JPH05337631A - 金属基複合材料の鋳包み方法 - Google Patents
金属基複合材料の鋳包み方法Info
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- JPH05337631A JPH05337631A JP17737392A JP17737392A JPH05337631A JP H05337631 A JPH05337631 A JP H05337631A JP 17737392 A JP17737392 A JP 17737392A JP 17737392 A JP17737392 A JP 17737392A JP H05337631 A JPH05337631 A JP H05337631A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属基複合材料が軽合金中に良好に鋳包まれ
た鋳物を能率よく且低廉に製造する。 【構成】 マトリックス１２が純Ａｌ又はＡｌを主成分
とする軽金属である金属基複合材料１４を軽合金に鋳包
む方法であり、被鋳包み材としての金属基複合材料１４
を高温度に加熱してマトリックス１２を溶融させ、しか
る後１wt％以上のＭｇを含有するＡｌ合金などの軽合金
の溶湯２２中に複合材料を鋳包むことを特徴とする。
た鋳物を能率よく且低廉に製造する。 【構成】 マトリックス１２が純Ａｌ又はＡｌを主成分
とする軽金属である金属基複合材料１４を軽合金に鋳包
む方法であり、被鋳包み材としての金属基複合材料１４
を高温度に加熱してマトリックス１２を溶融させ、しか
る後１wt％以上のＭｇを含有するＡｌ合金などの軽合金
の溶湯２２中に複合材料を鋳包むことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属基複合材料の鋳包
み方法に係り、更に詳細には軽金属をマトリックスとす
る金属基複合材料を軽合金に鋳包む方法に係る。
み方法に係り、更に詳細には軽金属をマトリックスとす
る金属基複合材料を軽合金に鋳包む方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】軽金属をマトリックスとする金属基複合
材料を軽合金に鋳包む方法の一つとして、例えば特開昭
６０−２２８９６４号公報に記載されている如く、鋳包
まれるべきＡｌ基複合材料を亜鉛にて被覆し、複合材料
を鋳型内の所定の位置に配置して鋳型内に鋳包み金属の
溶湯を注湯し、得られた鋳物を熱処理する方法が従来よ
り知られている。
材料を軽合金に鋳包む方法の一つとして、例えば特開昭
６０−２２８９６４号公報に記載されている如く、鋳包
まれるべきＡｌ基複合材料を亜鉛にて被覆し、複合材料
を鋳型内の所定の位置に配置して鋳型内に鋳包み金属の
溶湯を注湯し、得られた鋳物を熱処理する方法が従来よ
り知られている。
【０００３】かかる鋳包み方法によれば、金属基複合材
料が亜鉛にて被覆されることなく鋳包まれる場合に比し
て、被鋳包み材である複合材料とこれを鋳包む鋳包み金
属との間の接合強度を向上させることができ、両者の一
体性に優れた鋳物を製造することができる。
料が亜鉛にて被覆されることなく鋳包まれる場合に比し
て、被鋳包み材である複合材料とこれを鋳包む鋳包み金
属との間の接合強度を向上させることができ、両者の一
体性に優れた鋳物を製造することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし上述の如き従来
の金属基複合材料の鋳包み方法に於ては、鋳包みに先立
ち複合材料を亜鉛にて被覆しなければならず、また鋳包
み後に鋳物を熱処理しなければならないため、金属基複
合材料が鋳包まれた鋳物を能率よく且低廉に製造するこ
とが困難である。
の金属基複合材料の鋳包み方法に於ては、鋳包みに先立
ち複合材料を亜鉛にて被覆しなければならず、また鋳包
み後に鋳物を熱処理しなければならないため、金属基複
合材料が鋳包まれた鋳物を能率よく且低廉に製造するこ
とが困難である。
【０００５】本発明は、上述の従来の金属基複合材料の
鋳包み方法に於ける上述の如き問題に鑑み、金属基複合
材料が良好に鋳包まれた鋳物を能率よく且低廉に製造す
ることができるよう改善された金属基複合材料の鋳包み
方法を提供することを目的としている。
鋳包み方法に於ける上述の如き問題に鑑み、金属基複合
材料が良好に鋳包まれた鋳物を能率よく且低廉に製造す
ることができるよう改善された金属基複合材料の鋳包み
方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、マトリックスが純Ａｌ又はＡｌを主成分と
する軽金属である金属基複合材料を軽合金に鋳包む方法
にして、前記金属基複合材料を加熱して前記マトリック
スを溶融させ、しかる後１wt％以上のＭｇを含有する軽
合金の溶湯中に前記金属基複合材料を鋳包むことを特徴
とする方法によって達成される。
明によれば、マトリックスが純Ａｌ又はＡｌを主成分と
する軽金属である金属基複合材料を軽合金に鋳包む方法
にして、前記金属基複合材料を加熱して前記マトリック
スを溶融させ、しかる後１wt％以上のＭｇを含有する軽
合金の溶湯中に前記金属基複合材料を鋳包むことを特徴
とする方法によって達成される。
【０００７】
【作用】上述の如き構成によれば、鋳包まれるべき金属
基複合材料が加熱されることによりそのマトリックスで
ある軽金属が溶融されるので、鋳包み時に於ける複合材
料と鋳包み金属の溶湯との界面は液相同士の界面であ
り、従ってかかる界面が固液界面である従来の方法の場
合に比して、界面に於て生じるマトリックス軽金属と鋳
包み軽合金との間の金属元素の相互拡散が遥かに良好に
行われ、またＭｇはＡｌの如き他の金属元素に比して酸
化物形成傾向が高く、鋳包み軽合金は１wt％以上のＭｇ
を含有しているので、高温度に加熱されることによりマ
トリックス軽金属が溶融状態になっている複合材料の表
面の酸化膜が鋳包み時にＭｇとの酸化還元反応により破
壊され、これにより鋳包み界面の接合強度が向上され
る。
基複合材料が加熱されることによりそのマトリックスで
ある軽金属が溶融されるので、鋳包み時に於ける複合材
料と鋳包み金属の溶湯との界面は液相同士の界面であ
り、従ってかかる界面が固液界面である従来の方法の場
合に比して、界面に於て生じるマトリックス軽金属と鋳
包み軽合金との間の金属元素の相互拡散が遥かに良好に
行われ、またＭｇはＡｌの如き他の金属元素に比して酸
化物形成傾向が高く、鋳包み軽合金は１wt％以上のＭｇ
を含有しているので、高温度に加熱されることによりマ
トリックス軽金属が溶融状態になっている複合材料の表
面の酸化膜が鋳包み時にＭｇとの酸化還元反応により破
壊され、これにより鋳包み界面の接合強度が向上され
る。
【０００８】尚本発明の方法に於ては、金属基複合材料
が高温度に加熱されることにより複合材料全体のマトリ
ックス軽金属が溶融されても、溶融状態の軽金属はその
粘性により個々の強化材の間に止どまり、強化材により
複合材料の形状は保持されるので、被鋳包み材の過剰の
変形などの問題が生じることはない。
が高温度に加熱されることにより複合材料全体のマトリ
ックス軽金属が溶融されても、溶融状態の軽金属はその
粘性により個々の強化材の間に止どまり、強化材により
複合材料の形状は保持されるので、被鋳包み材の過剰の
変形などの問題が生じることはない。
【０００９】
【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。実施例１ まず実質的に無作為に配向された平均繊維径３μm 、平
均繊維長３mmのアルミナ−シリカ短繊維を強化材とし純
アルミニウム（純度９９．９％）をマトリックスとする
複合材料を製造し、その複合材料を切断することによ
り、図１（ａ）に示されている如く、体積率３０％のア
ルミナ−シリカ短繊維１０を強化材とし純アルミニウム
１２をマトリックスとする複合材料よりなり３８×１６
×１０mmの寸法を有する直方体状の被鋳包み材１４を形
成した。
例について詳細に説明する。実施例１ まず実質的に無作為に配向された平均繊維径３μm 、平
均繊維長３mmのアルミナ−シリカ短繊維を強化材とし純
アルミニウム（純度９９．９％）をマトリックスとする
複合材料を製造し、その複合材料を切断することによ
り、図１（ａ）に示されている如く、体積率３０％のア
ルミナ−シリカ短繊維１０を強化材とし純アルミニウム
１２をマトリックスとする複合材料よりなり３８×１６
×１０mmの寸法を有する直方体状の被鋳包み材１４を形
成した。
【００１０】次いで図１（ｂ）に示されている如く、被
鋳包み材１４をアルミナ製のトレー１６に載せて電気炉
１８内に配置することにより被鋳包み材全体を約７００
℃に加熱し、これにより被鋳包み材を構成する複合材料
のマトリックスを十分に溶解した。
鋳包み材１４をアルミナ製のトレー１６に載せて電気炉
１８内に配置することにより被鋳包み材全体を約７００
℃に加熱し、これにより被鋳包み材を構成する複合材料
のマトリックスを十分に溶解した。
【００１１】次いで図１（ｃ）に示されている如く、内
のり寸法が３０×３０×１００mmであり肉厚が１５mmで
ある約３００℃に予熱された鋳鉄製の金型２０を用意
し、被鋳包み材に接触する先端部が約７００℃に加熱さ
れたステンレス鋼製の挾みにて被鋳包み材を挾んでそれ
を金型２０内に配置し、金型内に７５０℃の鋳包み軽合
金としてのアルミニウム合金（Ａｌ−ｘwt％Ｍｇ、ｘ＝
０、０．５、１．０、１．５、２．０、３．０、４．
０、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０、１０．
０）の溶湯２２を注湯し、そのままの状態にて溶湯を室
温にまで冷却し凝固させた。
のり寸法が３０×３０×１００mmであり肉厚が１５mmで
ある約３００℃に予熱された鋳鉄製の金型２０を用意
し、被鋳包み材に接触する先端部が約７００℃に加熱さ
れたステンレス鋼製の挾みにて被鋳包み材を挾んでそれ
を金型２０内に配置し、金型内に７５０℃の鋳包み軽合
金としてのアルミニウム合金（Ａｌ−ｘwt％Ｍｇ、ｘ＝
０、０．５、１．０、１．５、２．０、３．０、４．
０、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０、１０．
０）の溶湯２２を注湯し、そのままの状態にて溶湯を室
温にまで冷却し凝固させた。
【００１２】次いでかくして形成された各鋳物をそれに
鋳包まれた複合材料を観察し得るよう切断して研磨し、
複合材料の部分とアルミニウム合金の部分との間の界面
を光学顕微鏡にて観察した。その結果を下記の表１に示
す。尚表１に於て、○は界面にＡｌの酸化膜やガス等の
介在による接合不良部が全く存在せず良好な鋳包みが行
われていたことを示しており、×は接合不良部が存在し
良好な鋳包みが行われていなかったことを示している。
鋳包まれた複合材料を観察し得るよう切断して研磨し、
複合材料の部分とアルミニウム合金の部分との間の界面
を光学顕微鏡にて観察した。その結果を下記の表１に示
す。尚表１に於て、○は界面にＡｌの酸化膜やガス等の
介在による接合不良部が全く存在せず良好な鋳包みが行
われていたことを示しており、×は接合不良部が存在し
良好な鋳包みが行われていなかったことを示している。
【００１３】
【表１】 サンプルＮｏ． Ｍｇ含有量（wt％） 界面性状 １ ０ × ２ ０．５ × ３ １．０ ○ ４ １．５ ○ ５ ２．０ ○ ６ ３．０ ○ ７ ４．０ ○ ８ ５．０ ○ ９ ６．０ ○ １０ ７．０ ○ １１ ８．０ ○ １２ ９．０ ○ １３ １０．０ ○ 表１より、接合不良部が全く存在しない良好な鋳包みを
行うためには、被鋳包み材を構成する複合材料のマトリ
ックスのＭg 含有量は１wt％以上であることが好ましい
ことが解る。
行うためには、被鋳包み材を構成する複合材料のマトリ
ックスのＭg 含有量は１wt％以上であることが好ましい
ことが解る。
【００１４】また図２は良好な鋳包みが行われた界面の
一例として表１のサイプルＮｏ．６の結果を１０００倍
にて示す光学顕微鏡写真であり、図３は良好な鋳包みが
行われなかった界面の一例として表１のサイプルＮｏ．
１の結果を１０００倍にて示す光学顕微鏡写真である。
尚これらの図に於て、黒色の斑点状の部分は強化材とし
てのアルミナ−シリカ短繊維の部分であり、白色乃至灰
色の部分は鋳包み軽金属又はマトリックスとしてのアル
ミニウム合金の部分であり、図３の中央にて上下に延在
する黒色の線は複合材料の部分とアルミニウム合金のみ
の部分との間の界面を示している。
一例として表１のサイプルＮｏ．６の結果を１０００倍
にて示す光学顕微鏡写真であり、図３は良好な鋳包みが
行われなかった界面の一例として表１のサイプルＮｏ．
１の結果を１０００倍にて示す光学顕微鏡写真である。
尚これらの図に於て、黒色の斑点状の部分は強化材とし
てのアルミナ−シリカ短繊維の部分であり、白色乃至灰
色の部分は鋳包み軽金属又はマトリックスとしてのアル
ミニウム合金の部分であり、図３の中央にて上下に延在
する黒色の線は複合材料の部分とアルミニウム合金のみ
の部分との間の界面を示している。
【００１５】また強化材として実質的に無作為に配向さ
れた体積率２５％の炭化ケイ素ウイスカ（東海カーボン
株式会社製、平均繊維径０．３μm 、平均繊維長１００
μm）が使用された点を除き上述の実施例１の場合と同
一の要領及び条件にて鋳包みを行ったところ、実施例１
の場合と同様の結果が得られた。実施例２ 体積率５０％のアルミナ粒子（昭和電工株式会社製、平
均粒径３μm ）を強化材とし、アルミニウム合金（ＪＩ
Ｓ規格２０２４）をマトリックスとする複合材料を製造
し、その複合材料より３８×１６×２０mmの被鋳包み材
を切出し、７８０℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ規格Ａ
Ｃ４Ｃ）の溶湯及びアルミニウム合金（Ｍｇ含有量が１
wt％だけ高くなるよう修正されたＪＩＳ規格ＡＣ４Ｃ）
の溶湯を鋳包み合金の溶湯として使用した点を除き、上
述の実施例１の場合と同一の要領及び条件にて鋳包みを
行い、実施例１の場合と同一の要領にて鋳包み界面を光
学顕微鏡にて観察した。
れた体積率２５％の炭化ケイ素ウイスカ（東海カーボン
株式会社製、平均繊維径０．３μm 、平均繊維長１００
μm）が使用された点を除き上述の実施例１の場合と同
一の要領及び条件にて鋳包みを行ったところ、実施例１
の場合と同様の結果が得られた。実施例２ 体積率５０％のアルミナ粒子（昭和電工株式会社製、平
均粒径３μm ）を強化材とし、アルミニウム合金（ＪＩ
Ｓ規格２０２４）をマトリックスとする複合材料を製造
し、その複合材料より３８×１６×２０mmの被鋳包み材
を切出し、７８０℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ規格Ａ
Ｃ４Ｃ）の溶湯及びアルミニウム合金（Ｍｇ含有量が１
wt％だけ高くなるよう修正されたＪＩＳ規格ＡＣ４Ｃ）
の溶湯を鋳包み合金の溶湯として使用した点を除き、上
述の実施例１の場合と同一の要領及び条件にて鋳包みを
行い、実施例１の場合と同一の要領にて鋳包み界面を光
学顕微鏡にて観察した。
【００１６】その結果ＪＩＳ規格ＡＣ４Ｃのアルミニウ
ム合金の溶湯がそのまま使用された場合には鋳包み界面
に接合不良部が存在していたのに対し、Ｍｇ含有量が増
大されたアルミニウム合金が使用された場合には鋳包み
界面に酸化膜やガス等の介在による接合不良部は全く存
在せず、複合材料がアルミニウム合金中に良好に鋳包ま
れていることが認められた。
ム合金の溶湯がそのまま使用された場合には鋳包み界面
に接合不良部が存在していたのに対し、Ｍｇ含有量が増
大されたアルミニウム合金が使用された場合には鋳包み
界面に酸化膜やガス等の介在による接合不良部は全く存
在せず、複合材料がアルミニウム合金中に良好に鋳包ま
れていることが認められた。
【００１７】また鋳包まれるべき複合材料の強化材とし
て体積率５０％の炭化ケイ素粒子（昭和電工株式会社
製、平均粒径２０μm ）が使用された場合、及び実質的
に無作為に配向された体積率２５％のアルミナ短繊維
（英国ＩＣＩ社製「サフィールＲＦ」、平均粒径３μm
、平均繊維長３mm）が使用された場合にも上述の実施
例２の場合と同様に良好な結果が得られた。
て体積率５０％の炭化ケイ素粒子（昭和電工株式会社
製、平均粒径２０μm ）が使用された場合、及び実質的
に無作為に配向された体積率２５％のアルミナ短繊維
（英国ＩＣＩ社製「サフィールＲＦ」、平均粒径３μm
、平均繊維長３mm）が使用された場合にも上述の実施
例２の場合と同様に良好な結果が得られた。
【００１８】尚比較の目的で、上述の各実施例に於て鋳
包まれるべき複合材料を電気炉により加熱することなく
鋳包みを試たところ、何れの場合にも良好な鋳包みを行
うことはできなかった。
包まれるべき複合材料を電気炉により加熱することなく
鋳包みを試たところ、何れの場合にも良好な鋳包みを行
うことはできなかった。
【００１９】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００２０】例えば上述の実施例に於ては金属基複合材
料全体のマトリックスが完全に溶融されたが、複合材料
の表面部のマトリックスのみが溶融されてもよく、その
場合にも複合材料を軽合金中に良好に鋳包むことができ
る。
料全体のマトリックスが完全に溶融されたが、複合材料
の表面部のマトリックスのみが溶融されてもよく、その
場合にも複合材料を軽合金中に良好に鋳包むことができ
る。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、鋳包み時に於ける複合材料と鋳包み金属の
溶湯との界面は液相同士の界面であり、従ってかかる界
面が固液界面である従来の方法の場合に比して、界面に
於て生じるマトリックス軽金属と鋳包み軽合金との間の
金属元素の相互拡散を遥かに良好に行わせることがで
き、また鋳包み軽合金は１wt％以上のＭｇを含有してお
り、高温度に加熱されることによりマトリックス軽金属
が溶融状態になっている複合材料の表面の酸化膜が鋳包
み時にＭｇとの酸化還元反応により破壊されるので、鋳
包み界面の接合強度を向上させ、マトリックスが純Ａｌ
又はＡｌを主成分とする軽金属である金属基複合材料を
良好に鋳包むことができる。
明によれば、鋳包み時に於ける複合材料と鋳包み金属の
溶湯との界面は液相同士の界面であり、従ってかかる界
面が固液界面である従来の方法の場合に比して、界面に
於て生じるマトリックス軽金属と鋳包み軽合金との間の
金属元素の相互拡散を遥かに良好に行わせることがで
き、また鋳包み軽合金は１wt％以上のＭｇを含有してお
り、高温度に加熱されることによりマトリックス軽金属
が溶融状態になっている複合材料の表面の酸化膜が鋳包
み時にＭｇとの酸化還元反応により破壊されるので、鋳
包み界面の接合強度を向上させ、マトリックスが純Ａｌ
又はＡｌを主成分とする軽金属である金属基複合材料を
良好に鋳包むことができる。
【００２２】また本発明によれば、鋳包まれるべき金属
基複合材料を亜鉛にて被覆したり、鋳包み完了後に鋳物
を熱処理したりする必要がないので、前述の従来の方法
の場合に比して金属基複合材料が良好に鋳包まれた鋳物
を能率よく且低廉に製造することができる。
基複合材料を亜鉛にて被覆したり、鋳包み完了後に鋳物
を熱処理したりする必要がないので、前述の従来の方法
の場合に比して金属基複合材料が良好に鋳包まれた鋳物
を能率よく且低廉に製造することができる。
【図１】本発明による金属基複合材料の鋳包み方法の一
つの実施例の一連の工程を示す工程図である。
つの実施例の一連の工程を示す工程図である。
【図２】良好な鋳包みが行われた鋳物の界面近傍の断面
を１０００倍にて示す光学顕微鏡写真である。
を１０００倍にて示す光学顕微鏡写真である。
【図３】良好な鋳包みが行われなかった鋳物の界面近傍
の断面を１０００倍にて示す光学顕微鏡写真である。
の断面を１０００倍にて示す光学顕微鏡写真である。
１０…アルミナ−シリカ短繊維 １２…純アルミニウム １４…複合材料製の被鋳ぐるみ材 １８…電気炉 ２２…アルミニウム合金の溶湯
Claims (1)
- 【請求項１】マトリックスが純Ａｌ又はＡｌを主成分と
する軽金属である金属基複合材料を軽合金に鋳包む方法
にして、前記金属基複合材料を加熱することにより少な
くとも前記金属基複合材料の表面部のマトリックスを溶
融させ、しかる後１wt％以上のＭｇを含有する軽合金の
溶湯中に前記金属基複合材料を鋳包むことを特徴とする
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17737392A JPH05337631A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 金属基複合材料の鋳包み方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17737392A JPH05337631A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 金属基複合材料の鋳包み方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05337631A true JPH05337631A (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=16029822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17737392A Pending JPH05337631A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 金属基複合材料の鋳包み方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05337631A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7635514B2 (en) | 2003-07-23 | 2009-12-22 | Nhk Spring Co., Ltd. | Reinforcing member, production method therefor, and engine block |
-
1992
- 1992-06-11 JP JP17737392A patent/JPH05337631A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7635514B2 (en) | 2003-07-23 | 2009-12-22 | Nhk Spring Co., Ltd. | Reinforcing member, production method therefor, and engine block |
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