JPH02258936A - 金属マトリックス複合体を使用して物質を表面結合する方法 - Google Patents

金属マトリックス複合体を使用して物質を表面結合する方法

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JPH02258936A JP1291376A JP29137689A JPH02258936A JP H02258936 A JPH02258936 A JP H02258936A JP 1291376 A JP1291376 A JP 1291376A JP 29137689 A JP29137689 A JP 29137689A JP H02258936 A JPH02258936 A JP H02258936A
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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、少なくとも２個の物体の間に同様の又は異な
った化学組成を有する金属マトリックス複合体を形成せ
しめ、金属マトリックス複合体を物体を一緒に結合又は
接着せしめる結合手段として機能させることに関する。
特に、金属マトリックス複合体は、処理の間の少なくと
もある時点で充填材又はプレフォームに連絡している、
浸透増進剤及び／又はその前駆体及び／又は浸透雰囲気
を掃供することによる自発浸透技術により製造される。
次いで溶融マトリックス金属は充填材又はプレフォーム
に浸透し、それにより金属マトリックス金属体は２個又
はそれ以上の物体を結合させる機能を果たす。
〔従来の技術及び発明が解決すべき課題〕金属マトリッ
クスと粒状セラミック、ウィスカ、繊維等の補強又は強
化相からなる複合体製品は、強化相が有する剛性及び耐
摩耗性の一部と金属マトリックスが有する延性及び靭性
を併せ持つので、種々の用途に使用される大きな見込み
がある。−船釣に、金属マトリックス複合体では、単一
材料のマトリックス金属が持つ強度、剛性、耐接触摩耗
性、高温強度等の性質は向上するが、特定の性質が向上
する程度は、特定の成分、容積分率又は重量分率及び複
合体を形成する際の処理方法によって大きく異なる。あ
る場合には、複合体が、マトリックス金属自体よりも重
量が軽いこともある。例えば、粒状、ベレット状又はウ
ィスカー状の炭化珪素等のセラミックスで強化したアル
ミニウムマトリックス複合体は、剛性、耐摩耗性及び高
温強度がアルミニウムよりも高いので有用である。
アルミニウムマトリックス複合体の製造に関しては、種
々の金属プロセスが報告されており、例えば、粉末冶金
法並びに圧力鋳造、真空鋳造、攪拌及び湿潤剤を使用す
る液体金属浸透法に基づいた方法が挙げられる。粉末冶
金法の場合、粉末状の金属と粉末、ウィスカー、チョツ
プドファイバー等の形態の強化剤とを混合し、その後、
常温成形し焼結するか、又はホットプレスする。この方
法により製造された炭化珪素強化アルミニウムマトリッ
クス複合体における最大セラミック体積分率は、ウィス
カーの場合は約２５体積％であり、粒状の場合は約４０
体積％であると報告されている。
従来のプロセスを利用した粉末冶金法による金属マトリ
ックス複合体の製造には、得られる製品の特性に関しで
ある種の制限がある。即ち、複合体におけるセラミック
相の体積分率は、−船釣に、粒状の場合には、約４０％
に制限される。又、圧縮操作の場合には、得られる実際
の大きさが制限される。更に、後で加工（例えば、成形
又は機械加工）をせず又複雑なプレスに頬らずに得られ
る製品は、比較的簡単な形状のものしかない。又、焼結
中に不均一な収縮を生じるほか、圧縮粉の凝離及び結晶
粒成長のためにミクロ構造が不均一となる。
１９７６年７月２０日に許可された、ジェイ・シー・キ
ャネル（Ｊ、Ｃ，Ｃａｎｎｅｌｌ）等による米国特許第
３．９７０．１３６号には、所定の繊維整列パターンを
有する繊維強化材、例えば、炭化珪素又はアルミナウィ
スカーを含有せしめた金属マトリックス複合体を形成す
る方法が記載されている。この複合体は、共面繊維の平
行マット又はフェルトを金型に入れてマットの少なくと
も一部分の間に溶融マトリックス金属、例えば、アルミ
ニウムの溜を配置し、圧力をかけて溶融金属をマットに
浸透させ配列している繊維を包囲させる。又、溶融金属
を、マットの積層体上に注ぎながら、加圧下してマット
間に流すことができる。これに関して、強化繊維を複合
体に最大約５０体積％充填されたことが報告されている
。
繊維マットの積層体を通して溶融マトリックス金属を押
し入れるのは外力に依存しているので、上記した浸透法
は、圧力誘発流動プロセス特有の変動、即ち、マトリッ
クスの生成や、多孔率等が不均一となる可能性がある。
たとえ、溶融金属を繊維アレイ内の複数の部位に導入し
ても、性質は不均一になる可能性がある。その結果、複
雑なマット／溜装置及び流路を設けて、繊維マットの積
層体に十分且つ均一に浸透できるようにする必要がある
。又、上記した圧力浸透法では、体積の大きなマットに
強化材を浸透させることが元来困難であるので、マトリ
ックス体積に対する強化材の割合が比較的低いものしか
得られない。更に、加圧下で溶融金属を含有させるため
に型が必要であり、費用がかさむ。最後に、整列させた
粒子又は繊維への浸透に限定されている上記の方法は、
ランダムに配列した粒子、ウィスカー又は繊維の形態の
物質で強化したアルミニウム金属マトリックス複合体の
生成には用いられない。
アルミニウムマトリックス・アルミナ充填複合体の製造
では、アルミニウムは容易にはアルミナを温潤せず、凝
集した製品を形成するのが困難となる。この問題に対し
ては種々の解決法が提案された。このような手法の一つ
として、アルミナを金属（例えば、ニッケル又はタング
ステン）で被覆後、アルミニウムとともにホットプレス
する。
別の手法では、アルミニウムをリチウムと合金し、アル
ミナをシリカで被覆してもよい。しかしながら、これら
の複合体は、性質にバラツキがみられたり、被膜が充填
材を劣化させる場合があるか、又はマトリックスがリチ
ウムを含有しマトリックスの性質に影響を及ぼすことが
ある。
アール・ダブリュ・グリムシャー（Ｒ，Ｗ。
Ｇｒｉｍｓｈａｗ）等による米国特許節４，２３２，０
９１号では、アルミニウムマトリックス・アルミナ複合
体の製造で遭遇する当該技術における困難はある程度克
服される。この特許では、７５〜３７５　ｋｇ／ｃｒｍ
”の圧力をかけて、溶融アルミニウム（又は溶融アルミ
ニウム合金）を、７００〜１０５０°Ｃに予備加熱した
アルミナの繊維又はウィスカーマットに押し入れること
が記載されている。この際、得られた一体鋳物における
金属に対するアルミナの最大体積比は、０、２５／１で
あった。この方法でも、浸透を行うのは外力に依存する
ので、キャネル（Ｃａｎｎｅｌ　１）等と同な欠陥があ
る。
ヨーロッパ特許出願公開公報第１１５，７４２号では、
予備成形したアルミナのボイドを溶融アルミニウムで充
填することにより、電解槽部材として特に有効であるア
ルミニウム・アルミナ複合体を作製することが記載され
ている。この出願では、アルミニウムによるアルミナの
非湿潤性が強調されており、プレフォーム全体にわたっ
てアルミナを湿潤するための種々の手法が用いられてい
る。例えば、アルミナを、チタン、ジルコニウム、ハフ
ニウム若しくはニオブの二硼化物からなる湿潤剤又は金
属、即ち、リチウム、マグネシウム、カルシウム、チタ
ン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ジルコニウム若
しくはハフニウムで被覆する。この際、アルゴン等の不
活性雰囲気を用いて湿潤を容易にする。又、この出願も
、圧力をかけて、溶融アルミニウムを未被覆マトリック
スに浸透させるこ止を記載されている。このＢ様では、
孔を排気後、不活性雰囲気（例えば、アルゴン）中で溶
融アルミニウムに圧力を加えることにより達成される。
又、溶融アルミニウムを浸透させてボイドを充填する前
に、プレフォームにアルミニウムを気相蒸着により浸透
させて表面を湿潤することもできる。プレフォームの孔
にアルミニウムを確実に保持するためには、真空中又は
アルゴン中で、熱処理（例えば、１４００〜１８００°
Ｃ）することが必要である。このようにしないと、圧力
浸透物質をガスに曝露したり又は浸透圧を取り除くと、
物体からのアルミニウムの損失が生じる。
湿潤剤を用いて電解槽のアルミナ成分に溶融金属を浸透
させることは、ヨーロッパ特許出願公開第９４３５３号
にも記載されている。即ち、この公開公報には、セルラ
イナー又は支持体として陰極電流供給手段を有するセル
を用いて、電解採取によりアルミニウムを製造すること
が記載されている。
この支持体を溶融氷晶石から保護するために、湿潤剤と
熔解抑制剤との混合物の薄い被膜を、セルの始動前又は
電解法で製造した溶融アルミニウムに浸漬中に、アルミ
ナ支持体に塗布する。湿潤剤としては、チタン、ジルコ
ニウム、ハフニウム、珪素、マグネシウム、バナジウム
、クロム、ニオブ又はカルシウムが開示されており、チ
タンが好ましい湿潤剤として記載されている。又、硼素
、炭素及び窒素の化合物が、熔融アルミニウムの湿潤剤
への溶解度を抑制するのに有効であると記載されている
。しかしながら、この刊行物は、金属マトリックス複合
体の製造を示唆していないばかりか、このような複合体
を、例えば、窒素雰囲気中で形成することも示唆してい
ない。
圧力の付加及び湿潤剤の塗布の他に、真空にすることに
より多孔性セラミック成形体への溶融アルミニウムの浸
透が促進されることも開示されている。例えば、１９７
３年２月２７日に許可されたアール・エル・ランディン
グハム（Ｒ，Ｌ、　Ｌａｎｄｉｎｇｈａｍ）による米国
特許第３，７１８，４４１号には、セラミック成形体（
例えば、炭化硼素、アルミナ及びベリリア）に、１０−
’　トール未満の真空下で、溶融アルミニウム、ベリリ
ウム、マグネシウム１、チタン、バナジウム、ニッケル
又はクロムを浸透することが報告されている。　ｉｏ−
”〜１Ｏ−ｈ）−ルの真空では、溶融金属によるセラミ
ックの湿潤が不良で、金属がセラミックのボイド空間に
自由に流れ込まなかった。しかしながら、真空を１０−
’　トール未満まで減少させると、湿潤が向上したと記
載されている。
１９７５年２月４日に許可されたジー・イー・ガザ（Ｇ
、Ｅ、　Ｇａｚｚａ）等による米国特許第３．８６４．
１５４号にも、真空を用いて浸透を行う旨の記載がある
。又、この特許には、ＡＩＢ＋ｚ粉末の常温圧縮成形体
を常温圧縮アルミニウム粉末のベツド上に添加すること
が記載されている。その後、更に、アルミニウムをＡＩ
Ｂ＋ｚ粉末成形体の上部に配置する。アルミニウム粉末
の層間に「挟んだＪ　ＡＩＢ＋ｚ成形体を装填したルツ
ボを真空炉に入れる。この炉を、約１０−’トールまで
排気してガス抜きをする。続いて、温度を１１００℃に
上昇し、ｓＶＦ間維枠維持。これらの条件で、溶融アル
ミニウムを多孔性ＡＩＢｔｔ成形体に浸透させる。
１９６８年１月２３日に許可されたジョン・エヌ・レッ
ティング（Ｊｏｈｎ　Ｎ、　Ｒｅｄｉｎｇ）等による米
国特許第３．３６４，９７６号には、物体に自己発生真
空を作り出して、溶融金属の物体への浸透を促進するこ
とが開示されている。即ち、物体、例えば、黒鉛金型、
調合量又は多孔性耐火材を、溶融金属に完全に浸すこと
が開示されている。金型の場合、金属と反応性のあるガ
スで満たした金型キャビティが、外部に位置する溶融金
属と、金型内の少な（とも一つのオリフィスを介して連
通している。金型を熔融液に浸漬すると、キャビティ内
のガスと溶融金属との間の反応で自己発生真空が生じる
とともにキャビティが金属で満たされていく。この際の
真空は、金属が酸化物固体状態になる結果生じる。
従って、レッティング等には、キャビティ内のガスと熔
融金属との間の反応を引き起こすことが必須であること
が開示されている。しかしながら、金型を用いるには本
来制限があり、真空を生じさせるために金型を使用する
ことは望ましくない。
即ち、まず、金型を機械加工して特定の形状にし；その
後、仕上げ機械加工して、金型上に許容できる鋳造表面
を形成し；使用前に組立；使用後に分解して注型品を取
り出し；その後、最も一般的には、金型表面を最仕上げ
して金型を再生するか、又はもはや使用できない状態の
場合には金型を捨ててしまう必要がある。金型を複雑な
形状に機械加工するのは、非常にコストがかかるととも
に時間がかかる場合がある。更に、複雑な形状をした金
型から成形品を取り出すのも困難のことがある（即ち、
複雑な形状を有する注型品は、金型から取り外すとき壊
れることがある）。更に、多孔性耐火材の場合、金型を
使用せずに、直接溶融金属に浸漬できることも述べられ
ているが、容器金型を使用せずに弱く結着されるか又は
分離した多孔性材料に浸透させる手段がないので、耐火
材は一体品でなければならない（即ち、粒状物質は、溶
融金属に入れたときに、−船釣に解離するか又は浮かん
で離れてしまう）。更に、粒状物質又は弱く成形したプ
レフォームに浸透させようとする場合、浸透金属が粒子
又はプレフォームの少なくとも一部分と置換してしまっ
て不均一なミクロ構造を生じることのないように注意し
なければならない。
従って、圧力を加えたり真空にしたり（外部から印加す
るか、内部で生じさせるかとは無関係に）する必要のな
いか、又は湿潤材を損傷しないで、セラミック材料等の
別の材料を埋め込んだ金属マトリックスを生成する、賦
形金属マトリックス複合体を製造するための簡単で信頬
性のある方法が長年求められていた。更に、金属マトリ
ックス複合体を製造するのに要する最終的な機械加工操
作を最少限にすることも長年求められていた。本発明は
、処理の少なくともある時点で浸透増進剤が存在する限
り、標準大気圧下の浸透雰囲気（例えば、窒素）の存在
下において、プレフォームに成形できる材料（例えば、
セラミック材料）に溶融マトリックス金属（例えば、ア
ルミニウム）を、浸透させるための自発的浸透機構を提
供することによりこれらの必要性を満たすものである。
本発明の主題は、他のいくつかの本出願人による米国特
許出願及び日本出願に関連している。具体的には、これ
らの他の特許出願（以下、しばしば、「同一出願人によ
る金属マトリックス特許出願」と称する）には、金属マ
トリックス複合材料を製造する新規な方法が記載されて
いる。
金属マトリックス複合材料を製造する新規な方法は、「
メタル　マトリックス　コンボジッツ（Ｍｅｔａｌ　Ｍ
ａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）　Ｊと題する１９
８７年５月１３日出願の本出願人による米国特許出願筒
０４９、１７１号〔発明者：ホワイト（Ｗｈｉｔｅ）等
〕及び昭和６３年５月１５日に出願された特願昭６３−
１１８０３２号に開示されている。ホワイト等の発明の
方法によれば、金属マトリックス複合体は、充填材の通
気性素材（例えば、セラミック又はセラミック被覆材料
）に、少なくとも約ＩＴＬ量％のマグネシウム、好まし
くは少なくとも約３重量％のマグネシウムを含有する熔
融アルミニウムを浸透させることにより製造される。こ
の際、外部圧力又は真空を印加しなくても、自発的に浸
透が起きる。供給溶融金属と充填材の素材とを、約１０
〜１００体積％、好ましくは少なくとも約５０体積％の
窒素を含有するとともに残り（存在すれば）が非酸化性
ガス（例えば、アルゴン）であるガスの存在下において
、少なくとも約６７５°Ｃの温度で接触させる。これら
の条件下で、溶融アルミニウム合金が標準大気圧下でセ
ラミック素材に浸透して、アルミニウム（又はアルミニ
ウム合金）マトリックス複合体が形成される。所望量の
充填材に溶融アルミニウム合金を浸透させたら、温度を
低下させて合金を固化することにより、強化充填材を埋
め込んだ固形金属マトリックス構造を形成する。通常及
び好ましくは、送り出される溶融金属の供給量は、実質
的に充填材の素材の境界まで浸透するに十分な量である
。ホワイト等により製造されるアルミニウムマトリック
ス複合体中の充填材の量は、非常に高くすることができ
る。即ち、合金に対する充填材の体積比が１：１を超え
るものを得ることができる。
前記したホワイト等の発明におけるプロセス条件下では
、アルミニウムマトリックス全体に分散した形態で、窒
化アルミニウムの不連続相を形成することができる。ア
ルミニウムマトリックスにおける窒化物の量は、温度、
合金組成、ガス組成及び充填材等の因子によって異なっ
ていてもよい。
従って、系におけるこのような因子の一つ以上を制御す
ることにより、複合体の一定の性質を所望のものに合わ
せることができる。しかしながら、ある最終用途の場合
、複合体が窒化アルミニウムをほとんど含有しないこと
が望ましい場合がある。
温度が高いほど浸透には有利であるが、このプロセスに
より窒化物が生成しやすくなる。ホワイト等の発明では
、浸透速度と窒化物生成との間のバランスをとることが
できる。
金属マトリックス複合体生成に使用するのに適当なバリ
ヤー手段の例が、「メソッド　オブ　メーキング　メタ
ル　マトリックス　コンポジットウィズ　ザ　ユース　
オブ　ア　バリヤー（Ｍｅ　ｔｈｏｄｏｆ　Ｍａｋｉｎ
ｇ　Ｍｅｔａｌ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｆｔｅ　
ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　Ｕｓｅｏｆ　ａ　Ｂａｒｒｆｅｒ）
　Ｊと題する１９８８年１月７日出願の本出願人による
米国特許出）頭第１４１，６４２号〔発明者：ミカエル
・ケー・アグハジアニアン（ＭｉｃｈａｅｌＫ、八ｇｈ
ａｊａｎｉａｎ）等〕及び昭和６４年１月６日に出願さ
れた特願昭６４−１１３０号に開示されている。アグハ
ジアニアン等の発明の方法によれば、バリヤー手段〔例
えば、粒状二硼化チタン又は商品名がグラフオイル（商
標）であるユニオンカーバイド社製の軟質黒鉛テープ製
品等の黒鉛材料〕が、充填材とマトリックス合金の規定
された表面境界に配置され、バリヤー手段により形成さ
れる境界まで浸透する。このバリヤー手段は、溶融合金
の浸透を阻止、防止又は終了させるのに用いられ、得ら
れた金属マトリックス複合体中に網又は網に近い形状を
形成する。従って、形成した金属マトリックス複合体の
外形は、バリヤー手段の内部形状と実質的に一致する。
米国特許出願第０４９，１７１号及び特願昭６３−１１
８０３２号に記載の方法は、「メタル　マトリックス　
コンボジッツ　アンド　テクニクス　フォー　メーキン
グ　ザ　セイム（Ｍｅｔａｌ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐ
ｏｓｉｔｅｓ　ａｎｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ　
Ｍａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｓａｍｅ）　　Ｊ　と題する１
９８８年３月１５日出願の本出願人による米国特許出願
第１６８．２８４号〔発明者：ミカエル・ケー・アゲハ
シｙ−アン（旧ｃｈａｅｌ　Ｋ、　Ａｇｈａｊａｎｉａ
ｎ）及びマーク・ニス・ニューカーク（Ｍａｒｋ　Ｓ、
　Ｎｅｗｋｉｒｋ）］及び平成元年３月１５日に出願さ
れた特願平１−６３４１１号によって改善された。この
米国特許出願に開示された方法によれば、マトリックス
金属合金は、第−金属源及び、例えば、重力流れにより
第一溶融金属源と連通ずるマトリックス金属合金の溜と
して存在する。特に、これらの特許出願に記載されてい
る条件下では、第一溶融マトリックス合金が、標準大気
圧下、充填材の素材に浸透し始め、従って、金属マトリ
ックス複合体の生成が始まる。第一溶融マトリックス金
属合金源は、充填材の素材への浸透中に消費され、自発
浸透の継続とともに、必要に応じて、好ましくは連続的
な手段により、溶融マトリックス金属の溜から補充する
ことができる。所望量の通気性充填材に溶融マトリック
ス合金が自発浸透したら、温度を低下させて合金を固化
することにより、強化充填材を埋め込んだ固形金属マト
リックスを形成する。金属の溜を使用することは、この
特許出願に記載されている発明の一実施態様にすぎず、
溜の実施態様を、開示されている発明の別の各実施態様
と組み合わせる必要はないが、実施Ｂ様の中には、本発
明と組み合わせて使用するのが育苗な場合もある。
金属の溜は、所定の程度まで充填材の通気性素材に浸透
するに十分な量の金属を提供する量で存在することがで
きる。又、任意のバリヤー手段を、充填材の通気性素材
の少なくとも一方の表面に接触させて、表面境界を形成
することができる。
更に、送り出す溶融マトリックス合金の供給量は、少な
くとも、充填材の通気性素材の境界（例えば、バリヤー
）まで実質的に自発浸透するに十分な量でなければなら
ないが、溜に存在する合金の量は、このような十分な量
を超えてもよく、合金量が完全浸透に十分な量であるば
かりでなく、過剰の溶融金属合金が残存して金属マトリ
ックス複合体に固定してもよい。従って、過剰の熔融合
金が存在するとき、得られる物体は、金属マトリックス
を浸透させたセラミック物体が溜に残存している過剰の
金属に直接結合している複雑な複合体（例えば、マクロ
複合体）である。
上記した本出願人による金属マトリックスに関する特許
出願には、金属マトリックス複合体の製造方法及び該方
法から製造される新規な金属マトリックス複合体が記載
されている。前記した本出願人による金属マトリックス
に関する特許出願の全ての開示事項は、特に本発明に利
用できる。
〔課題を解決するための手段〕
金属マトリックス複合体は充填材又はプレフォームの通
気性素材に溶融マトリックス金属を自発浸透させること
により製造される。特に、浸透増進剤及び／又は浸透増
進剤前駆体及び／又は浸透雰囲気は、溶融マトリックス
金属が充填材又はプレフォームに自発浸透するための少
なくともある時点で、充填材又はプレフォームに連絡し
ている。
更に、充填材又はプレフォームは、それが少なくとも２
個の並置された物体の少なくとも一部の間に位置するよ
うに配置され、配置された物体のそれぞれと少なくとも
一部と関係（ｅｎｇａｇｅ）又は接触している。従って
、溶融マトリックス金属の自発浸透が生じるとき、金属
マトリックス複合体が並置された物体の間に形成され、
金属マトリックス複合体は各並置された物体の少なくと
も一部と接触している。かくして、金属マトリックス複
合体は並置された物体の間の結合手段として機能する。
結合手段として機能する金属マトリックス複合体のサイ
ズは一緒に結合されるべき物体に比較して小さくでき、
又は、−緒に結合されるべき物体に比較して幾らか大き
くしてもよい。しかしながら、金属マトリックス複合体
により果たされる第一の目的は、少なくとも２個の追加
の物体を一緒に結合することである。
更に、残留マトリックス金属、又はマトリックス金属の
カーカスが、−緒に結合されるべき物体の間に存在して
いてもよい。例えば、もしマトリックス金属の物体が充
填材又はプレフォームの少なくとも二つの領域の間にサ
ンドインチされ、供給されるマトリックス金属の世が各
充填材又はプレフォームの実質的に完全な浸透を得るた
めに必要な量よりも過剰である場合には、順繰りにそれ
ぞれが少なくとも１個の追加の物体に結合している、少
なくとも２個の金属マトリックス複合体によりサンドイ
ンチされたマトリックス金属のカーカスが得られる結果
となる。このようなマトリックス金属のカーカスは、−
緒に結合されるべき物体の間の応力を減少させる助けと
なる。
金属マトリックス複合体は、広範囲に選択される物体又
は物質を一緒に結合するための理想的な結合手段である
。例えば、金属マトリックス複合体は、金属と金属、金
属とセラミックス、及びセラミックスとセラミックスを
結合するために使用できる。本発明により製造される金
属マトリックス複合体は、二つの物質の間の受容できる
結合を達成するために組み合わせることができる、充填
材及び／又はマトリックス金属の広範囲の選択のために
、結合手段として特異的に機能することができる。更に
、マトリックス金属のカーカスを含ませる任意選択は、
追加の量の設計柔軟性を加える。例えば、若し一緒に結
合される物体が、従来の手段によっては物体を一緒に結
合することが困難であるほど、互いに大きく異なってい
る熱膨張係数を有しているならば、金属マトリックス複
合体はその仕事のために完全に適合している。特に、二
つの物質の中間の熱膨張係数を有する金属マトリックス
複合体が製造できる。更に、金属マトリックス複合体内
に充填材とマトリックス金属との両方が存在するために
、この複合体はセラミックス（又はセラミックス複合体
）を金属に特異的に結合することができる。このような
結合は、従来の方法によって達成することは困難であっ
た。
充填材又はプレフォームは、−緒に結合されるべき物体
の少なくとも一つと、接触させるか又は固着させて置く
ことができる。例えば、充填材は、スプレー、塗布及び
／又はデイツプコート等をすくことができるスラリー又
はペーストとして、結合されるべき物体の少なくとも一
つの表面の少なくとも一部に適用できる。マトリックス
金属の箔又は板をスラリー又はペーストの上に配置する
とかできる。適当なアルミニウム合金は、約５〜１０重
量％のシリコン及び／又はマグネシウムを含むものであ
る。スラリーは、充填材を、例えば、硝酸マグネシウム
及び／又は酢酸亜鉛を含む水溶液と混合することによっ
て形成できる。更に、プレフォームは、どのような適当
な形状（例えば、ウェファ−、ディスク又はＭ供物）に
も作ることができ、結合されるべき物体と接触させて置
かれる。
かくして、充填材又はプレフォームが結合されるべき物
体の表面の少なくとも一部と接触されている限り、受容
できる金属マトリックス複合体が結合手段が形成できる
。
結合を与えるために、金属マトリックス複合体中のマト
リックス金属が結合されるべき物体と化学的に反応する
か、及び／又は、金属マトリックス複合体中の浸透性充
填材が反応する。更に、マトリックス金属は、（１）結
合されるべき物体を溶解するか、及び／又は（２）結合
されるべき物体中に吸収され得る。自発金属マトリック
ス浸透により結合されるべき物体は同じ物質である必要
はないことはいうまでもない。
熔融マトリ・ンクス金属の充填材又はプレフォームの通
気性素材中への自発浸透を達成するために、本発明の好
ましい態様に於いて、浸透増進剤を、プレフォーム及び
／又はマトリックス、金属及び／又は浸透雰囲気の少な
くとも一つへ、直接供給することができる。かくして、
最終的に、少なくとも自発浸透の間、浸透増進剤は充填
材又はプレフォームの少なくとも一部に位置しているべ
きである。
更に好ましい態様に於いて、浸透増進剤前駆体を、充填
材又はプレフォームに外部から供給するか、又は充填材
又はプレフォームと混合することができる０次いで、浸
透増進剤前駆体は、典型的に、充填材又はプレフォーム
、及び／又はマトリックス金属、及び／又は浸透雰囲気
、及び／又は−緒に結合されるべき物体と反応し、溶融
マトリックス金属により浸透されるべき充填材又はプレ
フォームの少なくとも一部に、浸透増進剤が形成される
。
本発明は、金属マトリックス複合体の形成の間のある時
点で、浸透増進剤前駆体として機能するマグネシウムと
、浸透雰囲気として機能する窒素の存在下で接触される
アルミニウムマトリックス金属について主として述べる
。かくして、アルミニウム／マグネシウム／窒素のマト
リックス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系は、自
発浸透を示す。しかしながら、他のマトリックス金属／
浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気も、アルミニウム／マグ
ネシウム／窒素系と同様な状態で挙動する。
例えば、同様な自発浸透性質は、アルミニウム／ストロ
ンチウム／窒素系、アルミニウム／亜鉛／酸素系、及び
アルミニウム／カルシウム／窒素系で観察される。従っ
て、本明細書ではアルミニウム／マグネシウム／窒素系
について主として述べるが、他のマトリックス金属／浸
透増進剤前駆体／浸透雰囲気系も同様な状態で挙動でき
ることはいうまでもない。
マトリックス金属がアルミニウム合金からなるとき、ア
ルミニウムの合金は、充填材（例えば、アルミナ又は炭
化珪素）から成るプレフォーム又は充填材、それと混合
された充填材若しくはプレフォームと接触されるか、及
び／又は処理の間のある時点でマグネシウムに曝露され
る。更に、好ましいＨ様に於いて、アルミニウム合金及
び／又はプレフォーム若しくは充填材は、少なくともプ
ロセスの一部の間窒素雰囲気中に含まれる。プレフォー
ムは自発的に浸透され、自発浸透及び金属マトリックス
の形成の範囲又は速度は、例えば、系（例えば、アルミ
ニウム合金中、及び／又は充填材若しくはプレフォーム
中、及び／又は浸透雰囲気中）に与えられるマグネシウ
ムの濃度、プレフォーム若しくは充填材中の粒子のサイ
ズ及び／若しくは組成、浸透雰囲気中の窒素の濃度、浸
透のために許容される時間、並びに／又は浸透が生じる
温度を含む処理条件の与えられた設定により変わる。自
発浸透は、典型的に、プレフォーム又は充填材を実質的
に完全に埋め込むために十分な範囲に生じる。
主−義 本明細書で使用する「アルミニウム」とは、実質的に純
粋な金属（例えば、比較的純粋で市販されている未合金
化アルミニウム）又は不純物及び／若しくは鉄、珪素、
銅、マグネシウム、マンガン、クロム、亜鉛等の合金成
分を有する市販の金属等の他のグレードの金属及び金属
合金を意味するとともにそれらを含む、この定義で用い
ているアルミニウム合金は、アルミニウムが主成分であ
る合金又は金属間化合物である。
本明細書で使用する「残部非酸化性ガス」とは、浸透雰
囲気を成す主要ガスの他に存在するガスで、プロセス条
件下でマトリックス金属と実質的に反応しない不活性ガ
ス又は還元性ガスであることを意味する。使用されるガ
ス中の不純物として存在してもよい酸化性ガスで、プロ
セス条件下でかなりの程度までマトリックス金属を酸化
するには不十分でなければならない。
本明細書で使用する「バリヤー」又は「バリャ−手段」
とは、充填材の通気性素材（ｐｅｒｍｅａｂｌｅｍａｓ
ｓ）又はプレフォームの表面境界を超えて溶融マトリッ
クス金属が移動、動き等をするのを妨げ、妨害、防止又
は終了させるいずれかの適当な手段を意味する。この場
合、表面境界は、前記バリヤー手段により形成されてい
る。適当なバリヤー手段としては、プロセス条件下で、
ある程度の一体性を維持し且つ実質的に揮発しない（即
ち、バリヤー材はバリヤーとして機能しないほどには揮
発しない）材料、化合物、要素、組成物等を挙げること
ができる。
更に、適当な「バリヤー手段」としては、用いられるプ
ロセス条件下で、移動する熔融マトリックス金属で実質
的に湿潤しない材料が挙げられる。
この種のバリヤーは、溶融マトリックス金属に対しては
実質的に何ら親和性を示さないと思われ、充填材の素材
又はプレフォーム限定された表面境界を超えて溶融マト
リックス金属が移動するのがバリヤー手段によって妨げ
られる。このバリヤーは、必要とされるかもしれない最
終的な機械加工又は研磨を減らし、得られる金属マトリ
ックス複合体製品の表面の少、なくとも一部分を形成す
る。
このバリヤーは、ある場合には、通気性若しくは多孔性
又は、例えば、孔をあけるか若しくはバリヤーに穴をあ
けることにより通気性にして、ガスを溶融マトリックス
金属に接触させてもよい。
本明細書で使用される「結合物体」又は「結合されるべ
き物体」又は「並置された物体」とは、金属マトリック
ス複合体に結合され得る二つ又はそれ以上のあらゆる物
体を意味し、これには、金属、セラミックス、セラミッ
クス複合体、セルメット、ガラス及びこれらの組み合わ
せが含まれるが、それらに限定されるものでないことは
いうまでもない。
本明細書で使用する「カーカス（ｃａｒｃａｓｓ）　Ｊ
又は「マトリックス金属のカーカス」とは、金属マトリ
ックス複合体の形成中に消費されなかった残存している
マトリックス金属の最初の物体を意味し、−船釣には、
冷却すると、形成された金属マトリックス複合物体と少
なくとも部分的に接触したままの状態を維持する。又、
カーカスは、第二又は外来金属も含んでいてもよい。
本明細書で使用する「充填材」とは、マトリックス金属
と実質的に反応せず及び／又はマトリックス金属への溶
解度が限られている単一成分又は成分の混合物が含まれ
、単゛相又は複相であってもよい、充填材は、粉末、フ
レーク、板状、小球体、ウィスカー、バブル等の多種多
様の形態で使用でき、緻密でも多孔でもよい。又、「充
填材」は、繊維、チョツプドファイバー、粒体、ウィス
カーバブル、球体、繊維マット等の形態のアルミナ又は
シリコンカーバイド等のセラミック充填材並びに炭素が
、例えば、溶融アルミニウム母材金属によって侵食され
るのを防止するためにアルミナ若しくは炭化珪素で被覆
した炭素繊維等の被覆充填材でもよい。又、充填材は金
属でもよい。
本明細書で使用される「浸透雰囲気（Ｉｎｆｉｌｔｒａ
ｔｉｎｇａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）　Ｊとは、マトリック
ス金属及び／又はプレフォーム（又は充填材）及び／又
は浸透増進剤前駆体及び／又は浸透増進剤と相互作用し
、マトリックス金属の自発浸透を生じさせ又は促進させ
る存在雰囲気を意味する。
本明細書で使用される「浸透増進剤（Ｉｎｆｉｌｔｒａ
ｔｆｏｎＥｎｈａｎｃｅｒ）　」とは、マトリックス金
属が充填材若しくはプレフォームに自発浸透するのを促
進又は補助する物質を意味する。浸透増進剤は、例えば
、浸透増進剤前駆体を浸透雰囲気と反応させて、（１）
ガス状物及び／又は（２）浸透増進剤前駆体と浸透雰囲
気との反応生成物及び／又は（３）浸透増進剤前駆体と
充填材若しくはプレフォームとの反応生成物を生成する
ことにより製造できる。
更に、浸透増進剤は、プレフォーム及び／又はマトリッ
クス金属及び／又は浸透雰囲気の少なくとも一つに直接
供給して、浸透増進剤前駆体と別の種との間の反応で生
成させた浸透増進剤と実質的に同様の方法で作用させて
もよい。基本的には、少なくとも自発浸透中は、浸透増
進剤は自発浸透を達成するために充填材又はプレフォー
ムの少な（とも一部分に位置していなければならない。
本明細書において使用される「浸透増進剤前駆体（Ｉｎ
ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎＥｎｈａｎｃｅｒ　Ｐｒｅｃｕｒ
ｓｏｒ）　Ｊとは、マトリックス金属、プレフォーム及
び／又は浸透雰囲気と組み合わせて使用すると、マトリ
ックス金属の充填材又はプレフォームへの自発浸透を誘
発又は補助する物質を意味する。特別な原理又は説明に
は限定されないが、浸透増進剤前駆体が浸透雰囲気及び
／又はプレフォーム若しくは充填材及び／又は金属と相
互作用できる位置に、浸透増進剤前駆体が配置若しくは
移動できることが必要である。例えば、あるマトリック
ス金属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気系では、浸透増
進剤前駆体が、マトリックス金属の熔融温度、その近く
の温度又は場合によってはそれよりもいくらか高い温度
で揮発することが望ましい。このような揮発により、（
１）浸透増進剤前駆体と浸透雰囲気との反応による、マ
トリックス金属による充填材又はプレフォームの湿潤を
増進するガス状物の生成；及び／又は（２）浸透増進剤
前駆体と浸透雰囲気との反応による、充填材又はプレフ
ォームの少なくとも一部に湿潤を増進する固体状、液状
又はガス状浸透増進剤の生成；及び／又は（３）充填材
又はプレフォームの少なくとも一部分内において湿潤を
増進する固体状、液状又はガス状浸透増進剤を生成する
充填材又はプレフォーム内の浸透増進剤前駆体の反応が
生じる。
本明細書において使用される「マトリックス金ｍＪ又は
「マトリックス金属合金」とは、金属マトリックス複合
体の形成に用いられる金属（例えば、浸透前）及び／又
は充填材と混じり合って金属マトリックス複合物体を形
成している金属（例えば、浸透後）を意味する。上記金
属をマトリックス金属と称する場合には、マトリックス
金属には、実質的に純粋な金属、不純物及び／若しくは
合金成分を有する市販の金属、金属が主成分である金属
間化合物又は合金も含まれる。
本明細書において使用される「マトリックス金属／浸透
増進剤前駆体／浸透雰囲気系Ｊ又は「自発系」とは、プ
レフォーム又は充填材への自発浸透を示す物質の組み合
わせを意味する。「／」が、例示するマトリックス金属
、浸透増進剤前駆体及び浸透雰囲気の間に用いられると
きは、特定の方法でそれらを組み合わせると、プレフォ
ーム若しくは充填材への自発浸透を示す系又は物質の組
み合わせを示すために使用される。
本明細書において使用される「金属マトリックス複合体
（Ｍｅｔａｌ　Ｍａｔｒｉｘ　ＣｏｍｐｏｓＨｅ）」又
はｒ　ＭＭＣＪは、プレフォーム又は充填材を埋め込ん
だ、二次元若しくは三次元的に連続する合金又はマトリ
ックス金属からなる材料を意味する。マトリックス金属
に種々の合金元素を含有せしめて、特に所望の機械的及
び物理的性質を有するようにしてもよい。
マトリックス金属と「異種」の金属とは、マトリックス
金属と同じ金属を、主要成分として含有しない金属を意
味する（例えば、マトリックス金属の主要成分がアルミ
ニウムの場合には、「異種」の金属は、例えば、ニッケ
ルを主要成分として有することができる。
「マトリックス金属を入れるための非反応性容器１とは
、プロセス条件下で、充填材（若しくはプレフォーム）
及び／又は溶融マトリックス金属を入れるか又は収容す
ることができ且つ自発浸透機構に対して顕著な悪影響を
及ぼすような方法では、マトリックス及び／又は浸透雰
囲気及び／又は浸透増進剤前駆体及び／又は充填材若し
くはプレフォームとは反応しない容器を意味する。
本明細書において使用される「プレフォーム（Ｐｒｅｆ
ｏｒｎ＋）　Ｊ又は「通気性プレフォーム（ｐｅｒｍｅ
ａｂｌｅｐｒｅｆｏｒｍ）　Ｊとは、浸透するマトリッ
クス金属の境界を実質的に形成する少なくとも一つの表
面境界を用いて製造される充填材又は充填材の多孔性素
材（ｐｏｒｏｎｓ　ｍａｓｓ）を意味する。このような
素材は、マトリックス金属を浸透させる前に、寸法忠実
性を提供するに十分な形状保持性及び生強度を維持する
。又、この素材は、自発浸透でマトリックス金属を受は
入れるに十分な程度に多孔性でなければならない。プレ
フォームは、−船釣には、充填材が、均−若しくは不均
一の形態で、結着して充填又は配置されてなり、適当な
物質（例えば、セラミック及び／又は金属の粒子、粉末
、繊維、つイスカー等並びにそれらの組み合わせ）から
なってよい。プレフォームは、単独でも集成体で存在し
てもよい。
本明細書で使用される「溜（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）　Ｊ
とは、金属が溶融したとき、流れて、充填材若しくはプ
レフォームと接触しているマトリックス金属の部分、セ
グメント若しくは源を補充又は、ある場合には、最初に
マトリックス金属を提供しかつ続いて補充するために、
充填材又はプレフォームの素材に対して分離して配置さ
れたマトリックス金属の別個の物体を意味する。
マトリックス金属とは異なる金属を供給するためにリザ
ーバを使用することができる。
〔以下余白〕
本明細書で使用される「自発浸透（Ｓｐｏｎｔａｎｅｏ
ｕｓｒｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）　Ｊとは、圧力又は真
空を印加（外部から印加するか若しくは内部で発生させ
るかとは無関係に）しなくても、マトリックス金属が充
填材又はプレフォームの通気性素材に浸透することを意
味する。
以下の図は、本発明の理解を深めるために示したもので
あるが、本発明の範囲はこれらによっては限定されない
。各図において、同様な構成要素は同様な参照番号を用
いである。
本発明は、二つ又はそれ以上の一緒に結合されるべき物
体の少なくとも一部の間に金属マトリックス複合体の結
合層を形成することに関する。金属マトリックス複合体
は充填材又はプレフォームを溶融マトリックス金属で自
発浸透させることによって製造する。詳細には、浸透増
進剤及び／又は浸透増進剤前駆体及び／又は浸透雰囲気
が、プロセス中の少なくともある時点で、充填材又はプ
レフォームと連通して、熔融マトリックス金属が充填材
又はプレフォームに自発的に浸透するとを可能にする。
二つ又はそれ以上の結合物体の少な（とも一部の間に位
置している、充填材又はプレフォームのこのような自発
浸透は、結合物体を一緒に結合又は接着する機能を果た
す。
結合手段として機能する金属マトリックス複合体のサイ
ズは、−緒に結合されるべき物体に比較して小さくでき
、又は−緒に結合されるべき物体に比較して幾らか大き
くてもよい。しかしながら、金属マトリックス複合体に
より果たされる第一の目的は、少なくとも二つの追加の
物体を一緒に結合することである。
更に、残留マトリックス金属、又はマトリックス金属の
カーカスが、−緒に結合されるべき物体の間に存在して
いてもよい０例えば、若しマトリックス金属の物体が充
填材又はプレフォートの少なくとも二つの領域の間にサ
ンドイッチされ、供給されるマトリックス金属の量が各
充填材又はプレフォームの実質的に完全な浸透を得るた
めに必要な量よりも過剰であるならば、順繰りにそれぞ
れが少なくとも１個の追加の物体に結合している、少な
くとも２個の金属マトリックス複合体によりサンドイッ
チされたマトリックス金属のカーカスが得られる結合体
となる。このようなマトリックス金属のカーカスは、−
緒に結合されるべき物体の間の応力を減少させる助けと
なる。
金属マトリックス複合体は、広範囲に選択される物体又
は物質を一緒に結合するための理想的な結合手段である
。例えば、金属マトリックス複合体は、金属と金属、金
属とセラミックス、及びセラミックスとセラミックスを
結合するために使用できる０本発明により製造される金
属マトリックス複合体は、二つの物質の間の受容できる
結合を達成するために組み合わせることができる、充填
材及び／又はマトリックス金属の広範囲の選択のために
、結合手段として特異的に機能することができる。更に
、マトリックス金属のカーカスを含ませる任意選択は、
追加の量の設計柔軟性を加える。例えば、−緒に結合さ
れる物体が、従来の手段によっては物体を一緒に結合す
ることが困難であるほど、互いに大きく異なっている熱
膨張係数を有している場合には、金属マトリックス複合
体はその仕事のために完全に適合している。特に、二つ
の物体の間の中間の熱膨張係数を有する金属マトリック
ス複合体が製造できる。更に、金属マトリックス複合体
内に充填材とマトリックス金属との両方が存在するため
に、この複合体はセラミックス（又はセラミックス複合
体）を金属に特異的に結合することができる。このよう
な結合は、従来の方法よって達成することは困難であっ
た。
充填材又はプレフォームは、−緒に結合されるべき物体
の少なくとも一つと、接触させるか又は同着させて置く
ことができる０例えば、充填材は、スプレー、塗料及び
／又はデイツプコート等をすることができるスラリー又
はペーストとして、結合されるべき物体の少なくとも一
つの表面の少なくとも一部に適用できる。マトリックス
金属の箔又は板をスラリー又はペーストの上に配置する
ことができる。適当なアルミニウム合金は、約５〜１０
重量％のシリコン及び／又はマグネシウムを含むもので
ある。スラリーは、充填材を、例えば、硝酸マグネシウ
ム及び／又は酢酸亜鉛を含む水溶液と混合することによ
って形成できる。更に、プレフォームは、どのような適
当な形状（例えば、ウェファ−、ディスク又は類似物）
にも作ることができ、結合されるべき物体と接触させて
置かれる。かくして、充填材又はプレフォームが結合さ
れるべき物体の表面の少なくとも一部と接触されている
限り、受容できる金属マトリックス複合体結合手段が形
成できる。
結合を与えるために、金属マトリックス複合体のマトリ
ックス金属が結合されるべき物体と化学的に反応するか
、及び／又は、金属マトリックス複合体中の浸透性充填
材が反応する。更に、マトリックス金属は、（１）結合
されるべき物体を溶解するか、及び／又は（２）結合さ
れるべき物体中に吸収され得る。自発金属マトリックス
浸透により結合されるべき物体は同じ物質である必要は
ないことはいうまでもない。
充填材又はプレフォームへのマトリックス金属の自発浸
透を行うためには、浸透増進剤が自発系に提供されなけ
ればならない、浸透増進剤は浸透増進剤前駆体から生成
されることができ、浸透増進剤前駆体は（１）マトリッ
クス金属中に；及び／又は（２）充填材又はプレフォー
ム中に：及び／又は（３）浸透雰囲気から；及び／又は
（４）外部源から自発系に提供される。更に、浸透増進
剤前駆体を供給するのではなく、浸透増進剤を、充填材
又はプレフォーム及び／又はマトリックス金属及び／又
は浸透雰囲気に直接供給できる。基本的には、少なくと
も自発浸透中には、浸透増進剤は、充填材若しくはプレ
フォームの少なくとも一部分に位置しなければならない
。
好ましい実施態様においては、浸透増進剤が充填材若し
くはプレフォームの少なくとも一部分に形成することが
できるように、プレフォームと溶融マトリックス金属と
の接触前に若しくは実質的に同時に、浸透増進剤前駆体
を、少なくとも部分的に、浸透雰囲気と反応させること
ができる（例えば、マグネシウムが浸透増進剤前駆体で
あり且つ窒素が浸透雰囲気である場合には、浸透増進剤
は、充填材若しくはプレフォームの一部分に位置させる
窒化マグネシウムでよい）。
マ）　ＩＪフックス属／浸透増進剤前駆体／浸透雰囲気
系の一例として、アルミニウム／マグネシウム／窒素系
が挙げられる。具体的には、アルミニウムマトリックス
金属を、プロセス条件下で、アルミニウムを溶解させた
ときにアルミニウムマトリックス金属及び／又は充填材
と反応しない適当な耐火容器内に入れることができる。
マグネシウムを含むか又はマグネシウムに曝露された充
填材は、少なくとも処理の間のある時点で、窒素雰囲気
に１ｌｉｎされ、溶融アルミニウムマトリックス金属と
接触できる。次いで、マトリックス金属は充填材又はプ
レフォームに自発浸透する。
更に、浸透増進剤前駆体を供給するのではなく、浸透増
進剤を、プレフォーム若しくは充填材及び／又はマトリ
ックス金属及び／又は浸透雰囲気の少なくとも一つに直
接供給してもよい、基本的には、少なくとも自発浸透中
には、浸透増進剤は、充填材又はプレフォームの少なく
とも一部分に位置しなければならない。
本発明の方法に用いられる条件下では、アルミニウム／
マグネシウム／窒素自発浸透系の場合に、充填材又はプ
レフォームは、窒素含有ガスが、プロセス中のある時点
で充填材又はプレフォームに浸透若しくは通過し及び／
又は溶融マトリックス金属と接触するのに十分な程度通
気性でなければならない。更に、通気性充填材又はプレ
フォームに溶融マトリックス金属を浸透させて、窒素透
過充填材又はプレフォームに溶融マトリックス金属を自
発浸透させることにより、金属マトリックス複合体を形
成し、及び／又は窒素を浸透増進剤前駆体と反応させて
浸透増進剤を充填材又はプレフォーム中に形成して自発
浸透を生じさせることができる。自発浸透及び金属マト
リックス複合体生成の程度又は割合は、アルミニウム合
金のマグネシウム含量、充填材又はプレフォームのマグ
ネシウム含量、充填材又はプレフォームにおける窒化マ
グネシウムの量、追加合金元素の有無（例えば、珪素、
鉄、銅、マグネシウム、クロム、亜鉛等）、充填材の平
均サイズ（例えば、粒径）、充填材の表面状態及び種類
、浸透雰囲気の窒素濃度、浸透に与えられる時間並びに
浸透が生じる温度を含む一定のプロセス条件により異な
る。例えば、溶融アルミニウムマトリックス金属の浸透
を自発的に生じさせるために、アルミニウムを、合金重
量に対して少なくとも約１重量％、好ましくは少なくと
も約３重量％のマグネシウム（浸透増進剤前駆体として
機能する）と合金化することができる。
又、上記で説明した補助合金元素をマトリックス金属に
含有せしめて、特定の性質を作り出してもよい。更に、
補助合金元素は、充填材又はプレフォームの自発浸透を
生じさせるためのマトリックスアルミニウム金属に必要
とされるマグネシウムの最少量に影響する場合がある０
例えば、揮発による自発系からのマグネシウムの損失は
、浸透増進剤を形成するのにマグネシウムが全く存在し
ない程度までは生じてはならない、従って、十分な濃度
の初期合金元素を用いて、自発浸透が揮発によって悪影
響されないようにすることが望ましい。
更に、充填材とマトリックス金属の両方又は充填材だけ
にマグネシウムが存在すると、自発浸透を達成するのに
必要なマグネシウムの量が減少する場合がある。
窒素雰囲気における窒素体積％も、金属マトリックス複
合体の生成速度に影響を及ぼす。即ち、約１０体積％未
溝の窒素が雰囲気に存在する場合、自発浸透が非常にゆ
っくり生じるか又はほとんど生じない。即ち、少なくと
も約５０体積％の窒素が浸透雰囲気に存在して、それに
より、例えば、浸透速度をはるかに大きくして浸透時間
を短くすることが好ましいことが見い出された。浸透雰
囲気（例えば、窒素含有ガス）を充填材及び／又はマト
リックス金属に直接供給してもよいし、又は−種又はそ
れ以上の物質の分解から生成若しくは生じさせてもよい
。
溶融マトリックス金属が充填材又はプレフォームに浸透
させるのに必要とする最少マグネシウム含量は、処理温
度、時間、珪素又は亜鉛等の補助合金元素の有無、充填
材の性質、自発系の一種以上の成分中におけるマグネシ
ウムの位置、雰囲気の窒素含量及び窒素雰囲気の流速等
の一種又はそれ以上の変数によって異なる０合金及び／
又は充填材のマグネシウム含量を増加すれば、より低温
又はより短い加熱時間で完全な浸透を達成することがで
きる。又、一定のマグネシウム含量の場合、亜鉛等のあ
る種の補助合金元素を添加すると、より低温を用いるこ
とが可能となる６例えば、使用範囲の下端、即ち、約１
〜３重量％でのマトリックス金属のマグネシウム含量を
、上記した最低処理温度、高窒素濃度又は一種以上の補
助合金元素の少なくとも一つとの組み合わせで用いても
よい。
充填材にマグネシウムを全く添加しない場合には、多種
多様なプロセス条件にわたる一般的な実用性に基づいて
、約３〜５重量％のマグネシウムを含有する合金が好ま
しく、より低い温度及びより短い時間を用いる場合には
、少なくとも約５％が好ましい。又、浸透に必要とする
温度条件を和らげるために、アルミニウムのマグネシウ
ム含量を約１０重量％を超えるものとしてもよい。補助
合金元素と組み合わせて用いるときには、マグネシウム
含量を減少させてもよいが、これらの合金元素は補助的
機能しか果たさないので、少なくとも上記で規定した最
少量のマグネシウムと一緒に用いる。
例えば、１０％珪素だけと合金化した公称純粋アルミニ
ウムは、１０００″Ｃでは５００メツシユの３９クリス
トロン（Ｃｒｙｓｔｏｌｏｎ）　　（ツートン社（Ｎｏ
ｒｔｏｎ　Ｃｏ、）製純度９９％炭化珪素〕のベツドに
実質的に浸透しなかった。しかしながら、マグネシウム
が存在すると、珪素が浸透工程を促進することが判明し
た。
更に、マグネシウムを専ら充填材に供給する場合には、
その量は異なる。供給されるマグネシウムの総量の少な
くとも一部分を充填材に入れる場合には、自発系に供給
されるマグネシウムの量（重量％）がもっと少なくても
自発浸透が生じることが分かった。金属マトリックス複
合体において、望ましくない金属間化合物が生成するの
を防止するためには、マグネシウムの量は少ない方が望
ましい。炭化珪素プレフォームの場合には、マグネシウ
ムを少なくとも約１重量％含有するプレフォームを、実
質的に純粋な窒素雰囲気の存在下で、アルミニウムマト
リックス金属と接触させると、マトリックス金属がプレ
フォームに自発的に浸透することが分かった。アルミナ
プレフォームの場合、許容できる自発浸透を達成するの
に必要なマグネシウムの量は、これよりわずかに大きい
、即ち、アルミナプレフォームを同様なアルミニウムマ
トリックス金属と接触させると、炭化珪素プレフォーム
に浸透したアルミニウムとほぼ同じ温度で且つ同じ窒素
雰囲気下で、すぐ上で説明した炭化珪素プレフォームで
達成されたのと同様な自発浸透を達成するには、少なく
とも約３重量％のマグネシウムが必要であることが分か
った。
又、充填材又はプレフォームをマトリックス金属に浸透
させる前に、自発系に対して、浸透増進剤前駆体及び浸
透増進剤を、合金の表面及び／又はプレフォーム若しく
は充填材の表面及び／又はプレフォーム若しくは充填材
内部に供給することも可能である（ａち、供給浸透増進
剤又は浸透増進剤前駆体をマトリックス金属と合金化す
る必要がなく、むしろ、単に自発系に供給すればよい）
。
マグネシウムをマトリックス金属の表面に適用する場合
には、その表面は、充填材の通気性素材に近接若しくは
好ましくは接触している表面であること、又は充填材の
通気性素材がマトリックス金属の表面に最も近接若しく
は好ましくは接触していることが好ましい。又、このよ
うなマグネシウムは、充填材の少なくとも一部分に混入
してもよい。更に、表面への通用、合金化及び充填材の
少なくとも一部分へのマグネシウムの配置のいくつかを
組み合わせて使用することができる。浸透増進剤及び／
又は浸透増進剤前駆体の適用の組み合わせにより、充填
材へのマトリックスアルミニウム金属の浸透を促進する
ために必要なマグネシウムの総重量％の減少できるとと
もに、浸透が生じる温度を低下させることができる。更
に、マグネシウムが存在するために生成する望ましくな
い金属間化合物の量も最少に抑えることもできる。
一種以上の補助合金元素の使用及び周囲ガス中の窒素濃
度も、所定温度でのマトリックス金属の窒化の程度に影
響する。例えば、合金に含ませるか又は合金の表面に置
く亜鉛若しくは鉄等の補助合金元素を使用して、浸透温
度を低下し、それにより、窒化物の生成量を減少でき、
一方、ガス中の窒素濃度を増加すると窒化物の生成を促
進できる。
合金に含まれ及び／又は合金の表面に置がれ及び／又は
充填材若しくはプレフォーム材に結合させたマグネシウ
ムの濃度も、所定温度での浸透の程度に影響する傾向が
ある。その結果、マグネシウムがプレフォーム又は充填
材とほとんど直接接触しない場合には、少なくとも約３
重量％のマグネシウムを合金に含ませることが好ましい
、１重量％のように、この量未満の合金含量では、浸透
には、より高温のプロセス温度又は補助合金元素が必要
な場合がある。（１）合金のマグネシウム含量のみを、
例えば、少なくとも約５重量％に増加する場合；及び／
又は（２）合金成分を充填材若しくはプレフォームの通
気性素材と混合するとき；及び／又は（３）亜鉛又は鉄
等の別の元素がアルミニウム合金に存在する時は、本発
明の自発浸透法を行うのに必要とする温度はもっと低く
てもよい。温度も、充填材の種類により異なる。−般的
に、自発的でかつ進行する浸透は、少なくとも約６７５
°Ｃ１好ましくは少なくとも約７５０〜８００’Ｃのプ
ロセス温度で生じる。１２００°Ｃを超える温度では、
一般的に、本方法には利点がないと思われ、特に有効な
温度範囲は、約６７５°Ｃ１好１２００℃であることが
判明した。しかしながら、原則として、自発浸透温度は
、マトリックス金属の融点を超え且つマトリックス金属
の蒸発温度未満である。更に、自発浸透温度は、充填材
の融点よりも低くなければならない。更に、温度が増加
するとともに、マトリックス金属と浸透雰囲気との間の
反応生成物が生成する傾向が増加する（例えば、アルミ
ニウムマトリックス金属と窒素浸透雰囲気の場合、窒化
アルミニウムが生成する場合がある）。このような反応
生成物は、金属マトリックス複合体の意図する用途によ
り、望ましいこともあれば、望ましくない場合もある。
更に、浸透温度を達成するために、電気抵抗加熱が一般
的に使用される。
しかしながら、マトリックス金属が溶融状態となり、自
発浸透に悪影響を及ぼさない加熱手段であれば、本発明
で使用することができる。
本発明の方法においては、例えば、通気性充填材又はプ
レフォームが、プロセス中の少なくともある時点で窒素
含有ガスの存在下で、溶融アルミニウムと接触状態とな
る。この窒素含有ガスは、ガスの連続流を充填材若しく
はプレフォーム及び／又は溶融アルミニウムマトリック
ス金属の少なくとも一つと接触を維持することにより供
給できる。窒素含有ガスの流量は重要ではないけれども
、合金マトリックスにおける窒化物の生成により雰囲気
から損失する窒素を補償するに十分であり、且つ溶融金
属を酸化する場合のある空気の進入を防止又は阻止する
に十分な流量であることが好ましい。
金属マトリックス複合体を形成する方法は、多種多様の
充填材に適用でき、どの充填材を選択するかは、マトリ
ックス合金、プロセス条件、溶融マトリックス合金と充
填材との反応性、充填材のマトリックス金属への相溶性
能力及び最終複合体製品に求められる性質等の因子によ
り異なる０例えば、アルミニウムがマトリックス金属の
場合、適当な充填材としては、（ａ）酸化物、例えば、
アルミナ；（ｂ）炭化物、例えば、炭化珪素；（Ｃ）硼
化物、例えば、アルミニウムドデカポライド；及び（ｄ
）窒化物、例えば、窒化アルミニウムが挙げられる。充
填材が溶融アルミニウムマトリックス金属と反応する傾
向がある場合には、浸透時間及び温度を最少限度上する
か、又は充填剤に非反応性被覆を設けることにより適応
できる。充填材は、カーボン又は他の非セラミック材料
等の基材を包含し、この基材は侵食又は分解から保護の
ためにセラミック被膜を有している。適当なセラミック
被膜としては、酸化物、炭化物、硼化物及び窒化物が挙
げられる。零発、明の方法に用いるのに好ましいセラミ
ックとしては、粒子状、板状、ウィスカー状及び繊維状
のアルミナ及び炭化珪素が挙げられる。繊維は、不連続
（細断した形態）でも又はマルチフィラメントトウ等の
連続フィラメントでもよい。更に、充填材又はプレフォ
ームは、均一でも又は不均一でもよい。
ある種の充填材が、同様な化学組成を有する充填材に比
較して増進された浸透を示すことが見出された０例えば
、粉砕されたアルミナ体は、ＭａｒｃＳ、　Ｎｅｗｋｉ
ｒｋ　ｅｔ　ａｌの名前で１９８７年１２月１５日に発
行された我々の（Ｃｏｍｍｏｎｌｙ　Ｏｗｎｅｄ）米国
特許第４．７１３，３６０号（発明の名称：新規なセラ
ミックス物質及びその製造法）（この全開示は参照とし
て本明細書に明らかに含める。この特許に対応する外国
出願は、出願番号０．１５５．８３１号として１９８５
年９月２５日にヨーロッパ特許庁で刊行されている）に
一般的に開示されている方法により作られた。
この特許は、気相酸化で・反応して酸化反応生成物を生
成する溶融親前駆体（ｐａｒｅｎｔ　ｐｒｅｃｕｒｓｏ
ｒ）金属の酸化反応生成物して成長した自己支持性セラ
ミック体を製造する方法を開示している。溶融金属は、
形成された酸化反応生成物を通して移動し、酸化剤と反
応し、それにより所望なら相互連結した金属成分を含む
ことができるセラミック多結晶体を連続的に出現させる
。このプロセスは、親金属と合金を作る１種又はそれ以
上の微量成分を使用することによって、増進され、ある
場合には可能になる。例えば、空気中でアルミニウムを
酸化する場合に、マグネシウム及びシリコンをアルミニ
ウムと合金を作らせアルファアルミナセラミック構造を
作ることが望ましい。
同様な酸化現象は、１９８６年１月１７日に出ｉｆｆさ
れた我々の米国特許出願筒８１９，３９７号に記載され
ているようにセラミック複合体の製造に使用されていた
。この出願は、１９８５年２月４日に出願された出願第
８１９．３９７号の一部継続出願であり、共にＭａｒｃ
　Ｓ、Ｎｅｗｋｉｒｋ　ｅｔ　ａｌの名前で出願され、
発明の名称：コンボジットセラミック物品及びその製造
法である（この特許に対応する外国出願は、出願番号筒
０．１９３，２９２号として１９８６年９月３日にヨー
ロッパ特許庁で刊行されており、この全開示は参照とし
て本明細書に明らかに含める）、これらの出願は、充填
材（例えば、炭化珪素粒子充填材又はアルミナ粒子充填
材）の通気性素材中へ親金属前駆体から酸化反応生成物
を成長させ、それによりセラミックマトリックスで充填
材を浸透又は埋め込みすることにより自己支持性セラミ
ック複合体を製造するための新規な方法を開示している
。
しかしながら、得られた複合体は、定義された又は予め
設定された形状、形又は配置を持っていない。
セラミック又はセラミック複合体物質の通気性素材の完
全なマトリックス金属浸透は、前記した我々の出願中の
米国特許出願の方法により製造された粉砕又は微粉砕さ
れた物体を使用することにより、より低い浸透温度及び
／又はより短い浸透時間で生じる。更に、本発明はセラ
ミック又はセラミック複合体を一緒に結合することを意
図しており、この物体は上記酸化反応成長プロセスによ
り製造される。特に、親金属と酸化剤との酸化反応生成
物からなるセラミック又はセラミック複合体も一緒に結
合できる。
充填材のサイズ及び形状は、複合体において望ましい性
質を得るのに必要されるいずれのものでもよい。従って
、浸透は充填材の形状によっては制限されないので、充
填材は、粒子状、ウィスカー状、板状又は繊維状でよい
０球体、小管、ペレット、耐火繊維布等の他の形状を用
いてもよい。
更に、大きな粒子の場合よりは小さい粒子の素材を完全
に浸透させるには温度を高めるか又は時間を長くするこ
とが必要な場合があるが、浸透は、充填材のサイズによ
っては制限されない、浸透されるべき充填材（プレフォ
ームに賦形した）の素材は、通気性でなければならない
（即ち、溶融マトリックス金属透過性及び浸透雰囲気透
過性）。
溶融マトリックス金属を充填材の素材に押し込むか又は
押し入れるために圧力の使用に依存しない本発明による
金属マトリックス複合体を形成する方法は、高い充填材
体積％及び低い多孔率を有する実質的に均一な金属マト
リックス複合体を製造することが可能である。充填材の
多孔率がより小さい最初の素材を使用することにより、
及び／又は種々のサイズの粒子を利用することによって
より高い粒子充填効率を与えることにより、充填材の体
積分率をより高めることができる。又、素材が、溶融合
金による浸透を禁止する閉孔を有する成形体又は完全に
密な構造に転換されないかぎり、充填剤の素材を圧縮又
は圧密化することにより、体積分率を高めることができ
る。
セラミック充填材の周囲へのアルミニウムの浸透とマト
リックスの形成の場合、アルミニウムマトリックスによ
るセラミック充填材の湿潤は、浸透機構の重要な要素の
場合がある。更に、低い処理温度では、金属の窒化は無
視できる程度又は極少量であり、窒化アルミニウムの生
成は金属マトリックスに分散した形態で不連続相が極少
量が生成するだけである。温度範囲の上限に接近するに
つれて、金属の窒化はもっと生じ易くなる。従って、金
属マトリックスにおける窒化物権の量は、浸透が生じる
プロセス温度を変えることにより制御できる。窒化物生
成がより顕著になる特定のプロセス温度も、使用される
マトリックスアルミニウム合金、充填材の体積に対する
該合金の量、浸透されるべき充填材及び浸透雰囲気の窒
素濃度等の因子により異なる。例えば、一定のプロセス
温度での窒化アルミニウム生成の程度は、合金が充填材
を湿潤する能力の減少及び雰囲気の窒素濃度の増加とと
もに増加するものと思われる。
従って、複合体の形成中に金属マトリックスの構造を作
り出し、得られる生成物に特定の特性を付与することが
可能である。一定の系の場合、プロセス条件を、窒化物
生成を制御するように選択することができる。窒化アル
ミニウム相を含有する複合体生成物は、生成物に対して
好ましいか又はその性能を向上できるある種の性質を示
す、更に、アルミニウム合金を自発浸透させるための温
度範囲は、使用するセラミックにより異なってもよい。
充填材としてアルミナを用いる際、窒化物が著しく生成
することによりマトリックスの延性が減少しないことが
望ましい場合には、浸透温度は、好ましくは約１０００
°Ｃを超えてはならない、延性がもっと小さく且つ剛さ
の大きなマトリックスを有する複合体を製造することが
望ましい場合には、１０００″Ｃを超える温度を用いて
もよい。炭化珪素を充填材として用いるときには、アル
ミニウム合金は、充填剤としてアルミナを使用するとき
よりは窒化の程度が小さいので、炭化珪素に浸透させる
には、より高い温度である約１２００’Ｃを用いてもよ
い。
更に、マトリックス金属の溜を用いて、充填材を確実に
完全に浸透させたり及び／又はマトリックスの第−源と
は異なる組成を存する第二金属を供給することが可能で
ある。即ち、ある場合には、マトリックス金属の第−源
とは組成が異なるマトリックス金属を溜に用いることが
望ましい場合がある０例えば、アルミニウム合金をマト
リックス金属の第−源として用いる場合、実際に処理温
度で溶融するいずれの他の金属又は金属合金を溜金属と
して用いてもよい。溶融金属は互いに非常によく混和す
ることがあり、この際、混合が生じるに十分な時間があ
る限り、溜金属はマトリックス金属の第−源と混合する
。従って、マトリックスの第−源とは異なる組成の溜金
属を用いることにより、種々の操作要件を満たすように
金属マトリックスの性質を合わせ、それにより、金属マ
トリックス複合体の性質を作り出すことができる。
又、本発明と組み合わせてバリヤーを使用することもで
きる。具体的には、本発明で使用するバリヤー手段は、
充填材の規定された表面境界を超えて、溶融マトリック
ス合金（例えば、アルミニウム合金）が移動、動き等を
するのを妨害、阻止、防止又は終了させるいずれかの適
当な手段でよい。
適当なバリヤー手段としては、本発明のプロセス条件下
で、一体性を維持し、揮発せず且つ好ましくは本発明で
使用するガスを透過するとともに、セラミック充填材の
規定された表面を超えて連続して浸透又はその他の動き
をするのを局部的に阻止、停止、妨害、防止等をするこ
とが可能な材料、化合物、元素、組成物等が挙げられる
。
適当なバリヤー手段としては、用いられるプロセス条件
下で移動している溶融金属によって実質的に湿潤されな
い材料が挙げられる。この種のバリヤーは、溶融マトリ
ックス合金に対してはとんど親和性を示さず且つ溶融マ
トリックス金属を充填材の規定された表面境界を超えて
は実質的に移動させない、バリヤーは、金属マトリック
ス複合体製品の最終機械加工又は研磨の必要性を減少さ
せる。上記したように、このバリヤーは、通気性若しく
は多孔性であるか又は穴あけにより通気性にして、ガス
を溶融マトリックス合金に接触させることができなけれ
ばならない。
アルミニウムマトリックスに特に有効なバリヤーの適当
なものとしては、炭素、特に黒鉛として知られている結
晶性同素体状炭素を含有するものが挙げられる。黒鉛は
、説明したプロセス条件下では、溶融アルミニウム合金
によっては実質的に湿潤されない、特に好ましい黒鉛と
しては、グラフオイル（Ｇｒａｆｏｉｌ）　（ユニオン
カーバイド社の登録商標）として販売されている黒鉛テ
ープ製品が挙げられる。黒鉛テープは、充填材の規定さ
れた表面境界を超えて溶融アルミニウム合金が移動する
のを防止するシーリング性を示す。又、黒鉛テープは、
耐熱性であり且つ化学的に不活性である。
グラフオイルは可撓性、適合性（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ
）、従型性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）　、弾性（ｒｅ
ｓｉｌｉｅｎｔ）である。
グラフオイル黒鉛テープは、バリヤーの用途に適合する
ように種々の形状に作製することができる。
しかしながら、黒鉛バリヤー手段は、充填材又はプレフ
ォームの周囲及び境界に、スラリー、ペースト又は塗膜
としてでも用いることができる。グラフオイルは、可撓
性黒鉛シートの形態であるので特に好ましい。使用に際
して、この紙様黒鉛は、充填材の周囲に簡単に成形され
る。
窒素雰囲気におけるアルミニウム金属マトリックス合金
に関する他の好ましいバリヤーとして、このバリヤー材
を用いたときに使用する一定のプロセス条件下で、溶融
アルミニウム金属合金により一般的に湿潤されない遷移
金属硼化物〔例えば、二硼化チタン（ＴｉＢｚ）　〕で
ある。この種のバリヤーの場合、プロセス温度は約８７
５°Ｃを超えてはならず、この温度を超えると、バリヤ
ー材の有効性が低下し、実際に、温度を上げるとバリヤ
ーへの浸透が生じる。遷移金属硼化物は、−船釣には粒
状（１〜３０ミクロン）である。バリヤー材は、スラリ
ー又はペーストの形態で、好ましくはプレフォームとし
て賦形したセラミック充填材の通気性素材の境界に適用
してもよい。
窒素雰囲気におけるアルミニウム金属マトリックス合金
に関する他の好ましいバリヤーとして、充填材の外表面
上にフィルム又は層として適用される低揮発性有機化合
物が挙げられる。窒素中、特に本発明のプロセス条件で
焼成すると、有機化合物が分解してカーボンスート（ｓ
ｏｏｔ）フィルムが残る。有機化合物は、塗装、噴霧、
浸漬等の従来の手段により適用できる。
更に、微粉砕した粒状物質は、粒状物質への浸透が充填
材への浸透より遅い速度で生じる限り、バリヤーとして
機能することができる。
したがって、バリヤー手段は、規定された表面境界をバ
リヤー手段の層で被覆する等の何れかの適当な手段によ
り適用できる。このようなバリヤー手段の層は、塗装、
浸漬、スクリーン印刷、蒸着、又は液体、スラリー若し
くはペーストの形態でバリヤー手段に塗布することによ
り、又は揮発性バリヤー手段のスパッタリングにより、
又は固形粒子バリヤー手段の層を単に付着させることに
より、又はバリヤー手段の固形薄シート若しくはフィル
ムを、規定された表面境界上に通用することにより適用
できる。所定の位置にバリヤー手段を用いた場合、浸透
マトリックス金属が規定された表面境界に到達し且つバ
リヤー手段に接触すると、自発浸透が実質的に終了する
。
（以下余白） 〔実施例〕 以下、実施例により種々の態様を説明する。しかしなが
ら、実施例は、本発明を説明するものであって、特許請
求の範囲に記載した本発明の範囲を限定するものではな
い。
災旌班土 ２個の自己支持性セラミック複合体を、上記した我々の
出願中の米国特許出願第８１９，３９７号に開示された
ものと同様のプロセスから形成した。特に、結合される
べきセラミック複合体を、アルミナからなる充填材の塊
中へのアルミナ酸化反応生成物の成長により形成した（
例えば、アルミナ／アルミナセラミック複合体を形成し
た）、第１図は、金属マトリックス複合体をその間に使
用して２個のセラミック複合体を一緒に結合するために
使用された組立体を断面で示す。結合されるべきセラミ
ック複合体１の表面を清浄にした。この清浄は、湿った
研磨パッドで結合表面を磨くことによって行った。通気
性素材２を上記結合表面に接触させて置いた。通気性素
材は、窒化マグネシウムの約２０％濃度水溶液中で、Ｎ
ｏｒｔｏｎ　Ｃｏ、により供給され３８　Ａｌｕｎｄｕ
ｍの商品名で販売されている２２０グリッドアルミナ粒
子のスラリー混合物を作ることにより作成した。次いで
、このスラリーを、新たに清浄にした結合表面のそれぞ
れの上に約０．５ｍｍの厚さで適用した。約０．５ｎｕ
ａの厚さを有する、約１０重量％のシリコン及び約３重
量％のマグネシウムからなるマトリックス金属アルミニ
ウム合金の箔又は板３を、複合体１の一つの湿潤スラリ
ーの上に置いた。他のスラリー被覆したセラミック複合
体１を、結合されるべき組立体を形成するために、箔又
は板３の上に置いた。次いでスラリーを乾燥した。耐火
物床５を含むるつぼ又はボート４を製造した。組立体１
２をボート又はるつぼ４内の耐火物床５の上に置いた。
耐火物床は商業的に入手できるグリッドアルミナであっ
た。更に、使用した床は限定されるものではなく、ステ
ンレススチール類の耐火物板をそれに置き換えることが
できる。更に、ボートの組成は、ボートが結合又は浸透
プロセスの間に非反応性でなではならない点を除いて限
定されない。
組立体１２を含むボート４を制御された雰囲気の炉の中
へ置いた。窒素源を加熱の間窒素が炉を通過するように
供給した。炉を約９００°Ｃの温度にまでした。この温
度を約１時間維持し、その間にアルミナ合金３が各通気
性素材２中へ自発浸透した。
自発浸透の後、炉を室温まで自然冷却した。組立体１２
を炉から取り出し、堅い結合が物体１の間に達成された
ことが観察された。
１００倍で撮った顕微鏡写真である第２図に示されるよ
うに、浸透性充填材中へのアルミニウム合金の自発浸透
は、アルミニウム合金とセラミック複合体との間の高密
度の実質的に欠陥のない結合を与える。特に、領域６は
第１図の下側のセラミック複合体１に対応する。領域７
は、通気性素材２中への合金３の自発浸透により形成さ
れたマトリックス金属複合体からなる。領域８は、金属
マトリックス複合体を形成するために使用されなかった
残留マトリックス金属（例えば、マトリックス金属のカ
ーカス）に対応する。マトリックス金属３が通気性素材
２のそれぞれに浸透していることが注目される。従って
、他の金属マトリックス複合体が親金属のカーカス（第
２図に示されていない）に結合し、順繰りに第２図に示
されていない第二の物体１に結合する。かくして、得ら
れた結合された材料は、上から下への順序で、第１図に
示すように、第一の結合されるべき物体、第一の金属マ
トリックス複合体、マトリックス金属のカーカス、第二
の金属マトリックス複合体、及び第二の結合されるべき
物体からなる。更に、所望ならば、充填材／マトリック
ス金属の比は、より多い又はより少ないマトリックス金
属を与えるように調節できる（例えば、所望により、マ
トリックス金属カーカスは実質的に完全に除くことがで
きる）。
実詣１ 実施例１に記載した種類の２個のセラミック複合体を、
適用したスラリーがＮｏｒｔｏｎ　Ｃｏ、から購入した
溶解アルミナ生成物であるＥＬ　Ａｌｕｎｄｕｉを追加
物質として含んだ以外は、実施例１に於けると同じ材料
を使用して結合した。同様の組立体１２を形成し、実施
例１に従って炉の中に置き加熱した。
次いで炉を冷却し、そこから組立体１２を取り出した。
物体１は一緒に堅く結合していたことが観察された。
実施例２は従って作られた結合の１００倍で撮った顕微
鏡写真である第３図に示されるように、結合は高密度で
実質的に欠陥がなかった。特に、第３図の領域９〜１１
は、第３図の領域１０がＥＬ　Ａｌｕｎｄｕｍを含む他
は、それぞれ第２図の領域６〜８に対応している。
上記の実施例は特別のものについて記載したが、これら
の実施例の種々の変形は当業者にとって可能であり、全
てのこのような変形は本発明の範囲内であると考えるべ
きである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、実施例１により処理される物質の組立体の断
面図であり、 第２図は、実施例１により形成された結合の断面の構造
を示す、図面に代わる写真（１００倍の顕微鏡写真）で
あり、 第３図は、実施例２により形成された結合の断面の構造
を示す１図面に代わる写真（１００倍の顕微鏡写真）で
ある。 １：複合体、２：通気性素材、３ニアルミニウム合金、
４：るつぼ又はボート、５：耐火物床。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、充填材の素材及びプレフォームから実質的になる群
    から選ばれた少なくとも１種の材料からなる通気性材料
    を、少なくとも２個の結合させるべき物体の少なくとも
    一部の間に置き、 前記した少なくとも２個の結合物体のそれぞれの少なく
    とも一部を前記通気性素材と接触させ、通気性素材の少
    なくとも一部に溶融マトリックス金属を自発浸透させ、 溶融マトリックス金属を冷却することにより前記した少
    なくとも２個の結合物体を一緒に結合することを特徴と
    する複数の物体を一緒に結合する方法。 ２、充填材の素材及びプレフォームから実質的になる群
    から選ばれた少なくとも１種の物質からなる浸透性物質
    を、結合させるべき各物体の表面の少なくとも一部と接
    触させ、 前記浸透性素材の少なくとも一部に溶融マトリックス金
    属を自発浸透させて浸透性素材に所望の範囲まで浸透さ
    せ、そして、 溶融マトリックス金属を冷却することによって結合させ
    るべき各物体を一緒に結合する金属マトリックス複合体
    を形成することからなる、複数の物体を一緒に結合する
    方法。 ３、結合させるべき物体が、セラミック、セラミック複
    合体、ガラス、セルメット、金属、金属複合体及びそれ
    らの組み合わせからなる群から選ばれた少なくとも１種
    からなる請求項１記載の方法。 ４、更に、前記通気性素材をスラリーで適用することか
    らなる請求項１記載の方法。 ５、更に、少なくとも通気性素材を窒素からなる浸透雰
    囲気と接触させることからなる請求項１記載の方法。 ６、更に、浸透増進剤前駆体を少なくとも前記通気性素
    材に供給することからなる請求項１記載の方法。 ７、更に、マトリックス金属を浸透性充填材で実質的に
    取り囲むことからなる請求項１記載の方法。 ８、マトリックス金属を充填材を越えて浸透させ、そし
    て前記結合させるべき物体と接触させる請求項１記載の
    方法。
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