JPH01272730A - ウィスカ強化金属焼結部材の製造法 - Google Patents
ウィスカ強化金属焼結部材の製造法Info
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- JPH01272730A JPH01272730A JP63098910A JP9891088A JPH01272730A JP H01272730 A JPH01272730 A JP H01272730A JP 63098910 A JP63098910 A JP 63098910A JP 9891088 A JP9891088 A JP 9891088A JP H01272730 A JPH01272730 A JP H01272730A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
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。
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〕
本発明は金属粉末とセラミックウィスカの複合材におい
て、セラミックウィスカの総量の９０％以上が一方向に
配向したウィスカ強化金属焼結部材の製造法に関するも
のである。
て、セラミックウィスカの総量の９０％以上が一方向に
配向したウィスカ強化金属焼結部材の製造法に関するも
のである。
ウィスカ強化金属複合材の製造法として、高圧鋳造法、
溶浸法などの方法や、金属粉末中にセラミックウィスカ
を分散させた後、ＨＩＰ法などによって圧密化する方法
が知られており、これらの方法では、セラミックウィス
カの方向は、無秩序に配向している。
溶浸法などの方法や、金属粉末中にセラミックウィスカ
を分散させた後、ＨＩＰ法などによって圧密化する方法
が知られており、これらの方法では、セラミックウィス
カの方向は、無秩序に配向している。
一方、セラミックウィスカが一方向に配向した複合材は
、無秩序配向の複合材よりウィスカが配向した方向の強
度が向上することが知られているので得られた無秩序配
向のウィスカ金属複合材を熱間押出成形することにより
セラミックウィスカを一方向に配向させることも試みら
れている。
、無秩序配向の複合材よりウィスカが配向した方向の強
度が向上することが知られているので得られた無秩序配
向のウィスカ金属複合材を熱間押出成形することにより
セラミックウィスカを一方向に配向させることも試みら
れている。
また本願発明者らによって、特開昭６２−２７５０２号
には、金属粉末に有機バインダを混合混練して可塑性を
持たせた上で押出成形し、該押出成形体を脱バインダ後
、焼結して所望する形状の焼結部材を得る方法が開示さ
れているが、この出願にはセラミックウィスカの複合や
配向については何も述べられていない。
には、金属粉末に有機バインダを混合混練して可塑性を
持たせた上で押出成形し、該押出成形体を脱バインダ後
、焼結して所望する形状の焼結部材を得る方法が開示さ
れているが、この出願にはセラミックウィスカの複合や
配向については何も述べられていない。
従来の製造法で得られたウィスカ強化金属複合材は、一
般にセラミックウィスカは無秩序配向し、例外として熱
間押出法が可能な金属複合材においてのみ、該無秩序配
向の複合材を熱間押出することによってセラミックウィ
スカを一方向に配向できた。
般にセラミックウィスカは無秩序配向し、例外として熱
間押出法が可能な金属複合材においてのみ、該無秩序配
向の複合材を熱間押出することによってセラミックウィ
スカを一方向に配向できた。
したがって、これらの製造法で、セラミックウィスカが
一方向に配向できるのは、熱間押出が可能な鋼種に限定
されること、熱間押出工程が必要なため作業効率、消費
エネルギー等の損失が大きいという問題点があった。
一方向に配向できるのは、熱間押出が可能な鋼種に限定
されること、熱間押出工程が必要なため作業効率、消費
エネルギー等の損失が大きいという問題点があった。
また、金属粉末を有機バインダと混合混練し可塑性を持
たせて押出成形し、得られた成形体を脱バインダ、焼結
して所望する形状の焼結部材を得る方法も開示されてい
るが、ウィスカの配向方法について記載されたものはな
い。
たせて押出成形し、得られた成形体を脱バインダ、焼結
して所望する形状の焼結部材を得る方法も開示されてい
るが、ウィスカの配向方法について記載されたものはな
い。
本発明の目的は、セラミックウィスカを一方向に容易に
配向し得る高密度のウィスカ強化金属複合材の経済的な
製造法を提供するものである０本発明で一方向というの
は、セラミックスウィスカの総量の９０％以上が特定の
方向に配向することを意味する。
配向し得る高密度のウィスカ強化金属複合材の経済的な
製造法を提供するものである０本発明で一方向というの
は、セラミックスウィスカの総量の９０％以上が特定の
方向に配向することを意味する。
本発明は、原料粉末として粒径が５０ｐｗ、以下の金属
または合金粉末と、セラ）ツクウィスカを有機バインダ
と混合混練して可塑性混練体とした後。
または合金粉末と、セラ）ツクウィスカを有機バインダ
と混合混練して可塑性混練体とした後。
最終製品の形状に適応する形状に押出成形して押出成形
体とし、次に該押出成形体を非酸化性雰囲気中で加熱し
て有機バインダを除去して脱バインダ体を得、引き続い
て該脱バインダ体を焼結、ＨＩＰ処理、若しくは焼結後
ＨＩＰ処理して圧密化するか、または熱間押出により圧
密化することを特徴とするウィスカ強化金属焼結部材の
製造法である。
体とし、次に該押出成形体を非酸化性雰囲気中で加熱し
て有機バインダを除去して脱バインダ体を得、引き続い
て該脱バインダ体を焼結、ＨＩＰ処理、若しくは焼結後
ＨＩＰ処理して圧密化するか、または熱間押出により圧
密化することを特徴とするウィスカ強化金属焼結部材の
製造法である。
そして有機バインダが、混練体の総重量に対して、重量
比で１．０〜７．０％のメチルセルロースの１種と、必
要に応じて可塑剤としてのグリセリンを１．０〜１０．
０％１分散剤または滑剤としてのワックスエマルジョン
を５％以下、ステアリン酸エマルジゴンを５％以下、マ
イクロクリスタラインを５％以下のうち１種または２種
以上を添加し、これらの総量は可塑性混練体中に重量比
で１．０〜１０．０％、および溶媒としての水３．０〜
１０．０％からなることを特徴とするウィスカ強化金属
焼結部材の製造法である。
比で１．０〜７．０％のメチルセルロースの１種と、必
要に応じて可塑剤としてのグリセリンを１．０〜１０．
０％１分散剤または滑剤としてのワックスエマルジョン
を５％以下、ステアリン酸エマルジゴンを５％以下、マ
イクロクリスタラインを５％以下のうち１種または２種
以上を添加し、これらの総量は可塑性混練体中に重量比
で１．０〜１０．０％、および溶媒としての水３．０〜
１０．０％からなることを特徴とするウィスカ強化金属
焼結部材の製造法である。
さらに、脱バインダ体をカプセル内に収容し。
前記脱バインダ体の周囲をセラミック粉末で充填した後
、前記カプセルを密閉してＨＩＰ処理することを特徴と
するウィスカ強化金属焼結部材の製造法である。
、前記カプセルを密閉してＨＩＰ処理することを特徴と
するウィスカ強化金属焼結部材の製造法である。
本発明において、マトリックスとなる粒径５０μ鳳以下
の金属または合金粉末と、セラミックウィスカを混合し
、よく分散させる。ここで金属粉末は、少なくとも見掛
密度３０％以上のもの、セラミックウィスカはマトリッ
クスである金属と反応しないものが望ましい。
の金属または合金粉末と、セラミックウィスカを混合し
、よく分散させる。ここで金属粉末は、少なくとも見掛
密度３０％以上のもの、セラミックウィスカはマトリッ
クスである金属と反応しないものが望ましい。
次に、バインダとしてメチルセルロースの１種を混練体
の総重量に対して重量比で１．０〜７．０％と、必要に
応じて可塑剤としてのグリセリンを１．０〜１０．０％
、分散剤または滑剤としてのワックスエマルジョンを５
％以下、ステアリン酸エマルジョンを５％以下、マイク
ロクリスタラインを５％以下のうち１種または２種以上
を添加し、溶媒として水を３．０〜１０．０％を添加し
混練する。混練後、可塑性を持った混練体を押出成形に
より、最終製品の形状に適応する形状の成形体に成形す
る。この時の押出成形の過程、特にダイスで混練体を絞
り出す時にセラミックウィスカは押出方向に配向される
。
の総重量に対して重量比で１．０〜７．０％と、必要に
応じて可塑剤としてのグリセリンを１．０〜１０．０％
、分散剤または滑剤としてのワックスエマルジョンを５
％以下、ステアリン酸エマルジョンを５％以下、マイク
ロクリスタラインを５％以下のうち１種または２種以上
を添加し、溶媒として水を３．０〜１０．０％を添加し
混練する。混練後、可塑性を持った混練体を押出成形に
より、最終製品の形状に適応する形状の成形体に成形す
る。この時の押出成形の過程、特にダイスで混練体を絞
り出す時にセラミックウィスカは押出方向に配向される
。
成形体は十分乾燥した後、真空、還元性ガス。
または不活性ガス等の非酸化性の雰囲気中で一般には、
３００〜１０００℃に加熱し、バインダを除去する。
３００〜１０００℃に加熱し、バインダを除去する。
この時、高温まで温度を上げると、脱バインダ体は、金
属粒子間で結合し、仮焼結の状態となって強度が出るた
め、取扱いやすくなる。
属粒子間で結合し、仮焼結の状態となって強度が出るた
め、取扱いやすくなる。
該脱バインダ体を焼結、ＨＩＰ処理、若しくは焼結後Ｈ
ＩＰ処理するか、または熱間押出のいずれかにより圧密
化し、機械的強度のバラツキのない焼結部材を得る。
ＩＰ処理するか、または熱間押出のいずれかにより圧密
化し、機械的強度のバラツキのない焼結部材を得る。
成形体が焼結しにくい材質の場合には、第１図に示すよ
うに該脱バインダ体をカプセル内に入れ。
うに該脱バインダ体をカプセル内に入れ。
成形体の周囲を成形体と反応しないセラミック粉末で埋
めた後、カプセルを密閉してＨＩＰすることにより脱バ
インダ体を圧密化することができる。
めた後、カプセルを密閉してＨＩＰすることにより脱バ
インダ体を圧密化することができる。
カプセル内のセラミック粒子は、２次圧力媒体として脱
バインダ体を圧密化するのに役立つ、またセラミック粉
末は、圧力媒体として働くので球状粉末が望ましい。
バインダ体を圧密化するのに役立つ、またセラミック粉
末は、圧力媒体として働くので球状粉末が望ましい。
次に実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する
。
。
実施例１
不活性ガスアトマイズ法により作った平均粒径１０μｍ
の６０６１ Ａ １合金粉末に、直径１−１０ μｒｍ
、長さ５〜５０μ鳳のＳｉＣウィスカを２０ｖｏ１％添
加した。この原料粉末１００重量部にバインダとしてメ
チルセルロース（商品名５Ｍ４００）を３．５重量部添
加し、Ｖ型ブレンダーで２４時間以上混合して混合粉と
した０次に、該混合粉に可塑剤としてのグリセリン１．
０重量部、分散剤または滑材としてワックスエマルジョ
ン２．０重量部、ステアリン酸エマルジョン１．０重量
部を添加し、ヘンシェルミキサーで３分間混合した後ニ
ーダ−混練機を２回通し混練体を得た。
の６０６１ Ａ １合金粉末に、直径１−１０ μｒｍ
、長さ５〜５０μ鳳のＳｉＣウィスカを２０ｖｏ１％添
加した。この原料粉末１００重量部にバインダとしてメ
チルセルロース（商品名５Ｍ４００）を３．５重量部添
加し、Ｖ型ブレンダーで２４時間以上混合して混合粉と
した０次に、該混合粉に可塑剤としてのグリセリン１．
０重量部、分散剤または滑材としてワックスエマルジョ
ン２．０重量部、ステアリン酸エマルジョン１．０重量
部を添加し、ヘンシェルミキサーで３分間混合した後ニ
ーダ−混練機を２回通し混練体を得た。
該混練体をオーガシリンダ径５０＋＋ａφの真空押出機
を使って、外径１０ｍφ、内径３ｍφの中空材を成形し
た。このようにして得られた成形体を乾燥後、Ｈ２ガス
雰囲気中で４５０℃まで昇温し、脱バインダを行なった
。さらに脱バインダ体を真空雰囲気中で６０５℃で焼結
し、続いて５６０℃、１０００気圧でＨＩＰ処理を行な
った。得られた焼結体は、密度２．７９ｇ／ｃｄで真密
度となり、焼入れ処理後焼もどし処理を行なうと引張強
度５６ｋｇｆ／ｃｄ、弾性率１１７００ｋｇｆ／ａｍ”
となって、引張強度、弾性率ともＳｉＣウィスカーが無
秩序配向した複合材よりも高い値が得られた。
を使って、外径１０ｍφ、内径３ｍφの中空材を成形し
た。このようにして得られた成形体を乾燥後、Ｈ２ガス
雰囲気中で４５０℃まで昇温し、脱バインダを行なった
。さらに脱バインダ体を真空雰囲気中で６０５℃で焼結
し、続いて５６０℃、１０００気圧でＨＩＰ処理を行な
った。得られた焼結体は、密度２．７９ｇ／ｃｄで真密
度となり、焼入れ処理後焼もどし処理を行なうと引張強
度５６ｋｇｆ／ｃｄ、弾性率１１７００ｋｇｆ／ａｍ”
となって、引張強度、弾性率ともＳｉＣウィスカーが無
秩序配向した複合材よりも高い値が得られた。
また、焼結晶の走査型電子顕微鏡写真により、ＳｉＣウ
ィスカーが一方向に配向していることが確認された。
ィスカーが一方向に配向していることが確認された。
実施例２
実施例１と同じ原料粉末を、実施例１と同じ方法で混合
混練して混練体を得た。ただし、バインダはメチルセル
ロース（商品名５Ｍ１５００）を４重量部使用し、可塑
剤と分散剤または滑剤は実施例１と同じとした。
混練して混練体を得た。ただし、バインダはメチルセル
ロース（商品名５Ｍ１５００）を４重量部使用し、可塑
剤と分散剤または滑剤は実施例１と同じとした。
次に前記混練体をオーガシリンダ径９０＋ｍφの真空押
出機を使って２５．Ｏｍφのロッドの成形体を得た。得
られた成形体を十分乾燥した後、Ｈ２ガス雰囲気にて４
００℃まで昇温し、連続して雰囲気を真空にした後５０
０℃まで昇温しで脱バインダを行なった。脱バインダ体
は、ハンドリングに十分な強度があった。この脱バイン
ダ体を金属製カプセル容器に入れ脱バインダ体の周囲を
粒径２０μ朧の球状のＡｌ、Ｏ，粉末で埋めた後、カプ
セルを密閉して５６０℃、１０００気圧でＨＩＰ処理し
た。得られた焼結体は、密度２．７９ ｇ ／ａ＆で真
密度となり、焼入れ処理後焼もどし処理を行なうと引張
強度５５ｋｇｆ／ｃｄ、弾性率１１８００ｋｇｆ／ｍ”
となり、太径０７ドにおいても実施例１と同様の結果が
得られた。
出機を使って２５．Ｏｍφのロッドの成形体を得た。得
られた成形体を十分乾燥した後、Ｈ２ガス雰囲気にて４
００℃まで昇温し、連続して雰囲気を真空にした後５０
０℃まで昇温しで脱バインダを行なった。脱バインダ体
は、ハンドリングに十分な強度があった。この脱バイン
ダ体を金属製カプセル容器に入れ脱バインダ体の周囲を
粒径２０μ朧の球状のＡｌ、Ｏ，粉末で埋めた後、カプ
セルを密閉して５６０℃、１０００気圧でＨＩＰ処理し
た。得られた焼結体は、密度２．７９ ｇ ／ａ＆で真
密度となり、焼入れ処理後焼もどし処理を行なうと引張
強度５５ｋｇｆ／ｃｄ、弾性率１１８００ｋｇｆ／ｍ”
となり、太径０７ドにおいても実施例１と同様の結果が
得られた。
実施例３
比較例として、本発明法の本実施例と同じ６０６１Ａ１
合金粉末にＳｉＣウィスカを２０ＶＯ１％添加し、従来
法のホットプレス成形法、ホットプレス後熱間押出法お
よびＨＩＰ処理で得られたサンプルとの特性を比較した
結果を第１表に示す。
合金粉末にＳｉＣウィスカを２０ＶＯ１％添加し、従来
法のホットプレス成形法、ホットプレス後熱間押出法お
よびＨＩＰ処理で得られたサンプルとの特性を比較した
結果を第１表に示す。
第１表
配向性・・・０ニ一方向配向
Δ：２次元無秩序配向
×：３次元無秩序配向
この結果から本発明法は、ウィスカを容易に一方向に配
向することができ、なおかつ優れた特性が得られること
がわかる。
向することができ、なおかつ優れた特性が得られること
がわかる。
本発明法によれば、セラミックウィスカが一方向に配向
した高密度ウィスカ強化金属複合材を経済的に製造する
ことができるので、その工業的価値は極めて大である。
した高密度ウィスカ強化金属複合材を経済的に製造する
ことができるので、その工業的価値は極めて大である。
第１図は、本発明法の実施例で用いたＨＩＰ用被圧密体
の断面図である。 １：カプセル、２：成形体、３：セラミック粉末
の断面図である。 １：カプセル、２：成形体、３：セラミック粉末
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 原料粉末として粒径が５０μｍ以下の金属または合
金粉末と、セラミックウィスカを有機バインダと混合混
練して可塑性混練体とした後、最終製品の形状に適応す
る形状に押出成形して押出成形体とし、次に該押出成形
体を非酸化性雰囲気中で加熱して有機バインダを除去し
て脱バインダ体を得、引き続いて該脱バインダ体を焼結
、ＨＩＰ処理、若しくは焼結後ＨＩＰ処理して圧密化す
るか、または熱間押出により圧密化することを特徴とす
るウィスカ強化金属焼結部材の製造法。 ２ 有機バインダが混練体の総重量に対して、重量比で
１．０〜７．０％のメチルセルロースの１種と必要に応
じて可塑剤としてのグリセリンを１．０〜１０．０％、
分散剤または滑剤としてのワックスエマルジョンを５％
以下、ステアリン酸エマルジョンを５％以下、マイクロ
クリスタラインを５％以下のうち１種または２種以上を
添加し、これらの総量は可塑性混練体中に重量比で１．
０〜１０．０％および溶媒としての水３．０〜１０．０
％からなることを特徴とする請求項１に記載のウィスカ
強化金属焼結部材の製造法。 ３ 脱バインダ体をカプセル内に収容し、前記脱バイン
ダ体の周囲をセラミック粉末で充填した後、前記カプセ
ルを密閉してＨＩＰ処理することを特徴とする請求項１
または２に記載のウィスカ強化金属焼結部材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63098910A JPH01272730A (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | ウィスカ強化金属焼結部材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63098910A JPH01272730A (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | ウィスカ強化金属焼結部材の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01272730A true JPH01272730A (ja) | 1989-10-31 |
Family
ID=14232288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63098910A Pending JPH01272730A (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | ウィスカ強化金属焼結部材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01272730A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01306504A (ja) * | 1988-06-01 | 1989-12-11 | Kobe Steel Ltd | アルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ方法 |
| JPH01306506A (ja) * | 1988-06-01 | 1989-12-11 | Kobe Steel Ltd | アルミ基複合材料成形用プリフォーム成形体の製造方法 |
| JPH01312004A (ja) * | 1988-06-09 | 1989-12-15 | Kobe Steel Ltd | Ａｌ基複合材の成形方法 |
| JP2012503694A (ja) * | 2008-09-26 | 2012-02-09 | マン ウント フンメル ゲーエムベーハー | 半完成金属製品 |
-
1988
- 1988-04-21 JP JP63098910A patent/JPH01272730A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01306504A (ja) * | 1988-06-01 | 1989-12-11 | Kobe Steel Ltd | アルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ方法 |
| JPH01306506A (ja) * | 1988-06-01 | 1989-12-11 | Kobe Steel Ltd | アルミ基複合材料成形用プリフォーム成形体の製造方法 |
| JPH01312004A (ja) * | 1988-06-09 | 1989-12-15 | Kobe Steel Ltd | Ａｌ基複合材の成形方法 |
| JP2012503694A (ja) * | 2008-09-26 | 2012-02-09 | マン ウント フンメル ゲーエムベーハー | 半完成金属製品 |
| JP2014177639A (ja) * | 2008-09-26 | 2014-09-25 | Mann & Hummel Gmbh | 半完成金属製品 |
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