JPH06299203A - 積層複合材料成形体及びその製造方法 - Google Patents
積層複合材料成形体及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH06299203A JPH06299203A JP10735693A JP10735693A JPH06299203A JP H06299203 A JPH06299203 A JP H06299203A JP 10735693 A JP10735693 A JP 10735693A JP 10735693 A JP10735693 A JP 10735693A JP H06299203 A JPH06299203 A JP H06299203A
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- Japan
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- composite material
- laminated composite
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 合金粉末、金属粉末あるいはセラミック粉末
から作る積層複合材料成形体及びその製造方法。 【構成】 合金粉末、金属粉末あるいはセラミック粉末
を２種類以上複合して成形した積層複合材料成形体。ま
た合金粉末、金属粉末あるいはセラミック粉末などの粉
末とバインダーの混合物のいずれかを成形した後、モー
ルド型内に挿入し、他の合金粉末、金属粉末あるいはセ
ラミック粉末の混合物を充填して成形する製造方法。 【効果】 耐摩耗性と耐食性等複数の機能を兼ね備えた
積層複合材料成形体を作ることができるだけでなく、従
来法では困難であった小物部品、複雑形状部品等をニヤ
−・ネット・シェイプで製造することができる。
から作る積層複合材料成形体及びその製造方法。 【構成】 合金粉末、金属粉末あるいはセラミック粉末
を２種類以上複合して成形した積層複合材料成形体。ま
た合金粉末、金属粉末あるいはセラミック粉末などの粉
末とバインダーの混合物のいずれかを成形した後、モー
ルド型内に挿入し、他の合金粉末、金属粉末あるいはセ
ラミック粉末の混合物を充填して成形する製造方法。 【効果】 耐摩耗性と耐食性等複数の機能を兼ね備えた
積層複合材料成形体を作ることができるだけでなく、従
来法では困難であった小物部品、複雑形状部品等をニヤ
−・ネット・シェイプで製造することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，合金粉末、金属粉末あ
るいはセラミック粉末から作る積層複合材料成形体及び
その製造方法に関する。
るいはセラミック粉末から作る積層複合材料成形体及び
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、積層複合材料は種々の方法で作ら
れている。例えば、数種類の異なる合金板を重ね合わせ
て熱間圧延あるいは熱間プレスし、固相拡散接合により
成形する積層複合板、あるいは、肉盛り溶接等により塊
状物を作製し、これを目的の形状及び寸法に機械加工し
て積層複合材料成形体を作成する方法が知られている。
れている。例えば、数種類の異なる合金板を重ね合わせ
て熱間圧延あるいは熱間プレスし、固相拡散接合により
成形する積層複合板、あるいは、肉盛り溶接等により塊
状物を作製し、これを目的の形状及び寸法に機械加工し
て積層複合材料成形体を作成する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、合金粉
末あるいはセラミック粉末を用いて通常のプレスで成形
し、焼結して積層複合材料成形体を作る方法では、粉末
の流動性が悪く、各積層間の接合界面の形状及び接合性
が悪いため、焼結後の接合界面に多くの空洞が発生し、
機械的性質が劣化する。さらに、この欠点を改善するた
め、冷間等方プレスし、その後熱間押出し或は熱間圧延
等の応力と温度の重畳効果による固相拡散接合する方法
が試みられたが、これらの方法では高温度でしかも高荷
重を必要とするため装置が高価となるだけでなく、その
後目的とする形状及び寸法に加工しなければならない。
一方、肉盛り溶接等により塊状物を作製し、これを目的
の形状及び寸法に機械加工する方法では、加工工程数が
増加し、それに伴い部品の製造総コストも上昇する。さ
らに、積層複合部品を一部の合金あるいはセラミックス
等の難加工材で作製しようとすれば、切削加工がきわめ
て困難となる。
末あるいはセラミック粉末を用いて通常のプレスで成形
し、焼結して積層複合材料成形体を作る方法では、粉末
の流動性が悪く、各積層間の接合界面の形状及び接合性
が悪いため、焼結後の接合界面に多くの空洞が発生し、
機械的性質が劣化する。さらに、この欠点を改善するた
め、冷間等方プレスし、その後熱間押出し或は熱間圧延
等の応力と温度の重畳効果による固相拡散接合する方法
が試みられたが、これらの方法では高温度でしかも高荷
重を必要とするため装置が高価となるだけでなく、その
後目的とする形状及び寸法に加工しなければならない。
一方、肉盛り溶接等により塊状物を作製し、これを目的
の形状及び寸法に機械加工する方法では、加工工程数が
増加し、それに伴い部品の製造総コストも上昇する。さ
らに、積層複合部品を一部の合金あるいはセラミックス
等の難加工材で作製しようとすれば、切削加工がきわめ
て困難となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、第１請求項の積層複合材料成形体は、合金粉末、金
属粉末又はセラミックス粉末を２種類以上複合すること
により構成される。また第２請求項の積層複合材料成形
体の製造方法は、合金粉末、金属粉末又はセラミックス
粉末の混合物のいずれかを成形した後、モールド型内に
挿入し、他の合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末
の混合物を充填して成形することを特徴としている。さ
らに第３請求項積層複合材料成形体の製造方法は、合金
粉末、金属粉末又はセラミックス粉末の混合物のいずれ
かを成形した後、モールド型内に挿入し、他の合金粉
末、金属粉末又はセラミックス粉末の混合物を複数回に
分けて充填成形し、３層以上の層を形成することを特徴
としている。
に、第１請求項の積層複合材料成形体は、合金粉末、金
属粉末又はセラミックス粉末を２種類以上複合すること
により構成される。また第２請求項の積層複合材料成形
体の製造方法は、合金粉末、金属粉末又はセラミックス
粉末の混合物のいずれかを成形した後、モールド型内に
挿入し、他の合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末
の混合物を充填して成形することを特徴としている。さ
らに第３請求項積層複合材料成形体の製造方法は、合金
粉末、金属粉末又はセラミックス粉末の混合物のいずれ
かを成形した後、モールド型内に挿入し、他の合金粉
末、金属粉末又はセラミックス粉末の混合物を複数回に
分けて充填成形し、３層以上の層を形成することを特徴
としている。
【０００５】
【実施例】以下、本発明による積層複合材料成形体及び
その製造方法の具体的な実施方法について、この発明の
一実施例によるＳＫＤ１１およびＳＵＳ３１６Ｌの積層
複合材料成形体を製造する場合について詳細に説明す
る。図１は外径面層１及び内径面層２に耐摩耗性のある
ＳＫＤ１１，内部層３は高強度および高靭性のあるＳＵ
Ｓ３１６Ｌを積層化したギヤ−である。
その製造方法の具体的な実施方法について、この発明の
一実施例によるＳＫＤ１１およびＳＵＳ３１６Ｌの積層
複合材料成形体を製造する場合について詳細に説明す
る。図１は外径面層１及び内径面層２に耐摩耗性のある
ＳＫＤ１１，内部層３は高強度および高靭性のあるＳＵ
Ｓ３１６Ｌを積層化したギヤ−である。
【０００６】射出成形法によって粉末から部品を製造す
る一般的な方法は、例えば、原料の金属粉末にワックス
や樹脂等を混ぜて、一旦ペレット状にした後加熱溶融
し、所定の形状に射出成形して、さらに脱脂、焼結を行
なう。使用する金属粉末の粒径は小さければ小さい程よ
いが、好ましくは粉末粒径が約１０μｍ以下である。
る一般的な方法は、例えば、原料の金属粉末にワックス
や樹脂等を混ぜて、一旦ペレット状にした後加熱溶融
し、所定の形状に射出成形して、さらに脱脂、焼結を行
なう。使用する金属粉末の粒径は小さければ小さい程よ
いが、好ましくは粉末粒径が約１０μｍ以下である。
【０００７】流動性及び流動開始温度が適切となるよ
う、適切な成分及び量のバインダーを混合し、均一な混
合物を作製する。本実施例では、平均粒径が約１０μｍ
のＳＫＤ１１粉末を９１．５ｗｔ％、バインダーとして
アクリル系樹脂４．５ｗｔ％，ＤＢＰを０．５ｗｔ％，
ステアリン酸を０．５ｗｔ％，融点が５０℃のパラフィ
ンを２．４ｗｔ％，そしてポリスチレンを０．６ｗｔ％
混合して混合物Ａを作製した。
う、適切な成分及び量のバインダーを混合し、均一な混
合物を作製する。本実施例では、平均粒径が約１０μｍ
のＳＫＤ１１粉末を９１．５ｗｔ％、バインダーとして
アクリル系樹脂４．５ｗｔ％，ＤＢＰを０．５ｗｔ％，
ステアリン酸を０．５ｗｔ％，融点が５０℃のパラフィ
ンを２．４ｗｔ％，そしてポリスチレンを０．６ｗｔ％
混合して混合物Ａを作製した。
【０００８】次に平均粒径が約１０μｍのＳＵＳ３１６
Ｌ粉末を９１．８ｗｔ％、バインダーとしてアクリル系
樹脂４．９ｗｔ％，ＤＢＰを０．５ｗｔ％，ステアリン
酸を０．５ｗｔ％，融点が５０℃のパラフィンを２．３
ｗｔ％を混合して混合物Ｂを作製した。
Ｌ粉末を９１．８ｗｔ％、バインダーとしてアクリル系
樹脂４．９ｗｔ％，ＤＢＰを０．５ｗｔ％，ステアリン
酸を０．５ｗｔ％，融点が５０℃のパラフィンを２．３
ｗｔ％を混合して混合物Ｂを作製した。
【００００９】ここでは、混合物Ａの流動開始温度は混
合物Ｂより高くしており、混合物Ｂの成形中、混合物Ａ
は流動せずに元の形をそのまま保っている。また、焼結
による両混合物のバインダー体積率は変化させ、焼結後
の積層複合材料成形体の収縮ひずみを最小にしている。
合物Ｂより高くしており、混合物Ｂの成形中、混合物Ａ
は流動せずに元の形をそのまま保っている。また、焼結
による両混合物のバインダー体積率は変化させ、焼結後
の積層複合材料成形体の収縮ひずみを最小にしている。
【０００１０】混合物より積層複合材料を成形するに
は、射出成形法あるいはプレス法が知られている。本実
施例では射出成形法で行なった。射出成形法で混合物Ａ
を用いて外径面層１及び内径面層２を成形する。その
後、プラスチックの射出成形法では公知の方法であるイ
ンサ−ト成形法により前記外形面層１及び内径面層２を
インサート材としてモールド型内に挿入して、混合物Ｂ
を射出成形により充填して成形する。この結果、流動開
始温度の高い順に成形すると、其の後の成形時には先の
成形体の構造部はそのまま保たれたまま、しかも接合界
面は目的とした形状となり、強固な接合界面が得られ
た。
は、射出成形法あるいはプレス法が知られている。本実
施例では射出成形法で行なった。射出成形法で混合物Ａ
を用いて外径面層１及び内径面層２を成形する。その
後、プラスチックの射出成形法では公知の方法であるイ
ンサ−ト成形法により前記外形面層１及び内径面層２を
インサート材としてモールド型内に挿入して、混合物Ｂ
を射出成形により充填して成形する。この結果、流動開
始温度の高い順に成形すると、其の後の成形時には先の
成形体の構造部はそのまま保たれたまま、しかも接合界
面は目的とした形状となり、強固な接合界面が得られ
た。
【０００１１】成形体からバインダーを除去する方法は
公知の技術であり、それに従って行なった。すなわち常
圧、窒素雰囲気中で１０℃／時間の速度で３００℃まで
昇温し、３００℃で２時間保持した後炉冷した。
公知の技術であり、それに従って行なった。すなわち常
圧、窒素雰囲気中で１０℃／時間の速度で３００℃まで
昇温し、３００℃で２時間保持した後炉冷した。
【０００１２】従来、焼結は材料種類によって酸化性、
中性あるいは還元性雰囲気で行なわれているが、本実施
例では、還元性すなわち真空雰囲気で６℃／分の昇温速
度で１２３０℃まで昇温し、１２３０℃で５時間保持し
た後、窒素ガスで急冷した。その後、ＳＫＤ１１を硬化
させる目的で、通常の焼入、焼戻しの熱処理を施した。
中性あるいは還元性雰囲気で行なわれているが、本実施
例では、還元性すなわち真空雰囲気で６℃／分の昇温速
度で１２３０℃まで昇温し、１２３０℃で５時間保持し
た後、窒素ガスで急冷した。その後、ＳＫＤ１１を硬化
させる目的で、通常の焼入、焼戻しの熱処理を施した。
【０００１３】以上の工程を完了した後、積層複合材料
成形体を取り出し観察した。その結果を図２の顕微鏡写
真で示す。写真より明らかなように固相拡散は十分に行
なわれており、界面は完全に接合している。
成形体を取り出し観察した。その結果を図２の顕微鏡写
真で示す。写真より明らかなように固相拡散は十分に行
なわれており、界面は完全に接合している。
【０００１４】以上のように、実施例として、ＳＫＤ１
１／ＳＵＳ３１６Ｌの組み合わせを示した。しかし、複
数種類の合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末から
積層複合材料成形体を作る組み合わせは多数考えられ、
例えばチタン／チタンアルミ、ジルコニア／アルミナ、
ステライト／ＳＵＳ３１６，ステンレス鋼／超鋼合金等
の組み合わせによる積層複合材料成形体が作成できる。
さらには、ＦＲＭ粉末やＦＲＣ粉末を積層材として用い
たり、合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末に混合
することにより機械的特性を強化した積層複合材料成形
体を作製することができる。
１／ＳＵＳ３１６Ｌの組み合わせを示した。しかし、複
数種類の合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末から
積層複合材料成形体を作る組み合わせは多数考えられ、
例えばチタン／チタンアルミ、ジルコニア／アルミナ、
ステライト／ＳＵＳ３１６，ステンレス鋼／超鋼合金等
の組み合わせによる積層複合材料成形体が作成できる。
さらには、ＦＲＭ粉末やＦＲＣ粉末を積層材として用い
たり、合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末に混合
することにより機械的特性を強化した積層複合材料成形
体を作製することができる。
【発明の効果】上記したように第１請求項による積層複
合材料成形体を作製して機械要素部品等として用いれ
ば、表面と裏面または外周面と内周面などに要求される
個別の耐摩耗性、耐食性あるいは耐熱性等への要求に応
じたものが提供できる。また第２請求項による積層複合
材料成形体の製造方法によれば、上記第１請求項記載の
積層複合材料成形体を製造することができ、しかも従来
法では困難であった小物部品、複雑形状部品等がニア−
・ネット・シェイプで製造できる。また第３請求項によ
る積層複合材料成形体の製造方法によれば、さらに機能
性の優れた上記第１請求項記載の積層複合材料成形体を
製造することができる。
合材料成形体を作製して機械要素部品等として用いれ
ば、表面と裏面または外周面と内周面などに要求される
個別の耐摩耗性、耐食性あるいは耐熱性等への要求に応
じたものが提供できる。また第２請求項による積層複合
材料成形体の製造方法によれば、上記第１請求項記載の
積層複合材料成形体を製造することができ、しかも従来
法では困難であった小物部品、複雑形状部品等がニア−
・ネット・シェイプで製造できる。また第３請求項によ
る積層複合材料成形体の製造方法によれば、さらに機能
性の優れた上記第１請求項記載の積層複合材料成形体を
製造することができる。
【図１】この発明による積層複合材料成形体の実施例の
模式図である。
模式図である。
【図２】この発明の実施例による積層複合材料成形体の
接合界面の顕微鏡写真である。
接合界面の顕微鏡写真である。
１ 外径面層 ２ 内径面層 ３ 内部層 ４ 接合界面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年２月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】この発明の実施例による積層複合材料成形体の
接合界面の金属組織を表す写真である。
接合界面の金属組織を表す写真である。
Claims (3)
- 【請求項１】 複数種類の合金粉末、金属粉末又はセラ
ミックス粉末を複合して成る積層複合材料成形体。 - 【請求項２】 合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉
末などの粉末とバインダーの混合物のいずれかを成形し
た後、モールド型内に挿入し、他の合金粉末、金属粉末
又はセラミックス粉末とバインダーの混合物を充填して
成形することを特徴とする積層複合材料成形体の製造方
法。 - 【請求項３】 合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉
末などの粉末とバインダーの混合物のいずれかを成形し
た後、モールド型内に挿入し、他の合金粉末、金属粉末
又はセラミックス粉末とバインダーの混合物を複数回に
分けて充填成形し、３層以上の層を形成することを特徴
とする積層複合材料成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10735693A JPH06299203A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 積層複合材料成形体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10735693A JPH06299203A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 積層複合材料成形体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06299203A true JPH06299203A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=14457000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10735693A Withdrawn JPH06299203A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 積層複合材料成形体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06299203A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010513705A (ja) * | 2006-12-13 | 2010-04-30 | フラウンホーファー−ゲゼルシャフト ツル フェルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウ | 接着強固な金属−セラミック複合材、およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-04-08 JP JP10735693A patent/JPH06299203A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010513705A (ja) * | 2006-12-13 | 2010-04-30 | フラウンホーファー−ゲゼルシャフト ツル フェルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウ | 接着強固な金属−セラミック複合材、およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000704 |