JPH05230507A - 複合部材と、その製造方法 - Google Patents
複合部材と、その製造方法Info
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- JPH05230507A JPH05230507A JP7225792A JP7225792A JPH05230507A JP H05230507 A JPH05230507 A JP H05230507A JP 7225792 A JP7225792 A JP 7225792A JP 7225792 A JP7225792 A JP 7225792A JP H05230507 A JPH05230507 A JP H05230507A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は部材表面に粒子を加圧侵入させて複
合化層を形成する場合に、処理される部材に変形が少な
く、かつ比較的厚い複合化層や、異質の積層した複合化
層を有する複合部材と、その製造方法を提供することを
目的とする。 【構成】 本発明は複合用の粒子中に部材を埋込み、こ
れを粒子の外側から加圧して部材表面に粒子を侵入さ
せ、その表面に粒子との複合化層を形成したあと、再び
同じ操作を同一部材に繰り返して施してなる複合部材
と、その製造方法である。
合化層を形成する場合に、処理される部材に変形が少な
く、かつ比較的厚い複合化層や、異質の積層した複合化
層を有する複合部材と、その製造方法を提供することを
目的とする。 【構成】 本発明は複合用の粒子中に部材を埋込み、こ
れを粒子の外側から加圧して部材表面に粒子を侵入さ
せ、その表面に粒子との複合化層を形成したあと、再び
同じ操作を同一部材に繰り返して施してなる複合部材
と、その製造方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属、金属間化合物、
樹脂、又は木材などからなる部品及び材料（以下部材と
する）に、非金属又は金属等の粒子を加圧することで侵
入させ、その表面に複合化層を有する複合材料と、その
製造方法に関する。
樹脂、又は木材などからなる部品及び材料（以下部材と
する）に、非金属又は金属等の粒子を加圧することで侵
入させ、その表面に複合化層を有する複合材料と、その
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複合材料の製造方法として、次のような
従来技術が知られている。すなわち、ＳｉＣなどの粒子
を、完全または部分溶融の溶湯に添加し、これに機械的
撹拌を与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト
法がある。また、ＳｉＣなどの粒子とＡｌ合金等の粉末
とを混合し、静水圧々縮や熱間押出し、または焼結等に
よって複合材料とする方法（粉末冶金法）が広くおこな
われている。さらにＳｉＣなどの粒子とＡｌ合金等の粉
末を混合し、これに冷間や熱間で機械的撹拌を与えて、
粒子を合金粉末中に練込み、複合材料とする方法（メカ
ニカルアロイング法）がある。
従来技術が知られている。すなわち、ＳｉＣなどの粒子
を、完全または部分溶融の溶湯に添加し、これに機械的
撹拌を与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト
法がある。また、ＳｉＣなどの粒子とＡｌ合金等の粉末
とを混合し、静水圧々縮や熱間押出し、または焼結等に
よって複合材料とする方法（粉末冶金法）が広くおこな
われている。さらにＳｉＣなどの粒子とＡｌ合金等の粉
末を混合し、これに冷間や熱間で機械的撹拌を与えて、
粒子を合金粉末中に練込み、複合材料とする方法（メカ
ニカルアロイング法）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記各方法は材料全体
に粒子等が均一に分散している状態の材料を対象とする
方法であり、これらの方法では部材の表面だけを複合化
することはできない。また、前記粉末冶金法とメカニカ
ルアロイング法に用いる合金粉末は高価であり、完成品
を得るまでの工程が多くかかり完成品のコストが高い。
そして最終工程が押し出し加工であるため完成品の形状
が単純なものに限られてしまうという問題点がある。本
発明は前記事情に鑑みてなされたもので、前記問題点を
解消するとともに、処理される部材に変形がなく、しか
も比較的厚い複合化層を形成してなる複合部材と、その
製造方法を提供することを目的とする。
に粒子等が均一に分散している状態の材料を対象とする
方法であり、これらの方法では部材の表面だけを複合化
することはできない。また、前記粉末冶金法とメカニカ
ルアロイング法に用いる合金粉末は高価であり、完成品
を得るまでの工程が多くかかり完成品のコストが高い。
そして最終工程が押し出し加工であるため完成品の形状
が単純なものに限られてしまうという問題点がある。本
発明は前記事情に鑑みてなされたもので、前記問題点を
解消するとともに、処理される部材に変形がなく、しか
も比較的厚い複合化層を形成してなる複合部材と、その
製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に添い、本発明
は複合用の粒子中に部材を埋込み、これを粒子の外側か
ら加圧して部材表面に粒子を侵入させ、その表面に粒子
との複合化層を形成したあと、再び同じ操作を同一部材
に繰り返して施すことによって、前記課題を解消した。
は複合用の粒子中に部材を埋込み、これを粒子の外側か
ら加圧して部材表面に粒子を侵入させ、その表面に粒子
との複合化層を形成したあと、再び同じ操作を同一部材
に繰り返して施すことによって、前記課題を解消した。
【０００５】本発明において部材に加圧侵入させる非金
属又は金属の粒子としては、たとえば次の素材からなる
粒子が用いられる。すなわち、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓ
ｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 などのセラミックス粒子や、鉄、非
鉄金属とこれらの合金からなる金属粒子や、其他の素材
を用いた粒子であり、異種複数の粒子を混合したもの、
さらにこれら粒子と短繊維状態の素材との混合物などを
用いることができる。要は部材への加圧侵入ができる硬
度をもち、所望の性質を備えた複合化層が形成できるも
のであればよい。前記粒子をその表面に加圧侵入させて
複合化層を形成する被複合部材の材料として、金属、金
属間化合物、樹脂、または木材などがある。なお金属と
しては、たとえばＡｌ合金、Ｍｇ合金及び其他慣用の金
属や合金を、金属間化合物としてはＡｌ3 Ｔｉなどを、
樹脂には通常の部材に慣用されている一般の合成樹脂類
を、木材としてはたとえば桧材などを用いる。
属又は金属の粒子としては、たとえば次の素材からなる
粒子が用いられる。すなわち、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓ
ｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 などのセラミックス粒子や、鉄、非
鉄金属とこれらの合金からなる金属粒子や、其他の素材
を用いた粒子であり、異種複数の粒子を混合したもの、
さらにこれら粒子と短繊維状態の素材との混合物などを
用いることができる。要は部材への加圧侵入ができる硬
度をもち、所望の性質を備えた複合化層が形成できるも
のであればよい。前記粒子をその表面に加圧侵入させて
複合化層を形成する被複合部材の材料として、金属、金
属間化合物、樹脂、または木材などがある。なお金属と
しては、たとえばＡｌ合金、Ｍｇ合金及び其他慣用の金
属や合金を、金属間化合物としてはＡｌ3 Ｔｉなどを、
樹脂には通常の部材に慣用されている一般の合成樹脂類
を、木材としてはたとえば桧材などを用いる。
【０００６】まず、図１に示すように、必要に応じて所
定温度に予熱した加圧型１内の下パンチ２上に、複合用
の前記粒子３を所定量収容する。この場合、粒子３は被
複合部材の種類、性質に応じて適宜０〜１２００°の温
度に予熱しておき、被複合部材への侵入を容易にする。
この混合粒子３内に、被複合部材である、例えば金属の
部品４を埋込む。この部品４は必要に応じて適宜所定温
度に予熱しておく。または粒子３とともに両者を同時に
加熱してもよい。次に上パンチ５により、１〜１０００
ＭＰａの圧力Ｐ1 を所定時間加え、部品４の全表面に粒
子を侵入させ、まず、比較的薄い第１の複合化層２１を
図２（ａ）に示すように形成する。
定温度に予熱した加圧型１内の下パンチ２上に、複合用
の前記粒子３を所定量収容する。この場合、粒子３は被
複合部材の種類、性質に応じて適宜０〜１２００°の温
度に予熱しておき、被複合部材への侵入を容易にする。
この混合粒子３内に、被複合部材である、例えば金属の
部品４を埋込む。この部品４は必要に応じて適宜所定温
度に予熱しておく。または粒子３とともに両者を同時に
加熱してもよい。次に上パンチ５により、１〜１０００
ＭＰａの圧力Ｐ1 を所定時間加え、部品４の全表面に粒
子を侵入させ、まず、比較的薄い第１の複合化層２１を
図２（ａ）に示すように形成する。
【０００７】次に、上パンチ５を戻し、加えている圧力
Ｐ1 を除く。そして、この部品４をそのまま粒子３内に
埋め直したあと、再び前記と同様な圧力Ｐ1 を上パンチ
５によって加える。この結果、前記複合化層２１の外側
に図２（ｂ）に示すように第２の複合化層２２が形成さ
れる。即ち、厚い複合化層が形成されることになる。そ
して、必要に応じてこのような操作を複数回、即ち多段
回にわたって繰り返せばよく、これによって複合化層の
厚さを適宜制御しながら、歪や変形のない複合部材がえ
られる。なお、この操作において、部品４を埋込む粒子
３の種類を各段階毎に変えれば異質の複合層が積層され
た複合化層をもつ複合部材が形成できる。
Ｐ1 を除く。そして、この部品４をそのまま粒子３内に
埋め直したあと、再び前記と同様な圧力Ｐ1 を上パンチ
５によって加える。この結果、前記複合化層２１の外側
に図２（ｂ）に示すように第２の複合化層２２が形成さ
れる。即ち、厚い複合化層が形成されることになる。そ
して、必要に応じてこのような操作を複数回、即ち多段
回にわたって繰り返せばよく、これによって複合化層の
厚さを適宜制御しながら、歪や変形のない複合部材がえ
られる。なお、この操作において、部品４を埋込む粒子
３の種類を各段階毎に変えれば異質の複合層が積層され
た複合化層をもつ複合部材が形成できる。
【０００８】他の方法として、図３に示すように前記粒
子３を加圧用カプセル１１内に収容し、その中に複合化
層を形成する部材として、例えば金属の部品１４を埋没
し、カプセル１１の内部を減圧後密封する。そして、こ
のカプセル１１を必要に応じて所定の温度（０〜１２０
０℃）としてその外側から１〜１０００ＭＰａの静水圧
（ＣＩＰ，ＨＩＰ）Ｐ2 を加え、複合用の粒子等を部品
１４の表面に侵入させる。次に、カプセル１１に対する
加圧をやめ、部品１４を埋めかえたあと、同じ要領で密
封し、静水圧Ｐ2 を加える。このようにして操作を多段
階にわたって繰り返せばよい。なお、以上の各実施態様
で加える圧力Ｐ1 ，Ｐ2 は少なくとも１ＭＰａ以上が必
要であり、また複合する粒子径には特に制限はない。
子３を加圧用カプセル１１内に収容し、その中に複合化
層を形成する部材として、例えば金属の部品１４を埋没
し、カプセル１１の内部を減圧後密封する。そして、こ
のカプセル１１を必要に応じて所定の温度（０〜１２０
０℃）としてその外側から１〜１０００ＭＰａの静水圧
（ＣＩＰ，ＨＩＰ）Ｐ2 を加え、複合用の粒子等を部品
１４の表面に侵入させる。次に、カプセル１１に対する
加圧をやめ、部品１４を埋めかえたあと、同じ要領で密
封し、静水圧Ｐ2 を加える。このようにして操作を多段
階にわたって繰り返せばよい。なお、以上の各実施態様
で加える圧力Ｐ1 ，Ｐ2 は少なくとも１ＭＰａ以上が必
要であり、また複合する粒子径には特に制限はない。
【０００９】
１） ＪＩＳ ＡＣ８Ａを素材として部品を作り、これ
を４００℃に予熱しておき、３００℃に予熱した前記加
圧型内に、４００℃に加熱した平均粒子径１０μｍのＳ
ｉＣ粒子を入れ、その中に前記部品を埋没させて、上パ
ンチにより１０ＭＰａの静水圧を約３００ｓ（秒）間加
えた。その結果、部品の表面に１０μｍ程度の複合化層
が形成できた。次にこの部品をＳｉＣ粒子に埋め直し
て、再び同様な操作を繰り返した。その結果、複合化層
厚が増加し、かつ変形のない複合部品が製造できた。 ２） ＪＩＳ ＳＰＣＣ製筒内に、平均粒子径１０μｍ
のＦｅ粒子を充填し、その中にポリプロピレン（ＰＰ）
樹脂部材を埋設して、筒内部を０．１Ｐａ程度に減圧
後、溶接密閉した。これをＣＩＰ装置により、全体に常
温で約１０ＭＰａの静水圧を約１．８ｋｓ間加えた。そ
の結果、表面に１０μｍ程度の複合化層が形成できた。
次に、この部材を再び筒内部のＦｅ粒子の中に埋設し、
同様な操作を繰り返して施した。その結果、複合化層の
厚さが増加し、かつ変形のない複合部材が製造できた。
を４００℃に予熱しておき、３００℃に予熱した前記加
圧型内に、４００℃に加熱した平均粒子径１０μｍのＳ
ｉＣ粒子を入れ、その中に前記部品を埋没させて、上パ
ンチにより１０ＭＰａの静水圧を約３００ｓ（秒）間加
えた。その結果、部品の表面に１０μｍ程度の複合化層
が形成できた。次にこの部品をＳｉＣ粒子に埋め直し
て、再び同様な操作を繰り返した。その結果、複合化層
厚が増加し、かつ変形のない複合部品が製造できた。 ２） ＪＩＳ ＳＰＣＣ製筒内に、平均粒子径１０μｍ
のＦｅ粒子を充填し、その中にポリプロピレン（ＰＰ）
樹脂部材を埋設して、筒内部を０．１Ｐａ程度に減圧
後、溶接密閉した。これをＣＩＰ装置により、全体に常
温で約１０ＭＰａの静水圧を約１．８ｋｓ間加えた。そ
の結果、表面に１０μｍ程度の複合化層が形成できた。
次に、この部材を再び筒内部のＦｅ粒子の中に埋設し、
同様な操作を繰り返して施した。その結果、複合化層の
厚さが増加し、かつ変形のない複合部材が製造できた。
【００１０】
【発明の効果】以上のように本発明の方法によれば、ゆ
がみや歪などによる部材の変形を少なく抑えながら、表
面の複合化層を厚くすることができる。また、加圧侵入
工程を繰返しておこなうので、複合化材料の異なる異質
複合化層の積層が形成できる。
がみや歪などによる部材の変形を少なく抑えながら、表
面の複合化層を厚くすることができる。また、加圧侵入
工程を繰返しておこなうので、複合化材料の異なる異質
複合化層の積層が形成できる。
【図１】本発明に係る方法の実施要領の説明図である。
【図２】本発明に係る方法によって形成した複合化層を
もつ複合部材の断面を示し、同図（ａ）は最初の段階の
もの、同図（ｂ）は次の段階の状態をそれぞれ示す。
もつ複合部材の断面を示し、同図（ａ）は最初の段階の
もの、同図（ｂ）は次の段階の状態をそれぞれ示す。
【図３】本発明に係る方法の他の実施要領の説明図であ
る。
る。
１ 加圧型 ２ 下パンチ ３ 粒子 ４ 部品 ５ 上パンチ １１ カプセル １４ 部品 ２１ 最初の段階の処理を施したあとの複合化層 ２２ 次の段階の処理を施したあとの複合化層
Claims (3)
- 【請求項１】 複合用の粒子中に部材を埋込み、これを
粒子の外側から加圧して部材表面に粒子を侵入させ、そ
の表面に粒子との複合化層を形成したあと、再び同じ操
作を同一部材に繰り返して施すことを特徴とする複合部
材の製造方法。 - 【請求項２】 複合用の粒子中に部材を埋込み、これを
粒子の外側から加圧して部材表面に粒子を侵入させ、そ
の表面に粒子との複合化層を形成したあと、前記粒子を
他の粒子に変えたうえ、再び同じ操作を同一部材に繰り
返して施すことを特徴とする複合部材の製造方法。 - 【請求項３】 それぞれ異なる複合粒子との複合化層
を、その表面に積層した状態で有する複合部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7225792A JPH05230507A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 複合部材と、その製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7225792A JPH05230507A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 複合部材と、その製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05230507A true JPH05230507A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=13484065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7225792A Pending JPH05230507A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 複合部材と、その製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05230507A (ja) |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP7225792A patent/JPH05230507A/ja active Pending
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