JPH01306504A - アルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ方法 - Google Patents
アルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ方法Info
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- JPH01306504A JPH01306504A JP63136038A JP13603888A JPH01306504A JP H01306504 A JPH01306504 A JP H01306504A JP 63136038 A JP63136038 A JP 63136038A JP 13603888 A JP13603888 A JP 13603888A JP H01306504 A JPH01306504 A JP H01306504A
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Landscapes
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- 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、アルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ
方法の、晟善された手段の提供に関する。
方法の、晟善された手段の提供に関する。
（従来の技術）
軽量金属であるＮまたはＮ合金と、軽量で高強度、高弾
性率で耐熱性にもすぐれたＳｉＣ，Ｓｉ、Ｎ４゜／Ｖｚ
（ｈ（＋５ｉＯｚ）などのウィスカ、短繊維、粒子を複
合した複合材料は、高比強度、高比弾性率、高疲労強度
で耐熱性にもすぐれ、しかも繊維強化プラスチック （
ＦＲＰ）に比しすぐれた耐熱性を示す。
性率で耐熱性にもすぐれたＳｉＣ，Ｓｉ、Ｎ４゜／Ｖｚ
（ｈ（＋５ｉＯｚ）などのウィスカ、短繊維、粒子を複
合した複合材料は、高比強度、高比弾性率、高疲労強度
で耐熱性にもすぐれ、しかも繊維強化プラスチック （
ＦＲＰ）に比しすぐれた耐熱性を示す。
このため軽量化、高性能化が強く志向されている宇宙、
航空機、自動車などの輸送機器分野での構造部材゛や、
エンジン部品用素材、更にはＯＡ、精密産業機械等の可
動、駆動部品、スポーツ用品用の素材として注目を集め
ている。
航空機、自動車などの輸送機器分野での構造部材゛や、
エンジン部品用素材、更にはＯＡ、精密産業機械等の可
動、駆動部品、スポーツ用品用の素材として注目を集め
ている。
ところで、前記繊維あるいは粒子強化金属複合材料（Ｍ
ＭＣ）の製法は、粉末冶金法が代表的なものとして各種
提案されており、本出願人もその改善された手段を特願
昭６２−１７３６９５号として提案したところである。
ＭＣ）の製法は、粉末冶金法が代表的なものとして各種
提案されており、本出願人もその改善された手段を特願
昭６２−１７３６９５号として提案したところである。
この方法は強化繊維とマトリックス金属粉末との混合材
料にバインダを添加して混練し、同混線材料を粉体に造
粒成形し、同造粒体をプレフォームした成形体を焼結加
熱するとともに、前記造粒後、遅くとも焼結加熱処理を
終る間に脱バインダ処理を行ない、前記脱バインダ、焼
結された成形体を目的成形品形状に成形加工するもので
ある。
料にバインダを添加して混練し、同混線材料を粉体に造
粒成形し、同造粒体をプレフォームした成形体を焼結加
熱するとともに、前記造粒後、遅くとも焼結加熱処理を
終る間に脱バインダ処理を行ない、前記脱バインダ、焼
結された成形体を目的成形品形状に成形加工するもので
ある。
この際、前記マトリックス金属粉末がへ！合金６０６１
の場合、５００〜６５０ ’Ｃの焼結温度で脱バインダ
処理が行なわれる。
の場合、５００〜６５０ ’Ｃの焼結温度で脱バインダ
処理が行なわれる。
（発明が解決しようとする課８）
Ｍｇ、 Ｌｉ＋ ＺｎはＮ合金中に析出物を形成させ、
かつ強化に寄与する重要な合金元素である。いまＭｇ。
かつ強化に寄与する重要な合金元素である。いまＭｇ。
Ｌｉ、 Ｚｎのいずれか１種または２種以上を含むＮ合
金粉末と強化材とバインダからなる粒状等の混合体即ち
素形材を真空中で加熱して脱バインダ処理を施す場合、
Ｍｇ、 Ｌｉ、 ＺｎはＮより蒸気圧が高く優先的に気
化するため、Ｎ合金粉末内部のＭｇ、 Ｌｉ。
金粉末と強化材とバインダからなる粒状等の混合体即ち
素形材を真空中で加熱して脱バインダ処理を施す場合、
Ｍｇ、 Ｌｉ、 ＺｎはＮより蒸気圧が高く優先的に気
化するため、Ｎ合金粉末内部のＭｇ、 Ｌｉ。
Ｚｎの濃度が低下する現象が現われる。この濃度低下現
象は高温はど著しい。したがって脱バインダ処理ずみの
Ｍｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎの濃度の低下した素形材を用いて
複合材料を製造すると、特性、とくに強度、硬度が低い
という問題が生じる。
象は高温はど著しい。したがって脱バインダ処理ずみの
Ｍｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎの濃度の低下した素形材を用いて
複合材料を製造すると、特性、とくに強度、硬度が低い
という問題が生じる。
また、前記素形材を大気中で加熱した場合は、前記真空
中で加熱した場合と同様、Ｍｇ、 Ｉ、ｉ、 Ｚｎが優
先的に気化することに加え、酸化物を形成する傾向も強
いため、Ｎ合金粉末内部のＭｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎの濃度
が低下する現象が現われ、前記真空加熱の場合と同様、
複合材料の強度、硬度が低いという問題が生しる。
中で加熱した場合と同様、Ｍｇ、 Ｉ、ｉ、 Ｚｎが優
先的に気化することに加え、酸化物を形成する傾向も強
いため、Ｎ合金粉末内部のＭｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎの濃度
が低下する現象が現われ、前記真空加熱の場合と同様、
複合材料の強度、硬度が低いという問題が生しる。
本発明は、Ｍｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎのいずれか１種または
２種以上を含むアルミ基複合材料成形用素形材の脱バイ
ンダ手段として、特定の加熱温度のもとで処理すること
により、前記問題点を解決することを目的とする。
２種以上を含むアルミ基複合材料成形用素形材の脱バイ
ンダ手段として、特定の加熱温度のもとで処理すること
により、前記問題点を解決することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
Ｍｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎのいずれか１種または２種以上を
含むＮ合金粉末と、ウィスカ、短繊維又は粒子状態の強
化材と、バインダからなる素形材から、前記バインダを
除去する手段として、該素形材を真空中あるいは大気中
においてバインダの分解温度以上で、かつ４００°Ｃ以
下の温度に加熱する方法を採用した。
含むＮ合金粉末と、ウィスカ、短繊維又は粒子状態の強
化材と、バインダからなる素形材から、前記バインダを
除去する手段として、該素形材を真空中あるいは大気中
においてバインダの分解温度以上で、かつ４００°Ｃ以
下の温度に加熱する方法を採用した。
（作 用）
”ｇ＋ Ｌｔ、 Ｚｎを含んだＮ合金粉末と強化材とバ
インダからなる素形材を真空中で加熱すると、Ｎ合金粉
末中のＭｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎは高温はど気化し、Ｍｇ、
Ｌｉ。
インダからなる素形材を真空中で加熱すると、Ｎ合金粉
末中のＭｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎは高温はど気化し、Ｍｇ、
Ｌｉ。
Ｚｎの濃度が低下する。しかし４００°Ｃ以下の温度で
は、気化による濃度低下を抑制できることを知見した。
は、気化による濃度低下を抑制できることを知見した。
第１図は６０６１／Ｖ合金粉末（Ｍｇ ： ０．８〜
１．２χ、Ｚｎ ： ０．２５Ｘ以下）を真空中で加熱
した場合の、該粉末中のＭｇｌａ度（ｗｔχ）と加熱温
度（°Ｃ）の関係（加熱時間は１ ｈｒ）を示したもの
である。この結果に基づけば゛、素形材をバインダ分解
温度以上でかつ４００°Ｃ以下の温度範囲において脱バ
・インダ処理を行なうことが好適であることが判る。そ
してこのような条件下で脱バインダ処理された素形材を
用いて複合材料を製造すると、該材料の硬度、強度は著
しく向上した。
１．２χ、Ｚｎ ： ０．２５Ｘ以下）を真空中で加熱
した場合の、該粉末中のＭｇｌａ度（ｗｔχ）と加熱温
度（°Ｃ）の関係（加熱時間は１ ｈｒ）を示したもの
である。この結果に基づけば゛、素形材をバインダ分解
温度以上でかつ４００°Ｃ以下の温度範囲において脱バ
・インダ処理を行なうことが好適であることが判る。そ
してこのような条件下で脱バインダ処理された素形材を
用いて複合材料を製造すると、該材料の硬度、強度は著
しく向上した。
次に、前記素形材を大気中で加熱すると、Ｎ合金粉末中
のＭｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎは高温はど気化するとともに酸
化物を形成し、Ｍｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎの濃度が低下する
が、４００ ’Ｃ以下の温度では、前記真空中で加熱す
る場合と同様に濃度低下を抑制できることを知見した。
のＭｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎは高温はど気化するとともに酸
化物を形成し、Ｍｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎの濃度が低下する
が、４００ ’Ｃ以下の温度では、前記真空中で加熱す
る場合と同様に濃度低下を抑制できることを知見した。
第２図は６０６１／Ｖ合金粉末を大気中で加熱した場合
の、第１図と同様のグラフを示したもので、同様な結果
を示している。
の、第１図と同様のグラフを示したもので、同様な結果
を示している。
（実施例）
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明でいうアルミ基複合材料成形用素形材とは、本発
明Ｍｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎのいずれか１種または２種以上
を含むＮ合金粉末（以下Ｎ合金粉末という）と、ウィス
カ、短繊維または粒子状態の強化材の複合材料に、バイ
ンダを添加して混練・造粒した混合体（造粒材）や、更
にこの混合体を圧粉成形したプリフォーム体等のことで
ある。
明Ｍｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎのいずれか１種または２種以上
を含むＮ合金粉末（以下Ｎ合金粉末という）と、ウィス
カ、短繊維または粒子状態の強化材の複合材料に、バイ
ンダを添加して混練・造粒した混合体（造粒材）や、更
にこの混合体を圧粉成形したプリフォーム体等のことで
ある。
本発明で使用する前記Ｎ合金粉末として６０６１Ｎ、７
０７５／Ｖ等が例示できる。また強化材としてはＳｉＣ
，Ｓｉ３Ｎ□／Ｖ ｚｏｚ （＋ ５ｉＯｚ）などのウ
ィスカ、短繊維又は粒子のみのものを例示できる。Ｎ合
金粉末と強化材の混合比としては、強化材が体積含有率
で５〜４０％含有されていればよい。強化材が５％未満
になれば強化の効果が殆んどなく、−方４０％を越える
とＭＭＣ材料としての延性、靭性の低下が著しく、更に
は望外加工が困難になり実用的でない。
０７５／Ｖ等が例示できる。また強化材としてはＳｉＣ
，Ｓｉ３Ｎ□／Ｖ ｚｏｚ （＋ ５ｉＯｚ）などのウ
ィスカ、短繊維又は粒子のみのものを例示できる。Ｎ合
金粉末と強化材の混合比としては、強化材が体積含有率
で５〜４０％含有されていればよい。強化材が５％未満
になれば強化の効果が殆んどなく、−方４０％を越える
とＭＭＣ材料としての延性、靭性の低下が著しく、更に
は望外加工が困難になり実用的でない。
次に本発明で使用するバインダとしては、例えば４００
℃以下で分解するのがよく、その１つとして主成分が
アクリル樹脂等の合成樹脂系のものを例示できる。この
際、バインダの混合比はＮ合金粉末と強化材の合計１０
０重量部当り１〜１０重量部用いられる。なお上記の各
例示は、単なる実施例に止まり、これに限定されるもの
ではないことは勿論である。
℃以下で分解するのがよく、その１つとして主成分が
アクリル樹脂等の合成樹脂系のものを例示できる。この
際、バインダの混合比はＮ合金粉末と強化材の合計１０
０重量部当り１〜１０重量部用いられる。なお上記の各
例示は、単なる実施例に止まり、これに限定されるもの
ではないことは勿論である。
本発明で使用する前記混合体（造粒体）は、Ｎ合金粉末
と強化材とを混合し、これにバインダを添加して混練し
、同混線材料を所定の大きさに造粒成形するという公知
の手段により成形されるが、本出願人が先に特願昭６２
−１７３６９５号で提案した手段、即ちＮ合金粉末と強
化材とがエチルアルコール、イソプロピルアルコール、
メチルアルコール。
と強化材とを混合し、これにバインダを添加して混練し
、同混線材料を所定の大きさに造粒成形するという公知
の手段により成形されるが、本出願人が先に特願昭６２
−１７３６９５号で提案した手段、即ちＮ合金粉末と強
化材とがエチルアルコール、イソプロピルアルコール、
メチルアルコール。
等の溶媒中で均一に混合された混合体スラリーを連続的
に脱液して偏平状のケーキを得、該ケーキに成形用バイ
ンダを添加混練して造粒し、得られたベレットを乾燥し
てその表層に乾燥固化層を形成するという方法により得
た混合体（造粒体）を使用しても良い。
に脱液して偏平状のケーキを得、該ケーキに成形用バイ
ンダを添加混練して造粒し、得られたベレットを乾燥し
てその表層に乾燥固化層を形成するという方法により得
た混合体（造粒体）を使用しても良い。
また、本発明で使用する前記プリフォーム体は、前記混
合体を、例えば室温を含む４００″Ｃ以下の温度条件下
で充填率５５％以上に圧粉成形したものが好しいけれど
も、勿論これに限定されるものでない。
合体を、例えば室温を含む４００″Ｃ以下の温度条件下
で充填率５５％以上に圧粉成形したものが好しいけれど
も、勿論これに限定されるものでない。
本発明はアルミ基複合材料成形用素形材である前記混合
体若しくはプリフォーム体を、真空中あるいは大気中に
おいてバインダの分解温度以上で、かつ４００°Ｃ以下
の温度に加熱することにより脱バインダするものである
が、以下により具体的な本発明の実施例を比較例ととも
に示す。
体若しくはプリフォーム体を、真空中あるいは大気中に
おいてバインダの分解温度以上で、かつ４００°Ｃ以下
の温度に加熱することにより脱バインダするものである
が、以下により具体的な本発明の実施例を比較例ととも
に示す。
〈実施例１〉
ＳｉＣウィスカ（体積率２０％）と６０６１Ｎ合金粉末
とバインダから素形材である造粒材を作製した。バイン
ダは分解温度が３６０°Ｃのアクリル樹脂系である。こ
の造粒材を真空中で３８０°〔；、２ｈｒの脱バインダ
処理をした後、大気中で３５０°Ｃ１２Ｃ１２００Ｑ／
ｃ＋ｆｌ、 １０ ｗｉｎの一次成形、５５０°Ｃ１２
Ｃ１２０Ｏ０／ａ＋１．５ ｗｉｎの二次成形により固
化した。
とバインダから素形材である造粒材を作製した。バイン
ダは分解温度が３６０°Ｃのアクリル樹脂系である。こ
の造粒材を真空中で３８０°〔；、２ｈｒの脱バインダ
処理をした後、大気中で３５０°Ｃ１２Ｃ１２００Ｑ／
ｃ＋ｆｌ、 １０ ｗｉｎの一次成形、５５０°Ｃ１２
Ｃ１２０Ｏ０／ａ＋１．５ ｗｉｎの二次成形により固
化した。
く比較例１〉
脱バインダ処理を真空中で５５０℃，２ｈｒ実施し、他
は全〈実施例１と同一条件で固化成形した。
は全〈実施例１と同一条件で固化成形した。
〈実施例２〉
ＳｉＣ粒子（体積率２５χ）と７０７５／Ｖ合金粉末と
バインダから素形材であるプリオオーム体を作製した。
バインダから素形材であるプリオオーム体を作製した。
バインダは実施例１と同一である。
このプリオオーム体を大気中で、３８０″Ｃ，２ｈｒの
脱バインダ処理をした後、真空中で３５０°Ｃ１２Ｃ１
２０Ｏ０／ｃ１Ｍ、 １０ ｍｉｎの一次成形、４６０
°Ｃ，２０００ｋｇ ｆ ／ ｃｌｌｌ、５ｍ１ｎの二
次成形により固化した。
脱バインダ処理をした後、真空中で３５０°Ｃ１２Ｃ１
２０Ｏ０／ｃ１Ｍ、 １０ ｍｉｎの一次成形、４６０
°Ｃ，２０００ｋｇ ｆ ／ ｃｌｌｌ、５ｍ１ｎの二
次成形により固化した。
く比較例２〉
脱バインダ処理を大気中で４６０℃１２ｈｒ実施し、他
は全〈実施例２と同一条件で固化成形した。
は全〈実施例２と同一条件で固化成形した。
下記に実施例１と比較例１、実施例２と比較例２の夫々
のＴ６処理状態での材料特性である硬度（Ｈｖ）と強度
（ｋｇｆ／ｍｍ”）との比較を示せば、下記表の如くで
ある。 表 （発明の効果） 本発明は、Ｍｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎのいずれか１種または
２種以上を含むＮ合金粉末と強化材とバインダからなる
素形材の脱バインダ処理を、真空中あるいは大気中にお
いて、バインダの分解温度以上で、かつ４００’Ｃ以下
の温度に加熱して行なうことにより、脱バインダ処理さ
れた素形材を用いて製造した複金材料は、前記表に示す
ように材料特性、特に強度、硬度を著しく向上させるこ
とが出来た。
のＴ６処理状態での材料特性である硬度（Ｈｖ）と強度
（ｋｇｆ／ｍｍ”）との比較を示せば、下記表の如くで
ある。 表 （発明の効果） 本発明は、Ｍｇ、 Ｌｉ、 Ｚｎのいずれか１種または
２種以上を含むＮ合金粉末と強化材とバインダからなる
素形材の脱バインダ処理を、真空中あるいは大気中にお
いて、バインダの分解温度以上で、かつ４００’Ｃ以下
の温度に加熱して行なうことにより、脱バインダ処理さ
れた素形材を用いて製造した複金材料は、前記表に示す
ように材料特性、特に強度、硬度を著しく向上させるこ
とが出来た。
第１図は６０６１Ａ７合金粉末を真空中で、第２図は６
０６１／Ｖ合金粉末を大気中で、夫々加熱した場合のＮ
合金粉末中のＭｇ濃度と加熱温度の関係を示したもので
ある。 特許出願人 株式会社 神戸製鋼所 第１図 第２区 ｊａ 熱５１ら、＆ （・Ｃン
０６１／Ｖ合金粉末を大気中で、夫々加熱した場合のＮ
合金粉末中のＭｇ濃度と加熱温度の関係を示したもので
ある。 特許出願人 株式会社 神戸製鋼所 第１図 第２区 ｊａ 熱５１ら、＆ （・Ｃン
Claims (1)
- （１）Ｍｇ，Ｌｉ，Ｚｎのいずれか１種または２種以上
を含むＮ合金粉末とウィスカ、短繊維又は粒子状態の強
化材とバインダからなる素形材を、真空中あるいは大気
中においてバインダの分解温度以上で、かつ４００℃以
下の温度に加熱することにより脱バインダすることを特
徴とするアルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63136038A JPH075927B2 (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | アルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63136038A JPH075927B2 (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | アルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01306504A true JPH01306504A (ja) | 1989-12-11 |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPH01272730A (ja) * | 1988-04-21 | 1989-10-31 | Hitachi Metals Ltd | ウィスカ強化金属焼結部材の製造法 |
-
1988
- 1988-06-01 JP JP63136038A patent/JPH075927B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH01272730A (ja) * | 1988-04-21 | 1989-10-31 | Hitachi Metals Ltd | ウィスカ強化金属焼結部材の製造法 |
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| CN109852831A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-06-07 | 中南大学 | 一种金属材料或金属复合材料的制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH075927B2 (ja) | 1995-01-25 |
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