JP2591688B2 - 繊維強化金属複合材料の製造方法 - Google Patents
繊維強化金属複合材料の製造方法Info
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- JP2591688B2 JP2591688B2 JP33009490A JP33009490A JP2591688B2 JP 2591688 B2 JP2591688 B2 JP 2591688B2 JP 33009490 A JP33009490 A JP 33009490A JP 33009490 A JP33009490 A JP 33009490A JP 2591688 B2 JP2591688 B2 JP 2591688B2
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- Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属強化用繊維成形体への金属溶湯の浸透
が容易であり、繊維と金属が充分密着したガス欠陥のな
い繊維強化金属複合材料の製造方法に関する。
が容易であり、繊維と金属が充分密着したガス欠陥のな
い繊維強化金属複合材料の製造方法に関する。
（従来の技術とその問題点） 繊維強化金属複合材料の製造方法としては、金型内に
繊維成形体を配置し、金属溶湯を圧入して繊維成形体内
に金属溶湯を浸透させる高圧鋳造法が知られている。こ
の方法においては、繊維成形体内のガスを除去したり、
繊維成形体の形を保持する必要がある。
繊維成形体を配置し、金属溶湯を圧入して繊維成形体内
に金属溶湯を浸透させる高圧鋳造法が知られている。こ
の方法においては、繊維成形体内のガスを除去したり、
繊維成形体の形を保持する必要がある。
これまでに、金型内に配置された繊維成形体内のガス
を排気し、減圧下で金属溶湯を含浸させ、その後高圧下
で凝固させる方法が提案されている（特開昭60−6265
号）。しかし、この方法では、金属溶湯と繊維との濡れ
が悪い場合、あるいは金属複合材料の繊維体積率が大き
い場合には、減圧下で金属溶湯を含浸させることが困難
である。
を排気し、減圧下で金属溶湯を含浸させ、その後高圧下
で凝固させる方法が提案されている（特開昭60−6265
号）。しかし、この方法では、金属溶湯と繊維との濡れ
が悪い場合、あるいは金属複合材料の繊維体積率が大き
い場合には、減圧下で金属溶湯を含浸させることが困難
である。
その他、金型内に設けられた排気手段に直接繊維成形
体を接触させ、吸引することによって繊維成形体を排気
手段に固定するとともに繊維成形体内のガスを排気しな
がら金属溶湯を給湯し、加圧含浸させる方法が提案され
ている（特開昭61−257442号）。この方法においては、
排気手段に直接繊維成形体を接触、固定するために、予
熱繊維成形体の接触部分の温度が低下し、従って、金属
溶湯を均一に含浸させることが困難であり、繊維成形体
の変形が起き不都合である。
体を接触させ、吸引することによって繊維成形体を排気
手段に固定するとともに繊維成形体内のガスを排気しな
がら金属溶湯を給湯し、加圧含浸させる方法が提案され
ている（特開昭61−257442号）。この方法においては、
排気手段に直接繊維成形体を接触、固定するために、予
熱繊維成形体の接触部分の温度が低下し、従って、金属
溶湯を均一に含浸させることが困難であり、繊維成形体
の変形が起き不都合である。
（問題点を解決するための技術的手段） 本発明は、繊維成形体の予熱温度を保ち、成形体内の
ガスを排気しながら金属溶湯を圧入、浸透させ、繊維と
金属が充分密着したガス欠陥のない繊維強化金属複合材
料の製造方法を提供する。
ガスを排気しながら金属溶湯を圧入、浸透させ、繊維と
金属が充分密着したガス欠陥のない繊維強化金属複合材
料の製造方法を提供する。
本発明は、繊維成形体内に金属溶湯を圧入する高圧鋳
造法によって繊維強化金属複合材料を製造する際に、金
型内に吸引排気のための排気口及び排気口を覆う多孔体
が設けられ、多孔体が部分的に接合された繊維成形体を
予熱し、この繊維成形体部の多孔体と金型内に設けられ
た排気口部の多孔体とを重ね合わせてから金型内に金属
溶湯を給湯し、排気口部の多孔体及び繊維成形体部の多
孔体を通して繊維成形体内のガスを吸引、排気しながら
金属溶湯を繊維成形体内に圧入することを特徴とする繊
維強化金属複合材料の製造方法に関する。
造法によって繊維強化金属複合材料を製造する際に、金
型内に吸引排気のための排気口及び排気口を覆う多孔体
が設けられ、多孔体が部分的に接合された繊維成形体を
予熱し、この繊維成形体部の多孔体と金型内に設けられ
た排気口部の多孔体とを重ね合わせてから金型内に金属
溶湯を給湯し、排気口部の多孔体及び繊維成形体部の多
孔体を通して繊維成形体内のガスを吸引、排気しながら
金属溶湯を繊維成形体内に圧入することを特徴とする繊
維強化金属複合材料の製造方法に関する。
本発明で使用される繊維成形体は、例えば、炭化ケイ
素繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、Si−Ti
−Ｃ−Ｏ繊維（宇部興産（株）製チラノ繊維：登録商
標）、あるいはウェスカーを用いて製造することができ
る。
素繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、Si−Ti
−Ｃ−Ｏ繊維（宇部興産（株）製チラノ繊維：登録商
標）、あるいはウェスカーを用いて製造することができ
る。
本発明の金属複合材料の製造に使用する金属として
は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネ
シウム、マグネシウム合金が挙げられる。
は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネ
シウム、マグネシウム合金が挙げられる。
本発明の高圧鋳造法で使用される金型の具体例は、第
１図に示されている。金型１内の底面に吸引排気のため
の排気口２が設けられ、排気のための吸引装置３に接続
されている。また、金型内の排気口を覆うための多孔体
４が排気口部に設けられている。
１図に示されている。金型１内の底面に吸引排気のため
の排気口２が設けられ、排気のための吸引装置３に接続
されている。また、金型内の排気口を覆うための多孔体
４が排気口部に設けられている。
排気口２に設けられた多孔体４は、吸引によって容易
にガスを通すが、金属溶湯を通さないような小孔を多数
有する耐熱成形体である。この多孔体の具体例として
は、シリカ、ジルコニア、アルミナなどの酸化物、鉄、
ニッケル、銅などの金属、あるいは炭化ケイ素、グラフ
ァイトなどの炭化物からなる成形体を挙げることができ
る。容易に手に入るレンガ、金属フィルターなどを直接
用いることもできる。また、所望の形状、大きさの多孔
体は、通常良く知られた成形法によって製造することが
できる。たとえば酸化物の場合、酸化物粉末を水ガラス
のような無機接着剤を用いて成形後、焼結する。金属の
場合は、例えば、特開平１−215933号の記載のように、
発砲金属にショットブラストを行って多孔体を製造する
ことができる。多孔体の体積率は、30〜70％が好まし
く、体積率が過度に小さ過ぎると金属溶湯が通過し、さ
らに多孔体の機械強度が弱いために鋳造圧で多孔体が破
壊される。また、体積率が過度に大き過ぎると、ガスの
吸引排気に長時間を要する。
にガスを通すが、金属溶湯を通さないような小孔を多数
有する耐熱成形体である。この多孔体の具体例として
は、シリカ、ジルコニア、アルミナなどの酸化物、鉄、
ニッケル、銅などの金属、あるいは炭化ケイ素、グラフ
ァイトなどの炭化物からなる成形体を挙げることができ
る。容易に手に入るレンガ、金属フィルターなどを直接
用いることもできる。また、所望の形状、大きさの多孔
体は、通常良く知られた成形法によって製造することが
できる。たとえば酸化物の場合、酸化物粉末を水ガラス
のような無機接着剤を用いて成形後、焼結する。金属の
場合は、例えば、特開平１−215933号の記載のように、
発砲金属にショットブラストを行って多孔体を製造する
ことができる。多孔体の体積率は、30〜70％が好まし
く、体積率が過度に小さ過ぎると金属溶湯が通過し、さ
らに多孔体の機械強度が弱いために鋳造圧で多孔体が破
壊される。また、体積率が過度に大き過ぎると、ガスの
吸引排気に長時間を要する。
金属強化用の繊維成形体５はその一部に多孔体６が接
合されており、繊維成形体に接合された多孔体６が、金
型内の排気口部に設けられた多孔体４に重ね合うように
繊維成形体を配置する。多孔体６は、予熱された繊維成
形体の熱低下を防止するために、保温性が良好な小孔を
多数有する耐熱成形体であることが望ましく、金型内の
排気口部に設けられた多孔体４と同様に酸化物、金属、
炭化物などから製造される。多孔体６の体積率は、10〜
50％が好ましく、体積率が過度に小さ過ぎると多孔体の
機械強度が弱いために鋳造圧で多孔体が破壊される。ま
た、体積率が過度に大き過ぎると、保温性が低下し、従
って、繊維成形体の温度の低下が著しく、さらに、ガス
の吸引排気に長時間を要する。多孔体６を繊維成形体に
接合するために、コロイダルシリカ、エチルシリケート
などの無機接着剤を用いることができる。
合されており、繊維成形体に接合された多孔体６が、金
型内の排気口部に設けられた多孔体４に重ね合うように
繊維成形体を配置する。多孔体６は、予熱された繊維成
形体の熱低下を防止するために、保温性が良好な小孔を
多数有する耐熱成形体であることが望ましく、金型内の
排気口部に設けられた多孔体４と同様に酸化物、金属、
炭化物などから製造される。多孔体６の体積率は、10〜
50％が好ましく、体積率が過度に小さ過ぎると多孔体の
機械強度が弱いために鋳造圧で多孔体が破壊される。ま
た、体積率が過度に大き過ぎると、保温性が低下し、従
って、繊維成形体の温度の低下が著しく、さらに、ガス
の吸引排気に長時間を要する。多孔体６を繊維成形体に
接合するために、コロイダルシリカ、エチルシリケート
などの無機接着剤を用いることができる。
本発明においては、多孔体６が接合された繊維成形体
５を予熱後、繊維成形体５を金型１内に排気口２に設け
られた多孔体４上に配置し、次いで金型１内に金属溶湯
７を給湯し、可動ポンチ８を金属溶湯７に接する位置ま
で降下させ、排気装置１によって多孔体４及び多孔体６
を通して繊維成形体内のガスを吸引排気しながら可動ポ
ンチ８によって金属溶湯７を繊維成形体５に加圧、浸透
させることによって繊維強化金属複合材料を製造する。
５を予熱後、繊維成形体５を金型１内に排気口２に設け
られた多孔体４上に配置し、次いで金型１内に金属溶湯
７を給湯し、可動ポンチ８を金属溶湯７に接する位置ま
で降下させ、排気装置１によって多孔体４及び多孔体６
を通して繊維成形体内のガスを吸引排気しながら可動ポ
ンチ８によって金属溶湯７を繊維成形体５に加圧、浸透
させることによって繊維強化金属複合材料を製造する。
（発明の効果） 本発明によれば、繊維成形体の繊維部分が直接に排気
口部に設けられた多孔体と接触しないので、予熱された
繊維成形体の急速な温度低下を防止することができ、繊
維成形体内のガスを吸引排気しながら金属溶湯を加圧浸
透させるので、金属溶湯と濡れの悪い繊維及び体積率の
大きい繊維成形体においても、成形体の変形のない、均
一な繊維強化金属複合材料を製造することができる。
口部に設けられた多孔体と接触しないので、予熱された
繊維成形体の急速な温度低下を防止することができ、繊
維成形体内のガスを吸引排気しながら金属溶湯を加圧浸
透させるので、金属溶湯と濡れの悪い繊維及び体積率の
大きい繊維成形体においても、成形体の変形のない、均
一な繊維強化金属複合材料を製造することができる。
（実施例） 以下に実施例を示す。
実施例１ 平均粒子径約100μｍのSiO2粒子を水ガラスと混合
し、CO2ガスで硬化させた後、800℃で焼結して所望の形
状を有する金型内排気口部の多孔体を製造した。この多
孔体の体積率は60％であった。平均粒子径約200μｍのS
iO2粒子を用いた以外は、前記と同様にして体積率50％
の繊維成形体接合用の多孔体を製造した。
し、CO2ガスで硬化させた後、800℃で焼結して所望の形
状を有する金型内排気口部の多孔体を製造した。この多
孔体の体積率は60％であった。平均粒子径約200μｍのS
iO2粒子を用いた以外は、前記と同様にして体積率50％
の繊維成形体接合用の多孔体を製造した。
繊維成形体としては、炭化ケイ素ウィスカーから製造
された100mm×100mm×100mmの立方形状のものを用い
た。この成形体の体積率は約25〜30％であった。この成
形体と前記の繊維成形体接合用の多孔体とは、コロイダ
ルシリカを用いて接合した。
された100mm×100mm×100mmの立方形状のものを用い
た。この成形体の体積率は約25〜30％であった。この成
形体と前記の繊維成形体接合用の多孔体とは、コロイダ
ルシリカを用いて接合した。
金型内の排気口部に設置された多孔体上に、630℃に
予熱した多孔体が接合された繊維成形体を、多孔体どう
しが接触するように配置し、金型内に730℃の6061合金
溶湯を給湯し、可動ポンチを降下させて可動ポンチが溶
湯に接触した時点で吸引装置のスイッチを入れ、500kgf
/mm2の圧力で可動ポンチを作動させ、溶湯を繊維成形体
内に浸透させた。
予熱した多孔体が接合された繊維成形体を、多孔体どう
しが接触するように配置し、金型内に730℃の6061合金
溶湯を給湯し、可動ポンチを降下させて可動ポンチが溶
湯に接触した時点で吸引装置のスイッチを入れ、500kgf
/mm2の圧力で可動ポンチを作動させ、溶湯を繊維成形体
内に浸透させた。
凝固によって得られた繊維強化金属複合材料は、繊維
成形体の乱れ、ガス欠陥がなく、均一なものであった。
成形体の乱れ、ガス欠陥がなく、均一なものであった。
比較例１ 多孔体が接合されていない繊維成形体を用いた以外
は、実施例１と同様の手法で繊維強化金属複合材料を製
造した。
は、実施例１と同様の手法で繊維強化金属複合材料を製
造した。
得られた繊維強化金属複合材料は、排気口部の多孔体
に接触した部分に空隙が残っており、溶湯の浸透が充分
ではなかった。また、繊維成形体の割れも観察された。
に接触した部分に空隙が残っており、溶湯の浸透が充分
ではなかった。また、繊維成形体の割れも観察された。
第１図は、本発明の鋳造時の加圧鋳造装置の断面図であ
る。 １……金型、２……排気口、３……吸引装置、４……多
孔体、５……繊維成形体、６……多孔体、７……金属溶
湯、８……可動ポンチ。
る。 １……金型、２……排気口、３……吸引装置、４……多
孔体、５……繊維成形体、６……多孔体、７……金属溶
湯、８……可動ポンチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−137661（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−207467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−49356（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−180773（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】繊維成形体内に金属溶湯を圧入する高圧鋳
造法によって繊維強化金属複合材料を製造する際に、金
型内に吸引排気のための排気口及び排気口を覆う多孔体
が設けられ、多孔体が部分的に接合された繊維成形体を
予熱し、この繊維成形体部の多孔体と金型内に設けられ
た排気口部の多孔体とを重ね合わせてから金型内に金属
溶湯を給湯し、排気口部の多孔体及び繊維成形体部の多
孔体を通して繊維成形体内のガスを吸引、排気しながら
金属溶湯を繊維成形体内に圧入することを特徴とする繊
維強化金属複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33009490A JP2591688B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33009490A JP2591688B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04200855A JPH04200855A (ja) | 1992-07-21 |
| JP2591688B2 true JP2591688B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=18228725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33009490A Expired - Fee Related JP2591688B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2591688B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5709893A (en) * | 1995-06-06 | 1998-01-20 | The Boeing Company | Breathable tooling for forming parts from volatile-emitting composite materials |
| US5686038A (en) * | 1995-06-06 | 1997-11-11 | The Boeing Company | Resin transfer molding of composite materials that emit volatiles during processing |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP33009490A patent/JP2591688B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04200855A (ja) | 1992-07-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |