JP2008001926A - マグネシウム−セラミックス複合材料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 マグネシウム合金中にセラミックス粉末が複合されたマグネシウム−セラミックス複合材料の製造方法であって、セラミックス粉末を成形してプリフォームを得る工程と、前記プリフォームを加熱する工程と、マグネシウムまたはマグネシウム合金に0.1〜5質量%のCaを添加したものを加熱して溶融マグネシウム合金を得る工程と、前記プリフォームに前記溶融マグネシウム合金を加圧浸透させる工程と、を含むことを特徴とする請求項1に記載のマグネシウム−セラミックス複合材料の製造方法。
【選択図】 なし
Description
最近では、マグネシウムが実用金属材料中最も軽量で、そのため比強度が優れ、かつ資源的にも豊富であるため、マグネシウムを金属マトリックスの素材として用いた複合材料の開発が盛んに検討されてきている。(例えば、特許文献1〜特許文献2参照。)
しかしながら、こうした加圧によらない浸透方法では浸透時間に長時間を要し、したがって、大型のものが作製しにくいという課題があった。
したがって、浸透不良を低減し、欠陥の少ないマグネシウム−セラミックス複合材料を歩留まり良く短時間で製造できるという効果を有する。
本発明では、マグネシウム合金とセラミックス粉末とからなるマグネシウム−セラミックス複合材料であって、前記マグネシウム−セラミックス複合材料が加圧浸透法により得られものであり、かつ、前記マグネシウム合金が0.1〜5質量%のCaを含んでなることを特徴とするマグネシウム−セラミックス複合材料を提案している。
また、セラミックス材料としては、SiC、Al2O3、TiO2等でマグネシウムと反応しないものが好ましい。
また、セラミックス粉末の充填率が80体積%より大きいと、プリフォームの作製が困難となり複合材料の作成ができなくなるため好ましくない。
その理由は、Caが溶融状態でのマグネシウムの反応性を抑制する作用を有するためである。
ここで、Caの添加量が0.1質量%未満だと反応抑制効果が得られず、また、Caの添加量が5質量%を超えて多いと溶融マグネシウムの粘性が高くなり浸透が困難となるため好ましくない。
添加するCaとしては、金属Caでも良いし、水酸化物、炭酸化物等のマグネシウム溶湯に悪影響を与えないその他の化合物でも良い。
また、プリフォームにおけるセラミックス粉末の充填率としては、上記した理由により、40〜80体積%となることが好ましい。
また、本発明に係る溶融マグネシウム合金は、例えば、マグネシウム合金インゴットにCa金属を添加したものを加熱して溶融することにより得られる。
このようにして得られたマグネシウム−セラミックス複合材料は、浸溶融マグネシウム合金に反応性を抑制するCaが添加されているために、浸透が良好となり欠陥の少ない組織のマグネシウム−セラミックス複合材料となる。
(実施例)
(1) マグネシウム−セラミックス複合材料の作製
強化材としてのセラミックス粉末は、市販のSiC粉末(信濃電気製錬製)を用いた。SiC粉末( 平均粒径60μm)70重量部とSiC粉末(平均粒径10μm)30重量部に、バインダーとしてPVB(ポリビニルブチラール)5重量部、コロイダルシリカ5重量部を添加し、これをプレスして200×200×20mmの大きさに成形して、セラミックス強化材の充填率が60体積%となるプリフォームを得た。次に、得られたプリフォームを700℃で加熱した。
マグネシウム合金(AZ91)にCaを2質量%添加したものを750℃で加熱して溶融マグネシウム合金を得た。次に、前記プリフォームに前記溶融マグネシウム合金を加圧浸透させて、複合化させ、冷却してマグネシウム−SiCセラミックス複合材料を作製した。
次に、複合材料の周りに付着した余分なマグネシウム合金の部分を加工により除去し、所望の形状のマグネシウム−SiCセラミックス複合材料を得た。
得られた複合材料の外観を切断面により観察したところ、浸透不良は認められず、その他の欠陥も見られなかった。次に、得られた複合材料より100×25×2mmの試験片を切り出し、JIS−R1602規定の方法によりヤング率を測定したところ、225GPaと高い剛性を示した。
したがって、本発明によれば、欠陥の少ないマグネシウム−セラミックス複合材料を歩留まり良く製造できることが分かった。
比較のために比較例では、Caを添加しないこと以外は実施例と同様な方法で複合材料を製造し、実施例と同様に評価した。その結果、得られたマグネシウム−セラミックス複合材料の内部には、浸透不良となる箇所が多数見られ、ヤング率も低かった。
Claims (2)
- マグネシウム合金とセラミックス粉末とからなるマグネシウム−セラミックス複合材料であって、前記マグネシウム−セラミックス複合材料が加圧浸透法により得られものであり、かつ、前記マグネシウム合金が0.1〜5質量%のCaを含んでなることを特徴とするマグネシウム−セラミックス複合材料。
- マグネシウム合金中にセラミックス粉末が複合されたマグネシウム−セラミックス複合材料の製造方法であって、セラミックス粉末を成形してプリフォームを得る工程と、前記プリフォームを加熱する工程と、マグネシウムまたはマグネシウム合金に0.1〜5質量%のCaを添加したものを加熱して溶融マグネシウム合金を得る工程と、前記プリフォームに前記溶融マグネシウム合金を加圧浸透させる工程と、を含むことを特徴とする請求項1に記載のマグネシウム−セラミックス複合材料の製造方法。
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JP2006170792A JP2008001926A (ja) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | マグネシウム−セラミックス複合材料及びその製造方法 |
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JP2012015321A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Taiheiyo Cement Corp | 金属−セラミックス複合板材 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS53102322A (en) * | 1977-02-18 | 1978-09-06 | Kogyo Gijutsuin | Magnesiummbase light composite material and its manufacturing method |
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2006
- 2006-06-21 JP JP2006170792A patent/JP2008001926A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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