JPH02310329A - 粒子分散型複合材の製造方法 - Google Patents
粒子分散型複合材の製造方法Info
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、コスト的に有利な溶湯鍛造法により、強度お
よび耐摩耗性の優れた粒子分散型複合材の製造方法に関
するものである。
よび耐摩耗性の優れた粒子分散型複合材の製造方法に関
するものである。
（従来の技術とその課題〕
無機質繊維または粒子を強化材として金属に複合した複
合材の製造方法の一つとしてプリフォーム（多孔質成形
体）にマトリックス金属溶湯を加圧下で含浸させる溶湯
鍛造法がある。この溶湯鍛造法においては、アルミナ、
アルミナシリカなどの短繊維やＳＩＣ（Ｗ）、ＫｚＯ−
６ＴｉＯｚ（Ｗ）などのウィスカー或いはセラミック粒
子、金属粒子などの粒子をプリフォームに成形する必要
がある。
合材の製造方法の一つとしてプリフォーム（多孔質成形
体）にマトリックス金属溶湯を加圧下で含浸させる溶湯
鍛造法がある。この溶湯鍛造法においては、アルミナ、
アルミナシリカなどの短繊維やＳＩＣ（Ｗ）、ＫｚＯ−
６ＴｉＯｚ（Ｗ）などのウィスカー或いはセラミック粒
子、金属粒子などの粒子をプリフォームに成形する必要
がある。
このプリフォームは溶湯の浸入圧に耐える強度と所望の
Ｖｆ（粒子含有率）にコントロールされることが必須の
条件とされている。ところで上記の短繊維やウィスカー
はその価格が高価であるがＶｊ５〜３５％程度のプリフ
ォームが比較的容易に作製できるため多（用いられてい
る。一方粒子は上記の繊維に比して安価であり、かつ形
状粒径などの品種の選択の自由度が大きいことからプリ
フォームとして有利である。
Ｖｆ（粒子含有率）にコントロールされることが必須の
条件とされている。ところで上記の短繊維やウィスカー
はその価格が高価であるがＶｊ５〜３５％程度のプリフ
ォームが比較的容易に作製できるため多（用いられてい
る。一方粒子は上記の繊維に比して安価であり、かつ形
状粒径などの品種の選択の自由度が大きいことからプリ
フォームとして有利である。
しかしながら、この粒子については繊維のような相互の
からみ合いがないため従来の湿式圧粉や、湿式吸引など
のプリフォームの製法ではＶｆが５０％以上にもなり溶
湯鍛造法で溶湯を含浸させることは不可能であり複合材
の製造はできなかった。
からみ合いがないため従来の湿式圧粉や、湿式吸引など
のプリフォームの製法ではＶｆが５０％以上にもなり溶
湯鍛造法で溶湯を含浸させることは不可能であり複合材
の製造はできなかった。
本発明は、上記の問題について検討の結果、セラミック
粒子、金属粒子などの安価な粒子を用いて溶湯鍛造が可
能であり、かつＶＪが調整でき、しかも粒子の分散状態
をコントロールしたプリフォームを作製可能にして強度
および耐摩耗性の優れた複合材を製造する方法を開発し
たものである。
粒子、金属粒子などの安価な粒子を用いて溶湯鍛造が可
能であり、かつＶＪが調整でき、しかも粒子の分散状態
をコントロールしたプリフォームを作製可能にして強度
および耐摩耗性の優れた複合材を製造する方法を開発し
たものである。
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、セ
ラミック粒子または金属粒子からなる粒子状物質と粒子
状有機物質およびバインダーからなるプリフォームを焼
成し、次いで該プリフォームに金属溶湯を含浸せしめる
ことを特徴とする粒子分散型複合材の製造方法である。
ラミック粒子または金属粒子からなる粒子状物質と粒子
状有機物質およびバインダーからなるプリフォームを焼
成し、次いで該プリフォームに金属溶湯を含浸せしめる
ことを特徴とする粒子分散型複合材の製造方法である。
すなわち本発明は、目的とするセラミックまたは金属粒
子に、高温加熱により分解してカーボン等の残らない有
機物粉末を所望のｖｆに見合った分量を加えて均一に分
散させ、これに焼成によりプリフォームに強度を与える
無機バインダーを加えて所望の形状にプリフォームに成
形する０次にこれを焼成すると有機粉末が熱分解気化し
て空隙となると共にバインダーによる粒子の結合は強化
されて、所望のＶｆでかつ溶湯鍛造に耐える強度を持つ
プリフォームができ、これに金属溶湯を含浸せしめて複
合材が得られる。
子に、高温加熱により分解してカーボン等の残らない有
機物粉末を所望のｖｆに見合った分量を加えて均一に分
散させ、これに焼成によりプリフォームに強度を与える
無機バインダーを加えて所望の形状にプリフォームに成
形する０次にこれを焼成すると有機粉末が熱分解気化し
て空隙となると共にバインダーによる粒子の結合は強化
されて、所望のＶｆでかつ溶湯鍛造に耐える強度を持つ
プリフォームができ、これに金属溶湯を含浸せしめて複
合材が得られる。
また本発明は、上記のプリフォームを作製する際に、プ
リフォームの外側から中心に向って段階的にＶｆを小さ
くするかまたは粒子径を粗粒子から細粒子に変化させた
粒子を用いることにより、外側から中心に向って、Ｖｊ
または粒子の配置を小さくしたり、大きくしたりするこ
とが可能であり、これに金属溶湯を含浸させると、外側
と中心部において機械的性質の異なる複合材が製造でき
る。
リフォームの外側から中心に向って段階的にＶｆを小さ
くするかまたは粒子径を粗粒子から細粒子に変化させた
粒子を用いることにより、外側から中心に向って、Ｖｊ
または粒子の配置を小さくしたり、大きくしたりするこ
とが可能であり、これに金属溶湯を含浸させると、外側
と中心部において機械的性質の異なる複合材が製造でき
る。
しかして本発明においてセラミック粒子は、アルミナ、
ＳｉＣ，５ｉＮａ、Ｋ、０・６ Ｔ ｉ ｚ、Ｃｒ 、
０．．８４Ｃなどが使用でき、金属粒子はＷｌＣｕなど
が用いられ、また粒子状有機物質としては、ポリエステ
ル、ポリエチレンなどが使用でき、さらにバインダーと
しては、コロイダルシリカなどが使用できる。なお金属
溶湯としては、アルミニウム、または通常の溶湯鍛造に
用いられるアルミニウム合金が適用できる。
ＳｉＣ，５ｉＮａ、Ｋ、０・６ Ｔ ｉ ｚ、Ｃｒ 、
０．．８４Ｃなどが使用でき、金属粒子はＷｌＣｕなど
が用いられ、また粒子状有機物質としては、ポリエステ
ル、ポリエチレンなどが使用でき、さらにバインダーと
しては、コロイダルシリカなどが使用できる。なお金属
溶湯としては、アルミニウム、または通常の溶湯鍛造に
用いられるアルミニウム合金が適用できる。
以下に本発明の一実施例について説明する。
（Ａ） 平均粒子８０μ（７）ＳｉＣをＶ、ｆ３０％、
炭素短繊維５％、ＳＩＣウィスカー１％になるようにポ
リエステルの３０μ以下の粉末を加え均一に分散するよ
う混合した。これにワックス系のバインダーの水溶液を
加えた。
炭素短繊維５％、ＳＩＣウィスカー１％になるようにポ
リエステルの３０μ以下の粉末を加え均一に分散するよ
う混合した。これにワックス系のバインダーの水溶液を
加えた。
（Ｂ）次に平均粒径１０μのＳｉＣをＶｆ２０％になる
ようにポリエステルの平均粒径５０μの粉末を加えワッ
クス系バインダーの水溶液を加えた。
ようにポリエステルの平均粒径５０μの粉末を加えワッ
クス系バインダーの水溶液を加えた。
（Ｃ）また平均粒径２μのＳｉＣを７１１５％になるよ
うにポリエステルの平均粒径８０μの粉末を加えワック
ス系バインダーの水溶液を加えた。
うにポリエステルの平均粒径８０μの粉末を加えワック
ス系バインダーの水溶液を加えた。
これら（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の組成物をそれぞれ十分
に撹拌し、面積比でＡ：Ｂ：Ｃが２：３：５になるよう
に同軸に薄い鉄製リングを組み、底部は濾紙を敷いた容
器に収容し下から水分を吸引して脱水した。これがゲル
状になったところで鉄製リングを抜いて一体化し、さら
に吸引した後、外側のリングを抜いて不活性雰囲気中で
乾燥、加熱した。
に撹拌し、面積比でＡ：Ｂ：Ｃが２：３：５になるよう
に同軸に薄い鉄製リングを組み、底部は濾紙を敷いた容
器に収容し下から水分を吸引して脱水した。これがゲル
状になったところで鉄製リングを抜いて一体化し、さら
に吸引した後、外側のリングを抜いて不活性雰囲気中で
乾燥、加熱した。
加熱の過程でポリエステルが分解気化し、６００°Ｃで
５時間加熱により完全に固化し強度を有する複合プリフ
ォームが得られた。
５時間加熱により完全に固化し強度を有する複合プリフ
ォームが得られた。
この複合プリフォームを７５０°Ｃに加熱し、４５０℃
に加熱された型に設置し、７８０°Ｃの６０６１のアル
ミニウム合金溶湯を注ぎ、直ちに加圧し、保持冷却して
円柱状のハイブリット複合材を得た。この複合材を４５
０°Ｃで押出して丸棒状の製品とした。
に加熱された型に設置し、７８０°Ｃの６０６１のアル
ミニウム合金溶湯を注ぎ、直ちに加圧し、保持冷却して
円柱状のハイブリット複合材を得た。この複合材を４５
０°Ｃで押出して丸棒状の製品とした。
上記の丸棒の表面層を僅かに研削して引張り試験片とし
、また押出材表面を試験面として摩耗供試材とした。比
較のため平均粒径２μのＳｉＣを通常の方法によりＶｊ
２０％のプリフォームを作り溶湯鍛造後、押出して同様
の丸棒を作製して供試材とした。これらの供試材の組成
を第１表に示した。
、また押出材表面を試験面として摩耗供試材とした。比
較のため平均粒径２μのＳｉＣを通常の方法によりＶｊ
２０％のプリフォームを作り溶湯鍛造後、押出して同様
の丸棒を作製して供試材とした。これらの供試材の組成
を第１表に示した。
第１表
上記の供試材について、鋳鉄製リングに試片を押付け、
荷重８９ＯＮ、リング周速１．５ｍ／ｓ、潤滑油スニソ
チＧＳＤ、油温１００°Ｃ１摩擦距離３．６−とし摩耗
試験を行ない、その摩耗減量を測定した。この結果を第
２表に示す。
荷重８９ＯＮ、リング周速１．５ｍ／ｓ、潤滑油スニソ
チＧＳＤ、油温１００°Ｃ１摩擦距離３．６−とし摩耗
試験を行ない、その摩耗減量を測定した。この結果を第
２表に示す。
第２表
表から明らかなように試料Ｉの本発明によるものは耐摩
耗性を目的として表層に粗大粒子とＳｉＣ（Ｗ）および
固体潤滑として炭素繊維を混合した組織としたため若干
強度が低いが摩耗減量、摩擦係数共に、通常の溶湯鍛造
法で得られた比較材に比べて著しく優れていることが判
る。
耗性を目的として表層に粗大粒子とＳｉＣ（Ｗ）および
固体潤滑として炭素繊維を混合した組織としたため若干
強度が低いが摩耗減量、摩擦係数共に、通常の溶湯鍛造
法で得られた比較材に比べて著しく優れていることが判
る。
以上に説明したように本発明によれば、高価な繊維を使
用せず、安価な粒子を使用して量産性のある溶湯鍛造法
により、強度、耐摩耗性の優れた複合材が得られ、かつ
プリフォームの複合化、ハイブリッド化により種々の複
合材が得られるなど工業上顕著な効果を奏するものであ
る。
用せず、安価な粒子を使用して量産性のある溶湯鍛造法
により、強度、耐摩耗性の優れた複合材が得られ、かつ
プリフォームの複合化、ハイブリッド化により種々の複
合材が得られるなど工業上顕著な効果を奏するものであ
る。
Claims (3)
- （１）セラミック粒子または金属粒子からなる粒子状物
質と粒子状有機物質およびバインダーからなるプリフォ
ームを焼成し、次いで該プリフォームに金属溶湯を含浸
せしめることを特徴とする粒子分散型複合材の製造方法
。 - （２）プリフォームは外側から中心に向かって段階的に
Ｖｆが小さいものを用いることを特徴とする請求項１記
載の粒子分散型複合材の製造方法。 - （３）プリフォームは外側から中心に向って段階的に粗
粒子から細粒子に変化したものを用いる；とを特徴とす
る請求項１記載の粒子分散型複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12989889A JPH02310329A (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 粒子分散型複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12989889A JPH02310329A (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 粒子分散型複合材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02310329A true JPH02310329A (ja) | 1990-12-26 |
Family
ID=15021101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12989889A Pending JPH02310329A (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 粒子分散型複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02310329A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005097534A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-04-14 | Nissin Kogyo Co Ltd | 炭素繊維複合材料及びその製造方法、炭素繊維複合成形品及びその製造方法、炭素繊維複合金属材料及びその製造方法、炭素繊維複合金属成形品及びその製造方法 |
| JP2005179519A (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Nissin Kogyo Co Ltd | 炭素繊維複合材料及びその製造方法、炭素繊維複合成形品及びその製造方法、炭素繊維複合金属材料及びその製造方法、炭素繊維複合金属成形品及びその製造方法 |
| JP2005179120A (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Nissin Kogyo Co Ltd | 炭素繊維複合材料及びその製造方法、炭素繊維複合金属材料及びその製造方法 |
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| JP2006291229A (ja) * | 2006-08-07 | 2006-10-26 | Nissin Kogyo Co Ltd | 炭素繊維複合金属材料及びその製造方法、炭素繊維複合金属成形品及びその製造方法 |
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| US7438970B2 (en) | 2004-05-24 | 2008-10-21 | Nissin Kogyo Co., Ltd. | Carbon fiber composite material and method of producing the same, carbon fiber-metal composite material and method of producing the same, and carbon fiber-nonmetal composite material and method of producing the same |
| US8377547B2 (en) | 2004-07-16 | 2013-02-19 | Nissin Kogyo Co., Ltd. | Carbon fiber-metal composite material and method of producing the same |
-
1989
- 1989-05-23 JP JP12989889A patent/JPH02310329A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8053506B2 (en) | 2003-07-23 | 2011-11-08 | Nissin Kogyo Co., Ltd. | Carbon fiber composite material and method of producing the same, formed product of carbon fiber composite and method of producing the same, carbon fiber-metal composite material and method of producing the same, and formed product of carbon fiber-metal composite and method of producing the same |
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| JP2006291229A (ja) * | 2006-08-07 | 2006-10-26 | Nissin Kogyo Co Ltd | 炭素繊維複合金属材料及びその製造方法、炭素繊維複合金属成形品及びその製造方法 |
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| JP4550783B2 (ja) * | 2006-08-07 | 2010-09-22 | 日信工業株式会社 | 炭素繊維複合金属材料の製造方法、炭素繊維複合金属成形品の製造方法 |
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