JPH03114650A - 金属基複合材の製造方法 - Google Patents

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］ この発明は、高圧凝固鋳造法を用いた金属基複合材の製
造方法に関する。

［従来の技術］ 金属基複合材（Ｍｅｔａｌ　Ｍａｉｒｊｘ　Ｃｏｍｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）を製造する方法として、高圧凝固鋳造法
（スクイズキャスト法）がある。スクイズキャスト法は
、強化材料としてのセラミックスウィスカー等を予め製
品に近い形状に成形し、この予成形体に金属を含浸させ
る技術であり、金属基複合材のニアネット製品を効率よ
く得ることができる技術として注目されている。

ところで、最終製品の形状が複雑になると、溶融金属を
圧入した場合に、予成形体の一部に変形を生じることが
ある。この変形防止のために、予成形体には円柱状およ
び角柱状等の単純形状を採用する。

従来の金属基複合材の製造方法は、円柱状および角柱状
等の単純形状の予成形体を金型に装入し、これに溶融金
属を圧入し、凝固後に切削加工により所望の製品形状に
仕上げる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の金属基複合材の製造方法において
は、複合材製品の切削性が劣悪であるため、切削加工が
占めるコスト比率が大きい。また、切削工程を要するた
めに材料の歩留まりが低く、これもコスト上昇の原因と
なっている。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたちのであって
、複雑形状部を有する金属基複合材の製品を、高品質、
かつ安価に製造することができる金属基複合材の製造方
法を提供することを目−的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る金属基複合材の製造方法は、圧入すべき
溶融金属と容易に反応しない材料でつくられ、かつ、前
記予成形体の雌型を一部に有する分離可能な少なくとも
１対の離型部材に、強化材からなる予成形体を挟み込み
、これを予熱・脱気し、次いで溶融金属を圧入し、凝固
後に前記離型部材を分離することを特徴とする。

この場合に、予成形体に圧入させるべき金属には、種々
の金属を用いることができるが、特に、純アルミニウム
金属又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。

また、離型部材には、プレス加工の容易な薄板を用いる
ことが好ましく、特に、純鉄板、亜鉛板、ブリキ板、並
びに銅板の薄板を用いることがより望ましい。

更に、離型部材の板厚は、１００〜５００μｍの範囲で
あることが好ましい。板厚の下限値を１００μｍとした
理由は、高温で変形しない強度を確保することと、溶融
アルミ中で溶損しないことが必要だからである。また、
板厚の上限値を５００μｍとした理由は、プレス成形性
と後工程での切断を容易にすることを考慮した際の上限
値に相当するからである。

［作用コ この発明に係る金属基複合材の製造方法においては、離
型部材により予成形体を挟み込み、これに溶融金属を圧
入する。予成形体は離型部材により補強されているので
、溶融金属の圧入により変形しなくなる。また、金型を
用いないので、予成形体及び溶融金属の温度降下が少な
くなる。更に、離型部材は、溶融金属と容易に反応しな
い材料でつくられているので、製品と周囲の凝固金属と
が分離しやすく、凝固後は製品を容易に取り出すことが
できる。

〔実施例〕

以下、添付の図面を参照しながら、この発明の実施例に
ついて具体的に説明する。

ここでは、アルミニウム基複合拐からなるゴルフ用クラ
ブヘッドを製造する場合について説明する。

ＳｉＣウィスカーを所定成分のバインダ剤に混合し、ゴ
ルフ用＃５アイアンのクラブヘッドの形状に予成形し、
予成形体５を形成する（工程１１）。予成形体３０のＳ
ｉＣウィスカーは、強化材の役割を有するものであり、
アルミニウム含浸後の割合が２０体積％となるような密
度につくられている。

工業的純鉄の極薄板（板厚４００μｍ）をプレス加工し
、−組の離型部材６ａ、６ｂを形成する（工程１２）。

離型部材６ａ、６ｂには、それぞれアルミニウム溶湯を
凹所（キャビティ）に流入させるための湯道７ａ、７ｂ
が形成しである。

第２図に示すように、予成形体５をＭ型部材６ａ、６ｂ
により挟み込む（工程１３）。すなゎち、予成形体５を
離型部材６ａ、６ｂの間に形成されるキャビティに挿入
して、予成形体バッキングを構成する。次いで、予成形
体バッキングを所定温度に予熱しく工程１４）、脱気す
る（工程１５）。

次いで、第３図に示すように、予成形体バッキングを、
メタルバス２のアルミニウム溶湯３に浸清し、部材４に
より溶湯３を加圧し、溶湯３を予成形体５に圧入する（
工程１６）。離型部材の湯道７ａ、７ｂから溶湯３がキ
ャビティに流入し、予成形体５にアルミニウム合金が含
浸される。

予成形体バッキングをメタルバス２内で徐冷する（工程
１７）。凝固後に、第４図に示すように、円柱状の金属
塊８が得られる。

金属塊８の外周を切断し、第５図に示すように、離型部
材６ａ、６ｂの四辺端面を露出させる（工程１８）。次
いで、金属塊８を分離し、第６図に示すように、製品９
を取り出す（工程１つ）。

上記製造方法により得られたゴルフ用クラブへラドを調
べた結果、７５　ｋｇ／　ｎｕｎ２もの曲げ強度を得る
ことができた。また、予成形体内部の隅々までアルミニ
ウム合金が含浸され、空孔欠陥は皆無であった。これは
、脱気を十分に行なったために、加圧部利に押されて予
成形体内に浸入した溶湯が、予成形体の内部で安定化す
ることによるからである。

次に、本発明方法により製造した金属基複合材と、従来
の方法により製造した金属基複合材とを比較するために
、それぞれから試験片を採取して、引張り強さＴについ
て調べた。

第７図は、横軸に試験片中心からの距離をとり、縦軸に
引張り強さＴをとって、上記実施例のクラブヘッドの結
果と従来のクラブヘッドの結果とを比較して本発明の詳
細な説明するためのグラフ図である。図中にて、白丸は
本発明の実施例の結果を、黒丸は従来の結果を、それぞ
れプロットして示す。白丸（実施例）の製造条件は、キ
ャビティサイズが直径８０ＩＩＩＩｎで深さ１００ｍｍ
の金型を用いて、直径５０ｎｕｎで高さ５０ｍｍの予成
形体にアルミニウム溶湯を含浸させたものである。一方
、黒丸（比較例）の製造条件は、キャビティサイズが直
径５０ｍｌ１１で深さ５０ｍｕｎの金型を用いて、直径
５０＋ｎｍで高さ５０ｎｏｎの予成形体にアルミニウム
溶湯を含浸させたものである。図から明らかなように、
比較例では中心からの距離が大きくなるに従って強さＴ
が低下するが、実施例では測定箇所に拘りなく強さＴが
ほぼ一定値であり、予成形体の全体にわたって溶融金属
が均一に侵入している。

なお、上記実施例ではアルミニウム基複合材料を製造す
る場合について説明したが、この発明はこれに限られる
ことなく、例えばカーボン等の強化材および溶融鋼また
は銅合金等を用いて他の金属基複合材を製造することも
できる。

［発明の効果］ この発明によれば、薄肉部や複雑形状部を有する金属基
複合材の製品を、高品質、かつ安価に製造することがで
きる。特に、金型を使用しないので、予成形体および溶
湯の温度降下を回避することができ、金型装入による予
成形体の損壊も回避することができ、更に、含浸後にお
いて製品を周囲の金属と容易に分離できる。このため、
製造コストを大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る金属基複合材の製造方
法の工程図、第２図乃至第６図はそれぞ３；溶湯、５；
予成形体、６ａ、６ｂ；離型部材、７ａ、７ｂ；湯道、
９；金属基複合材製品。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧入すべき溶融金属と容易に反応しない材料でつくられ
   、かつ、前記予成形体の雌型を一部に有する分離可能な
   少なくとも１対の離型部材に、強化材からなる予成形体
   を挟み込み、これを予熱・脱気し、次いで溶融金属を圧
   入し、凝固後に前記離型部材を分離することを特徴とす
   る金属基複合材の製造方法。