JPH075927B2 - アルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ方法 - Google Patents
アルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ方法Info
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- JPH075927B2 JPH075927B2 JP63136038A JP13603888A JPH075927B2 JP H075927 B2 JPH075927 B2 JP H075927B2 JP 63136038 A JP63136038 A JP 63136038A JP 13603888 A JP13603888 A JP 13603888A JP H075927 B2 JPH075927 B2 JP H075927B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ
方法の、改善された手段の提供に関する。
方法の、改善された手段の提供に関する。
（従来の技術） 軽量金属であるAlまたはAl合金と、軽量で高強度、高弾
性率で耐熱性にもすぐれたSiC,Si3N4,Al2O3（＋SiO2）
などのウイスカ、短繊維、粒子を複合した複合材料は、
高比強度、高比弾性率、高疲労強度で耐熱性にもすぐ
れ、しかも繊維強化プラスチック（FRP）に比しすぐれ
た耐熱性を示す。
性率で耐熱性にもすぐれたSiC,Si3N4,Al2O3（＋SiO2）
などのウイスカ、短繊維、粒子を複合した複合材料は、
高比強度、高比弾性率、高疲労強度で耐熱性にもすぐ
れ、しかも繊維強化プラスチック（FRP）に比しすぐれ
た耐熱性を示す。
このため軽量化、高性能化が強く志向されている宇宙、
航空機、自動車などの輸送機器分野での構部部材や、エ
ンジン部品用素材、更にはOA、精密産業機械等の可動、
駆動部品、スポーツ用品用の素材として注目を集めてい
る。
航空機、自動車などの輸送機器分野での構部部材や、エ
ンジン部品用素材、更にはOA、精密産業機械等の可動、
駆動部品、スポーツ用品用の素材として注目を集めてい
る。
ところで、前記繊維あるいは粒子強化金属複合材料（MM
C）の製法は、粉末冶金法が代表的なものとして各種提
案されており、本出願人もその改善された手段を特願昭
62−173695号として提案したところである。この方法は
強化繊維とマトリックス金属粉末との混合材料にバイン
ダを添加して混練し、同混練材料を粉体に造粒成形し、
同造粒体をプレフォームした成形体を焼結加熱するとと
もに、前記造粒後、遅くとも焼結加熱処理を終る間に脱
バインダ処理を行ない、前記脱バインダ、焼結された成
形体を目的成形品形状に成形加工するものである。
C）の製法は、粉末冶金法が代表的なものとして各種提
案されており、本出願人もその改善された手段を特願昭
62−173695号として提案したところである。この方法は
強化繊維とマトリックス金属粉末との混合材料にバイン
ダを添加して混練し、同混練材料を粉体に造粒成形し、
同造粒体をプレフォームした成形体を焼結加熱するとと
もに、前記造粒後、遅くとも焼結加熱処理を終る間に脱
バインダ処理を行ない、前記脱バインダ、焼結された成
形体を目的成形品形状に成形加工するものである。
この際、前記マトリックス金属粉末がAl合金6061の場
合、500〜650℃の焼結温度で脱バインダ処理が行なわれ
る。
合、500〜650℃の焼結温度で脱バインダ処理が行なわれ
る。
（発明が解決しようとする課題） Mg,Li,ZnはAl合金中に析出物を形成させ、かつ強化に寄
与する重要な合金元素である。いまMg,Li,Znのいずれか
１種または２種以上を含むAl合金粉末と強化材とバイン
ダからなる粒状等の混合体即ち素形材を真空中で加熱し
て脱バインダ処理を施す場合、Mg,Li,ZnはAlより蒸気圧
が高く優先的に気化するため、Al合金粉末内部のMg,Li,
Znの濃度が低下する現象が現われる。この濃度低下現象
は高温ほど著しい。したがって脱バインダ処理ずみのM
g,Li,Znの濃度の低下した素形材を用いて複合材料を製
造すると、特性、とくに強度、硬度が低いという問題が
生じる。
与する重要な合金元素である。いまMg,Li,Znのいずれか
１種または２種以上を含むAl合金粉末と強化材とバイン
ダからなる粒状等の混合体即ち素形材を真空中で加熱し
て脱バインダ処理を施す場合、Mg,Li,ZnはAlより蒸気圧
が高く優先的に気化するため、Al合金粉末内部のMg,Li,
Znの濃度が低下する現象が現われる。この濃度低下現象
は高温ほど著しい。したがって脱バインダ処理ずみのM
g,Li,Znの濃度の低下した素形材を用いて複合材料を製
造すると、特性、とくに強度、硬度が低いという問題が
生じる。
また、前記素形材を大気中で加熱した場合は、前記真空
中で加熱した場合と同様、Mg,Li,Znが優先的に気化する
ことに加え、酸化物を形成する傾向も強いため、Al合金
粉末内部のMg,Li,Znの濃度が低下する現象が現われ、前
記真空加熱の場合と同様、複合材料の強度、硬度が低い
という問題が生じる。
中で加熱した場合と同様、Mg,Li,Znが優先的に気化する
ことに加え、酸化物を形成する傾向も強いため、Al合金
粉末内部のMg,Li,Znの濃度が低下する現象が現われ、前
記真空加熱の場合と同様、複合材料の強度、硬度が低い
という問題が生じる。
本発明は、Mg,Li,Znのいずれか１種または２種以上を含
むアルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ手段とし
て、特定の加熱温度のもとで処理することにより、前記
問題点を解決することを目的とする。
むアルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ手段とし
て、特定の加熱温度のもとで処理することにより、前記
問題点を解決することを目的とする。
（課題を解決するための手段） Mg,Li,Znのいずれか１種または２種以上を含むAl合金粉
末と、ウイスカ、短繊維又は粒子状態の強化材と、バイ
ンダからなる素形材から、前記バインダを除去する手段
として、該素形材を大気中においてバインダの分解温度
以上で、かつ400℃以下の温度に加熱する方法を採用し
た。
末と、ウイスカ、短繊維又は粒子状態の強化材と、バイ
ンダからなる素形材から、前記バインダを除去する手段
として、該素形材を大気中においてバインダの分解温度
以上で、かつ400℃以下の温度に加熱する方法を採用し
た。
（作用） Mg,Li,Znを含んだAl合金粉末と強化材とバインダからな
る素形材を真空中で加熱すると、Al合金粉末中のMg,Li,
Znは高温ほど気化し、Mg,Li,Znの濃度が低下する。しか
し400℃以下の温度では、気化による濃度低下を抑制で
きることを知見した。
る素形材を真空中で加熱すると、Al合金粉末中のMg,Li,
Znは高温ほど気化し、Mg,Li,Znの濃度が低下する。しか
し400℃以下の温度では、気化による濃度低下を抑制で
きることを知見した。
第１図は6061Al合金粉末（Mg:0.8〜1.2％、Zn:0.25％以
下）を真空中で加熱した場合の、該粉末中のMg濃度（wt
％）と加熱温度（℃）の関係（加熱時間は1hr）を示し
たものである。この結果に基づけば、素形材をバインダ
分解温度以上でかつ400℃以下の温度範囲において脱バ
インダ処理を行なうことが好適であることが判る。そし
てこのような条件下で脱バインダ処理された素形材を用
いて複合材料を製造すると、該材料の硬度、強度は著し
く向上した。
下）を真空中で加熱した場合の、該粉末中のMg濃度（wt
％）と加熱温度（℃）の関係（加熱時間は1hr）を示し
たものである。この結果に基づけば、素形材をバインダ
分解温度以上でかつ400℃以下の温度範囲において脱バ
インダ処理を行なうことが好適であることが判る。そし
てこのような条件下で脱バインダ処理された素形材を用
いて複合材料を製造すると、該材料の硬度、強度は著し
く向上した。
次に、前記素形材を大気中で加熱すると、Al合金粉末中
のMg,Li,Znは高温ほど気化するとともに酸化物を形成
し、Mg,Li,Znの濃度が低下するが、400℃以下の温度で
は、前記真空中で加熱する場合と同様に濃度低下を抑制
できることを知見した。
のMg,Li,Znは高温ほど気化するとともに酸化物を形成
し、Mg,Li,Znの濃度が低下するが、400℃以下の温度で
は、前記真空中で加熱する場合と同様に濃度低下を抑制
できることを知見した。
第２図は6061Al合金粉末を大気中で加熱した場合の、第
１図と同様のグラフを示したもので、同様な結果を示し
ている。
１図と同様のグラフを示したもので、同様な結果を示し
ている。
以上の通り、脱バインダを400℃以下の温度範囲で行う
ことにより、真空中のみならず大気中においてもMg,Li,
Znの濃度低下を抑制することができるが、本発明では大
気中で脱バインダを行う。真空設備、真空引き操作が不
要で、容易に脱バインダを行うことができ、生産性に優
れるからである。
ことにより、真空中のみならず大気中においてもMg,Li,
Znの濃度低下を抑制することができるが、本発明では大
気中で脱バインダを行う。真空設備、真空引き操作が不
要で、容易に脱バインダを行うことができ、生産性に優
れるからである。
（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。
本発明でいうアルミ基複合材料成形用素形材とは、本発
明Mg,Li,Znのいずれか１種または２種以上を含むAl合金
粉末（以下Al合金粉末という）と、ウィスカ、短繊維ま
たは粒子状態の強化材の複合材料に、バインダを添加し
て混練・造粒した混合体（造粒体）や、更にこの混合体
を圧粉成形したプリフォーム体等のことである。
明Mg,Li,Znのいずれか１種または２種以上を含むAl合金
粉末（以下Al合金粉末という）と、ウィスカ、短繊維ま
たは粒子状態の強化材の複合材料に、バインダを添加し
て混練・造粒した混合体（造粒体）や、更にこの混合体
を圧粉成形したプリフォーム体等のことである。
本発明で使用する前記Al合金粉末として6061Al、7075Al
等が例示できる。また強化材としてはSiC,Si3N4,Al2O3
（＋SiO2）などのウィスカ、短繊維又は粒子のみのもの
を例示できる。Al合金粉末と強化材の混合比としては、
強化材が体積含有率で５〜40％含有されていればよい。
強化材が５％未満になれば強化の効果が殆んどなく、一
方40％を越えるとMMC材料としての延性、靭性の低下が
著しく、更には塑性加工が困難になり実用的でない。
等が例示できる。また強化材としてはSiC,Si3N4,Al2O3
（＋SiO2）などのウィスカ、短繊維又は粒子のみのもの
を例示できる。Al合金粉末と強化材の混合比としては、
強化材が体積含有率で５〜40％含有されていればよい。
強化材が５％未満になれば強化の効果が殆んどなく、一
方40％を越えるとMMC材料としての延性、靭性の低下が
著しく、更には塑性加工が困難になり実用的でない。
次に本発明で使用するバインダとしては、例えば400℃
以下で分解するのがよく、その１つとして主成分がアク
リル樹脂等の合成樹脂系のものを例示できる。この際、
バインダの混合比はAl合金粉末と強化材の合計100重量
部当り１〜10重量部用いられる。なお上記の各例示は、
単なる実施例に止まり、これに限定されるものではない
ことは勿論である。
以下で分解するのがよく、その１つとして主成分がアク
リル樹脂等の合成樹脂系のものを例示できる。この際、
バインダの混合比はAl合金粉末と強化材の合計100重量
部当り１〜10重量部用いられる。なお上記の各例示は、
単なる実施例に止まり、これに限定されるものではない
ことは勿論である。
本発明で使用する前記混合体（造粒体）は、Al合金粉末
と強化材とを混合し、これにバインダを添加して混練
し、同混練材料を所定の大きさに造粒成形するという公
知の手段により成形されるが、本出願人が先に特願昭62
−173695号で提案した手段、即ちAl合金粉末と強化材と
がエチルアルコール，イソプロピルアルコール，メチル
アルコール，等の溶媒中で均一に混合された混合体スラ
リーを連続的に脱液して偏平状のケーキを得、該ケーキ
に成形用バインダを添加混練して造粒し、得られたペレ
ットを乾燥してその表層に乾燥固化層を形成するという
方法により得た混合体（造粒体）を使用しても良い。
と強化材とを混合し、これにバインダを添加して混練
し、同混練材料を所定の大きさに造粒成形するという公
知の手段により成形されるが、本出願人が先に特願昭62
−173695号で提案した手段、即ちAl合金粉末と強化材と
がエチルアルコール，イソプロピルアルコール，メチル
アルコール，等の溶媒中で均一に混合された混合体スラ
リーを連続的に脱液して偏平状のケーキを得、該ケーキ
に成形用バインダを添加混練して造粒し、得られたペレ
ットを乾燥してその表層に乾燥固化層を形成するという
方法により得た混合体（造粒体）を使用しても良い。
また、本発明で使用する前記プリフォーム体は、前記混
合体を、例えば室温を含む400℃以下の温度条件下で充
填率55％以上に圧粉成形したものが好しいけれども、勿
論これに限定されるものでない。
合体を、例えば室温を含む400℃以下の温度条件下で充
填率55％以上に圧粉成形したものが好しいけれども、勿
論これに限定されるものでない。
本発明はアルミ基複合材料成形用素形材である前記混合
体若しくはプリフォーム体を、大気中においてバインダ
の分解温度以上で、かつ400℃以下の温度に加熱するこ
とにより脱バインダするものであるが、以下により具体
的な本発明の実施例を比較例とともに示す。
体若しくはプリフォーム体を、大気中においてバインダ
の分解温度以上で、かつ400℃以下の温度に加熱するこ
とにより脱バインダするものであるが、以下により具体
的な本発明の実施例を比較例とともに示す。
〈比較例１〉 SiCウイスカ（体積率20％）と6061Al合金粉末とバイン
ダから素形材である造粒材を作製した。バインダは分解
温度が360℃のアクリル樹脂系である。この造粒材を真
空中で380℃、2hrの脱バインダ処理をした後、大気中で
350℃、2000kgf/cm2、10minの一次成形、550℃、2000kg
/cm2、5minの二次成形により固化した。
ダから素形材である造粒材を作製した。バインダは分解
温度が360℃のアクリル樹脂系である。この造粒材を真
空中で380℃、2hrの脱バインダ処理をした後、大気中で
350℃、2000kgf/cm2、10minの一次成形、550℃、2000kg
/cm2、5minの二次成形により固化した。
〈比較例２〉 脱バインダ処理を真空中で550℃、2hr実施し、他は全く
比較例１と同一条件で固化成形した。
比較例１と同一条件で固化成形した。
〈実施例１〉 SiC粒子（体積率25％）と7075Al合金粉末とバインダか
ら素形材であるプリフォーム体を作製した。バインダは
比較例１と同一である。このプリフォーム体を大気中
で、380℃、2hrの脱バインダ処理をした後、真空中で35
0℃、2000kg/cm2、10minの一次成形、460℃、2000kgf/c
m2、5minの二次温度により固化した。
ら素形材であるプリフォーム体を作製した。バインダは
比較例１と同一である。このプリフォーム体を大気中
で、380℃、2hrの脱バインダ処理をした後、真空中で35
0℃、2000kg/cm2、10minの一次成形、460℃、2000kgf/c
m2、5minの二次温度により固化した。
〈比較例３〉 脱バインダ処理を大気中で460℃、2hr実施し、他は全く
実施例１と同一条件で固化成形した。
実施例１と同一条件で固化成形した。
下記に実施例１と比較例１〜３の夫々のT6処理状態での
材料特性である硬度（Hv）と強度（kgf/mm2）との比較
を示せば、下記表の如くである。
材料特性である硬度（Hv）と強度（kgf/mm2）との比較
を示せば、下記表の如くである。
（発明の効果） 本発明は、Mg,Li,Znのいずれか１種または２種以上を含
むAl合金粉末と強化材とバインダからなる素形材の脱バ
インダ処理を、大気中において、バインダの分解温度以
上で、かつ400℃以下の温度に加熱して行なうので、真
空設備等の特殊な設備が不要で、設備コストを低減する
ことができ、時間のかかる真空引き等の操作が不要であ
るため生産性にも優れる。しかも、脱バインダ時にMg等
の析出強化元素の気化及び／又は酸化が防止され、Al合
金中の濃度低下をほぼ抑制することができ、引いては機
械的性質の良好な複合材料を得ることができる。
むAl合金粉末と強化材とバインダからなる素形材の脱バ
インダ処理を、大気中において、バインダの分解温度以
上で、かつ400℃以下の温度に加熱して行なうので、真
空設備等の特殊な設備が不要で、設備コストを低減する
ことができ、時間のかかる真空引き等の操作が不要であ
るため生産性にも優れる。しかも、脱バインダ時にMg等
の析出強化元素の気化及び／又は酸化が防止され、Al合
金中の濃度低下をほぼ抑制することができ、引いては機
械的性質の良好な複合材料を得ることができる。
第１図は6061Al合金粉末を真空中で、第２図は6061Al合
金粉末を大気中で、夫々加熱した場合のAl合金粉末中の
Mg濃度と加熱温度の関係を示したものである。
金粉末を大気中で、夫々加熱した場合のAl合金粉末中の
Mg濃度と加熱温度の関係を示したものである。
Claims (1)
- 【請求項１】Mg,Li,Znのいずれか１種または２種以上を
含むAl合金粉末とウィスカ、短繊維又は粒子状態の強化
材とバインダからなる素形材を、大気中においてバイン
ダの分解温度以上で、かつ400℃以下の温度に加熱する
ことにより脱バインダすることを特徴とするアルミ基複
合材料成形用素形材の脱バインダ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63136038A JPH075927B2 (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | アルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63136038A JPH075927B2 (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | アルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01306504A JPH01306504A (ja) | 1989-12-11 |
| JPH075927B2 true JPH075927B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=15165725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63136038A Expired - Lifetime JPH075927B2 (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | アルミ基複合材料成形用素形材の脱バインダ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH075927B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2643002B2 (ja) * | 1990-03-08 | 1997-08-20 | 川崎製鉄株式会社 | 粉末成形体の脱脂方法 |
| CN109852831B (zh) * | 2019-01-15 | 2020-09-25 | 中南大学 | 一种金属材料或金属复合材料的制备方法 |
| CN110078529A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-02 | 西安创正新材料有限公司 | 一种碳化硅晶须增强铝基复合材料及其制备方法 |
| CN110153408B (zh) * | 2019-06-12 | 2021-10-15 | 齐齐哈尔翔科新材料有限公司 | 一种陶瓷颗粒增强6xxx铝基复合材料的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01272730A (ja) * | 1988-04-21 | 1989-10-31 | Hitachi Metals Ltd | ウィスカ強化金属焼結部材の製造法 |
-
1988
- 1988-06-01 JP JP63136038A patent/JPH075927B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01306504A (ja) | 1989-12-11 |
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