JP3097190B2 - 複合部材の製造方法 - Google Patents
複合部材の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属又は樹脂材料等か
らなる自動車部品等の平面板でない立体的形状の部材表
面に被覆層を設け、該被覆層に、セラミックス粒子を侵
入させて複合化する複合部材の製造方法に関する。
らなる自動車部品等の平面板でない立体的形状の部材表
面に被覆層を設け、該被覆層に、セラミックス粒子を侵
入させて複合化する複合部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複合材料に関し、次のような従来技術が
知られている。たとえば、ＳｉＣやＣなどの繊維やウィ
スカーでプリフォームを製作し、これを金型内にセット
したあと、Ａｌ合金などの溶湯を注いで、プリフォーム
に加圧含浸させることで複合材料（ＦＲＭ）とする方法
がある。また、ＳｉＣやＣなどの粒子を、完全溶融また
は部分溶融した溶湯に添加し、これに機械的撹拌を与え
て複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト法がある。
知られている。たとえば、ＳｉＣやＣなどの繊維やウィ
スカーでプリフォームを製作し、これを金型内にセット
したあと、Ａｌ合金などの溶湯を注いで、プリフォーム
に加圧含浸させることで複合材料（ＦＲＭ）とする方法
がある。また、ＳｉＣやＣなどの粒子を、完全溶融また
は部分溶融した溶湯に添加し、これに機械的撹拌を与え
て複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト法がある。
【０００３】さらにＳｉＣやＣなどの粒子とＡｌ合金等
の粉末とを混合し、静水圧々縮や熱間押出し、または焼
結等によって複合材料を製造する方法（粉末冶金法）が
広くおこなわれている。また、ＳｉＣやＣなどの粒子と
Ａｌ合金等の粉末を混合し、これに熱間で機械的撹拌を
与えて、合金粉末中にＳｉＣやＣなどの粒子を練込み、
粒子分散複合材料とする方法（メカニカルアロイング
法）がある。
の粉末とを混合し、静水圧々縮や熱間押出し、または焼
結等によって複合材料を製造する方法（粉末冶金法）が
広くおこなわれている。また、ＳｉＣやＣなどの粒子と
Ａｌ合金等の粉末を混合し、これに熱間で機械的撹拌を
与えて、合金粉末中にＳｉＣやＣなどの粒子を練込み、
粒子分散複合材料とする方法（メカニカルアロイング
法）がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記コンポキャスト法
や、粉末冶金法及びメカニカルアロイング法で製造する
複合材料は、材料全体に粒子が均一に分散している状態
の材料を対象としており、本発明が対象とする立体的部
材の表面のみを複合化した部材を製造した例はない。さ
らに粉末冶金法やメカニカルアロイング法に用いる合金
粉末は高価であり、完成品を得るまでの工程が多くかか
り、製品形状が単純なものに限られてしまうという問題
点がある。また、特開昭６３−１１６９８号公報では、
亜鉛メッキ鋼板表面にセラミック粉末を施し、加圧によ
ってセラミック粉末をメッキ層内に埋設させて、粉末混
入亜鉛メッキ鋼板を得ることが、提案されている。しか
し、この方法は、埋設手段として、ロール圧延を用いる
ものと推定され、平面の鋼板にしか適用できない。
や、粉末冶金法及びメカニカルアロイング法で製造する
複合材料は、材料全体に粒子が均一に分散している状態
の材料を対象としており、本発明が対象とする立体的部
材の表面のみを複合化した部材を製造した例はない。さ
らに粉末冶金法やメカニカルアロイング法に用いる合金
粉末は高価であり、完成品を得るまでの工程が多くかか
り、製品形状が単純なものに限られてしまうという問題
点がある。また、特開昭６３−１１６９８号公報では、
亜鉛メッキ鋼板表面にセラミック粉末を施し、加圧によ
ってセラミック粉末をメッキ層内に埋設させて、粉末混
入亜鉛メッキ鋼板を得ることが、提案されている。しか
し、この方法は、埋設手段として、ロール圧延を用いる
ものと推定され、平面の鋼板にしか適用できない。
【０００５】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、金属又は樹脂材料等から立体的な形状の部材（以下
部材という）に被覆層を設け、該被覆層を複合化する複
合部材の製造方法を提供することを目的とする。
で、金属又は樹脂材料等から立体的な形状の部材（以下
部材という）に被覆層を設け、該被覆層を複合化する複
合部材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的に添い、本発明
は、立体的形状の硬質部材の表面に軟質の被覆層を形成
し、セラミックス粒子の所定量を加圧型内に充填して形
成したセラミックス粒子充填層内に、上記部材を埋込
み、セラミックス粒子充填層の外側から加圧して部材表
面の被覆層にセラミックス粒子を侵入させる複合部材の
製造方法及び、カプセル内に収容したセラミックス粒子
充填層内に、上記部材を埋込み、全体に静水圧を加えて
部材表面の被覆層にセラミックス粒子を侵入させる複合
部材の製造方法を提供するものである。
は、立体的形状の硬質部材の表面に軟質の被覆層を形成
し、セラミックス粒子の所定量を加圧型内に充填して形
成したセラミックス粒子充填層内に、上記部材を埋込
み、セラミックス粒子充填層の外側から加圧して部材表
面の被覆層にセラミックス粒子を侵入させる複合部材の
製造方法及び、カプセル内に収容したセラミックス粒子
充填層内に、上記部材を埋込み、全体に静水圧を加えて
部材表面の被覆層にセラミックス粒子を侵入させる複合
部材の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面を参
照しながら詳細に説明する。本発明において、セラミッ
クス粒子は、たとえばＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 ，
Ａｌ2 Ｏ3 及びその他一般に利用されるセラミックス粒
子を用い、また異種及び異径のセラミックス粒子を混合
したものでもよい。
照しながら詳細に説明する。本発明において、セラミッ
クス粒子は、たとえばＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 ，
Ａｌ2 Ｏ3 及びその他一般に利用されるセラミックス粒
子を用い、また異種及び異径のセラミックス粒子を混合
したものでもよい。
【０００８】処理を施す部材は、各種の金属，合成樹
脂，合成材料及び其他の利用可能な材料からなる、平面
板ではない、比較的硬質の立体的な部材を用い、その表
面に、メッキ、塗装、その他の方法及び材料を用いて、
比較的軟質の被覆膜を簡単には剥離しない状態で形成す
る。図１（ａ），（ｂ）は自動車部品のロッカーアーム
で、該ロッカーアーム１の表面に慣用の方法でＡｌ被覆
膜２を施したものである。
脂，合成材料及び其他の利用可能な材料からなる、平面
板ではない、比較的硬質の立体的な部材を用い、その表
面に、メッキ、塗装、その他の方法及び材料を用いて、
比較的軟質の被覆膜を簡単には剥離しない状態で形成す
る。図１（ａ），（ｂ）は自動車部品のロッカーアーム
で、該ロッカーアーム１の表面に慣用の方法でＡｌ被覆
膜２を施したものである。
【０００９】次に図２に示すように、所定温度に予熱し
た加圧型５内の下パンチ６上に、前記セラミックス粒子
７を所定量収容する。この場合、セラミックス粒子７を
予め予熱しておく。粒子径としては比較的微細な０．０
１〜１００μｍの範囲のものを使用する。
た加圧型５内の下パンチ６上に、前記セラミックス粒子
７を所定量収容する。この場合、セラミックス粒子７を
予め予熱しておく。粒子径としては比較的微細な０．０
１〜１００μｍの範囲のものを使用する。
【００１０】次に、所定温度にした前記ロッカーアーム
１を加圧型５内のセラミックス粒子７の充填層内に埋込
む。あるいはセラミックス粒子７の充填層内にロッカー
アーム１を埋込んでおいて、両者を同時に加熱する。
１を加圧型５内のセラミックス粒子７の充填層内に埋込
む。あるいはセラミックス粒子７の充填層内にロッカー
アーム１を埋込んでおいて、両者を同時に加熱する。
【００１１】次にセラミックス粒子７の充填層の上方か
ら上パンチ８により、１０〜１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ
2 の圧力Ｐ1 を加えると、ロッカーアーム１の全表面の
被覆膜２中にセラミックス粒子７が押し込まれる。結果
としてロッカーアーム１の表面は被覆膜２とセラミック
ス粒子７とによる複合材料によって包まれる。この処理
は真空または不活性ガスの雰囲気でおこなってもよい。
ら上パンチ８により、１０〜１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ
2 の圧力Ｐ1 を加えると、ロッカーアーム１の全表面の
被覆膜２中にセラミックス粒子７が押し込まれる。結果
としてロッカーアーム１の表面は被覆膜２とセラミック
ス粒子７とによる複合材料によって包まれる。この処理
は真空または不活性ガスの雰囲気でおこなってもよい。
【００１２】図３（ａ），（ｂ）及び図４は本発明の他
の方法を示し、加圧用外筒（以下、カプセルという）１
０内にセラミックス粒子７を充填し、そのセラミックス
粒子７の充填層内に、内外の表面にメッキ被覆１２を施
したバルブリテーナ１３を埋込み、カプセル１０は内部
を減圧して密封する。このカプセル１０ごと所定の温度
に加熱して、１０〜１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の冷間
や熱間の静水圧（ＣＩＰやＨＩＰ）Ｐ2 をカプセル１０
の外側から与えて、バルブリテーナー１３のメッキ被覆
膜１２中にセラミックス粒子７を押し込み、複合化層を
形成する。
の方法を示し、加圧用外筒（以下、カプセルという）１
０内にセラミックス粒子７を充填し、そのセラミックス
粒子７の充填層内に、内外の表面にメッキ被覆１２を施
したバルブリテーナ１３を埋込み、カプセル１０は内部
を減圧して密封する。このカプセル１０ごと所定の温度
に加熱して、１０〜１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の冷間
や熱間の静水圧（ＣＩＰやＨＩＰ）Ｐ2 をカプセル１０
の外側から与えて、バルブリテーナー１３のメッキ被覆
膜１２中にセラミックス粒子７を押し込み、複合化層を
形成する。
【００１３】以上のようにして処理したロッカーアーム
１及びバルブリテーナー１３の被覆層の態様を図５に拡
大して示す。表面の被覆層２又は１２にセラミックス粒
子７が押し込まれた状態で複合化層を形成している。こ
の方法によれば、例えば焼入処理をして高硬度になった
ため表面の複合化が難しい立体的形状の鉄鋼材料等で
も、軟かいＺｎ等の表面被覆層をその表面に形成するこ
とで、被覆層を低温低圧で簡単に複合化することができ
る。また、メッキ等による被覆層は必要な個所のみ施し
てもよく、後工程で溶かす等の方法で不要な個所を除去
することもできる。被覆層が薄い場合、母材が比較的軟
かい場合にはセラミックス粒子が母材まで浸入する場合
があるが、特に支障とはならない。
１及びバルブリテーナー１３の被覆層の態様を図５に拡
大して示す。表面の被覆層２又は１２にセラミックス粒
子７が押し込まれた状態で複合化層を形成している。こ
の方法によれば、例えば焼入処理をして高硬度になった
ため表面の複合化が難しい立体的形状の鉄鋼材料等で
も、軟かいＺｎ等の表面被覆層をその表面に形成するこ
とで、被覆層を低温低圧で簡単に複合化することができ
る。また、メッキ等による被覆層は必要な個所のみ施し
てもよく、後工程で溶かす等の方法で不要な個所を除去
することもできる。被覆層が薄い場合、母材が比較的軟
かい場合にはセラミックス粒子が母材まで浸入する場合
があるが、特に支障とはならない。
【００１４】
【実施例】１）ＪＩＳ ＳＣｒ４１５を素材とし、熱間
鍛造及び切削加工により立体的に成形し、これに浸炭焼
入焼戻し処理を施してロッカーアームを製造した。次に
この表面に５０μｍ厚のＡｌ層が形成されるようにアル
ミナイジング処理を施した。別に３００℃に予熱してあ
る前記成形型内に、５５０℃に加熱した平均粒子径１μ
ｍのＳｉＣ粒子を収容し、そのなかに３５０℃に予熱し
た前記ロッカーアームを埋設させて、前記上パンチによ
り１０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧を５分間加えた。こ
れによって表面に複合化層を有するロッカーアームが製
造できた。
鍛造及び切削加工により立体的に成形し、これに浸炭焼
入焼戻し処理を施してロッカーアームを製造した。次に
この表面に５０μｍ厚のＡｌ層が形成されるようにアル
ミナイジング処理を施した。別に３００℃に予熱してあ
る前記成形型内に、５５０℃に加熱した平均粒子径１μ
ｍのＳｉＣ粒子を収容し、そのなかに３５０℃に予熱し
た前記ロッカーアームを埋設させて、前記上パンチによ
り１０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧を５分間加えた。こ
れによって表面に複合化層を有するロッカーアームが製
造できた。
【００１５】２）ＪＩＳ Ｓ２０Ｃを素材とし、熱間鍛
造により立体的に成形し、浸炭焼入焼戻し処理を施して
図３に示すようなバルブリテーナーを製造した。次に、
これに５０μｍの層厚のＺｎメッキを施した。一方、Ｊ
ＩＳ ＳＰＣＣ製のカプセル（外径φ２５，高さ３５）
内に平均粒子径１μｍのＳｉＣ粒子を充填し、この内部
に前記バルブリテーナーを埋設し、カプセル内部を１０
-4ｔｏｒｒ程度に減圧後、溶接密閉した。さらにＨＩＰ
装置によりカプセル全体を２００℃に加熱しつつ、１０
００ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧を５分間加えた。これによ
って表面に複合化層を有するバルブリテーナーが製造で
きた。
造により立体的に成形し、浸炭焼入焼戻し処理を施して
図３に示すようなバルブリテーナーを製造した。次に、
これに５０μｍの層厚のＺｎメッキを施した。一方、Ｊ
ＩＳ ＳＰＣＣ製のカプセル（外径φ２５，高さ３５）
内に平均粒子径１μｍのＳｉＣ粒子を充填し、この内部
に前記バルブリテーナーを埋設し、カプセル内部を１０
-4ｔｏｒｒ程度に減圧後、溶接密閉した。さらにＨＩＰ
装置によりカプセル全体を２００℃に加熱しつつ、１０
００ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧を５分間加えた。これによ
って表面に複合化層を有するバルブリテーナーが製造で
きた。
【００１６】
【発明の効果】本発明の方法によれば、表面が硬い材
料、あるいは焼入処理等によって表面が硬化した部材例
えば自動車部品のように、直接その表面からセラミック
粒子等を浸入させて複合化することが難しい立体的形状
の部材に対しても、容易に複合化層が形成できる。
料、あるいは焼入処理等によって表面が硬化した部材例
えば自動車部品のように、直接その表面からセラミック
粒子等を浸入させて複合化することが難しい立体的形状
の部材に対しても、容易に複合化層が形成できる。
【図１】本発明に係る製造方法を施すロッカーアームを
示し、同図（ａ）はその側面図、同図（ｂ）は同図
（ａ）におけるＸ−Ｘ断面を拡大して示す。
示し、同図（ａ）はその側面図、同図（ｂ）は同図
（ａ）におけるＸ−Ｘ断面を拡大して示す。
【図２】本発明に係る製造方法の実施例の説明図であ
る。
る。
【図３】本発明に係る製造方法を施すバルブリテーナー
を示し、同図（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）はその縦
断面を示す。
を示し、同図（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）はその縦
断面を示す。
【図４】本発明に係る製造方法の他の実施例の説明図で
ある。
ある。
【図５】本発明の製造方法で処理した部材の断面説明図
である。
である。
１ ロッカーアーム ２ 被覆膜 ５ 加圧型 ６ 下パンチ ７ セラミックス粒子 ８ 上パンチ １０ カプセル １２ 被覆膜 １３ バルブリテーナー
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−11698（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 24/06 B22F 7/04
Claims (2)
- 【請求項１】 立体的形状の硬質部材の表面に軟質の被
覆層を形成し、セラミックス粒子の所定量を加圧型内に
充填して形成したセラミックス粒子充填層内に、上記被
覆層を形成した部材を埋込み、セラミックス粒子充填層
の外側から静水圧により加圧して、上記部材の被覆層に
セラミックス粒子を侵入させることを特徴とする複合部
材の製造方法。 - 【請求項２】 立体的形状の硬質部材の表面に軟質の被
覆層を形成し、カプセル内にセラミックス粒子を収容
し、上記被覆層を備えた硬質の部材を上記セラミックス
粒子充填層内に埋め込んだ後、カプセルを密封して、カ
プセル全体に静水圧を加えて上記被覆層にセラミックス
粒子を侵入させることにより上記部材の表面の被覆層を
複合化することを特徴とする複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03183715A JP3097190B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 複合部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03183715A JP3097190B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 複合部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH059747A JPH059747A (ja) | 1993-01-19 |
| JP3097190B2 true JP3097190B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=16140695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03183715A Expired - Fee Related JP3097190B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 複合部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3097190B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4725023B2 (ja) * | 2004-03-10 | 2011-07-13 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶融めっき合金化処理鋼板の製造方法 |
| JP4517683B2 (ja) * | 2004-03-10 | 2010-08-04 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶融分散めっき板の製造方法 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP03183715A patent/JP3097190B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH059747A (ja) | 1993-01-19 |
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