JPH03146254A

JPH03146254A - 金属基複合材の製造方法

Info

Publication number: JPH03146254A
Application number: JP28175789A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Fukumoto; 福本　紀; Yoshimichi Hino; 善道日野; Hisashi Manda; 萬田　寿
Original assignee: Hiroshima Aluminum Industry Co Ltd; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp; Hiroshima Aluminum Industry Co Ltd
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1991-06-21

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、高圧凝固鋳造法を使用した金属基複合材の製
造方法に関する。

［従来の技術及びその課題］従来、金属基複合材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）が用いられている。この方
法は、予めセラミックウィスカー等の強化材からなる予
成形体を鋳造金型のキャビティーに載置し、その後、溶
融状態の母材金属、例えば、アルミニウムを予成形体内
に圧入して鋳造するものである。この方法で得られた金
属基複合材は、高強度、優れた耐摩耗性等の機械的特性
を有、する。

しかしながら、このような優れた品質の金属基複合材を
安定して、しかも、低コストで製造する方法の開発が遅
れている。

通常、金属基複合材を製造する際、鋳造金型温度を母材
金属の融点近傍にまで上げると、金型の破損等が頻繁に
起こり、金型の寿命が短くなる。

このため、鋳造金型温度は、できるだけ低くする必要が
ある。

しかしながら、例えば、板状、円筒状等の薄肉形状の金
属基複合材を製造する場合、キャビティーの中央領域と
周辺領域とでは予成形体の冷却のされ方が異なり、金型
と直接接触するところでは予成形体が温度降下し、溶湯
の凝固が速くなる。

このため、予成形体内の全域にわたり溶湯が侵入せず、
充分な含浸、複合化が得られない。

また、金型温度が低いと、溶湯を予成形体に含浸させた
後の冷却が比較的速いので、溶湯が短時間で凝固する。

このため、溶湯と予成形体の強化材との間のヌレ性が悪
く、両者間の充分な密着が得られない。したがって、製
品の機械的強度が低下する。

さらに、薄肉形状の金属基複合材を製造する場合、例え
ば、板状のものを製造するときは、櫛型のキャビティー
が必要となる。このため、金型の形状が複雑になり、金
型製造コストが上がる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、簡易な
構造の金型を用いて、薄肉形状の金属基複合材を容易に
、かつ、効率よく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］本発明は、強化材からなる予成形体を金属部材間に配置
する工程と、これを金型内に載置する工程と、前記金属
部材を加熱する工程と、前記金型内に溶融状態の母材金
属を圧入して予成形体に母材金属を含浸させる工程と、
を具備することを特徴とする。

［作用］本発明の金属基複合材の製造方法によれば、金属部、材
間に予成形体を配置し、金属部材を加熱して予成形体の
温度降下を防止しつつ、溶融状態の母材金属を予成形体
に圧入する。。

金属部材を加熱することによって、この間に設けられた
予成形体が充分に加熱される。このため、金型温度を上
げることなく、予成形体の温度降下を防止することがで
きる。。

また、予成形体が充分に加熱されているので、含浸後の
母材金属の凝固速度が緩やかになる。このため、予成形
体を構成する強化材への母材金属のヌレ性が良好となり
、密着性が良くなる。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

実施例１第１図（ａ）は、本発明の金属基複合材の製造方法の第
１の実施例において、予成形体を金属部材で挟持したと
きの状態を示す斜視図である。図中１０は、板状の金属
部材である。５枚の金属部材１０の各々の間に板状の予
成形体１１が挟持されている。この金属部材１０は、予
成形体１１を加熱するだけでなく予成形体を相互に隔離
するセパレータの機能も有する。

第１図（ｂ）は、上記第１の実施例に使用される装置の
一部を模式的に示す断面図である。図中１２は、金型で
ある。金型１２には、キャビティ＝１３および溶融した
母材金属を供給する導入部１４が形成されている。キャ
ビティー１３には第１図（ａ）に示すような予成形体１
１を挟持した金属部材１０が予め載置されている。また
、金型１２の底部は、導入部１４と連通させるように一
端に開口部１５を持ち、かつ、他端に図示しないプラン
ジャーを挿入する構造を持つ通流部材１６と連結されて
いる。

このような装置により、薄肉の板状の金属基複合材を製
造することができる。

実施例２第２図（ａ）は、本発明の金属基複合材の製造方法の第
２の実施例において、予成形体を金属部材で挟持したと
きの状態を示す斜視図である。図中２０は、円筒状の金
属部材である。各々径の異なる２つの金属部材２０の間
に円筒状の予成形体２１が同心円状に挟持されている。

第２図（ｂ）は、本発明の金属基複合材の製造方法の他
の実施例に使用される装置の一部を模式的に示した断面
図である。第１図（ｂ）と重複する部分の説明は、第１
図（ｂ）と同一符号を記す事により省略する。キャビテ
ィー１３には第２図（ａ）に示すような円筒状の予成形
体２１を挟持した２つの円筒状の金属部材２０が予め載
置されている。

このような装置により、薄肉の円筒状の金属基複合材を
製造することができる。

第１図（ｂ）に示す装置を用いて、次のようにして金属
基複合材を製造した。

まず、ＳｉＣ粒子およびＳ　ｉ　０２ＡＤ　２０ｓ短繊
維からなる強化材を用いて、寸法２５關×１００鰭、厚
さ５龍の予成形体１１を抄造法により成形した。このと
き、ＳｉＣ粒子の含有量は、金属基複合材製品に対し１
０体積％であり、５ｉ０２−ＡｆＩ２０．短繊維ノ含有
量ハ、金属基複合材製品に対し２０体積％であった。得
られた４つの予成形体１１を寸法３０＋ａ＋＊Ｘ　１２
０ｍｍ、厚さ６ｍｍの５枚の軟鋼１０で挟持した。

次に、予成形体を挟持した軟鋼を、金型１２内に載置し
た。なお、金型１２のキャビティー１３の寸法は、１２
　ＣＩ＋ｍＸ　１２０ｍｍＸ　３５ｍｍである。

その後、金型内に載置された軟鋼を加熱して、予成形体
の温度を約８００℃にした。この金型１２内に母材金属
として溶融状態の金属アルミニウム（ＡＣ８Ａ）を溶湯
温度８００℃、圧入速度３０關／ｓｅｅで圧入し、続け
て、加圧条件１０ｋｇ／ｍ＋１２Ｘ１分で予成形体にア
ルミニウムを含浸凝固させた。

アルミニウムを含浸させた予成形体および軟鋼を冷却し
、その後、取り出した。軟鋼を取り外すことにより、金
属基複合材を得た。この場合、軟鋼の表面に潤滑処理を
施すことによって、軟鋼の取り外しが容易になる。

得られた金属基複合材について、表面性状、曲げ強度、
摩耗指数、および熱膨脹率を評価項目としてその特性を
調べた。得られた結果を下記第１表に示す。なお、前記
の特性は、次のようにして調べた。表面性状は、アルミ
ニウムの含浸の状態を目視で検査し、予成形体を構成す
る繊維が製品の表面に露出していない場合を含浸良とし
た。曲げ強度は、３点曲げ試験により測定した。摩耗指
数は、アムスラー摩耗試験により摩耗量を測定し、アル
ミニウム母材を１００とした時の摩耗量で表した。熱膨
脹率は、示差膨張針により測定した。

比較例第３図は、従来の金属基複合材の製造方法に使用される
装置の一部を模式的に示した断面図である。第１図（ｂ
）と重複する部分の説明は、第１図（ｂ）と同一符号を
記す事により省略する。図中３０は、金型である。金型
３０は、薄肉の板状の金属基複合材を製造するためにキ
ャビティー３１内に櫛型に突出した部分３２を持つ構造
になっている。金型３０の突出部３２の間に予成形体３
３が予め載置されている。

第３図に示す装置を用いて、実施例と同様にして金属基
複合材を製造した。なお、予成形体は、金属部材で挟持
せず、成形後そのまま櫛型の金型内に載置した。

得られた金属基複合材について、表面性状、曲げ強度、
摩耗指数、および熱膨脹率を評価項目としてその特性を
実施例と同様にして調べた。得られた結果を下記第１表
に併記する。

第　　　１　　　表ここで、参考例は、予成形体を用いず母材金属のみを用
いた。

第１表から明らかなように、本発明の方法により製造さ
れた金属基複合材（実施例）は、表面性状が良く、曲げ
強度および耐摩耗性の機械的強度が優れ、熱膨張率も良
いものであった。これに対し、従来の方法により製造さ
れた金属基複合材（比較例）は、アルミニウムの含浸状
態が悪く、曲げ強度は、複合材でないものよりも劣るも
のであり、しかも、摩耗量も多いものであった。

［発明の効果］以上説明したごとく、本発明の金属基複合材の製造方法
は、任意形状の金属基複合材を単純な型のキャビティー
を持つ金型内において、薄肉形状の金属基複合材を容易
に、かつ、効率よく製造することができる。したがって
、複雑形状の金型を必要としないので、製造コストの低
減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例において、予成形
体を金属部材で挟持したときの状態を示す斜視図、第１
図（ｂ）は本発明の第１の実施例に使用される装置の一
部を模式的に示した断面図、第２図（ａ）は本発明の第
２の実施例において、予成形体を金属部材で挟持したと
きの状態を示す斜視図、第２図（ｂ）は本発明の第２の
実施例に使用される装置の一部を模式的に示した断面図
、第３図は、従来の金属基複合材の製造方法に使用され
る装置の一部を模式的に示した断面図である。１０．２０・・・金属部材、１１．２１・・・予成形体
、１２・・・金型、１３・・・キャビティー　１４・・
・導入部、１５・・・開口部、１６・・・通流部材。

Claims

【特許請求の範囲】

強化材からなる予成形体を金属部材間に配置する工程と
、これを金型内に載置する工程と、前記金属部材を加熱
する工程と、前記金型内に溶融状態の母材金属を圧入し
て予成形体に母材金属を含浸させる工程と、を具備する
ことを特徴とする金属基複合材の製造方法。