JPH0753895B2 - 繊維強化金属の製造方法 - Google Patents
繊維強化金属の製造方法Info
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- JPH0753895B2 JPH0753895B2 JP21477987A JP21477987A JPH0753895B2 JP H0753895 B2 JPH0753895 B2 JP H0753895B2 JP 21477987 A JP21477987 A JP 21477987A JP 21477987 A JP21477987 A JP 21477987A JP H0753895 B2 JPH0753895 B2 JP H0753895B2
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/08—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by contacting the fibres or filaments with molten metal, e.g. by infiltrating the fibres or filaments placed in a mould
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- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
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Description
（産業上の利用分野） この発明は、金属部材中に強化用繊維を全体的あるいは
部分的に複合分散させて、当該金属部材の強度，靭性，
耐熱性，耐摩耗性等の特性を向上させた繊維強化金属
（FRM）を得るのに利用される繊維強化金属の製造方法
に関するものである。 （従来の技術） 従来、金属部材中に強化用繊維を複合分散させた繊維強
化金属は知られており、例えば、強化用繊維とバインダ
ーとを水に分散させた繊維調合物を用い、真空を利用し
て多孔質型枠上に前記繊維調合物中の強化用繊維とバイ
ンダーを堆積させることにより作製した真空成形法によ
る繊維成形体や、強化用繊維にバインダーを添加した繊
維調合物を用い、造形型内で前記繊維調合物を圧縮する
ことにより作製した圧縮成形法による繊維成形体を用意
し、これらの繊維成形体を鋳造型内に設置して、溶湯鍛
造法や吸引鋳造法などによって繊維強化金属を製造する
方法があった（例えば、特開昭56−68576号，特開昭58
−93837号）。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、例えば、前述した真空成形法により作製
した繊維成形体を用いて繊維強化金属を製造する場合に
は、繊維成形体の肉厚が薄いとか、繊維成形体のかさ密
度が低いとか、複雑形状や肉厚が変化している形状に対
応させることが困難であるとか、などといった問題点が
あった。 また、前述した圧縮成形法により作製した繊維成形体を
用いて繊維強化金属を製造する場合には、複雑な形状に
対応させることが困難であるとか、強化用繊維の均一な
充填が困難であるとか、などといった問題点があった。 このように、従来の場合には、複雑な形状をしているも
のや肉厚が変化している形状のものに対応しがたく、肉
厚が変化する部分での繊維成形体のかさ密度の不均一に
よる割れが発生しやすく、割れが発生した場合には強化
用繊維を有しない基地金属のみの部分が生じて、繊維強
化金属の特性が著しく低下することとなり、また、複雑
な形状をもつ繊維成形体に金属溶湯を浸透・凝固させて
そのままの状態で繊維強化金属部材として使用する場合
に、部材表面近傍に強化用繊維のない基地金属層が出現
したり、あるいは強化用繊維のかたよりが生じたりし
て、割れが発生しやすくなるなどといった問題点があっ
た。 （発明の目的） この発明は、上述した従来の問題点にかんがみてなされ
たもので、複雑な形状を有する繊維強化金属を製造する
ことが可能であり、強化用繊維のない基地金属だけの部
分が表面や内部に形成されることがなく、特性の優れた
繊維強化金属を提供できるようにすることを目的として
いる。
部分的に複合分散させて、当該金属部材の強度，靭性，
耐熱性，耐摩耗性等の特性を向上させた繊維強化金属
（FRM）を得るのに利用される繊維強化金属の製造方法
に関するものである。 （従来の技術） 従来、金属部材中に強化用繊維を複合分散させた繊維強
化金属は知られており、例えば、強化用繊維とバインダ
ーとを水に分散させた繊維調合物を用い、真空を利用し
て多孔質型枠上に前記繊維調合物中の強化用繊維とバイ
ンダーを堆積させることにより作製した真空成形法によ
る繊維成形体や、強化用繊維にバインダーを添加した繊
維調合物を用い、造形型内で前記繊維調合物を圧縮する
ことにより作製した圧縮成形法による繊維成形体を用意
し、これらの繊維成形体を鋳造型内に設置して、溶湯鍛
造法や吸引鋳造法などによって繊維強化金属を製造する
方法があった（例えば、特開昭56−68576号，特開昭58
−93837号）。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、例えば、前述した真空成形法により作製
した繊維成形体を用いて繊維強化金属を製造する場合に
は、繊維成形体の肉厚が薄いとか、繊維成形体のかさ密
度が低いとか、複雑形状や肉厚が変化している形状に対
応させることが困難であるとか、などといった問題点が
あった。 また、前述した圧縮成形法により作製した繊維成形体を
用いて繊維強化金属を製造する場合には、複雑な形状に
対応させることが困難であるとか、強化用繊維の均一な
充填が困難であるとか、などといった問題点があった。 このように、従来の場合には、複雑な形状をしているも
のや肉厚が変化している形状のものに対応しがたく、肉
厚が変化する部分での繊維成形体のかさ密度の不均一に
よる割れが発生しやすく、割れが発生した場合には強化
用繊維を有しない基地金属のみの部分が生じて、繊維強
化金属の特性が著しく低下することとなり、また、複雑
な形状をもつ繊維成形体に金属溶湯を浸透・凝固させて
そのままの状態で繊維強化金属部材として使用する場合
に、部材表面近傍に強化用繊維のない基地金属層が出現
したり、あるいは強化用繊維のかたよりが生じたりし
て、割れが発生しやすくなるなどといった問題点があっ
た。 （発明の目的） この発明は、上述した従来の問題点にかんがみてなされ
たもので、複雑な形状を有する繊維強化金属を製造する
ことが可能であり、強化用繊維のない基地金属だけの部
分が表面や内部に形成されることがなく、特性の優れた
繊維強化金属を提供できるようにすることを目的として
いる。
（問題点を解決するための手段） この発明に係る繊維強化金属の製造方法は、強化用繊
維，バインダー，増粘剤，水および必要に応じてその他
界面活性剤や有機高分子剤等を含む流動性のある繊維調
合物を調製し、前記繊維調合物を当該繊維調合物のゲル
化剤を塗布した吸水性造形型に充填して繊維成形体を作
製し、必要に応じて繊維成形体の乾燥および／または焼
成を行い、前記繊維成形体の内部に金属溶湯を浸透・凝
固させて繊維強化金属を得るようにしたことを特徴とし
ている。 この発明に係る繊維強化金属の製造方法において、金属
部材を部分的あるいは全体的に強化するために使用され
る強化用繊維としては、炭素繊維、ボロン，ステンレス
鋼などの金属繊維、アルミナ，シリカ，ジルコニア，炭
化珪素，窒化珪素などのセラミックス繊維、等々が使用
され、また、多結晶質繊維，単結晶質繊維やアモルファ
ス繊維などが使用され、用途等に応じて適宜選定する。 また、前記強化用繊維とともに調合されるバインダー
は、当該強化用繊維を結合して、繊維強化金属の製造に
際して高温時に繊維成形体の形状を保持する役割をはた
すものであり、例えば、無機質バインダーとしてコロイ
ダルシリカやコロイダルアルミナなどが使用される。 さらに、前記強化用繊維およびバインダーとともに調合
される増粘剤は、繊維調合物の流動性を高め、繊維成形
体を成形するのに用いる造形型内に繊維調合物を均一に
充填することができるようにするとともに、充填後には
ゲル化剤と反応してゲル化することにより、凝結し、繊
維成形体の強度を増大させ、かつまたゲル化の際に水を
遊離し、繊維成形体が造形型に付着するのを防止する役
割をはたすものであり、例えば、有機質増粘剤として、
ポリビニルアルコール，ポリアルキレンオキサイド，ア
ルギン酸ソーダ，カルボキシメチルセルロース,CMCなど
が使用される。 さらにまた、水は繊維調合物に流動性を与え、造形型内
に充填した後は前記増粘剤を含む繊維成形体から遊離し
て、吸水性造形型に吸収され、繊維成形体の強度を高め
るはたらきを有している。 さらにまた、必要に応じて、アルミナ，水酸化アルミニ
ウム，酸化珪素，炭化珪素，窒化珪素等の粉末やウイス
カを添加することも可能であり、ゲル化を妨げない範囲
で界面活性剤や有機高分子剤を添加することもできる。 他方、吸水性造形型としては、石膏製のものを用いるこ
とができ、そのほか、例えば、粒径50μｍ以下の粒子が
少なくとも20重量％以上としたジルコンサンド，炭化珪
素粉砕物などの粒子をコロイダルシリカやコロイダルア
ルミナ等の無機質バインダーや、フェノール樹脂，フラ
ン樹脂，エポキシ樹脂，ウレタン樹脂等の有機質バイン
ダーで結合させたものが用いられる。そして、繊維成形
体が複雑形状を有していて、造形型の除去が困難である
ときには、前記石膏型や無機質バインダーを用いた型の
場合にショットブラストなどにより除去し、有機質バイ
ンダーを用いた型の場合に加熱して当該有機質バインダ
ーを分解させることにより崩壊除去するようになすこと
も必要に応じて望ましい。 上記の吸水性（必要に応じて崩壊性などの可除性）造形
型に塗布される、前記繊維調合物用のゲル化剤として
は、蟻酸，酢酸，乳酸，硫酸，硼酸等の無機質が使用さ
れ、これらの１種または２種以上をpH4以下で使用され
る。 そこで、上記の繊維調合物のゲル化剤を塗布した吸水性
造形型内に、上記の繊維調合物を充填して繊維成形体を
作製する。 このとき、繊維調合物は増粘剤および水を含んでいるた
め、十分良好なる流動性を有しており、造形型内のすみ
ずみまで均一にかつ良好に充填される。そして、造形型
内に充填された繊維調合物は、これに含まれている増粘
剤が前記造形型に塗布されているゲル化剤と反応して、
ゲル化により凝結し、繊維成形体の強度を増大させる。
また、このゲル化反応により水が遊離され、この水は吸
水性造形型に吸収される。 この後、吸水性造形型より繊維成形体を取り出すが、前
記したように、繊維成形体の形状が複雑であって、取り
出しが困難である場合には、前記吸水性造形型が石膏や
無機質バインダーで結合した粉粒体で成形されている場
合にはサンドブラスト等で除去し、有機質バインダーで
結合した粉粒体で成形されている場合には加熱して有機
質バインダーを分解させることにより崩壊除去する。 このようにして得られた繊維成形体に対しては、必要に
応じて乾燥および焼成を行い、その後鋳造型内の所定位
置に配設し、例えば鋳造型内に金属溶湯を注入したのち
パンチ等によって加圧する溶湯鍛造法により、前記繊維
成形体の内部に金属溶湯を浸透・凝固させて繊維強化金
属を得る。また、繊維成形体内への金属溶湯の浸透は遠
心鋳造法や吸引鋳造法（減圧鋳造法）などによって行う
ことも可能である。 このようにして繊維強化金属を製造する場合において、
繊維成形体に金属溶湯が浸透・凝固した鋳造面が製品面
となるように設定することも必要に応じて望ましい。ま
た、繊維強化金属の鋳造型をマスター型とし、反転によ
り吸水性造形型を製作するようになすことも必要に応じ
て望ましい。 （実施例１） 第１図は、この実施例１において製造した繊維強化金属
を示し、この繊維強化金属１は基地金属２中に強化用繊
維３が分散した構造をなすものである。 まず、強化用繊維として直径約３μm,長さ約220μｍの
アルミナ繊維:100重量部と、無機質バインダーとしてコ
ロイダルシリカ（SiO2として20％含有）:35重量部と、
増粘剤としてポリエチレンオキサイド:2重量部と、水:5
00重量部と混合・撹拌して、流動性のある繊維調合物を
調製した。 一方、吸水性造形型としては、石膏よりなるものを用い
た。この吸水性造形型のうち内型を製作するに際して
は、第４図に示す内型用鋳造型11をマスター型とし、こ
の内型用鋳造型11のめす型をゴムで取り、このめす型に
石膏を流し込んで第２図に示すような内型用吸水性造形
型５を製造した。そして、この内型用吸水性造形型５の
前記繊維調合物と接触する面には、ゲル化剤として酢
酸：水＝1:1の溶液を0.2g/cm2の量ずつ塗布した。 また、第２図に示す石膏製の下型用吸水性造形型６およ
び同じく石膏製の外型用吸水性造形型７の前記繊維調合
物との接触面にも、上記と同じゲル化剤を同じ量ずつ塗
布した。 次に、第２図に示す下型用吸水性造形型６および外型用
吸水性造形型７の空間部分に、前記繊維調合物８を入れ
たのち、内型用吸水性造形型５を押し込むことにより、
カップ状の繊維成形体が得られるようにした。この成形
において、繊維調合物８には有機質増粘剤および水が混
合してあるため、吸水性造形型6,7の隅ずみまで十分に
流れていく。そして、内型用吸水性造形型５を押し込む
と、各吸水性造形型5,6,7には繊維調合物８のゲル化剤
が塗布してあるため、繊維調合物８中の有機質増粘剤が
上記ゲル化剤と反応して凝結し、繊維成形体の強度を増
大させるとともに、このゲル化反応により遊離された水
は吸水性造形型5,6,7に吸収される。 次いで、造型型5,6,7を取り除き、成形体を乾燥するこ
とによって、第３図に示す形状の繊維成形体10を得た。
この繊維成形体10の繊維体積率は10％であった。 続いて、繊維成形体10を800℃に加熱して、有機質増粘
剤を除去するとともに、強度を高めるようにした。 さらに、前記焼成後の繊維成形体10を反転させて第４図
に示す内型用鋳造型11にセットする。このとき、繊維成
形体10と内型用鋳造型11とは、この繊維成形体10の製造
に際して前記内型用鋳造型11をマスター型として製作し
た内型用吸水性造形型５を使用したため、すき間なく良
好にセットすることができた。 なお、繊維成形体10を加熱焼成するに際しては収縮を生
ずることもあり、この収縮は強化用繊維の種類，繊維体
積率，形状などに依存することから、この収縮量を先に
求めておき、内型用鋳造型11の表面にフィルムを貼って
相似的に大きくし、上記の収縮量を加味した大きめの内
型用吸水性造形型５を製造しておけば、内型用鋳造型11
への繊維成形体10のセットは支障なくそしてすき間なく
行うことが可能となる。 このようにして、繊維成形体10を第４図に示す内型用鋳
造型11にセットしたのち、外型用鋳造型12との間で形成
される空間内に、マグネシウム合金（AZ91）よりなる金
属溶湯（720℃）13を注入し、引続いてパンチ14を降下
させて800Kgf/cm2で加圧し、繊維成形体10の内部に金属
溶湯13を浸透させそして凝固させた。 凝固後に、内型用鋳造型11に設けたピン15を上昇させ
て、第１図に示したような繊維強化金属１を得た。 ここで得た繊維強化金属１を切断して調べたところ、強
化用繊維３の偏在や割れなどはなく、強化用繊維３のな
い金属部分が存在しない良好な繊維強化金属１であるこ
とが認められた。 （実施例２） この実施例では、まず、強化用繊維として直径２μm,長
さ約85μｍのアルミナ−シリカ繊維:100重量部と、無機
質バインダとしてコロイド状アルミナ:20重量部と、有
機質増粘剤としてポリビニルアルコール:5重量部と、
水:140重量部とを混合撹拌して、流動性のある繊維調合
物を調製した。 一方、吸水性造形型としては、前記実施例と同様に石膏
よりなるものを用いた。そして、第５図に示す内型用造
形型25を製作するに際しても実施例１と同様に内型用鋳
造型（11）をマスター型として用い、外型用造形型27に
ついても石膏を用いた。 そして、内型用造形型25および外型用造形型27のそれぞ
れ前記繊維調合物との接触面に、ゲル化剤として硼酸：
乳酸：水＝0.03:1:2の溶液を0.3g/cm2の量ずつ塗布し
た。 次に、第５図に示す内型用造形型25および外型用造形型
27の空間部分に前記繊維調合物28を入れてそのまま静置
した。この成形において、繊維調合物28には有機質増粘
剤および水が混合してあるため、吸水性造形型25,27の
隅部分にまで十分に流れ、吸水性造形型25,27にはゲル
化剤が塗布してあるため、繊維調合物28中の有機質増粘
剤が上記ゲル化剤と反応して凝結し、繊維成形体の強度
を増大させるとともに、このゲル化反応により遊離され
た水は吸水性造形型25,27に吸収される。 その後、造形型25,27を取り除き、乾燥を行って第３図
に示したとほぼ同様の繊維成形体（10）を得た。 次いで、繊維成形体（10）を実施例１と同様に第４図に
示したような鋳造型（11）にセットし、アルミニウム合
金（AC8A）よりなる金属溶湯（750℃）（13）を注入
し、パンチ（14）で加圧することによって繊維成形体の
内部に金属溶湯を浸透させそして凝固させた。 このようにして得た繊維強化金属（１）を切断して検査
した結果、繊維の偏在や割れなどはなく、強化用繊維
（３）のない金属部分が存在しない良好な繊維強化金属
であることが認められた。
維，バインダー，増粘剤，水および必要に応じてその他
界面活性剤や有機高分子剤等を含む流動性のある繊維調
合物を調製し、前記繊維調合物を当該繊維調合物のゲル
化剤を塗布した吸水性造形型に充填して繊維成形体を作
製し、必要に応じて繊維成形体の乾燥および／または焼
成を行い、前記繊維成形体の内部に金属溶湯を浸透・凝
固させて繊維強化金属を得るようにしたことを特徴とし
ている。 この発明に係る繊維強化金属の製造方法において、金属
部材を部分的あるいは全体的に強化するために使用され
る強化用繊維としては、炭素繊維、ボロン，ステンレス
鋼などの金属繊維、アルミナ，シリカ，ジルコニア，炭
化珪素，窒化珪素などのセラミックス繊維、等々が使用
され、また、多結晶質繊維，単結晶質繊維やアモルファ
ス繊維などが使用され、用途等に応じて適宜選定する。 また、前記強化用繊維とともに調合されるバインダー
は、当該強化用繊維を結合して、繊維強化金属の製造に
際して高温時に繊維成形体の形状を保持する役割をはた
すものであり、例えば、無機質バインダーとしてコロイ
ダルシリカやコロイダルアルミナなどが使用される。 さらに、前記強化用繊維およびバインダーとともに調合
される増粘剤は、繊維調合物の流動性を高め、繊維成形
体を成形するのに用いる造形型内に繊維調合物を均一に
充填することができるようにするとともに、充填後には
ゲル化剤と反応してゲル化することにより、凝結し、繊
維成形体の強度を増大させ、かつまたゲル化の際に水を
遊離し、繊維成形体が造形型に付着するのを防止する役
割をはたすものであり、例えば、有機質増粘剤として、
ポリビニルアルコール，ポリアルキレンオキサイド，ア
ルギン酸ソーダ，カルボキシメチルセルロース,CMCなど
が使用される。 さらにまた、水は繊維調合物に流動性を与え、造形型内
に充填した後は前記増粘剤を含む繊維成形体から遊離し
て、吸水性造形型に吸収され、繊維成形体の強度を高め
るはたらきを有している。 さらにまた、必要に応じて、アルミナ，水酸化アルミニ
ウム，酸化珪素，炭化珪素，窒化珪素等の粉末やウイス
カを添加することも可能であり、ゲル化を妨げない範囲
で界面活性剤や有機高分子剤を添加することもできる。 他方、吸水性造形型としては、石膏製のものを用いるこ
とができ、そのほか、例えば、粒径50μｍ以下の粒子が
少なくとも20重量％以上としたジルコンサンド，炭化珪
素粉砕物などの粒子をコロイダルシリカやコロイダルア
ルミナ等の無機質バインダーや、フェノール樹脂，フラ
ン樹脂，エポキシ樹脂，ウレタン樹脂等の有機質バイン
ダーで結合させたものが用いられる。そして、繊維成形
体が複雑形状を有していて、造形型の除去が困難である
ときには、前記石膏型や無機質バインダーを用いた型の
場合にショットブラストなどにより除去し、有機質バイ
ンダーを用いた型の場合に加熱して当該有機質バインダ
ーを分解させることにより崩壊除去するようになすこと
も必要に応じて望ましい。 上記の吸水性（必要に応じて崩壊性などの可除性）造形
型に塗布される、前記繊維調合物用のゲル化剤として
は、蟻酸，酢酸，乳酸，硫酸，硼酸等の無機質が使用さ
れ、これらの１種または２種以上をpH4以下で使用され
る。 そこで、上記の繊維調合物のゲル化剤を塗布した吸水性
造形型内に、上記の繊維調合物を充填して繊維成形体を
作製する。 このとき、繊維調合物は増粘剤および水を含んでいるた
め、十分良好なる流動性を有しており、造形型内のすみ
ずみまで均一にかつ良好に充填される。そして、造形型
内に充填された繊維調合物は、これに含まれている増粘
剤が前記造形型に塗布されているゲル化剤と反応して、
ゲル化により凝結し、繊維成形体の強度を増大させる。
また、このゲル化反応により水が遊離され、この水は吸
水性造形型に吸収される。 この後、吸水性造形型より繊維成形体を取り出すが、前
記したように、繊維成形体の形状が複雑であって、取り
出しが困難である場合には、前記吸水性造形型が石膏や
無機質バインダーで結合した粉粒体で成形されている場
合にはサンドブラスト等で除去し、有機質バインダーで
結合した粉粒体で成形されている場合には加熱して有機
質バインダーを分解させることにより崩壊除去する。 このようにして得られた繊維成形体に対しては、必要に
応じて乾燥および焼成を行い、その後鋳造型内の所定位
置に配設し、例えば鋳造型内に金属溶湯を注入したのち
パンチ等によって加圧する溶湯鍛造法により、前記繊維
成形体の内部に金属溶湯を浸透・凝固させて繊維強化金
属を得る。また、繊維成形体内への金属溶湯の浸透は遠
心鋳造法や吸引鋳造法（減圧鋳造法）などによって行う
ことも可能である。 このようにして繊維強化金属を製造する場合において、
繊維成形体に金属溶湯が浸透・凝固した鋳造面が製品面
となるように設定することも必要に応じて望ましい。ま
た、繊維強化金属の鋳造型をマスター型とし、反転によ
り吸水性造形型を製作するようになすことも必要に応じ
て望ましい。 （実施例１） 第１図は、この実施例１において製造した繊維強化金属
を示し、この繊維強化金属１は基地金属２中に強化用繊
維３が分散した構造をなすものである。 まず、強化用繊維として直径約３μm,長さ約220μｍの
アルミナ繊維:100重量部と、無機質バインダーとしてコ
ロイダルシリカ（SiO2として20％含有）:35重量部と、
増粘剤としてポリエチレンオキサイド:2重量部と、水:5
00重量部と混合・撹拌して、流動性のある繊維調合物を
調製した。 一方、吸水性造形型としては、石膏よりなるものを用い
た。この吸水性造形型のうち内型を製作するに際して
は、第４図に示す内型用鋳造型11をマスター型とし、こ
の内型用鋳造型11のめす型をゴムで取り、このめす型に
石膏を流し込んで第２図に示すような内型用吸水性造形
型５を製造した。そして、この内型用吸水性造形型５の
前記繊維調合物と接触する面には、ゲル化剤として酢
酸：水＝1:1の溶液を0.2g/cm2の量ずつ塗布した。 また、第２図に示す石膏製の下型用吸水性造形型６およ
び同じく石膏製の外型用吸水性造形型７の前記繊維調合
物との接触面にも、上記と同じゲル化剤を同じ量ずつ塗
布した。 次に、第２図に示す下型用吸水性造形型６および外型用
吸水性造形型７の空間部分に、前記繊維調合物８を入れ
たのち、内型用吸水性造形型５を押し込むことにより、
カップ状の繊維成形体が得られるようにした。この成形
において、繊維調合物８には有機質増粘剤および水が混
合してあるため、吸水性造形型6,7の隅ずみまで十分に
流れていく。そして、内型用吸水性造形型５を押し込む
と、各吸水性造形型5,6,7には繊維調合物８のゲル化剤
が塗布してあるため、繊維調合物８中の有機質増粘剤が
上記ゲル化剤と反応して凝結し、繊維成形体の強度を増
大させるとともに、このゲル化反応により遊離された水
は吸水性造形型5,6,7に吸収される。 次いで、造型型5,6,7を取り除き、成形体を乾燥するこ
とによって、第３図に示す形状の繊維成形体10を得た。
この繊維成形体10の繊維体積率は10％であった。 続いて、繊維成形体10を800℃に加熱して、有機質増粘
剤を除去するとともに、強度を高めるようにした。 さらに、前記焼成後の繊維成形体10を反転させて第４図
に示す内型用鋳造型11にセットする。このとき、繊維成
形体10と内型用鋳造型11とは、この繊維成形体10の製造
に際して前記内型用鋳造型11をマスター型として製作し
た内型用吸水性造形型５を使用したため、すき間なく良
好にセットすることができた。 なお、繊維成形体10を加熱焼成するに際しては収縮を生
ずることもあり、この収縮は強化用繊維の種類，繊維体
積率，形状などに依存することから、この収縮量を先に
求めておき、内型用鋳造型11の表面にフィルムを貼って
相似的に大きくし、上記の収縮量を加味した大きめの内
型用吸水性造形型５を製造しておけば、内型用鋳造型11
への繊維成形体10のセットは支障なくそしてすき間なく
行うことが可能となる。 このようにして、繊維成形体10を第４図に示す内型用鋳
造型11にセットしたのち、外型用鋳造型12との間で形成
される空間内に、マグネシウム合金（AZ91）よりなる金
属溶湯（720℃）13を注入し、引続いてパンチ14を降下
させて800Kgf/cm2で加圧し、繊維成形体10の内部に金属
溶湯13を浸透させそして凝固させた。 凝固後に、内型用鋳造型11に設けたピン15を上昇させ
て、第１図に示したような繊維強化金属１を得た。 ここで得た繊維強化金属１を切断して調べたところ、強
化用繊維３の偏在や割れなどはなく、強化用繊維３のな
い金属部分が存在しない良好な繊維強化金属１であるこ
とが認められた。 （実施例２） この実施例では、まず、強化用繊維として直径２μm,長
さ約85μｍのアルミナ−シリカ繊維:100重量部と、無機
質バインダとしてコロイド状アルミナ:20重量部と、有
機質増粘剤としてポリビニルアルコール:5重量部と、
水:140重量部とを混合撹拌して、流動性のある繊維調合
物を調製した。 一方、吸水性造形型としては、前記実施例と同様に石膏
よりなるものを用いた。そして、第５図に示す内型用造
形型25を製作するに際しても実施例１と同様に内型用鋳
造型（11）をマスター型として用い、外型用造形型27に
ついても石膏を用いた。 そして、内型用造形型25および外型用造形型27のそれぞ
れ前記繊維調合物との接触面に、ゲル化剤として硼酸：
乳酸：水＝0.03:1:2の溶液を0.3g/cm2の量ずつ塗布し
た。 次に、第５図に示す内型用造形型25および外型用造形型
27の空間部分に前記繊維調合物28を入れてそのまま静置
した。この成形において、繊維調合物28には有機質増粘
剤および水が混合してあるため、吸水性造形型25,27の
隅部分にまで十分に流れ、吸水性造形型25,27にはゲル
化剤が塗布してあるため、繊維調合物28中の有機質増粘
剤が上記ゲル化剤と反応して凝結し、繊維成形体の強度
を増大させるとともに、このゲル化反応により遊離され
た水は吸水性造形型25,27に吸収される。 その後、造形型25,27を取り除き、乾燥を行って第３図
に示したとほぼ同様の繊維成形体（10）を得た。 次いで、繊維成形体（10）を実施例１と同様に第４図に
示したような鋳造型（11）にセットし、アルミニウム合
金（AC8A）よりなる金属溶湯（750℃）（13）を注入
し、パンチ（14）で加圧することによって繊維成形体の
内部に金属溶湯を浸透させそして凝固させた。 このようにして得た繊維強化金属（１）を切断して検査
した結果、繊維の偏在や割れなどはなく、強化用繊維
（３）のない金属部分が存在しない良好な繊維強化金属
であることが認められた。
この発明に係る繊維強化金属の製造方法は、強化用繊
維，バインダー，増粘剤，水を含む流動性のある繊維調
合物を調製し、前記繊維調合物を当該繊維調合物のゲル
化剤を塗布した吸水性造形型に充填して繊維成形体を作
製し、前記繊維成形体の内部に金属溶湯を浸透・凝固さ
せて繊維強化金属を得るようにしたから、繊維の偏在や
割れなどはなく、また未繊維強化金属部分のない高品質
で且つ複雑形状の繊維強化金属を得ることができる。そ
して、流動性のある繊維調合物を用いているため繊維の
配向性に著しく優れた繊維成形体を得ることができると
共に、繊維が均一に充填された高密度の厚肉の繊維成形
体や複雑な形状の繊維成形体を得ることができる。ま
た、繊維調合物はゲル化反応により凝結すると同時に水
は吸水性造形型に吸収されるようにしているため、繊維
が均一で且つ高密度の厚肉かつ複雑形状の繊維成形体と
することができる。したがって、このような繊維成形体
を用いることによって、繊維の偏在や割れなどがなく、
未繊維強化金属部分のない優れた特性の繊維強化金属を
得ることが可能であるという非常に優れた効果がもたら
される。
維，バインダー，増粘剤，水を含む流動性のある繊維調
合物を調製し、前記繊維調合物を当該繊維調合物のゲル
化剤を塗布した吸水性造形型に充填して繊維成形体を作
製し、前記繊維成形体の内部に金属溶湯を浸透・凝固さ
せて繊維強化金属を得るようにしたから、繊維の偏在や
割れなどはなく、また未繊維強化金属部分のない高品質
で且つ複雑形状の繊維強化金属を得ることができる。そ
して、流動性のある繊維調合物を用いているため繊維の
配向性に著しく優れた繊維成形体を得ることができると
共に、繊維が均一に充填された高密度の厚肉の繊維成形
体や複雑な形状の繊維成形体を得ることができる。ま
た、繊維調合物はゲル化反応により凝結すると同時に水
は吸水性造形型に吸収されるようにしているため、繊維
が均一で且つ高密度の厚肉かつ複雑形状の繊維成形体と
することができる。したがって、このような繊維成形体
を用いることによって、繊維の偏在や割れなどがなく、
未繊維強化金属部分のない優れた特性の繊維強化金属を
得ることが可能であるという非常に優れた効果がもたら
される。
第１図はこの発明の一実施例による繊維強化金属の縦断
面図、第２図は吸水性造形型により繊維成形体を製作す
る状況を示す縦断面図、第３図は繊維成形体の縦断面
図、第４図は鋳造型により繊維強化金属を製作する状況
を示す縦断面図、第５図は吸水性造形型により繊維成形
体を製作する他の実施例を示す縦断面図である。 １……繊維強化金属、２……基地金属、３……強化用繊
維、5,6,7,25,27……吸水性造形型、8,28……繊維調合
物、10……繊維成形体、11,12……鋳造型、13……金属
溶湯。
面図、第２図は吸水性造形型により繊維成形体を製作す
る状況を示す縦断面図、第３図は繊維成形体の縦断面
図、第４図は鋳造型により繊維強化金属を製作する状況
を示す縦断面図、第５図は吸水性造形型により繊維成形
体を製作する他の実施例を示す縦断面図である。 １……繊維強化金属、２……基地金属、３……強化用繊
維、5,6,7,25,27……吸水性造形型、8,28……繊維調合
物、10……繊維成形体、11,12……鋳造型、13……金属
溶湯。
Claims (1)
- 【請求項１】強化用繊維，バインダー，増粘剤，水を含
む流動性のある繊維調合物を調製し、前記繊維調合物を
当該繊維調合物のゲル化剤を塗布した吸水性造形型に充
填して繊維成形体を作製し、前記繊維成形体の内部に金
属溶湯を浸透・凝固させて繊維強化金属を得ることを特
徴とする繊維強化金属の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21477987A JPH0753895B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 繊維強化金属の製造方法 |
| DE19883828884 DE3828884A1 (de) | 1987-08-28 | 1988-08-25 | Verfahren zur herstellung von faserverstaerktem metall |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21477987A JPH0753895B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 繊維強化金属の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6456840A JPS6456840A (en) | 1989-03-03 |
| JPH0753895B2 true JPH0753895B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=16661395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21477987A Expired - Lifetime JPH0753895B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 繊維強化金属の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0753895B2 (ja) |
| DE (1) | DE3828884A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960031023A (ko) * | 1995-02-22 | 1996-09-17 | 와다 요시히로 | 부분복합강화 경합금부품의 제조방법과 그에 사용되는 예비성형체 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5893841A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-03 | Toyota Motor Corp | 繊維強化金属型複合材料 |
| JPS619537A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-17 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 無機短繊維強化金属複合材の製造法 |
-
1987
- 1987-08-28 JP JP21477987A patent/JPH0753895B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-08-25 DE DE19883828884 patent/DE3828884A1/de active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3828884A1 (de) | 1989-03-09 |
| JPS6456840A (en) | 1989-03-03 |
| DE3828884C2 (ja) | 1990-11-08 |
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