JPH01166876A - 複合材料の鋳ぐるみ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、複合材料の鋳ぐるみ方法に係り、９・に詳細
にはアルミニウム合金をマトリックス、５ｆる複合材料
の鋳ぐるみ方法に係る。

従来の技術 アルミニウム合金をマトリックスとする複音材料の鋳ぐ
るみ方法として、 （１）鋳ぐるまれるべき複合材料の表面を亜鉛合金の如
き低融点の金属にて被覆し、これを鋳くるむ方法（特開
昭６１−１１５６５８号、時開１’Ｊｉ″！５２−９２
８２７号） （２）鋳ぐるまれるべき複合材料の表面に化成処理層を
形成し、これを鋳ぐるむ方法（特開昭６ｉ−３３７５２
号） （３）鋳ぐるみ金属の溶湯に高圧力を付与し、これによ
り鋳ぐるまれるべき複合材料の表面に溶湯を密着させる
方法 等が従来より提案されている。

発明が解決しようする問題点 しかし上述の（１）の方法に於ては、得られた鋳物の複
合材料の周囲の部分に低融点の合金成分が残存し、該合
金成分に起因して鋳物の特性が低下し易いという問題が
あり、（２）の方法に於ては、化成処理層を形成しなけ
ればならないため、鋳物が高価になり易いという問題が
あり、（３）の方法於ては、溶湯に高圧力を付与しなけ
ればならないため、高価で大炎りな鋳造装置が必要であ
るという問題がある。

本発明は、上述の如き従来の複合材料の鋳ぐるみ方法に
於ける上述の如き問題に鑑み、簡単な工程及び鋳造装置
にて良好な接合界面が得られ、得られる鋳物の複合材料
の周囲の部分に鋳物の特性を低下させる領域が残存する
ことがないよう改善された複合材料の鋳ぐるみ方法を提
供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、強化材成形体の表
面にニッケル又はニッケルを主成分とする合金の粉末若
しくは細線を付着させ、該強化材成形体にマトリックス
としてのアルミニウム合金の溶湯を含浸させて複合材料
を形成し、該複合材料を前記アルミニウム合金の融点以
上の温度に加熱して鋳型内に配置し、該鋳型内に鋳ぐる
み金属の溶湯を注湯することを含む複合材料の鋳ぐるみ
方法によって達成される。

発明の作用及び効果 本発明の方法によれば、強化材成形体の表面にニッケル
又はニッケルを主成分とする合金の粉末若しくは細線を
付着させ、該強化材成形体にマトリックスとしてのアル
ミニウム合金の溶湯が含浸されることにより複合材料が
形成され、該複合材料がアルミニウム合金の融点以上に
加熱された後鋳ぐるみが行われる。複合材料がアルミニ
ウム合金の融点以上の温度に加熱されると、アルミニウ
ム合金が溶融し、その状態に於てＮｉ　Ａｌ　３の生成
反応が生起し、この反応による発熱によってアルミニウ
ム合金はかなり長い時間に亙り溶融状態を維持する。

従ってニッケルの粉末等が使用されない場合には、複合
材料がアルミニウム合金の融点以上に加熱されても、そ
れが鋳型内に配置され鋳ぐるみが行われるまでの過程に
於て冷却し、これにより少くとも複合材料の表面層のア
ルミニウム合金が凝固し、良好な鋳ぐるみが行われない
のに対し、本発明の方法に於ては複合材料のアルミニウ
ム合金が溶融状態のまま鋳ぐるみ金属の溶湯に接触する
。

従って鋳型内に鋳ぐるみ金属の溶湯が注渇されると、複
合材料のアルミニウム合金の表面酸化被膜が抑流され、
これによりアルミニウム合金と鋳ぐるみ金属の溶湯との
間に於て相互に活発な元素の拡散が生じ、これにより複
合材料の領域とこれを鋳ぐるむ金属との間に金属学的境
界が存在せず、複合材料が鋳ぐるみ金属に一体的に良好
に結合された鋳物を得ることができる。

尚上述の如きＮｌＡｌ３の生成反応が確実に生じ葺成る
程度の時間継続することを確保するためには、ニッケル
又はニッケルを主成分とする合金の粉末の平均粒径及び
細線の平均直径はそれぞれ１０〜７０μ匝、２０〜５０
μｍであることが好ましい。また本明細書に於て、「細
線」とは長さに対する径の比が１を越える形態をなすも
のを指す。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例１ 先ず第１図に示されている如く、アルミナ短嶽維１０（
ＩＣ１社製「サフィルＲＦＪ　）を用いて体積率が１５
％であり４０Ｘ３０Ｘ２０ｍｍの寸法を有する繊維成形
体１２を形成した。次いで第２図に示されている如く、
繊維成形体１２の周囲に平均粒径２０μｍのニッケル粉
末１４を無機バインダを用いて体積率が２０％であり厚
さが５■である層状に付着させた。

次いでかくしてニッケル粉末が付着された繊維成形体１
２’を２００℃に予熱した後、第３図に示されている如
く高圧鋳造装置１６の鋳型１８内に配置し、該鋳型内に
７２０℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ）（
７）溶湯２ｏを注渇し、溶湯を鋳型に嵌合するプランジ
ャ２２により１゜００　ｋｇ／　ｃｍ２に加圧し、これ
により溶湯を繊維成形体中に含浸浸透させて複合材料２
４を形成した。

−次いでかくして形成された凝固体より複合材料及びそ
の周囲の部分を切出し、それを窒素雰囲気に設定された
電気炉内にて７００℃に加熱した。

この場合余剰のアルミニウム合金は溶融によって複合材
料の部分より脱落し、元の繊維成形体の周囲の部位に存
在していたＮｌとアルミニウム合金中のＡ１とが反応し
、炉より複合材料を取出しても反応熱により複合材料の
アルミニウム合金は溶融状態を維持していた。次いで第
４図に示されている如く、鋳ぐるみを行うための鋳型２
６内に複合材料２４′を配置し、該鋳型内に７２０℃の
アルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ４）の溶湯２８を注
湯し、これにより複合材料２４’をアルミニウム合金中
に鋳ぐるんだ。

かくして得られた鋳物を切断し、その鋳ぐるみ界面を調
査したところ、界面には有害な酸化物等は残存しておら
ず、複合材料はアルミニウム合金中に良好に鋳ぐるまれ
でいることが認められた。

また比較の目的で、ニッケル粉末を付着させない点を除
き上述の実施例の場合と同一の要領及び条件にて鋳ぐる
みを行ったところ、複合材料を鋳ぐるみ用の鋳型内に配
置した段階でそのアルミニウム合金は凝固し、得られた
鋳物の複合材料とアルミニウム合金との間の界面にはア
ルミニウム合金の酸化物が残留していることが認められ
た。

実施例２ 第５図に示されている如く、炭化ケイ素ウィスカ３０（
東海カーボン株式会社製「トウカライス力」）を用いて
体積率が２０％であり３０×３０Ｘ３０ｍｍの寸法を有
する繊維成形体３２を形成した。次いで第６図に示され
ている如く、繊維成形体３２の周囲に平均繊維径３５μ
ｍのニッケル繊維３４をその体積率が１０２６となるよ
う巻付けた。

次いでかくしてニッケル繊維が巻付けられた繊維成形体
３２′を３００℃に予熱した後、第７図に示されている
如く高圧鋳造装置３６の鋳型３８内に配置し、該鋳型内
に７２０℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣＩＡ）
の溶湯４０を注湯し、溶湯を鋳型に嵌合するプランジャ
４２により１０００ｋｇ／ｃＩｐに加圧し、これにより
繊維成形体中にアルミニウム合金の溶湯を加圧浸透させ
ることにより複合材料を形成した。

次いで第８図に示されている如く、かくして形成された
凝固体４４をるつぼ４６内に貯容されヒータ４８により
７５０℃に加熱されたアルミニウム合金（ＪＩＳ規格Ａ
Ｃ８Ｂ）の溶湯５０中に浸漬し、これにより複合材料３
２″をそのマトリックスの融点以上に加熱すると共に、
ＮｉとＡ１との反応を開始させた。次いで複合材料３２
′″を溶湯５０より引上げた後、第９図に示されている
如く鋳ぐるみ用の鋳型５２内に配置し、該鋳型内に７０
０℃のマグネシウム合金（ＪＩＳ規格ＭＣＩ）の溶湯５
４を注湯し、これにより複合材料をマグネシウム合金中
に鋳ぐるんだ。

得られた鋳物を切断し複合材料とマグネシウム合金との
間の界面を調査したところ、該界面には酸化物は残存し
ておらず、複合材料がマグネシウム合金中に良好に鋳ぐ
るまれでいることが認められた。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明による複合材料の鋳ぐるみ方
法の一つの実施例の一連の工程を示す工程図、第５図乃
至第９図は本発明による複合材料の鋳ぐるみ方法の他の
一つの実施例の一連の工程を示す工程図である。 １０・・・アルミナ短繊維、１２・・・繊維成形体、１
４・・・ニッケル粉末、１６・・・高圧鋳造装置、１８
・・・鋳型、２０・・・アルミニウム合金の溶湯、２２
・・・プランジャ、２４・・・複合材料、２６・・・鋳
型、２８・・・アルミニウム合金の溶湯、３０・・・炭
化ケイ素ウィスカ、３２・・・繊維成形体、３４・・・
ニッケル繊維。 ３６・・・高圧鋳造装置、３８・・・鋳型、４０・・・
アルミニウム合金の溶湯、４２・・・プランジャ、４４
・・・凝固体、４６・・・るつぼ、４８・・・ヒータ、
５０・・・アルミニウム合金の溶湯、５２・・・鋳型、
５４・・・マグネシウム合金の溶湯 特　許　出　願　人　　トヨタ自動車株式会社代　　　
　　理　　　　　人　　　弁理士　　明　　石　　昌　
　毅図面の浄Ｚ＜＋’：ゴに１更なし１ 第１図　　　　第２図 第３図 ２４．２４’・・複合材料 第５図 第７図 第８図 ５０・・アルミニウム合金の溶湯 ５２・・鋳型 ５４・・マグネシウム合金の溶湯 第９図 （方　力　（自　発） 手続補正書 昭和６３年３月１４日 特許庁長官　　殿　　　　　　　　　　　　　　　山°
ゝ１゜事件の表示 昭和６２年特許願第３２３３１８号 ２）発明の名称 複合材料の鋳ぐるみ方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　　愛知県豊田市トヨタ町１番地 ６、補正の内容　　９厘の通り

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）強化材成形体の表面にニッケル又はニッケルを主
   成分とする合金の粉末若しくは細線を付着させ、該強化
   材成形体にマトリックスとしてのアルミニウム合金の溶
   湯を含浸させて複合材料を形成し、該複合材料を前記ア
   ルミニウム合金の融点以上の温度に加熱して鋳型内に配
   置し、該鋳型内に鋳ぐるみ金属の溶湯を注湯することを
   含む複合材料の鋳ぐるみ方法
2. （２）特許請求の範囲第１項の複合材料の鋳ぐるみ方法
   に於て、前記粉末の平均粒径は１０〜７０μｍであるこ
   とを特徴とする複合材料の鋳ぐるみ方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項の複合材料の鋳ぐるみ方法
   に於て、前記細線の平均直径は２０〜５０μｍであるこ
   とを特徴とする複合材料の鋳ぐるみ方法。