど) の原料粉
末表面を、予め前記貴金属類元素にて被覆しておき、こ
うして得られたAg等被覆原料粉末を、少なくとも原料粉
末の一部に混合して上記と同様に低酸素分圧下でプリフ
ォーム体を成形したものであってもよい。この場合は、
成形後のプリフォームに、銀鏡反応等による貴金属類元
素の被覆処理が、少なくとも一部において不必要になる
場合がある。

【００１８】このようにして成形した多孔質プリフォー
ムの外表面および空隙内表面に析出させて被覆した貴金
属類元素の薄膜、例えば、銀鏡膜は、該プリフォームを
マトリックス金属溶湯中へ浸漬して含浸処理する時に、
両金属の複合化促進材としての作用をするため、プリフ
ォームの表面とマトリックス金属溶湯との間の濡れ抵抗
を小さくする。従って、かかる含浸処理に当たって、予
熱や外部加圧を行なわない単純浸漬処理を行っても、十
分な浸透圧を有するので、いわゆる大気中でも両者の効
果的な複合化が可能になる。

【００１９】上記プリフォームは、TiやNi，Fe，Coなど
またはこれらを主要な成分とする合金を、N_２，Ar, He
などの不活性ガス雰囲気下で、好ましくは100 Pa以下の
酸素分圧に制御された環境下で成形し、平均気孔径10〜
30μｍ、気孔率20〜80 vol％の多孔質体としたものであ
る。

【００２０】かかる多孔質プリフォームの成形方法とし
ては、減圧プラズマ溶射法、粉末冶金焼結法 (プレス成
形法，射出成形法) などが有利に適合する。特に、減圧
プラズマ溶射法を採用すると、薄肉で複雑な形状のプリ
フォームを作製する点で有利である。

【００２１】このようにして得られた多孔質プリフォー
ムの外表面および空隙内表面には、上述したように、厚
みが１μｍ以下の貴金属類元素からなる複合化促進材の
薄膜が形成される。その析出の方法としては、例えば、
Agであれば上述した銀鏡反応処理が好適であり、白金族
元素の場合、無電解めっきの還元法やイオン置換反応を
利用する方法、あるいは蒸着法をも利用することができ
る。

【００２２】なかでも、銀鏡反応処理については、とく
にグルコースを還元剤とする処理法は、反応速度が速
く、緻密な銀が得られるので好ましい。例えば、Tiのプ
リフォームの例では、表面酸化膜が緻密で安定であるこ
とから、良好なAgの析出を得るための反応時間としては
20〜70時間を必要とする。この場合もし、製造時の雰囲
気制御が不十分であれば、240 時間反応させても良好な
析出膜が得られない場合があることは注意を要する。こ
の意味では、好適な雰囲気制御を行うことが好ましい。
その他のプリフォームの例では、Niで10〜50時間、Coお
よび13％Cr鋼では5 〜30時間程度の反応時間が好適と考
えている。また、その他の銀鏡反応処理法としては、ホ
ルムアルデヒドを還元剤とする宮田法やナーカス法、あ
るいは還元剤として酒石酸塩、硫酸ヒドラジン、グリオ
キザルを用いる方法等がある。ただし、Agの標準単極電
位(0.8Ｖ) は極めて高いので、もし、被めっき体の標準
単極電位がAgより低い金属の場合には、イオン置換反応
を利用してもよい。しかしながら、無電解めっきの還元
法を利用できるAg以外の貴金属類元素のうち、Ag同様の
複合化促進化効果を有する例としては、Auおよび白金族
元素すなわちPd, Ru, Rhが挙げられる。しかし、無電解
めっきの還元法によりNi−Ｐ、Cuを析出させた場合に
は、複合化促進効果は確認できなかった。

【００２３】なお、上記銀鏡反応処理、あるいは無電解
めっきの還元法というのは、金属や合金等の粉末表面に
も容易に被覆することができるので、プリフォーム成形
前の原料粉末の表面に、予め前記貴金属類元素を析出被
覆し、こうして得られた原料粉末を、原料の一部または
全部として上述のプリフォーム体を成形するようにして
もよい。

【００２４】本発明では、このようにして得られた多孔
質プリフォームを予熱することなく、Alまたは、Mg，C
u，Siのうちから選ばれるいずれか１種以上の元素を含
むAl合金からなるマトリックス金属の浴中に浸漬する
と、該プリフォームとマトリックス金属とは、該マトリ
ックス金属の溶湯がプリフォーム空隙中に侵入して含浸
し、複合化する。なお、この複合化の過程において、該
プリフォームの表面に析出被覆した貴金属類元素は、マ
トリックス金属溶湯に接して昇温し、該マトリックス金
属に速やかに固溶し、少なくとも一部が浴温以下でも液
相を形成する。その結果、この液相が気孔内壁を濡らす
ことにより毛細管現象における粘着力を確保し、該プリ
フォームへの該マトリックス金属の円滑なる含浸を可能
にし、良好な複合化を実現する。即ち、本発明にかかる
溶融金属浸透法を用いた複合化の方法は、プリフォーム
の外表面および空隙内表面に、予め貴金属類元素からな
る複合化促進材層を形成しておくことで、これらの元素
による複合化促進作用により、複合化処理を確実に実現
する方法であるということができる。

【００２５】上記多孔質プリフォームの構造は、気孔率
が20〜80 vol％となるように成形する。このような気孔
率に限定する理由は、多孔質体の気孔率が20 vol％未満
では、閉気孔を多く含むようになり、該プリフォーム空
隙中にマトリックス金属を十分に充填することができな
くなる。一方、80 vol％を超える気孔率では、プリフォ
ームの強度が不足して形状を維持することが困難になる
からである。好ましくは30〜70 vol％の気孔率としたも
のがよい。このプリフォームはまた、平均気孔径が10〜
360 μｍ程度となるように、プリフォーム素材やその特
性に応じて、圧力、温度等の条件や原料の粒度、その混
合状態を調整し、形成される気孔経路網がマトリックス
溶湯が侵入しやすく、かつ貴金属類元素が析出しやすい
構造にすることが好ましい。

【００２６】上記プリフォーム空隙中へのマトリックス
金属・合金溶湯の含浸は、充填率にして、90〜150 mass
％とすることが好ましい。その理由は、充填率が90mass
％未満では、複合化が不十分で内部に空隙欠陥が残存し
やすくなるためであり、一方、150 mass％を超えると、
プリフォームに与えた初期形状の維持が困難となる。

【００２７】本発明においては、プリフォーム空隙中
に、マトリックス金属・合金溶湯を含浸させた後、熱処
理を施すことが好ましい。この熱処理の目的は、複合化
に際して生じる内部応力を解放することにあり、400 ℃
〜600 ℃の温度に保持された不活性ガス置換雰囲気中で
行うことが好ましい。

【００２８】

【実施例】実施例１純度99.69 mass％のTi粉末 (粒度≦150 μｍ) を原料と
して用い、ArとHeとの混合ガス(20000Pa) をプラズマ作
動ガスとする減圧プラズマ溶射法により、酸素分圧：10
13Paの雰囲気中において、縦 100mm、幅25mm，厚さ３mm
の短冊形の形状をもつプリフォームを作製した。このTi
プリフォームの形状および重量を測定し、その体積気孔
率を求めたところ、64 vol％であった。

【００２９】次に、上記Tiプリフォームの電解脱脂 (電
流：約２Ａ、温度：60℃、時間：10sec)を行い、水洗し
た後、室温 (15〜20℃) 下の調整済みの下記銀鏡液中に
30時間浸漬した。その後、再び水洗を行い、熱風乾燥さ
せた。Agの析出状態は、銀鏡反応処理後のプリフォーム
表面の色調を目安とし、表面が乳白色の色調を呈したも
のをAgの析出状態が良好なものとして使用した。使用し
た銀鏡液は、Brashear法で使用されるものと同じであっ
て、水60mlに硝酸銀3.5 ｇと水酸化ナトリウム 2.5ｇ／
水60mlを加え、生じた黒色沈殿が再溶解するまでアンモ
ニア水を加えて調整した銀液と、水500ml 、エタノール
50mlの混合液に酒石酸２ｇとグルコース22.5ｇを加えた
還元液を、容量比で1 ：1 に混合したものを用いた。

【００３０】次に、Ａ5052アルミニウム合金350 ｇを金
属溶解用るつぼで溶解し、マトリックス合金浴とした。
ここで、マトリックス合金浴の温度は680 ℃に維持し、
この浴中に上記Tiプリフォームを30秒間浸漬して含浸処
理を施したのち引き上げ、室温環境下で自然放冷により
凝固させた。

【００３１】このようにして得られたAl合金含浸Tiプリ
フォームの試料の形状 (寸法) を測定したところ、浸漬
前のプリフォーム形状にほぼ一致していた。また、重量
測定により該Al合金含浸Tiプリフォームの試料密度(335
5kgm^−３) を求めたところ、プリフォームの空隙内 (開
気孔中) にAl合金が完全に充填されたと仮定して求めら
れる複合材の密度(3360kgm^−３) にほぼ一致するもので
あった。さらに、該試料を切断し、その断面を研磨して
電子顕微鏡観察を行ったところ、図１〜図３に示すよう
に、Tiプリフォーム全体にAl合金が過不足なく均一に含
浸しており、また、TiとAl合金との接合境界には、図４
に示すように、上述の析出Agからなる複合化促進材の膜
を仲介とする薄い合金層が形成されており、微視的にも
良好に接合し複合化していることが確認できた。なお、
これらの結果は、α型またはβ型のTi合金、あるいは純
NiおよびNi基合金などの材料を用いて同様に作製したプ
リフォームについても、また、Al合金浴を純Al浴に変更
した場合にも同様であり、複合化の結果は良好であっ
た。

【００３２】実施例２この実施例は、平均粒径30μｍのTi粉末 (15ｇ）と平均
繊維径30μｍ、平均繊維長1.5 mmとからなるTi繊維(30
g) の表面に、銀鏡処理を行って銀を被覆し、このよう
にして得られたAg被覆Ti繊維を原料とし、金型を用い
て、温度約200 ℃、圧力12MPa の条件で外径25mm、厚さ
約３mmの円盤型の多孔質プリフォームを成形した。この
プリフォームの形状および重量を測定し、その体積気孔
率を求めたところ、35 vol％であった。そして、Ａ5052
アルミニウム合金浴の温度を 680℃とし、これに上記の
プリフォームを30秒間浸漬したのち引き上げ、室温環境
下で自然放冷により凝固させた。

【００３３】このようにして得られたTiとAl合金の複合
材料の形状を測定したところ、試料形状は浸漬前のプリ
フォーム形状にほぼ一致していた。また、重量測定によ
り、それの密度を求めたところ(3881kgm^−３) 、気孔中
にAl合金が充填されたと仮定して求められる複合材の密
度に実質的に一致することを確認した。さらに、該試料
を切断し、その断面を研磨して光学顕微鏡および電子顕
微鏡観察を行ったところ、プリフォーム全体にAl合金が
過不足なく均一に含浸しており、TiとAl合金との接合境
界には、上述の析出Agを仲介とする薄い合金層が形成さ
れ、微視的にも良好に接合し複合化していることが確認
された。なお、こうした結果は、銀以外の貴金属類元素
(AU, Pd, Ru, Rh) を析出させた場合も同様であり、ま
たAl合金浴を純Al浴に変更しても複合化の結果は良好で
あった。

【００３４】実施例３この実施例は、１mass％の割合のAgを被覆してなる13％
Cr鋼粉末 (粒度≦150μｍ) を溶射原料粉末とし、実施
例１と同じ減圧プラズマ溶射法により、縦100mm、幅25m
m、厚さ３mmの短冊形形状の、多孔質プリフォームを作
製した。このプリフォームの形状および重量を測定し、
その体積気孔率を求めたところ、53.6 vol％であった。
一方、Ａ5052アルミ合金 350ｇを金属溶解用るつぼで溶
解しマトリックス合金浴を準備し、このマトリックス合
金浴の温度を 680℃に保持して、上記のプリフォームを
30秒間浸漬した後、引き上げて室温環境下で自然放冷に
より凝固させた。

【００３５】このようにして得られた凝固試料の形状を
測定したところ、試料形状は浸漬前のプリフォーム形状
に実質的に一致していた。また、重量測定により、該凝
固試料の密度 (5037 kgm^−３) を求めたところ、プリフ
ォームの気孔中にアルミ合金が充填されたと仮定して求
められる複合剤の密度 (5094 kgm^−３) にほぼ一致する
ことがわかった。さらに凝固試料を切断し、その断面を
研磨して光学顕微鏡および電子顕微鏡観察を行ったとこ
ろ、プリフォーム全体にアルミ合金が過不足なく均一に
含浸しており、13％Cr鋼とAl合金との接合境界には、Ag
を仲介とする薄い合金層が形成され、良好に密着し複合
化していることが確認された。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
合化に当たって加熱や予熱を行う必要がなく、また、反
応性によいふっ化物の添加も必要とせずに多孔質プリフ
ォームとマトリックス金属との良好な密着性を確保して
複合化することができるので、目的とする所定形状の金
属基複合材料を簡便にかつ低コストを実現して製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のTi−Al複合材の電子顕微鏡写真であ
り、反射電子線組成像を示す。

【図２】実施例１のTi−Al複合材の電子顕微鏡写真であ
り、Ti−Ｋαの特性Ｘ線像 (Tiプリフォームに対応) を
示す。

【図３】実施例１のTi−Al複合材の電子顕微鏡写真であ
り、Al−Ｋαの特性Ｘ線像 (Al含浸マトリックスに対
応) を示す。

【図４】実施例１のTi−Al複合材の電子顕微鏡写真であ
り、TiとAlの境界部を拡大した反射電子線組成像 (複合
化促進材層を構成するAgを仲介とする合金層に対応) を
示す。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ２３Ｃ 18/42 Ｃ２３Ｃ 18/42 18/48 18/48 (72)発明者黒木信之千葉県船橋市行田１丁目１番１号トーカロ株式会社東京工場内 (72)発明者黒須文美埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 4K018 AA14 BA03 BA04 BA14 BC22 CA50 FA35 4K022 AA02 AA35 AA37 AA41 BA01 BA03 BA18 DA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属・合金からなる多孔質プリフォーム
の外表面ならびに空隙内表面が、Au, Ag, Pt, Pd, Ruお
よびRhのうちから選ばれるいずれか１種または２種以上
の貴金属類元素からなる複合化促進材層によって覆われ
ていると共に、そうしたプリフォームの空隙中に、Alま
たはMg，CuおよびSiのうちから選ばれるいずれか１種ま
たは２種以上を含むAl合金からなるマトリックス金属・
合金を含浸してなることを特徴とする貴金属元素で処理
された金属基複合材料。
【請求項２】上記プリフォームは、平均気孔径が10〜
30μｍで、気孔率が20〜80 vol％の多孔質体であること
を特徴とする、請求項１に記載の金属基複合材料。
【請求項３】上記プリフォームの空隙中に、マトリッ
クス金属・合金を、充填率：90〜150 mass％で含浸して
なることを特徴とする、請求項１または２に記載の金属
基複合材料。
【請求項４】上記プリフォームの外表面ならびに空隙
内表面に被成された複合化促進材層は、銀鏡反応法、無
電解めっきの還元法、イオン置換反応法または蒸着法に
よって貴金属類元素を析出させて被覆したものであるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金
属基複合材料。
【請求項５】金属・合金からなる多孔質プリフォーム
の外表面ならびに空隙内表面に、Au, Ag, Pt, Pd, Ruお
よびRhのうちから選ばれるいずれか１種または２種以上
の貴金属類元素を被覆し、その後、このプリフォームの
空隙中に、AlまたはMg，CuおよびSiのうちから選ばれる
いずれか１種または２種以上を含むAl合金からなるマト
リックス金属・合金を含浸させて複合化することを特徴
とする貴金属元素で処理された金属基複合材料の製造方
法。
【請求項６】金属・合金からなる粉末の表面に、Au,
Ag, Pt, Pd, RuおよびRhのうちから選ばれるいずれか１
種または２種以上の貴金属類元素を被覆して原料粉末と
し、次いで、少なくとも一部がそうした原料粉末によっ
て構成される多孔質プリフォームを成形し、その後、か
かるプリフォームの空隙中に、AlまたはMg，CuおよびSi
のうちから選ばれるいずれか１種または２種以上の元素
を含むAl合金からなるマトリックス金属・合金を含浸さ
せて複合化することを特徴とする貴金属元素で処理され
た金属基複合材料の製造方法。
【請求項７】上記プリフォームとしては、平均気孔径
が10〜30μｍで、気孔率が20〜80 vol％の多孔質体を用
いることを特徴とする、請求項５または６に記載の金属
基複合材料の製造方法。
【請求項８】上記プリフォームの空隙中に、マトリッ
クス金属・合金を、充填率：90〜150 mass％の割合で含
浸させることを特徴とする、請求項５または６に記載の
金属基複合材料の製造方法。
【請求項９】上記プリフォーム成形体またはプリフォ
ーム成形用原料粉末への貴金属類元素の析出被覆方法と
して、銀鏡反応法、無電解めっきの還元法、イオン置換
反応法または蒸着法を用いることを特徴とする請求項５
または６に記載の金属基複合材料の製造方法。
【請求項１０】上記プリフォーム中へのマトリックス
金属・合金含浸後、熱処理を施すことを特徴とする請求
項５または６に記載の金属基複合材料の製造方法。