JPH0372039A - アルミニウム基複合材の製造方法 - Google Patents
アルミニウム基複合材の製造方法Info
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、アルミニウム及びアルミニウム合金（本発明
でアルミニウムを主成分とする金属と云う）の固体中に
セラミックスウィスカが分散して含有された分散強化型
複合材及びその製造方法に関する。
でアルミニウムを主成分とする金属と云う）の固体中に
セラミックスウィスカが分散して含有された分散強化型
複合材及びその製造方法に関する。
アルミニウムを主成分とする金属の固体中に微細なセラ
ミックスウィスカを分散させた複合材を得る場合、アル
ミニウムに対するセラミックスウィスカの濡れ性が悪い
ことから、熔融状態にあるアルミニウムにセラミックス
ウィスカをそのまま単独で混合してもセラミックスウィ
スカをアルミニウム中に均一に分散させることが出来な
い。又、粉末にしたアルミニウムにセラミックスウィス
カを混合してアルミニウムが液相となる湿度まで加熱す
る方法が考えられるが、複合材中に気孔を生じないよう
にするために真空中で行なう必要があり、粉末にしたア
ルミニウムの表面には酸化被膜が形成されているため、
アルミニウム中に酸化アルミニウムが混合した状態とな
ることが避けられない。更にセラミックスウィスカが炭
化珪素や、窒化珪素、炭素材であると、アルミニウムを
主成分とする金属中の酸化アルミニウムの酸素と、珪素
が反応して、炭化珪素や窒化珪素を酸化珪素に変化させ
たり、炭素材を酸化炭素に変化させ、複合材の性能を低
下させる問題がある。
ミックスウィスカを分散させた複合材を得る場合、アル
ミニウムに対するセラミックスウィスカの濡れ性が悪い
ことから、熔融状態にあるアルミニウムにセラミックス
ウィスカをそのまま単独で混合してもセラミックスウィ
スカをアルミニウム中に均一に分散させることが出来な
い。又、粉末にしたアルミニウムにセラミックスウィス
カを混合してアルミニウムが液相となる湿度まで加熱す
る方法が考えられるが、複合材中に気孔を生じないよう
にするために真空中で行なう必要があり、粉末にしたア
ルミニウムの表面には酸化被膜が形成されているため、
アルミニウム中に酸化アルミニウムが混合した状態とな
ることが避けられない。更にセラミックスウィスカが炭
化珪素や、窒化珪素、炭素材であると、アルミニウムを
主成分とする金属中の酸化アルミニウムの酸素と、珪素
が反応して、炭化珪素や窒化珪素を酸化珪素に変化させ
たり、炭素材を酸化炭素に変化させ、複合材の性能を低
下させる問題がある。
本発明は、セラミックスウィスカがアルミニウムにより
侵されず、アルミニウムを主成分とする金属中に均一に
分散含有され、気孔を含有しない複合材及びその製造方
法を提供することを課題とする。
侵されず、アルミニウムを主成分とする金属中に均一に
分散含有され、気孔を含有しない複合材及びその製造方
法を提供することを課題とする。
本発明は、アルミニウムを主成分とする金属中に、４Ａ
族全金属化物を介してセラミックスウィスカが均一に分
散せしめられているアルミニウム基複合材、及びアルカ
リ金属のチタンのフルオロチタネート、アルカリ金属の
フルオロジルコネート、アルカリ金属のフルオロハフネ
ートの内の少なくとも１種とその融材と、小粒状セラミ
ックスウィスカとの混合物を、アルミニウムを主成分と
する熔融金属と混合することを特徴とするアルミニウム
基複合材の製造方法にある。
族全金属化物を介してセラミックスウィスカが均一に分
散せしめられているアルミニウム基複合材、及びアルカ
リ金属のチタンのフルオロチタネート、アルカリ金属の
フルオロジルコネート、アルカリ金属のフルオロハフネ
ートの内の少なくとも１種とその融材と、小粒状セラミ
ックスウィスカとの混合物を、アルミニウムを主成分と
する熔融金属と混合することを特徴とするアルミニウム
基複合材の製造方法にある。
本発明は、炭化珪素、窒化珪素、炭素、アルミナ、チタ
ン酸カリウムのウィスカを対象とする。
ン酸カリウムのウィスカを対象とする。
アルカリ金属のフルオロチタネートとしては、Ｎａ Ｔ
ｉＦ ＳＫ ＴｉＦ 、 ＫＮａＴｉＦ 、アル
カリ金属のフルオロジルコネートとしては、ＮａＺｒＦ
、 ＫＺ ｒＦ ５ＫＮａＺ ｒＦ ｓアルカリ
金属のフルオロハフネートとしては、Ｎａ ＨｆＦ
、 Ｋ ＨｆＦ ＫＮａＨｆＦを挙げることが出来
る。
ｉＦ ＳＫ ＴｉＦ 、 ＫＮａＴｉＦ 、アル
カリ金属のフルオロジルコネートとしては、ＮａＺｒＦ
、 ＫＺ ｒＦ ５ＫＮａＺ ｒＦ ｓアルカリ
金属のフルオロハフネートとしては、Ｎａ ＨｆＦ
、 Ｋ ＨｆＦ ＫＮａＨｆＦを挙げることが出来
る。
融材としては、一般に融材として知られているＰｂＦ
、 ＫＯｌ−ＭａＣｌの他、ＬｉＦＳＫＦ、 ＮａＦ、
ＫＣＩ、 ＩＪａＣｌ。
、 ＫＯｌ−ＭａＣｌの他、ＬｉＦＳＫＦ、 ＮａＦ、
ＫＣＩ、 ＩＪａＣｌ。
ＬＩＣＩＳＭｇＦ 、 ＺｎＦ を用いることが出来
る。
る。
本発明によるアルミニウム基複合材を製造するには、一
般に、前記のフルオネートと融材と、ウィスカとに少量
の水を加えて混合した後、乾燥し粉砕したものを、アル
ミニウムを主成分とする熔融金属に少量ずつ攪拌しつつ
添加し、次いでフラックスとしてＫＣｌ−ＮａＣ１のよ
うな塩化物を添加混合して、熔融金属中に生成した弗化
物等を熔融金属の表面に浮かせて除去し、鋳塊として得
るか、低圧鋳造法により成形品として得るものである。
般に、前記のフルオネートと融材と、ウィスカとに少量
の水を加えて混合した後、乾燥し粉砕したものを、アル
ミニウムを主成分とする熔融金属に少量ずつ攪拌しつつ
添加し、次いでフラックスとしてＫＣｌ−ＮａＣ１のよ
うな塩化物を添加混合して、熔融金属中に生成した弗化
物等を熔融金属の表面に浮かせて除去し、鋳塊として得
るか、低圧鋳造法により成形品として得るものである。
鋳塊は圧延等により任意形状に加工することが出来る。
ウィスカと混合されウィスカの表面に、アルカリ金属の
フルオロチタネート、アルカリ金属のフルオロジルコネ
ート、アルカリ金属のフルオロハフネートと混合されて
付着された融材は、これらフルオネートの融点を下げア
ルミニウムを主成分とする金属の熔融温度で熔融させる
ようにする一方、ウィスカ表面に吸着されている酸素や
酸化物、水酸化物と反応してウィスカ表面を清浄にし、
ウィスカの表面のアルミニウムを主体とする金属との瀦
れ性を良くするために用いられる。
フルオロチタネート、アルカリ金属のフルオロジルコネ
ート、アルカリ金属のフルオロハフネートと混合されて
付着された融材は、これらフルオネートの融点を下げア
ルミニウムを主成分とする金属の熔融温度で熔融させる
ようにする一方、ウィスカ表面に吸着されている酸素や
酸化物、水酸化物と反応してウィスカ表面を清浄にし、
ウィスカの表面のアルミニウムを主体とする金属との瀦
れ性を良くするために用いられる。
上記のフルオネートは、融材によりアルミニウムを主体
とする金属の熔融温度で熔融してアルカリ金属フルオネ
ートと４Ａ族金属（Ｔｉ、 Ｚｒ、 Ｈｆ）のフルオネ
ートに分解する。この分解をフルオネート中のアルカリ
金属は促進し、アルカリ金属自身はアルカリ金属の弗化
物となり、融材として作用し、ウィスカ表面の酸素、酸
化物、水酸化物の酸素と結合して酸化物である滓となっ
て熔融金属表面に浮上する。そして４Ａ族金属弗化物は
、アルミニウムと一部が反応して弗化アルミニウムを生
ずると共に、ウィスカ表面近傍に４Ａ族全金属化物の濃
度の高い層を形成し、ウィスカとアルミニウムを主体と
する金属との反応を防止し、ウィスカとアルミニウムを
主体とする金属とを結合する結合剤として働く。
とする金属の熔融温度で熔融してアルカリ金属フルオネ
ートと４Ａ族金属（Ｔｉ、 Ｚｒ、 Ｈｆ）のフルオネ
ートに分解する。この分解をフルオネート中のアルカリ
金属は促進し、アルカリ金属自身はアルカリ金属の弗化
物となり、融材として作用し、ウィスカ表面の酸素、酸
化物、水酸化物の酸素と結合して酸化物である滓となっ
て熔融金属表面に浮上する。そして４Ａ族金属弗化物は
、アルミニウムと一部が反応して弗化アルミニウムを生
ずると共に、ウィスカ表面近傍に４Ａ族全金属化物の濃
度の高い層を形成し、ウィスカとアルミニウムを主体と
する金属との反応を防止し、ウィスカとアルミニウムを
主体とする金属とを結合する結合剤として働く。
ＳｉＣウィスカをアルミニウムを主体とする金属中に本
発明方法により分散せしめた場合の、ウィスカ表面と、
マトリックスであるアルミニウムの部分についてのオー
ジェ分析結果によれば、図の曲線＆に示すようにウィス
カ表面には、ＴｉとＣのエネルギーレベルから濃度の高
いＴｔｃ 層が生成していることが判る。図の曲線すは
マトリックスを示す。
発明方法により分散せしめた場合の、ウィスカ表面と、
マトリックスであるアルミニウムの部分についてのオー
ジェ分析結果によれば、図の曲線＆に示すようにウィス
カ表面には、ＴｉとＣのエネルギーレベルから濃度の高
いＴｔｃ 層が生成していることが判る。図の曲線すは
マトリックスを示す。
この様にして、マトリックス中に分散されたウィスカと
アルミニウムを主体とする金属とが密に結合した組織が
得られるものと考えられる。
アルミニウムを主体とする金属とが密に結合した組織が
得られるものと考えられる。
ＫＴｉＦ３０ｇと、ＬｉＦ １３ ｇと、ＬＩＣＩ ８
７ ｇと、ＳｉＣウィスカ２００ ｇとを、水１００〜
２００ ｇを加えながら、これらを均一に混合されるよ
うに混合した。これをガスバーナーで加熱して水のみを
蒸発させ乾燥した。次にこれを１ｆｉ程度の小粒状の大
きさに砕き乾燥した。これを７５０Ｃ”の温度に溶解し
た３重量％Ｍｇ−ｋ１合金に、アルミナの撹拌棒で攪拌
しながら少しずつ添加した。添加開始と共にフルオネー
トと融材とがアルミニウムと反応して溶湯温度は数十度
上昇する。ウィスカの混入に従い粘度が上昇する。ウィ
スカを混入し終ってから撹拌棒に直結したトルクメータ
ーのトルクの上昇が停止した時点を、ウィスカがアルミ
ニウム合金中に均一に分散し終ったことを示す指標とし
た。
７ ｇと、ＳｉＣウィスカ２００ ｇとを、水１００〜
２００ ｇを加えながら、これらを均一に混合されるよ
うに混合した。これをガスバーナーで加熱して水のみを
蒸発させ乾燥した。次にこれを１ｆｉ程度の小粒状の大
きさに砕き乾燥した。これを７５０Ｃ”の温度に溶解し
た３重量％Ｍｇ−ｋ１合金に、アルミナの撹拌棒で攪拌
しながら少しずつ添加した。添加開始と共にフルオネー
トと融材とがアルミニウムと反応して溶湯温度は数十度
上昇する。ウィスカの混入に従い粘度が上昇する。ウィ
スカを混入し終ってから撹拌棒に直結したトルクメータ
ーのトルクの上昇が停止した時点を、ウィスカがアルミ
ニウム合金中に均一に分散し終ったことを示す指標とし
た。
このあとＫ（！１−６５重量％ＮＥＬＣｌ約１００ ｇ
を溶湯に添加し更に２分間攪拌を続け、溶湯表面を覆っ
ている滓（主成分はＡ／Ｆ ）を掬い取り除去する操作
を２回繰返した。
を溶湯に添加し更に２分間攪拌を続け、溶湯表面を覆っ
ている滓（主成分はＡ／Ｆ ）を掬い取り除去する操作
を２回繰返した。
このようにして弗素を含む熔融塩を帛来るだけ除いた後
、金型に低圧（約１ ｋｇ／ｃｍ２）で鋳造した。
、金型に低圧（約１ ｋｇ／ｃｍ２）で鋳造した。
この鋳造材の断面を電子顕微鏡で見たところ、ウィスカ
がアルミニウム合金中に均一に分散し、ウィスカの断面
は特有な六角形又は三角形をしており、ウィスカが熔融
アルミニウムに侵食されていないことが判った。又、ア
ルミニウムとウィスカの界面も密に接触しておりアルミ
ニウム中に気泡の存在は全く見られなかった。
がアルミニウム合金中に均一に分散し、ウィスカの断面
は特有な六角形又は三角形をしており、ウィスカが熔融
アルミニウムに侵食されていないことが判った。又、ア
ルミニウムとウィスカの界面も密に接触しておりアルミ
ニウム中に気泡の存在は全く見られなかった。
上記のアルミニウム合金ｌＩｃ９に、融材としてＬｉＩ
Ｐ １３ ｇと、ＬｉＱｌ ８７ ｇとを用い、次表の
ようにフルオネートとウィスカーを用いて上記の実施例
と同様にアルミニウム基複合材を作った。
Ｐ １３ ｇと、ＬｉＱｌ ８７ ｇとを用い、次表の
ようにフルオネートとウィスカーを用いて上記の実施例
と同様にアルミニウム基複合材を作った。
その結果を次表に示す。
註
Ｋ ＴｉＩＦ ＋ＰｂＦ は融材のＬｉＰ１３ ｇと
Ｉ、ｉｃｊ ８７ ｇをＰｂＦ １００ ｇに代えた
ものである。
Ｉ、ｉｃｊ ８７ ｇをＰｂＦ １００ ｇに代えた
ものである。
◎・・ウィスカのアルミニウムとの濡れ性が非常に良く
アルミニウム中に歩留り８０〜１００体積％を均一に混
合できたもの、 ○・・同じく歩留り６０〜８０体積％を均一に混合でき
たもの、 △・・同じく歩留り５０〜６０体積％を均一に混合でき
たものを示したものである。
アルミニウム中に歩留り８０〜１００体積％を均一に混
合できたもの、 ○・・同じく歩留り６０〜８０体積％を均一に混合でき
たもの、 △・・同じく歩留り５０〜６０体積％を均一に混合でき
たものを示したものである。
上記の実施例によれば、フルオネートの種類と融材の組
合せをＫ ＴｉＦ −１−ＰｂＦ のように良好な結
果が得られるように組合せることができることが判かる
。
合せをＫ ＴｉＦ −１−ＰｂＦ のように良好な結
果が得られるように組合せることができることが判かる
。
本発明によれば、セラミックスウィスカがアルミニウム
により侵されず、アルミニウムを主成分とする金属中に
均一に分散含有され、気孔を含有しない複合材及びその
製造方法を提供することが出来る。
により侵されず、アルミニウムを主成分とする金属中に
均一に分散含有され、気孔を含有しない複合材及びその
製造方法を提供することが出来る。
図は本発明アルミニウムを主体とする複合材の一例のウ
ィスカ表面と、マトリックス金属のオ−ジエ分析曲線を
示した図である。 出 願 人 イ ン ライ ト工業株式会社 手 続 補 正 濁ｔ （自発） １゜ 事件の表示 千歳 年 特 許 願 第２０８８４７ 号 発明の名称 ３、 補正をする者 事件との関係
ィスカ表面と、マトリックス金属のオ−ジエ分析曲線を
示した図である。 出 願 人 イ ン ライ ト工業株式会社 手 続 補 正 濁ｔ （自発） １゜ 事件の表示 千歳 年 特 許 願 第２０８８４７ 号 発明の名称 ３、 補正をする者 事件との関係
Claims (4)
- （１）アルミニウムを主成分とする金属中に、４Ａ族金
属化合物を介してセラミックスウィスカが均一に分散せ
しめられているアルミニウム基複合材。 - （２）セラミックウィスカが炭化珪素、窒化珪素、炭素
、アルミナ、チタン酸カリウムの内の少なくとも１種か
らなる請求項（１）に記載のアルミニウム基複合材。 - （３）アルカリ金属のフルオロチタネート、アルカリ金
属のフルオロジルコネート、アルカリ金属のフルオロハ
フネートの内の少なくとも１種とその融材と、小粒状セ
ラミックスウィスカとの混合物を、アルミニウムを主成
分とする熔融金属と混合することを特徴とするアルミニ
ウム基複合材の製造方法。 - （４）セラミックスウィスカが炭化珪素、窒化珪素、炭
素、アルミナ、チタン酸カリウムの内の少なくとも１種
からなる請求項（３）に記載のアルミニウム基複合材の
製造方法。（５）融材がアルカリ金属、マグネシウム、
鉛、亜鉛の弗化物、アルカリ金属の塩化物の内の少なく
とも１種からなる請求項（３）又は（４）に記載のアル
ミニウム基複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1208847A JPH079045B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | アルミニウム基複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1208847A JPH079045B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | アルミニウム基複合材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0372039A true JPH0372039A (ja) | 1991-03-27 |
| JPH079045B2 JPH079045B2 (ja) | 1995-02-01 |
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ID=16563090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1208847A Expired - Fee Related JPH079045B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | アルミニウム基複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079045B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998006880A1 (en) * | 1996-08-08 | 1998-02-19 | London & Scandinavian Metallurgical Co. Limited | Metal matrix composite alloys |
| CN1060221C (zh) * | 1998-01-04 | 2001-01-03 | 刘越 | 钛酸钾晶须增强锌铝合金复合材料及其制造方法 |
| CN104387085A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-03-04 | 安徽省皖捷液压科技有限公司 | 一种氮化硅陶瓷及其制备方法 |
| CN115305371A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-11-08 | 王强 | 一种低成本铝基复合制动盘的制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111101006A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-05 | 河北四通新型金属材料股份有限公司 | 一种均匀型中间合金铸条的生产工艺 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53104508A (en) * | 1977-02-25 | 1978-09-11 | Hitachi Ltd | High conductivity metal-carbon fiber composite silinding member and production of the same |
| JPS60145340A (ja) * | 1984-08-06 | 1985-07-31 | Res Inst Iron Steel Tohoku Univ | シリコンカ−バイド繊維強化アルミニウム複合材料の製造方法 |
| JPS6133752A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-17 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 複合アルミニウム部材の製造方法 |
-
1989
- 1989-08-11 JP JP1208847A patent/JPH079045B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115305371A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-11-08 | 王强 | 一种低成本铝基复合制动盘的制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH079045B2 (ja) | 1995-02-01 |
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