JPH0430448B2 - - Google Patents

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JPH0430448B2
JPH0430448B2 JP61173548A JP17354886A JPH0430448B2 JP H0430448 B2 JPH0430448 B2 JP H0430448B2 JP 61173548 A JP61173548 A JP 61173548A JP 17354886 A JP17354886 A JP 17354886A JP H0430448 B2 JPH0430448 B2 JP H0430448B2
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sic
metal powder
whiskers
dispersion
sic whiskers
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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、粉末焼結法によりSiCウイスカー強
化金属複合材を形成する際の焼結原料となるSiC
ウイスカーと金属粉末の均質混合物を製造する方
法に関する。 〔従来の技術〕 SiCウイスカーは、比強度、比弾性率、耐熱
性、化学的安定性などの面で卓越した性能特性を
有することからAl、Mg、Ti等の金属あるいはそ
れらの合金を対象マトリツクス材とする複合強化
材として有用されており、得られたウイスカー強
化金属複合材は軽量化および高強度特性が要求さ
れる航空機や自動車用の構造部材をはじめ各種の
用途分野で注目されている。 SiCウイスカー強化金属複合材の製造技術には
各種の方法が知られているが、このうち粉末焼結
法で得られる複合材の性能はマトリツクス粉末中
に介在するSiCウイスカーの分散性に影響される
ところが大きく、微小繊維状のウイスカー強化材
を如何にマトリツクス組織中に均質分散させるか
が複合性能を向上させるための重要な課題となつ
ている。 ところが、珪素源原料と炭材成分を混合したの
ち非酸化性雰囲気下で1400〜1800℃に熱処理する
通常の方法で製造されるSiCウイスカーは、直径
0.1〜5μ、長さ10〜500μmの微細短繊維状の単結
晶が無方向に絡み合つた凝集組織を呈しているた
め、SiCウイスカー生成物を直接的にマトリツク
ス金属粉末と乾式混合しようとしても均一に分散
させることは極めて困難である。 このような難点を解決するためのウイスカーと
金属粉末の均一混合法として、ウイスカーを有機
溶媒中で超音波振動を加えてからまりを解きほぐ
し、次にこの中に金属粉末を加えて撹拌すること
によりウイスカーと金属粉末を混合し、次に吸引
濾過法により有機溶媒を除き、その後、真空乾燥
により有機溶媒を完全に除去する方法(特開昭60
−251922号公報)が提案されている。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記した均一混合法による場合
にはウイスカー生成物の絡まりを解きほぐす手段
として煩雑な超音波振動処理を適用しなければな
らず、工業的な工程としては実用性に欠ける問題
点がある。 本発明の目的は、有機溶媒中でSiCウイスカー
と金属粉末を湿式混合する場合に、簡単な撹拌混
合手段を介して凝集組織の解きほぐしと両成分の
均質な混合状態を形成することができるSiCウイ
スカーと金属粉末の均質混合物を製造する方法を
提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するための本発明によるSiC
ウイスカーと金属粉末の均質混合物の製造方法
は、SiCウイスカー生成物を撹拌濾過槽中で有機
溶媒に10〜60g/の分散濃度範囲で撹拌混合し
て均一に分散させ、引き続き撹拌を継続しながら
有機溶媒の一部を濾過除去したのち、速やかに金
属粉末を加えてSiCウイスカーと金属粉末の分散
濃度を350〜1100g/に調整し、ついで急速濾
過して形成したケーキを乾燥処理することを構成
上の特徴とする。 本発明において、SiCウイスカー生成物を撹拌
濾過槽中で撹拌混合する第1段階の処理はSiCウ
イスカー生成物の凝集による絡み合いを解きほぐ
し、有機溶媒中に均質な分散状態で介在させるた
めの工程となる。 分散媒となる有機溶媒としては、アルコール、
アセトン、エーテルなどが用いられ、内部に例え
ばプロペラ式回転翼を備える通常の撹拌機を装着
した撹拌濾過槽に流入したのち、SiCウイスカー
を投入して撹拌混合する。このような撹拌混合に
よつてSiCウイスカー生成物の凝集絡みを解きほ
ぐし、均一な分散状態を形成するためには、有機
溶媒に対するSiCウイスカーの分散濃度が60g/
以下になる割合に設定することが重要な要件と
なる。この上限を越える分散濃度では、凝集絡み
の解きほぐしが不十分となつて均一な分散状態を
得ることができなくなる。また、前記SiCウイス
カーの分散濃度が10g/を下廻ると処理能率が
著しく減退する。したがつて、第1段階での有機
溶媒に対するSiCウイスカーの分散濃度は、10〜
60g/の範囲に設定される。 引き続き撹拌を継続しながら有機溶媒の一部を
除去したのち、速やかに金属粉末を加える第2段
階の処理は、SiCウイスカーと金属粉末とを均質
な混合状態に形成するための工程となる。 この工程における重要な条件事項は、SiCウイ
スカーと金属粉末の分散濃度を350〜1100g/
の範囲に調整することである。この分散濃度が
350g/を下廻る低濃度領域では、SiCウイス
カーと金属粉末との密度差により均質混合状態を
維持することが困難となり、また1100g/を越
える高濃度領域になると分散液の粘度が上昇して
金属粉末の分散性が著しく阻害され、均質な混合
状態を形成することができなくなる。なお、均質
な混合状態を得るためには、SiCウイスカーの大
きさを考慮して金属粉末の平均粒径を1〜50μm
の範囲に調整することが好ましい。 SiCウイスカーと金属粉末の分散濃度を前記の
範囲内に調整するためには、第1段階で低濃度に
分散されているSiCウイスカーの分散液に対し撹
拌を継続して均一の分散状態を維持しながら有機
溶媒の一部を緩除に濾過除去し、速やかに所定量
の金属粉末を加える操作によつておこなわれる。 ついで、撹拌を継続しながら分散液を急速濾過
して有機溶媒を完全に除去する。このようにして
得られた濾過ケーキを乾燥処理し、必要に応じて
粉砕処理することによりSiCウイスカーと金属粉
末の均質混合物が製造される。 〔作用〕 本発明によれば、まず調整されたSiCウイスカ
ーの分散濃度下で撹拌処理を施す第1段階の処理
過程が、単純な撹拌操作を介してSiCウイスカー
生成物の凝集絡み合いを円滑に解きほぐし、均一
な分散状態を形成するために機能する。 引き続き撹拌を継続しながら金属粉末を速やか
に加えてSiCウイスカーと金属粉末の分散濃度を
所定の範囲に調整する第2段階の処理は、両成分
の密度差に基づく相互分散の不均一化および分散
液の粘度上昇による混合不良を効果的に防止して
組織にばらつきのない均質な混合状態を形成する
ために寄与する。 上記の作用が相俟つて急速濾過、乾燥後に極め
て良好な分散状態と均質性の高い混合組織のSiC
ウイスカーと金属粉末の均質混合物を得ることが
可能となる。 〔実施例〕 図に示すように底部にフイルター2を備え先端
にプロペラ撹拌翼を有する撹拌機3を装着してな
る内槽Aと、その外周部を構成する外槽Bからな
る二重構造を有し、外槽Bの側部からバルブ4お
よび吸引ポンプ5を介して系外の貯液槽6に連結
する吸引ラインと、前記貯液槽6から循環ポンプ
7とバルブ8を介して循環パイプ9により外槽B
の上部に連結する補充ラインを設置した撹拌濾過
槽1を設置した。 まず、バルブ4を閉じ、バルブ8を開いて循環
ポンプを作動させ、循環パイプ9を通じて貯液槽
6から外槽B内にエタノールを流入した。貯液槽
Bに流入したエタノールがフイルター2を通過し
て内槽Aに充満した状態で循環ポンプ7を停止し
バルブ8を閉じた。ついで、内槽A内に平均直径
0.4μm、平均長さ30μmのSiCウイスカー生成物を
分散濃度が10〜80g/の範囲で変動する量で投
入し、撹拌機3を作動してエタノールを十分に撹
拌して分散させた。引き続き撹拌を継続しながら
バルブ4を開にし、吸引ポンプ5を作動して外槽
Bのエタノールを吸引除去した。この場合、槽
A,B間に生じるエタノール液面のヘツド差が一
定範囲になるように外槽Bのエタノールを吸引除
去することにより、内槽A内の分散液は均一な分
散状態を維持しつつ一部のエタノールがフイルタ
ー2を介して緩徐に濾過除去される。 次に吸引ポンプ5を停止し、バルブ4を閉じた
のち、内槽Aに速やかに所定量のAl粉末(2024
合金、平均粒径15μm)を加えてSiCウイスカー
とAl粉末の分散濃度の異なる6種類の混合分散
液を作成した。 バルブ4を全開にし、吸引ポンプ5を作動して
層内のエタノールを吸引除去し、内槽Aの分散混
合液を急速に撹拌した。このようにしてフイルタ
ー2の上部の残留した濾過ケーキを80℃で10時間
乾燥したのち、破砕してSiCウイスカーとAl粉末
との混合粉体を製造した。 上記の混合粉体をSEM観察(倍率300倍)して
SiCウイスカーとAl粉末の混合分散状況を調査し
た。 ついで、各混合粉体を、温度520℃、圧力1500
Kg/cm2で60分間焼結処理して直径40mm、高さ43mm
のSiCウイスカー強化Al複合材を作製した。これ
らの複合材を高さ方向に5等分し、各円板状試片
を塩酸と過酸化水素水の1:1混合溶液中に浸漬
してAlその他の金属成分を溶出除去し、その残
留量から各円板試片ごとのSiCウイスカーの含有
量を測定し、同時に標準偏差値を算出してばらつ
き変動を考察した。 上記のSEM分散状況および複合材中のSiCウイ
スカー含有量の平均値(n=5)と標準偏差を適
用した濃度条件と対比させて表1に示した。 表1のSEM分散状況の結果から、発明例のNo..
1〜3は第1段階の処理においてSiCウイスカー
生成物の凝集組織がが十分に解きほぐされ、Al
粉末との混合状態が極めて均質であつたが、比較
例のNo.4ではSiCウイスカーの凝集塊が多く存在
し、これらの間にAl粉末粒子の偏在が認められ
た。また、形成した複合材中のSiCウイスカーの
含有量を発明例と比較例の同一成分比(SiCウイ
スカー/Al粉末・重量比)間の例で比較してみ
ると標準偏差値に明らかな差が認められ、本発明
例において組織内のばらつきが少なく均質性に優
れていることが判明する。したがつて、比較例No.
5および6ではSEM観察による分散状況は良好
であつたが、複合材とした場合の組織全体におけ
るSiCウイスカーの分布にばらつき変動があるこ
とが確認された。
【表】
〔発明の効果〕
以上のとおり、本発明によれば特定された分散
濃度による第1段階および第2段階の処理を施す
ことにより、常に均質に相互分散したSiCウイス
カーと金属粉末の混合物を工業的に容易に製造す
ることができる。したがつて、この混合粉末を熱
圧焼結することにより優れた複合性能を備える
SiCウイスカー強化金属複合材を安定して製造す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図は、本発明に適用する撹拌濾過装置を例示し
た断面略図である。 1……撹拌混合槽、2……フイルター、3……
撹拌機、4,8……バルブ、5……吸引ポンプ、
6……貯液槽、7……循環ポンプ、9……循環パ
イプ、A……内槽、B……外槽。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 SiCウイスカー生成物を撹拌濾過槽中で有機
    溶媒に10〜60g/の分散濃度範囲で撹拌混合し
    て均一に分散させ、引き続き撹拌を継続しながら
    有機溶媒の一部を濾過除去したのち、速やかに金
    属粉末を加えてSiCウイスカーと金属粉末の分散
    濃度を350〜1100g/に調整し、ついで急速濾
    過して形成したケーキを乾燥処理することを特徴
    とするSiCウイスカーと金属粉末の均質混合物の
    製造方法。 2 金属粉末の平均粒径が1〜50μmである特許
    請求の範囲第1項記載のSiCウイスカーと金属粉
    末の均質混合物の製造方法。
JP61173548A 1986-07-25 1986-07-25 SiCウイスカ−と金属粉末の均質混合物の製造方法 Granted JPS6333532A (ja)

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JP61173548A JPS6333532A (ja) 1986-07-25 1986-07-25 SiCウイスカ−と金属粉末の均質混合物の製造方法

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JPS6333532A JPS6333532A (ja) 1988-02-13
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60251922A (ja) * 1984-05-28 1985-12-12 Kobe Steel Ltd ウイスカ−と金属粉末の均一混合法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60251922A (ja) * 1984-05-28 1985-12-12 Kobe Steel Ltd ウイスカ−と金属粉末の均一混合法

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