JP2005082876A - Carbon fiber reinforced aluminum based composite material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a carbon fiber reinforced aluminum based composite material in which joining strength between carbon fiber and aluminum or an aluminum alloy as a base material is increased and the effect of improving the mechanical strength in the carbon fiber is sufficiently exhibited, and which has high mechanical strength. <P>SOLUTION: A metallic layer 5 consisting of a plurality of metallic layers 6 and 7 is formed on the surface of carbon fiber 4. The metallic layer 6 in contact with the carbon fiber 4 is composed of a first metal capable of forming a sound solid solution with carbon. The metallic layer 7 in contact with the base material 2 comprises the first metal and a second metal capable of forming a sound solid solution with the base material, and the compositional ratio between the first metal and the second metal is transitionally changed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を基材とし、基材中に金属被覆炭素繊維を混在させることによって強化した炭素繊維強化アルミニウム基複合材料に関する。   The present invention relates to a carbon fiber reinforced aluminum-based composite material that is reinforced by using aluminum or an aluminum alloy as a base material and mixing metal-coated carbon fibers in the base material.

素材の軽量化かつ高強度化が実現されることによって、たとえば建築素材であれば、構築物を高層化して土地を有効活用することが可能になり、また車両、航空機などの素材であれば燃料の節約が可能になることから、種々の試みがなされている。   Realization of lightweight and high-strength materials enables, for example, building materials to be used to make effective use of land by building high-rise structures, and fuel for materials such as vehicles and aircraft. Various attempts have been made to save money.

素材と素材とを複合させた材料による軽量化かつ高強度化も試みの一つであり、たとえば繊維強化プラスチック(略称FRP)などが良く知られている。一般的なFRPは、エポキシ樹脂をマトリックス(基材)とし、基材中に炭素繊維などの強化用繊維を混在させたものである。しかしながら、エポキシ樹脂を基材とするFRPは、耐熱温度が約200℃と低いので、常温での用途、たとえば貯水槽などの用途では問題が無いけれども、自動車の高温度に曝される部材のような用途には適用できないという問題がある。   One of the attempts is to reduce the weight and increase the strength by using a composite material, and for example, fiber reinforced plastic (abbreviated as FRP) is well known. In general FRP, an epoxy resin is used as a matrix (base material), and reinforcing fibers such as carbon fibers are mixed in the base material. However, FRP based on epoxy resin has a low heat-resistant temperature of about 200 ° C., so there is no problem in applications at room temperature, for example, water storage tanks, but it is like a member exposed to high temperatures of automobiles. There is a problem that it cannot be applied to various uses.

このような問題に対して、ポリエーテルエーテルケトンまたはポリイミドなどの熱可塑性プラスチックを基材とすることによって、耐熱温度を高めたFRPがあるけれども、その耐熱温度は高々400℃程度であり、耐熱温度を高めることによって成形が難しくなり、また樹脂が高価なので汎用性に劣るという問題がある。   For such a problem, there is FRP having a heat-resistant temperature increased by using a thermoplastic resin such as polyether ether ketone or polyimide as a base material, but the heat-resistant temperature is about 400 ° C. at most. However, since the resin is expensive, it is inferior in versatility.

したがって、自動車の高温度に曝される部材のような用途を対象として、金属を基材とする複合材料の開発が試みられ、基材用の金属の中でも、比重が小さく軽量化に適すること、また加工性、耐食性、熱伝導性に優れることから、アルミニウムが注目されている。しかしながら、基材であるアルミニウム中に、たとえばPAN系炭素繊維などの炭素繊維を加えると、アルミニウムと炭素繊維とが反応し、アルミニウムと炭素との化合物である炭化アルミニウム(おそらくAlおよび/またはAlと推定される)が形成されるので、炭素繊維の強度が著しく低下し、強化材としての機能を発揮し得なくなるという問題がある。 Therefore, for applications such as members exposed to high temperatures of automobiles, the development of composite materials based on metals has been attempted, and among the metals for substrates, the specific gravity is small and suitable for weight reduction, Aluminum is also attracting attention because of its excellent workability, corrosion resistance, and thermal conductivity. However, when carbon fibers such as PAN-based carbon fibers are added to the base aluminum, the aluminum and carbon fibers react to form aluminum carbide (probably Al 4 C 3 and / or a compound of aluminum and carbon). or because Al 2 C 2 to be estimated) is formed, and significantly reduced the strength of the carbon fiber, there is a problem that not give them to serve as reinforcement.

このような問題を解決する従来技術に、炭素繊維の表面にフッ化物基の溶融塩凝固層を形成またはフッ化物基の層を付着形成させて、アルミニウムと炭素との化合物形成を阻害しかつアルミニウムに対して良好な濡れ性を発現させるもの(たとえば、特許文献1参照)がある。また他の従来技術に、炭素繊維の表面に二酸化ケイ素層を形成し、アルミニウムに対して良好な濡れ性を発現させるもの(たとえば、特許文献2参照)がある。   In the prior art for solving such problems, a molten salt solidified layer of fluoride group is formed on the surface of carbon fiber or a fluoride group layer is formed on the surface of the carbon fiber to inhibit the compound formation of aluminum and carbon, and aluminum In contrast, there is a material that exhibits good wettability (see, for example, Patent Document 1). As another conventional technique, there is a technique in which a silicon dioxide layer is formed on the surface of a carbon fiber and good wettability is expressed with respect to aluminum (for example, see Patent Document 2).

しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示される技術は、炭素繊維表面に、炭素繊維表面よりも表面粗度の大きい被覆層を設け、アルミニウムとの接触面積を増加させることによって、炭素繊維とアルミニウムとの濡れ性を向上させているに過ぎず、炭素繊維とアルミニウムとの界面の結合状態を改善するものではない。また、炭素繊維、炭素繊維の表面に設けられる被覆層および基材であるアルミニウムまたはアルミニウム合金の熱膨張率は大きく異なることが多いので、その場合には、炭素繊維と被覆層との間および被覆層と基材との界面で剥離が生じ易い。したがって、前述の自動車部材の高温度に曝される用途のように、従来鉄系合金の素材が用いられている部材用途の代替とするに充分な強度を実現するのは困難であるという問題がある。   However, the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 provide a carbon fiber surface by providing a coating layer having a surface roughness larger than that of the carbon fiber surface and increasing the contact area with aluminum, It merely improves the wettability with aluminum and does not improve the bonding state at the interface between carbon fiber and aluminum. In addition, the thermal expansion coefficients of carbon fiber, the coating layer provided on the surface of the carbon fiber, and aluminum or aluminum alloy as a base material are often greatly different. Peeling tends to occur at the interface between the layer and the substrate. Therefore, there is a problem that it is difficult to realize sufficient strength to substitute for a member application in which a conventional iron-based alloy material is used, such as the above-described application of the automobile member exposed to a high temperature. is there.

特開平5−125662号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-125662 特開2002−59257号公報JP 2002-59257 A

本発明の目的は、強化材として表面に金属層を有する炭素繊維を含む炭素繊維強化アルミニウム基複合材料であって、数百度またはそれ以上の高温に晒されても、金属材料と同等またはそれ以上の高い機械的強度を示す炭素繊維強化アルミニウム基複合材料を提供することである。   An object of the present invention is a carbon fiber reinforced aluminum-based composite material including carbon fibers having a metal layer on the surface as a reinforcing material, which is equivalent to or higher than a metal material even when exposed to high temperatures of several hundred degrees or more. It is to provide a carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material exhibiting a high mechanical strength.

本発明者らは、(1)炭素繊維の表面に複数の金属層の積層構造からなる被覆層を形成し、(2)炭素繊維に接する金属層を、炭素と健全な固溶体(界面剥離を起こし難い強固で均一な固溶体)を形成する第1の金属によって構成し、(3)炭素繊維強化アルミニウム基複合材料の基材であるアルミニウムまたはアルミニウム合金と接する金属層を、第1の金属と、前記基材と健全な固溶体を形成する第2の金属とを含み、第1の金属と第2の金属との組成比が遷移的に変化するように構成する場合には、炭素繊維とそれに接する金属層との界面から、基材とそれに接する金属層との界面まで、物性の急激な変化がない連続層が形成され、傾斜界面が実現されるので、炭素繊維と基材との結合強度を高めることができることに着目し、本発明に至ったものである。   The inventors of the present invention have (1) forming a coating layer having a laminated structure of a plurality of metal layers on the surface of carbon fiber, and (2) forming a metal layer in contact with the carbon fiber with a solid solid solution (causing interfacial peeling). (3) a metal layer that is in contact with aluminum or an aluminum alloy that is a base material of a carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material, the first metal, and In the case where the composition includes a base material and a second metal that forms a sound solid solution, and the composition ratio of the first metal and the second metal changes transitionally, the carbon fiber and the metal in contact with the carbon fiber From the interface with the layer to the interface between the base material and the metal layer in contact with it, a continuous layer with no sudden changes in physical properties is formed, and an inclined interface is realized, thus increasing the bond strength between the carbon fiber and the base material Focusing on the fact that the present invention And it has reached.

すなわち本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を基材とし、基材中に金属被覆炭素繊維を混在させることによって強化した炭素繊維強化アルミニウム基複合材料において、
金属被覆炭素繊維は、
炭素繊維の表面に接して形成されるニッケルまたはニッケル合金を含む第1層と、
第1層の表面に接して形成されるニッケルと銅とを含む金属層であって、ニッケルと銅との組成比が連続的または段階的に変化する組成遷移層である第2層とを含んで構成される被覆層を有する金属被覆炭素繊維であることを特徴とする炭素繊維強化アルミニウム基複合材料である。
That is, the present invention uses a base material made of aluminum or an aluminum alloy, and a carbon fiber reinforced aluminum-based composite material reinforced by mixing metal-coated carbon fibers in the base material,
Metal-coated carbon fiber is
A first layer comprising nickel or a nickel alloy formed in contact with the surface of the carbon fiber;
A metal layer containing nickel and copper formed in contact with the surface of the first layer, the second layer being a composition transition layer in which the composition ratio of nickel and copper changes continuously or stepwise A carbon fiber-reinforced aluminum-based composite material, characterized in that it is a metal-coated carbon fiber having a coating layer composed of

また本発明は、金属被覆炭素繊維が、
炭素繊維の表面に接して形成されるニッケルまたはニッケル合金を含む第1層と、
第1層の表面に接して形成されるニッケルと銅とを含む金属層であって、ニッケルと銅との組成比が連続的または段階的に変化する組成遷移層である第2層と、
第2層の表面に接して形成される銅または銅合金を含む第3層とを含んで構成される被覆層を有する金属被覆炭素繊維であることを特徴とする炭素繊維強化アルミニウム基複合材料である。
In the present invention, the metal-coated carbon fiber is
A first layer comprising nickel or a nickel alloy formed in contact with the surface of the carbon fiber;
A second layer, which is a metal layer containing nickel and copper formed in contact with the surface of the first layer, and is a composition transition layer in which the composition ratio of nickel and copper changes continuously or stepwise;
A carbon fiber reinforced aluminum-based composite material, characterized in that it is a metal-coated carbon fiber having a coating layer comprising a third layer containing copper or a copper alloy formed in contact with the surface of the second layer. is there.

また本発明は、第3層におけるニッケルと銅との組成比は、第1層から層厚方向へ遠ざかるのに伴って、銅の組成割合が大きくなるように遷移することを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the composition ratio of nickel and copper in the third layer transitions so that the composition ratio of copper increases as the distance from the first layer increases in the layer thickness direction.

また本発明は、金属被覆炭素繊維の被覆層が、めっきによって形成されることを特徴とする。   Moreover, the present invention is characterized in that the coating layer of the metal-coated carbon fiber is formed by plating.

また本発明は、金属被覆炭素繊維は、被覆層が形成された後、非酸化性雰囲気下において500℃以上、1000℃以下で加熱処理されることを特徴とする。   In the present invention, the metal-coated carbon fiber is heat-treated at 500 ° C. or more and 1000 ° C. or less in a non-oxidizing atmosphere after the coating layer is formed.

また本発明は、炭素繊維は、
PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維および気相成長系炭素繊維から選択される1種または2種以上であり、
繊維の長さLに対する繊維直径Dの比(D/L)が、1/100000以下であることを特徴とする。
In the present invention, the carbon fiber is
One or more selected from PAN-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber and vapor-grown carbon fiber,
The ratio of the fiber diameter D to the fiber length L (D / L) is 1/100000 or less.

また本発明は、金属被覆炭素繊維が、非酸化性雰囲気下において、溶融状態にあるアルミニウムまたはアルミニウム合金中へ装入されることによって形成されることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the metal-coated carbon fiber is formed by being charged into a molten aluminum or aluminum alloy in a non-oxidizing atmosphere.

また本発明は、金属被覆炭素繊維の含有量が、体積%で5%以上、70%以下であることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the content of the metal-coated carbon fiber is 5% or more and 70% or less by volume.

本発明によれば、炭素繊維が複数層、少なくとも2層の金属層によって被覆される。金属被覆炭素繊維の第1層に含まれるニッケルまたはニッケル合金が、炭素繊維を構成する炭素と固溶体を形成するので、結合強度に優れた炭素繊維と第1層との界面が形成される。また、第2層は、ニッケルと銅との組成比がなだらかな勾配で連続的または段階的に変化する組成遷移層であり、好ましくは銅の組成割合が、第1層から層厚方向へ遠ざかるに伴って、大きくなるように遷移するので、第2層の基材に接する面では銅の割合が多くなり、この銅が基材であるアルミニウムまたはアルミニウム合金と固溶体を形成し、結合強度に優れた第2層と基材との界面が形成される。   According to the present invention, the carbon fiber is covered with a plurality of layers, at least two metal layers. Since nickel or a nickel alloy contained in the first layer of the metal-coated carbon fiber forms a solid solution with carbon constituting the carbon fiber, an interface between the carbon fiber and the first layer having excellent bond strength is formed. The second layer is a composition transition layer in which the composition ratio of nickel and copper changes continuously or stepwise with a gentle gradient. Preferably, the composition ratio of copper moves away from the first layer in the layer thickness direction. Therefore, the ratio of copper increases on the surface in contact with the base material of the second layer, and this copper forms a solid solution with the base material aluminum or aluminum alloy, and has excellent bond strength. An interface between the second layer and the substrate is formed.

さらに、第2層の表面に、銅または銅合金から構成される第3層を設けることによって、第2層表面にニッケルよりも多く露出した銅と第3層の銅または銅合金とが固溶体を形成し、第3層の銅または銅合金と基材とが固溶体を形成するので、炭素繊維が基材中にさらに強固に固定化される。   Further, by providing a third layer made of copper or a copper alloy on the surface of the second layer, the copper exposed to be more than nickel on the surface of the second layer and the copper or copper alloy of the third layer form a solid solution. The third layer of copper or copper alloy and the base material form a solid solution, so that the carbon fibers are more firmly fixed in the base material.

このよう炭素繊維と第1層との界面から、基材と第2層または第3層との界面まで、急激な物性変化を伴わない連続層および該連続層の間の連続界面、いわゆる傾斜界面を形成することができるので、界面の結合強度が著しく高められ、基材であるAlと強化材である炭素繊維との剥離が生じにくくなり、軽量かつ高強度の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料が実現される。   From such an interface between the carbon fiber and the first layer to an interface between the base material and the second layer or the third layer, there is no continuous physical property change, and a continuous interface between the continuous layers, a so-called inclined interface. Therefore, the bond strength at the interface is remarkably increased, and peeling between Al as the base material and carbon fiber as the reinforcing material hardly occurs, and a lightweight and high-strength carbon fiber reinforced aluminum-based composite material is obtained. Realized.

また本発明によれば、金属被覆炭素繊維の被覆層が、めっきによって形成される。めっきは、大型の設備を必要とすることなく実施することのできる被覆層形成手段である。まためっきは、炭素繊維を被覆する層の厚みおよび層の成分組成を容易に制御することが可能である。したがって、めっきによれば、低コストで精度高く金属被覆炭素繊維を形成することができる。   According to the invention, the coating layer of the metal-coated carbon fiber is formed by plating. Plating is a coating layer forming means that can be carried out without requiring large equipment. In addition, the plating can easily control the thickness of the layer covering the carbon fiber and the component composition of the layer. Therefore, according to the plating, the metal-coated carbon fiber can be formed with high accuracy at low cost.

また本発明によれば、金属被覆炭素繊維は、被覆層が形成された後、非酸化性雰囲気下において500℃以上、1000℃以下で加熱処理されるので、炭素繊維と第1層との界面、アルミニウムと第2層または第3層との界面および層中の固溶体形成が確実に行われる。このことによって、界面および層中の物性変化の度合いが一層緩和されて結合強度が向上するので、アルミニウムと炭素繊維との剥離が一層抑制されて炭素繊維強化アルミニウム基複合材料の強度が向上する。   According to the present invention, since the metal-coated carbon fiber is heat-treated at 500 ° C. or more and 1000 ° C. or less in a non-oxidizing atmosphere after the coating layer is formed, the interface between the carbon fiber and the first layer The solid solution formation in the interface between the aluminum and the second layer or the third layer is surely performed. As a result, the degree of change in physical properties in the interface and the layer is further relaxed and the bond strength is improved, so that the separation between the aluminum and the carbon fibers is further suppressed, and the strength of the carbon fiber reinforced aluminum-based composite material is improved.

また本発明によれば、炭素繊維は、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維および気相成長系炭素繊維から選択される1種または2種以上であり、繊維の長さLに対する繊維直径Dの比(D/L)が、1/100000以下である。これらの炭素繊維は市販され、大量に入手可能な材料なので、炭素繊維強化アルミニウム基複合材料の汎用性を高めることができる。また前記比(D/L)を好適な範囲にすることによって、炭素繊維の配向性を高めることができるので、炭素繊維強化アルミニウム基複合材料を一層強度向上することができる。   According to the invention, the carbon fiber is one or more selected from PAN-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, and vapor-grown carbon fiber, and has a fiber diameter D with respect to the fiber length L. The ratio (D / L) is 1/100000 or less. Since these carbon fibers are commercially available and are available in large quantities, the versatility of the carbon fiber reinforced aluminum matrix composite can be enhanced. Moreover, since the orientation of carbon fiber can be improved by setting the ratio (D / L) within a suitable range, the strength of the carbon fiber-reinforced aluminum-based composite material can be further improved.

また本発明によれば、炭素繊維強化アルミニウム基複合材料は、金属被覆炭素繊維が、非酸化性雰囲気下において、溶融状態にあるアルミニウムまたはアルミニウム合金中へ装入されることによって形成される。このことによって、少なくともアルミニウムの融点以上の高温下で、銅とアルミニウムとが相互拡散して固溶体を形成するので、第2層または第3層とアルミニウムとの結合強度を向上することが可能になる。   According to the invention, the carbon fiber reinforced aluminum matrix composite is formed by charging the metal-coated carbon fiber into aluminum or an aluminum alloy in a molten state in a non-oxidizing atmosphere. As a result, since copper and aluminum mutually diffuse to form a solid solution at a temperature higher than the melting point of aluminum, it becomes possible to improve the bonding strength between the second layer or the third layer and aluminum. .

また本発明によれば、金属被覆炭素繊維の含有量が好適範囲に設定されるので、優れた強度を有する炭素繊維強化アルミニウム基複合材料が実現される。   Further, according to the present invention, the content of the metal-coated carbon fiber is set in a suitable range, so that a carbon fiber-reinforced aluminum-based composite material having excellent strength is realized.

本発明の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料は、基材中に金属被覆炭素繊維を含有するものである。   The carbon fiber reinforced aluminum matrix composite of the present invention contains metal-coated carbon fibers in the base material.

図1は、本発明の第1の実施形態である炭素繊維強化アルミニウム基複合材料の構成を模式的に示す要部断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part schematically showing a configuration of a carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material according to a first embodiment of the present invention.

炭素繊維強化アルミニウム基複合材料1は、基材2中に、金属被覆炭素繊維3を含んで構成される。金属被覆炭素繊維3は、炭素繊維4の表面に金属層5が形成されたものであり、金属層5は、炭素繊維4の表面に形成される第1層6と、第1層6の表面に形成される第2層7とを含んで構成される。炭素繊維4と第1層6との界面には、固溶体層9aが形成される。第1層6と第2層7との界面には、固溶体層9bが形成される。第2層7と基材2との界面には、固溶体層9cが形成される。炭素繊維4、第1層6、第2層7および基材2はそれぞれの界面に形成される固溶体層9a,9b,9cによって強固に結合されるので、炭素繊維4が基材2に安定的に固定化され、炭素繊維4が持つ機械的強度の向上効果が充分に発揮される。   The carbon fiber reinforced aluminum matrix composite 1 is configured by including a metal-coated carbon fiber 3 in a base material 2. The metal-coated carbon fiber 3 is obtained by forming a metal layer 5 on the surface of the carbon fiber 4, and the metal layer 5 includes a first layer 6 formed on the surface of the carbon fiber 4 and a surface of the first layer 6. And the second layer 7 formed. A solid solution layer 9 a is formed at the interface between the carbon fiber 4 and the first layer 6. A solid solution layer 9 b is formed at the interface between the first layer 6 and the second layer 7. A solid solution layer 9 c is formed at the interface between the second layer 7 and the substrate 2. Since the carbon fiber 4, the first layer 6, the second layer 7, and the base material 2 are firmly bonded by the solid solution layers 9 a, 9 b, 9 c formed at the respective interfaces, the carbon fiber 4 is stable to the base material 2. The effect of improving the mechanical strength of the carbon fiber 4 is sufficiently exhibited.

図2は、本発明の第2の実施形態である炭素繊維強化アルミニウム基複合材料の構成を模式的に示す要部断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part schematically showing the configuration of the carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material according to the second embodiment of the present invention.

炭素繊維強化アルミニウム基複合材料10は、基材2中に、金属被覆炭素繊維11を含んで構成される。金属被覆炭素繊維11は、炭素繊維4の表面に金属層12が形成されたものであり、金属層12は、炭素繊維4の表面に形成される第1層6と、第1層6の表面に形成される第2層7と、第2層7の表面に形成される第3層12とを含んで構成される。炭素繊維4、第1層6および第2層7のそれぞれの界面には、金属被覆炭素繊維3と同様に、固溶体層9a,9bが形成される。さらに、第2層7と第3層12との界面には固溶体層9dが、第3層12と基材2との界面には固溶体層9eがそれぞれ形成される。炭素繊維4、第1層6、第2層7、第3層8および基材2は、固溶体層9a,9b,9d,9eを介して強固に結合するので、炭素繊維4が基材2に安定的に固定化され、炭素繊維4が持つ機械的強度の向上効果が充分に発揮される。   The carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material 10 is configured to include metal-coated carbon fibers 11 in the base material 2. The metal-coated carbon fiber 11 is obtained by forming a metal layer 12 on the surface of the carbon fiber 4, and the metal layer 12 includes a first layer 6 formed on the surface of the carbon fiber 4 and a surface of the first layer 6. And the third layer 12 formed on the surface of the second layer 7. Similarly to the metal-coated carbon fiber 3, solid solution layers 9a and 9b are formed at the interfaces of the carbon fiber 4, the first layer 6 and the second layer 7, respectively. Further, a solid solution layer 9 d is formed at the interface between the second layer 7 and the third layer 12, and a solid solution layer 9 e is formed at the interface between the third layer 12 and the substrate 2. Since the carbon fiber 4, the first layer 6, the second layer 7, the third layer 8, and the base material 2 are firmly bonded via the solid solution layers 9 a, 9 b, 9 d, 9 e, the carbon fiber 4 is attached to the base material 2. It is stably fixed, and the effect of improving the mechanical strength of the carbon fiber 4 is sufficiently exhibited.

基材2は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。アルミニウム合金としては公知のものを使用でき、たとえば、アルミニウム−銅、アルミニウム−亜鉛、アルミニウム−マンガン、アルミニウム−マグネシウム、アルミニウム−マグネシウム−マンガン、アルミニウム−マグネシウム−珪素、アルミニウム−珪素、アルミニウム−銅−マグネシウム、アルミニウム−亜鉛−マグネシウム、アルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅などが挙げられる。基材2は得られる炭素繊維強化アルミニウム基複合材料10の用途などに応じて適宜選択される。   The base material 2 is aluminum or an aluminum alloy. Known aluminum alloys can be used, such as aluminum-copper, aluminum-zinc, aluminum-manganese, aluminum-magnesium, aluminum-magnesium-manganese, aluminum-magnesium-silicon, aluminum-silicon, and aluminum-copper-magnesium. , Aluminum-zinc-magnesium, aluminum-zinc-magnesium-copper and the like. The base material 2 is appropriately selected according to the use of the obtained carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material 10.

金属被覆炭素繊維3,11の芯材である炭素繊維4としては公知のものを使用でき、たとえば、ピッチ系炭素繊維、液晶系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、PAN系炭素繊維、気相成長系炭素繊維などが挙げられる。これらの中でも、引張強度、引張弾性率などを考慮すると、ピッチ系炭素繊維、PA系炭素繊維、気相成長系炭素繊維などが好ましい。炭素繊維は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。炭素繊維の繊維径は特に制限されず広い範囲から適宜選択できるけれども、通常は0.1〜30μm程度、好ましくは3〜10μm程度である。このような繊維径の炭素繊維の中でも、繊維長さLに対する繊維径Dの比(D/L)が1/100000以下のものが好ましい。これによって、基材中における金属被覆炭素繊維の配向性を高めることができるので、本発明の炭素繊維強化アルミニウム複合材料の機械的強度をさらに高めることができる。   As the carbon fiber 4 that is a core material of the metal-coated carbon fibers 3 and 11, known carbon fibers 4 can be used. For example, pitch-based carbon fiber, liquid crystal-based carbon fiber, rayon-based carbon fiber, PAN-based carbon fiber, vapor phase-grown system Examples thereof include carbon fiber. Among these, pitch-based carbon fiber, PA-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, and the like are preferable in consideration of tensile strength, tensile elastic modulus, and the like. A carbon fiber can be used individually by 1 type, or can use 2 or more types together. The fiber diameter of the carbon fiber is not particularly limited and can be appropriately selected from a wide range, but is usually about 0.1 to 30 μm, preferably about 3 to 10 μm. Among the carbon fibers having such a fiber diameter, those having a ratio of the fiber diameter D to the fiber length L (D / L) of 1/100000 are preferable. Thereby, since the orientation of the metal-coated carbon fiber in the substrate can be increased, the mechanical strength of the carbon fiber-reinforced aluminum composite material of the present invention can be further increased.

また、前述の炭素繊維を複数のフィラメントからなるフィラメント糸とし、このフィラメント糸を公知の方法に従って開繊処理した炭素繊維開繊糸を用いることができる。炭素繊維開繊糸におけるフィラメント数は特に制限されず広い範囲から適宜選択できるけれども、通常は1000〜50000程度、好ましくは12000〜48000程度である。炭素繊維開繊糸の幅の広さは特に制限されず、広い範囲から適宜選択できるけれども、通常はその断面の巾が8〜60mm、好ましくは10〜50mmであり、開繊度(開繊糸断面の厚み/開繊糸断面の巾)が通常0.05以下、好ましくは0.01以下、より好ましくは0.0005〜0.01である。市販の炭素繊維開繊糸を用いてもよく、たとえば、トレカ(登録商標、東レ(株)製)、パイロフィル(登録商標、三菱レーヨン(株)製)、ベスファイト(登録商標、東邦レーヨン(株)製)、グラノック(登録商標、日本グラファイトファイバー(株)製)などが挙げられる。   Moreover, the above-mentioned carbon fiber can be used as a filament yarn composed of a plurality of filaments, and a carbon fiber spread yarn obtained by opening the filament yarn according to a known method can be used. The number of filaments in the carbon fiber spread yarn is not particularly limited and can be appropriately selected from a wide range, but is usually about 1000 to 50000, preferably about 12000 to 48000. The width of the carbon fiber spread yarn is not particularly limited and can be appropriately selected from a wide range. Usually, the width of the cross section is 8 to 60 mm, preferably 10 to 50 mm, and the degree of spread (cross section of the spread yarn) (Thickness / width of spread yarn cross section) is usually 0.05 or less, preferably 0.01 or less, more preferably 0.0005 to 0.01. Commercially available carbon fiber spread yarn may be used, for example, Torayca (registered trademark, manufactured by Toray Industries, Inc.), Pyrofil (registered trademark, manufactured by Mitsubishi Rayon), Besfight (registered trademark, Toho Rayon (Ltd.)) )), Granock (registered trademark, manufactured by Nippon Graphite Fiber Co., Ltd.), and the like.

さらに、炭素繊維からなる織物、不織布などを用いてもよい。不織布には、一方向布帛などが含まれる。一方向布帛は、たとえば、一方向強化繊維シート、一方向性強化繊維材などとも呼ばれている。   Furthermore, a woven fabric or a nonwoven fabric made of carbon fiber may be used. Non-woven fabric includes unidirectional fabric and the like. The unidirectional fabric is also called, for example, a unidirectional reinforcing fiber sheet or a unidirectional reinforcing fiber material.

炭素繊維からなる織物としては特に制限されず、たとえば、目付けが通常50〜320g/m、好ましくは70〜300g/mであり、厚みが通常0.02〜0.8mm、好ましくは0.08〜0.2mmのものが使用される。 The fabric made of carbon fiber is not particularly limited, and for example, the basis weight is usually 50 to 320 g / m 2 , preferably 70 to 300 g / m 2 , and the thickness is usually 0.02 to 0.8 mm, preferably 0.00. The thing of 08-0.2 mm is used.

炭素繊維からなる一方向布帛としては特に制限されず、たとえば、目付けが通常20〜125g/m、好ましくは30〜85g/m、厚みが通常0.01〜0.2mm、好ましくは0.05〜0.1mmのものが使用される。 The unidirectional fabric made of carbon fiber is not particularly limited. For example, the basis weight is usually 20 to 125 g / m 2 , preferably 30 to 85 g / m 2 , and the thickness is usually 0.01 to 0.2 mm, preferably 0.00. The thing of 05-0.1 mm is used.

これらの中でも、得られる炭素繊維強化アルミニウム基複合材料の機械的強度などを考慮すると、炭素繊維開繊糸、炭素繊維開繊糸からなる織物、不織布などが好ましく、炭素繊維開繊糸からなる織物、不織布などが特に好ましい。   Among these, in consideration of the mechanical strength of the obtained carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material, carbon fiber spread yarn, fabric made of carbon fiber spread yarn, non-woven fabric, etc. are preferable, and fabric made of carbon fiber spread yarn Particularly preferred is a nonwoven fabric.

炭素繊維4の表面に被覆される第1層6は、ニッケルまたはニッケル合金、好ましくはニッケルを含む金属層である。ニッケル合金としては公知のものを使用でき、たとえば、ニッケル−銅、ニッケル−クロム、ニッケル−鉄、ニッケル−リンなどが挙げられる。ニッケル合金は1種を単独で使用できまたは必要に応じて2種以上を併用できる。   The first layer 6 coated on the surface of the carbon fiber 4 is a metal layer containing nickel or a nickel alloy, preferably nickel. Known alloys can be used as the nickel alloy, and examples thereof include nickel-copper, nickel-chromium, nickel-iron, and nickel-phosphorus. A nickel alloy can be used individually by 1 type, or can use 2 or more types together as needed.

第1層6の表面に形成される第2層7は、ニッケルと銅とを含み、ニッケルと銅との組成比が異なる薄層が多数積層されて構成される金属層である。各薄層におけるニッケルと銅との組成比は、連続的または段階的に変化する。好ましくは、第1層6から層厚方向に遠ざかるに伴って、銅の組成割合が大きくなるように変化するのが好ましい。すなわち、第1層6に近づくほど、ニッケルの組成割合が大きくなるように変化し、かつ基材2または第3層12に近づくほど、銅の組成割合が大きくなるように変化するのが好ましい。   The second layer 7 formed on the surface of the first layer 6 is a metal layer configured by laminating a large number of thin layers containing nickel and copper and having different composition ratios of nickel and copper. The composition ratio of nickel and copper in each thin layer varies continuously or stepwise. Preferably, as the distance from the first layer 6 increases in the layer thickness direction, the composition ratio of copper increases. That is, it is preferable to change so that the composition ratio of nickel increases as it approaches the first layer 6 and so that the composition ratio of copper increases as it approaches the substrate 2 or the third layer 12.

金属被覆炭素繊維11において、第2層7の表面に形成される第3層8は、銅または銅合金を含み、好ましくは銅を含む金属層である。銅合金としては公知のものを使用でき、たとえば、銅−銀、銅−カドミウム、銅−クロム、銅−ベリリウム、銅−アルミニウム、銅−ニッケルなどが挙げられる。   In the metal-coated carbon fiber 11, the third layer 8 formed on the surface of the second layer 7 contains copper or a copper alloy, and is preferably a metal layer containing copper. A well-known thing can be used as a copper alloy, For example, copper-silver, copper-cadmium, copper-chromium, copper-beryllium, copper-aluminum, copper-nickel etc. are mentioned.

炭素繊維4に金属層5,12を形成する方法は特に制限されず、たとえば、溶媒中にて炭素繊維と金属含有化合物とを反応させる溶液反応法(ゾル−ゲル法)、炭素繊維と金属含有化合物とを混合し、この混合物を酸化性雰囲気中で加熱処理する方法、めっき法などが挙げられる。これらの中でも、特に第2層7における組成変化の連続性を高め、一層良好な傾斜界面を有する金属層5を形成することを考慮すると、めっき法が好ましい。   The method for forming the metal layers 5 and 12 on the carbon fiber 4 is not particularly limited. For example, a solution reaction method (sol-gel method) in which a carbon fiber and a metal-containing compound are reacted in a solvent, carbon fiber and a metal-containing material. Examples thereof include a method of mixing a compound and heat-treating the mixture in an oxidizing atmosphere, a plating method, and the like. Among these, the plating method is preferable in consideration of increasing the continuity of the composition change in the second layer 7 and forming the metal layer 5 having a better inclined interface.

金属被覆炭素繊維3,11の金属層5,12は、めっき法によれば、たとえば次のようにして形成することができる。   According to the plating method, the metal layers 5 and 12 of the metal-coated carbon fibers 3 and 11 can be formed, for example, as follows.

第1層6は、炭素繊維4の表面にニッケルめっきまたはニッケル合金めっきを施すことによって形成することができる。ニッケルめっきおよびニッケル合金めっきは、電解めっきおよび無電解めっきのいずれでも行うことができるけれど、単位時間あたりに得られる金属層の厚みを大きくするというめっき効率を考慮すると、電解めっきを実施するのが好ましい。ニッケルめっき浴としては公知のものを使用でき、たとえば、ニッケル塩とともに、必要に応じて還元剤、錯化剤、pH調整剤、pH緩衝剤、安定剤、応力緩和剤などを含む水溶液が挙げられる。ニッケル塩としてはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、炭酸ニッケル、スルファミン酸ニッケル、蟻酸ニッケル、酢酸ニッケル、蓚酸ニッケル、メタンスルホン酸ニッケル、2−ヒドロキシプロパンスルホン酸ニッケル、フェノールスルホン酸ニッケル、ホウフッ化ニッケルなどが挙げられる。還元剤としては公知のものを使用でき、たとえば、次亜リン酸ナトリウムなどのリン系還元剤、ジメチルアミンボランなどのホウ素系還元剤などが挙げられる。錯化剤としても公知のものを使用でき、たとえば、ピロリン酸、クエン酸、乳酸、エチレンジアミン四酢酸などの有機酸およびそれらの塩、グリシンなどが挙げられる。pH緩衝剤としても公知のものを使用でき、たとえば、ホウ酸などが挙げられる。このようなニッケルめっき浴の具体例としては、たとえば、ワット浴、スルファミン酸浴、ピロリン酸銅浴などが挙げられる。ニッケル合金めっき浴としては、たとえば、前記のニッケルめっき浴に、ニッケルと合金化することができる金属を含有する化合物から選ばれる1種または2種以上を添加したものが挙げられる。ニッケルと合金化できる金属を含有する化合物としては特に制限されず、たとえば、銅、クロム、鉄、リンなどを含有する化合物が挙げられる。電解めっきは、たとえばワット浴の場合は、めっき浴温度40〜60℃程度およびめっき浴pH3〜5程度において、電流密度が0.1〜100A/dmになるように通電することにより実施される。なお、第1層6であるめっき皮膜を形成する素材として、炭素繊維を含む織物、一方向布帛などを用いる場合は、均一で炭素繊維との接合強度の高いめっき皮膜を形成するために、これらの表面に付着したサイズ剤をメチルエチルケトン、アセトンなどの有機溶媒によって除去するのが好ましい。 The first layer 6 can be formed by performing nickel plating or nickel alloy plating on the surface of the carbon fiber 4. Nickel plating and nickel alloy plating can be performed by either electrolytic plating or electroless plating. However, considering the plating efficiency of increasing the thickness of the metal layer obtained per unit time, electrolytic plating is performed. preferable. As the nickel plating bath, known ones can be used, and examples thereof include an aqueous solution containing a reducing agent, a complexing agent, a pH adjusting agent, a pH buffering agent, a stabilizer, a stress relaxation agent and the like as necessary together with a nickel salt. . As the nickel salt, those commonly used in this field can be used. For example, nickel sulfate, nickel chloride, nickel nitrate, nickel carbonate, nickel sulfamate, nickel formate, nickel acetate, nickel oxalate, nickel methanesulfonate, 2-hydroxy Examples include nickel propane sulfonate, nickel phenol sulfonate, and nickel borofluoride. Known reducing agents can be used, and examples thereof include phosphorus reducing agents such as sodium hypophosphite and boron reducing agents such as dimethylamine borane. As the complexing agent, known ones can be used, and examples thereof include organic acids such as pyrophosphoric acid, citric acid, lactic acid and ethylenediaminetetraacetic acid, and salts thereof, glycine and the like. Known pH buffering agents can be used, and examples thereof include boric acid. Specific examples of such a nickel plating bath include, for example, a watt bath, a sulfamic acid bath, a copper pyrophosphate bath, and the like. As a nickel alloy plating bath, what added the 1 type (s) or 2 or more types chosen from the compound containing the metal which can be alloyed with nickel to the said nickel plating bath is mentioned, for example. The compound containing a metal that can be alloyed with nickel is not particularly limited, and examples thereof include compounds containing copper, chromium, iron, phosphorus, and the like. For example, in the case of a watt bath, the electrolytic plating is performed by energizing so that the current density is 0.1 to 100 A / dm 2 at a plating bath temperature of about 40 to 60 ° C. and a plating bath pH of about 3 to 5. . In addition, in the case of using a woven fabric containing carbon fiber, a unidirectional fabric, or the like as a material for forming the plating film that is the first layer 6, in order to form a plating film that is uniform and has high bonding strength with the carbon fiber, It is preferable to remove the sizing agent adhering to the surface with an organic solvent such as methyl ethyl ketone or acetone.

第2層7は、第1層6の表面に銅−ニッケルめっきを施すことによって形成することができる。銅−ニッケルめっきも、電解および無電解のいずれの方法でも実施できるけれども、めっき効率を考慮すると、電解めっきが好ましい。銅−ニッケルめっき浴としては公知のものを使用でき、ニッケル塩および銅塩とともに、錯化剤、pH調整剤、還元剤、pH緩衝剤などを含む水溶液が挙げられる。ニッケル塩としては前記のものと同様のものを使用できる。銅塩としては、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ピロリン酸銅、硫酸銅、シアン銅、塩化第2銅、硝酸銅、塩基性炭酸銅、スルファミン酸銅、酢酸銅、蓚酸銅、メタンスルホン酸銅、2−ヒドロキシプロパンスルホン酸銅、フェノールスルホン酸銅、ホウフッ化銅などが挙げられる。錯化剤としては公知のものを使用でき、たとえば、ピロリン酸、酒石酸、エチレンジアミンテトラ酢酸などが挙げられる。pH調整剤としても公知のものを使用でき、たとえば、アンモニウム塩、水酸化ナトリウムなどが挙げられる。還元剤としては、たとえば、ホルムアルデヒドなどが挙げられる。pH緩衝剤としても公知のものを使用でき、たとえば、四硼酸などが挙げられる。さらに銅−ニッケルめっき浴には、浴安定剤、光沢剤などが含まれてもよい。銅−ニッケルめっき浴の具体例としては、たとえば、ピロリン酸銅浴が挙げられる。電解めっきは、第1層6のニッケルめっきまたはニッケル合金めっきと同様に行われる。たとえばピロリン酸銅浴の場合には、めっき浴温度40〜60℃程度およびめっき浴pH8〜10程度において、電流密度が0.1〜100A/dmになるように通電することにより実施される。第2層7を銅とニッケルとの組成比が異なる複数の薄層の積層体として形成するには、めっき条件を適宜変更しながらめっきを行えばよい。たとえば、めっき開始時のめっき浴には銅塩を添加せず、一定時間毎に一定量の銅塩をめっき浴に添加することによって、第1層6に近いほどニッケルの組成割合が大きくかつ基材2または第3層8に近いほど銅の組成割合が大きくなる第2層7が形成される。 The second layer 7 can be formed by performing copper-nickel plating on the surface of the first layer 6. Although copper-nickel plating can be carried out by either electrolytic or electroless methods, electrolytic plating is preferable in consideration of plating efficiency. A well-known thing can be used as a copper-nickel plating bath, The aqueous solution containing a complexing agent, a pH adjuster, a reducing agent, a pH buffering agent, etc. is mentioned with nickel salt and copper salt. The same nickel salt as described above can be used. As the copper salt, those commonly used in this field can be used. For example, copper pyrophosphate, copper sulfate, cyan copper, cupric chloride, copper nitrate, basic copper carbonate, copper sulfamate, copper acetate, copper oxalate , Copper methanesulfonate, copper 2-hydroxypropanesulfonate, copper phenolsulfonate, copper borofluoride and the like. As the complexing agent, known ones can be used, and examples thereof include pyrophosphoric acid, tartaric acid, ethylenediaminetetraacetic acid and the like. A well-known thing can be used also as a pH adjuster, For example, ammonium salt, sodium hydroxide, etc. are mentioned. Examples of the reducing agent include formaldehyde. A known pH buffering agent can be used, and examples thereof include tetraboric acid. Further, the copper-nickel plating bath may contain a bath stabilizer, a brightener and the like. Specific examples of the copper-nickel plating bath include, for example, a copper pyrophosphate bath. The electrolytic plating is performed in the same manner as the nickel plating or nickel alloy plating of the first layer 6. For example, in the case of a copper pyrophosphate bath, it is carried out by energizing at a plating bath temperature of about 40-60 ° C. and a plating bath pH of about 8-10 so that the current density is 0.1-100 A / dm 2 . In order to form the second layer 7 as a laminate of a plurality of thin layers having different composition ratios of copper and nickel, plating may be performed while appropriately changing the plating conditions. For example, the copper composition is not added to the plating bath at the start of plating, but a certain amount of copper salt is added to the plating bath at regular intervals, so that the closer to the first layer 6, the higher the nickel composition ratio is. As the material 2 or the third layer 8 is closer, the second layer 7 is formed in which the copper composition ratio increases.

第3層8は、第2層7の表面に銅または銅合金めっきを施すことによって形成することができる。銅めっきおよび銅合金めっきも、第1層6および第2層7の形成と同様に。電解および無電解のいずれの方法でも実施できるけれども、めっき効率を考慮すると、電解めっきが好ましい。銅めっき浴としては公知のものを使用でき、銅塩とともに、錯化剤、pH調整剤、還元剤、pH緩衝剤などを含む水溶液が挙げられる。銅塩、錯化剤、pH調整剤、還元剤およびpH緩衝剤には、第2層7の形成に用いられる銅−ニッケルめっき浴と同様のものを使用できる。銅めっき浴の具体例としては、硫酸銅浴、シアン銅浴、ピロリン酸銅などが挙げられる。銅合金めっき浴としては、たとえば、前記の銅めっき浴に、銅と合金化することができる金属を含有する化合物から選ばれる1種または2種以上を添加したものが挙げられる。銅と合金化できる金属を含有する化合物としては特に制限されず、たとえば、銀、カドミウム、クロム、ベリリウム、コバルト、亜鉛、錫、ニッケルなどを含有する化合物が挙げられる。電解めっきは、公知の電解銅めっきまたは電解銅合金めっきと同様に実施できる。   The third layer 8 can be formed by performing copper or copper alloy plating on the surface of the second layer 7. The copper plating and the copper alloy plating are the same as the formation of the first layer 6 and the second layer 7. Although both electrolytic and electroless methods can be used, in consideration of plating efficiency, electrolytic plating is preferable. A well-known thing can be used as a copper plating bath, and the aqueous solution containing a complexing agent, a pH adjuster, a reducing agent, a pH buffering agent etc. is mentioned with copper salt. As the copper salt, complexing agent, pH adjusting agent, reducing agent and pH buffering agent, the same copper-nickel plating bath used for forming the second layer 7 can be used. Specific examples of the copper plating bath include a copper sulfate bath, a cyan copper bath, and copper pyrophosphate. As a copper alloy plating bath, what added the 1 type (s) or 2 or more types chosen from the compound containing the metal which can be alloyed with copper to the said copper plating bath is mentioned, for example. The compound containing a metal that can be alloyed with copper is not particularly limited, and examples thereof include compounds containing silver, cadmium, chromium, beryllium, cobalt, zinc, tin, nickel, and the like. Electrolytic plating can be performed in the same manner as known electrolytic copper plating or electrolytic copper alloy plating.

このようにして、炭素繊維4の表面に、2層または3層からなる金属層5,12が形成される。   In this way, the metal layers 5 and 12 composed of two or three layers are formed on the surface of the carbon fiber 4.

本発明では、上記で得られた金属被覆炭素繊維3,11を加熱処理してもよい。加熱処理は、アルゴンガス、窒素ガスなどの非酸化性雰囲気中にて、500〜1000℃の温度下に行われ、15〜200分程度で終了する。加熱処理することによって、炭素繊維4と金属層5,12との界面および金属層5,12中で固溶体形成が確実に行われ、炭素繊維4と金属層5,12との剥離が一層抑制される。その結果、本発明複合材料における基材2であるアルミニウムまたはアルミニウム合金を金属被覆炭素繊維3,11からなる予備成形体に含浸させる際に、該基材2と、金属被覆炭素繊維3,11の金属層5,12の第2層7を構成する銅−ニッケル合金または第3層8を構成する銅もしくは銅合金とが、固溶体を形成して強固に結合するとともに、炭素繊維4と金属層5,12との剥離も起こらないので、炭素繊維4が基材2中に安定に保持され、炭素繊維4による補強効果が充分に発現される。   In the present invention, the metal-coated carbon fibers 3 and 11 obtained above may be heat-treated. The heat treatment is performed at a temperature of 500 to 1000 ° C. in a non-oxidizing atmosphere such as argon gas or nitrogen gas, and is completed in about 15 to 200 minutes. By performing the heat treatment, solid solution formation is reliably performed in the interface between the carbon fiber 4 and the metal layers 5 and 12 and in the metal layers 5 and 12, and the separation between the carbon fiber 4 and the metal layers 5 and 12 is further suppressed. The As a result, when impregnating the aluminum or aluminum alloy which is the base material 2 in the composite material of the present invention into the preform formed of the metal-coated carbon fibers 3 and 11, the base material 2 and the metal-coated carbon fibers 3 and 11 The copper-nickel alloy constituting the second layer 7 of the metal layers 5 and 12 or the copper or copper alloy constituting the third layer 8 forms a solid solution and is firmly bonded, and the carbon fiber 4 and the metal layer 5 , 12 does not occur, so that the carbon fiber 4 is stably held in the base material 2 and the reinforcing effect by the carbon fiber 4 is sufficiently exhibited.

この金属被覆炭素繊維を用いて本発明の複合材料を製造するに際しては、まず、予備成形体を作成する。たとえば、金属被覆炭素繊維を経糸および/または緯糸に用いて製織し、得られる織物を予備成形体として使用することができる。製織は、たとえば、レピア織機、シャトル織機、グリッパ織機、ジェット織機などの公知の織機を用いて行われる。また、金属被覆炭素繊維を隣同士が重なり合うように一方向に引き揃えて一方向布帛などの不織布を作成し、これを予備成形体として用いることができる。織物および不織布の目付けおよび厚みは、前述の炭素繊維の織物および不織布と同程度でよい。   In producing the composite material of the present invention using this metal-coated carbon fiber, first, a preform is prepared. For example, metal-coated carbon fibers can be woven using warps and / or wefts, and the resulting woven fabric can be used as a preform. The weaving is performed using a known loom such as a rapier loom, a shuttle loom, a gripper loom, or a jet loom. Further, the non-woven fabric such as a unidirectional fabric can be prepared by drawing the metal-coated carbon fibers in one direction so that the adjacent ones overlap each other, and this can be used as a preform. The basis weight and thickness of the woven fabric and non-woven fabric may be the same as those of the above-described carbon fiber woven fabric and non-woven fabric.

また、金属被覆炭素繊維を用い、溶湯鍛造法において予備成形体を作成するための一般的な方法に従って予備成形体を作成してもよい。たとえば、金属被覆炭素繊維、ポリビニルアルコールなどのバインダ、シリカゾルなどの賦形剤、水などの適量を混合し、得られるスラリーを成形用型に入れて所定の形状に加圧成形し、必要に応じて乾燥することにより、予備成形体を得ることができる。このとき、各成分の使用量は特に制限されず、金属被覆炭素繊維の繊維径および繊維長、得ようとする炭素繊維強化アルミニウム基複合材料の用途などに応じて広い範囲から適宜選択できるけれども、バインダの使用量は、金属被覆炭素繊維全量の1〜3体積%程度にするのが好ましい。   Moreover, you may produce a preform according to the general method for creating a preform in a molten metal forging method using a metal-coated carbon fiber. For example, a metal-coated carbon fiber, a binder such as polyvinyl alcohol, an excipient such as silica sol, an appropriate amount of water, etc. are mixed, and the resulting slurry is put into a mold and pressed into a predetermined shape, and if necessary The preform can be obtained by drying. At this time, the amount of each component used is not particularly limited and can be appropriately selected from a wide range depending on the fiber diameter and fiber length of the metal-coated carbon fiber, the use of the carbon fiber reinforced aluminum-based composite material to be obtained, etc. The amount of the binder used is preferably about 1 to 3% by volume of the total amount of the metal-coated carbon fiber.

炭素繊維開繊糸からなる織物、不織布などに金属層を被覆した場合には、そのまま、予備成形体として使用できる。   When a metal layer is coated on a woven fabric or nonwoven fabric made of carbon fiber spread yarn, it can be used as a preform as it is.

なお、本発明において使用する予備成形体には、その好ましい特性を損なわない範囲で、金属が被覆されない炭素繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、ホウ酸マグネシウム繊維などのその他の無機強化繊維などが含まれていてもよい。   The preform used in the present invention has other inorganic reinforcing fibers such as carbon fiber, potassium titanate fiber, aluminum borate fiber, and magnesium borate fiber that are not coated with metal as long as the preferred characteristics are not impaired. Etc. may be included.

このようにして得られる予備成形体に、アルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯を含浸させるに際しては、従来の溶湯鍛造法と同様に実施することができる。   When the preform thus obtained is impregnated with a molten aluminum or aluminum alloy, it can be carried out in the same manner as the conventional molten forging method.

予備成形体へ溶湯を含浸するに際しては、まず、予備成形体を700〜1000℃、好ましくは750〜800℃に予備加熱し、同様に予熱されている溶湯鍛造用の金型内に設置する。700℃未満では、溶湯の予備成形体への含浸が円滑に進行せず、機械的強度、物理的特性などが不均一な炭素繊維強化アルミニウム基複合材料が得られる可能性がある。1000℃を大幅に超えると、金属被覆炭素繊維の金属層中の金属成分が相互拡散することによって、金属層内の傾斜界面が損なわれ、金属被覆炭素繊維による機械的強度の向上効果が低下するおそれがある。予備加熱時間は特に制限されず、予備成形体の内部まで均一に加熱される時間を適宜選択すればよい。予備加熱は空気中で行うことができ、または必要に応じてアルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガス中で行うこともできる。   When the preform is impregnated with the molten metal, the preform is first preheated to 700 to 1000 ° C., preferably 750 to 800 ° C., and then placed in a mold for molten metal forging that is similarly preheated. If it is less than 700 ° C., impregnation of the molten metal into the preform does not proceed smoothly, and there is a possibility that a carbon fiber reinforced aluminum-based composite material having non-uniform mechanical strength, physical properties, etc. may be obtained. If the temperature is significantly higher than 1000 ° C., the metal components in the metal layer of the metal-coated carbon fiber are interdiffused, thereby damaging the inclined interface in the metal layer and reducing the mechanical strength improvement effect of the metal-coated carbon fiber. There is a fear. The preheating time is not particularly limited, and the time for heating uniformly to the inside of the preform may be appropriately selected. The preheating can be performed in air, or can be performed in an inert gas such as argon gas or nitrogen gas as necessary.

次いで、予備加熱された予備成形体が設置された金型にアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯を供給し、予備成形体と溶湯とを接触させ、プレス装置を用い、押し子(加圧用パンチ)を介して溶湯に圧力をかけ、溶湯を予備成形体に含浸させる。溶湯の含浸量は特に制限されず、広い範囲から適宜選択できるけれども、得られる複合材料の機械的強度、切削加工性、軽量性などを考慮すると、通常は金属被覆炭素繊維が複合材料全量の5〜70体積%、好ましくは35〜55体積%含まれるように溶湯を含浸させればよい。溶湯の温度は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の融点よりも50〜450℃程度高い温度にするのが好ましい。圧力は溶湯が予備成形体に充分含浸される圧力とすればよく、通常は30〜120MPa、好ましくは70〜100MPaである。含浸時間は、予備成形体の大きさおよび密度、溶湯の種類などによって広い範囲から適宜選択できるけれども、通常は3〜20分、好ましくは5〜10分である。   Next, a molten aluminum or aluminum alloy is supplied to the mold on which the preheated preform is placed, the preform is brought into contact with the molten metal, and a press device is used via a presser (pressing punch). Then, pressure is applied to the molten metal and the preform is impregnated with the molten metal. The amount of impregnation of the molten metal is not particularly limited and can be appropriately selected from a wide range. However, considering the mechanical strength, cutting workability, lightness, etc. of the obtained composite material, the metal-coated carbon fiber is usually 5% of the total amount of the composite material. What is necessary is just to impregnate a molten metal so that it may contain -70 volume%, Preferably 35-55 volume%. The temperature of the molten metal is preferably about 50 to 450 ° C. higher than the melting point of aluminum or aluminum alloy. The pressure may be a pressure at which the molten metal is sufficiently impregnated into the preform, and is usually 30 to 120 MPa, preferably 70 to 100 MPa. The impregnation time can be appropriately selected from a wide range depending on the size and density of the preform, the type of the molten metal, etc., but is usually 3 to 20 minutes, preferably 5 to 10 minutes.

溶湯の含浸終了後、冷却することにより、炭素繊維強化アルミニウム基複合材料と、含浸しなかった溶湯の凝固体とが一体化した接合体が得られる。この接合体を金型から取り出し、溶湯の凝固体を切削、溶解などの公知の方法に従って取り除くことによって、本発明の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料が得られる。   By cooling after the impregnation of the molten metal, a bonded body in which the carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material and the solidified body of the molten metal not impregnated are integrated is obtained. By removing the joined body from the mold and removing the solidified body of the molten metal according to a known method such as cutting and melting, the carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material of the present invention can be obtained.

本発明の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料は、従来の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料が用いられている用途およびその他の用途に使用できる。用途の具体例としては、たとえば、自動車、航空機などの輸送機器の部品材料、人工衛星、宇宙開発用ロケットなどの部品材料、ロボットアーム、ステッパーなどの部品材料、電子部品材料、放熱基板材料、建築資材(たとえば壁材)、ハンダゴテ材料などが挙げられる。   The carbon fiber reinforced aluminum matrix composite of the present invention can be used in applications where conventional carbon fiber reinforced aluminum matrix composites are used and other applications. Specific examples of applications include parts materials for transportation equipment such as automobiles and aircraft, parts materials such as artificial satellites and space development rockets, parts materials such as robot arms and steppers, electronic parts materials, heat dissipation board materials, and architectures. Materials (for example, wall materials), soldering iron materials, etc. are mentioned.

以下に製造例、実施例および試験例を挙げ、本発明を具体的に説明する。
(製造例1)
100mm×100mm×0.1mmの炭素繊維織物(炭素繊維開繊幅24mm、織物目付70g/m)を、常温下、メチルエチルケトン中に2分間浸漬し、炭素繊維織物中のサイズ剤を溶解除去した。この炭素繊維織物をメチルエチルケトン中から取り出し、乾燥した。
The present invention will be specifically described below with reference to production examples, examples and test examples.
(Production Example 1)
A 100 mm × 100 mm × 0.1 mm carbon fiber woven fabric (carbon fiber opening width 24 mm, woven fabric weight 70 g / m 2 ) was immersed in methyl ethyl ketone for 2 minutes at room temperature to dissolve and remove the sizing agent in the carbon fiber woven fabric. . The carbon fiber fabric was taken out from methyl ethyl ketone and dried.

この炭素繊維織物に、次の条件に従って、ニッケルめっき、銅−ニッケル合金めっきおよび銅めっきを順番に施し、銅とニッケルとを含む厚さ2.5μmの金属層が形成された金属被覆炭素繊維織物を製造した。   This carbon fiber woven fabric is subjected to nickel plating, copper-nickel alloy plating and copper plating in order according to the following conditions to form a metal-coated carbon fiber woven fabric having a 2.5 μm thick metal layer containing copper and nickel Manufactured.

図3は、金属被覆炭素繊維における金属層の組成変化を示すグラフである。図3において、膜厚とは、炭素繊維と金属層との界面を「0」とし、その界面から外方に向かって積層される金属層の厚みを意味する。図3から、ニッケルめっき層(第1層)の厚みが約0.5μm、銅−ニッケル合金めっき層(第2層)の厚みが約1.5μm、および銅めっき層(第3層)の厚みが0.5μmであることが判る。   FIG. 3 is a graph showing changes in the composition of the metal layer in the metal-coated carbon fiber. In FIG. 3, the film thickness means the thickness of the metal layer that is laminated outwardly from the interface where the interface between the carbon fiber and the metal layer is “0”. From FIG. 3, the thickness of the nickel plating layer (first layer) is about 0.5 μm, the thickness of the copper-nickel alloy plating layer (second layer) is about 1.5 μm, and the thickness of the copper plating layer (third layer). Is 0.5 μm.

(1)ニッケルめっき
めっき浴組成:硫酸ニッケル 240g/l
塩化ニッケル 50g/l
硼酸 40g/l
めっき浴pH:4(硫酸にて調整)
めっき浴温度:50℃
陽極:ニッケル板
めっき電流値:1A
めっき時間:15分
(2)銅−ニッケル合金めっき
めっき浴組成:
ピロリン酸銅 0〜3g/l(1.5分毎に濃度を0.1g/lずつ増加させた)
硫酸ニッケル 25g/l
ピロリン酸 300g/l
四硼酸 6g/l
アンモニア水(表面平滑剤) 3ml/l
めっき浴pH:9(水酸化カリウムにて調整)
めっき浴温度:50℃
陽極:ニッケル板
めっき電流値:1A
めっき時間:45分
(3)銅めっき
めっき浴組成:ピロリン酸銅 10g/l
ピロリン酸 300g/l
四硼酸 6g/l
アンモニア水 3ml/l
めっき浴pH:9
めっき浴温度:50℃
陽極:銅板
めっき電流値:1A
めっき時間:15分
(1) Nickel plating Plating bath composition: Nickel sulfate 240 g / l
Nickel chloride 50g / l
Boric acid 40g / l
Plating bath pH: 4 (adjusted with sulfuric acid)
Plating bath temperature: 50 ° C
Anode: Nickel plate Plating current value: 1A
Plating time: 15 minutes (2) Copper-nickel alloy plating Plating bath composition:
Copper pyrophosphate 0-3 g / l (concentration increased by 0.1 g / l every 1.5 minutes)
Nickel sulfate 25g / l
Pyrophosphate 300g / l
Tetraboric acid 6g / l
Ammonia water (surface smoothing agent) 3ml / l
Plating bath pH: 9 (adjusted with potassium hydroxide)
Plating bath temperature: 50 ° C
Anode: Nickel plate Plating current value: 1A
Plating time: 45 minutes (3) Copper plating Plating bath composition: Copper pyrophosphate 10 g / l
Pyrophosphate 300g / l
Tetraboric acid 6g / l
Ammonia water 3ml / l
Plating bath pH: 9
Plating bath temperature: 50 ° C
Anode: Copper plate Plating current value: 1A
Plating time: 15 minutes

(製造例2)
実施例1において、(1)のニッケルめっきを行わず、(2)の銅−ニッケル処理において最初の15分間はめっき浴にピロリン酸銅を添加せず、その後1.5分毎にピロリン酸銅を0.1g/lの割合で添加する以外は、実施例1と同様に操作し、金属被覆炭素繊維織物を製造した。
(Production Example 2)
In Example 1, (1) nickel plating is not performed, and copper pyrophosphate is not added to the plating bath for the first 15 minutes in the copper-nickel treatment of (2), and then copper pyrophosphate is added every 1.5 minutes. A metal-coated carbon fiber fabric was produced in the same manner as in Example 1 except that 0.1 g / l was added.

得られた金属被覆炭素繊維は、実施例1の金属被覆炭素繊維と同じ構成の金属層を有していた。   The obtained metal-coated carbon fiber had a metal layer having the same configuration as that of the metal-coated carbon fiber of Example 1.

(製造例3)
実施例1において、(1)のニッケルめっきおよび(3)の銅めっきを行わず、(2)の銅−ニッケル処理において最初の15分間はめっき浴にピロリン酸銅を添加せず、その後1.5分毎にピロリン酸銅を0.1g/lの割合で添加する以外は、実施例1と同様に操作し、金属被覆炭素繊維織物を製造した。
(Production Example 3)
In Example 1, the nickel plating of (1) and the copper plating of (3) were not performed, and copper pyrophosphate was not added to the plating bath for the first 15 minutes in the copper-nickel treatment of (2). A metal-coated carbon fiber woven fabric was produced in the same manner as in Example 1 except that copper pyrophosphate was added at a rate of 0.1 g / l every 5 minutes.

図4は、金属被覆炭素繊維における金属層の組成変化を示すグラフである。図4において、膜厚とは、炭素繊維と金属層との界面を「0」とし、その界面から外方に向かって積層される金属層の厚みを意味する。図4から、ニッケルめっき層(第1層)の厚みが約0.5μmおよび銅−ニッケル合金めっき層(第2層)の厚みが約1.5μmであることが判る。   FIG. 4 is a graph showing changes in the composition of the metal layer in the metal-coated carbon fiber. In FIG. 4, the film thickness means the thickness of the metal layer that is laminated outwardly from the interface where the interface between the carbon fiber and the metal layer is “0”. FIG. 4 shows that the thickness of the nickel plating layer (first layer) is about 0.5 μm and the thickness of the copper-nickel alloy plating layer (second layer) is about 1.5 μm.

(実施例1)
製造例1で得られた金属被覆炭素繊維織物70枚を、金型内に重ねて設置し、予備成形体として用いた。予備成形体を750℃に予備加熱し、別途750℃に予備加熱された金型内に設置し、750℃のアルミニウム合金溶湯を供給し、100MPaの圧力を加えてアルミニウム合金溶湯を予備成形体に含浸させた。アルミニウム合金としては、JIS
H 5202−1992のAC1Aの化学組成(下記の組成)のものを使用した。
Cu:4.0〜5.0重量%、Si:1.2重量%以下、Mg:0.2重量%以下、Zn:0.3重量%以下、Ni:0.05重量%以下、Ti:0.25重量%以下、Pb:0.05重量%以下、Sn:0.05重量%以下、Cr:0.05重量%以下、Al:残部
(Example 1)
70 metal-coated carbon fiber fabrics obtained in Production Example 1 were placed in a mold and used as a preform. The preform is preheated to 750 ° C., placed in a separate mold preheated to 750 ° C., molten aluminum alloy at 750 ° C. is supplied, and a pressure of 100 MPa is applied to the molten aluminum alloy into the preform. Impregnated. As an aluminum alloy, JIS
The chemical composition of H5202-1992 AC1A (the following composition) was used.
Cu: 4.0 to 5.0% by weight, Si: 1.2% by weight or less, Mg: 0.2% by weight or less, Zn: 0.3% by weight or less, Ni: 0.05% by weight or less, Ti: 0.25 wt% or less, Pb: 0.05 wt% or less, Sn: 0.05 wt% or less, Cr: 0.05 wt% or less, Al: remainder

含浸終了後、自然冷却し、金型から、炭素繊維強化アルミニウム基複合材料とアルミニウム合金の凝固体との接合体を取り出し、切削によりアルミニウム合金の凝固体を取り除くことによって、本発明の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料(寸法20cm×30cm×1.6cm)が得られた。このものは、金属被覆炭素繊維40体積%とアルミニウム合金60体積%とからなる複合材料であった。   After the impregnation, the structure is naturally cooled, and the bonded body of the carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material and the solidified body of the aluminum alloy is taken out of the mold, and the solidified body of the aluminum alloy is removed by cutting, thereby reinforcing the carbon fiber of the present invention. An aluminum matrix composite (size 20 cm × 30 cm × 1.6 cm) was obtained. This was a composite material composed of 40% by volume of metal-coated carbon fiber and 60% by volume of an aluminum alloy.

(実施例2)
製造例1で得られた金属被覆炭素繊維織物に代えて製造例3で得られた金属被覆炭素繊維織物を使用する以外は、実施例1と同様にして、本発明の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料を製造した。該複合材料は、金属被覆炭素繊維25体積%とアルミニウム合金75体積%とからなる複合材料であった。
(Example 2)
The carbon fiber-reinforced aluminum-based composite of the present invention is the same as in Example 1 except that the metal-coated carbon fiber fabric obtained in Production Example 3 is used instead of the metal-coated carbon fiber fabric obtained in Production Example 1. The material was manufactured. The composite material was a composite material composed of 25% by volume of metal-coated carbon fibers and 75% by volume of an aluminum alloy.

(試験例1)
実施例1および実施例2で得られた本発明の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料について、引張り強度をJIS H 5202に基づいて測定した。
(Test Example 1)
About the carbon fiber reinforced aluminum matrix composite of the present invention obtained in Example 1 and Example 2, the tensile strength was measured based on JIS H5202.

比較のため、AC1Aの組成のアルミニウム合金について、同様の物性を測定した。結果を表1に示す。   For comparison, the same physical properties were measured for an aluminum alloy having a composition of AC1A. The results are shown in Table 1.

Figure 2005082876
Figure 2005082876

本発明の第1の実施形態である炭素繊維強化アルミニウム基複合材料の構成を模式的に示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows typically the structure of the carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態である炭素繊維強化アルミニウム基複合材料の構成を模式的に示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows typically the structure of the carbon fiber reinforced aluminum group composite material which is the 2nd Embodiment of this invention. 金属被覆炭素繊維における金属層の組成変化を示すグラフである。It is a graph which shows the composition change of the metal layer in a metal covering carbon fiber. 金属被覆炭素繊維における金属層の組成変化を示すグラフである。It is a graph which shows the composition change of the metal layer in a metal covering carbon fiber.

符号の説明Explanation of symbols

1,10 炭素繊維強化アルミニウム基複合材料
2 基材
3,11 金属被覆炭素繊維
4 炭素繊維
5,12 金属層
6 第1層
7 第2層
8 第3層
9a,9b,9c,9d,9e 固溶体層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,10 Carbon fiber reinforced aluminum-based composite material 2 Base material 3,11 Metal-coated carbon fiber 4 Carbon fiber 5,12 Metal layer 6 First layer 7 Second layer 8 Third layer 9a, 9b, 9c, 9d, 9e Solid solution layer

Claims (8)

アルミニウムまたはアルミニウム合金を基材とし、基材中に金属被覆炭素繊維を混在させることによって強化した炭素繊維強化アルミニウム基複合材料において、
金属被覆炭素繊維は、
炭素繊維の表面に接して形成されるニッケルまたはニッケル合金を含む第1層と、
第1層の表面に接して形成されるニッケルと銅とを含む金属層であって、ニッケルと銅との組成比が連続的または段階的に変化する組成遷移層である第2層とを含んで構成される被覆層を有する金属被覆炭素繊維であることを特徴とする炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。
In a carbon fiber reinforced aluminum-based composite material reinforced by using aluminum or an aluminum alloy as a base material and mixing metal-coated carbon fibers in the base material,
Metal-coated carbon fiber is
A first layer comprising nickel or a nickel alloy formed in contact with the surface of the carbon fiber;
A metal layer containing nickel and copper formed in contact with the surface of the first layer, the second layer being a composition transition layer in which the composition ratio of nickel and copper changes continuously or stepwise A carbon fiber reinforced aluminum-based composite material, characterized in that it is a metal-coated carbon fiber having a coating layer comprising:
金属被覆炭素繊維は、
炭素繊維の表面に接して形成されるニッケルまたはニッケル合金を含む第1層と、
第1層の表面に接して形成されるニッケルと銅とを含む金属層であって、ニッケルと銅との組成比が連続的または段階的に変化する組成遷移層である第2層と、
第2層の表面に接して形成される銅または銅合金を含む第3層とを含んで構成される被覆層を有する金属被覆炭素繊維であることを特徴とする炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。
Metal-coated carbon fiber is
A first layer comprising nickel or a nickel alloy formed in contact with the surface of the carbon fiber;
A second layer, which is a metal layer containing nickel and copper formed in contact with the surface of the first layer, and is a composition transition layer in which the composition ratio of nickel and copper changes continuously or stepwise;
A carbon-fiber-reinforced aluminum-based composite material, characterized in that it is a metal-coated carbon fiber having a coating layer comprising a third layer containing copper or a copper alloy formed in contact with the surface of the second layer.
第2層におけるニッケルと銅との組成比は、
第1層から層厚方向へ遠ざかるのに伴って、銅の組成割合が大きくなるように遷移することを特徴とする請求項1または2記載の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。
The composition ratio of nickel and copper in the second layer is
The carbon fiber reinforced aluminum-based composite material according to claim 1 or 2, wherein a transition is made so that the composition ratio of copper increases as the distance from the first layer increases in the layer thickness direction.
金属被覆炭素繊維の被覆層が、
めっきによって形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。
The coating layer of metal-coated carbon fiber is
The carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material is formed by plating.
金属被覆炭素繊維は、
被覆層が形成された後、非酸化性雰囲気下において500℃以上、1000℃以下で加熱処理されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。
Metal-coated carbon fiber is
The carbon fiber reinforced aluminum-based composite material according to any one of claims 1 to 4, wherein after the coating layer is formed, heat treatment is performed at 500 ° C or higher and 1000 ° C or lower in a non-oxidizing atmosphere.
炭素繊維は、
PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維および気相成長系炭素繊維から選択される1種または2種以上であり、
繊維の長さLに対する繊維直径Dの比(D/L)が、1/100000以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。
Carbon fiber
One or more selected from PAN-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber and vapor-grown carbon fiber,
The ratio (D / L) of fiber diameter D to fiber length L is 1/100000 or less, The carbon fiber-reinforced aluminum-based composite material according to any one of claims 1 to 5.
金属被覆炭素繊維が、
非酸化性雰囲気下において、溶融状態にあるアルミニウムまたはアルミニウム合金中へ装入されることによって形成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。
Metal-coated carbon fiber
The carbon fiber-reinforced aluminum-based composite material according to any one of claims 1 to 6, wherein the carbon fiber-reinforced aluminum-based composite material is formed by charging into aluminum or an aluminum alloy in a molten state in a non-oxidizing atmosphere.
金属被覆炭素繊維の含有量が、
体積%で5%以上、70%以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。
The content of metal-coated carbon fiber is
The carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material according to any one of claims 1 to 7, wherein the carbon fiber reinforced aluminum matrix composite material is 5% or more and 70% or less by volume%.
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