JP3171287B2 - Fiber molding for reinforced metal and method for producing the same - Google Patents
Fiber molding for reinforced metal and method for producing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、軽合金鋳物中に充填複
合化して繊維強化金属をつくるのに最適な強化金属用繊
維成形体及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber molded product for a reinforced metal which is most suitable for producing a fiber reinforced metal by filling and compounding into a light alloy casting and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、無機質短繊維成形体の製造方法と
しては、真空吸引法が広く実施されてきた。真空吸引法
は、多量の水に無機質短繊維と所要量の結合材を均一に
分散させてスラリーとし、スラリーのなかに成形用金網
型を沈め、金網型の内側からスラリーを吸引濾過して金
網型の表面に繊維を積層させ、これを乾燥して成形体を
得る方法である。2. Description of the Related Art Conventionally, a vacuum suction method has been widely practiced as a method for producing an inorganic short fiber molded article. In the vacuum suction method, the inorganic short fibers and a required amount of a binder are uniformly dispersed in a large amount of water to form a slurry, a metal mold for molding is submerged in the slurry, and the slurry is suction-filtered from the inside of the metal mesh to perform a wire mesh. This is a method in which fibers are laminated on the surface of a mold and dried to obtain a molded body.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、真空吸
引法では、正確な寸法精度の小型成形体及び中実の成形
体を作ることが困難であった。さらに、結合材は、水等
の溶媒に溶かしたり分散させたりするため低濃度になっ
てしまい、取り扱いに耐える十分な強度を有する成形体
を得ることができなかった。スラリーを加圧脱水する方
法も提案されているが、真空吸引法と同様に、スラリー
状態にする限り、結合材は、水等の溶媒に溶かしたり分
散させたりするため低濃度になってしまい、取り扱いに
耐える十分な強度を有する成形体を得ることができなか
った。 However, in the vacuum suction method, it was difficult to produce a small compact and a solid compact having accurate dimensional accuracy. Furthermore, since the binder was dissolved or dispersed in a solvent such as water, the concentration of the binder was low, and a molded article having sufficient strength to withstand handling could not be obtained. For dehydrating slurry under pressure
A method has been proposed, but similar to the vacuum suction method, slurry
As long as it is in a state, the binder can be dissolved or
And the concentration will be low due to
Is it possible to obtain a molded body with sufficient strength to withstand?
Was.
【0004】前述のような従来技術の問題点に鑑み、本
発明は比較的小さい成形体を寸法精度良く大量に生産可
能な強化金属用繊維成形体の製造方法を提供すること、
さらに、中実かつ高強度であり、しかも空隙率の高い強
化金属用繊維成形体を提供することを目的としている。[0004] In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides a method for producing a fiber molded product for a reinforced metal capable of mass-producing a relatively small molded product with high dimensional accuracy.
Another object of the present invention is to provide a fiber molded product for a reinforcing metal which is solid, has high strength, and has a high porosity.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、強化金属用繊
維成形体及びスラリー状態にしないで製造するその製造
方法である。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a fiber for reinforced metal.
Fibers and their manufacture without slurry
Is the way.
【0006】本願第一発明は、長さが0.01〜3mm
であって、アルミノシリケート繊維、ムライトウイスカ
ー、硼酸アルミニウムウイスカーから選んだ一種または
二種以上の無機質短繊維と、コロイダルアルミナ、コロ
イダルシリカ、コロイダルジルコニウムから選んだ一種
または二種以上の結合材を含み、含水量が5〜25重量
%である混合物を加圧成形し、その加圧成形時には脱水
せず、加圧成形後に加熱により脱水処理を行うことを特
徴とする強化金属用繊維成形体の製造方法を要旨として
いる。本願第二発明は、長さが0.01〜3mmであっ
て、アルミノシ リケート繊維、ムライトウイスカー、硼
酸アルミニウムウイスカーから選んだ一種または二種以
上の無機質短繊維と、コロイダルアルミナ、コロイダル
シリカ、コロイダルジルコニウムから選んだ一種または
二種以上の結合材で形成され、空隙率が60〜95%で
あり、かつ、圧縮強度が4.6kgf/cm 2 以上であ
ることを特徴とする強化金属用繊維成形体を要旨として
いる。さらに本願第三発明は、長さが0.01〜3mm
の無機質短繊維と、結合材で形成され、空隙率が60〜
95%の成形体であり、無機質繊維として10〜70重
量%のムライトウイスカーと30〜90重量%の硼酸ア
ルミニウムウイスカーを用い、結合材としてコロイダル
アルミナを用いたことを特徴とする強化金属用繊維成形
体を要旨としている。 The first invention of the present application has a length of 0.01 to 3 mm.
Aluminosilicate fiber, mullite whisker
ー, one kind selected from aluminum borate whiskers or
At least two types of inorganic short fibers, colloidal alumina,
Kind selected from idal silica and colloidal zirconium
Or containing two or more binders, the water content is 5 to 25 weight
% Of the mixture is pressed and dewatered during the pressing.
No dewatering treatment by heating after pressure molding.
The gist of the invention is a method for producing a fiber molded product for a reinforced metal . The second invention of the present application has a length of 0.01 to 3 mm.
Te, Aruminoshi Riketo fiber, mullite whisker, the boron
One or more selected from aluminum phosphate whiskers
Top inorganic short fiber, colloidal alumina, colloidal
One selected from silica, colloidal zirconium or
It is formed of two or more binders and has a porosity of 60 to 95%.
Has a compressive strength of 4.6 kgf / cm 2 or more
SUMMARY OF THE INVENTION Furthermore, the third invention of the present application has a length of 0.01 to 3 mm.
Formed of an inorganic short fiber and a binder, and having a porosity of 60 to
It is a molded product of 95%, and 10 to 70 weight
% Mullite whiskers and 30-90% by weight boric acid
Colloidal as binding material using luminium whiskers
Fiber molding for reinforced metal characterized by using alumina
The body is the gist.
【0007】[0007]
【作用】無機質短繊維として用いる硼酸アルミニウムウ
イスカーは、プレス成形後に圧力を開放すると、大きく
膨脹(スプリングバック)する特性を有している。その
理由は、ウイスカーの引張強度が800kgf/m
m2 、弾性率が40,000kgf/mm2 と大きいの
でプレスされてもウイスカーが折れないためである。The aluminum borate whisker used as the inorganic short fiber has a characteristic of largely expanding (spring back) when the pressure is released after press molding. The reason is that the whisker has a tensile strength of 800 kgf / m
This is because the whisker does not break even when pressed because the m 2 and the elastic modulus are as large as 40,000 kgf / mm 2 .
【0008】無機質短繊維として用いるムライトウイス
カーは、プレス成形に際し、成形体の嵩密度が増大し空
隙率が小さくなる傾向がある。その理由は、アスペクト
比が硼酸アルミニウムウイスカーに比べ小さく、また、
引張強度および弾性率が小さいのでプレスされた際にウ
イスカーが折れてアスペクト比がさらに小さくなるため
である。[0008] Mullite whiskers used as inorganic short fibers tend to have increased bulk density and reduced porosity during press molding. The reason is that the aspect ratio is smaller than aluminum borate whiskers,
This is because the whisker breaks when pressed because the tensile strength and the elastic modulus are small, and the aspect ratio is further reduced.
【0009】従って、これらの無機質短繊維を適宜に用
いることによって本発明の課題が達成されるのである。Therefore, the object of the present invention can be achieved by appropriately using these inorganic short fibers.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below.
【0011】本発明の強化金属用繊維成形体は、長さが
0.01〜3mmの無機質短繊維と結合剤で構成されて
いる。無機質短繊維としては、アルミノシリケート繊
維、ムライトウイスカー、硼酸アルミニウムウイスカー
から選んだ一種または二種を用いる。結合剤としては、
コロイダルアルミナ、コロイダルシリカ、コロイダルジ
ルコニウムから選んだ一種または二種を用いる。強化金
属用繊維成形体の空隙率は、60〜95%の範囲に設定
される。The fiber shaped article for reinforcing metal of the present invention comprises inorganic short fibers having a length of 0.01 to 3 mm and a binder. As the inorganic short fibers, one or two selected from aluminosilicate fibers, mullite whiskers, and aluminum borate whiskers are used. As a binder,
One or two selected from colloidal alumina, colloidal silica, and colloidal zirconium are used. The porosity of the fiber molded body for reinforcing metal is set in the range of 60 to 95%.
【0012】また、本発明の強化金属用繊維成形体の製
造方法によれば、長さが0.01〜3mmであって、ア
ルミノシリケート繊維、ムライトウイスカー、硼酸アル
ミニウムウイスカーから選んだ一種または二種以上の無
機質短繊維と、コロイダルアルミナ、コロイダルシリ
カ、コロイダルジルコニウムから選んだ一種または二種
以上の結合材を含む混合物を加圧成形することにより所
望の形状の成形体を得る。このとき、前記混合物の含水
量は、5〜25重量%の範囲内に調整される。しかる後
に、成形体を加熱して脱水処理を行うことにより、強化
金属用繊維成形体を製造するのである。According to the method of the present invention for producing a fiber molded product for a reinforced metal, the length is 0.01 to 3 mm, and one or two selected from aluminosilicate fibers, mullite whiskers, and aluminum borate whiskers. A molded article having a desired shape is obtained by pressure-forming a mixture containing the above-mentioned inorganic short fibers and one or two or more binders selected from colloidal alumina, colloidal silica, and colloidal zirconium. At this time, the water content of the mixture is adjusted within the range of 5 to 25% by weight. Thereafter, the molded article is heated and subjected to a dehydration treatment to produce a fiber molded article for reinforced metal.
【0013】加圧成形によって成形体をつくることによ
り、金型とほぼ同寸法の中実体を得ることができる。ま
た、加圧成形によれば、従来の真空吸引法に比べて高濃
度の結合材を使用することができ、高強度の成形体を得
ることができる。[0013] By forming a molded body by pressure molding, a solid body having substantially the same dimensions as a mold can be obtained. Further, according to the pressure molding, a binder having a higher concentration can be used as compared with the conventional vacuum suction method, and a molded article having high strength can be obtained.
【0014】無機質短繊維として用いるアルミノシリケ
ート繊維は、30〜60重量%のAl2 O3 と、30〜
60重量%のSiO2 と、他の成分0〜25重量%から
成る非晶質セラミツク繊維である。アルミノシリケート
繊維は、一般に1200〜1500℃でも耐熱性を有
し、モース硬度が5〜7の範囲で対摩耗性を示す。The aluminosilicate fiber used as the inorganic short fiber is composed of 30 to 60% by weight of Al 2 O 3 and 30 to 60% by weight.
60 wt% of SiO 2, an amorphous ceramic fiber composed of 0 to 25 wt% other ingredients. Aluminosilicate fibers generally have heat resistance even at 1200 to 1500 ° C., and exhibit abrasion resistance when Mohs hardness is in the range of 5 to 7.
【0015】無機質短繊維として用いるムライトウイス
カーは、3Al2 O3 ・2SiO2〜2Al2 O3 ・S
iO2 の範囲で示される化学組成を有し、ムライトを主
成分とした針状結晶である。また、アスペクト比は10
以上である。The mullite whiskers used as the inorganic short fibers are 3Al 2 O 3 .2SiO 2 to 2Al 2 O 3 .S
It is a needle-like crystal having a chemical composition shown in the range of iO 2 and containing mullite as a main component. The aspect ratio is 10
That is all.
【0016】無機質短繊維として用いる硼酸アルミニウ
ムウイスカーは、酸化アルミニウムと酸化硼素からなる
化合物で、化学組成は9Al2 O3 ・2B2 O3 であっ
て針状結晶を有する。The aluminum borate whiskers to be used as the inorganic short fibers is a compound of aluminum oxide and boron oxide, the chemical composition has a needle-like crystals be 9Al 2 O 3 · 2B 2 O 3.
【0017】本発明に使用する前記無機質短繊維の長さ
は0.01〜3mmがよい。繊維の長さが0.01mm
すなわち10μmより短いと、成形体の密度が増大して
空隙率が小さくなる。反対に、繊維の長さが3mmより
長いと、プレス型への充填性が悪くなる。The length of the inorganic short fibers used in the present invention is preferably 0.01 to 3 mm. Fiber length is 0.01mm
That is, if it is shorter than 10 μm, the density of the molded body increases and the porosity decreases. On the other hand, if the length of the fiber is longer than 3 mm, the filling property into the press mold becomes poor.
【0018】成形体の空隙率は60〜95%が良い。空
隙率が60%より小さいと、金属の充填性が悪くなる。
反対に、空隙率が95%を超えると繊維強化金属の強度
を十分に上げることができなくなる。The porosity of the molded product is preferably 60 to 95%. When the porosity is smaller than 60%, the metal filling property is deteriorated.
Conversely, if the porosity exceeds 95%, the strength of the fiber reinforced metal cannot be sufficiently increased.
【0019】ムライトウイスカーと硼酸アルミニウムウ
イスカーとの混合比率は、ムライトウイスカーの比率が
10〜70重量%、より好ましくは20〜50重量%と
なるようにする。硼酸アルミニウムウイスカーが90重
量%を超えると、プレス成形後の圧力開放時に膨脹(ス
プリングバック)が大きくなり過ぎる。また、ムライト
ウイスカーが70重量%を超えると、嵩密度が増大して
空隙率が小さくなりすぎる。The mixing ratio of mullite whiskers and aluminum borate whiskers is such that the ratio of mullite whiskers is 10 to 70% by weight, more preferably 20 to 50% by weight. If the aluminum borate whisker exceeds 90% by weight, the expansion (spring back) becomes too large when the pressure is released after press molding. On the other hand, if the mullite whisker exceeds 70% by weight, the bulk density increases and the porosity becomes too small.
【0020】以下、実施例1〜6について説明する。Hereinafter, Examples 1 to 6 will be described.
【0021】ムライトウイスカー、硼酸アルミニウムウ
イスカーを所定の割合で調合し、攪拌機で均一になるま
で混合し、これに所定のアルミナゾルを加えさらに数分
間混合した。混合物をプレス成形機の金型に充填し、圧
力50〜100kgf/cm2でプレス成形した。乾燥機
で乾燥した後、1200℃で3時間熱処理して実施例1
〜6の強化金属用繊維成形体を得た。そして実施例1〜
6の強化金属用繊維成形体の圧縮強度、空隙率を測定し
た。このようにして作製した混合物の配合割合および測
定結果を表1に示す。Mullite whiskers and aluminum borate whiskers were blended at a predetermined ratio, mixed with a stirrer until uniform, a predetermined alumina sol was added, and the mixture was further mixed for several minutes. The mixture was filled in a mold of a press molding machine and press-molded at a pressure of 50 to 100 kgf / cm 2 . After drying in a drier, heat treatment was performed at 1200 ° C. for 3 hours.
To 6 were obtained. And Examples 1 to
Compressive strength and porosity of the fiber molded product for reinforced metal No. 6 were measured. Table 1 shows the mixing ratio of the mixture thus prepared and the measurement results.
【0022】[0022]
【表1】 本発明の成形体への金属充填方法としては、一般に行わ
れている溶湯鍛造、低圧鋳造、ダイカスト法等を採用で
きる。ここで、充填する金属としては、アルミニウム、
マグネシウム、銅、亜鉛、錫およびこれらを主成分とす
る合金等が使用できる。[Table 1] As a method for filling the molded body with metal according to the present invention, generally used molten forging, low pressure casting, die casting, and the like can be employed. Here, the metal to be filled is aluminum,
Magnesium, copper, zinc, tin and alloys containing these as main components can be used.
【0023】繊維強化金属は、例えば各種機械のしゅう
動部に用いて比強度や対摩耗性を向上させたり、軽量化
を図るために利用できる。The fiber reinforced metal can be used, for example, for sliding parts of various machines to improve specific strength and abrasion resistance and to reduce weight.
【0024】[0024]
【発明の効果】請求項1、2に記載された本発明の強化
金属用繊維成形体及びその製造方法によれば、スラリー
状態にすることなく製造するので、比較的小さい成形体
を寸法精度良く容易に生産でき、かつ、高強度で中実か
つ空隙率の高い成形体を得ることができる。According to the fiber molding for reinforced metal and the method for producing the same according to the present invention, the slurry
Since it is manufactured without being in a state, a relatively small formed body can be easily produced with high dimensional accuracy, and a solid body with high strength and high voidage can be obtained.
【0025】また、請求項3に記載の成形体を適用する
ことにより、従来の炭化珪素ウイスカーやアルミニウム
ファイバーを適用した繊維強化金属に比べて、摩耗特性
が優れていて相手材に対する攻撃性が小さい繊維強化金
属を得ることができる。Further, by applying the molded product according to the third aspect, as compared with the conventional silicon carbide whisker or fiber-reinforced metal to which aluminum fiber is applied, the abrasion characteristics are excellent and the aggressiveness to the counterpart material is small. A fiber reinforced metal can be obtained.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−213681(JP,A) 特開 平2−156030(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B28B 3/02 Continuation of the front page (56) References JP-A-5-213681 (JP, A) JP-A-2-156030 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B28B 3 / 02
Claims (3)
ミノシリケート繊維、ムライトウイスカー、硼酸アルミ
ニウムウイスカーから選んだ一種または二種以上の無機
質短繊維と、コロイダルアルミナ、コロイダルシリカ、
コロイダルジルコニウムから選んだ一種または二種以上
の結合材を含み、含水量が5〜25重量%である混合物
を加圧成形し、その加圧成形時には脱水せず、加圧成形
後に加熱により脱水処理を行うことを特徴とする強化金
属用繊維成形体の製造方法。1. One or two or more inorganic short fibers selected from aluminosilicate fibers, mullite whiskers, and aluminum borate whiskers having a length of 0.01 to 3 mm, colloidal alumina, colloidal silica,
Includes a selected one or two or more of the binder from the colloidal zirconium, moisture content mixture is 5 to 25% by weight pressure-molding, without dehydration during the pressure molding, after pressing <br/> A method for producing a fiber molded product for a reinforced metal, wherein a dehydration treatment is performed by heating.
ミノシリケート繊維、ムライトウイスカー、硼酸アルミ
ニウムウイスカーから選んだ一種または二種以上の無機
質短繊維と、コロイダルアルミナ、コロイダルシリカ、
コロイダルジルコニウムから選んだ一種または二種以上
の結合材で形成され、空隙率が60〜95%であり、か
つ、圧縮強度が4.6kgf/cm 2 以上であることを
特徴とする強化金属用繊維成形体。2. A length of 0.01 to 3 mm, one or two or more inorganic short fibers selected from aluminosilicate fibers, mullite whiskers, and aluminum borate whiskers, colloidal alumina, colloidal silica,
Formed by one selected from colloidal zirconium or two or more kinds of the binder, porosity of Ri 60% to 95% der, or
One, reinforced metal fibers molded compressive strength, characterized in der Rukoto 4.6 kgf / cm 2 or more.
と、結合材で形成され、空隙率が60〜95%の成形体
であり、無機質繊維として10〜70重量%のムライト
ウイスカーと30〜90重量%の硼酸アルミニウムウイ
スカーを用い、結合材としてコロイダルアルミナを用い
たことを特徴とする強化金属用繊維成形体。 3. An inorganic short fiber having a length of 0.01 to 3 mm.
And a molded product formed of a binder and having a porosity of 60 to 95%
A fiber molded body for a reinforcing metal, wherein mullite whiskers of 10 to 70% by weight and aluminum borate whiskers of 30 to 90% by weight are used as inorganic fibers and colloidal alumina is used as a binder.
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---|---|---|---|
JP24848893A JP3171287B2 (en) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | Fiber molding for reinforced metal and method for producing the same |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0780815A JPH0780815A (en) | 1995-03-28 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6875012B2 (en) | 2001-02-08 | 2005-04-05 | Hon Technology Inc. | Monolithic panel for a gas burner |
US7098269B2 (en) | 2001-02-08 | 2006-08-29 | Hon Technology Inc. | Compression molded inorganic fiber articles, and methods and compositions used in molding same |
-
1993
- 1993-09-10 JP JP24848893A patent/JP3171287B2/en not_active Expired - Fee Related
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US7470729B2 (en) | 2001-02-08 | 2008-12-30 | Hni Technologies Inc. | Compression molded inorganic fiber articles, and methods and compositions used in molding same |
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JPH0780815A (en) | 1995-03-28 |
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