JP6559541B2 - アルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法に関する。

金属と炭素粒子との複合材として、例えば特許文献１（特許第５１５０９０５号公報）及び特許文献２（特開２０１５−２５１５８号公報）に記載されているように金属層と炭素繊維層が交互に複数積層された状態で接合一体化されたものが知られている。また、特許文献３（特許第５６５９５４２号公報）は、炭素質部材中に金属が充填されてなる金属基複合材料を開示している。

このような複合材は、高い熱伝導特性が必要な部材用の材料としての利用が期待されている。

特許第５１５０９０５号公報 特開２０１５−２５１５８号公報 特許第５６５９５４２号公報

而して、金属と炭素粒子との複合体を、金属と炭素粒子とを含んだプリフォーム等の焼結素材を焼結して製造する場合において、焼結素材をしっかりと焼結させるためには、焼結温度を高温、焼結圧力を高圧及び焼結時間を長時間に設定して焼結工程を行うことが望ましく、タクトタイムが長かった。

本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、タクトタイムを短くすることができるアルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法を提供することにある。

本発明は以下の手段を提供する。

［１］ アルミニウムと炭素粒子とを含む焼結素材を仮焼結して仮焼結体を得る工程と、
前記仮焼結体を熱間塑性加工により本焼結する工程と、を備えている、アルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法。

［２］ 前記本焼結する工程では、塑性加工率が３０％以上になるように前記仮焼結体を熱間塑性加工により本焼結する前項１記載のアルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法。

［３］ 前記仮焼結体を得る工程では、熱間押出加工、熱間圧延加工、ホットプレス及び放電プラズマ焼結からなる群より選択される少なくとも一つの方法により前記焼結素材を仮焼結し、
前記本焼結する工程では、前記仮焼結体を熱間塑性加工としての熱間鍛造加工により本焼結する前項１又は２記載のアルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法。

［４］ 前記本焼結する工程では、前記仮焼結体を熱間塑性加工としての熱間密閉鍛造加工により本焼結する前項１〜３のいずれかに記載のアルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法。

［５］ 前記仮焼結体は、前記仮焼結体中の前記炭素粒子が配向しているものであり、
前記本焼結する工程では、前記仮焼結体への鍛造方向を前記仮焼結体中の前記炭素粒子の配向方向に設定して前記仮焼結体を本焼結する前項３又は４記載のアルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法。

本発明は以下の効果を奏する。

前項［１］によれば、複合体を製造するために、焼結素材を仮焼結して得られた仮焼結体を熱間塑性加工により本焼結するので、タクトタイムを短くすることができる。これにより、複合体の製造コストを引き下げ得る。

前項［２］では、塑性加工率が３０％以上になるように仮焼結体を熱間塑性加工により本焼結することにより、仮焼結体を確実に十分に本焼結することができるし、得られる複合体の強度を確実に高めることができる。

前項［３］では、熱間押出加工、熱間圧延加工、ホットプレス及び放電プラズマ焼結からなる群より選択される少なくとも一つの方法（手段）で焼結素材を仮焼結することにより、焼結素材を確実に仮焼結することができる。

さらに、仮焼結体を熱間鍛造加工により本焼結することにより、複合体を任意の形状に容易に成形することができる。

前項［４］では、仮焼結体を熱間密閉鍛造加工により本焼結することにより、複合体の歩留まり率を高めることができる。

前項［５］では、仮焼結体への鍛造方向を仮焼結体中の炭素粒子の配向方向に設定して仮焼結体を本焼結することにより、アルミニウムと炭素粒子との複合化を確実に促進することができるし、物性について低い配向性を有する複合体を確実に得ることができる。

図１Ａは、本発明の一実施形態に係るアルミニウムと炭素粒子との複合体の焼結素材の一例を示す斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａ中のＸ１部分の拡大図である。 図２Ａは、本発明のもう一つの実施形態に係るアルミニウムと炭素粒子との複合体の焼結素材のもう一つの例を示す斜視図である。 図２Ｂは、図２Ａ中のＸ２部分の拡大図である。 図３は、焼結素材を熱間押出加工により仮焼結する途中の側面図である。 図４は、図３で得られた仮焼結体を切断する途中の斜視図である。 図５は、図４で得られた切断仮焼結体を熱間密閉鍛造加工により本焼結する途中の断面図である。 図６は、図５で得られた複合体の拡大断面図である。 図７は、焼結素材を熱間圧延加工により仮焼結する途中の斜視図である。 図８は、図７で得られた仮焼結体を切断する途中の斜視図である。 図９は、図８で得られた切断仮焼結体を熱間密閉鍛造加工により本焼結する途中の断面図である。

次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。

本発明の一実施形態に係るアルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法は、焼結素材を仮焼結して仮焼結体を得る工程と、仮焼結体を熱間塑性加工により本焼結する工程と、を備えている。

まず、仮焼結体を得る工程について以下に説明する。

焼結素材５はアルミニウムと炭素粒子を含んでいる。焼結素材５はアルミニウムと炭素粒子とを含んでいるものであればその種類に限定されるものではなく、特に、図１Ａ及び１Ｂに示すように長尺なアルミニウム箔１上に炭素粒子層２が塗工されてなる長尺な塗工箔３がロール状に巻かれて形成されたプリフォーム５Ａ（これを説明の便宜上「ロール型プリフォーム５Ａ」という）、図２Ａ及び２Ｂに示すようにアルミニウム箔１上に炭素粒子層２が塗工されてなる塗工箔３が複数積層されて形成されたプリフォーム５Ｂ（これを説明の便宜上「積層型プリフォーム５Ｂ」という）、又は、図示していないがアルミニウム粉末と炭素粉末とを混合状態に含む焼結素材（これを説明の便宜上「粉末混合型焼結素材」という）であることが望ましい。

アルミニウム粉末と炭素粉末とを混合状態に含む焼結素材は、アルミニウム粉末と炭素粉末とが混合された状態で所定形状に形成されたプリフォーム（これを説明の便宜上「粉末混合型プリフォーム」という）を含む。

さらに、焼結素材５はその他の形態のものであっても良い。

炭素粒子２ａの種類は限定されるものではなく、特に、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、天然黒鉛粉末及び人造黒鉛粉末からなる群より選択される１種の炭素粒子又は２種以上の混合炭素粒子であることが望ましく、更に、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン及び天然黒鉛粉末からなる群より選択される１種の炭素粒子又は２種以上の混合炭素粒子であることが望ましい。その理由は、アルミニウムと炭素粒子との複合化を確実に行えるし、高い熱伝導率を有する複合体を確実に得られるからである。

炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維などが用いられる。

カーボンナノチューブとしては、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標））などが用いられる。

グラフェンとしては、単層グラフェン、多層グラフェンなどが用いられる。

天然黒鉛粉末としては、鱗片状黒鉛粉末（例：高熱伝導性鱗片状黒鉛粉末）などが用いられる。

人造黒鉛粉末としては、等方性黒鉛粉末、異方性黒鉛粉末、熱分解黒鉛粉末などが用いられる。

炭素粒子２ａの大きさは限定されるものではない。炭素粒子２ａが炭素繊維である場合、平均繊維長さが１０μｍ〜２ｍｍの短炭素繊維が特に好適に用いられる。炭素粒子２ａがカーボンナノチューブである場合、平均長さが１μｍ〜１０μｍのカーボンナノチューブが特に好適に用いられる。炭素粒子２ａが天然黒鉛粉末及び人造黒鉛粉末である場合、平均粒子径が１０μｍ〜３ｍｍの天然黒鉛粉末及び人造黒鉛粉末が特に好適に用いられる。

アルミニウムの種類は限定されるものではなく、特に、純アルミニウム系合金（Ａ１０００系合金）や純度３Ｎ以上の高純度アルミニウムであることが、熱間塑性加工を容易に行える点で望ましい。特に望ましいアルミニウムは高純度アルミニウムである。

図１Ａに示したロール型プリフォーム５Ａ、及び、図２Ａに示した積層型プリフォーム５Ｂでは、それぞれ、炭素粒子２ａとして例えば炭素繊維（詳述すると短炭素繊維）が用いられている。

焼結素材５を仮焼結する方法（手段）は焼結素材５を仮焼結可能な方法（手段）であれば限定されるものではなく、特に、熱間押出加工、熱間圧延加工、ホットプレス及び放電プラズマ焼結からなる群より選択される少なくとも一つの熱間塑性加工方法（熱間塑性加工手段）であることが望ましい。その理由は、焼結素材５を確実に仮焼結し得るからである。

焼結素材５を熱間押出加工により仮焼結する場合における、焼結素材５の望ましい仮焼結方法は次のとおりである。

焼結素材５としての図１Ａに示したロール型プリフォーム５Ａを押出ビレット（押出素材）として用い、これを図３に示すように熱間押出加工装置（詳述すると熱間前方押出加工装置）１０により熱間押出加工することにより、同プリフォーム５Ａを棒状に仮焼結し、これにより棒状の仮焼結体７Ａを得る。この仮焼結体７Ａの横断面形状は限定されるものではなく、例えば円形状である。

プリフォーム５Ａに含まれる炭素粒子２ａが炭素繊維である場合、当該プリフォーム５Ａを熱間押出加工することで得られる仮焼結体７Ａに含まれる炭素繊維の繊維方向は、押出方向Ｂに配向する。したがって、仮焼結体７Ａ中の炭素粒子（炭素繊維）２ａの配向方向Ａは仮焼結体７Ａの長さ方向（即ち押出方向Ｂ）となる。

プリフォーム５Ａを熱間押出加工により仮焼結する場合の仮焼結条件（即ち熱間押出加工条件）は限定されるものではなく、特に、押出温度４００℃以上５５０℃未満、押比２以上が好ましい。押比の好ましい上限値は限定されるものではなく通常１００である。

焼結素材５として、ロール型プリフォーム５Ａの代わりに図２Ａに示した積層型プリフォーム５Ｂや粉末混合型プリフォーム（図示せず）などを用いても良い。

焼結素材５を熱間圧延加工により仮焼結する場合における、焼結素材５の望ましい仮焼結法は次のとおりである。

焼結素材５としての図２Ａに示した積層型プリフォーム５Ｂを、図７に示すように一対の圧延ローラ１２ａ、１２ａを備えた熱間圧延加工装置１２により、例えば両圧延ローラ１２ａ、１２ａからプリフォーム５Ｂにその積層方向の圧縮力を加えるように熱間圧延加工することにより、同プリフォーム５Ｂを板状に仮焼結し、これにより板状の仮焼結体７Ｂを得る。図７中の符号「Ｃ」は、プリフォーム５Ｂの圧延方向を示している。この圧延方向Ｃは仮焼結体７Ｂの長さ方向と一致している。

プリフォーム５Ｂを熱間圧延加工により仮焼結する場合の仮焼結条件（即ち熱間圧延加工条件）は限定されるものではなく、特に、熱間圧延温度４００℃以上５５０℃未満、圧下率３０％以上が好ましい。圧下率の好ましい上限値は限定されるものではなく通常９０％である。

焼結素材５として、積層型プリフォーム５Ｂの代わりに図１Ａに示したロール型プリフォーム５Ａや粉末混合型プリフォーム（図示せず）などを用いても良い。

焼結素材５をホットプレス法により仮焼結する場合の仮焼結条件（即ちホットプレス条件）は限定されるものではなく、特に、焼結温度２００℃以上５５０℃未満、加圧力２ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下が好ましい。この場合、焼結素材５として、図１Ａに示したロール型プリフォーム５Ａを用いても良いし、図２Ａに示した積層型プリフォーム５Ｂを用いても良いし、粉末混合型焼結素材（粉末混合型プリフォームを含む）（図示せず）などを用いても良い。

焼結素材５を放電プラズマ焼結法により仮焼結する場合の仮焼結条件（即ち放電プラズマ焼結条件）は限定されるものではなく、特に、焼結温度２００℃以上５５０℃未満、加圧力２ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下が好ましい。この場合、焼結素材５として、図１Ａに示したロール型プリフォーム５Ａを用いても良いし、図２Ａに示した積層型プリフォーム５Ｂを用いても良いし、粉末混合型焼結素材（粉末混合型プリフォームを含む）（図示せず）などを用いても良い。

次に、本焼結する工程について以下に説明する。

仮焼結体７（７Ａ、７Ｂ）を本焼結するための熱間塑性加工は仮焼結体７を本焼結可能な方法（手段）であれば限定されるものではなく、特に、熱間押出加工、熱間圧延加工及び熱間鍛造加工からなる群より選択される少なくとも一つの熱間塑性加工方法（熱間塑性加工手段）であることが望ましい。その理由は、仮焼結体７への塑性加工率を容易に高めることができるからである。

特に、熱間塑性加工は熱間鍛造加工であることが望ましい。その理由は、複合体９を任意の形状に容易に成形することができ、したがって複合体９を目的の製品形状に容易に成形することができるからである。さらに、熱間鍛造加工は熱間密閉鍛造加工であることが望ましい。その理由は、複合体９の歩留まり率を確実に高めることができるからである。

仮焼結体７を熱間密閉鍛造加工により本焼結する場合における、仮焼結体７の望ましい本焼結方法は次のとおりである。

仮焼結体７が図３に示すように焼結素材５（詳述するとロール型プリフォーム５Ａ）を熱間押出加工することにより得られた棒状の仮焼結体７Ａである場合には、例えば、図４に示すように棒状の仮焼結体７Ａを必要に応じて所定厚さにスライス状に切断（詳述すると剪断）し、これにより仮焼結体７Ａから鍛造素材としての円板状乃至円柱状の切断仮焼結体７Ａａを切り出す。仮焼結体７Ａの切断方向は、一般に、仮焼結体７Ａの長さ方向に対して交差する方向に設定される。

そして、図５に示すように、切断仮焼結体７Ａａを熱間密閉鍛造加工装置１５により切断仮焼結体７Ａａが目的の製品形状に塑性加工されるように且つ切断仮焼結体７Ａａが本焼結されるように熱間塑性加工（詳述すると熱間密閉鍛造加工）することにより、切断仮焼結体７Ａａを本焼結する。その結果、図６に示すように目的の製品形状の複合体９が得られる。

同図に示すように、得られた複合体９は、基地（マトリックス）としてのアルミニウム１ａ中に強化材としての炭素粒子２ａが分散した状態になっており、したがって、複合体９は詳述すると炭素粒子強化アルミニウム基複合体又は炭素粒子強化アルミニウム基複合材料であり、特に炭素粒子２ａが炭素繊維である場合は、複合体９は詳述すると炭素繊維強化アルミニウム基複合体又は炭素繊維強化アルミニウム基複合材料である。

複合体９中の炭素粒子２ａの方向（例：炭素繊維の繊維方向）は、本焼結する工程で切断仮焼結体７Ａａが熱間塑性加工されることによって乱雑に乱れている。したがって、複合体９中の炭素粒子２ａの配向度は低くなっている。

仮焼結体７が図７に示すように焼結素材５（詳述すると積層型プリフォーム５Ｂ）を熱間圧延加工することにより得られた板状の仮焼結体７Ｂである場合には、例えば、図８に示すように板状の仮焼結体７Ｂを必要に応じて所定厚さにスライス状に切断（詳述すると剪断）し、これにより仮焼結体７Ｂから鍛造素材としての切断仮焼結体７Ｂａを切り出す。仮焼結体７Ｂの切断方向は、一般に、仮焼結体７Ｂの長さ方向（即ちプリフォーム５Ｂの圧延方向Ｃ）に対して交差する方向に設定される。

そして、図９に示すように、切断仮焼結体７Ｂａを熱間密閉鍛造加工装置１５により切断仮焼結体７Ｂａが目的の製品形状に塑性加工されるように且つ切断仮焼結体７Ｂａが本焼結されるように熱間塑性加工（詳述すると熱間密閉鍛造加工）することにより、切断仮焼結体７Ｂａを本焼結する。その結果、図６に示すように目的の製品形状の複合体９が得られる。

前述の熱間密閉鍛造加工装置１５は、図５及び９に示すように、成形キャビティ１６ａを有する雌型１６と、成形キャビティ１６ａに対応する雄型（例：押圧パンチ）１７とを備えている。切断仮焼結体７ａ（７Ａａ、７Ｂａ）が鍛造加工される際には、切断仮焼結体７ａは雌型１６の成形キャビティ１６ａ内に配置される。そして、切断仮焼結体７ａが所定の鍛造加工温度に加熱された状態で雄型１７により所定の鍛造方向Ｆに加圧されることにより、切断仮焼結体７ａが雄型１７で密閉された成形キャビティ１６ａ内にて熱間密閉鍛造加工され、これにより、密閉された成形キャビティ１６ａの形状に対応した形状の複合体９が成形される。

切断仮焼結体７ａを熱間塑性加工により本焼結する場合の塑性加工率は限定されるものではなく、特に３０％以上であることが望ましい。その理由は、切断仮焼結体７ａを確実に十分に本焼結することができるし、得られる複合体９の強度を確実に高めることができるからである。更に望ましい塑性加工率は５０％以上である。望ましい塑性加工率の上限値は限定されるものではなく、通常９０％である。

切断仮焼結体７ａを熱間塑性加工により本焼結する場合の塑性加工温度は限定されるものではなく、特に５５０℃以上であることが望ましい。その理由は、切断仮焼結体７ａを確実に容易に塑性加工することができるし、切断仮焼結体７ａを確実に十分に本焼結することができるからである。更に望ましい塑性加工温度は６００℃以上である。望ましい塑性加工温度の上限値は限定されるものではなく、通常６４０℃である。

切断仮焼結体７ａが切断仮焼結体７ａに含まれる炭素粒子２ａが配向しているものである場合、すなわち切断仮焼結体７ａは炭素粒子２ａが配向した状態に炭素粒子２ａを含んでいるものである場合、切断仮焼結体７ａへの鍛造方向Ｆを切断仮焼結体７ａ中の炭素粒子２ａの配向方向Ａに設定して切断仮焼結体７ａを熱間鍛造加工又は熱間密閉鍛造加工により本焼結することが望ましい。その理由は、アルミニウム１ａと炭素粒子２ａとの複合化を確実に促進することができるし、切断仮焼結体７ａ中の炭素粒子２ａの配向方向Ａが乱されることで物性（例：熱伝導率、線膨張係数、機械的強度）について低い配向性を有する複合体９を確実に得ることができるからである。

切断仮焼結体７ａ中の炭素粒子２ａの配向方向Ａに対する鍛造方向Ｆのなす角度は小さい方が望ましく、特に４５°以下に設定されることが望ましく、更に３０°以下に設定されることが非常に望ましい。

本実施形態のアルミニウム１ａと炭素粒子２ａとの複合体９の製造方法によれば、複合体９を製造するために、焼結素材５を仮焼結して得られた仮焼結体７（切断仮焼結体７ａ）を熱間塑性加工により本焼結するので、タクトタイムを短くすることができる。これにより、低コストで複合体９を製造することができる。

製造された複合体９は炭素粒子２ａを含んでいるので高い熱伝導特性（即ち高い熱伝導率）と高い強度を有している。したがって、複合体９は、電子素子等の発熱性素子が搭載される絶縁基板（例：パワーモジュール用基板）を構成する複数の構成層のうち少なくとも一つの構成層（例：配線層、応力緩衝層）又はその材料として特に好適に用いられる。

以上で本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々に変更可能である。

また本発明は、上記実施形態に開示された技術事項が二つ以上組み合わされて構成されていても良い。

以下に本発明の具体的実施例及び比較例を示す。ただし本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
長尺なアルミニウム箔１の片面上に炭素粒子層としての炭素繊維層２を塗工することにより長尺な塗工箔３を得た。アルミニウム箔１の厚さは２０μｍであり、アルミニウム箔１の材質は純度３Ｎの高純度アルミニウムであった。炭素繊維層２に含まれる炭素粒子としての炭素繊維２ａはピッチ系炭素繊維（詳述するとピッチ系短炭素繊維）であり、炭素繊維層２に含まれる炭素繊維２ａの塗工量は２０ｇ／ｍ^２であった。

次いで、長尺な塗工箔３をロール状に巻くことにより押出ビレット状のロール型プリフォーム５Ａを形成した。そして、プリフォーム５Ａを押出ビレットとして熱間押出加工装置１０によりプリフォーム５Ａの軸方向に熱間押出加工することにより横断面円形の棒状の仮焼結体７Ａを得た。この熱間押出加工に適用した押出加工温度は５００℃、押比は１０であった。

次いで、仮焼結体７Ａをその長さ方向に対して直交する方向にシャー刃により所定厚さにスライス状に剪断することにより、塑性素材としての円板状の切断仮焼結体７Ａａを仮焼結体７Ａから切り出した。切断仮焼結体７Ａａの厚さは２ｍｍであり、切断仮焼結体７Ａａ中の炭素繊維２ａの配向方向Ａは切断仮焼結体７Ａａの厚さ方向と一致していた。

次いで、切断仮焼結体７Ａａへの鍛造方向Ｆを切断仮焼結体７Ａａ中の炭素繊維２ａの配向方向Ａ（即ち切断仮焼結体７Ａａの厚さ方向）と平行に設定して切断仮焼結体７Ａａをその厚さが２ｍｍから１ｍｍに減少するように熱間密閉鍛造加工により本焼結し、これにより、アルミニウム１ａと炭素繊維２ａとの複合体９を得た。この熱間密閉鍛造加工に適用した鍛造加工温度は６００℃であった。また、切断仮焼結体７Ａａの厚さが２ｍｍ（初期厚さ）から１ｍｍ（加工後厚さ）に減少するように切断仮焼結体７Ａａが熱間密閉鍛造加工されたことから、切断仮焼結体７Ａａの塑性加工率は｛（「初期厚さ」−「加工後厚さ」）／「初期厚さ」｝×１００％＝｛（２ｍｍ−１ｍｍ）／２ｍｍ｝×１００％＝５０％であった。

得られた複合体９は良好な熱伝導特性と高い強度を有していた。

＜実施例２＞
アルミニウム粉末と鱗片状黒鉛粉末とが混合された混合粉末からなる粉末混合型焼結素材を準備した。この焼結素材に対する鱗片状黒鉛粉末の配合率は１５体積％であった。そして、この焼結素材を放電プラズマ焼結法により仮焼結することにより仮焼結体を得た。この放電プラズマ焼結法に適用した仮焼結温度は４００℃、焼結素材への加圧力は２０ＭＰａであった。

次いで、仮焼結体を所定厚さに切断することにより、塑性素材としての円板状の切断仮焼結体を仮焼結体から切り出した。切断仮焼結体の厚さは２ｍｍであり、切断仮焼結体中の鱗片状黒鉛粒子の配向方向は切断仮焼結体の厚さ方向と一致していた。

次いで、切断仮焼結体への鍛造方向を切断仮焼結体中の鱗片状黒鉛粒子の配向方向（即ち切断仮焼結体の厚さ方向）と平行に設定して切断仮焼結体をその厚さが２ｍｍから１ｍｍに減少するように熱間密閉鍛造加工により本焼結し、これにより、アルミニウムと鱗片状黒鉛粒子との複合体を得た。この熱間密閉鍛造加工に適用した鍛造加工温度は６００℃であった。また、切断仮焼結体の厚さが２ｍｍ（初期厚さ）から１ｍｍ（加工後厚さ）に減少するように切断仮焼結体が熱間密閉鍛造加工されたことから、切断仮焼結体の塑性加工率は｛（２ｍｍ−１ｍｍ）／２ｍｍ｝×１００％＝５０％であった。

得られた複合体は良好な熱伝導特性と高い強度を有していた。

＜比較例＞
上記実施例１の切断仮焼結体と同じ切断仮焼結体を準備した。そして、切断仮焼結体をホットプレス法により切断仮焼結体が塑性加工されないように加熱し、これにより、アルミニウムと炭素繊維との複合体を得た。この際に適用した切断仮焼結体への加熱温度は６００℃、加熱時間は１ｍｉｎであった。

得られた複合体は十分に焼結されておらず、僅かな応力で破壊した。

本発明は、アルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法に利用可能である。

１：アルミニウム箔
１ａ：アルミニウム
２：炭素粒子層
２ａ：炭素粒子
３：塗工箔
５：焼結素材
５Ａ、５Ｂ：プリフォーム
７：仮焼結体
７ａ：切断仮焼結体
９：アルミニウムと炭素粒子との複合体
１０：熱間押出加工装置
１２：熱間圧延加工装置
１５：熱間密閉鍛造加工装置
Ａ：切断仮焼結体中の炭素粒子の配向方向
Ｆ：仮焼結体への鍛造方向

Claims (5)

1. アルミニウムと炭素粒子とを含む焼結素材を仮焼結して仮焼結体を得る工程と、
   前記仮焼結体を熱間塑性加工により本焼結する工程と、を備え、
   前記仮焼結体を得る工程では、熱間押出加工、熱間圧延加工、ホットプレス及び放電プラズマ焼結からなる群より選択される少なくとも一つの方法により前記焼結素材を仮焼結し、
   前記本焼結する工程では、前記仮焼結体を熱間塑性加工としての熱間鍛造加工により本焼結するアルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法。
2. 前記本焼結する工程では、前記仮焼結体を熱間塑性加工としての熱間密閉鍛造加工により本焼結する請求項１記載のアルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法。
3. アルミニウムと炭素粒子とを含む焼結素材を仮焼結して仮焼結体を得る工程と、
   前記仮焼結体を熱間塑性加工により本焼結する工程と、を備え、
   前記本焼結する工程では、前記仮焼結体を熱間塑性加工としての熱間密閉鍛造加工により本焼結するアルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法。
4. 前記本焼結する工程では、塑性加工率が３０％以上になるように前記仮焼結体を熱間塑性加工により本焼結する請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法。
5. 前記仮焼結体は、前記仮焼結体中の前記炭素粒子が配向しているものであり、
   前記本焼結する工程では、前記仮焼結体への鍛造方向を前記仮焼結体中の前記炭素粒子の配向方向に設定して前記仮焼結体を本焼結する請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウムと炭素粒子との複合体の製造方法。

Images