JPH01254369A - 繊維強化複合材料の製造方法 - Google Patents

繊維強化複合材料の製造方法

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JPH01254369A
JPH01254369A JP7806788A JP7806788A JPH01254369A JP H01254369 A JPH01254369 A JP H01254369A JP 7806788 A JP7806788 A JP 7806788A JP 7806788 A JP7806788 A JP 7806788A JP H01254369 A JPH01254369 A JP H01254369A
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Michiyuki Suzuki
道之 鈴木
Tadashi Yamamoto
忠司 山本
Yoshiharu Waku
芳春 和久
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Ube Industries Ltd
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(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、繊維強化複合材料の製造に使用する繊維保形
用治具および繊維強化複合材料の製造方法に関する。
[従来の技術] 無機質繊維等を強化材とする繊維強化複合材料の製造方
法として、前記強化材の成形体にマトリックス金属溶湯
を圧入、含浸、a固させる、いわゆる、加圧鋳造法が知
られている。
従来、この方法に用いられる無機質繊維成形体は、無機
質繊維にコロイダルシリカ等の無機質バインダを含浸、
乾燥させて固形化させて、固形化させるか、あるいは、
ステンレスパイプの一端あるいは数個所に穴をあけ、こ
の中に無機質m!Iをつめて、前記ステンレスパイプに
より形状を保持したものである。
そして、この前記成形体を型のキャビティ内に設置し、
前記キャビティ内にマトリックス金属溶湯を注ぎ、これ
を加圧し、前記成形体に含浸、凝固させ、繊維強化複合
材料を製造している。
[発明が解決しようとする課題] しかし、前記の方法によれば、無機質#a維を無機質バ
インダにより保形させた場合、前記バインダが複合材料
の内部に残存するため、これにより製造された複合材料
の特性が十分得られない、また、無機質繊維の成形体の
表面のみを前記バインダで覆ったとしても、複合材料の
製造後、表面層を機械加工等により除去する必要があり
、複合材料の仕上げ加工の工程が増え、しかも、通常こ
の表面層は非常に固いため、特殊な工具、加工法を要求
されるので、非常に繁雑である。
一方、無機質繊維をステンレスパイプにつめる場合、丸
棒等の単純形状でなければ、前記無機質繊維の配向を乱
さずにステンレスパイプ内につめることが難しく、製造
された複合材料の特性の劣化、ばらつきの原因になる。
[課題を解決するための手段] 本発明は、以上のような課題を解決することを目的とし
ており、本発明によれば、無a質m!iを保形する方法
として、前記無機質繊維成形体を収納できる空間を有し
、一体型もしくは、少なくとも2分割の割型であり、前
記空間と外部をつなぐ穴を少なくとも2個所有し、材質
として黒鉛質あるいは炭素質を用い、少なくとも前記無
機質繊維と接触する面に、S型剤を塗布した保形用治具
を使用する。そして、前記治具内に前記無機質繊維を収
納し、鋳造型の型内にマトリックス金属の溶湯を注入し
、前記治具を型のキャビティ内に配設して、プランジャ
によって前記溶湯を加圧、凝固させることにより繊維強
化複合材料を製造する。
[作用] この方法によれば、黒鉛質あるいは炭素質からなる無機
質繊維の保形用治具により、無機質繊維の形状が保持さ
れるため、無機質バインダを使用する必要がない、また
、保形用治具を一体型もしくは少なくとも2分割の割型
にすることにより、前記無機質繊維を種々の形状に、m
fa配向を乱さずに、前記保形用治具により保形するこ
とができる。さらに、前記保形用治具の材質を黒鉛質あ
るいは炭素質とし、少なくとも無機質繊維と接触する面
に離型剤を塗布することにより、複合材料製造後、前記
保形用治具と複合材料の界面が容易に剥離でき、前記保
形用治具の除去についても、従来技術のステンレスパイ
プにおいては切削により前記ステンレスパイプを除去し
なければならないが1本発明においては衝撃等を加える
ことにより容易に崩壊・除去できる。
そして、繊維成形体のガス抜き用に少なくとも2個所、
外部と無機質繊維成形体をつなぐ穴を設けることにより
、複合材料を製造する際、マトリックス金属の前記成形
体への含浸、ならびに前記成形体中の気体の外部への除
去が容易に達成でき、健全な複合材料を製造することが
できる。
この発明に用いることのできる無機質mlaとしては、
A1203H/Ja、A1203−3i0211維、C
繊維、B繊維、SiC@維、5i−Ti−C−O1a@
等の長繊維、または、これらをチョップ状にした短繊維
、または、SiC,Si3N4等のウィスカ等が挙げら
れる。また、マトリックス金属としては、A文系(A9
.単体およびA見合金)、Mg系(Mg単体およびMg
合金)、Zn系(Zn単体およびZn合金)等が用いら
れるが、特にこれらに限定されるものではない。
[実施例] 実施例1 本発明の第1の実施例を第1図〜第3図に基づいて説明
する。
第1図〜第3図は本発明の1実施例であるm!a保形用
治具の状態を示し、第1図は斜視図、第2図はプランジ
ャを離間させたときの縦断面図、第3図はプランジャに
て加圧したときの状態における縦断面図である。
第1図に示すように、連続無機SiC繊維を図示した方
向に、体積率を50%として、■方向に幅80mm、厚
さ10mmになるようにそろえ、あらかじめ前記繊維l
と接触する面に黒鉛系の離型剤(商品名:ヒタゾール)
を塗布した繊維配向方向と平行方向に長さ150mmの
黒鉛製保形用油Jl−2a、2bにより、前記繊維配向
方向と直角の方向から、前記連続無機5tCIJi維を
挟み、前記黒鉛製保形用治几2a、2bをさら小ねじに
より締結し、両端の繊維を切断した。このように、連続
無機5iCta維を収納した黒鉛製保形用治具を大気中
650℃に加熱し、ff12図に示すように、金型4の
中に750℃のアルミニウム溶湯(J I S規格10
70)を注入した後、前記保形用治具をガス抜き用穴1
0を設けた2bが上になるように、金型内に設置した。
ついで、第3図に示すように、プランジャ5により前記
アルミニウム溶湯を1000Kg/ern’に加圧し、
両側の開[−1孔および治A2aの下面に適当に穿設さ
れたアルミニウム注入穴10から溶湯を保形用治具内に
圧入、凝固させ、繊維強化複合材料を製造した。
この複合材料を取り出し、断面組織観察を行なったとこ
ろ、空孔等の鋳造欠陥、繊維配向の乱れ等は、全く観察
されなかった。さらに、この複合材料について、H&維
配向方向の曲げ強度を測定したところ、150Kg/m
m’という高い値が得られた。なお、この複合材料を取
り出す際、アルミニウム溶湯の開口孔11(前記したt
a維の切断面)部分の切断、保形用治具の打撃による崩
壊という中細な工程のみで取り出しが完了した。
なお、第3図において繊維保形用治具2bのガス抜き用
穴9に対接するプランジャ下面に水平にガス排気溝12
を設けると、−層ガスの排出が良好となる。
実施例2 本発明の第2の実施例を第4図〜第10図に基づいて説
明する。
第4図〜第10図は本発明の他の実施例である繊維保形
用治具およびその使用状態を示し、第4図は繊維成形体
を繊維保形用治具に収納した状態を示す平面図、第5図
は第4図の側面図、第6図は同じく繊維保形体の平面図
、第7図は第6図の側面図、第8図は一対の繊維保形体
を組合せて締結したときの側面図、第9図と第10図は
鋳造装置内に繊維保形体を配設したときの状態図で、第
9図はプランジャが離間している状態を示す縦断面図、
第10図はプランジャで加圧している状態を示す縦断面
図である。
第4図に示すように、黒鉛系の離型剤(商品名:ヒタゾ
ール)を内周に塗布した自動車エンジン用部品コネクテ
ィングロッド状の空間と、6個のさら小ねじ用穴8およ
びガス抜き用穴9を有する炭素製保形用油Jl−7aに
、連続無機アルミナ繊維を収納し、前記保形用治具7a
と前記連続無機アルミナ繊維と接する面に、保形用治具
7aと同様に、黒鉛系の離型剤(商品名:ヒタゾール)
を塗布したアルミニウム溶湯圧入用の穴10を複数個設
けた炭素製保形用治具7bを、第8図に示すように、保
形用治具7aにさら小ねじにより密着締結した。このよ
うに、連続無機アルミナ繊維を体積率を50%として収
納した炭素製保形用治具を、大気中650℃に加熱し、
第9図に示すように、金型4の中に750℃のアルミニ
ウム溶湯(JIS規格1070)を注入した後、前記保
形用治具をガス抜き用穴9を設けた7aが7bに対して
上になるように、金型4内に設置した。ついで、第10
図に示すように、プランジャ5により前記アルミニウム
溶湯を800Kg/crn’に加圧し、溶湯を保形用治
具内に圧入、凝固させ、コネクティングロッド状の形状
をもつwag強化複合材ネ4を製造した。この複合材料
を取り出し、断面組織観察を行なったところ、繊維配向
の直線部分。
円状部分のいずれの部分においても、空孔等の鋳造欠陥
、繊維配向の乱れ等は、全く観察されなかった。さらに
、この複合材料の繊維配向の直線部分より曲げ試験片を
採取し、曲げ強度を測定したところ、130Kg/mm
’という高い値を示した。なお、この複合材料を取り出
す際、前記炭素製保形用治具7aと7bの境界面に合せ
ての切断分離、前記炭素製保形用治具7aの打撃による
崩壊という工程のみで取り出しが完了した。
[発明の効果] 以上、本発明によるla維強化複合材料製造用繊維保形
川用具およびこの治具を使用した繊維強化複合材料の製
造方法によれば、種々の形状に繊維配向を乱すことなく
保形することができ、さらに、ピンホール(気泡)等の
鋳造欠陥1繊維配向の乱れ等の無い健全な複合材料を製
造することができ、前記複合材料の取り出しも容易に完
了することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の1実施例であるm#I保形用
治具の状態を示し、第1図は繊維保形用油゛具の斜視図
、第2図はプランジャを離間させたときの繊維保形用治
具の状態を示す縦断面図、第3図はプランジャにて溶湯
を加圧含浸させたときの状態における縦断面図である。 第4図〜第10図は本発明の他の実施例であるmla保
形用治具およびその使用状態を示し、第4図は繊維成形
体を繊維保形用治具に収納した状態を示す平面図、第5
図は第4図のV矢視側面図、第6図は同じ<m離係形体
の平面図、第7図は第6図の■矢視側面図、第8図は一
対の繊維保形体を組合せて締結したときの側面図、第9
図と第10図は鋳造装置内に繊維保形体を配設したとき
の状態図で、第9図はプランジャが離間している状態を
示す縦断面図、第1O図はプランジャで加圧している状
態を示す縦断面図である。 l・・・連続無機SiC繊維、 2a 、2b・・・黒鉛製m離係形用治具、3・・・ア
ルミニウム溶湯、 4・・・金型。 5・・・プランジャ、 6・・・連続無機アルミナ繊維。 7a 、7b・・・炭素製保形用治具、8・・・接合ボ
ルト穴、   9・・・ガス抜き用穴、10・・・アル
ミニウム注入穴、 11・・・開口孔、     12・・・ガス排気溝。 特許出願人  宇部興産株式会社 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)無機質繊維成形体を収納できる空間を有し、一体
    型もしくは少なくとも2分割の割型であり、外部から前
    記空間に通ずる穴を少なくとも2個所有する繊維強化複
    合材料製造用繊維保形用治具。
  2. (2)治具の材質が黒鉛質あるいは炭素質であり、少な
    くとも前記治具と無機質繊維とが接触する面に離型剤を
    塗布することを特徴とする請求項1記載の繊維強化複合
    材料製造用繊維保形用治具。
  3. (3)鋳造型の型内にマトリックス金属の溶湯を注入し
    、無機質繊維成形体を収納した請求項1または請求項2
    記載の繊維保形用治具を型のキャビティ内に配設して、
    プランジャによって前記溶湯を加圧、凝固させることを
    特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6933531B1 (en) 1999-12-24 2005-08-23 Ngk Insulators, Ltd. Heat sink material and method of manufacturing the heat sink material
CN102921925A (zh) * 2012-10-29 2013-02-13 江苏大学 一种降低铁基表面复合材料浇注温度的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5827943A (ja) * 1981-08-12 1983-02-18 Toyota Motor Corp 複合材料の製造方法及び製造装置
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