JP3007868B2 - 金属多孔体および軽合金複合部材並びにこれらの製造方法 - Google Patents
金属多孔体および軽合金複合部材並びにこれらの製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
やマグネシウム合金等の軽合金を基材とする軽合金複合
部材を製造する際に強化材として用いる金属多孔体、お
よび上記の様な軽合金複合部材、並びにこれらを製造す
る方法に関するものであり、殊に金属が本来有する靭性
を低下させることなく耐摩耗性を向上させた金属多孔
体、およびこうした金属多孔体を用いてその性能を向上
させた軽合金複合部材、並びにこれらを製造する為の有
用な方法に関するものである。
やマグネシウム合金等の軽合金を基材とする軽合金複合
部材を製造する際に強化材として用いる金属多孔体、お
よび上記の様な軽合金複合部材、並びにこれらを製造す
る方法に関するものであり、殊に金属が本来有する靭性
を低下させることなく耐摩耗性を向上させた金属多孔
体、およびこうした金属多孔体を用いてその性能を向上
させた軽合金複合部材、並びにこれらを製造する為の有
用な方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンのピストン等は、熱
膨張が小さく、耐摩耗性に優れる高珪素アルミニウム合
金（ＪＩＳ ＡＣ８Ａ等）によって製造されているが、
例えばピストンリング溝部にはガス圧に対応するピスト
ンリングの繰り返し荷重が作用するので、これらの部分
においては前記した高珪素アルミニウム合金では耐摩耗
性や耐へたり性の点で不十分であり、素材の特性を更に
改善することが望まれている。
膨張が小さく、耐摩耗性に優れる高珪素アルミニウム合
金（ＪＩＳ ＡＣ８Ａ等）によって製造されているが、
例えばピストンリング溝部にはガス圧に対応するピスト
ンリングの繰り返し荷重が作用するので、これらの部分
においては前記した高珪素アルミニウム合金では耐摩耗
性や耐へたり性の点で不十分であり、素材の特性を更に
改善することが望まれている。
【０００３】本発明者らも、上記軽合金複合部材や該軽
合金複合部材の予備成形体となる金属多孔体についてか
ねてより検討しており、その研究の一環として連通気孔
を有する金属多孔体を強化材（予備成形体）とし、これ
に軽合金溶湯を含浸させて製造する軽合金複合部材にお
いて、金属多孔体と含浸軽合金の境界に金属間化合物を
形成して軽合金複合部材の特性を向上させた技術につい
て先に提案している（特公平２−３０７９０号，同３−
３０７０８号等）。また金属多孔体の気孔内に、金属、
セラミックス、カーボン等の粉末を充填し、これに軽合
金溶湯を含浸させた軽合金複合部材についても提案して
いる（特公平１−１５３４７号）。
合金複合部材の予備成形体となる金属多孔体についてか
ねてより検討しており、その研究の一環として連通気孔
を有する金属多孔体を強化材（予備成形体）とし、これ
に軽合金溶湯を含浸させて製造する軽合金複合部材にお
いて、金属多孔体と含浸軽合金の境界に金属間化合物を
形成して軽合金複合部材の特性を向上させた技術につい
て先に提案している（特公平２−３０７９０号，同３−
３０７０８号等）。また金属多孔体の気孔内に、金属、
セラミックス、カーボン等の粉末を充填し、これに軽合
金溶湯を含浸させた軽合金複合部材についても提案して
いる（特公平１−１５３４７号）。
【０００４】尚前記の様な金属多孔体は空隙率が大きく
触媒担体や電池用の基板として用いた場合には、触媒や
活物質の充填率が高くなるという利点があることから、
これらの用途にも使用されている。
触媒担体や電池用の基板として用いた場合には、触媒や
活物質の充填率が高くなるという利点があることから、
これらの用途にも使用されている。
【０００５】こうした金属多孔体のうち、気孔率が９０
％を超えるものを製造する方法として、発泡樹脂に金属
をメッキする方法（メッキ法：例えば特開昭５７−１７
４４８４号）や、発泡樹脂のシート等に金属粉末を含有
するスラリーを含浸させた後焼成して発泡樹脂を消失さ
せ、引き続きこれを焼結させることによって金属多孔体
とする方法（スラリー法：例えば特開平５−３３９６０
５号）等が知られている。
％を超えるものを製造する方法として、発泡樹脂に金属
をメッキする方法（メッキ法：例えば特開昭５７−１７
４４８４号）や、発泡樹脂のシート等に金属粉末を含有
するスラリーを含浸させた後焼成して発泡樹脂を消失さ
せ、引き続きこれを焼結させることによって金属多孔体
とする方法（スラリー法：例えば特開平５−３３９６０
５号）等が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれまで
提案されている軽合金複合部材では、若干の解決すべき
問題が残されている。例えば本発明者らが先に提案した
特公平２−３０７９０号や同３−３０７０８号等による
軽合金複合部材では、その耐摩耗性は強化材である金属
多孔体や該金属多孔体と軽合金基材との界面に形成され
る金属間化合物の硬さに依存しているが、これまでに得
られたこれらの硬さはマイクロビッカース硬度で１５０
〜７００程度であるので、用途によっては耐摩耗性が不
足する場合がある。特に、上記した様なピストンリング
溝部の素材として使用する場合には、依然として改善さ
れる余地が残されている。また軽合金複合部材中の金属
多孔体の体積率を上げることによって耐摩耗性を向上さ
せることも考えられるが、この場合には気孔率が低下す
ることになるので、軽合金溶湯を含浸させる圧力を３０
〜３００ｋｇ／ｃｍ2 程度にまで高めてやる必要があ
る。
提案されている軽合金複合部材では、若干の解決すべき
問題が残されている。例えば本発明者らが先に提案した
特公平２−３０７９０号や同３−３０７０８号等による
軽合金複合部材では、その耐摩耗性は強化材である金属
多孔体や該金属多孔体と軽合金基材との界面に形成され
る金属間化合物の硬さに依存しているが、これまでに得
られたこれらの硬さはマイクロビッカース硬度で１５０
〜７００程度であるので、用途によっては耐摩耗性が不
足する場合がある。特に、上記した様なピストンリング
溝部の素材として使用する場合には、依然として改善さ
れる余地が残されている。また軽合金複合部材中の金属
多孔体の体積率を上げることによって耐摩耗性を向上さ
せることも考えられるが、この場合には気孔率が低下す
ることになるので、軽合金溶湯を含浸させる圧力を３０
〜３００ｋｇ／ｃｍ2 程度にまで高めてやる必要があ
る。
【０００７】一方、特公平１−１５３４７号に開示した
技術では、金属多孔体の気孔内に金属、セラミックス、
カーボン等の粉末を充填するものであるので、この充填
効果によって耐摩耗性が一段と向上する。しかしなが
ら、この技術では金属多孔体の気孔内に粉末を充填する
際に、該粉末が凝集し易く、健全な複合部材を得る為に
は、軽合金溶湯を含浸させる圧力を高めてやる必要があ
るという問題は依然として解消されない。
技術では、金属多孔体の気孔内に金属、セラミックス、
カーボン等の粉末を充填するものであるので、この充填
効果によって耐摩耗性が一段と向上する。しかしなが
ら、この技術では金属多孔体の気孔内に粉末を充填する
際に、該粉末が凝集し易く、健全な複合部材を得る為に
は、軽合金溶湯を含浸させる圧力を高めてやる必要があ
るという問題は依然として解消されない。
【０００８】即ち、これまでの提案されている技術で
は、軽合金複合部材の耐摩耗性を向上させる手段として
金属多孔体内にセラミックス等を分散する際に、該粉末
が均一に分散すると共に、軽合金溶湯を含浸させるとき
の圧力をできるだけ低くすることが望まれていた。
は、軽合金複合部材の耐摩耗性を向上させる手段として
金属多孔体内にセラミックス等を分散する際に、該粉末
が均一に分散すると共に、軽合金溶湯を含浸させるとき
の圧力をできるだけ低くすることが望まれていた。
【０００９】本発明は上記の様な事情に着目してなされ
たものであって、その目的は、従来技術における問題が
生じることなく耐摩耗性を向上させた金属多孔体、およ
びこうした金属多孔体を用いてその性能を向上させた軽
合金複合部材、並びにこれらを製造する為の有用な方法
を提供することにある。
たものであって、その目的は、従来技術における問題が
生じることなく耐摩耗性を向上させた金属多孔体、およ
びこうした金属多孔体を用いてその性能を向上させた軽
合金複合部材、並びにこれらを製造する為の有用な方法
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明の金属多孔体は、連通気孔を有する焼失
性発泡部材に、骨格構成金属粉末と耐摩耗性向上粒子を
含有したスラリーを塗着し、該スラリー塗着焼失性発泡
部材を加熱して前記発泡部材を焼失させた後、これを焼
結することにより製造される連通気孔を有する金属多孔
体であって、前記骨格構成金属は、Ｎｉ又はＮｉ基合金
であって、前記耐摩耗性向上粒子は、前記骨格構成金属
としてのＮｉ又はＮｉ基合金と合金化されるＣｒ、及び
前記骨格構成金属に略均一に分散されるセラミックス粒
子であり、且つ前記セラミックス粒子は、前記金属多孔
体に対して５〜３０体積％であることを特徴とするもの
である。Ｃｒの含有量は金属多孔体に対して２５〜３５
重量％であることが好ましい。
のできた本発明の金属多孔体は、連通気孔を有する焼失
性発泡部材に、骨格構成金属粉末と耐摩耗性向上粒子を
含有したスラリーを塗着し、該スラリー塗着焼失性発泡
部材を加熱して前記発泡部材を焼失させた後、これを焼
結することにより製造される連通気孔を有する金属多孔
体であって、前記骨格構成金属は、Ｎｉ又はＮｉ基合金
であって、前記耐摩耗性向上粒子は、前記骨格構成金属
としてのＮｉ又はＮｉ基合金と合金化されるＣｒ、及び
前記骨格構成金属に略均一に分散されるセラミックス粒
子であり、且つ前記セラミックス粒子は、前記金属多孔
体に対して５〜３０体積％であることを特徴とするもの
である。Ｃｒの含有量は金属多孔体に対して２５〜３５
重量％であることが好ましい。
【００１１】
【００１２】
【００１３】本発明で物性向上粒子として用いるセラミ
ックス粒子としては、特性改善という観点からしてＳｉ
Ｃ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ａ
ｌＮｌ，ＴｉＮ等が好ましいものとして挙げられ、これ
らの１種以上を用いれば良い。また前記物性向上粒子と
してセラミックス粒子を用いるときの含有量は、金属多
孔体に対して５〜３０体積％であることが好ましい。
ックス粒子としては、特性改善という観点からしてＳｉ
Ｃ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ａ
ｌＮｌ，ＴｉＮ等が好ましいものとして挙げられ、これ
らの１種以上を用いれば良い。また前記物性向上粒子と
してセラミックス粒子を用いるときの含有量は、金属多
孔体に対して５〜３０体積％であることが好ましい。
【００１４】上記の様な金属多孔体における金属骨格間
に軽合金を含浸することによって耐摩耗性に優れた軽合
金複合部材を得ることができ、こうして得られた軽合金
複合部材は内燃機関用ピストンに適用するものとして有
用である。
に軽合金を含浸することによって耐摩耗性に優れた軽合
金複合部材を得ることができ、こうして得られた軽合金
複合部材は内燃機関用ピストンに適用するものとして有
用である。
【００１５】また、本発明に係る金属多孔体の製造方法
では、連通気孔を有する焼失性発泡部材に、Ｎｉ又はＮ
ｉ基合金からなる骨格構成金属粉末と、Ｃｒ、及び金属
多孔体に対して５〜３０体積％のセラミックス粒子から
なる耐摩耗性向上粒子とを含有したスラリーを塗着し、
該スラリー塗着焼失性発泡部材を加熱して前記発泡部材
を焼失させた後、これを焼結することにより、前記骨格
構成金属に前記セラミックス粒子が略均一に分散される
とともに、該骨格構成金属としてのＮｉ又はＮｉ基合金
と前記耐摩耗性向上粒子としてのＣｒとが合金化した金
属多孔体を製造することを特徴とする。
では、連通気孔を有する焼失性発泡部材に、Ｎｉ又はＮ
ｉ基合金からなる骨格構成金属粉末と、Ｃｒ、及び金属
多孔体に対して５〜３０体積％のセラミックス粒子から
なる耐摩耗性向上粒子とを含有したスラリーを塗着し、
該スラリー塗着焼失性発泡部材を加熱して前記発泡部材
を焼失させた後、これを焼結することにより、前記骨格
構成金属に前記セラミックス粒子が略均一に分散される
とともに、該骨格構成金属としてのＮｉ又はＮｉ基合金
と前記耐摩耗性向上粒子としてのＣｒとが合金化した金
属多孔体を製造することを特徴とする。
【００１６】更に、上記した軽合金複合部材は、上記し
た各種の金属多孔体を、鋳型内に保持せしめた後、前記
鋳型内に軽合金溶湯を充填すると共に、前記金属多孔体
の連通気孔内に軽合金溶湯を含浸させて複合化すること
によって得られる。
た各種の金属多孔体を、鋳型内に保持せしめた後、前記
鋳型内に軽合金溶湯を充填すると共に、前記金属多孔体
の連通気孔内に軽合金溶湯を含浸させて複合化すること
によって得られる。
【００１７】上記軽合金複合部材の製造方法において、
前記金属多孔体の体積率を５〜２０％とすると共に、前
記軽合金溶湯の前記含浸圧力を０．１５ｋｇ／ｃｍ2以
上として操業することが好ましい。こうした構成を採用
することによって、金属多孔体を予備成形体として用い
て軽合金複合部材を製造する際に軽合金溶湯の含浸圧力
をできるだけ低減することができ、しかも軽合金複合部
材の耐摩耗性を向上させることができる。
前記金属多孔体の体積率を５〜２０％とすると共に、前
記軽合金溶湯の前記含浸圧力を０．１５ｋｇ／ｃｍ2以
上として操業することが好ましい。こうした構成を採用
することによって、金属多孔体を予備成形体として用い
て軽合金複合部材を製造する際に軽合金溶湯の含浸圧力
をできるだけ低減することができ、しかも軽合金複合部
材の耐摩耗性を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明者らは上記目的を達成する
べく、様々な角度から検討した。その結果、金属多孔体
の骨格構成金属に金属や硬質のセラミックス粒子を分散
させるようにすれば、該金属多孔体の耐摩耗性を一層向
上させることができ、こうした金属多孔体を強化材とし
て軽合金複合部材を構成すれば、従来よりも耐摩耗性を
より一層向上した軽合金複合部材が得られることを見出
し、本発明を完成した。
べく、様々な角度から検討した。その結果、金属多孔体
の骨格構成金属に金属や硬質のセラミックス粒子を分散
させるようにすれば、該金属多孔体の耐摩耗性を一層向
上させることができ、こうした金属多孔体を強化材とし
て軽合金複合部材を構成すれば、従来よりも耐摩耗性を
より一層向上した軽合金複合部材が得られることを見出
し、本発明を完成した。
【００１９】また本発明の金属多孔体では、後述する製
造方法を採用すれば、前記物性向上粒子は骨格構成金属
に略均一に分散されたものとできる。
造方法を採用すれば、前記物性向上粒子は骨格構成金属
に略均一に分散されたものとできる。
【００２０】本発明の金属多孔体において、前記骨格構
成金属としては、Ｎｉ又はＮｉ基合金、あるいはＦｅ又
はＦｅ基合金であることが好ましく、これらの金属は鋳
ぐるむ軽合金であるアルミニウム合金等と合金を形成し
て金属多孔体の物性向上に寄与することになる。尚骨格
構成金属の成形形態としては、後述のスラリー調製の際
に予め合金化した合金粉末としても良いことは勿論のこ
と、２種以上の金属の粉末を混合した粉末とし、その後
の焼結の際に合金化する様にしても良い。また、後者の
成形形態は、物性向上粒子として金属を用いる場合と同
様の成形形態となる。
成金属としては、Ｎｉ又はＮｉ基合金、あるいはＦｅ又
はＦｅ基合金であることが好ましく、これらの金属は鋳
ぐるむ軽合金であるアルミニウム合金等と合金を形成し
て金属多孔体の物性向上に寄与することになる。尚骨格
構成金属の成形形態としては、後述のスラリー調製の際
に予め合金化した合金粉末としても良いことは勿論のこ
と、２種以上の金属の粉末を混合した粉末とし、その後
の焼結の際に合金化する様にしても良い。また、後者の
成形形態は、物性向上粒子として金属を用いる場合と同
様の成形形態となる。
【００２１】上記の様な金属多孔体の前記連通気孔内に
軽合金溶湯を含浸して、金属多孔体における金属骨格間
に軽合金を含浸した構成とすることによって、耐摩耗性
に優れた軽合金複合部材を得ることができるが、軽合金
溶湯を含浸する際には金属多孔体の連通気孔内には上記
従来の様に粉末が充填されていない状態であるので、軽
合金溶湯の含浸は比較的低い圧力で容易に達成すること
ができる。
軽合金溶湯を含浸して、金属多孔体における金属骨格間
に軽合金を含浸した構成とすることによって、耐摩耗性
に優れた軽合金複合部材を得ることができるが、軽合金
溶湯を含浸する際には金属多孔体の連通気孔内には上記
従来の様に粉末が充填されていない状態であるので、軽
合金溶湯の含浸は比較的低い圧力で容易に達成すること
ができる。
【００２２】本発明で用いる物性向上粒子としては、物
性向上という機能を発揮するものであれば、前述した様
に（特公平１−１５３４７号）、金属、セラミックス、
カーボンのいずれの粒子でも良くまた併用しても良い
が、耐摩耗性を向上させるという観点からすれば、セラ
ミックス粒子や焼結の際に前記骨格構成金属と合金化す
る金属等を用いることが好ましい。
性向上という機能を発揮するものであれば、前述した様
に（特公平１−１５３４７号）、金属、セラミックス、
カーボンのいずれの粒子でも良くまた併用しても良い
が、耐摩耗性を向上させるという観点からすれば、セラ
ミックス粒子や焼結の際に前記骨格構成金属と合金化す
る金属等を用いることが好ましい。
【００２３】上記物性向上粒子として用いる金属として
は、焼結の際に前記骨格構成金属と合金化して金属多孔
体の物性（耐摩耗性）を向上させるものであれば、その
種類は特に限定されないが、具体的使用例としては、前
記骨格構成金属がＮｉ或は／およびＮｉ基合金であり、
前記物性向上粒子がＣｒである場合を挙げることがで
き、この場合のＣｒの含有量は金属多孔体に対して２５
〜３５重量％であることが好ましい。
は、焼結の際に前記骨格構成金属と合金化して金属多孔
体の物性（耐摩耗性）を向上させるものであれば、その
種類は特に限定されないが、具体的使用例としては、前
記骨格構成金属がＮｉ或は／およびＮｉ基合金であり、
前記物性向上粒子がＣｒである場合を挙げることがで
き、この場合のＣｒの含有量は金属多孔体に対して２５
〜３５重量％であることが好ましい。
【００２４】図１は、Ｃｒ含有量（金属多孔体に対する
割合）と金属多孔体の硬度との関係を示すグラフであ
る。この図から明らかな様に、Ｃｒ含有量の増加に従っ
て、金属多孔体の硬度（耐摩耗性）が上昇するが、Ｃｒ
含有量が多くなり過ぎると金属多孔体が脆くなり、強化
材として使う為のプリフォームの成形性（一般にはプレ
ス成形）が低下する。また複合部材の強化材として要求
される硬度はＨｖで２００程度である。こうした観点か
ら、Ｃｒ含有量の好ましい範囲を２５〜３５重量％とし
た。
割合）と金属多孔体の硬度との関係を示すグラフであ
る。この図から明らかな様に、Ｃｒ含有量の増加に従っ
て、金属多孔体の硬度（耐摩耗性）が上昇するが、Ｃｒ
含有量が多くなり過ぎると金属多孔体が脆くなり、強化
材として使う為のプリフォームの成形性（一般にはプレ
ス成形）が低下する。また複合部材の強化材として要求
される硬度はＨｖで２００程度である。こうした観点か
ら、Ｃｒ含有量の好ましい範囲を２５〜３５重量％とし
た。
【００２５】一方、上記物性向上粒子として用いるセラ
ミックス粒子としては、例えばＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ
等の炭化物、窒素化物、炭・窒素化物、酸化物の他、
Ｖ，Ｎｂ，Ｔａの炭化物、窒素化物、炭・窒素化物等、
これまで知られている様々な高強度耐熱セラミックスが
挙げられるが、このうち耐摩耗性を向上させるという観
点からすれば、ＳｉＣ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ
2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＡｌＮ，ＴｉＮ等のセラミックス粒子
が好ましく、これらの１種以上を用いることによって上
記の効果が有効に発揮される。また前記物性向上粒子と
してセラミックス粒子を用いるときの該セラミックスの
含有量は、金属多孔体に対して５〜３０体積％であるこ
とが好ましい。これは、５体積％未満であればセラミッ
クス粒子を添加する効果が発揮されず、３０体積％を超
えると金属粉末同士の結合部分が少なくなって、金属多
孔体自体の強度が低下するからである。
ミックス粒子としては、例えばＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ
等の炭化物、窒素化物、炭・窒素化物、酸化物の他、
Ｖ，Ｎｂ，Ｔａの炭化物、窒素化物、炭・窒素化物等、
これまで知られている様々な高強度耐熱セラミックスが
挙げられるが、このうち耐摩耗性を向上させるという観
点からすれば、ＳｉＣ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ
2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＡｌＮ，ＴｉＮ等のセラミックス粒子
が好ましく、これらの１種以上を用いることによって上
記の効果が有効に発揮される。また前記物性向上粒子と
してセラミックス粒子を用いるときの該セラミックスの
含有量は、金属多孔体に対して５〜３０体積％であるこ
とが好ましい。これは、５体積％未満であればセラミッ
クス粒子を添加する効果が発揮されず、３０体積％を超
えると金属粉末同士の結合部分が少なくなって、金属多
孔体自体の強度が低下するからである。
【００２６】尚前記物性向上粒子として、骨格構成金属
に対して合金化しない金属を用いる場合の含有量は、セ
ラミックス粒子を用いる場合と同様に金属多孔体に対し
て５〜３０体積％であることが好ましい。
に対して合金化しない金属を用いる場合の含有量は、セ
ラミックス粒子を用いる場合と同様に金属多孔体に対し
て５〜３０体積％であることが好ましい。
【００２７】上記の様な金属多孔体における金属骨格間
に軽合金を含浸することによって、耐摩耗性に優れた軽
合金複合部材を得ることができ、こうして得られた軽合
金複合部材は内燃機関用ピストンに適用するものとして
有用である。
に軽合金を含浸することによって、耐摩耗性に優れた軽
合金複合部材を得ることができ、こうして得られた軽合
金複合部材は内燃機関用ピストンに適用するものとして
有用である。
【００２８】次に、上記の様な金属多孔体を製造する方
法について説明する。この方法は基本的に前記したスラ
リー法を応用したものであるが、本発明方法において
は、Ｎｉ又はＮｉ基合金、あるいはＦｅ又はＦｅ基合金
の骨格構成金属粉末と、ＳｉＣ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，
ＴｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮ，ＴｉＮ等のセラミックス
粒子やＣｒ等の合金化金属粉末を物性向上粒子として予
め混合し、これを溶媒中に添加してスラリーを調製す
る。このとき用いる溶媒としては、例えば水溶性フェノ
ール樹脂が挙げられるが、スラリーを調製する為の溶媒
として機能するものであれば他のものを用いても良い。
法について説明する。この方法は基本的に前記したスラ
リー法を応用したものであるが、本発明方法において
は、Ｎｉ又はＮｉ基合金、あるいはＦｅ又はＦｅ基合金
の骨格構成金属粉末と、ＳｉＣ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，
ＴｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮ，ＴｉＮ等のセラミックス
粒子やＣｒ等の合金化金属粉末を物性向上粒子として予
め混合し、これを溶媒中に添加してスラリーを調製す
る。このとき用いる溶媒としては、例えば水溶性フェノ
ール樹脂が挙げられるが、スラリーを調製する為の溶媒
として機能するものであれば他のものを用いても良い。
【００２９】引き続き、連通気孔を有する焼失性発泡部
材を、前記スラリーに含浸させて前記焼失性発泡部材の
全面に亘ってスラリーを含浸させる。この工程によっ
て、前記焼失性発泡部材の全骨格表面には、金属粉末と
セラミックス粒子を含有したスラリーが塗着されること
になる。尚このとき用いる焼失性発泡部材の素材として
は、加熱によって焼失するものであればいかなるもので
も良いが、最も代表的なものとしてポリウレタン樹脂が
挙げられ、この樹脂を用いることによって、連通気孔を
有する焼失性発泡部材の成形およびその後の加熱による
焼失を容易に行うことができる。
材を、前記スラリーに含浸させて前記焼失性発泡部材の
全面に亘ってスラリーを含浸させる。この工程によっ
て、前記焼失性発泡部材の全骨格表面には、金属粉末と
セラミックス粒子を含有したスラリーが塗着されること
になる。尚このとき用いる焼失性発泡部材の素材として
は、加熱によって焼失するものであればいかなるもので
も良いが、最も代表的なものとしてポリウレタン樹脂が
挙げられ、この樹脂を用いることによって、連通気孔を
有する焼失性発泡部材の成形およびその後の加熱による
焼失を容易に行うことができる。
【００３０】最後に、上記で得られたスラリー塗着焼失
性発泡部材を加熱して前記発泡部材を焼失させた後、こ
れを焼結することにより、骨格構成金属にセラミックス
粒子等の物性向上粒子が分散した金属多孔体を製造する
ことができる。また焼失性発泡部材を焼失させた後は、
焼結前の金属多孔体中には少量の不純物（例えば、カー
ボン等）が残存した状態であっても良い。
性発泡部材を加熱して前記発泡部材を焼失させた後、こ
れを焼結することにより、骨格構成金属にセラミックス
粒子等の物性向上粒子が分散した金属多孔体を製造する
ことができる。また焼失性発泡部材を焼失させた後は、
焼結前の金属多孔体中には少量の不純物（例えば、カー
ボン等）が残存した状態であっても良い。
【００３１】尚上記した軽合金複合部材を製造する為の
具体的な手順としては、上記した様な金属多孔体を、鋳
型内に保持せしめた後、前記鋳型内に軽合金溶湯を充填
すると共に、前記金属多孔体の連通気孔内に軽合金溶湯
を含浸させて複合化すれば良い。
具体的な手順としては、上記した様な金属多孔体を、鋳
型内に保持せしめた後、前記鋳型内に軽合金溶湯を充填
すると共に、前記金属多孔体の連通気孔内に軽合金溶湯
を含浸させて複合化すれば良い。
【００３２】ところで本発明者らは、金属多孔体を予備
成形体として用いて軽合金複合部材を製造する際に、軽
合金溶湯の含浸圧力をできるだけ低減すると共に、得ら
れる軽合金複合部材の耐摩耗性を向上させる為の具体的
な手段についても検討した。その結果、金属または金属
を主体とする材料から形成され、連通気孔を有する金属
多孔体を、鋳型内に保持せしめた後、前記鋳型内に軽合
金溶湯を充填して前記金属多孔体の連通気孔内に軽合金
溶湯を含浸させて軽合金複合部材を製造するに際して、
金属多孔体の体積率（即ち、「気孔率」）を適切な範囲
に設定してやれば、軽合金溶湯含浸圧力をできるだけ低
くしても、希望する特性を発揮する軽合金複合部材が得
られることを見出した。次に、この方法について説明す
る。
成形体として用いて軽合金複合部材を製造する際に、軽
合金溶湯の含浸圧力をできるだけ低減すると共に、得ら
れる軽合金複合部材の耐摩耗性を向上させる為の具体的
な手段についても検討した。その結果、金属または金属
を主体とする材料から形成され、連通気孔を有する金属
多孔体を、鋳型内に保持せしめた後、前記鋳型内に軽合
金溶湯を充填して前記金属多孔体の連通気孔内に軽合金
溶湯を含浸させて軽合金複合部材を製造するに際して、
金属多孔体の体積率（即ち、「気孔率」）を適切な範囲
に設定してやれば、軽合金溶湯含浸圧力をできるだけ低
くしても、希望する特性を発揮する軽合金複合部材が得
られることを見出した。次に、この方法について説明す
る。
【００３３】この方法では、用いる金属多孔体の体積率
を５〜２０％と設定する必要があるが、この体積率が５
％未満であると金属多孔体を複合化することによる物性
向上効果が発揮されない。また体積率が２０％を超える
と、最低限必要とされる溶湯含浸圧力が高くなり、この
発明で規定する溶湯含浸圧力ではその目的が達成されな
い。
を５〜２０％と設定する必要があるが、この体積率が５
％未満であると金属多孔体を複合化することによる物性
向上効果が発揮されない。また体積率が２０％を超える
と、最低限必要とされる溶湯含浸圧力が高くなり、この
発明で規定する溶湯含浸圧力ではその目的が達成されな
い。
【００３４】またこの方法では、含浸圧力を０．１５ｋ
ｇ／ｃｍ2 以上に設定する必要があるが、このことは含
浸圧力を０．１５ｋｇ／ｃｍ2 まで低減できることを意
味する。尚「０．１５ｋｇ／ｃｍ2 以上」とは、大気圧
よりも０．１５ｋｇ／ｃｍ2以上高い圧力（いわゆる
「ゲージ圧」）であることを意味している。尚前記含浸
圧力の上限については、特に限定されるものではない
が、１０ｋｇ／ｃｍ2 程度が適当であり、これより高く
なると、含浸圧力が高くなり過ぎるという従来の問題が
顕在化することになる。
ｇ／ｃｍ2 以上に設定する必要があるが、このことは含
浸圧力を０．１５ｋｇ／ｃｍ2 まで低減できることを意
味する。尚「０．１５ｋｇ／ｃｍ2 以上」とは、大気圧
よりも０．１５ｋｇ／ｃｍ2以上高い圧力（いわゆる
「ゲージ圧」）であることを意味している。尚前記含浸
圧力の上限については、特に限定されるものではない
が、１０ｋｇ／ｃｍ2 程度が適当であり、これより高く
なると、含浸圧力が高くなり過ぎるという従来の問題が
顕在化することになる。
【００３５】この方法で用いる金属多孔体は、基本的に
は前記したスラリー法を適用して製造したものを使用す
れば良いが、上記した本発明に係る金属多孔体を用いれ
ば金属多孔体の耐摩耗性が優れているので、その結果得
られる軽合金複合部材の耐摩耗性を向上させる上で極め
て効果的である。
は前記したスラリー法を適用して製造したものを使用す
れば良いが、上記した本発明に係る金属多孔体を用いれ
ば金属多孔体の耐摩耗性が優れているので、その結果得
られる軽合金複合部材の耐摩耗性を向上させる上で極め
て効果的である。
【００３６】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００３７】
実施例１ 平均粒径が４μｍの純Ｎｉ粉末に平均粒径が０．５μｍ
のＴｉＯ2 粉末を０〜４０体積％となる様に混合し、こ
の混合粉末に水溶性フェノール樹脂を溶媒として用い、
Ｎｉ粉末とＴｉＯ2 粉末を含有するスラリーを調製し
た。
のＴｉＯ2 粉末を０〜４０体積％となる様に混合し、こ
の混合粉末に水溶性フェノール樹脂を溶媒として用い、
Ｎｉ粉末とＴｉＯ2 粉末を含有するスラリーを調製し
た。
【００３８】次に、３０ｐｐｉ（１インチ当たりの開口
数が３０）のポリウレタン発泡樹脂を前記スラリーに含
浸してポリウレタン発泡樹脂にスラリーを塗着し、引続
き乾燥した後焼成することによってポリウレタン発泡樹
脂を消失させ、Ｎｉ粉末を焼結して形成された金属骨格
にＴｉＯ2 を略均一に分散させたＮｉ基金属多孔体を作
製した。こうして得られた金属多孔体の気孔率は６％で
あった。
数が３０）のポリウレタン発泡樹脂を前記スラリーに含
浸してポリウレタン発泡樹脂にスラリーを塗着し、引続
き乾燥した後焼成することによってポリウレタン発泡樹
脂を消失させ、Ｎｉ粉末を焼結して形成された金属骨格
にＴｉＯ2 を略均一に分散させたＮｉ基金属多孔体を作
製した。こうして得られた金属多孔体の気孔率は６％で
あった。
【００３９】得られた金属多孔体に、アルミニウム合金
溶湯（ＪＩＳ ＡＣ８Ａ溶湯）を含浸し、アルミニウム
合金複合部材とした。図２はＴｉＯ2 粉末を２０体積％
混合した金属多孔体を用いたときのアルミニウム合金複
合部材における金属組織を示す図面代用顕微鏡写真であ
り、図３はＴｉＯ2 粉末を混合しなかった金属多孔体を
用いたときのアルミニウム合金複合部材における金属組
織を示す図面代用顕微鏡写真である。この結果から明ら
かな様に、本発明のアルミニウム合金複合部材では、Ｔ
ｉＯ2 粉末が略均一に分散していることがわかる。
溶湯（ＪＩＳ ＡＣ８Ａ溶湯）を含浸し、アルミニウム
合金複合部材とした。図２はＴｉＯ2 粉末を２０体積％
混合した金属多孔体を用いたときのアルミニウム合金複
合部材における金属組織を示す図面代用顕微鏡写真であ
り、図３はＴｉＯ2 粉末を混合しなかった金属多孔体を
用いたときのアルミニウム合金複合部材における金属組
織を示す図面代用顕微鏡写真である。この結果から明ら
かな様に、本発明のアルミニウム合金複合部材では、Ｔ
ｉＯ2 粉末が略均一に分散していることがわかる。
【００４０】上記で得られた金属多孔体の硬度測定結果
（ＴｉＯ2 含有率と硬度の関係）を図４に示すが、金属
多孔体の硬度はＴｉＯ2 含有率と共に上昇しており、セ
ラミックス粒子の添加による硬度改善効果が発揮されて
いることがわかる。またＴｉＯ2 含有率が３０体積％の
ときに最大の硬度が得られ、これ以上添加しても硬度は
却って低下することがわかる。これは、セラミックス粒
子の添加率が過剰になると、金属多孔体中の金属が占め
る割合が少なくなって、金属多孔体が脆くなるからであ
る。
（ＴｉＯ2 含有率と硬度の関係）を図４に示すが、金属
多孔体の硬度はＴｉＯ2 含有率と共に上昇しており、セ
ラミックス粒子の添加による硬度改善効果が発揮されて
いることがわかる。またＴｉＯ2 含有率が３０体積％の
ときに最大の硬度が得られ、これ以上添加しても硬度は
却って低下することがわかる。これは、セラミックス粒
子の添加率が過剰になると、金属多孔体中の金属が占め
る割合が少なくなって、金属多孔体が脆くなるからであ
る。
【００４１】次に、上記で得られた各アルミニウム合金
複合部材について、潤滑下のリング−ディスク摩耗試験
によってその耐摩耗性を評価した。その結果を図５に示
す。尚このときの試験条件は下記の通りである。 （リング−ディスク摩耗試験条件） リング材質：ＳＣｒ４２０（ＨＲｃ４５） 面圧 ：１０ＭＰａ 潤滑油温度：３７３Ｋ 摺動速度 ：０．５ｍ／ｓ 摺動距離 ：５０００ｍ
複合部材について、潤滑下のリング−ディスク摩耗試験
によってその耐摩耗性を評価した。その結果を図５に示
す。尚このときの試験条件は下記の通りである。 （リング−ディスク摩耗試験条件） リング材質：ＳＣｒ４２０（ＨＲｃ４５） 面圧 ：１０ＭＰａ 潤滑油温度：３７３Ｋ 摺動速度 ：０．５ｍ／ｓ 摺動距離 ：５０００ｍ
【００４２】この結果から明らかな様に、ＴｉＯ2 を所
定量含有したアルミニウム合金複合部材の耐摩耗性は、
Ｎｉ単独の金属多孔体を用いたアルミニウム合金複合部
材の耐摩耗性と比べて格段に向上していることがわか
る。またセラミックス粒子の含有量が４０体積％のもの
では、Ｎｉ粉末同士の焼結部分が少なくなっており、焼
結体（金属多孔体）が脆くなる為耐摩耗性においても低
下しており、特にセラミックス粒子の脱落によって摩耗
が助長されるものと考えられる。
定量含有したアルミニウム合金複合部材の耐摩耗性は、
Ｎｉ単独の金属多孔体を用いたアルミニウム合金複合部
材の耐摩耗性と比べて格段に向上していることがわか
る。またセラミックス粒子の含有量が４０体積％のもの
では、Ｎｉ粉末同士の焼結部分が少なくなっており、焼
結体（金属多孔体）が脆くなる為耐摩耗性においても低
下しており、特にセラミックス粒子の脱落によって摩耗
が助長されるものと考えられる。
【００４３】実施例２ 平均粒径が４μｍのＦｅ基粉末（Ｆｅ−１．０％Ｃｒ−
０．７％Ｍｏ−０．５％Ｃ）に、平均粒径が１μｍのＳ
ｉＣ粉末（１５体積％）またはＡｌ2 Ｏ3 粉末（２５体
積％）を混合し、これらの混合粉末に水溶性フェノール
樹脂を溶媒として用い、Ｆｅ基粉末とＳｉＣ粉末または
Ａｌ2 Ｏ3 粉末を含有するスラリーを調製した。
０．７％Ｍｏ−０．５％Ｃ）に、平均粒径が１μｍのＳ
ｉＣ粉末（１５体積％）またはＡｌ2 Ｏ3 粉末（２５体
積％）を混合し、これらの混合粉末に水溶性フェノール
樹脂を溶媒として用い、Ｆｅ基粉末とＳｉＣ粉末または
Ａｌ2 Ｏ3 粉末を含有するスラリーを調製した。
【００４４】次に、３０ｐｐｉ（１インチ当たりの開口
数が３０）のポリウレタン発泡樹脂を前記スラリーに含
浸してポリウレタン発泡樹脂にスラリーを塗着し、引続
き乾燥した後焼成することによってポリウレタン発泡樹
脂を消失させ、Ｆｅ基粉末を焼結して形成された骨格内
にＳｉＣ粉末またはＡｌ2 Ｏ3 粉末を均一に分散させた
Ｆｅ基金属多孔体を作製した。このとき得られた金属多
孔体の気孔率は６％であった。
数が３０）のポリウレタン発泡樹脂を前記スラリーに含
浸してポリウレタン発泡樹脂にスラリーを塗着し、引続
き乾燥した後焼成することによってポリウレタン発泡樹
脂を消失させ、Ｆｅ基粉末を焼結して形成された骨格内
にＳｉＣ粉末またはＡｌ2 Ｏ3 粉末を均一に分散させた
Ｆｅ基金属多孔体を作製した。このとき得られた金属多
孔体の気孔率は６％であった。
【００４５】上記で得られた金属多孔体の硬度を測定す
ると共に、該金属多孔体にアルミニウム合金（ＪＩＳ
ＡＣ８Ａ）を充填したアルミニウム合金複合部材の耐摩
耗性について実施例１と同じ条件で測定した。
ると共に、該金属多孔体にアルミニウム合金（ＪＩＳ
ＡＣ８Ａ）を充填したアルミニウム合金複合部材の耐摩
耗性について実施例１と同じ条件で測定した。
【００４６】金属多孔体の硬度測定結果を図６に、アル
ミニウム合金複合部材の耐摩耗性を図７に、Ｆｅ基合金
のみの金属多孔体の測定結果と共に夫々示すが、セラミ
ックス粒子の添加効果が発揮されていることがわかる。
ミニウム合金複合部材の耐摩耗性を図７に、Ｆｅ基合金
のみの金属多孔体の測定結果と共に夫々示すが、セラミ
ックス粒子の添加効果が発揮されていることがわかる。
【００４７】実施例３ 平均粒径が４μｍの純Ｎｉ粉末と平均粒径が１５μｍの
Ｃｒ粉末の混合粉末（Ｎｉ：Ｃｒの重量比＝７０：３
０）に、平均粒径が１５μｍのＴｉＯ2 粉末を０〜４０
体積％となる様に混合し、この混合粉末に水溶性フェノ
ール樹脂を溶媒として用い、Ｎｉ粉末、Ｃｒ粉末および
ＴｉＯ2 粉末を含有するスラリーを調製した。
Ｃｒ粉末の混合粉末（Ｎｉ：Ｃｒの重量比＝７０：３
０）に、平均粒径が１５μｍのＴｉＯ2 粉末を０〜４０
体積％となる様に混合し、この混合粉末に水溶性フェノ
ール樹脂を溶媒として用い、Ｎｉ粉末、Ｃｒ粉末および
ＴｉＯ2 粉末を含有するスラリーを調製した。
【００４８】次に、図８（模式図）に示す様なリング状
の焼失性発泡部材（ポリウレタン発泡樹脂性）を準備
し、これをスラリーに含浸させて、該焼失性発泡部材の
全骨格表面に、金属粉末（Ｎｉ粉末とＣｒ粉末）とセラ
ミックス粒子を含有するスラリーを塗着させた。
の焼失性発泡部材（ポリウレタン発泡樹脂性）を準備
し、これをスラリーに含浸させて、該焼失性発泡部材の
全骨格表面に、金属粉末（Ｎｉ粉末とＣｒ粉末）とセラ
ミックス粒子を含有するスラリーを塗着させた。
【００４９】これを乾燥した後、アンモニア分解ガスと
炭酸ガスの混合雰囲気中で８００℃に加熱し、前記焼失
性発泡部材を炭化焼失させた。次に、還元性雰囲気中で
１１００℃に加熱して焼結させた。これによって、Ｎｉ
とＣｒが合金化されると共に、該合金によって構成され
る金属骨格にＴｉＯ2 粒子が分散した金属多孔体を作製
した。
炭酸ガスの混合雰囲気中で８００℃に加熱し、前記焼失
性発泡部材を炭化焼失させた。次に、還元性雰囲気中で
１１００℃に加熱して焼結させた。これによって、Ｎｉ
とＣｒが合金化されると共に、該合金によって構成され
る金属骨格にＴｉＯ2 粒子が分散した金属多孔体を作製
した。
【００５０】次に、上記で得られた金属多孔体を、最終
形状に付形する為のプレス型に挿入し、上下方向に押圧
して図９（模式図）に示す所定形状のピストンリング溝
強化用多孔性予備成形体とした。尚上記多孔性予備成形
体の最終的な体積率は１３％（即ち、気孔率：８７％）
とした。
形状に付形する為のプレス型に挿入し、上下方向に押圧
して図９（模式図）に示す所定形状のピストンリング溝
強化用多孔性予備成形体とした。尚上記多孔性予備成形
体の最終的な体積率は１３％（即ち、気孔率：８７％）
とした。
【００５１】上記で得られたピストンリング溝強化用多
孔性予備成形体を、ピストン鋳型金型内のリング溝所定
位置に配置した後、金型内にアルミニウム合金（ＪＩＳ
ＡＣ８Ａ）を注入湯し、溶湯に１．５ｋｇ／ｃｍ2 の
圧力を加え、金属多孔体の内部に溶湯を含浸してリング
溝部を金属多孔体で複合強化したピストン素材を得た。
孔性予備成形体を、ピストン鋳型金型内のリング溝所定
位置に配置した後、金型内にアルミニウム合金（ＪＩＳ
ＡＣ８Ａ）を注入湯し、溶湯に１．５ｋｇ／ｃｍ2 の
圧力を加え、金属多孔体の内部に溶湯を含浸してリング
溝部を金属多孔体で複合強化したピストン素材を得た。
【００５２】ＴｉＯ2 粒子を２０体積％含有した金属多
孔体を用いて得られたピストン素材（軽合金複合材料）
における複合部の金属組織を図１０（図面代用顕微鏡写
真）に示すが、マトリックスであるアルミニウム合金に
金属多孔体が複合化されており、更に金属多孔体の骨格
金属内にＴｉＯ2 粒子が均一に分散していることがわか
る。尚金属多孔体の硬さは、ＮｉとＣｒだけの混合粉末
（Ｎｉ−３０％Ｃｒ）を使用した場合には、マイクロビ
ッカース硬度で約２１０であったが、ＴｉＯ2粒子を２
０体積％含有させたものでは約２７０となっていた。
孔体を用いて得られたピストン素材（軽合金複合材料）
における複合部の金属組織を図１０（図面代用顕微鏡写
真）に示すが、マトリックスであるアルミニウム合金に
金属多孔体が複合化されており、更に金属多孔体の骨格
金属内にＴｉＯ2 粒子が均一に分散していることがわか
る。尚金属多孔体の硬さは、ＮｉとＣｒだけの混合粉末
（Ｎｉ−３０％Ｃｒ）を使用した場合には、マイクロビ
ッカース硬度で約２１０であったが、ＴｉＯ2粒子を２
０体積％含有させたものでは約２７０となっていた。
【００５３】次に、上記で得られた各アルミニウム合金
複合部材について、ピストンリングとの摩耗試験（リン
グ−ディスク摩耗試験）によってその耐摩耗性を評価し
た。その結果を、従来の高珪素アルミニウム合金（ＡＣ
８Ａ）を用いた場合と共に図１１に示す。尚このときの
試験条件は実施例１の場合と同じである。
複合部材について、ピストンリングとの摩耗試験（リン
グ−ディスク摩耗試験）によってその耐摩耗性を評価し
た。その結果を、従来の高珪素アルミニウム合金（ＡＣ
８Ａ）を用いた場合と共に図１１に示す。尚このときの
試験条件は実施例１の場合と同じである。
【００５４】この結果から明らかな様に、Ｃｒを合金化
したものや、これに更にＴｉＯ2 を所定量含有したアル
ミニウム合金複合部材の耐摩耗性は、Ｎｉ単独の金属多
孔体を用いたアルミニウム合金複合部材の耐摩耗性と比
べて格段に向上していることがわかる。
したものや、これに更にＴｉＯ2 を所定量含有したアル
ミニウム合金複合部材の耐摩耗性は、Ｎｉ単独の金属多
孔体を用いたアルミニウム合金複合部材の耐摩耗性と比
べて格段に向上していることがわかる。
【００５５】またＴｉＯ2 粒子を用いる代わりに、Ｓｉ
Ｃ粒子やＡｌ2 Ｏ3 粒子を含有・分散（含有量：２０体
積％）させた金属多孔体を作製し、これを用いて上記と
同様にしてピストン素材（アルミニウム合金複合部材）
を作製し、上記と同じ条件でリング−ディスク摩耗試験
と行った。その結果を図１２に示すが、ＳｉＣ粒子やＡ
ｌ2 Ｏ3 粒子を含有・分散させても、耐摩耗性が向上し
ていることがわかる。
Ｃ粒子やＡｌ2 Ｏ3 粒子を含有・分散（含有量：２０体
積％）させた金属多孔体を作製し、これを用いて上記と
同様にしてピストン素材（アルミニウム合金複合部材）
を作製し、上記と同じ条件でリング−ディスク摩耗試験
と行った。その結果を図１２に示すが、ＳｉＣ粒子やＡ
ｌ2 Ｏ3 粒子を含有・分散させても、耐摩耗性が向上し
ていることがわかる。
【００５６】
【発明の効果】本発明方法は以上の様に構成されてお
り、従来技術における問題が生じることなく耐摩耗性を
向上させた金属多孔体、およびこうした金属多孔体を用
いてその性能を向上させた軽合金複合部材、並びにこれ
らを製造する為の有用な方法が実現できた。特に、本発
明の軽合金複合部材は従来のものよりも耐摩耗性が優れ
たものとなり、例えば前述したピストンリング溝部の素
材として有用である。
り、従来技術における問題が生じることなく耐摩耗性を
向上させた金属多孔体、およびこうした金属多孔体を用
いてその性能を向上させた軽合金複合部材、並びにこれ
らを製造する為の有用な方法が実現できた。特に、本発
明の軽合金複合部材は従来のものよりも耐摩耗性が優れ
たものとなり、例えば前述したピストンリング溝部の素
材として有用である。
【図１】Ｃｒ含有量と金属多孔体の硬度との関係を示す
グラフである
グラフである
【図２】ＴｉＯ2 粉末を２０体積％混合した金属多孔体
を用いたときのアルミニウム合金複合部材における金属
組織を示す図面代用顕微鏡写真である。
を用いたときのアルミニウム合金複合部材における金属
組織を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図３】ＴｉＯ2 粉末を混合しなかった金属多孔体を用
いたときのアルミニウム合金複合部材における金属組織
を示す図面代用顕微鏡写真である。
いたときのアルミニウム合金複合部材における金属組織
を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図４】実施例１で得られた金属多孔体の硬度測定結果
（ＴｉＯ2 含有率と硬度の関係）を示すグラフである。
（ＴｉＯ2 含有率と硬度の関係）を示すグラフである。
【図５】実施例１で得られた各アルミニウム合金複合部
材のリング−ディスク摩耗試験結果を示すグラフであ
る。
材のリング−ディスク摩耗試験結果を示すグラフであ
る。
【図６】実施例２で得られた金属多孔体の硬度測定結果
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図７】実施例２で得られた各アルミニウム合金複合部
材のリング−ディスク摩耗試験結果を示すグラフであ
る。
材のリング−ディスク摩耗試験結果を示すグラフであ
る。
【図８】実施例３で用いたリング状焼失性発泡部材の形
状を示す模式図である。
状を示す模式図である。
【図９】実施例３で成形したピストンリング溝強化用金
属多孔体の形状を示す模式図である。
属多孔体の形状を示す模式図である。
【図１０】ＴｉＯ2 粉末を２０体積％含有させた金属多
孔体を用いて得られたピストン素材における複合部の金
属組織をを示す図面代用顕微鏡写真である。
孔体を用いて得られたピストン素材における複合部の金
属組織をを示す図面代用顕微鏡写真である。
【図１１】ＴｉＯ2 粒子を含有させた金属多孔体を用い
て得られたピストン素材のリング−ディスク摩耗試験結
果を示すグラフである。
て得られたピストン素材のリング−ディスク摩耗試験結
果を示すグラフである。
【図１２】ＳｉＣ粒子やＡｌ2 Ｏ3 粒子を含有させた金
属多孔体を用いて得られたピストン素材のリング−ディ
スク摩耗試験結果を示すグラフである。
属多孔体を用いて得られたピストン素材のリング−ディ
スク摩耗試験結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 1/10 Ｃ２２Ｃ 1/10 Ｇ Ｊ Ｆ０２Ｆ 3/00 ３０２ Ｆ０２Ｆ 3/00 ３０２Ａ (72)発明者 藤田 誠 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 山本 幸男 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−204137（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−306672（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−150270（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22F 5/00,3/26 C22C 1/05,1/08,1/10 B22D 19/00
Claims (8)
- 【請求項１】 連通気孔を有する焼失性発泡部材に、骨
格構成金属粉末と耐摩耗性向上粒子を含有したスラリー
を塗着し、該スラリー塗着焼失性発泡部材を加熱して前
記発泡部材を焼失させた後、これを焼結することにより
製造される連通気孔を有する金属多孔体であって、 前記骨格構成金属は、Ｎｉ又はＮｉ基合金であって、 前記耐摩耗性向上粒子は、前記骨格構成金属としてのＮ
ｉ又はＮｉ基合金と合金化されるＣｒ、及び前記骨格構
成金属に略均一に分散されるセラミックス粒子であり、 且つ前記セラミックス粒子は、前記金属多孔体に対して
５〜３０体積％ であることを特徴とする金属多孔体。 - 【請求項２】 Ｃｒの含有量は金属多孔体に対して２５
〜３５重量％である請求項１に記載の金属多孔体。 - 【請求項３】 前記セラミックス粒子は、ＳｉＣ，Ｓｉ
Ｏ2，Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮおよびＴｉ
Ｎよりなる群から選ばれる１種以上である請求項１又は
２に記載の金属多孔体。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の金属多
孔体における金属骨格間に軽合金が含浸されたものであ
る軽合金複合部材。 - 【請求項５】 内燃機関用ピストンに適用されるもので
ある請求項４に記載の軽合金複合部材。 - 【請求項６】 連通気孔を有する焼失性発泡部材に、Ｎｉ又はＮｉ基合金からなる 骨格構成金属粉末と、Ｃｒ、及び金属多孔体に対して５〜３０体積％のセラミ
ックス粒子からなる耐摩耗性 向上粒子とを含有したスラ
リーを塗着し、 該スラリー塗着焼失性発泡部材を加熱して前記発泡部材
を焼失させた後、これを焼結することにより、前記 骨格構成金属に前記セラミックス粒子が略均一に分
散されるとともに、該骨格構成金属としてのＮｉ又はＮ
ｉ基合金と前記耐摩耗性向上粒子としてのＣｒとが合金
化した金属多孔体を製造することを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載の金属多孔体の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１〜３のいずれかに記載の金属多
孔体を、鋳型内に保持せしめた後、前記鋳型内に軽合金
溶湯を充填すると共に、前記金属多孔体の連通気孔内に
軽合金溶湯を含浸させて複合化することを特徴とする請
求項４または５に記載の軽合金複合部材の製造方法。 - 【請求項８】 前記金属多孔体の体積率を５〜２０％と
すると共に、前記軽合金溶湯の前記含浸圧力を０．１５
ｋｇ／ｃｍ2以上として操業する請求項７に記載の軽合
金複合部材の製造方法。
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| DE19800594A1 (de) * | 1998-01-09 | 1999-07-15 | Gut Gieserei Umwelt Technik Gm | Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit teilflüssigen Werkstoffen |
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