JPH03111527A

JPH03111527A - 炭化珪素含有アルミニウム合金の製造方法

Info

Publication number: JPH03111527A
Application number: JP22507289A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Yamauchi; 山内　英俊; Satoru Takenaka; 悟竹中
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1991-05-13
Anticipated expiration: 2015-05-29
Also published as: JP3045395B2

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］本発明はセラミックス含有合金の製造方法に関し、特に
炭化珪素含有合金の製造方法に関するものである。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］従来、
各種のセラミックス粒子を各種の金属中に分散させて優
れた特性を有する金属化合物を合成する試みがなされて
いる。例えば、炭化珪素粒子を溶融状態のアルミニウム
ーシリコン合金に分散させることが試みられており、こ
うして得た炭化珪素含有アルミニウム合金においては、
アルミニウムーシリコン合金が本来有する良好な鋳造性
、溶接性、軽量性等に加えて、更に強度に優れた合金と
なることが期待され、自動車のエンジンの構成材料等と
して有望視されている。

ところが、炭化珪素粒子は極めて凝集し易く、凝集した
ままの炭化珪素粒子を溶融状態のアルミニウムーシリコ
ン合金中に分散させると、添加した炭化珪素の一部が不
均一な凝集状態のまま混在する炭化珪素含有アルミニウ
ム合金となってしまい、理論的に期待される強度の向上
率に比べて、僅かな強度しか向上させることができない
という問題があり、未だ実用化されていない。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、その目
的は、炭化珪素粉末を凝集させることなく極めて微粒な
状態で簡便かつ均一に金属中に分散させることの可能な
炭化珪素含有合金の製造方法を捷供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］上記課題を解決
するために本発明は、炭化珪素粉末の凝集部分を粉砕に
よって凝集前の状態に復元した後、これを溶融状態の金
属中に分散させた。

炭化珪素粉末は金属中に分散される直前に、粉砕により
凝集状態を解かれて一次粒子に復元されるため、溶融状
態の金属中に十分に分散され、均一な炭化珪素含有合金
が得られる。

前記炭化珪素粉末としてはα型及びβ型のいずれの炭化
珪素をも用いることができる。炭化珪素の配合割合は、
金属がアルミニウムの場合、アルミニウム１００重量部
に対して、１〜３０重量部の範囲である。配合割合が１
重量部未満では、得られる炭化珪素含有合金の強度の向
上が望めず、３０重量部を超えると、炭化珪素のアルミ
ニウムへの均一な分散が困難となる。

前記金属としては、アルミニウム、マグネシウム、銅等
の金属の他、アルミニウムーシリコン合金、マグネシウ
ム合金等の二種以上の金属の合金があげられる。

炭化珪素粉末の粉砕には、気流粉砕と機械粉砕とがあり
、気流粉砕は、乱流を発生させ、これにより粒子を互い
に衝突させて凝集状態の粗大粒子を一次粒子化する気流
粉砕機等によってなされる。

この気流粉砕によって、炭化珪素粉末の凝集部分が一次
粒子に復元される。この方法は、一次粒子の平均粒径が
１．０μｍ以下の微粉においても極めて効率良く一次粒
子に分散でき、これを気体と共に所定の金に？ｇｔａ中
にバブリングすることが可能である。

また、機械粉砕は、粒子の凝集体を機械的媒体との接触
によって一次粒子化するＣＦミル、ボールミル、乾式ア
トライター等の機械粉砕機によってなされる。この方法
は、機械粉砕機の容器内で一次粒子化し、その状態で浮
遊している一次粒子を気体により容器外に移動させる。

その際の気体量は、気流粉砕と比べて少量で可能であり
、一般に０．２〜５０Ｎｆｆｉ／ｗｉｎのガス量である
。従って、気体が少ないことが好ましい場合に適してい
る。

本発明によれば、一次粒子の平均粒径が１．０μｍ以下
の場合に特に作用が高い。それは、平均粒径が１．０μ
ｍより小さいと、一次粒子が極めて凝集し易くなり、本
発明の粉砕工程を用いることで十分に一次粒子となり得
るからである。

一次粒子化された炭化珪素は不活性ガスと共に運ばれ、
溶融状態の金属中にバブリングされる。

そして、炭化珪素微粒子は溶融金属中に取り込まれ、不
活性ガスは溶融金属中から外部へ放散される。

溶融金属中に炭化珪素微粒子及び不活性ガスをバブリン
グする際に、溶融金属を高周波攪拌することが好ましく
、これにより添加された炭化珪素微粒子が溶融金属中に
均一に分散される。

炭化珪素微粒子を溶融金属中に均一に分散した後、溶融
金属を冷却することにより、目的とする炭化珪素含有合
金が得られる。

［実施例１並びに比較例１及び比較例２］以下に本発明
を具体化した実施例１並びに比較例１及び比較例２につ
いて説明する。

まず、第１図に示す本発明の実施に使用する装置につい
て説明すると、金属を溶融する分散容器１の周囲には、
加熱装置２と、溶融金属Ｍ中に添加された炭化珪素を分
散させるための高周波攪拌機３とが配設されており、分
散容器１の一側には気流粉砕機４が配設されている。

この気流粉砕機４は原料供給部４ａと粉砕部４ｂとから
なり、原料粉末Ｐは不活性ガスであるキャリヤガスによ
って原料供給部４ａから粉砕部４ｂに移送され、原料粉
末Ｐ中の凝集部分が粉砕部４ｂにおける気流により一次
粒子に復元される。

一次粒子化された原料粉末Ｐはキャリヤガスと共に気流
粉砕機４内から導入管５を介して分散容器１内の溶融金
属Ｍ中に導入される。

尚、本実施例では、気流粉砕機としてセイシン企業社製
の「コンパクトジェットミル」を使用した。また、分散
容器１は不活性雰囲気中に配置されている。

（実施例１）前記分散容器１内において、純度９９．９重量％のアル
ミニウム８０重量部と、金属カルシウム０．０５重量部
とを１０００℃に加熱して溶融させた。そして、平均粒
径が０．２〜０．３μｍのβ型炭化珪素粉末を気流粉砕
機４によってキャリヤガスとしてのアルゴンガス（７ｋ
ｇ／ｃＩＩ）と共に処理して、分散容器１内の熔融金属
Ｍ中に１時間バブリングすることにより、２０重量部の
β型炭化珪素粉末を溶融金属Ｍ中に混合した。バブリン
グ中及びパブ、リング終了後の１時間、溶融金属Ｍを高
周波攪拌機３にて攪拌した後、冷却して炭化珪素含有ア
ルミニウム合金を得た。

その強度をＪＩＳＢ７７７１号に基づく常温における引
張り試験によって測定した。その結果を表−１に示す。

（以下、余白）表−１（比較例１）前記分散容器１内において、純度９９．９重量％のアル
ミニウム８０重量部と、金属カルシウム０．０５重量部
とを１０００℃に加熱して溶融させ、この溶融金属中に
平均粒径が０．２〜０．３μｍのβ型炭化珪素粉末を気
流粉砕機４を介さずに、凝集部分を含有した状態でアル
ゴンガスと共に１時間かけてバブリングすることにより
、２０重量部のβ型炭化珪素粉末を溶融金属中に混合し
、実施例１と同様にして炭化珪素含有アルミニウム合金
を得た。

その強度測定結果を前記表−１に示す。

（比較例２）前記分散容器１内において、炭化珪素粉末を混合しない
前記実施例１と同様のアルミニウム、金属カルシウム配
合のアルミニウム合金を得た。

その強度測定結果を前記表−１に示す。

前記表−１から明らかなように、実施例１は、炭化珪素
を添加していない比較例２の約１．４倍に強度が向上し
ており、また、気流粉砕機４を使用せずに炭化珪素粉末
を添加した比較例１と比べても、約１９％の強度が向上
していることがわかる。

［実施例２並びに比較例３及び比較例４〕以下に本発明
を具体化した実施例２並びに比較例３及び比較例４につ
いて説明する。

まず、第２図に示す本発明の実施に使用する装置につい
て説明すると、金属を溶融する分散容器１の周囲には、
加熱装置２と、溶融金属Ｍ中に添加された炭化珪素を分
散させるための高周波撹拌機３とが配設されており、分
散容器１の一側には機械粉砕機６が配設されている。こ
の機械粉砕機６は原料供給部６ａと粉砕部６ｂとからな
り、原料粉末Ｐはキャリヤガスによって原料供給部６ａ
から粉砕部６ｂに移送され、原料粉末Ｐ中の凝集部分が
粉砕部６ｂにおける機械的媒体との接触により一次粒子
に復元される。一次粒子化された原料粉末Ｐはキャリヤ
ガスと共に機械粉砕ａ６内から導入管５を介して分散容
器１内の溶融金属Ｍ中に導入される。

尚、本実施例では、機械粉砕機６として三井三池化工機
（株）製の「乾式アトライター」を使用した。前記乾式
アトライターの使用にあたっては下記の条件で行った。

タンク容量４０１．ボール投入量３６β（ボールは炭化
珪素製で粒径３〜５ｍｍ）、連続原料投入量２０１゜機械粉砕機６としては、この「乾式アトライター」の他
に、宇部興産（株）製の「ＣＦミル」等を使用すること
もできる。また、分散容器１は不活性雰囲気中に配置さ
れている。

（実施例２）前記分散容器１内において、純度９９．９重量％のアル
ミニウム８０重量部と、金属カルシウム０．０５重量部
とを１０００℃に加熱して溶融させた。そして、平均粒
径が０．２〜０．３μｍのβ型炭化珪素粉末を機械粉砕
機６によってキャリヤガスとしてのアルゴンガス（ｌ　
ｌ　７ｍ１ｎ）と共に処理して、分散容器１内の溶融金
属Ｍ中に１時間バブリングすることにより、２０重量部
のβ型炭化珪素粉末を溶融金属Ｍ中に混合した。バブリ
ング中及びバブリング終了後の１時間、溶融金属Ｍを高
周波攪拌機３にて攪拌した後、冷却して炭化珪素含有ア
ルミニウム合金を得た。

その強度をＪＩＳＢ７７７１号に基づく常温における引
張り試験によって測定した。その結果を表−２に示す。

（以下、余白）表−２（比較例３）前記分散容器１内において、純度９９．９重量％のアル
ミニウム８０重量部と、金属カルシウム０．０５重量部
とを１０００℃に加熱して溶融させ、この溶融金属中に
平均粒径が０．２〜０．３μｍのβ型炭化珪素粉末を機
械粉砕機６を介さずに、凝集部分を含有した状態でアル
ゴンガスと共に１時間かけてバブリングすることにより
、２０重量部のβ型炭化珪素粉末を溶融金属中に混合し
、実施例２と同様にして炭化珪素含有アルミニウム合金
を得た。

その強度測定結果を前記表−２に示す。

（比較例４）前記分散容器１内において、炭化珪素粉末を混合しない
前記実施例２と同様のアルミニウム、金属カルシウム配
合のアルミニウム合金を得た。

その強度測定結果を前記表−２に示す。

前記表−２から明らかなように、実施例２は、炭化珪素
を添加していない比較例４の約１．４８倍に強度が向上
しており、また、機械粉砕機６を使用せずに炭化珪素粉
末を添加した比較例３と比べても、約３０％の強度が向
上していることがわかる。

更に、実施例２では、粉砕部６ｂにおける凝集部分の粉
砕が機械的媒体との接触による粉砕であるため、前記実
施例１の粉砕部４ｂにおけるキャリヤガスによる攪拌と
は異なり、キャリヤガスの供給量を非常に少なくするこ
とができる。このため、粉砕部６ｂにて粉砕されて一次
粒子化された炭化珪素粉末が分散容器１内の溶融金属Ｍ
中でバブリングされる際に、キャリヤガスと共に系外へ
放出される炭化珪素粉末を非常に少なくすることができ
、溶融金属Ｍ中に捕集される炭化珪素粉末の割合を増加
させることができる。つまり、溶融金属Ｍへの炭化珪素
粉末の供給能力を向上させることができる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、炭化珪素粉末を凝
集させることなく極めて微粒な状態で簡便かつ均一に金
属中に分散させることができるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に使用する装置の説明図、第２図
は同じく本発明の別の実施に使用する装置の説明図であ
る。Ｍ・・・溶融金属、Ｐ・・・原料粉末（炭化珪素粉末）
。

Claims

【特許請求の範囲】１　炭化珪素粉末（Ｐ）の凝集部分を粉砕によって凝集
前の状態に復元した後、これを溶融状態の金属（Ｍ）中
に分散させることを特徴とする炭化珪素含有合金の製造
方法。２　凝集前の炭化珪素一次粒子の平均粒径は、１．０μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪
素含有合金の製造方法。