JPH06158197A - 複合材の製造方法 - Google Patents
複合材の製造方法Info
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- JPH06158197A JPH06158197A JP43A JP31856992A JPH06158197A JP H06158197 A JPH06158197 A JP H06158197A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 31856992 A JP31856992 A JP 31856992A JP H06158197 A JPH06158197 A JP H06158197A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特性に優れた太径の長尺複合材を、連続的に
製造する方法を提供する。 【構成】 複数束の長繊維束１を溶融金属２中に浸漬し
長繊維束１中に溶融金属２を含浸させるステップと、溶
融金属２が含浸した複数束の長繊維束１を溶融金属２中
で１本の束に集束するステップと、集束された長繊維束
１中に含浸した溶融金属２を連続的に凝固させるステッ
プとを備える。
製造する方法を提供する。 【構成】 複数束の長繊維束１を溶融金属２中に浸漬し
長繊維束１中に溶融金属２を含浸させるステップと、溶
融金属２が含浸した複数束の長繊維束１を溶融金属２中
で１本の束に集束するステップと、集束された長繊維束
１中に含浸した溶融金属２を連続的に凝固させるステッ
プとを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複合材の製造方法に関
するものであり、特に、長尺化が可能な複合材の製造方
法に関するものである。
するものであり、特に、長尺化が可能な複合材の製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、複合材の製造方法として、たとえ
ば溶融金属浸漬法が用いられてきた。
ば溶融金属浸漬法が用いられてきた。
【０００３】この溶融金属浸漬法とは、細径の繊維の集
合体からなる長繊維束を溶融金属中に浸漬し、溶融金属
を長繊維束中に含浸させた後、含浸した溶融金属を連続
的に凝固させて、複合材を製造する方法である。
合体からなる長繊維束を溶融金属中に浸漬し、溶融金属
を長繊維束中に含浸させた後、含浸した溶融金属を連続
的に凝固させて、複合材を製造する方法である。
【０００４】また、この溶融金属浸漬法を用いた複合材
の製造では、ノズル等の導入も試みられている。すなわ
ち、溶融金属を含浸させた長繊維束を、溶融金属を凝固
させる前に、たとえばテーパ状のノズル等に通して、余
分な金属を絞り落としてから外形を成形することによ
り、複合材中の長繊維体積割合を制御する方法である。
の製造では、ノズル等の導入も試みられている。すなわ
ち、溶融金属を含浸させた長繊維束を、溶融金属を凝固
させる前に、たとえばテーパ状のノズル等に通して、余
分な金属を絞り落としてから外形を成形することによ
り、複合材中の長繊維体積割合を制御する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この溶
融金属浸漬法により太径の複合材を製造する場合、長繊
維束に含まれる長繊維の数が増え束が大きくなるため、
溶融金属を長繊維束内部にまで含浸させるために、長繊
維束を長時間溶融金属中に浸漬する必要が生じる。この
とき、長繊維束の外側に位置する長繊維は、長時間溶融
金属と接触することになる。
融金属浸漬法により太径の複合材を製造する場合、長繊
維束に含まれる長繊維の数が増え束が大きくなるため、
溶融金属を長繊維束内部にまで含浸させるために、長繊
維束を長時間溶融金属中に浸漬する必要が生じる。この
とき、長繊維束の外側に位置する長繊維は、長時間溶融
金属と接触することになる。
【０００６】このように、長時間溶融金属と接触する
と、長繊維は、溶融金属との反応により、その特性が劣
化する。また、長繊維束表面に化合物層が大きく成長
し、破断しやすくなる。
と、長繊維は、溶融金属との反応により、その特性が劣
化する。また、長繊維束表面に化合物層が大きく成長
し、破断しやすくなる。
【０００７】このため、従来の溶融金属浸漬法によって
製造された太径の複合材は、その特性が期待されるもの
より低い値となっていた。
製造された太径の複合材は、その特性が期待されるもの
より低い値となっていた。
【０００８】この発明の目的は、上述の問題点を解決
し、特性に優れた太径の長尺複合材を、連続的に製造す
る方法を提供することにある。
し、特性に優れた太径の長尺複合材を、連続的に製造す
る方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明による複合材の
製造方法は、複数束の長繊維束を溶融金属中に浸漬し長
繊維束中に溶融金属を含浸させるステップと、溶融金属
が含浸した複数束の長繊維束を溶融金属中で１本の束に
集束するステップと、集束された長繊維束中に含浸した
溶融金属を連続的に凝固させるステップとを備える。
製造方法は、複数束の長繊維束を溶融金属中に浸漬し長
繊維束中に溶融金属を含浸させるステップと、溶融金属
が含浸した複数束の長繊維束を溶融金属中で１本の束に
集束するステップと、集束された長繊維束中に含浸した
溶融金属を連続的に凝固させるステップとを備える。
【００１０】好ましくは、長繊維は、炭素繊維、ＳｉＣ
繊維、Ｓｉ−Ｃ−Ｔｉ−Ｏ繊維、アルミナ繊維、Ｂ繊
維、金属繊維およびこれらの長繊維に表面改質層を設け
たものから選ばれるとよい。
繊維、Ｓｉ−Ｃ−Ｔｉ−Ｏ繊維、アルミナ繊維、Ｂ繊
維、金属繊維およびこれらの長繊維に表面改質層を設け
たものから選ばれるとよい。
【００１１】また、好ましくは、金属は、アルミニウ
ム、マグネシウム、銅、亜鉛、鉛およびこれらを主体と
する合金から選ばれるとよい。
ム、マグネシウム、銅、亜鉛、鉛およびこれらを主体と
する合金から選ばれるとよい。
【００１２】
【作用】この発明の製造方法では、溶融金属が含浸した
複数束の長繊維束を、溶融金属中で、１本の束に集束し
ている。そのため、各長繊維束のまわりに、溶融金属を
十分に供給することができ、また各長繊維束の径が太く
ないため、長繊維束の中央まで溶融金属が含浸するのに
要する時間を短縮できる。したがって、長繊維と溶融金
属との反応が抑制され、長繊維の特性の劣化および長繊
維束表面における化合物層の生成を防止することができ
る。
複数束の長繊維束を、溶融金属中で、１本の束に集束し
ている。そのため、各長繊維束のまわりに、溶融金属を
十分に供給することができ、また各長繊維束の径が太く
ないため、長繊維束の中央まで溶融金属が含浸するのに
要する時間を短縮できる。したがって、長繊維と溶融金
属との反応が抑制され、長繊維の特性の劣化および長繊
維束表面における化合物層の生成を防止することができ
る。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明の一実施例による複合材の製
造工程を示す斜視図である。
造工程を示す斜視図である。
【００１４】図１を参照して、６束の長繊維束１を溶融
金属２中に浸漬し、各長繊維束１内に溶融金属２を含浸
させる。続いて、溶融金属２が含浸した６束の長繊維束
１を、溶融金属２中で、ノズル３を介して、１本の束に
集束した後、溶融金属２を凝固させて、複合材４を製造
する。以上の工程は、矢印５の方向へ連続的に行なわれ
る。
金属２中に浸漬し、各長繊維束１内に溶融金属２を含浸
させる。続いて、溶融金属２が含浸した６束の長繊維束
１を、溶融金属２中で、ノズル３を介して、１本の束に
集束した後、溶融金属２を凝固させて、複合材４を製造
する。以上の工程は、矢印５の方向へ連続的に行なわれ
る。
【００１５】ノズル３は、長繊維束１を集束すると同時
に、所望とする複合材の長繊維体積割合を得るために余
分な溶融金属２を絞り落とす役目、さらには、複合材４
の外形を成形する役目をも果たす。
に、所望とする複合材の長繊維体積割合を得るために余
分な溶融金属２を絞り落とす役目、さらには、複合材４
の外形を成形する役目をも果たす。
【００１６】長繊維束１を構成する長繊維は、炭素繊
維、ＳｉＣ繊維、Ｓｉ−Ｃ−Ｔｉ−Ｏ繊維、アルミナ繊
維、Ｂ繊維、金属繊維が望ましく、長繊維の濡れ性ある
いは反応性を改善するために表面に表面改質層を設けた
ものであってもよい。また、６束の長繊維束１はすべて
同種のものに限られず、異なる種類の長繊維束であって
もよい。さらに、長繊維束１は、通常、たとえば炭素繊
維の場合１０００本〜１２０００本の繊維の束の状態で
市販されているため、これをこのまま１単位束の長繊維
束として用いることが望ましい。
維、ＳｉＣ繊維、Ｓｉ−Ｃ−Ｔｉ−Ｏ繊維、アルミナ繊
維、Ｂ繊維、金属繊維が望ましく、長繊維の濡れ性ある
いは反応性を改善するために表面に表面改質層を設けた
ものであってもよい。また、６束の長繊維束１はすべて
同種のものに限られず、異なる種類の長繊維束であって
もよい。さらに、長繊維束１は、通常、たとえば炭素繊
維の場合１０００本〜１２０００本の繊維の束の状態で
市販されているため、これをこのまま１単位束の長繊維
束として用いることが望ましい。
【００１７】溶融金属２は、アルミニウム、マグネシウ
ム、銅、亜鉛、鉛およびこれらを主体とする合金が望ま
しい。
ム、銅、亜鉛、鉛およびこれらを主体とする合金が望ま
しい。
【００１８】図２は、本発明の他の実施例による複合材
の製造工程を示す斜視図である。図２を参照して、長繊
維束を一旦集束して１本の束とした後、溶融金属２中に
浸漬する。続いて、プーリ６を介して、小さい長繊維束
７に分離して、溶融金属２が含浸しやすくする。その
後、上述の実施例と同様に、長繊維束７を、溶融金属２
中でノズル３を介して１本の束に集束した後、溶融金属
２を凝固させて、複合材４を製造する。以上の工程は、
矢印５の方向へ連続的に行なわれる。
の製造工程を示す斜視図である。図２を参照して、長繊
維束を一旦集束して１本の束とした後、溶融金属２中に
浸漬する。続いて、プーリ６を介して、小さい長繊維束
７に分離して、溶融金属２が含浸しやすくする。その
後、上述の実施例と同様に、長繊維束７を、溶融金属２
中でノズル３を介して１本の束に集束した後、溶融金属
２を凝固させて、複合材４を製造する。以上の工程は、
矢印５の方向へ連続的に行なわれる。
【００１９】このように、溶融金属に浸漬後、長繊維束
をプーリ等で分離する際には、長繊維が交錯しないよう
に注意する必要がある。
をプーリ等で分離する際には、長繊維が交錯しないよう
に注意する必要がある。
【００２０】なお、以上の実施例に関する開示は、本発
明の単なる具体例に過ぎず、本発明の技術的範囲を何ら
制限するものではない。たとえば、長繊維束を１本の束
に集束する際、上述の実施例ではノズルを用いている
が、図３に示すように、各長繊維束を撚り合わせてもよ
い。また、図４に示すように、ある長繊維束を他の長繊
維束に巻き付けてもよい。さらに、ノズルを用いる方
法、撚り合わせる方法および巻き付ける方法を、それぞ
れ組合わせることにより、長繊維束の集束を行なっても
よい。
明の単なる具体例に過ぎず、本発明の技術的範囲を何ら
制限するものではない。たとえば、長繊維束を１本の束
に集束する際、上述の実施例ではノズルを用いている
が、図３に示すように、各長繊維束を撚り合わせてもよ
い。また、図４に示すように、ある長繊維束を他の長繊
維束に巻き付けてもよい。さらに、ノズルを用いる方
法、撚り合わせる方法および巻き付ける方法を、それぞ
れ組合わせることにより、長繊維束の集束を行なっても
よい。
【００２１】また、製造装置に関しても、上述の実施例
で示したもの以外に、たとえば図５に示すような装置を
用いても、同様の効果が期待できる。
で示したもの以外に、たとえば図５に示すような装置を
用いても、同様の効果が期待できる。
【００２２】（実験例）図１に示す装置を用いて、表１
のＮｏ．１〜Ｎｏ．１２に示す１２種の複合材を作製
し、その特性を測定した。
のＮｏ．１〜Ｎｏ．１２に示す１２種の複合材を作製
し、その特性を測定した。
【００２３】また、比較のため、従来の溶融金属浸漬法
を用いて、表１のＮｏ．１３〜Ｎｏ．１９に示す７種の
複合材を作製し、その特性を測定した。
を用いて、表１のＮｏ．１３〜Ｎｏ．１９に示す７種の
複合材を作製し、その特性を測定した。
【００２４】これらの測定結果を、併せて表１に示す。
表１中の長繊維種類とは、用いた長繊維束を構成する長
繊維の種類を示す。表１において、ＳｉＣはＳｉＣ繊
維、Ｓｉ−Ｃ−Ｔｉ−ＯはＳｉ−Ｃ−Ｔｉ−Ｏ繊維、Ｂ
はＢ繊維、Ｃは炭素繊維、Ａｌ2 Ｏ3 はアルミナ繊維を
それぞれ示す。
表１中の長繊維種類とは、用いた長繊維束を構成する長
繊維の種類を示す。表１において、ＳｉＣはＳｉＣ繊
維、Ｓｉ−Ｃ−Ｔｉ−ＯはＳｉ−Ｃ−Ｔｉ−Ｏ繊維、Ｂ
はＢ繊維、Ｃは炭素繊維、Ａｌ2 Ｏ3 はアルミナ繊維を
それぞれ示す。
【００２５】また、表１中の金属種類とは、長繊維束と
複合する金属種類を示す。表１において、Ａｌはアルミ
ニウム（Ａｌ０５０）合金、Ｍｇはマグネシウム（９９
％Ｍｇ）合金、Ｃｕは銅（Ｃ１０２０）合金、Ｚｎは亜
鉛（９９％Ｚｎ）合金、Ｐｂ−Ｓｎは鉛錫（Ｐｂ−５０
％Ｓｎ）合金をそれぞれ示す。これらの金属の溶融温度
は、それぞれ、アルミニウム合金が６８０℃、マグネシ
ウム合金が６７０℃、銅合金が１２００℃、亜鉛合金が
４５０℃、鉛錫合金が３２０℃であった。
複合する金属種類を示す。表１において、Ａｌはアルミ
ニウム（Ａｌ０５０）合金、Ｍｇはマグネシウム（９９
％Ｍｇ）合金、Ｃｕは銅（Ｃ１０２０）合金、Ｚｎは亜
鉛（９９％Ｚｎ）合金、Ｐｂ−Ｓｎは鉛錫（Ｐｂ−５０
％Ｓｎ）合金をそれぞれ示す。これらの金属の溶融温度
は、それぞれ、アルミニウム合金が６８０℃、マグネシ
ウム合金が６７０℃、銅合金が１２００℃、亜鉛合金が
４５０℃、鉛錫合金が３２０℃であった。
【００２６】なお、炭素繊維に対して、アルミニウム合
金、マグネシウム合金、銅合金をマトリクスに用いる場
合には、炭素繊維に濡れ性を付与するため、特開昭６１
−６９４４８記載のセラミックコーティング、具体的に
は、炭素、炭化ケイ素、ホウ化チタンの３層コーティン
グを施したものを用いた。また、炭素繊維に対して、亜
鉛合金、鉛錫合金を用いる場合には、炭素繊維にＮｉあ
るいはＣｕをメッキしたものを用いた。
金、マグネシウム合金、銅合金をマトリクスに用いる場
合には、炭素繊維に濡れ性を付与するため、特開昭６１
−６９４４８記載のセラミックコーティング、具体的に
は、炭素、炭化ケイ素、ホウ化チタンの３層コーティン
グを施したものを用いた。また、炭素繊維に対して、亜
鉛合金、鉛錫合金を用いる場合には、炭素繊維にＮｉあ
るいはＣｕをメッキしたものを用いた。
【００２７】さらに、表１中の長繊維体積割合とは、得
られた複合材中の長繊維の体積割合を示す。
られた複合材中の長繊維の体積割合を示す。
【００２８】また、表１中の１束に占める長繊維の本数
とは、１単位束中に含まれる長繊維の本数を示し、長繊
維本数とは、複合材中に含まれる長繊維の総数を示す。
すなわち、たとえば、本発明例のＮｏ．１は、１束に占
める長繊維の本数が約５００本で長繊維の総数が約４２
５００本であるから、長繊維束を８５束集束して得られ
た複合材であることを示している。一方、従来例のＮ
ｏ．１３は、１束に占める長繊維の本数と長繊維の総数
がともに約４２５００本であるから、長繊維束を１束用
いた複合材であることを示している。
とは、１単位束中に含まれる長繊維の本数を示し、長繊
維本数とは、複合材中に含まれる長繊維の総数を示す。
すなわち、たとえば、本発明例のＮｏ．１は、１束に占
める長繊維の本数が約５００本で長繊維の総数が約４２
５００本であるから、長繊維束を８５束集束して得られ
た複合材であることを示している。一方、従来例のＮ
ｏ．１３は、１束に占める長繊維の本数と長繊維の総数
がともに約４２５００本であるから、長繊維束を１束用
いた複合材であることを示している。
【００２９】さらに、表１中の浸漬時間とは、各繊維束
中に溶融金属が完全に含浸するまでにかかった時間、す
なわち、複合材を得るために必要な溶融金属浸漬時間を
示す。
中に溶融金属が完全に含浸するまでにかかった時間、す
なわち、複合材を得るために必要な溶融金属浸漬時間を
示す。
【００３０】また、表１中の引張強さとは、得られた複
合材を引張試験した結果を示し、引張強さの理論値と
は、長繊維の引張強さと金属の引張強さから予想した複
合材の引張強さ（複合則（rule of mixture ）から予想
される値）を示す。さらに、表１中のＲＯＭ比とは、複
合材の引張強さを複合材の引張強さの理論値で除した値
を百分率で示したものである。
合材を引張試験した結果を示し、引張強さの理論値と
は、長繊維の引張強さと金属の引張強さから予想した複
合材の引張強さ（複合則（rule of mixture ）から予想
される値）を示す。さらに、表１中のＲＯＭ比とは、複
合材の引張強さを複合材の引張強さの理論値で除した値
を百分率で示したものである。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１から明らかなように、本発明の製造方
法によって作製された複合材Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は、
従来の製法で作製された複合材Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１９
と比較して、溶融金属への浸漬時間が短く、さらにＲＯ
Ｍ比が高くなっており、良好な特性を有していることが
確認された。
法によって作製された複合材Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は、
従来の製法で作製された複合材Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１９
と比較して、溶融金属への浸漬時間が短く、さらにＲＯ
Ｍ比が高くなっており、良好な特性を有していることが
確認された。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による複合
材の製造方法を用いることにより、特性に優れた太径の
長尺複合材を、連続的に製造することが可能となる。
材の製造方法を用いることにより、特性に優れた太径の
長尺複合材を、連続的に製造することが可能となる。
【図１】本発明の一実施例による複合材の製造工程を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】本発明の他の実施例による複合材の製造工程を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図３】本発明による複合材の製造において、長繊維束
を集束する方法の一例を示す斜視図である。
を集束する方法の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明による複合材の製造において、長繊維束
を集束する方法の他の例を示す斜視図である。
を集束する方法の他の例を示す斜視図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例による複合材の製造
工程を示す図である。
工程を示す図である。
１ 長繊維束 ２ 溶融金属 ４ 複合材 ７ 長繊維束 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (3)
- 【請求項１】 複数束の長繊維束を溶融金属中に浸漬
し、前記長繊維束中に前記溶融金属を含浸させるステッ
プと、 前記溶融金属が含浸した前記複数束の長繊維束を、前記
溶融金属中で１本の束に集束するステップと、 前記集束された長繊維束中に含浸した前記溶融金属を、
連続的に凝固させるステップとを備える、複合材の製造
方法。 - 【請求項２】 前記長繊維は、炭素繊維、ＳｉＣ繊維、
Ｓｉ−Ｃ−Ｔｉ−Ｏ繊維、アルミナ繊維、Ｂ繊維、金属
繊維およびこれらの長繊維に表面改質層を設けたものか
ら選ばれる、請求項１記載の複合材の製造方法。 - 【請求項３】 前記金属は、アルミニウム、マグネシウ
ム、銅、亜鉛、鉛およびこれらを主体とする合金から選
ばれる、請求項１または請求項２記載の複合材の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31856992A JP3182939B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31856992A JP3182939B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 複合材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06158197A true JPH06158197A (ja) | 1994-06-07 |
| JP3182939B2 JP3182939B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=18100603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31856992A Expired - Fee Related JP3182939B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3182939B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6180232B1 (en) | 1995-06-21 | 2001-01-30 | 3M Innovative Properties Company | Overhead high power transmission cable comprising fiber reinforced aluminum matrix composite wire |
| US6329056B1 (en) | 2000-07-14 | 2001-12-11 | 3M Innovative Properties Company | Metal matrix composite wires, cables, and method |
| US6344270B1 (en) | 2000-07-14 | 2002-02-05 | 3M Innovative Properties Company | Metal matrix composite wires, cables, and method |
| US6485796B1 (en) | 2000-07-14 | 2002-11-26 | 3M Innovative Properties Company | Method of making metal matrix composites |
| US6660088B2 (en) | 2000-08-29 | 2003-12-09 | Yazaki Corporation | Pressure infiltrating apparatus for infiltrating fiber bundle with metal |
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| JP2007299933A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Koa Corp | 抵抗体 |
| JP2007299932A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Koa Corp | 抵抗体 |
-
1992
- 1992-11-27 JP JP31856992A patent/JP3182939B2/ja not_active Expired - Fee Related
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