JP2002322524A - 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
JP2002322524A
JP2002322524A JP2001125815A JP2001125815A JP2002322524A JP 2002322524 A JP2002322524 A JP 2002322524A JP 2001125815 A JP2001125815 A JP 2001125815A JP 2001125815 A JP2001125815 A JP 2001125815A JP 2002322524 A JP2002322524 A JP 2002322524A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite material
powder
ceramic
metal
ceramic composite
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
JP2001125815A
Other languages
English (en)
Inventor
Tamotsu Harada
保 原田
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 JP2001125815A priority Critical patent/JP2002322524A/ja
Publication of JP2002322524A publication Critical patent/JP2002322524A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉末冶金法であっても、低圧で焼結すること
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】 強化材であるセラミックス粉末またはセ
ラミックス繊維でプリフォームを形成し、そのプリフォ
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て金属−セラミックス複合
材料を作製し、その作製した複合材料を粉砕した後、そ
の粉砕した粉末を用いて粉末冶金法により金属−セラミ
ックス複合材料を作製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、特に粉末冶金法による金
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、アルミニウムまたはアルミニウム合金の浸透は
簡便であるが、小物などの大量生産をするには不向きで
あった。そのため、小物などの大量生産に適している粉
末冶金法で作製すればよいが、この粉末冶金法では、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金の粉末がセラミック
ス粉末に濡れるようにするため、高圧で焼結する必要で
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、粉末冶金法であっても、低圧で焼結
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、先ず前以って非加圧
浸透法で複合材料を作製し、その作製した複合材料を粉
砕して得られた粉末を原料として用いれば、粉末冶金法
であっても、低圧で焼結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)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でプリフォームを
形成し、その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て金
属−セラミックス複合材料を作製し、その作製した複合
材料を粉砕した後、その粉砕した粉末を用いて粉末冶金
法により金属−セラミックス複合材料を作製することを
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)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でプリフォームを形成し、そのプ
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て金属−セラミック
ス複合材料を作製し、その作製した複合材料を粉砕した
後、その粉砕した粉末にさらにアルミニウムまたはアル
ミニウム合金の粉末を加えて混合した粉末を用いて粉末
冶金法により金属−セラミックス複合材料を作製するこ
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2)とし、(3)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でプリフォームを形成し、そ
の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て金属−セラミ
ックス複合材料を作製し、その作製した複合材料を粉砕
した後、その粉砕した粉末にさらにマグネシウムなどの
金属粉末を加えて混合した粉末を用いて粉末冶金法によ
り金属−セラミックス複合材料を作製することを特徴と
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、本発明の複合材料の
製造方法として、先ず複合材料を浸透法で作製し、その
複合材料を粉砕した粉末を原料として用いることによ
り、セラミックス粉末またはセラミックス繊維がアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金で包れた粉末となるの
で、粉末冶金法で作製しても、従来の粉末冶金法にみら
れるような高圧での焼結が必要のない製造方法となる。
そして、この従来より低圧で焼結することができること
によって、従来より複雑な形状品、あるいは大型品の作
製が容易となる。
【0010】また、上記とは別の製造方法として、複合
材料を浸透法で作製し、その複合材料を粉砕した粉末に
アルミニウムまたはアルミニウム合金の粉末を加えた混
合粉末を用いることにより、粉砕した複合材料の粉末が
アルミニウムまたはアルミニウム合金で十分に包れてい
なくても、その加えたアルミニウムまたはアルミニウム
合金の粉末で包れるようになるので、先と同様従来の粉
末冶金法にみられるような高圧での焼結が必要のない製
造方法となる。なお、このアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の粉末の加える量を適宜変えることによって、
作製した複合材料中のセラミックスの含有率を適宜調整
することができる。
【0011】上記とはさらに別の製造方法として、複合
材料を浸透法で作製し、その複合材料を粉砕した粉末に
マグネシウムなどの金属粉末を加えて混合した粉末を用
いることにより、その加えたマグネシウムなどの金属粉
末でアルミニウムまたはアルミニウム合金の成分を調整
することができるので、成した複合材料の特性を変える
ことのできる製造方法となる。この場合、マグネシウム
などの金属粉末は、それにアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の粉末を加えた粉末でもよい。なお、この金属
粉末としては、マグネシウムの他にシリコン、鉄、銅、
亜鉛、クロムなどの金属粉末を挙げることができる。
【0012】
【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、先ず強化材であるセラミックス粉
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、これに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。
【0013】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形成する。得られたプリフォ
ームに用意したMgを含む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合金を非加圧
で浸透させ、冷却して複合材料を作製する。なお、この
複合材料は、わざわざ作製しても勿論構わないが、別に
作製した複合材料に余りが当然発生するので、その余り
を用いても構わず、その場合には余ったものを有効に再
利用できるので特にメリットがある。
【0014】得られた複合材料を、例えば、クラッシャ
ーなどで径が1cm以下になるよう粉砕し、それを例え
ばSiCからなるボールが入っているボールミルで混合
する。得られた粉末をさらにふるい分けして#320以
下の粉末とする。その得られた粉末を型に充填し、それ
を例えば700℃の温度下で200〜400kg/cm
2の圧力(従来は500〜1000kg/cm2)を5分
負荷し、それを脱型して複合材料を作製する。
【0015】以上の方法で金属−セラミックス複合材料
を作製すれば、従来より低圧の粉末冶金法で作製した複
合材料が得られる。
【0016】
【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。
【0017】(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、それにさらに消泡剤としてフォーマスタV
L(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。
【0018】得られたスラリーを200×200×50
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。
【0019】得られたプリフォームにAl−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24時間熱処理し、溶融
したアルミニウム合金を非加圧浸透させた後、冷却して
複合材料を作製した。
【0020】得られた複合材料をクラッシャーで1cm
以下に粉砕し、その粉砕物をSiCからなるボールが入
っているボールミルに挿入して24時間混合した。得ら
れた混合物を#320以下にふるい分けし、そのふるい
分けした混合物を金型に充填し、それを700℃の温度
下で300kg/cm2の圧力で5分間プレス焼結し、
それを脱型し冷却して50×100×t30mmの複合
材料を作製した。
【0021】(2)評価 得られた複合材料を切断し、その切断面の焼結した状態
を目視で調べた。その結果、複合材料にはポアや空隙は
認められず、緻密に焼結されていることが認められた。
【0022】(実施例2)複合材料を粉砕した粉砕物を
用いる代わりに、その粉砕物にAl−3Mg組成のアル
ミニウム合金粉末を10重量部加えて混合した粉末とし
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、複合材料にはポアや空隙は認められず、緻密
に焼結されていることが認められた。
【0023】(実施例3)加える金属粉末をアルミニウ
ム合金の代わりにマグネシウム粉末を3重量部加えて混
合した粉末とした他は実施例2と同様に複合材料を作製
し、評価した。その結果、複合材料にはポアや空隙は認
められず、緻密に焼結されていることが認められた。こ
のことは、実施例1、2を含めて述べると、粉末冶金法
であっても、低圧で焼結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と同じ
#180の市販SiC粉末70質量部と#500の市販
SiC粉末30質量部を用い、それにAl−3Mg組成
のアルミニウム合金粉末を10重量部加えて混合した粉
末を用いた他は実施例1と同様に複合材料を作製し、評
価した。その結果、複合材料にはポアや空隙が認めら
れ、緻密に焼結されていないことが認められた。
【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、粉末冶金法であって
も、低圧で焼結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、小物の複合材料
を粉末冶金法で高圧装置を必要としないで大量生産でき
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) B22F 9/04 B22F 9/04 C C22C 1/05 C22C 1/05 C (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) 4K017 AA06 BA02 DA09 EA03 4K018 AA15 AB01 AB02 AB03 AB08 AC03 BC40 DA11 JA02 KA70 4K020 AA05 AA22 AC01 BB08 BB29 BB41

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強化材であるセラミックス粉末またはセ
    ラミックス繊維でプリフォームを形成し、そのプリフォ
    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て金属−セラミックス複合
    材料を作製し、その作製した複合材料を粉砕した後、そ
    の粉砕した粉末を用いて粉末冶金法により金属−セラミ
    ックス複合材料を作製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】 強化材であるセラミックス粉末またはセ
    ラミックス繊維でプリフォームを形成し、そのプリフォ
    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て金属−セラミックス複合
    材料を作製し、その作製した複合材料を粉砕した後、そ
    の粉砕した粉末にさらにアルミニウムまたはアルミニウ
    ム合金の粉末を加えて混合した粉末を用いて粉末冶金法
    により金属−セラミックス複合材料を作製することを特
    徴とする金属−セラミックス複合材料の製造方法。
  3. 【請求項3】 強化材であるセラミックス粉末またはセ
    ラミックス繊維でプリフォームを形成し、そのプリフォ
    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て金属−セラミックス複合
    材料を作製し、その作製した複合材料を粉砕した後、そ
    の粉砕した粉末にさらにマグネシウムなどの金属粉末を
    加えて混合した粉末を用いて粉末冶金法により金属−セ
    ラミックス複合材料を作製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。
JP2001125815A 2001-04-24 2001-04-24 金属−セラミックス複合材料の製造方法 Pending JP2002322524A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001125815A JP2002322524A (ja) 2001-04-24 2001-04-24 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
JP2001125815A JP2002322524A (ja) 2001-04-24 2001-04-24 金属−セラミックス複合材料の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002322524A true JP2002322524A (ja) 2002-11-08

Family

ID=18974967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001125815A Pending JP2002322524A (ja) 2001-04-24 2001-04-24 金属−セラミックス複合材料の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002322524A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108176294A (zh) * 2018-03-04 2018-06-19 华北理工大学 一种粉末冶金磨粉及送料装置
CN115592129A (zh) * 2022-10-20 2023-01-13 成都新杉宇航科技有限公司(Cn) SiC颗粒增强铝合金复合材料的SLM成型方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108176294A (zh) * 2018-03-04 2018-06-19 华北理工大学 一种粉末冶金磨粉及送料装置
CN115592129A (zh) * 2022-10-20 2023-01-13 成都新杉宇航科技有限公司(Cn) SiC颗粒增强铝合金复合材料的SLM成型方法
CN115592129B (zh) * 2022-10-20 2023-09-22 成都新杉宇航科技有限公司 SiC颗粒增强铝合金复合材料的SLM成型方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2004018322A (ja) シリコン/炭化ケイ素複合材料及びその製造方法
EP2181078A2 (en) Method of preparing pressureless sintered, highly dense boron carbide materials
CN109796222A (zh) 氮化硅纳米线强化氮化硅泡沫陶瓷的制备方法
JP2002322524A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP6837685B2 (ja) アルミニウム合金基複合材料の製造方法
AU2010284750B9 (en) A process for producing a metal-matrix composite of significant deltaCTE between the hard base-metal and the soft matrix
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
JP4279366B2 (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
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
JP2002256358A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2002194456A (ja) 大型肉厚の金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2002212657A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
CN109890932B (zh) 轻质且高韧性的具有陶瓷基质的铝复合材料
JP4167318B2 (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JPH10219369A (ja) セラミックスと金属の複合材料及びその製造方法
JP2002241869A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JPH10298685A (ja) 半導体製造装置用電極部品
JP2002235129A (ja) ガス放出を低減した金属−セラミックス複合材料の製造方法
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
JP2002322520A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2001262250A (ja) 金属−セラミックス複合材料の製造方法
JP2002339025A (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
JP2002241871A (ja) 切削加工可能な部分を有する金属−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