JPH04266475A - 複合材料の製造方法 - Google Patents
複合材料の製造方法Info
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Landscapes
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- Powder Metallurgy (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、垂直下方へ流下する金
属溶湯に高圧ガスのジェット流を吹付けて噴霧化し、こ
れをコレクター上に堆積させて予備成形体を得る方法（
以下、噴霧成形法と言う）を利用して、上記方法で噴霧
化された金属粒子に、該金属粒子とは異なる成分組成の
異種粒子を混合して複合材料を製造する方法の改良に関
し、殊に上記複合材料中にポロシティーが形成されるこ
とを可及的に抑制する複合材料の製造方法に関するもの
である。
属溶湯に高圧ガスのジェット流を吹付けて噴霧化し、こ
れをコレクター上に堆積させて予備成形体を得る方法（
以下、噴霧成形法と言う）を利用して、上記方法で噴霧
化された金属粒子に、該金属粒子とは異なる成分組成の
異種粒子を混合して複合材料を製造する方法の改良に関
し、殊に上記複合材料中にポロシティーが形成されるこ
とを可及的に抑制する複合材料の製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】噴霧成形法によれば均一な微細組織を高
密度で有する塊状予備成形体を得ることができ、しかも
従来の粉末冶金法に比べて成形工程が簡略化できるので
、生産性の大幅な向上を期待できる方法として注目を集
めている。
密度で有する塊状予備成形体を得ることができ、しかも
従来の粉末冶金法に比べて成形工程が簡略化できるので
、生産性の大幅な向上を期待できる方法として注目を集
めている。
【０００３】金属をマトリックスとする複合材料を噴霧
成形法に従って製造する場合、例えば図３の装置が使用
される。タンディッシュ１には金属溶湯２が入れられて
おり、非酸化性雰囲気のチャンバー３内に自然流下され
る。上記タンディッシュ１の下方にはガスアトマイザー
４が配設されて、該ガスアトマイザー４から噴出される
高圧の不活性ガスがジェット流５となって上記金属溶湯
流６に吹付けられこれを噴霧化する。
成形法に従って製造する場合、例えば図３の装置が使用
される。タンディッシュ１には金属溶湯２が入れられて
おり、非酸化性雰囲気のチャンバー３内に自然流下され
る。上記タンディッシュ１の下方にはガスアトマイザー
４が配設されて、該ガスアトマイザー４から噴出される
高圧の不活性ガスがジェット流５となって上記金属溶湯
流６に吹付けられこれを噴霧化する。
【０００４】上記ジェット流５により噴霧化された直後
の金属粒子は、ミクロ的に観察すれば異形状に変形して
いるが、表面張力の作用で落下中に微細な球状粒子とな
り、半凝固状態でコレクター６上に堆積するので、緻密
な予備成形体１０を得ることができる。
の金属粒子は、ミクロ的に観察すれば異形状に変形して
いるが、表面張力の作用で落下中に微細な球状粒子とな
り、半凝固状態でコレクター６上に堆積するので、緻密
な予備成形体１０を得ることができる。
【０００５】一方上記金属溶湯の成分とは異なる成分組
成の金属酸化物や炭・窒化物等の異種粒子７（場合によ
っては他の金属が使用されることもある）を貯留槽８に
溜め、キャリアガス１２により搬送して粒子添加ノズル
９から上記金属溶湯の噴霧化領域へ供給し、該異種粒子
７を金属粒子と混合してコレクター６上に堆積させる方
法を採用すれば、金属をマトリックスとしこの中に上記
異種粒子７が均一に分散した複合材料１０を得ることが
できる。
成の金属酸化物や炭・窒化物等の異種粒子７（場合によ
っては他の金属が使用されることもある）を貯留槽８に
溜め、キャリアガス１２により搬送して粒子添加ノズル
９から上記金属溶湯の噴霧化領域へ供給し、該異種粒子
７を金属粒子と混合してコレクター６上に堆積させる方
法を採用すれば、金属をマトリックスとしこの中に上記
異種粒子７が均一に分散した複合材料１０を得ることが
できる。
【０００６】しかしながら上記異種粒子７を添加すると
、ジェット流５により噴霧化された金属粒子が異形状の
まま急冷されて凝固し、異形状粒子としてコレクター５
上に堆積することとなり、得られる予備成形体１０は多
くのポロシティーを有することとなる。
、ジェット流５により噴霧化された金属粒子が異形状の
まま急冷されて凝固し、異形状粒子としてコレクター５
上に堆積することとなり、得られる予備成形体１０は多
くのポロシティーを有することとなる。
【０００７】そこで上記の様な急冷を防ぐべく溶射装置
を用いて、高熱の且つ溶融状態に近い異種粒子７として
金属粒子の噴霧流中に射出する方法も提案されているが
、次の様な問題を有している。 ■表面が溶融状態である異種粒子が吹付けられるため、
金属粒子との間で融着が生じて粒成長を起こし、複合材
料靭性が低下する。 ■溶射による異種粒子の添加では、異種粒子の複合化量
が制限される。 ■溶射によって噴霧流を乱してしまい、安定した噴霧成
形が困難である。 ■溶射装置は高価である。
を用いて、高熱の且つ溶融状態に近い異種粒子７として
金属粒子の噴霧流中に射出する方法も提案されているが
、次の様な問題を有している。 ■表面が溶融状態である異種粒子が吹付けられるため、
金属粒子との間で融着が生じて粒成長を起こし、複合材
料靭性が低下する。 ■溶射による異種粒子の添加では、異種粒子の複合化量
が制限される。 ■溶射によって噴霧流を乱してしまい、安定した噴霧成
形が困難である。 ■溶射装置は高価である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、噴霧成形法で複合材料を
製造するにあたり、溶射装置を用いた場合に生じる前記
■〜■の問題を伴わず、しかも上記複合材料にポロシテ
ィーが形成されることを可及的に抑制する複合材料の製
造方法を提供しようとするものである。
目してなされたものであって、噴霧成形法で複合材料を
製造するにあたり、溶射装置を用いた場合に生じる前記
■〜■の問題を伴わず、しかも上記複合材料にポロシテ
ィーが形成されることを可及的に抑制する複合材料の製
造方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明とは、噴霧化された金属粒子に混合する異種粒子を３
００℃以上融点未満に加熱することを要旨とするもので
ある。
明とは、噴霧化された金属粒子に混合する異種粒子を３
００℃以上融点未満に加熱することを要旨とするもので
ある。
【００１０】
【作用】図１は本発明に用いられる噴霧成形法を例示す
る概略説明図である。金属溶湯噴霧化領域へ異種粒子を
供給する方法としては次の３通りの方法が挙げられる。 （ａ） 異種粒子タンク１２に加熱装置１３を内蔵し異
種粒子７を加熱してから供給する方法。 （ｂ） 異種粒子のキャリアガス１４を加熱しておき搬
送途中で加熱する方法。図１において１５はキャリアガ
ス加熱装置を示す。 （ｃ） 異種粒子搬送路１６に加熱装置１７を併設して
異種粒子搬送中に異種粒子７及びキャリアガス１４を加
熱する方法。
る概略説明図である。金属溶湯噴霧化領域へ異種粒子を
供給する方法としては次の３通りの方法が挙げられる。 （ａ） 異種粒子タンク１２に加熱装置１３を内蔵し異
種粒子７を加熱してから供給する方法。 （ｂ） 異種粒子のキャリアガス１４を加熱しておき搬
送途中で加熱する方法。図１において１５はキャリアガ
ス加熱装置を示す。 （ｃ） 異種粒子搬送路１６に加熱装置１７を併設して
異種粒子搬送中に異種粒子７及びキャリアガス１４を加
熱する方法。
【００１１】本発明は上記加熱装置を限定するものでは
ないが、異種粒子タンクに配設する加熱装置としては、
マイクロ波照射加熱装置や汎用のヒータ等が例示できる
。また異種粒子搬送路に配設する加熱装置は、急速な加
熱が要求されるのでマイクロ波加熱装置が好ましい。
ないが、異種粒子タンクに配設する加熱装置としては、
マイクロ波照射加熱装置や汎用のヒータ等が例示できる
。また異種粒子搬送路に配設する加熱装置は、急速な加
熱が要求されるのでマイクロ波加熱装置が好ましい。
【００１２】またポロシティー形成の抑制効果を顕著に
発揮させるには、異種粒子の加熱温度を３００℃以上に
する必要があり、４００℃以上が好ましい。但し加熱温
度が高くなり過ぎて異種粒子が溶融すると、金属粒子を
溶解して粒成長を生じるので融点以下に加熱することが
必要である。
発揮させるには、異種粒子の加熱温度を３００℃以上に
する必要があり、４００℃以上が好ましい。但し加熱温
度が高くなり過ぎて異種粒子が溶融すると、金属粒子を
溶解して粒成長を生じるので融点以下に加熱することが
必要である。
【００１３】本発明においてマトリックスを構成する金
属としては、Ｆｅ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ等の汎用金属ある
いはそれらの各種合金が例示できる。また異種粒子とし
ては、たとえばＷ，Ｍｏ等の強化用金属や各種金属間化
合物；Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｂ２Ｏ３等の酸化物；Ｓ
ｉＣ，ＷＣ，Ｃｒ２３Ｃ６等の炭化物；ＢＮ，Ｓｉ３Ｎ
４等の窒化物等を要求特性に応じて適宜選択して使用す
ることができ、これらは必要により２種以上を併用する
ことも可能である。またＳｉＣウイスカー等も本発明で
用いられる異種粒子の範疇に含まれる。
属としては、Ｆｅ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ等の汎用金属ある
いはそれらの各種合金が例示できる。また異種粒子とし
ては、たとえばＷ，Ｍｏ等の強化用金属や各種金属間化
合物；Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｂ２Ｏ３等の酸化物；Ｓ
ｉＣ，ＷＣ，Ｃｒ２３Ｃ６等の炭化物；ＢＮ，Ｓｉ３Ｎ
４等の窒化物等を要求特性に応じて適宜選択して使用す
ることができ、これらは必要により２種以上を併用する
ことも可能である。またＳｉＣウイスカー等も本発明で
用いられる異種粒子の範疇に含まれる。
【００１４】本発明は上記異種粒子の平均粒径を限定す
るものではないが、小さすぎると流動性が乏しく安定し
た送給が困難となるので１０μｍ 以上が好ましく、大
きすぎると異種粒子のマトリックス金属への分散が不十
分となるので２００μｍ 以下が望ましい。
るものではないが、小さすぎると流動性が乏しく安定し
た送給が困難となるので１０μｍ 以上が好ましく、大
きすぎると異種粒子のマトリックス金属への分散が不十
分となるので２００μｍ 以下が望ましい。
【００１５】尚前記図１では円筒状の複合材料を製造す
る例を示したが、このほか板状，柱状や最終成形体の形
状に応じた異形状等の予備成形体を製造する公知の装置
にも用いることができる。
る例を示したが、このほか板状，柱状や最終成形体の形
状に応じた異形状等の予備成形体を製造する公知の装置
にも用いることができる。
【００１６】
【実施例】実施例１
図１に示した様な噴霧成形装置を使用し、下記のＡｌ−
１４％ＳｉＣ複合材料を製造した。 ［製造条件］ 金属溶湯：Ａｌ合金（２０１４） 溶湯温度：８５０℃ アトマイズガス： Ｎ２ アトマイズガス量：３０ｍ３／ｍｉｎ アトマイズガス圧：１０ｋｇｆ／ｃｍ２異種粒子：平均
粒径 １０〜１２μｍ のＳｉＣ上記異種粒子を下記
の３通りの方法で加熱した。 （ａ） 異種粒子タンク内にて異種粒子を加熱する方法
（ｂ） キャリアガスを加熱する方法 （ｃ） 異種粒子搬送中に異種粒子及びキャリアガスを
加熱する方法 上記（ａ） 〜（ｃ） の加熱方法を単独或は併用する
ことによって上記異種粒子の温度を種々変化させて、得
られた複合材料の残留ポロシティー量を調べた。結果は
図２に示す。
１４％ＳｉＣ複合材料を製造した。 ［製造条件］ 金属溶湯：Ａｌ合金（２０１４） 溶湯温度：８５０℃ アトマイズガス： Ｎ２ アトマイズガス量：３０ｍ３／ｍｉｎ アトマイズガス圧：１０ｋｇｆ／ｃｍ２異種粒子：平均
粒径 １０〜１２μｍ のＳｉＣ上記異種粒子を下記
の３通りの方法で加熱した。 （ａ） 異種粒子タンク内にて異種粒子を加熱する方法
（ｂ） キャリアガスを加熱する方法 （ｃ） 異種粒子搬送中に異種粒子及びキャリアガスを
加熱する方法 上記（ａ） 〜（ｃ） の加熱方法を単独或は併用する
ことによって上記異種粒子の温度を種々変化させて、得
られた複合材料の残留ポロシティー量を調べた。結果は
図２に示す。
【００１７】図２より異種粒子の温度は３００℃以上が
望ましく、４００℃以上がより好ましいことがわかる。
望ましく、４００℃以上がより好ましいことがわかる。
【００１８】また本発明に係る複合材料の製造方法は、
溶射装置を用いる場合の様に、粒成長による靭性低下を
招くこともなく異種粒子の添加量に加熱装置側からの制
約を受けることもない。
溶射装置を用いる場合の様に、粒成長による靭性低下を
招くこともなく異種粒子の添加量に加熱装置側からの制
約を受けることもない。
【００１９】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているので
、噴霧成形法を利用して金属マトリックス中に強化成分
である異種粒子を分散させた複合材料を製造するに際し
、溶射装置を用いることなく、予備成形体中にポロシテ
ィーが形成されることを可及的に抑制できる複合材料の
製造方法が提供できることとなった。
、噴霧成形法を利用して金属マトリックス中に強化成分
である異種粒子を分散させた複合材料を製造するに際し
、溶射装置を用いることなく、予備成形体中にポロシテ
ィーが形成されることを可及的に抑制できる複合材料の
製造方法が提供できることとなった。
【図１】本発明で採用される噴霧成形法を例示する概略
説明図である。
説明図である。
【図２】異種粒子の温度と残留ポロシティー量の関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図３】従来の噴霧成形法を例示する概略説明図である
。
。
１ タンディッシュ
２ 金属溶湯
３ チャンバー
４ ガスアトマイザー
５ ジェット流
６ コレクター
７ 異種粒子
８ 貯留槽
９ 粒子添加ノズル
１０ 予備成形体
１１ キャリアガス
１２ 異種粒子タンク
１３ 加熱装置
１４ キャリアガス
１５ キャリアガス加熱装置
１６ 異種粒子搬送路
１７ 加熱装置
Claims (1)
- 【請求項１】 垂直下方に流下する金属溶湯に高圧ガ
スのジェット流を吹付けて噴霧化すると共に、噴霧化さ
れた金属粒子とは異なる成分組成の異種粒子を混合して
これらをコレクター上に堆積させ予備成形体を得る複合
材料の製造方法において、上記異種粒子を３００℃以上
融点未満に加熱することを特徴とする複合材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4773091A JPH04266475A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4773091A JPH04266475A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04266475A true JPH04266475A (ja) | 1992-09-22 |
Family
ID=12783461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4773091A Withdrawn JPH04266475A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04266475A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501276A (ja) * | 2000-04-18 | 2004-01-15 | エーデルシュタール ビィッテン−クレフェルト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 溶射成形された窒素添加鋼、該鋼を製造する方法、および該鋼から製造された複合材料 |
| JP2010508148A (ja) * | 2006-11-01 | 2010-03-18 | ツォレルン・ベーハーベー・グライトラガー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー | ２つの互いに結合した層を製造するための方法およびこの方法で製造可能な機能構成部材 |
| CN102814497A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-12-12 | 北京科技大学 | 一种高速固相颗粒喷射成形的方法与装置 |
| JP2015096649A (ja) * | 2013-10-09 | 2015-05-21 | 信越化学工業株式会社 | 溶射成形体の製造方法及び溶射成形体 |
| CN105665728A (zh) * | 2016-01-23 | 2016-06-15 | 山东理工大学 | 自由降落双喷嘴混粉气雾化水冷快凝金属基碳化钛磁性磨料制备方法 |
| CN105665719A (zh) * | 2016-01-23 | 2016-06-15 | 山东理工大学 | 自由降落混粉气雾化水冷快凝磁性磨料制备设备 |
| CN105665721A (zh) * | 2016-01-23 | 2016-06-15 | 山东理工大学 | 自由降落双喷嘴混粉气雾化水冷快凝金属基氧化铬磁性磨料制备方法 |
-
1991
- 1991-02-19 JP JP4773091A patent/JPH04266475A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US10137597B2 (en) | 2013-10-09 | 2018-11-27 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sprayed article and making method |
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