JP2024094948A - チクソ成形体およびチクソ成形用材料 - Google Patents

Abstract

【課題】高い熱伝導性および高い剛性を有するチクソ成形体、および、かかるチクソ成形体を製造可能なチクソ成形用材料を提供すること。
【解決手段】Ｍｇを主成分とするマトリックス部と、前記マトリックス部に分散する炭素繊維と、を有し、断面における前記炭素繊維の面積分率が、１．０％以上３０．０％以下であることを特徴とするチクソ成形体。また、前記炭素繊維の平均繊維長は、１５μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、チクソ成形体およびチクソ成形用材料に関するものである。

マグネシウムは、比重が小さく、かつ、電磁波シールド性、振動の減衰能、切削性、生体安全性がそれぞれ良好であるという性質を有する。このような背景から、自動車用部品、航空機用部品、携帯電話、ノートパソコンといった製品にマグネシウム合金製の部品が使用され始めている。

マグネシウム製の部品を製造する方法として、チクソ成形法が知られている。チクソ成形法は、成形用材料をシリンダー内で加熱して液相と固相が共存した固液共存状態にした後、スクリューの回転によってチクソ性を発現させ、得られた半凝固物を金型に注入する成形法である。このようなチクソ成形法によれば、加熱とせん断とによって半凝固物の流動性が高められているため、ダイカスト法と比較して、薄肉な部品や複雑な形状の部品を成形できる。

チクソ成形法では、例えばチップ状をなす成形用材料が用いられる。特許文献１には、マグネシウムチップに対して０．０１～３重量％のカーボンブラックを添加し、両者をミキサーで混合することによって、マグネシウムチップの表面を炭素粉末で被覆した成形用チップが開示されている。このような炭素粉末で被覆された成形用チップによれば、射出成形によって製造される成形品の曲げ特性および引張強度を高めることができる。

国際公開第２０１２／１３７９０７号

特許文献１に記載のマグネシウム合金チップを用いて製造された成形品には、熱伝導性が低いという課題がある。熱伝導性が低い成形品は、放熱性を必要とする部品等に適用することが難しい。このため、チクソ成形品においてさらなる熱伝導性の向上を図ることが求められている。

また、特許文献１に記載の成形用チップを用いて製造されたチクソ成形体には、剛性において、改善の余地がある。特に、自動車のような輸送機器、モバイル機器の筐体等にチクソ成形体を用いるためには、チクソ成形体のさらなる高剛性化が必要となる。

本発明の適用例に係るチクソ成形体は、
Ｍｇを主成分とするマトリックス部と、
前記マトリックス部に分散する炭素繊維と、
を有し、
断面における前記炭素繊維の面積分率が、１．０％以上３０．０％以下であることを特徴とする。

本発明の適用例に係るチクソ成形用材料は、
Ｍｇを主成分とする金属体と、
前記金属体の表面に付着する炭素繊維片と、
前記金属体と前記炭素繊維片との間に介在する接着部と、
を有し、
前記炭素繊維片の含有率が、１質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする。

第１実施形態に係るチクソ成形体を模式的に示す部分断面図である。 第２実施形態に係るチクソ成形体を模式的に示す部分断面図である。 チクソ成形法に用いられる射出成形機の一例を示す断面図である。 第３実施形態に係るチクソ成形用材料を模式的に示す断面図である。 図５は、図４の部分拡大図である。 第４実施形態に係るチクソ成形用材料を模式的に示す部分拡大断面図である。 チクソ成形用材料の製造方法を説明するための工程図である。

以下、本発明のチクソ成形体およびチクソ成形用材料を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．第１実施形態
まず、第１実施形態に係るチクソ成形体について説明する。
図１は、第１実施形態に係るチクソ成形体１００を模式的に示す部分断面図である。

図１に示すチクソ成形体１００は、マトリックス部２００と、マトリックス部２００中に分散する炭素繊維３００と、を有する。マトリックス部２００は、Ｍｇを主成分とする。炭素繊維３００は、炭素を主成分とし、繊維状をなしている。そして、チクソ成形体１００は、断面における炭素繊維３００の面積分率が、１．０％以上３０．０％以下である。

このようなチクソ成形体１００は、高い熱伝導性を有する。具体的には、炭素繊維３００は、炭素が持つ高い熱伝導率および形状効果により、チクソ成形体１００に高い熱伝導性を与える。また、チクソ成形体１００は、高い剛性を有する。具体的には、炭素繊維３００は、炭素が持つ高い弾性率および形状効果により、チクソ成形体１００に高い剛性を与える。したがって、チクソ成形体１００は、高い熱伝導性と高い剛性とを併せ持つ成形体となり、例えば、放熱性と高剛性が求められる部材に好適に用いられる。

１．１．マトリックス部
マトリックス部２００は、Ｍｇを主成分とする。Ｍｇを主成分とするとは、マトリックス部２００の断面に元素分析を行ったとき、原子数比でＭｇの含有率が最も高いことを指す。元素分析には、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による定性定量分析が用いられる。マトリックス部２００におけるＭｇの含有率は、他の元素より高ければよいが、５０原子％超であるのが好ましく、７０原子％以上であるのがより好ましく、８０原子％以上であるのがさらに好ましい。なお、定性定量分析におけるマトリックス部２００の特定にあたっては、例えば、走査型電子顕微鏡や光学顕微鏡の観察像において、炭素繊維３００とのコントラストや色調に基づく区別が可能である。

マトリックス部２００は、チクソ成形体１００の断面において最も高い面積分率を占める。このため、マトリックス部２００は、チクソ成形体１００の機械的特性および熱的特性に支配的な影響を及ぼす。これにより、チクソ成形体１００には、Ｍｇが持つ高い比剛性、高い比強度、高い靭性が反映される。

マトリックス部２００は、Ｍｇ以外に種々の添加成分を含んでいてもよい。添加成分としては、例えば、リチウム、ベリリウム、カルシウム、アルミニウム、ケイ素、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、銀、錫、金、希土類元素等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。希土類元素としては、例えばセリウムが挙げられる。

添加成分は、特に、アルミニウムおよび亜鉛の双方を含むことが好ましい。これにより、チクソ成形体１００をチクソ成形法で製造するとき、原材料の融点が低下し、半凝固物の流動性が向上する。その結果、チクソ成形時の成形性が高められるため、製造されるチクソ成形体１００の寸法精度を高めることができる。

マトリックス部２００におけるアルミニウムの含有率は、例えば、５．０質量％以上１３．０質量％以下であることが好ましく、７．０質量％以上１１．０質量％以下であることがより好ましい。また、亜鉛の含有率は、例えば、０．３質量％以上３．０質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上２．０質量％以下であることがより好ましい。

また、添加成分は、アルミニウムおよび亜鉛以外に、ケイ素、マンガン、イットリウム、ストロンチウムおよび希土類元素からなる群から選択される少なくとも１種を含むのが好ましい。これにより、チクソ成形体１００の機械的特性、耐食性、耐摩耗性および熱伝導率を高めることができる。

マトリックス部２００の組成は、様々な規格に定められているマグネシウム合金の組成であってもよい。このようなマグネシウム合金としては、例えば、ＡＳＴＭ（米国試験材料協会）規格のＡＺ９１Ａ、ＡＺ９１Ｂ、ＡＺ９１Ｄ、ＡＭ６０Ａ、ＡＭ６０Ｂ、ＡＳ４１Ａ、ＡＺ３１、ＡＺ３１Ｂ、ＡＺ６１Ａ、ＡＺ６３Ａ、ＡＺ８０Ａ、ＡＺ９１Ｃ、ＡＺ９１Ｅ、ＡＺ９２Ａ、ＡＭ１００Ａ、ＺＫ５１Ａ、ＺＫ６０Ａ、ＺＫ６１Ａ、ＥＺ３３Ａ、ＱＥ２２Ａ、ＺＥ４１Ａ、Ｍ１Ａ、ＷＥ５４Ａ、ＷＥ４３Ｂ等が挙げられる。このうち、ＡＺ９１Ａ、ＡＺ９１ＢまたはＡＺ９１Ｄが好ましく用いられる。これらは、成形性、機械的特性等においてバランスがよく、また、耐食性にも優れるため、有用である。

１．２．炭素繊維
炭素繊維３００は、前述したように、炭素を主成分とし、繊維状をなしている。炭素を主成分とするとは、炭素繊維３００の断面に元素分析を行ったとき、原子数比でＣの含有率が最も高いことを指す。元素分析には、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による定性定量分析が用いられる。炭素繊維３００におけるＣの含有率は、他の元素より高ければよいが、５０原子％超であるのが好ましく、７０原子％以上であるのがより好ましく、９０原子％以上であるのがさらに好ましい。なお、定性定量分析における炭素繊維３００の特定にあたっては、例えば、走査型電子顕微鏡や光学顕微鏡の観察像において、マトリックス部２００とのコントラストや色調に基づく区別が可能である。また、炭素繊維３００には、炭素以外の添加物や不純物が含まれていてもよい。

また、繊維状をなしているとは、チクソ成形体１００の断面において炭素繊維３００の平均アスペクト比が１．２以上であることをいう。炭素繊維３００のアスペクト比とは、チクソ成形体１００の断面において、炭素繊維３００の幅に対する長さの比である。長さとは、炭素繊維３００の断面において取り得る最大長さであり、幅とは、その最大長さの方向に直交する方向における最大長さである。そして、チクソ成形体１００の断面の観察像から、無作為に５０個の炭素繊維３００を抽出し、それらのアスペクト比を平均した値が平均アスペクト比である。観察像の取得には、例えば光学顕微鏡または電子顕微鏡が用いられる。

また、チクソ成形体１００の断面における炭素繊維３００の平均アスペクト比は、１．５以上２０．０以下であることが好ましく、２．０以上１５．０以下であることがより好ましく、３．０以上１０．０以下であることがさらに好ましい。これにより、炭素繊維３００は、形状効果がより大きくなるため、チクソ成形体１００に対し、より高い熱伝導性とより高い剛性とを与えることができる。なお、炭素繊維３００の平均アスペクト比が前記下限値を下回ると、炭素繊維３００の形状効果が薄れるため、チクソ成形体１００の熱伝導性や剛性を十分に高めることができないおそれがある。一方、炭素繊維３００の平均アスペクト比が前記上限値を上回ると、マトリックス部２００中における炭素繊維３００の分散性が低下するため、前述した効果を十分に得られなかったり、効果にムラができたりするおそれがある。

図１に示すチクソ成形体１００の断面の観察像において、表面１０１からの深さが１ｍｍの点を中心として、５００μｍ角の範囲Ａを設定する。範囲Ａの面積に対する、炭素繊維３００の面積の割合を、炭素繊維３００の面積分率Ｓ３とする。

このとき、面積分率Ｓ３は、前述したように、１．０％以上３０．０％以下である。面積分率Ｓ３を前記範囲内に設定することにより、炭素繊維３００による上述の効果、具体的には、チクソ成形体１００の熱伝導性および剛性を高めるという効果が得られる。したがって、面積分率Ｓ３が前記下限値を下回ると、炭素繊維３００が不足するため、上記のような効果が得られない。一方、面積分率Ｓ３が前記上限値を上回ると、炭素繊維３００が過剰になり、結果的にチクソ成形体１００の「靭性」が低下する。また、面積分率Ｓ３は、好ましくは５．０％以上２８．０％以下とされ、より好ましくは８．０％以上２６．０％以下とされる。

範囲Ａにおける面積分率Ｓ３は、次のようにして算出される。まず、範囲Ａにおいて、画像処理により、炭素繊維３００の範囲を抽出する。画像処理には、例えば画像解析ソフトウエアＯＬＹＭＰＵＳ Ｓｔｒｅａｍ等を用いることができる。また、観察像の拡大倍率は、３００倍以上であるのが好ましい。次に、範囲Ａの全面積に対する、炭素繊維３００の面積の割合を算出する。この割合が面積分率Ｓ３となる。

また、チクソ成形体１００の断面における炭素繊維３００の平均繊維長は、１５μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以上９０μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以上８５μｍ以下であることがさらに好ましい。これにより、炭素繊維３００は、マトリックス部２００中において良好な分散性を有するとともに、十分な形状効果を発揮する。その結果、チクソ成形体１００の全体において、高い熱伝導性および高い剛性が得られるとともに、それらの特性にムラが生じるのを抑制することができる。

なお、炭素繊維３００の繊維長は、チクソ成形体１００の断面において、炭素繊維３００の前述した長さのことである。そして、チクソ成形体１００の断面の観察像から、無作為に５０個の炭素繊維３００を抽出し、それらの繊維長を平均した値が平均繊維長である。観察像の取得には、例えば光学顕微鏡または電子顕微鏡が用いられる。

また、チクソ成形体１００の断面における炭素繊維３００の平均繊維幅は、２μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上１５μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以上１２μｍ以下であることがさらに好ましい。これにより、炭素繊維３００は、高弾性および高熱伝導率を有するとともに、マトリックス部２００中において良好な分散性を有する。

なお、炭素繊維３００の繊維幅は、チクソ成形体１００の断面において、炭素繊維３００の前述した幅のことである。そして、チクソ成形体１００の断面の観察像から、無作為に５０個の炭素繊維３００を抽出し、それらの繊維幅を平均した値が平均繊維幅である。観察像の取得には、例えば光学顕微鏡または電子顕微鏡が用いられる。

炭素繊維３００は、炭素を主成分とし、微細な黒鉛結晶構造を含む繊維であれば、いかなる繊維であってもよい。炭素繊維３００の具体例としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。

このうち、ＰＡＮ系炭素繊維は、高引張強度等の特徴があり、一方、ピッチ系炭素繊維は、高弾性率等の特徴がある。したがって、チクソ成形体１００に付与したい機械的特性に応じて、炭素繊維３００の種類を選択するようにしてもよい。

炭素繊維３００は、黒鉛結晶構造に由来する優れた機械的特性および熱的特性を有する。

例えば、炭素繊維３００の引張弾性率は、１５０ＧＰａ以上であることが好ましく、２００ＧＰａ以上であることがより好ましい。これにより、炭素繊維３００は、チクソ成形体１００に対して特に高い剛性を与えることができる。なお、炭素繊維３００の引張弾性率の上限値は、特に設定されなくてもよいが、炭素繊維３００の製造安定性等を考慮した場合、１２００ＧＰａ以下であることが好ましい。

炭素繊維３００の引張弾性率は、例えば、ＪＩＳ Ｒ ７６０６：２０００に規定されている試験方法に準拠して測定される。

また、炭素繊維３００の繊維長方向における熱伝導率は、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがより好ましい。これにより、炭素繊維３００は、チクソ成形体１００に対して特に高い熱伝導性を与えることができる。なお、炭素繊維３００の熱伝導率の上限値は、特に設定されなくてもよいが、炭素繊維３００の製造安定性等を考慮した場合、１２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが好ましい。

以上、第１実施形態に係るチクソ成形体１００について説明したが、断面には、マトリックス部２００および炭素繊維３００以外の添加材が含まれていてもよい。添加材としては、例えば、Ｍｇ以外の金属粉末、セラミック粉末、炭素粉末、ケイ素粉末等が挙げられる。この場合、チクソ成形体１００の断面における添加材の面積分率は、炭素繊維３００の面積分率より低いことが好ましく、２０．０％以下であることがより好ましく、１０．０％以下であることがさらに好ましい。

１．３．チクソ成形体の物性
チクソ成形体１００の引張弾性率（ヤング率）は、４０ＧＰａ以上であることが好ましく、４５ＧＰａ以上であることがより好ましい。引張弾性率が前記範囲内であるチクソ成形体１００は、比剛性が特に高いものとなる。このようなチクソ成形体１００は、軽量であり、かつ、高剛性であるため、例えば、自動車、航空機等の輸送機器に用いられる部品、携帯端末、ノートパソコン等のモバイル機器に用いられる部品、ロボットアームのような可動部品等に、好適である。

チクソ成形体１００の引張弾性率は、次のようにして計測される。まず、チクソ成形体１００から試験片を削り出す。次に、試験片を引張試験機に取り付け、２５℃において試験片に引張荷重を加える。次に、引張荷重を変動させたときの引張ひずみの変化量、および、引張荷重を変動させたときの引張応力の変化量、をそれぞれ算出する。そして、前者の変化量に対する後者の変化量の比を算出し、これをチクソ成形体１００の引張弾性率とする。なお、チクソ成形体１００の引張弾性率は、上記の計測方法以外の方法、例えば、共振法、超音波パルス法で測定された値であってもよい。

また、チクソ成形体１００の引張強さは、１８０ＭＰａ以上であることが好ましく、１９０ＭＰａ以上であることがより好ましい。さらに、チクソ成形体１００の０．２％耐力は、１５５ＭＰａ以上であるのが好ましく、１６５ＭＰａ以上であるのがより好ましい。

引張強さおよび０．２％耐力が前記範囲内であるチクソ成形体１００は、比強度が特に高いものとなる。このようなチクソ成形体１００は、軽量であり、かつ、高強度であるため、例えば、自動車、航空機等の輸送機器に用いられる部品、携帯端末、ノートパソコン等のモバイル機器に用いられる部品、ロボットアームのような可動部品等に、好適である。

チクソ成形体１００の引張強さおよび０．２％耐力は、次のようにして計測される。まず、チクソ成形体１００から試験片を削り出す。試験片としては、例えば、ＪＩＳに規定されている１３号試験片等が挙げられる。次に、試験片を引張試験機に取り付け、２５℃において試験片に加わった最大の力に対応する応力を算出する。得られた応力を、チクソ成形体１００の引張強さとする。また、計測によって得られる応力ひずみ曲線において、０．２％ひずみの点に対応する応力を、０．２％耐力とする。

チクソ成形体１００の表面のビッカース硬さは、６５以上であるのが好ましく、７０以上であるのがより好ましく、８０以上であるのがさらに好ましい。ビッカース硬さが前記範囲内であれば、表面硬度が高く、キズ等が付きにくいチクソ成形体１００を実現することができる。チクソ成形体１００の表面のビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に規定されたビッカース硬さ試験の方法に準じて測定される。なお、測定荷重は５ｋｇｆとする。

また、チクソ成形体１００の熱伝導率は、５３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるのが好ましく、５８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるのがより好ましく、６２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるのがさらに好ましい。このような熱伝導率を有するチクソ成形体１００は、例えば放熱性が求められる部位にも適用可能なものとなる。

なお、チクソ成形体１００の熱伝導率は、例えばレーザーフラッシュ法等により測定される。

１．４．第１実施形態が奏する効果
以上のように、第１実施形態に係るチクソ成形体１００は、マトリックス部２００と、炭素繊維３００と、を有する。マトリックス部２００は、Ｍｇを主成分とする。炭素繊維３００は、マトリックス部２００に分散している。そして、チクソ成形体１００の断面における炭素繊維３００の面積分率Ｓ３は、１．０％以上３０．０％以下である。

このような構成によれば、マトリックス部２００が持つ高い比剛性に、炭素繊維３００が持つ高い熱伝導率、高い弾性率および形状効果を加えることができる。その結果、熱伝導性および剛性が高いチクソ成形体１００を実現することができる。また、面積分率Ｓ３を前記範囲内に設定することで、炭素繊維３００の不足や過剰に伴う不具合を抑制することができる。

また、炭素繊維３００の平均繊維長は、１５μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。

これにより、炭素繊維３００は、マトリックス部２００中において良好な分散性を有するとともに、十分な形状効果を発揮する。その結果、チクソ成形体１００の全体において、高い熱伝導性および高い剛性が得られるとともに、それらの特性にムラが生じるのを抑制することができる。

また、炭素繊維３００の平均アスペクト比は、１．５以上２０．０以下であることが好ましい。

これにより、炭素繊維３００は、形状効果がより大きくなるため、チクソ成形体１００に対し、より高い熱伝導性とより高い剛性とを与えることができる。

２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係るチクソ成形体について説明する。
図２は、第２実施形態に係るチクソ成形体１００Ａを模式的に示す部分断面図である。

以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図２において、図１と同様の構成については、同一の符号を付している。

図２に示すチクソ成形体１００Ａは、マトリックス部２００および炭素繊維３００に加え、マトリックス部２００中に分散する第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００を有する。

２．１．第１Ｍｇ粒子部
第１Ｍｇ粒子部４００は、Ｍｇ_２Ｓｉを主成分とし、粒子状をなしている。Ｍｇ_２Ｓｉは、マトリックス部２００に比べて引張弾性率（ヤング率）が高い。このため、第１Ｍｇ粒子部４００は、チクソ成形体１００Ａの剛性を高めるための強化材として機能する。これにより、チクソ成形体１００Ａは、より高い剛性を有するものとなる。

Ｍｇ_２Ｓｉを主成分とするとは、第１Ｍｇ粒子部４００の断面に元素分析を行ったとき、原子数比でＭｇの含有率が最も高く、次いでＳｉの含有率が高いことを指す。元素分析には、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による定性定量分析が用いられる。第１Ｍｇ粒子部４００におけるＭｇおよびＳｉの合計含有率は、他の元素より高ければよいが、５０原子％超であるのが好ましく、６０原子％以上であるのがより好ましい。なお、定性定量分析における第１Ｍｇ粒子部４００の特定にあたっては、例えば、走査型電子顕微鏡や光学顕微鏡の観察像において、マトリックス部２００や炭素繊維３００とのコントラストや色調に基づく区別が可能である。また、第１Ｍｇ粒子部４００には、Ｍｇ_２Ｓｉ以外の添加物や不純物が含まれていてもよい。

また、第１Ｍｇ粒子部４００は、マトリックス部２００に含まれるＭｇ結晶の粗大化を抑制する機能も有する。このため、チクソ成形体１００Ａでは、マトリックス部２００においてＭｇ結晶の微細化が図られている。これにより、チクソ成形体１００Ａは、高い機械的強度を有するものとなる。

なお、第１Ｍｇ粒子部４００の断面形状は、特に限定されず、いかなる形状であってもよいが、平均アスペクト比は、２．０未満であることが好ましく、１．５以下であることがより好ましい。これにより、第１Ｍｇ粒子部４００は、チクソ成形体１００Ａに亀裂を生じさせる起点になりにくくなるため、チクソ成形体１００Ａの機械的強度を高める効果が得られる。また、Ｍｇ結晶の粗大化を抑制する効果がより顕著になる。

第１Ｍｇ粒子部４００のアスペクト比とは、チクソ成形体１００Ａの断面において、第１Ｍｇ粒子部４００の幅に対する長さの比である。長さとは、第１Ｍｇ粒子部４００の断面において取り得る最大長さであり、幅とは、その最大長さの方向に直交する方向における最大長さである。そして、チクソ成形体１００Ａの断面の観察像から、無作為に１０個の第１Ｍｇ粒子部４００を抽出し、それらのアスペクト比を平均した値が平均アスペクト比である。観察像の取得には、例えば光学顕微鏡または電子顕微鏡が用いられる。

２．２．第２Ｍｇ粒子部
第２Ｍｇ粒子部５００は、ＭｇＯを主成分とし、粒子状をなしている。ＭｇＯは、マトリックス部２００に比べて引張弾性率（ヤング率）が高い。このため、第２Ｍｇ粒子部５００は、チクソ成形体１００Ａの剛性を高めるための強化材として機能する。これにより、チクソ成形体１００Ａは、より高い剛性を有するものとなる。

ＭｇＯを主成分とするとは、第２Ｍｇ粒子部５００の断面に元素分析を行ったとき、原子数比でＭｇおよびＯのいずれか一方の含有率が最も高く、次いで他方の含有率が高いことを指す。元素分析には、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による定性定量分析が用いられる。第２Ｍｇ粒子部５００におけるＭｇおよびＯの合計含有率は、他の元素より高ければよいが、５０原子％超であるのが好ましく、６０原子％以上であるのがより好ましい。なお、定性定量分析における第２Ｍｇ粒子部５００の特定にあたっては、例えば、走査型電子顕微鏡や光学顕微鏡の観察像において、マトリックス部２００や炭素繊維３００、第１Ｍｇ粒子部４００とのコントラストや色調に基づく区別が可能である。また、第２Ｍｇ粒子部５００には、ＭｇＯ以外の添加物や不純物が含まれていてもよい。

また、第２Ｍｇ粒子部５００も、マトリックス部２００に含まれるＭｇ結晶の粗大化を抑制する機能を有する。このため、チクソ成形体１００Ａでは、マトリックス部２００においてＭｇ結晶の微細化が図られている。これにより、チクソ成形体１００Ａは、高い機械的強度を有するものとなる。

さらに、第２Ｍｇ粒子部５００は、第１Ｍｇ粒子部４００が樹枝状または針状に異常成長するのを阻害する機能も有する。この機能により、第１Ｍｇ粒子部４００は、等方的な形状になりやすく、平均アスペクト比の上昇が抑制される。

２．３．各粒子部の相互関係
図２に示すチクソ成形体１００Ａの断面の観察像において、表面１０１からの深さが１ｍｍの点を中心として、５００μｍ角の範囲Ａを設定する。範囲Ａの面積に対する、第１Ｍｇ粒子部４００の面積の割合（面積分率）をＳ１とし、第２Ｍｇ粒子部５００の面積の割合（面積分率）をＳ２とする。

このとき、面積分率Ｓ１および面積分率Ｓ２の合計は、０．２％以上３０．０％以下であるのが好ましく、０．５％以上１０．０％以下であるのがより好ましく、１．０％以上５．０％以下であるのがさらに好ましい。これにより、前述した強化材としての機能を持つ第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００の面積比率が最適化され、チクソ成形体１００Ａの剛性を特に高めることができる。また、第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００による、Ｍｇ結晶の粗大化を抑制する効果も、より大きくなるため、機械的強度が特に高いチクソ成形体１００Ａが得られる。

また、面積分率Ｓ２に対する面積分率Ｓ１の比Ｓ１／Ｓ２は、０．５以上４．０以下であることが好ましく、１．０以上２．５以下であることがより好ましく、１．１以上２．０以下であることがさらに好ましい。これにより、第１Ｍｇ粒子部４００が異常成長するのを阻害する第２Ｍｇ粒子部５００の機能がより強化される。

範囲Ａにおける面積分率Ｓ１および面積分率Ｓ２は、それぞれ次のようにして算出される。まず、範囲Ａにおいて、画像処理により、第１Ｍｇ粒子部４００の範囲および第２Ｍｇ粒子部５００の範囲を抽出するとともに、それらの合計の面積を算出する。画像処理には、例えば画像解析ソフトウエア、ＯＬＹＭＰＵＳ Ｓｔｒｅａｍ等を用いることができる。また、観察像の拡大倍率は、３００倍以上であるのが好ましい。次に、範囲Ａの全面積に対する、第１Ｍｇ粒子部４００の面積の割合および第２Ｍｇ粒子部５００の面積の割合をそれぞれ算出する。この割合が、面積分率Ｓ１および面積分率Ｓ２となる。

範囲Ａにおいて、面積分率Ｓ１および面積分率Ｓ２の合計をＳ１＋Ｓ２とする。このとき、Ｓ３／（Ｓ１＋Ｓ２）の比は、２．０以上５０．０以下であるのが好ましく、３．０以上３０．０以下であるのがより好ましく、４．０以上２０．０以下であるのがさらに好ましい。Ｓ３／（Ｓ１＋Ｓ２）の比を前記範囲内に設定することにより、炭素繊維３００と、第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００と、の量的バランスが良好になる。これにより、炭素繊維３００による効果と、第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００による効果とが、互いに阻害し合うことのないチクソ成形体１００Ａを実現することができる。このようなチクソ成形体１００Ａは、熱伝導性および剛性が特に高いものとなる。

また、第１Ｍｇ粒子部４００の平均粒径をＤ１とし、第２Ｍｇ粒子部５００の平均粒径をＤ２とする。平均粒径Ｄ１、Ｄ２は、それぞれ、０．１μｍ以上１０．０μｍ以下であるのが好ましく、０．１μｍ以上５．０μｍ以下であるのがより好ましい。平均粒径Ｄ１、Ｄ２が前記範囲内であれば、第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００は、チクソ成形体１００Ａに含まれていても、亀裂等の起点になりにくくなる。これにより、チクソ成形体１００Ａの機械的強度を損なうことなく、剛性を高めることができる。

平均粒径Ｄ１、Ｄ２は、次のようにして算出される。まず、範囲Ａにおいて、含まれている第１Ｍｇ粒子部４００の粒径および第２Ｍｇ粒子部５００の粒径を全て計測する。第１Ｍｇ粒子部４００の粒径とは、第１Ｍｇ粒子部４００の断面における、長軸の長さと、短軸の長さと、の中間値である。このようにして算出した粒径の平均値が、第１Ｍｇ粒子部４００の平均粒径Ｄ１である。第２Ｍｇ粒子部５００の粒径とは、第２Ｍｇ粒子部５００の断面における、長軸の長さと、短軸の長さと、の中間値である。このようにして算出した粒径の平均値が、第２Ｍｇ粒子部５００の平均粒径Ｄ２である。

３．チクソ成形法
次に、チクソ成形体を製造するチクソ成形法の一例について説明する。

チクソ成形法は、ペレット状またはチップ状の原材料をシリンダー内で加熱して液相と固相が共存した固液共存状態にした後、スクリューの回転によってチクソ性を発現させ、得られた半凝固物を金型に注入する成形法である。このようなチクソ成形法によれば、加熱とせん断とによって半凝固物の流動性が高められているため、例えばダイカスト法と比較して、薄肉な部品や複雑な形状の部品を成形できる。

前述したチクソ成形体は、マグネシウムを主成分とする成形体である。したがって、原材料には、マグネシウムを主成分とする材料が用いられる。

図３は、チクソ成形法に用いられる射出成形機の一例を示す断面図である。
図３に示すように、射出成形機１は、金型２と、ホッパー５と、加熱シリンダー７と、スクリュー８と、ノズル９と、を備える。金型２は、キャビティーＣｖを形成する。ホッパー５にチクソ成形用材料１０が投入されると、チクソ成形用材料１０は加熱シリンダー７へ供給される。加熱シリンダー７に供給されたチクソ成形用材料１０は、ヒーター６によって加熱されるとともに、スクリュー８によってせん断されながら移送される。これにより、チクソ成形用材料１０は半溶融し、スラリー化する。得られたスラリーは、ノズル９を介して、大気に触れることなく、金型２内のキャビティーＣｖへ射出される。そして、キャビティーＣｖに射出されたスラリーを冷却することにより、チクソ成形体が得られる。

なお、ホッパー５には、チクソ成形用材料１０とともに、それ以外の材料が投入されてもよい。

４．第３実施形態
次に、第３実施形態に係るチクソ成形用材料について説明する。

図４は、第３実施形態に係るチクソ成形用材料１０を模式的に示す断面図である。図５は、図４の部分拡大図である。

図４に示すチクソ成形用材料１０は、チップ状をなす金属体１１と、金属体１１の表面に設けられた被覆部１２と、金属体１１と被覆部１２との間に介在する接着部１３と、を有する。

被覆部１２は、図４に示すように、複数の炭素繊維片１４を含む。炭素繊維片１４は、金属体１１の表面に設けられる。炭素繊維片１４は、炭素繊維の短繊維である。炭素繊維片１４の具体例としては、チョップドカーボンファイバー、ミルドカーボンファイバー等が挙げられる。前述したチクソ成形体１００の炭素繊維３００は、主に、この炭素繊維片１４に由来する。

接着部１３は、図５に示すように、金属体１１と炭素繊維片１４との間に介在する有機バインダー１６である。接着部１３は、図５に示すように、金属体１１と炭素繊維片１４との間や炭素繊維片１４同士の間に侵入し、これらを接着するように作用する。

このようなチクソ成形用材料１０を用いて、チクソ成形を行うことにより、接着部１３の作用により、炭素繊維片１４の脱落が抑制される。このため、加熱シリンダー７内で金属体１１の半溶融物と炭素繊維片１４とが均一に混合されやすくなる。これにより、半溶融物中に炭素繊維片１４が均一に分散する。その結果、図１に示すように、マトリックス部２００中に分散した炭素繊維３００を有するチクソ成形体１００を製造することができる。

チクソ成形用材料１０における炭素繊維片１４の含有率は、前述したチクソ成形体１００における炭素繊維３００の面積分率Ｓ３と同様である。チクソ成形用材料１０における炭素繊維片１４の含有率は、１質量％以上２０質量％以下とできる。また、炭素繊維片１４の含有率は、好ましくは５質量％以上１８質量％以下とされ、より好ましくは８質量％以上１５質量％以下とされる。

４．１．金属体
金属体１１は、例えば、鋳型等で鋳込みされたＭｇ基合金を、切削または切断等することによって得られる切片である。なお、金属体１１の製造方法は、これに限定されない。

金属体１１の構成材料には、Ｍｇを主成分とする材料を用いる。この金属体１１は、主に、チクソ成形体１００が有するマトリックス部２００を生成する。

前述した添加成分は、金属体１１において、単体、合金、酸化物、金属間化合物等の状態で存在し得る。また、添加成分は、金属体１１中において、ＭｇまたはＭｇ合金等の金属組織の結晶粒界に偏析していてもよいし、均一に分散していてもよい。

金属体１１の平均粒径は、特に限定されないが、０．５ｍｍ以上であるのが好ましく、１．５ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であるのがより好ましい。平均粒径を前記範囲内に設定することで、射出成形機１の加熱シリンダー７内におけるブリッジ等の発生を抑制することができる。

なお、金属体１１の平均粒径は、金属体１１の投影面積と同じ面積を持つ円の直径の平均値である。平均値は、無作為に選択した１００個以上の金属体１１から算出される。

金属体１１の平均アスペクト比は、５．０以下であるのが好ましく、４．０以下であるのがより好ましい。このような平均アスペクト比を有する金属体１１は、加熱シリンダー７内における充填性を高めるとともに、加熱時の温度均一性が良好になる。その結果、機械的特性が高く、かつ、寸法精度の高いチクソ成形体１００が得られる。

なお、金属体１１の平均アスペクト比は、金属体１１の投影像において、長径／短径により算出されるアスペクト比の平均値である。平均値は、無作為に選択した１００個以上の金属体１１から算出される。また、長径とは、投影像においてとり得る最大の長さであり、短径とは、長径に直交する方向の最大の長さである。

また、金属体１１には、必要に応じて、任意の表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、例えば、プラズマ処理、コロナ処理、オゾン処理、紫外線照射処理、粗面化処理等が挙げられる。

４．２．被覆部
被覆部１２は、複数の炭素繊維片１４を含む。本実施形態では、図４に示すように、複数の炭素繊維片１４が金属体１１の表面を覆うように分布することで、被覆部１２を構成している。被覆部１２は、金属体１１の表面全体を覆っているのが好ましいが、表面の一部のみを覆っていてもよい。

炭素繊維片１４は、チクソ成形に供されると、半溶融物中に分散する。また、炭素繊維片１４は、チクソ成形時に気化する可能性が低く、成形不良の原因になるのを抑制することができる。

炭素繊維片１４の構成材料、平均アスペクト比、平均繊維長および平均繊維径は、前述した炭素繊維３００の構成材料、平均アスペクト比、平均繊維長および平均繊維幅と同様である。

例えば、炭素繊維片１４の平均繊維長は、１５μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以上９０μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以上８５μｍ以下であることがさらに好ましい。これにより、炭素繊維片１４は、前述した炭素繊維３００の平均繊維長を最適化することができる。また、炭素繊維片１４を金属体１１の表面に付着させたとき、炭素繊維片１４を均一に分布させることができ、かつ、炭素繊維片１４が脱落しにくくなる。なお、炭素繊維片１４の平均繊維長が前記上限値を上回ると、炭素繊維片１４が塊になったり、炭素繊維片１４が脱落しやすくなったりするおそれがある。

金属体１１に対する炭素繊維片１４の添加量は、製造しようとするチクソ成形体１００のマトリックス部２００と炭素繊維３００との存在比に応じて、適宜設定される。

被覆部１２は、炭素繊維片１４以外の物質を含んでいてもよい。その場合、炭素繊維片１４以外の物質の含有量は、質量比で炭素繊維片１４の含有量未満であればよく、好ましくは炭素繊維片１４の２０質量％以下とされ、より好ましくは１０質量％以下とされる。

また、炭素繊維片１４は、構成材料が異なる２種類以上の炭素繊維片が混合された混合繊維片であってもよい。

さらに、炭素繊維片１４には、必要に応じて、任意の表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、例えば、プラズマ処理、コロナ処理、オゾン処理、紫外線照射処理、粗面化処理、カップリング剤処理等が挙げられる。

４．３．接着部
接着部１３は、有機バインダー１６を含み、図５に示すように、金属体１１と炭素繊維片１４との間や炭素繊維片１４同士の間に介在する。

有機バインダー１６としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、ワックス類、アルコール類、高級脂肪酸、脂肪酸金属、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、非イオン性界面活性剤、シリコーン系滑剤等が用いられる。また、有機バインダー１６は、これらの成分の少なくとも１種と他の成分とを含む混合物であってもよいし、これらの成分を２種以上含む混合物であってもよい。

このうち、有機バインダー１６は、ワックス類を含むことが好ましく、パラフィンワックスまたはその誘導体を含むことがより好ましい。ワックス類は良好な結着性を有する。

ワックス類としては、例えば、キャンデリラワックス、カルナバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油のような植物系ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろうのような動物系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト、セレシンのような鉱物系ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムのような石油系ワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックスのような合成炭化水素、モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体のような変性ワックス、硬化ひまし油、硬化ひまし油誘導体のような水素化ワックス、１２－ヒドロキシステアリン酸のような脂肪酸、ステアリン酸アミドのような酸アミド、無水フタル酸エステルのようなエステル等の合成ワックスが挙げられる。

４．４．第３実施形態が奏する効果
以上のように、第３実施形態に係るチクソ成形用材料１０は、金属体１１と、炭素繊維片１４と、接着部１３と、を有する。金属体１１は、Ｍｇを主成分とする。炭素繊維片１４は、金属体１１の表面に付着する。接着部１３は、金属体１１と炭素繊維片１４との間に介在している。そして、炭素繊維片１４の含有率が、１質量％以上２０質量％以下である。

このようなチクソ成形用材料１０によれば、炭素繊維片１４が持つ高い熱伝導率、高い弾性率および形状効果が、金属体１１が持つ高い比剛性に付加される。その結果、熱伝導性および剛性が高いチクソ成形体１００を製造可能なチクソ成形用材料１０が得られる。

また、炭素繊維片１４の平均繊維長は、１５μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。これにより、製造されるチクソ成形体１００において炭素繊維３００の平均繊維長を最適化することができる。その結果、熱伝導性および剛性が特に高いチクソ成形体１００を製造可能なチクソ成形用材料１０が得られる。また、炭素繊維片１４を金属体１１の表面に付着させたとき、炭素繊維片１４を均一に分布させることができ、かつ、炭素繊維片１４が脱落しにくくなる。

５．第４実施形態
次に、第４実施形態に係るチクソ成形用材料について説明する。

図６は、第４実施形態に係るチクソ成形用材料１０Ａを模式的に示す部分拡大断面図である。

以下、第４実施形態について説明するが、以下の説明では、第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図６において第３実施形態と同様の構成については、図４および図５と同一の符号を付している。

図６に示すチクソ成形用材料１０Ａは、接着部１３の構成が異なる以外、図４および図５に示すチクソ成形用材料１０と同様である。

図６に示す接着部１３は、図４および図５に示す有機バインダー１６に代えて、粒子状をなす介在粒子１５を含む。介在粒子１５は、図６に示すように、金属体１１と炭素繊維片１４との間や炭素繊維片１４同士の間に侵入し、これらを接着するように作用する。

介在粒子１５は、平均粒径が炭素繊維片１４の平均繊維径より小さく、酸化ケイ素を主成分とする粒子である。本明細書において「酸化ケイ素」とは、ＳｉＯ_ｘ（０＜ｘ≦２）という組成式で表される物質を指す。このような介在粒子１５は、微小であることから、金属体１１と炭素繊維片１４との間や炭素繊維片１４同士の間に、容易に入り込む。また、介在粒子１５は、比表面積が非常に広いことから、金属体１１および炭素繊維片１４の双方と強く相互作用すると考えられる。相互作用の例としては、水素結合、ファンデルワールス力のような分子間力や、介在粒子１５の集合体が金属体１１の表面に存在する凹凸に入り込むことで生じるアンカー効果等が挙げられる。特に酸化ケイ素を含有する介在粒子１５の表面には、高密度の水酸基が存在する。この水酸基が金属体１１や炭素繊維片１４との間で水素結合を生じ、これが相互作用の駆動力になると考えられる。このような相互作用により、接着部１３は、金属体１１の表面に炭素繊維片１４を固定する機能を有することになる。

このような接着部１３を有するチクソ成形用材料１０では、介在粒子１５を介して金属体１１と炭素繊維片１４との間がより強固に固定されるため、炭素繊維片１４が脱落しにくい。このため、チクソ成形においてチクソ成形用材料１０が加熱シリンダー７内に投入されたとき、金属体１１の半溶融物と炭素繊維片１４とが均一に混合されやすくなる。これにより、チクソ成形体１００Ａ中に炭素繊維片１４および介在粒子１５を均一に分散させることができる。

介在粒子１５が含む酸化ケイ素は、気化しにくく、かつ、チクソ成形体１００Ａに取り込まれると、マグネシウムと化合して、前述した強化材として機能する第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００を生成する。このため、気化に伴う成形不良の発生が抑制されるとともに、機械的特性に優れたチクソ成形体１００Ａが得られる。

酸化ケイ素を主成分とするとは、介在粒子１５に元素分析を行ったとき、原子数比でＳｉおよびＯのいずれか一方の含有率が最も高く、次いで他方の含有率が高いことを指す。元素分析には、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による定性定量分析が用いられる。介在粒子１５におけるＳｉおよびＯの合計含有率は、他の元素より高ければよいが、５０原子％超であるのが好ましく、６０原子％以上であるのがより好ましく、８０原子％以上であるのがさらに好ましい。

介在粒子１５には、酸化ケイ素以外に不純物が含まれていてもよい。不純物の許容量は、介在粒子１５の３０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましい。これにより、不純物による上記効果の阻害が十分に低減される。

なお、介在粒子１５は、無機系酸化物を含有する粒子であってもよい。無機系酸化物としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等が挙げられ、これらの少なくとも１種を含む複合材料であってもよい。

介在粒子１５の平均粒径は、前述したように、炭素繊維片１４の平均繊維径より小さければよい。具体的には、介在粒子１５の平均粒径は、炭素繊維片１４の平均繊維径の２０％以下であるのが好ましく、１０％以下であるのがより好ましく、５％以下であるのがさらに好ましい。これにより、介在粒子１５は、金属体１１と炭素繊維片１４との間や炭素繊維片１４同士の間に、特に入り込みやすくなる。また、介在粒子１５の比表面積も特に大きくなる。

なお、下限値は、必ずしも設定されていなくてもよいが、介在粒子１５同士が凝集しやすくなること、介在粒子１５の取り扱いが難しくなること等の理由から、炭素繊維片１４の０．０１％以上であるのが好ましく、０．０５％以上であるのがより好ましく、０．１０％以上であるのがさらに好ましい。

また、介在粒子１５の平均粒径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるのが好ましく、１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であるのがより好ましく、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。平均粒径が前記範囲内であれば、介在粒子１５は、金属体１１と炭素繊維片１４との間や炭素繊維片１４同士の間に、特に入り込みやすくなる。また、介在粒子１５の比表面積も特に大きくなる。さらに、平均粒径が前記範囲内であれば、介在粒子１５同士の凝集が抑制される。

介在粒子１５の平均粒径は、顕微鏡で拡大観察した介在粒子１５の観察像から、介在粒子１５の長軸の長さと短軸の長さとの中間値を粒径として測定し、１００個以上の測定データを平均した値である。なお、顕微鏡には、例えば走査型電子顕微鏡や光学顕微鏡が好ましく用いられる。

金属体１１に対する介在粒子１５の添加量は、製造しようとするチクソ成形体１００Ａのマトリックス部２００と第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００との存在比に応じて、適宜設定される。金属体１１に対する介在粒子１５の添加量の比率は、０．１質量％以上５．０質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上２．０質量％以下であることがより好ましい。

なお、介在粒子１５は、構成材料が異なる２種類以上の粒子が混合された混合粒子であってもよい。また、その場合、粒子の種類ごとに粒径が異なっていてもよい。

また、介在粒子１５には、必要に応じて、任意の表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、例えば、プラズマ処理、コロナ処理、オゾン処理、紫外線照射処理、粗面化処理、カップリング剤処理等が挙げられる。

なお、接着部１３は、介在粒子１５以外の物質を含んでいてもよい。その場合、介在粒子１５以外の物質の含有量は、質量比で介在粒子１５の含有量未満であればよく、好ましくは介在粒子１５の１０質量％以下とされ、より好ましくは５質量％以下とされる。

介在粒子１５以外の物質としては、例えば前述した有機バインダーが挙げられる。有機バインダーは、介在粒子１５による炭素繊維片１４の固定を補強し、接着部１３の接着力を高める。また、介在粒子１５と有機バインダーとを併用することで、有機バインダーの使用量を抑えつつ、上記の効果を享受することができる。

５．１．第４実施形態が奏する効果
以上のように、接着部１３は、有機バインダー、および、無機系酸化物を含有する介在粒子１５、の少なくとも一方を含むことが好ましい。

これにより、接着部１３は、金属体１１と炭素繊維片１４との間をより強固に接着する。その結果、金属体１１から炭素繊維片１４が脱落しにくくなり、最終的に、炭素繊維片１４が均一に分散したチクソ成形体１００、１００Ａを製造可能なチクソ成形用材料１０、１０Ａが得られる。

また、介在粒子１５は、例えば酸化ケイ素を含有する場合、前述したチクソ成形体１００Ａが含む第１Ｍｇ粒子部４００や第２Ｍｇ粒子部５００を析出させる。これらは、チクソ成形体１００Ａの剛性をさらに高めることに寄与する。

６．チクソ成形用材料の製造方法
次に、上述したチクソ成形用材料１０、１０Ａを製造する方法の一例について説明する。

図７は、チクソ成形用材料１０、１０Ａの製造方法を説明するための工程図である。
図７に示すチクソ成形用材料１０、１０Ａの製造方法は、準備工程Ｓ１０２と、撹拌工程Ｓ１０４と、乾燥工程Ｓ１０６と、を有する。

６．１．準備工程
準備工程Ｓ１０２では、金属体１１と、炭素繊維片１４と、接着部１３の原材料と、分散媒と、を含む混合物を準備する。この混合物は、十分な量の分散媒を用いて、金属体１１、炭素繊維片１４および接着部１３の原材料を分散させた分散液である。接着部１３の原材料は、介在粒子１５および有機バインダー１６の少なくとも一方である。

分散媒は、金属体１１、炭素繊維片１４および接着部１３の原材料を変質させないものであれば、特に限定されない。分散媒の例としては、水、イソプロピルアルコール、アセトン等が挙げられる。なお、本工程では、あらかじめ作製された混合物を用意してもよい。また、分散媒に水を含めることで、金属体１１、炭素繊維片１４および介在粒子１５の表面に、より高密度の水酸基を導入することができる。

６．２．撹拌工程
撹拌工程Ｓ１０４では、混合物を撹拌する。撹拌には、例えば、撹拌棒や撹拌子等を用いる方法、混合物を収容した容器に蓋をした状態で振とうする方法等が用いられる。このような撹拌により、介在粒子１５を介して金属体１１の表面に炭素繊維片１４を付着させることができる。なお、炭素繊維片１４の一部は、介在粒子１５を介することなく、金属体１１の表面に直接付着してもよい。また、炭素繊維片１４は、この段階では、弱い付着力で金属体１１の表面に付着していてもよい。
また、撹拌により、金属体１１同士、炭素繊維片１４同士および介在粒子１５同士が凝集して塊になるのを抑制することができる。

６．３．乾燥工程
乾燥工程Ｓ１０６では、混合物を乾燥させる。これにより、介在粒子１５や有機バインダー１６を介して金属体１１の表面に付着していた炭素繊維片１４は、金属体１１に対してより強固に付着する。例えば、介在粒子１５の表面に存在する水酸基、および、金属体１１や炭素繊維片１４との表面に存在する水酸基と、の間が、水素結合等による弱い付着力で結びついているとき、本工程を経ることで、脱水縮合が生じ、より強い付着力で結びつくことになる。例えば、介在粒子１５の表面にはシラノール基が存在している。したがって、本工程を経ると、シラノール基に脱水縮合が生じ、介在粒子１５同士の間にシロキサン結合が生成され、介在粒子１５が接着剤のように作用する。このようにして、炭素繊維片１４が金属体１１に固定される。また、有機バインダー１６は、乾燥工程Ｓ１０６での加熱による溶融、固化を経て、炭素繊維片１４を金属体１１に固定させる。

乾燥には、混合物を加熱する方法、混合物をガスに曝す方法等が用いられる。このうち、混合物を加熱する場合には、例えば、ホットバス等を用いて混合物を入れた容器全体を加熱すればよい。なお、乾燥工程Ｓ１０６では、混合物中の全ての分散媒を除去してもよいが、一部の分散媒が除去されずに残ってもよい。
以上のようにして、チクソ成形用材料１０、１０Ａが得られる。なお、混合物が有機バインダー１６を含む場合には、乾燥工程Ｓ１０６の後、チクソ成形用材料１０、１０Ａに脱脂処理を施すようにしてもよい。

以上、本発明のチクソ成形体およびチクソ成形用材料を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明のチクソ成形体およびチクソ成形用材料は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、前記実施形態に任意の構成物が付加されたものであってもよい。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
７．チクソ成形体の製造
７．１．サンプルＮｏ．１
まず、金属体としてのマグネシウム合金チップと、炭素繊維片としてのピッチ系炭素短繊維と、介在粒子としての酸化ケイ素粒子と、分散媒としてのＩＰＡ（イソプロピルアルコール）と、を混合し、混合物を得た。なお、マグネシウム合金チップには、株式会社日本マテリアル製のＡＺ９１Ｄ合金で構成された４ｍｍ×２ｍｍ×１ｍｍのチップを用いた。なお、ＡＺ９１Ｄ合金は、９質量％のＡｌおよび１質量％のＺｎを含むＭｇ基合金である。酸化ケイ素粒子には、ＩＰＡ中にコロイド状に分散してなるコロイダルシリカを用いた。
なお、その他のチクソ成形用材料の製造条件は、表１に示す通りである。

次に、混合物を撹拌した。撹拌には、混合物を収容した容器を振とうする方法を用いた。

次に、撹拌した混合物を加熱し、乾燥させた。これにより、チクソ成形用材料を得た。
次に、得られたチクソ成形用材料を射出成形機に投入してチクソ成形を行い、サンプルＮｏ．１のチクソ成形体を得た。射出成形機には、株式会社日本製鋼所製、マグネシウム射出成形機ＪＬＭ７５ＭＧを使用した。表２にチクソ成形体断面の面積分率を示す。

７．２．サンプルＮｏ．２～１１
チクソ成形用材料の製造条件およびチクソ成形体の製造条件を表１および表２に示すように変更した以外は、サンプルＮｏ．１の場合と同様にしてサンプルＮｏ．２～１１のチクソ成形体を得た。

７．３．サンプルＮｏ．１２
介在粒子としての酸化ケイ素粒子に加え、有機バインダーとしてのパラフィンワックスを添加したい以外は、サンプルＮｏ．５の場合と同様にしてサンプルＮｏ．１２のチクソ成形体を得た。なお、金属体に対する有機バインダーの添加比率は、０．３質量％とした。

７．４．サンプルＮｏ．１３
チクソ成形用材料の製造条件およびチクソ成形体の製造条件を表１および表２に示すように変更した以外は、サンプルＮｏ．１の場合と同様にしてサンプルＮｏ．１３のチクソ成形体を得た。

７．５．サンプルＮｏ．１４
介在粒子に代えて、有機バインダーとしてのパラフィンワックスを添加した以外は、サンプルＮｏ．５の場合と同様にしてサンプルＮｏ．１４のチクソ成形体を得た。なお、金属体に対する有機バインダーの添加比率は、０．３質量％とした。

７．６．サンプルＮｏ．１５、１６
チクソ成形用材料の製造条件およびチクソ成形体の製造条件を表１および表２に示すように変更した以外は、サンプルＮｏ．１４の場合と同様にしてサンプルＮｏ．１５、１６のチクソ成形体を得た。

７．７．サンプルＮｏ．１７、１８
炭素繊維片に代えて表１に示すグラファイト粉末を用いるようにした以外は、サンプルＮｏ．１の場合と同様にしてサンプルＮｏ．１７、１８のチクソ成形体を得た。

７．８．サンプルＮｏ．１９～２１
チクソ成形用材料の製造条件およびチクソ成形体の製造条件を表１および表２に示すように変更した以外は、サンプルＮｏ．１の場合と同様にしてサンプルＮｏ．１９～２１のチクソ成形体を得た。

７．９．サンプルＮｏ．２２
マグネシウム合金チップを、そのまま、サンプルＮｏ．２２のチクソ成形用材料とみなした。

なお、表１および表２では、各サンプルＮｏ．のチクソ成形体のうち、本発明に相当するものについては「実施例」、本発明に相当しないものについては「比較例」とした。

８．チクソ成形体の分析結果
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体を切断し、切断面を光学顕微鏡で観察した。そして、観察像から、マトリックス部、炭素繊維、第１Ｍｇ粒子部および第２Ｍｇ粒子部を特定した。

次に、第１Ｍｇ粒子部の面積分率Ｓ１、第２Ｍｇ粒子部の面積分率Ｓ２、および、炭素繊維の面積分率Ｓ３を算出した。そして、Ｓ１＋Ｓ２、Ｓ１／Ｓ２、および、Ｓ３／（Ｓ１＋Ｓ２）をそれぞれ算出した。算出結果を表２に示す。なお、サンプルＮｏ．１７、１８については、記載の便宜上、グラファイト粉末の平均粒径および平均アスペクト比を、表１の平均繊維径および平均繊維長ならびに平均アスペクト比の欄に記載している。同様に、チクソ成形体におけるグラファイト粒子の面積分率を、表２の「炭素繊維の面積分率Ｓ３」の欄に記載している。

９．チクソ成形体の評価結果
９．１．熱伝導性
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体について、熱伝導率を測定した。そして、測定結果を以下の評価基準に照らして評価した。なお、この評価は、サンプルＮｏ．２２の試験片の熱伝導率に対する相対評価とした。

Ａ：熱伝導率が特に高い
Ｂ：熱伝導率が高い
Ｃ：熱伝導率がやや高い
Ｄ：熱伝導率がやや低い
Ｅ：熱伝導率が低い
Ｆ：熱伝導率が特に低い
評価結果を表２に示す。

９．２．剛性
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体について、引張弾性率（ヤング率）を測定した。そして、測定結果を以下の評価基準に照らして評価した。なお、この評価は、サンプルＮｏ．２２の試験片の引張弾性率に対する相対評価とした。

Ａ：ヤング率が特に高い
Ｂ：ヤング率が高い
Ｃ：ヤング率がやや高い
Ｄ：ヤング率がやや低い
Ｅ：ヤング率が低い
Ｆ：ヤング率が特に低い
評価結果を表２に示す。

表２に示すように、各実施例で得られたチクソ成形体では、各比較例で得られたチクソ成形体に比べて、熱伝導性および剛性が高いことが認められた。また、チクソ成形用材料に介在粒子を添加した場合、添加しなかった場合に比べて、剛性の向上が顕著であった。

１…射出成形機、２…金型、５…ホッパー、６…ヒーター、７…加熱シリンダー、８…スクリュー、９…ノズル、１０…チクソ成形用材料、１０Ａ…チクソ成形用材料、１１…金属体、１２…被覆部、１３…接着部、１４…炭素繊維片、１５…介在粒子、１６…有機バインダー、１００…チクソ成形体、１００Ａ…チクソ成形体、１０１…表面、２００…マトリックス部、３００…炭素繊維、４００…第１Ｍｇ粒子部、５００…第２Ｍｇ粒子部、Ａ…範囲、Ｃｖ…キャビティー、Ｓ１０２…準備工程、Ｓ１０４…撹拌工程、Ｓ１０６…乾燥工程

Claims (6)

1. Ｍｇを主成分とするマトリックス部と、
   前記マトリックス部に分散する炭素繊維と、
   を有し、
   断面における前記炭素繊維の面積分率が、１．０％以上３０．０％以下であることを特徴とするチクソ成形体。
2. 前記炭素繊維の平均繊維長は、１５μｍ以上１５０μｍ以下である請求項１に記載のチクソ成形体。
3. 前記炭素繊維の平均アスペクト比は、１．５以上２０．０以下である請求項１または２に記載のチクソ成形体。
4. Ｍｇを主成分とする金属体と、
   前記金属体の表面に付着する炭素繊維片と、
   前記金属体と前記炭素繊維片との間に介在する接着部と、
   を有し、
   前記炭素繊維片の含有率が、１質量％以上２０質量％以下であることを特徴とするチクソ成形用材料。
5. 前記炭素繊維片の平均繊維長は、１５μｍ以上１５０μｍ以下である請求項４に記載のチクソ成形用材料。
6. 前記接着部は、有機バインダー、および、無機系酸化物を含有する介在粒子、の少なくとも一方を含む請求項４または５に記載のチクソ成形用材料。

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