JPH02156031A - 金属複合材料用プリフォームの成形方法 - Google Patents
金属複合材料用プリフォームの成形方法Info
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- JPH02156031A JPH02156031A JP31157488A JP31157488A JPH02156031A JP H02156031 A JPH02156031 A JP H02156031A JP 31157488 A JP31157488 A JP 31157488A JP 31157488 A JP31157488 A JP 31157488A JP H02156031 A JPH02156031 A JP H02156031A
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Landscapes
- 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】
ａ、 産業上の利用分野
本発明は、金属複合材料用プリフォームの成形方法に関
する。
する。
ｂ、 従来の技術
溶湯鍛造法（高圧凝固法）によって金属複合材料を製造
する場合には、通常プリフォームが用いられている。し
かして、複合材料の製造にあたって、溶湯圧力は数１０
０〜１，０００ ｋｇｆ／ｃｄに達するため、溶湯がプ
リフォームに浸透していく過程でプリフォームに変形が
生じていた。そこで、従来よりプリフォームを強化する
ために無機バインダが使用されている。
する場合には、通常プリフォームが用いられている。し
かして、複合材料の製造にあたって、溶湯圧力は数１０
０〜１，０００ ｋｇｆ／ｃｄに達するため、溶湯がプ
リフォームに浸透していく過程でプリフォームに変形が
生じていた。そこで、従来よりプリフォームを強化する
ために無機バインダが使用されている。
上記プリフォームの一般的な成形方法としては、セラ腿
ツクウィスカ又はセラミック繊維（ＳｉＣ，Ａｊ！□０
３、 Ｓｉ３Ｎ、等）などの無機繊維を水溶液に分散さ
せると共に、無機バインダを添加してスラリー状にする
。次いで、このスラリー状態のウィスカに対して吸引又
は加圧脱水を行うと、プリフォームが成形される。成形
後のプリフォームは、乾燥工程を経て硬化させられる。
ツクウィスカ又はセラミック繊維（ＳｉＣ，Ａｊ！□０
３、 Ｓｉ３Ｎ、等）などの無機繊維を水溶液に分散さ
せると共に、無機バインダを添加してスラリー状にする
。次いで、このスラリー状態のウィスカに対して吸引又
は加圧脱水を行うと、プリフォームが成形される。成形
後のプリフォームは、乾燥工程を経て硬化させられる。
Ｃ１発明が解決しようとする課題
しかしながら、上述した従来のプリフォーム成形方法に
あっては、水溶液中に水溶性バインダを添加し、その中
にウィスカや繊維を入れていたので、バインダを添加し
ない場合に比べて脱水工程や乾燥工程に多くの時間が掛
かり、プリフォームの生産性向上が図れなかった。特に
、プリフォームの乾燥温度はｉｏｏ’ｃ前後であるため
、プリフォ−ムの形状によっては数時間〜十数時間の乾
燥時間が必要となることがあった。また、脱水したプリ
フォームを乾燥工程において乾燥させると、収縮して変
形を生じることから、良好な寸法精度を有するプリフォ
ームを成形することができないという欠点があった。一
方、プリフォームの成形時間を短縮させるには、ウィス
カとバインダとを結合させるための水分を必要以上に使
用しない方が望ましい。
あっては、水溶液中に水溶性バインダを添加し、その中
にウィスカや繊維を入れていたので、バインダを添加し
ない場合に比べて脱水工程や乾燥工程に多くの時間が掛
かり、プリフォームの生産性向上が図れなかった。特に
、プリフォームの乾燥温度はｉｏｏ’ｃ前後であるため
、プリフォ−ムの形状によっては数時間〜十数時間の乾
燥時間が必要となることがあった。また、脱水したプリ
フォームを乾燥工程において乾燥させると、収縮して変
形を生じることから、良好な寸法精度を有するプリフォ
ームを成形することができないという欠点があった。一
方、プリフォームの成形時間を短縮させるには、ウィス
カとバインダとを結合させるための水分を必要以上に使
用しない方が望ましい。
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって
、その目的は、上述の如き欠点を解消し得る金属複合材
料用プリフォームの成形方法を提供することにある。
、その目的は、上述の如き欠点を解消し得る金属複合材
料用プリフォームの成形方法を提供することにある。
ｄ、 課題を解決するための手段
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明に
おいては、表面に水溶性バインダを被覆させた無機繊維
に対し熱間プレス加工を行って前記無機繊維の表面に付
着しているバインダ同士を反応させ、これらバインダの
接着作用にて前記無機繊維を互いに結合させることによ
りプリフォームを成形している。
おいては、表面に水溶性バインダを被覆させた無機繊維
に対し熱間プレス加工を行って前記無機繊維の表面に付
着しているバインダ同士を反応させ、これらバインダの
接着作用にて前記無機繊維を互いに結合させることによ
りプリフォームを成形している。
ｅ、 実施例
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。
。
第１図〜第８図は本発明に係る金属複合材料用プリフォ
ームの成形方法の一実施例を示すもので、図において１
は単一の無機繊維たるセラミックウィスカ（又はセラミ
ック繊維）であり、このウィスカ１の表面には水溶性無
機バインダ２が被覆（コーティング）されている、この
バインダ２としては、珪酸ナトリウム３号水溶液（水ガ
ラス）が使用されている。
ームの成形方法の一実施例を示すもので、図において１
は単一の無機繊維たるセラミックウィスカ（又はセラミ
ック繊維）であり、このウィスカ１の表面には水溶性無
機バインダ２が被覆（コーティング）されている、この
バインダ２としては、珪酸ナトリウム３号水溶液（水ガ
ラス）が使用されている。
上記ウィスカ１にバインダ２を被覆させるには、第２図
に示す如くタンク３内の水溶液４中に１〜２０ｗｔ％の
ウィスカ１を添加し、これを攪拌機５によって均一な一
次スラリとなるように攪拌する。
に示す如くタンク３内の水溶液４中に１〜２０ｗｔ％の
ウィスカ１を添加し、これを攪拌機５によって均一な一
次スラリとなるように攪拌する。
次いで、この−次スラリ中にウィスカ１に対して０．１
〜１０％のバインダ２を第３図に示す如く添加し、再度
攪拌を行ってバインダ２を含有した均一な二次スラリ６
とする。そして、このような状態にある二次スラリ６を
第４図に示すドライヤ装置７のケーシング８内に配設し
たキャップ状の回転板９に流し込むと、二次スラリ６は
回転している回転板９から徐々に飛び出てドライヤ１０
からの熱風を受けることにより乾燥させられる。これに
伴って、二次スラリ６は造粒し、表面上にバインダ２が
付着したウィスカ１の粒状物Ａとなってケーシング８の
下位に配置したボックスｌｌ内に落下して堆積する。こ
の粒状物Ａは、第５図に示す如く多数のウィスカ１が集
まった固まりであるため、第６図に示すバルベライザ１
２やジェットミル等を用いて解砕を行う、すなわち、上
記粒状物Ａをハウジング１３の上部に設けた投入口１４
から投入すると、粒状物Ａはハウジング１３内に回転自
在に配設したストライカ１５に打たれて解砕され、下部
の排出口１６より収納ケース１７内に落下し、もって第
１図に示すようなバインダ２を被覆した単一のウィスカ
１が多数得られる。
〜１０％のバインダ２を第３図に示す如く添加し、再度
攪拌を行ってバインダ２を含有した均一な二次スラリ６
とする。そして、このような状態にある二次スラリ６を
第４図に示すドライヤ装置７のケーシング８内に配設し
たキャップ状の回転板９に流し込むと、二次スラリ６は
回転している回転板９から徐々に飛び出てドライヤ１０
からの熱風を受けることにより乾燥させられる。これに
伴って、二次スラリ６は造粒し、表面上にバインダ２が
付着したウィスカ１の粒状物Ａとなってケーシング８の
下位に配置したボックスｌｌ内に落下して堆積する。こ
の粒状物Ａは、第５図に示す如く多数のウィスカ１が集
まった固まりであるため、第６図に示すバルベライザ１
２やジェットミル等を用いて解砕を行う、すなわち、上
記粒状物Ａをハウジング１３の上部に設けた投入口１４
から投入すると、粒状物Ａはハウジング１３内に回転自
在に配設したストライカ１５に打たれて解砕され、下部
の排出口１６より収納ケース１７内に落下し、もって第
１図に示すようなバインダ２を被覆した単一のウィスカ
１が多数得られる。
なお、符号１８は金属複合材料用プリフォーム１９を成
形する成形金型であり、該成形金型１８は上型２０とヒ
ータ２１が配設された下型２２を有している。
形する成形金型であり、該成形金型１８は上型２０とヒ
ータ２１が配設された下型２２を有している。
そしてこの成形金型１８は、バインダ２を被覆したウィ
スカｌに対してｌＯ〜１，０００ ｋｇｆ／ｃｄの圧力
をもうて熱間プレス加工できるように構成されている。
スカｌに対してｌＯ〜１，０００ ｋｇｆ／ｃｄの圧力
をもうて熱間プレス加工できるように構成されている。
また、第９図において符号２３．２４は、金属複合材料
２５を成形する上下一対のプレス金型であり、下側のプ
レス金型２４内にはプリフォーム１９を配置した状態で
溶融金属２６を注ぎ込むようになっている。
２５を成形する上下一対のプレス金型であり、下側のプ
レス金型２４内にはプリフォーム１９を配置した状態で
溶融金属２６を注ぎ込むようになっている。
上記金属複合材料用プリフォーム１９の成形方法は次の
とおりである。先ず、水溶性無機バインダ２にて被覆さ
れたウィスカ１を成形する。すなわち、タンク３内にＩ
！！、の水溶液（例えば水）４を入れると共に１００ｇ
のウィスカ（ＳｉＣウィスカ）１を添加し、これを攪拌
４１１１５によって１分間程攪拌して均一な一次スラリ
とする０次いで、この−次スラリ中に５．０ｇのバイン
ダ（水ガラス）２を添加し、再び１分間程攪拌を行って
二次スラリ６を作る。
とおりである。先ず、水溶性無機バインダ２にて被覆さ
れたウィスカ１を成形する。すなわち、タンク３内にＩ
！！、の水溶液（例えば水）４を入れると共に１００ｇ
のウィスカ（ＳｉＣウィスカ）１を添加し、これを攪拌
４１１１５によって１分間程攪拌して均一な一次スラリ
とする０次いで、この−次スラリ中に５．０ｇのバイン
ダ（水ガラス）２を添加し、再び１分間程攪拌を行って
二次スラリ６を作る。
また、この二次スラリ６を上述した手順でドライヤ装置
７によって乾燥させて造粒すると、粒径が３０〜５０μ
ｍの粒状物Ａが得られる。そして粒状物Ａをパルベライ
ザ１２によって解砕すれば、表面にバインダ２がコーテ
ィングされたウィスカ１が成形される（第１図参照）。
７によって乾燥させて造粒すると、粒径が３０〜５０μ
ｍの粒状物Ａが得られる。そして粒状物Ａをパルベライ
ザ１２によって解砕すれば、表面にバインダ２がコーテ
ィングされたウィスカ１が成形される（第１図参照）。
このようにして成形したバインダ２付゛きウィスカ１を
２０ｇ程採取して、成形金型１８の下型（内径５０φ）
２２内に入れる。そして、第７図に示す如く上型２０を
上方よりウィスカ１に対して１００ ｋｇｆ／ｃｄの圧
力で加圧すると共に、ヒータ２１にて下型２２を温度７
００°Ｃに加熱する。この熱間プレス加工の状態を５分
間程保持すると、これに伴ってウィスカ１の表面に付着
しているバインダ２同士が反応しこれらバインダ２の接
着作用により各ウィスカ１が互いに結合する結果、高さ
２１ｍのプリフォーム１９が成形される（第８図参照）
、なお、加圧力はウィスカ１が所定形状になる圧力でよ
いが、圧力を変化させることによってプリフォーム１９
の体積率も調整することが可能である。
２０ｇ程採取して、成形金型１８の下型（内径５０φ）
２２内に入れる。そして、第７図に示す如く上型２０を
上方よりウィスカ１に対して１００ ｋｇｆ／ｃｄの圧
力で加圧すると共に、ヒータ２１にて下型２２を温度７
００°Ｃに加熱する。この熱間プレス加工の状態を５分
間程保持すると、これに伴ってウィスカ１の表面に付着
しているバインダ２同士が反応しこれらバインダ２の接
着作用により各ウィスカ１が互いに結合する結果、高さ
２１ｍのプリフォーム１９が成形される（第８図参照）
、なお、加圧力はウィスカ１が所定形状になる圧力でよ
いが、圧力を変化させることによってプリフォーム１９
の体積率も調整することが可能である。
上記プリフォーム１９を用いて金属複合材料２５を製造
するには、まず２５０℃の温度に保持した下側のプレス
金型２４内にプリフォーム１９を配置する。
するには、まず２５０℃の温度に保持した下側のプレス
金型２４内にプリフォーム１９を配置する。
次いで、第９図に示す如り７２０°Ｃの温度に溶かした
アルミニウム合金（ＪＩＳ−ＡＣ８Ａ）の溶融金属２６
をプレス金型２４内に注ぎ込み、そののち上側のプレス
金型２３を上方より溶融金ＷＡ２６およびプリフォーム
１９に対して１，０００ ｋｇｆ／ｃｉＪの圧力で６０
秒間程加圧して溶湯鍛造を行えば、金属複合材料２５が
得られる。複合化した後のプリフォーム１９の高さは２
０ｍｍとなり、変形率は約５％であつた。
アルミニウム合金（ＪＩＳ−ＡＣ８Ａ）の溶融金属２６
をプレス金型２４内に注ぎ込み、そののち上側のプレス
金型２３を上方より溶融金ＷＡ２６およびプリフォーム
１９に対して１，０００ ｋｇｆ／ｃｉＪの圧力で６０
秒間程加圧して溶湯鍛造を行えば、金属複合材料２５が
得られる。複合化した後のプリフォーム１９の高さは２
０ｍｍとなり、変形率は約５％であつた。
本実施例の成形方法では、水溶性バインダ２が被覆され
たウィスカ１を熱間プレス加工することによりバインダ
２同士を反応させて各ウィスカ１を結合しているため、
プリフオーム１９自体を乾燥させる必要がないと共に、
変形率の小さいプリフォーム１９を成形することが可能
になる。
たウィスカ１を熱間プレス加工することによりバインダ
２同士を反応させて各ウィスカ１を結合しているため、
プリフオーム１９自体を乾燥させる必要がないと共に、
変形率の小さいプリフォーム１９を成形することが可能
になる。
以上、本発明の一実施例につき述べたが、本発明は既述
の実施例に限定されるものではな（、本発明の技術的思
想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
の実施例に限定されるものではな（、本発明の技術的思
想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、既述の実施例においては、第２図に示す攪拌機
５、第４図に示すドライヤ装置７および第６図に示すバ
ルベライザ１２を用いてウィスカ１の表面上に水溶性無
機バインダ２を被覆させたが、他の型式の装置によって
バインダ２をウィスカ１の表面に被覆してもよい、また
本発明の成形方法は、プリフォーム１９の構成部材とし
てセラミックウィスカ（又はセラミック繊維）ｌ以外の
無機繊維を用いる場合にも適用できることは言う迄もな
い。
５、第４図に示すドライヤ装置７および第６図に示すバ
ルベライザ１２を用いてウィスカ１の表面上に水溶性無
機バインダ２を被覆させたが、他の型式の装置によって
バインダ２をウィスカ１の表面に被覆してもよい、また
本発明の成形方法は、プリフォーム１９の構成部材とし
てセラミックウィスカ（又はセラミック繊維）ｌ以外の
無機繊維を用いる場合にも適用できることは言う迄もな
い。
ｆ、 発明の効果
上述の如く、本発明に係る金属複合材料用プリフォーム
の成形方法は、表面に水溶性バインダを被覆させた無機
繊維に対し熱間プレス加工を行ってバインダ同士を反応
させ、これらバインダの接着作用にて無機繊維を結合さ
せることによりプリフォームを成形しているので、プリ
フォーム自体を乾燥させる工程が必要でな（なり、成形
時間を大幅に短縮でき、プリフォームの生産性向上が図
れる。また、本発明の成形方法によって成形されたプリ
フォームは、変形率が小さくかつ成形金型の形状に即応
した良好な寸法精度を具備しており、溶湯鍛造による金
属との複合化においても変形が少ないため、当該プリフ
ォームを用いれば十分な強度を有する金属複合材料を製
造することができる。それに加えて、本発明の成形方法
によれば、熱間プレス加工時の加圧力を変化させること
によってプリフォームの体積率を調整することができ、
汎用性に優れている。
の成形方法は、表面に水溶性バインダを被覆させた無機
繊維に対し熱間プレス加工を行ってバインダ同士を反応
させ、これらバインダの接着作用にて無機繊維を結合さ
せることによりプリフォームを成形しているので、プリ
フォーム自体を乾燥させる工程が必要でな（なり、成形
時間を大幅に短縮でき、プリフォームの生産性向上が図
れる。また、本発明の成形方法によって成形されたプリ
フォームは、変形率が小さくかつ成形金型の形状に即応
した良好な寸法精度を具備しており、溶湯鍛造による金
属との複合化においても変形が少ないため、当該プリフ
ォームを用いれば十分な強度を有する金属複合材料を製
造することができる。それに加えて、本発明の成形方法
によれば、熱間プレス加工時の加圧力を変化させること
によってプリフォームの体積率を調整することができ、
汎用性に優れている。
第１図〜第８図は本発明に係る金属複合材料用プリフォ
ームの成形方法の一実施例を示すものであって、第１図
は水溶性無機バインダにて被覆されたウィスカの概念的
斜視図、第２図は攪拌機にて水溶液中のウィスカを攪拌
している状態の概念的断面図、第３図は攪拌機にて水溶
液中のウィスカと注ぎ込んだ水溶性無機バインダとを攪
拌している状態の概念的断面図、第４図はドライヤ装置
内に流し込んだ二次スラリを乾燥造粒している状態の概
念的断面図、第５図はウィスカおよび水溶性無機バイン
ダからなる粒状物の断面図、第６図はバルベライザ内に
投入した粒状物を解砕している状態の概念的断面図、第
７図はプリフォームを成形する成形金型の概念的断面図
、第８図は成形されたプリフォームの断面図、第９図は
プリフォームを配置したプレス金型内に溶融金属を注ぎ
込んでいる状態を示す概念的断面図である。 第６図 １・・・セラミックウィスカ、 ２・・・水溶性無機バインダ、 １８・・・成形金型、
１９・・・プリフォーム、 ２１・・・ヒータ、
２５・・・金属複合材料。 第７図 第９図
ームの成形方法の一実施例を示すものであって、第１図
は水溶性無機バインダにて被覆されたウィスカの概念的
斜視図、第２図は攪拌機にて水溶液中のウィスカを攪拌
している状態の概念的断面図、第３図は攪拌機にて水溶
液中のウィスカと注ぎ込んだ水溶性無機バインダとを攪
拌している状態の概念的断面図、第４図はドライヤ装置
内に流し込んだ二次スラリを乾燥造粒している状態の概
念的断面図、第５図はウィスカおよび水溶性無機バイン
ダからなる粒状物の断面図、第６図はバルベライザ内に
投入した粒状物を解砕している状態の概念的断面図、第
７図はプリフォームを成形する成形金型の概念的断面図
、第８図は成形されたプリフォームの断面図、第９図は
プリフォームを配置したプレス金型内に溶融金属を注ぎ
込んでいる状態を示す概念的断面図である。 第６図 １・・・セラミックウィスカ、 ２・・・水溶性無機バインダ、 １８・・・成形金型、
１９・・・プリフォーム、 ２１・・・ヒータ、
２５・・・金属複合材料。 第７図 第９図
Claims (1)
- 表面に水溶性バインダを被覆させた無機繊維に対し熱
間プレス加工を行って前記無機繊維の表面に付着してい
るバインダ同士を反応させ、これらバインダの接着作用
にて前記無機繊維を互いに結合させることによりプリフ
ォームを成形したことを特徴とする金属複合材料用プリ
フォームの成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31157488A JPH02156031A (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | 金属複合材料用プリフォームの成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31157488A JPH02156031A (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | 金属複合材料用プリフォームの成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02156031A true JPH02156031A (ja) | 1990-06-15 |
Family
ID=18018869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31157488A Pending JPH02156031A (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | 金属複合材料用プリフォームの成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02156031A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0624856A (ja) * | 1992-05-01 | 1994-02-01 | Kooken:Kk | 鉱物質材料から成る多孔質成型物の製造方法 |
| WO1998036860A1 (de) * | 1997-02-19 | 1998-08-27 | Gut Giesserei Umwelt Technik Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von körpern auf metallischer basis in teilflüssigem zustand |
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1988
- 1988-12-09 JP JP31157488A patent/JPH02156031A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0624856A (ja) * | 1992-05-01 | 1994-02-01 | Kooken:Kk | 鉱物質材料から成る多孔質成型物の製造方法 |
| WO1998036860A1 (de) * | 1997-02-19 | 1998-08-27 | Gut Giesserei Umwelt Technik Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von körpern auf metallischer basis in teilflüssigem zustand |
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