JP4343631B2 - 炭素繊維強化アルミニウム基複合材料 - Google Patents
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Description
金属被覆炭素繊維は、
炭素繊維の表面に接して形成されるニッケルまたはニッケル合金を含む第1層と、
第1層の表面に接して形成されるニッケルと銅とを含む金属層であって、ニッケルと銅との組成比が連続的または段階的に変化する組成遷移層である第2層とを含んで構成される被覆層を有する金属被覆炭素繊維であることを特徴とする炭素繊維強化アルミニウム基複合材料である。
炭素繊維の表面に接して形成されるニッケルまたはニッケル合金を含む第1層と、
第1層の表面に接して形成されるニッケルと銅とを含む金属層であって、ニッケルと銅との組成比が連続的または段階的に変化する組成遷移層である第2層と、
第2層の表面に接して形成される銅または銅合金を含む第3層とを含んで構成される被覆層を有する金属被覆炭素繊維であることを特徴とする炭素繊維強化アルミニウム基複合材料である。
(製造例1)
100mm×100mm×0.1mmの炭素繊維織物(炭素繊維開繊幅24mm、織物目付70g/m2)を、常温下、メチルエチルケトン中に2分間浸漬し、炭素繊維織物中のサイズ剤を溶解除去した。この炭素繊維織物をメチルエチルケトン中から取り出し、乾燥した。
めっき浴組成:硫酸ニッケル 240g/l
塩化ニッケル 50g/l
硼酸 40g/l
めっき浴pH:4(硫酸にて調整)
めっき浴温度:50℃
陽極:ニッケル板
めっき電流値:1A
めっき時間:15分
(2)銅−ニッケル合金めっき
めっき浴組成:
ピロリン酸銅 0〜3g/l(1.5分毎に濃度を0.1g/lずつ増加させた)
硫酸ニッケル 25g/l
ピロリン酸 300g/l
四硼酸 6g/l
アンモニア水(表面平滑剤) 3ml/l
めっき浴pH:9(水酸化カリウムにて調整)
めっき浴温度:50℃
陽極:ニッケル板
めっき電流値:1A
めっき時間:45分
(3)銅めっき
めっき浴組成:ピロリン酸銅 10g/l
ピロリン酸 300g/l
四硼酸 6g/l
アンモニア水 3ml/l
めっき浴pH:9
めっき浴温度:50℃
陽極:銅板
めっき電流値:1A
めっき時間:15分
実施例1において、(1)のニッケルめっきを行わず、(2)の銅−ニッケル処理において最初の15分間はめっき浴にピロリン酸銅を添加せず、その後1.5分毎にピロリン酸銅を0.1g/lの割合で添加する以外は、実施例1と同様に操作し、金属被覆炭素繊維織物を製造した。
実施例1において、(1)のニッケルめっきおよび(3)の銅めっきを行わず、(2)の銅−ニッケル処理において最初の15分間はめっき浴にピロリン酸銅を添加せず、その後1.5分毎にピロリン酸銅を0.1g/lの割合で添加する以外は、実施例1と同様に操作し、金属被覆炭素繊維織物を製造した。
製造例1で得られた金属被覆炭素繊維織物70枚を、金型内に重ねて設置し、予備成形体として用いた。予備成形体を750℃に予備加熱し、別途750℃に予備加熱された金型内に設置し、750℃のアルミニウム合金溶湯を供給し、100MPaの圧力を加えてアルミニウム合金溶湯を予備成形体に含浸させた。アルミニウム合金としては、JIS
H 5202−1992のAC1Aの化学組成(下記の組成)のものを使用した。
Cu:4.0〜5.0重量%、Si:1.2重量%以下、Mg:0.2重量%以下、Zn:0.3重量%以下、Ni:0.05重量%以下、Ti:0.25重量%以下、Pb:0.05重量%以下、Sn:0.05重量%以下、Cr:0.05重量%以下、Al:残部
製造例1で得られた金属被覆炭素繊維織物に代えて製造例3で得られた金属被覆炭素繊維織物を使用する以外は、実施例1と同様にして、本発明の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料を製造した。該複合材料は、金属被覆炭素繊維25体積%とアルミニウム合金75体積%とからなる複合材料であった。
実施例1および実施例2で得られた本発明の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料について、引張り強度をJIS H 5202に基づいて測定した。
2 基材
3,11 金属被覆炭素繊維
4 炭素繊維
5,12 金属層
6 第1層
7 第2層
8 第3層
9a,9b,9c,9d,9e 固溶体層
Claims (7)
- アルミニウムまたはアルミニウム合金を基材とし、基材中に金属被覆炭素繊維を混在させることによって強化した炭素繊維強化アルミニウム基複合材料において、
金属被覆炭素繊維は、
炭素繊維の表面に接して形成されるニッケルまたはニッケル合金を含む第1層と、
第1層の表面に接して形成されるニッケルと銅とを含む金属層であって、ニッケルと銅との組成比が連続的または段階的に変化する組成遷移層である第2層とを含んで構成される被覆層を有する金属被覆炭素繊維であることを特徴とする炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。 - 金属被覆炭素繊維は、
炭素繊維の表面に接して形成されるニッケルまたはニッケル合金を含む第1層と、
第1層の表面に接して形成されるニッケルと銅とを含む金属層であって、ニッケルと銅との組成比が連続的または段階的に変化する組成遷移層である第2層と、
第2層の表面に接して形成される銅または銅合金を含む第3層とを含んで構成される被覆層を有する金属被覆炭素繊維であることを特徴とする炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。 - 第2層におけるニッケルと銅との組成比は、
第1層から層厚方向へ遠ざかるのに伴って、銅の組成割合が大きくなるように遷移することを特徴とする請求項1または2記載の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。 - 金属被覆炭素繊維の被覆層が、
めっきによって形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。 - 金属被覆炭素繊維は、
被覆層が形成された後、非酸化性雰囲気下において500℃以上、1000℃以下で加熱処理されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。 - 金属被覆炭素繊維が、
非酸化性雰囲気下において、溶融状態にあるアルミニウムまたはアルミニウム合金中へ装入されることによって形成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。 - 金属被覆炭素繊維の含有量が、
体積%で5%以上、70%以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の炭素繊維強化アルミニウム基複合材料。
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