JP7197946B1 - 金属基複合材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]純金属あるいは合金であるマトリックス材と、該マトリックス材とは異なる材料からなる強化材とを複合化させて、寸法精度の高いニアネット形状で、且つ、高い強化材容積率(Vf%)を有する金属基複合材を得るための金属基複合材料の製造方法であって、前記強化材を用いて内部に多孔を有するニアネット形状の強化材成形体又は強化材充填体を作製する強化材成形体・充填体の成形工程、得られた強化材成形体・充填体を予熱する予熱工程、予熱された強化材成形体・充填体を複合材鋳造用外殻金型内に設置する設置工程、設置した強化材成形体・充填体の前記多孔に溶融したマトリックス材を含浸・充填して複合化する鋳造工程を有し、前記すべての工程を、内部にニアネット形状の空間が形成される同一の金型を連続的に使用して行うことを特徴とする金属基複合材料の製造方法。
[2]前記強化材容積率(Vf%)が、40%を超える上記[1]に記載の金属基複合材料の製造方法。
[3]前記強化材成形体・充填体の成形工程で、内部にニアネット形状の空間(凹)が形成される前記金型内に前記強化材を少なくとも含む材料を充填して、該材料が充填された状態の前記金型を用いて、該材料を加圧成形、或いは、該材料を加熱炉に入れて焼成成形を行う[1]又は[2]に記載の金属基複合材料の製造方法。
[4]前記マトリックス材が、アルミニウム又はアルミニウム合金である上記[1]~[3]のいずれかに記載の金属基複合材料の製造方法。
[5]前記強化材が、セラミックス粒子、黒鉛粒子及び金属粒子からなる群から選ばれる少なくともいずれかである上記[1]~[4]のいずれかに記載の金属基複合材料の製造方法。
本例では、強化材として平均粒径44μmのホウ酸アルミニウム粒子1.0kgを用いた。そして、強化材のホウ酸アルミニウム粒子を強化材成形・鋳造の兼用金型内に充填して、該兼用金型を振動機の上に設置して振動を20分間与えて、ホウ酸アルミニウム粒子の充填率が40%超になるように金型内に充填した。上記で使用した強化材成形・鋳造の兼用金型には、内部に所望する金属基複合材からなる製品とほぼ同じ、ニアネット形状の空間を有するものを用いた。
本例では、強化材として平均粒径20μmのSiC粒子2.0kgを用いた。実施例1で用いたと同様の、内部に所望する金属基複合材からなる製品とほぼ同じニアネット形状の空間を有する強化材成形・鋳造の兼用金型を用い、該兼用金型内に強化材のSiC粒子を充填して兼用金型ごと小型プレス機に設置して10MPaで加圧成型して、SiC粒子の充填率を50%にした強化材成形体を得た。
本例では、強化材として平均粒径44μmのホウ酸アルミニウム粒子1.0kgを用いた。そして、強化材のホウ酸アルミニウム粒子に、バインダーの原料として樹脂モノマーと架橋剤、分散剤を総量で500gとなる量加え、さらに水を5kg加えてこれらの原料が分散してなるスラリーを作製した。得られたスラリーに重合開始剤を添加した後、強化材成形・鋳造の兼用金型内に充填して、常温で放置して樹脂モノマー及び架橋剤を重合させて樹脂バインダーとし、ホウ酸アルミニウム粒子の充填率を60%にした強化材成形体を作製した。
本例では、強化材として平均粒径50μmの鱗片状黒鉛粒子1.0kgを用いた。そして、強化材の鱗片状黒鉛粒子を強化材成形・鋳造の兼用金型内に充填して、該兼用金型ごと小型プレス機に設置して、兼用金型内の充填物を20MPaで加圧成型し、鱗片状黒鉛粒子の充填率を55%にした強化材成形体を作製した。
2:強化材
3:強化材充填済兼用金型
4:マトリックス材
10:加熱炉
20、20’、20’’:複合材鋳造用外殻金型
30:加圧圧子
Claims (5)
- アルミニウム又はアルミニウム合金等の純金属あるいは合金であるマトリックス材と、該マトリックス材とは異なるセラミックス粒子、黒鉛粒子及び金属粒子からなる群から選ばれる少なくともいずれかの材料からなる強化材とを複合化させて、寸法精度の高いニアネット形状で、且つ、高い強化材容積率(Vf%)を有する金属基複合材を得るための金属基複合材料の製造方法であって、
前記強化材を用いて内部に多孔を有するニアネット形状の強化材成形体又は強化材充填体を作製する強化材成形体・充填体の成形工程で、内部にニアネット形状の空間(凹)が形成される金型内に前記強化材を含む材料を充填して、該金型内に強化材成形体・充填体を形成し、形成した強化材成形体・充填体を有してなる金型を予熱工程で予熱し、予熱された強化材成形体・充填体が入った状態の金型を複合材鋳造用外殻金型内に設置して、前記金型内に入っている強化材成形体・充填体の前記多孔に溶融したマトリックス材を含浸・充填して、前記マトリックス材と前記強化材とを複合化する鋳造工程を行う、前記強化材成形体・充填体の成形工程、前記予熱工程及び前記鋳造工程の一連の工程において同一の金型を兼用して使用することを特徴とする金属基複合材料の製造方法。 - 前記強化材容積率(Vf%)が、40%を超える請求項1に記載の金属基複合材料の製造方法。
- 前記強化材成形体・充填体の成形工程で、内部にニアネット形状の空間(凹)が形成される前記金型内に前記強化材を少なくとも含む材料を充填して、該材料が充填された状態の前記金型を兼用して、該兼用する金型内に充填された材料を加圧成形、或いは、該兼用する金型を加熱炉に入れて該金型内に充填された材料の焼成成形を行って強化材成形体を得る請求項1又は2に記載の金属基複合材料の製造方法。
- 前記鋳造工程で、加圧圧子を用い、鋳造圧力80MPa~120MPaに加圧して鋳造する請求項1~3のいずれか1項に記載の金属基複合材料の製造方法。
- 前記強化材が、ホウ酸アルミニウム粒子、黒鉛粒子及びSiC粒子からなる群から選ばれる少なくともいずれかである請求項1~4のいずれか1項に記載の金属基複合材料の製造方法。
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JP2000336438A (ja) | 1999-03-25 | 2000-12-05 | Kubota Corp | 金属−セラミックス複合材料およびその製造方法 |
JP2012184493A (ja) | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Taiheiyo Cement Corp | 金属−セラミックス複合材料及びその製造方法 |
JP2013087307A (ja) | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Hitachi Metals Ltd | 金属−セラミックス複合材の製造方法及び金属−セラミックス複合材 |
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Family Cites Families (6)
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---|---|---|---|---|
JPS6224853A (ja) * | 1985-07-25 | 1987-02-02 | Toyota Motor Corp | 断熱部を有する鋳物部材の製造方法 |
AU5131293A (en) * | 1992-09-17 | 1994-04-12 | Dennis W Readey | Method for making a ceramic metal composite |
US5676907A (en) * | 1992-09-17 | 1997-10-14 | Coors Ceramics Company | Method for making near net shape ceramic-metal composites |
JP3183804B2 (ja) * | 1995-03-30 | 2001-07-09 | 株式会社豊田中央研究所 | 多孔質強化焼結体およびその製造方法、この多孔質強化焼結体を用いた複合材料およびその製造方法 |
JPH10174222A (ja) | 1996-12-09 | 1998-06-26 | Kawamura Electric Inc | 分電盤 |
JP4279366B2 (ja) * | 1997-08-05 | 2009-06-17 | 太平洋セメント株式会社 | 金属−セラミックス複合材料の製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000336438A (ja) | 1999-03-25 | 2000-12-05 | Kubota Corp | 金属−セラミックス複合材料およびその製造方法 |
JP2012184493A (ja) | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Taiheiyo Cement Corp | 金属−セラミックス複合材料及びその製造方法 |
JP2013087307A (ja) | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Hitachi Metals Ltd | 金属−セラミックス複合材の製造方法及び金属−セラミックス複合材 |
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