JP2610265B2 - 金属基複合材料の製造方法 - Google Patents
金属基複合材料の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は炭化ケイ素（SiC）の繊維またはウィスカ
（以下、SiC繊維という）からなる強化材で予備成形体
（プリフォーム）を形成し、これにマトリックス金属と
してのアルミニウム（Al）合金溶湯を加圧溶浸させてSi
C繊維Al合金基複合材料を製造する金属基複合材料の製
造方法に係り、特にSiC繊維へのSiO2の発生防止を図っ
た金属基複合材料の製造方法に関する。
（以下、SiC繊維という）からなる強化材で予備成形体
（プリフォーム）を形成し、これにマトリックス金属と
してのアルミニウム（Al）合金溶湯を加圧溶浸させてSi
C繊維Al合金基複合材料を製造する金属基複合材料の製
造方法に係り、特にSiC繊維へのSiO2の発生防止を図っ
た金属基複合材料の製造方法に関する。
（従来の技術） 近年、例えばカーボン（Ｃ）、アルミナ（Al2O3）あ
るいは炭化ケイ素（SiC）等のセラミックス繊維やウィ
スカで強化された金属基複合材料が新素材の１つとして
注目されている。中でもAl合金基複合材料は軽量、高強
度、高剛性のみならず、耐熱性、耐摩耗性にも優れてい
るため、宇宙機器、ロボット部品、自動車部品等の幅広
い分野での応用が期待されている。
るいは炭化ケイ素（SiC）等のセラミックス繊維やウィ
スカで強化された金属基複合材料が新素材の１つとして
注目されている。中でもAl合金基複合材料は軽量、高強
度、高剛性のみならず、耐熱性、耐摩耗性にも優れてい
るため、宇宙機器、ロボット部品、自動車部品等の幅広
い分野での応用が期待されている。
このような金属基複合材料の製造方法としては溶浸
法、粉末法、拡散接合法が知られているが、特に溶浸法
は一度に多数の複雑形状部品を生産できるので、大量生
産に適した製造方法と言われている。
法、粉末法、拡散接合法が知られているが、特に溶浸法
は一度に多数の複雑形状部品を生産できるので、大量生
産に適した製造方法と言われている。
溶浸法による金属基複合材料の製造方法は、まず強化
材で所定の形状および体積率を有する予備成形体を作成
し、この予備成形体を金型内で予熱した後、溶融金属を
加圧溶浸させる方法である。
材で所定の形状および体積率を有する予備成形体を作成
し、この予備成形体を金型内で予熱した後、溶融金属を
加圧溶浸させる方法である。
ところで、溶浸法により、例えばSiC繊維強化Al合金
基複合材料を製造する場合、そのSiC繊維表面に数重量
パーセントの二酸化ケイ素（SiO2）を有していると、複
合材料としての機械的特性が大きく損われてしまう。特
に、引張強さ、耐力、硬さ、ヤング率において数十パー
セントの低下を示す場合がある。この理由としては、Si
C繊維自身の一部が酸化し、その生成物としてのSiO2が
活性な溶融Al合金と反応するため、間接的にSiC繊維がA
l合金によって損傷を受けるためと考えられる。また、S
iO2の存在によってSiC繊維とマトリックス金属との結合
力が弱められたり、マトリックス金属成分元素がSiO2と
反応するため、マトリックス金属の強度自身が損われる
という場合もある。
基複合材料を製造する場合、そのSiC繊維表面に数重量
パーセントの二酸化ケイ素（SiO2）を有していると、複
合材料としての機械的特性が大きく損われてしまう。特
に、引張強さ、耐力、硬さ、ヤング率において数十パー
セントの低下を示す場合がある。この理由としては、Si
C繊維自身の一部が酸化し、その生成物としてのSiO2が
活性な溶融Al合金と反応するため、間接的にSiC繊維がA
l合金によって損傷を受けるためと考えられる。また、S
iO2の存在によってSiC繊維とマトリックス金属との結合
力が弱められたり、マトリックス金属成分元素がSiO2と
反応するため、マトリックス金属の強度自身が損われる
という場合もある。
このように溶浸法によるSiC繊維強化金属基複合材料
において繊維表面のSiO2は有害である。これに対して、
SiC繊維の製造方法によっては表面のSiO2の生成量をか
なり低くすることも可能である。しかしながら、前記の
ような溶浸法による金属基複合材料の製造工程上、繊維
予備成形体を500〜700℃に予熱する必要がある。この予
熱時にSiCは酸化し多量のSiO2を生成してしまう。
において繊維表面のSiO2は有害である。これに対して、
SiC繊維の製造方法によっては表面のSiO2の生成量をか
なり低くすることも可能である。しかしながら、前記の
ような溶浸法による金属基複合材料の製造工程上、繊維
予備成形体を500〜700℃に予熱する必要がある。この予
熱時にSiCは酸化し多量のSiO2を生成してしまう。
なお、予熱工程を真空中もしくは不活性ガス雰囲気中
で行なうことも考えられるが、酸素分圧を充分低く抑制
し、かつ溶浸を満足に実施するにはかなり大掛りな設備
と製造コストを必要とし、この解決方法は余り望ましく
ない。
で行なうことも考えられるが、酸素分圧を充分低く抑制
し、かつ溶浸を満足に実施するにはかなり大掛りな設備
と製造コストを必要とし、この解決方法は余り望ましく
ない。
（発明が解決しようとする問題点） 予備成形体に溶融金属を加圧含浸せしめる溶浸法によ
って、SiC繊維強化Al合金基複合材料を製造する場合、
予備成形体の予熱時等にSiC繊維表面にSiO2を生成し易
い。そのため、複合材料の諸特性が損われるという問題
があった。
って、SiC繊維強化Al合金基複合材料を製造する場合、
予備成形体の予熱時等にSiC繊維表面にSiO2を生成し易
い。そのため、複合材料の諸特性が損われるという問題
があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、
SiC繊維が製造途中で酸化することを防止し、SiO2の含
有量の少ないSiC繊維強化Al合金複合材料を製造できる
金属基複合材料の製造方法を提供することを目的とす
る。
SiC繊維が製造途中で酸化することを防止し、SiO2の含
有量の少ないSiC繊維強化Al合金複合材料を製造できる
金属基複合材料の製造方法を提供することを目的とす
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、SiC繊維またはウィスカからなる強化材で
予備成形体を作成し、この予備成形体を予熱した状態で
Mgを含むAl合金溶湯の加圧溶浸を行なうことによりSiC
繊維強化Al合金基複合材料を製造する金属基複合材料の
製造方法において、表面のSiO2が１重量パーセント以下
のSiCの強化材に無電解メッキ法により重金属のコーテ
ィングを行ない、これを用いて予備成形を作成すること
を特徴とする。
予備成形体を作成し、この予備成形体を予熱した状態で
Mgを含むAl合金溶湯の加圧溶浸を行なうことによりSiC
繊維強化Al合金基複合材料を製造する金属基複合材料の
製造方法において、表面のSiO2が１重量パーセント以下
のSiCの強化材に無電解メッキ法により重金属のコーテ
ィングを行ない、これを用いて予備成形を作成すること
を特徴とする。
（作用） 上記方法によると、SiC繊維やウィスカは表層部が重
金属層に被覆されるため大気中で高温で加熱しても酸化
が防止され、SiO2は生成されない。特に、無電解メッキ
による膜厚は小さいことから、メッキ膜は溶浸時に溶融
金属と接触して容易に消失する。したがって、複合材料
としては強化材とマトリックス金属とが直接的に接触す
るようになり、各特性、特に機械的性質が向上する。
金属層に被覆されるため大気中で高温で加熱しても酸化
が防止され、SiO2は生成されない。特に、無電解メッキ
による膜厚は小さいことから、メッキ膜は溶浸時に溶融
金属と接触して容易に消失する。したがって、複合材料
としては強化材とマトリックス金属とが直接的に接触す
るようになり、各特性、特に機械的性質が向上する。
また、無電解メッキによる重金属の被覆は溶湯との濡
れ性も向上させるため、溶浸圧を低くすることが可能と
なり、予備成形体の溶浸時の変形防止効果も得られる。
れ性も向上させるため、溶浸圧を低くすることが可能と
なり、予備成形体の溶浸時の変形防止効果も得られる。
（実施例） 以下、本発明の一実施例としてSiCウィスカ強化Al合
金基複合材を製造する方法について第１図〜第３図を参
照して説明する。
金基複合材を製造する方法について第１図〜第３図を参
照して説明する。
まず、第１図によってSiCウィスカ表面のSiO2を除去
する方法を説明する。SiCウィスカ１を、５〜10％に希
釈したフッ化水素酸液２に混入し（第１図（ａ））、撹
拌機３を用いて、例えば10〜30分間撹拌する（同図
（ｂ））。次に、ろ紙を用いてろ過し、ウィスカとフッ
化水素酸液を分離した後、水洗を行なう（同図
（ｃ））。即ち、ろ紙４を孔のあいた一対の押え板５で
両側から挟み、これにより水だけが通過できるフィルタ
６を形成し、このフィルタ６を容器７の上下に一対装着
し、その間にSiCウィスカ混入フッ化水素酸液1aを収容
しておき、下側のフィルタ６の下方から上方へ水８を流
す。この方法で約30分間水洗いした後、ろ紙９を有する
ろ過容器10上で水分を除去する（同図（ｄ））。
する方法を説明する。SiCウィスカ１を、５〜10％に希
釈したフッ化水素酸液２に混入し（第１図（ａ））、撹
拌機３を用いて、例えば10〜30分間撹拌する（同図
（ｂ））。次に、ろ紙を用いてろ過し、ウィスカとフッ
化水素酸液を分離した後、水洗を行なう（同図
（ｃ））。即ち、ろ紙４を孔のあいた一対の押え板５で
両側から挟み、これにより水だけが通過できるフィルタ
６を形成し、このフィルタ６を容器７の上下に一対装着
し、その間にSiCウィスカ混入フッ化水素酸液1aを収容
しておき、下側のフィルタ６の下方から上方へ水８を流
す。この方法で約30分間水洗いした後、ろ紙９を有する
ろ過容器10上で水分を除去する（同図（ｄ））。
以上の方法によりSiCウィスカの表面のSiO2量は約0.0
1〜0.2％程度に減ずることができる。なお、SiO2量の低
減は先に述べた複合材料の強度への悪影響の低減に加え
て、原材料としてのウィスカの中に混在しているウィス
カ塊を分解することの効果がある。即ち、SiCウィスカ
塊は表面のSiO2をバインダとしてウィスカが集結してお
り、それによりウィスカの分散が不均質となったり、予
備成形体の製造工程においてウィスカの体積率の抑制が
困難となることがあるが、前記のフッ化水素酸洗浄はウ
ィスカ均質分散や体積率制御にも有効である。
1〜0.2％程度に減ずることができる。なお、SiO2量の低
減は先に述べた複合材料の強度への悪影響の低減に加え
て、原材料としてのウィスカの中に混在しているウィス
カ塊を分解することの効果がある。即ち、SiCウィスカ
塊は表面のSiO2をバインダとしてウィスカが集結してお
り、それによりウィスカの分散が不均質となったり、予
備成形体の製造工程においてウィスカの体積率の抑制が
困難となることがあるが、前記のフッ化水素酸洗浄はウ
ィスカ均質分散や体積率制御にも有効である。
次に、無電解メッキ工程について説明する。
下記の第１表はSiCウィスカにNiメッキする場合に使
用する前処理液を例示している。
用する前処理液を例示している。
第１表に示す前処理液Ａ液あるいはＢ液中に、先の工
程でSiO2を低減したウィスカを混合する。この前処理の
目的は、ウィスカ表面を化学腐食して無電解メッキ液に
対する感受性化や反応活性化を促進させるためである。
程でSiO2を低減したウィスカを混合する。この前処理の
目的は、ウィスカ表面を化学腐食して無電解メッキ液に
対する感受性化や反応活性化を促進させるためである。
次に、ニッケル（Ni）無電解メッキ処理液中に前処理
したウィスカを添加する。
したウィスカを添加する。
下記の第２表はメッキ処理液を示したものである。
PHを10、液温を約95℃に保持し、軽くガラス棒でかき
まぜていくと、約30分程で反応は飽和する。その時のメ
ッキ層厚としては約0.05〜0.2μｍが得られる。無電解
メッキの利点はSiCウィスカのように良電導体でな
く、また粉体である場合は電流を流すことが困難である
が、それでもメッキができること、複雑な凹凸の表面
に均質なメッキ層ができること、非常に薄いメッキ層
厚ができること等である。特に、本実施例のヒドラジン
化合物を還元剤とするNi無電界メッキによれば、得られ
るNiメッキ層に不純物が少なく、膜厚を低く制御でき
る。
まぜていくと、約30分程で反応は飽和する。その時のメ
ッキ層厚としては約0.05〜0.2μｍが得られる。無電解
メッキの利点はSiCウィスカのように良電導体でな
く、また粉体である場合は電流を流すことが困難である
が、それでもメッキができること、複雑な凹凸の表面
に均質なメッキ層ができること、非常に薄いメッキ層
厚ができること等である。特に、本実施例のヒドラジン
化合物を還元剤とするNi無電界メッキによれば、得られ
るNiメッキ層に不純物が少なく、膜厚を低く制御でき
る。
以上のNi無電解メッキにより、Niで表面被覆されたSi
Cウィスカを大気中で約500〜800℃に加熱しても、SiO2
は生成されない。これを第３図を用いて説明する。第３
図は、未処理SiCウィスカと、フッ化水素酸洗浄したSiC
ウィスカと、フッ化水素酸洗浄後Ni無電解メッキ処理し
たSiCウィスカとについて、加熱温度とSiO2生成量との
関係を示したものである。図において、未処理SiCウィ
スカは約4.5％のSiO2を含有していたが、これを大気中
で1000℃まで加熱すると、800℃で約７％、1000℃で約1
7.5％のSiO2の増量がある。一方、フッ化水素酸液で洗
浄したものでは、SiO2の量が0.2％程度に低減される。
しかし、これを大気中で加熱すると800℃で3.8％、1000
℃で11.3％のSiO2を再び生成する。これに対し、本実施
例に係る方法、つまり、フッ化水素酸洗浄後、Ni無電解
メッキ処理したウィスカは大気中で約800℃まで加熱し
てもSiO2量の増大はほとんどない。
Cウィスカを大気中で約500〜800℃に加熱しても、SiO2
は生成されない。これを第３図を用いて説明する。第３
図は、未処理SiCウィスカと、フッ化水素酸洗浄したSiC
ウィスカと、フッ化水素酸洗浄後Ni無電解メッキ処理し
たSiCウィスカとについて、加熱温度とSiO2生成量との
関係を示したものである。図において、未処理SiCウィ
スカは約4.5％のSiO2を含有していたが、これを大気中
で1000℃まで加熱すると、800℃で約７％、1000℃で約1
7.5％のSiO2の増量がある。一方、フッ化水素酸液で洗
浄したものでは、SiO2の量が0.2％程度に低減される。
しかし、これを大気中で加熱すると800℃で3.8％、1000
℃で11.3％のSiO2を再び生成する。これに対し、本実施
例に係る方法、つまり、フッ化水素酸洗浄後、Ni無電解
メッキ処理したウィスカは大気中で約800℃まで加熱し
てもSiO2量の増大はほとんどない。
次に、このようなウィスカを用いた予備成形体を用い
た溶浸法による金属基複合材料の製造工程を第２図
（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
た溶浸法による金属基複合材料の製造工程を第２図
（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
まず、所定の形状および繊維体積率を有する予備成形
体11を作成する。この予備成形体11は、前記のNiメッキ
処理後のウィスカ溶液を型内に入れ、水抜き後、乾燥す
ることにより作成する。この予備成形体11を金型12の中
にセットし、ヒータ13で500〜700℃に加熱する（第１図
（ａ））。その後、マトリックス金属としてのNi溶湯14
をピストン15で直接加圧することにより予備成形体11に
含浸させ、複合部16を得る（同図（ｂ））。さらに、ピ
ストン15を押し下げ、予備成形体12の中に完全に溶融金
属14を充填し（同図（Ｃ））、凝固後、金型12から取り
出し、金属基複合材料17を得る（同図（ｄ））。
体11を作成する。この予備成形体11は、前記のNiメッキ
処理後のウィスカ溶液を型内に入れ、水抜き後、乾燥す
ることにより作成する。この予備成形体11を金型12の中
にセットし、ヒータ13で500〜700℃に加熱する（第１図
（ａ））。その後、マトリックス金属としてのNi溶湯14
をピストン15で直接加圧することにより予備成形体11に
含浸させ、複合部16を得る（同図（ｂ））。さらに、ピ
ストン15を押し下げ、予備成形体12の中に完全に溶融金
属14を充填し（同図（Ｃ））、凝固後、金型12から取り
出し、金属基複合材料17を得る（同図（ｄ））。
なお、強化材をSiCウィスカとしたが、SiC短繊維を使
用してもよく、また洗浄液として、フッ化水素酸を使用
したが、メッキ前の酸化防止手段としてはこれに限ら
ず、SiO2の除去が可能な試薬であれば他の液を用いても
よい。
用してもよく、また洗浄液として、フッ化水素酸を使用
したが、メッキ前の酸化防止手段としてはこれに限ら
ず、SiO2の除去が可能な試薬であれば他の液を用いても
よい。
また、前記実施例では、Ni無電解メッキ法としてヒド
ラジン化合物還元法を用いたが、これに限らず、他のニ
ッケル無電解メッキ法により、その施工条件を制御して
適正膜厚を得ることも可能である。
ラジン化合物還元法を用いたが、これに限らず、他のニ
ッケル無電解メッキ法により、その施工条件を制御して
適正膜厚を得ることも可能である。
さらに、無電解メッキ材としては、前述したNiやその
合金、さらにこれら以外の各種の重金属、例えばCu、C
o、Ag、Au、Pt、Crまたはこれらの合金等の使用も可能
である。
合金、さらにこれら以外の各種の重金属、例えばCu、C
o、Ag、Au、Pt、Crまたはこれらの合金等の使用も可能
である。
以上の方法によれば、SiCウィスカを用いて予備成形
体をつくり、大気中で予熱した状態で溶融金属を溶浸し
ても、SiO2はほとんど無いため、複合材料としての引張
強さ、耐力、硬さ、ヤング率において、SiO2の悪影響は
生じない。下記の第３表に、従来の未処理SiCウィスカ
を用いた場合および他の比較例とともに、本発明による
処理を行なったSiCウィスカを用いた場合の6061Al合金
基複合材料の機械的性質を示す。
体をつくり、大気中で予熱した状態で溶融金属を溶浸し
ても、SiO2はほとんど無いため、複合材料としての引張
強さ、耐力、硬さ、ヤング率において、SiO2の悪影響は
生じない。下記の第３表に、従来の未処理SiCウィスカ
を用いた場合および他の比較例とともに、本発明による
処理を行なったSiCウィスカを用いた場合の6061Al合金
基複合材料の機械的性質を示す。
〈実施例１〉 SiO2量が約4.5重量％のSiCウィスカを、濃度10％のフ
ッ化水素酸液で30分間撹拌し、その後水洗した。これに
より、SiCウィスカのSiO2量は約0.3重量％に減少した。
このSiCウィスカに、塩化第２スズ10g、塩酸40cc、水10
00ccの混合成分からなる前処理液に10分間浸し、その後
前記第２表のメッキ処理液でNi無電解メッキ処理したと
ころ、0.1μｍ厚のNiメッキ層が得られた。
ッ化水素酸液で30分間撹拌し、その後水洗した。これに
より、SiCウィスカのSiO2量は約0.3重量％に減少した。
このSiCウィスカに、塩化第２スズ10g、塩酸40cc、水10
00ccの混合成分からなる前処理液に10分間浸し、その後
前記第２表のメッキ処理液でNi無電解メッキ処理したと
ころ、0.1μｍ厚のNiメッキ層が得られた。
このようにして得たSiCウィスカを用いて予備成形体
をつくり、これを700℃に予熱した状態で、800℃の6061
Al合金溶湯を加圧力500kg f/mm2の圧力で加圧溶浸させ
た。この場合のSiCウィスカの体積率は12％に設定し
た。そして、T6（JIS）の熱処理条件（溶体化処理535
℃、水冷焼入れ、時効硬化処理180℃、約７時間）で熱
処理することにより、SiCウィスカ強化Al合金基複合材
料を製造した。
をつくり、これを700℃に予熱した状態で、800℃の6061
Al合金溶湯を加圧力500kg f/mm2の圧力で加圧溶浸させ
た。この場合のSiCウィスカの体積率は12％に設定し
た。そして、T6（JIS）の熱処理条件（溶体化処理535
℃、水冷焼入れ、時効硬化処理180℃、約７時間）で熱
処理することにより、SiCウィスカ強化Al合金基複合材
料を製造した。
このようにして製造した複合材料の機械的性質を調べ
たところ、下記の第３表に示すように、引張強さは36.0
kg f/mm2、耐力は25.0kg f/mm2、硬さ160（Hv）、ヤン
グ率は９×103kg f/mm2であった。
たところ、下記の第３表に示すように、引張強さは36.0
kg f/mm2、耐力は25.0kg f/mm2、硬さ160（Hv）、ヤン
グ率は９×103kg f/mm2であった。
〈実施例２〉 前記の実施例１と同一のSiCウィスカを同様の方法でS
iO2除去、Ni無電界メッキ処理し、それにより得たSiCウ
ィスカで予備成形品をつくり、これを700℃に予熱し、
体積率を25％に設定して、実施例１と同様に6061Al合金
の加圧溶浸、T6熱処理を行なった。
iO2除去、Ni無電界メッキ処理し、それにより得たSiCウ
ィスカで予備成形品をつくり、これを700℃に予熱し、
体積率を25％に設定して、実施例１と同様に6061Al合金
の加圧溶浸、T6熱処理を行なった。
このようにして製造した複合材料の機械的性質を調べ
たところ、第３表に示すように、引張強さは48.5kg f/m
m2、耐力は41.0kg f/mm2、硬さは200（Hv）、ヤング率
は12×103kg f/mm2であった。
たところ、第３表に示すように、引張強さは48.5kg f/m
m2、耐力は41.0kg f/mm2、硬さは200（Hv）、ヤング率
は12×103kg f/mm2であった。
〈従来例１〉 SiO2量が約4.5重量％のSiCウィスカをそのまま使用し
て予備成形品をつくり、これを700℃に予熱し、実施例
１と同一条件、即ち、体積率を12％に設定して、6061Al
合金の加圧溶浸、熱処理を行ないSiCウィスカ強化Al合
金基複合材料を製造した。
て予備成形品をつくり、これを700℃に予熱し、実施例
１と同一条件、即ち、体積率を12％に設定して、6061Al
合金の加圧溶浸、熱処理を行ないSiCウィスカ強化Al合
金基複合材料を製造した。
この複合材料は、第３表に示すように、引張強さが2
0.0kg f/mm2、耐力が10.5kg f/mm2、硬さが60（Hv）、
ヤング率が7.5×103kg f/mm2であり、実施例１と比べて
機械的特性、特に引張強さ、耐力の点で劣ることが認め
られる。
0.0kg f/mm2、耐力が10.5kg f/mm2、硬さが60（Hv）、
ヤング率が7.5×103kg f/mm2であり、実施例１と比べて
機械的特性、特に引張強さ、耐力の点で劣ることが認め
られる。
〈従来例２〉 前記従来例１の場合と同一のSiCウィスカを用い、同
一の条件下で、体積率25％の複合材料を製造した。
一の条件下で、体積率25％の複合材料を製造した。
この複合材料は、第３表に示すように、引張強さが3
5.0kg f/mm2、耐力が17.0kg f/mm2、硬さが100（Hv）、
ヤング率が10×103kg f/mm2であり、実施例２と比べて
機械的特性が劣ることが認められる。
5.0kg f/mm2、耐力が17.0kg f/mm2、硬さが100（Hv）、
ヤング率が10×103kg f/mm2であり、実施例２と比べて
機械的特性が劣ることが認められる。
このように、未処理のSiCウィスカを用いた従来例
１、２の場合の各特性値はそれぞれ大幅な低下が認めら
れる。この低下はウィスカ表面のSiO2生成によるものと
考えられる。
１、２の場合の各特性値はそれぞれ大幅な低下が認めら
れる。この低下はウィスカ表面のSiO2生成によるものと
考えられる。
〈比較例１〉 SiO2量が約4.5重量％のSiCウィスカを、フッ化水素酸
洗浄を行なわずに、Ni無電界メッキのみ施した。フッ化
水素酸洗浄以外の条件は全て実施例１と同一として複合
材料を製造した。
洗浄を行なわずに、Ni無電界メッキのみ施した。フッ化
水素酸洗浄以外の条件は全て実施例１と同一として複合
材料を製造した。
この複合材料は、第３表に示すように、引張強さが2
1.0kg f/mm2、耐力が11.0kg f/mm2、硬さが75（Hv）、
ヤング率が8.0×103kg f/mm2であり、複合材としての特
性は未処理ウィスカを用いた従来例１の場合とほぼ同等
の値を示している。これはメッキ膜が0.1μｍ以下のた
めAl溶湯中で容易にNiとAlとが瞬時に相互拡散して溶融
し、消失することにより、メッキ層下のSiO2の悪影響が
表面化したものと考えられる。
1.0kg f/mm2、耐力が11.0kg f/mm2、硬さが75（Hv）、
ヤング率が8.0×103kg f/mm2であり、複合材としての特
性は未処理ウィスカを用いた従来例１の場合とほぼ同等
の値を示している。これはメッキ膜が0.1μｍ以下のた
めAl溶湯中で容易にNiとAlとが瞬時に相互拡散して溶融
し、消失することにより、メッキ層下のSiO2の悪影響が
表面化したものと考えられる。
〈比較例２〉 SiO2量が約4.5重量％のSiCウィスカを、フッ化水素酸
洗浄を行なわずに、Ni無電界メッキのみ施し、他は、実
施例２と同一条件で複合材料を製造した。
洗浄を行なわずに、Ni無電界メッキのみ施し、他は、実
施例２と同一条件で複合材料を製造した。
この複合材料は、第３表に示すように、引張強さが3
5.0kg f/mm2、耐力が17.0kg f/mm2、硬さが110（Hv）、
ヤング率が10.5×103kg f/mm2であり、従来例２の場合
とほぼ同様の特性しか得られない。
5.0kg f/mm2、耐力が17.0kg f/mm2、硬さが110（Hv）、
ヤング率が10.5×103kg f/mm2であり、従来例２の場合
とほぼ同様の特性しか得られない。
〈比較例３〉 SiO2量が５重量％のフッ化水素酸洗浄したSiCウィス
カを用い、それを粉末焼結法により複合材料を製造し
た。この粉末焼結法においては、予熱は10-4atmの高真
空中で行なうため、ウィスカのSiO2生成はほとんど無い
と言える。
カを用い、それを粉末焼結法により複合材料を製造し
た。この粉末焼結法においては、予熱は10-4atmの高真
空中で行なうため、ウィスカのSiO2生成はほとんど無い
と言える。
本実施例のウィスカを用い溶浸法による複合材の特性
値は、粉末焼結法の場合とほぼ同等のものが得られるこ
とがわかる。
値は、粉末焼結法の場合とほぼ同等のものが得られるこ
とがわかる。
なお、Niメッキ膜層を厚くし、溶浸時のメッキ膜溶失
を防止することも考えられるが、膜圧を１μｍ以上にす
ることはウィスカの径が0.5〜２μｍであることを考慮
すると、ニッケルメッキ層の体積率は繊維体積率の５〜
10倍に達し、Al合金やMg合金の軽量性を利用する複合材
料にとって大きな価値低下を意味する。それ故、メッキ
膜厚はできるだけ薄いことが望ましい。
を防止することも考えられるが、膜圧を１μｍ以上にす
ることはウィスカの径が0.5〜２μｍであることを考慮
すると、ニッケルメッキ層の体積率は繊維体積率の５〜
10倍に達し、Al合金やMg合金の軽量性を利用する複合材
料にとって大きな価値低下を意味する。それ故、メッキ
膜厚はできるだけ薄いことが望ましい。
第４図はSiCウィスカのSiO2量を種々の値に調整し、
それを用いて本発明に基づく方法で複合材料を製造した
場合の機械的特性、特に引張強さと耐力とを調べた結果
を示している。第４図から明らかなように、SiO2量が１
％を超えたSiCウィスカを用いて製造した複合材料は引
張強さおよび耐力とも大幅に低下する。この低下した引
張強さおよび耐力は純Alのそれと略同等のものである。
それを用いて本発明に基づく方法で複合材料を製造した
場合の機械的特性、特に引張強さと耐力とを調べた結果
を示している。第４図から明らかなように、SiO2量が１
％を超えたSiCウィスカを用いて製造した複合材料は引
張強さおよび耐力とも大幅に低下する。この低下した引
張強さおよび耐力は純Alのそれと略同等のものである。
以上のように、前記実施例によれば、用きるSiCウィ
スカのSiO2量を１重量％以下とし、そのウィスカを0.2
μｍ以下のNi薄膜で表面コーティングすることにより、
機械的諸特性の良好な金属基複合材料が得られた。
スカのSiO2量を１重量％以下とし、そのウィスカを0.2
μｍ以下のNi薄膜で表面コーティングすることにより、
機械的諸特性の良好な金属基複合材料が得られた。
以上のように、本発明の方法によれば、予備成形体を
大気中で加熱してもSiO2をほとんど含有しない状態で溶
融金属を溶浸することができ、機械的諸特性の良好な金
属基複合材料を製造することができる。
大気中で加熱してもSiO2をほとんど含有しない状態で溶
融金属を溶浸することができ、機械的諸特性の良好な金
属基複合材料を製造することができる。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る金属基複合材料の
製造方法の一実施例を説明するためのもので、SiCウィ
スカからSiO2を除去する工程を示す図、第２図（ａ）〜
（ｄ）は溶浸工程を示す図、第３図はSiCウィスカにお
ける大気中の加熱温度とSiO2生成量との関係を示すグラ
フ、第４図はSiCウィスカ中のSiO2量と、得られる複合
材料の引張強さ等との関係を示すグラフである。 １……SiCウィスカ、11……予備成形体、14……Al合金
溶湯。
製造方法の一実施例を説明するためのもので、SiCウィ
スカからSiO2を除去する工程を示す図、第２図（ａ）〜
（ｄ）は溶浸工程を示す図、第３図はSiCウィスカにお
ける大気中の加熱温度とSiO2生成量との関係を示すグラ
フ、第４図はSiCウィスカ中のSiO2量と、得られる複合
材料の引張強さ等との関係を示すグラフである。 １……SiCウィスカ、11……予備成形体、14……Al合金
溶湯。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−205464（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−271829（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−169040（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−9021（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】SiCの繊維またはウィスカからなる強化材
で予備成形体を作成し、この予備成形体を予熱した状態
でMgを含むAl合金溶湯の加圧溶浸を行なうことによりSi
C繊維強化Al合金基複合材料を製造する金属基複合材料
の製造方法において、表面のSiO2が１重量パーセント以
下のSiCの強化材に無電解メッキ法により重金属のコー
ティングを行ない、これを用いて予備成形体を作成する
ことを特徴とする金属基複合材料の製造方法。 - 【請求項２】SiO2が１重量パーセント以上のSiC強化材
を、SiO2を除去することが可能な試薬によりSiO2含有量
が１重量パーセント以下となるよう調整し、その試薬洗
浄後に強化材に無電界メッキ法による重金属のコーティ
ングを行なう特許請求の範囲第１項記載の金属基複合材
料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62124046A JP2610265B2 (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 金属基複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62124046A JP2610265B2 (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 金属基複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63290251A JPS63290251A (ja) | 1988-11-28 |
| JP2610265B2 true JP2610265B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=14875657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62124046A Expired - Lifetime JP2610265B2 (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 金属基複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2610265B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50109695A (ja) * | 1974-02-02 | 1975-08-28 | ||
| JPS59205464A (ja) * | 1983-05-06 | 1984-11-21 | Tateho Kagaku Kogyo Kk | 金属複合材料用ウイスカ− |
| JPH065670B2 (ja) * | 1985-05-28 | 1994-01-19 | 関東化成工業株式会社 | シリコンウエハ−の表面処理方法 |
-
1987
- 1987-05-22 JP JP62124046A patent/JP2610265B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63290251A (ja) | 1988-11-28 |
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