JPH08300137A - 複合部材の製造方法 - Google Patents
複合部材の製造方法Info
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- JPH08300137A JPH08300137A JP13108995A JP13108995A JPH08300137A JP H08300137 A JPH08300137 A JP H08300137A JP 13108995 A JP13108995 A JP 13108995A JP 13108995 A JP13108995 A JP 13108995A JP H08300137 A JPH08300137 A JP H08300137A
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- aluminum alloy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミニウム基複合材料又はアルミニウム合
金が良好に鋳包まれ、高強度かつ耐熱性・耐摩耗性に優
れる複合部材を、能率よく安価に製造する方法を提供す
る。 【構成】 アルミニウム基複合材料又はアルミニウム合
金製の被鋳包み材を型内の鋳包み位置に配置し、被鋳包
み材に対し、４０〜７０重量倍の純アルミニウム又はア
ルミニウム合金溶湯を注湯するか、又は、鋳造素材重量
に対して押し湯重量が２〜７倍の重量となる純アルミニ
ウム又はアルミニウム合金溶湯を注湯する。これによっ
て、被鋳包み材と注湯した純アルミニウム又はアルミニ
ウム合金との間に強固な接合界面を形成するようにし
た。
金が良好に鋳包まれ、高強度かつ耐熱性・耐摩耗性に優
れる複合部材を、能率よく安価に製造する方法を提供す
る。 【構成】 アルミニウム基複合材料又はアルミニウム合
金製の被鋳包み材を型内の鋳包み位置に配置し、被鋳包
み材に対し、４０〜７０重量倍の純アルミニウム又はア
ルミニウム合金溶湯を注湯するか、又は、鋳造素材重量
に対して押し湯重量が２〜７倍の重量となる純アルミニ
ウム又はアルミニウム合金溶湯を注湯する。これによっ
て、被鋳包み材と注湯した純アルミニウム又はアルミニ
ウム合金との間に強固な接合界面を形成するようにし
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム基複合材料
又はアルミニウム合金を純アルミニウム又はアルミニウ
ム合金で鋳包んだ複合部材の製造法に関する。
又はアルミニウム合金を純アルミニウム又はアルミニウ
ム合金で鋳包んだ複合部材の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、アルミニウム基複合材料を鋳
包む方法として、例えば以下のような方法が行われてい
る。 (1） 特開平４−５２０６５号による方法：Ｚｎ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ａｕといった複合材料との濡れ性に優れた金
属を鋳包まれる複合材料の表面にあらかじめ被覆した
後、高圧鋳造することにより、界面の接合強度を向上さ
せる方法である。 (2） 特開平５−３３７６３１号による方法：１重量％
以上のＭｇを含有するＡｌ合金溶湯で複合材料を鋳包む
ことにより、複合材料表面の酸化被膜がＭｇとの酸化還
元反応によって破壊される。このことにより、鋳包み界
面の接合強度を向上させる方法である。
包む方法として、例えば以下のような方法が行われてい
る。 (1） 特開平４−５２０６５号による方法：Ｚｎ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ａｕといった複合材料との濡れ性に優れた金
属を鋳包まれる複合材料の表面にあらかじめ被覆した
後、高圧鋳造することにより、界面の接合強度を向上さ
せる方法である。 (2） 特開平５−３３７６３１号による方法：１重量％
以上のＭｇを含有するＡｌ合金溶湯で複合材料を鋳包む
ことにより、複合材料表面の酸化被膜がＭｇとの酸化還
元反応によって破壊される。このことにより、鋳包み界
面の接合強度を向上させる方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法は、以下のような欠点を有していた。 (1） 特開平４−５２０６５号による方法：鋳包みにあ
たって事前に複合材料表面に濡れ性の良い金属（合金）
を被覆するためには、メッキ・溶射・蒸着・圧接といっ
た方法を行う必要があり、能率よく安価に鋳包みを行う
のは困難であった。また、複合材料とＡｌ合金の密着性
を向上させるため高圧鋳造を実施すると、金型を使用せ
ねばならないためにコストが上昇するうえ、中子を使用
することができないため複雑形状の製品を作ることがで
きなかった。 (2） 特開平５−３３７６３１号による方法：Ｍｇ含有
量が高くなると、溶湯の流動性、溶湯補給性が劣化する
ため、引け巣が発生し易くなり、重力鋳造が困難とな
る。また、ＳｉとＭｇとがＭｇ2 Ｓｉを形成して合金の
靭性が著しく低下してしまう。
法は、以下のような欠点を有していた。 (1） 特開平４−５２０６５号による方法：鋳包みにあ
たって事前に複合材料表面に濡れ性の良い金属（合金）
を被覆するためには、メッキ・溶射・蒸着・圧接といっ
た方法を行う必要があり、能率よく安価に鋳包みを行う
のは困難であった。また、複合材料とＡｌ合金の密着性
を向上させるため高圧鋳造を実施すると、金型を使用せ
ねばならないためにコストが上昇するうえ、中子を使用
することができないため複雑形状の製品を作ることがで
きなかった。 (2） 特開平５−３３７６３１号による方法：Ｍｇ含有
量が高くなると、溶湯の流動性、溶湯補給性が劣化する
ため、引け巣が発生し易くなり、重力鋳造が困難とな
る。また、ＳｉとＭｇとがＭｇ2 Ｓｉを形成して合金の
靭性が著しく低下してしまう。
【０００４】したがって、本発明の目的は、アルミニウ
ム基複合材料又はアルミニウム合金が良好に鋳包まれ、
高強度かつ耐熱性・耐摩耗性に優れる複合部材を、能率
よく安価に製造する方法を提供することにある。
ム基複合材料又はアルミニウム合金が良好に鋳包まれ、
高強度かつ耐熱性・耐摩耗性に優れる複合部材を、能率
よく安価に製造する方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、鋳包み界面の熱収支に着目し、被鋳包み材表
面の酸化被膜を破壊するのに十分な熱エネルギーを、ア
ルミニウム溶湯を連続的に供給することにより、被鋳包
み材表面を加熱・溶融させることで強固な接合界面を複
合材に形成できることに想到し、本発明に至った。
した結果、鋳包み界面の熱収支に着目し、被鋳包み材表
面の酸化被膜を破壊するのに十分な熱エネルギーを、ア
ルミニウム溶湯を連続的に供給することにより、被鋳包
み材表面を加熱・溶融させることで強固な接合界面を複
合材に形成できることに想到し、本発明に至った。
【０００６】すなわち、上記課題を解決するために、請
求項１記載の発明は、アルミニウム基複合材料又はアル
ミニウム合金を純アルミニウム又はアルミニウム合金で
鋳包んだ複合部材の製造方法であって、アルミニウム基
複合材料又はアルミニウム合金製の被鋳包み材を型内の
鋳包み位置に配置し、被鋳包み材に対し、４０〜７０重
量倍の純アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯を注湯
することを含み、被鋳包み材と注湯した純アルミニウム
又はアルミニウム合金との間に強固な接合界面を形成す
るようにしたことを特徴とする。
求項１記載の発明は、アルミニウム基複合材料又はアル
ミニウム合金を純アルミニウム又はアルミニウム合金で
鋳包んだ複合部材の製造方法であって、アルミニウム基
複合材料又はアルミニウム合金製の被鋳包み材を型内の
鋳包み位置に配置し、被鋳包み材に対し、４０〜７０重
量倍の純アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯を注湯
することを含み、被鋳包み材と注湯した純アルミニウム
又はアルミニウム合金との間に強固な接合界面を形成す
るようにしたことを特徴とする。
【０００７】請求項２記載の発明は、アルミニウム基複
合材料又はアルミニウム合金を純アルミニウム又はアル
ミニウム合金で鋳包んだ複合部材の製造方法であって、
アルミニウム基複合材料又はアルミニウム合金製の被鋳
包み材を型内の鋳包み位置に配置し、鋳造素材重量に対
して押し湯重量が２〜７倍の重量となる純アルミニウム
又はアルミニウム合金溶湯を注湯することを含み、被鋳
包み材と注湯した純アルミニウムとアルミニウム合金と
の間に強固な接合界面を形成するようにしたことを特徴
とする。
合材料又はアルミニウム合金を純アルミニウム又はアル
ミニウム合金で鋳包んだ複合部材の製造方法であって、
アルミニウム基複合材料又はアルミニウム合金製の被鋳
包み材を型内の鋳包み位置に配置し、鋳造素材重量に対
して押し湯重量が２〜７倍の重量となる純アルミニウム
又はアルミニウム合金溶湯を注湯することを含み、被鋳
包み材と注湯した純アルミニウムとアルミニウム合金と
の間に強固な接合界面を形成するようにしたことを特徴
とする。
【０００８】本発明に係る複合部材の製造方法の各工程
を以下により詳しく説明する (1） 鋳包まれる複合材料：本発明において複合部材に
鋳包まれる複合材料としては、以下のものを挙げること
ができる。 (i） アルミニウムをマトリックスとする繊維強化金属
（ＦＲＭ）。これは主として、高温強度を重視する場合
に用いられる。 (ii) アルミニウムをマトリックスとする粒子分散合金
（ＭＭＣ）。これは主として、耐摩耗性を重視する場合
に用いられる。 (iii）アルミニウムをマトリックスとする急冷凝固粉末
押出し材（Ｐ／Ｍ材）。 (iv) 耐熱性・耐摩耗性に優れるＪＩＳ ＡＣ８Ａ，Ｊ
ＩＳ ＡＣ９Ａ等のアルミニウム合金。
を以下により詳しく説明する (1） 鋳包まれる複合材料：本発明において複合部材に
鋳包まれる複合材料としては、以下のものを挙げること
ができる。 (i） アルミニウムをマトリックスとする繊維強化金属
（ＦＲＭ）。これは主として、高温強度を重視する場合
に用いられる。 (ii) アルミニウムをマトリックスとする粒子分散合金
（ＭＭＣ）。これは主として、耐摩耗性を重視する場合
に用いられる。 (iii）アルミニウムをマトリックスとする急冷凝固粉末
押出し材（Ｐ／Ｍ材）。 (iv) 耐熱性・耐摩耗性に優れるＪＩＳ ＡＣ８Ａ，Ｊ
ＩＳ ＡＣ９Ａ等のアルミニウム合金。
【０００９】(2） 予熱 鋳包まれる複合材料表面に吸着している水分及びカスを
除去するため、この鋳包み材料を１００〜４００℃に予
熱しておく。また、同時に型を１００〜４００℃に予熱
しておく。予熱温度が１００℃に達しないと水分やガス
の除去が十分ではない。また、４００℃を越えると鋳包
み時の被鋳包み材の溶損が激しい。したがって、予熱温
度は１００〜４００℃が好ましい。
除去するため、この鋳包み材料を１００〜４００℃に予
熱しておく。また、同時に型を１００〜４００℃に予熱
しておく。予熱温度が１００℃に達しないと水分やガス
の除去が十分ではない。また、４００℃を越えると鋳包
み時の被鋳包み材の溶損が激しい。したがって、予熱温
度は１００〜４００℃が好ましい。
【００１０】(3） 注湯及び鋳包み 上記温度に予熱しておいた被鋳包み材を型内の所定位置
に配置した後、被鋳包み材に対し、４０〜７０重量倍の
純アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯を注湯する。
この純アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯の量は、
鋳造素材重量と押し湯重量との合計に相当する。鋳造素
材とは、機械加工前の鋳物製品のことであり、鋳造素材
重量とはその鋳物製品の重量を指す。押し湯とは、一般
的には凝固収縮により収縮した部分に溶湯を補給し、引
け巣を防止するものであるが、本案では被鋳包み材表面
に溶湯からの熱エネルギーを供給する目的で用いられ、
押し湯重量とは押し湯全体の重量を指す。または、上記
温度に予熱しておいた被鋳包み材を型内の所定位置に配
置した後、鋳造素材重量に対して押し湯重量が２〜７倍
の重量となる純アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯
を注湯する。
に配置した後、被鋳包み材に対し、４０〜７０重量倍の
純アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯を注湯する。
この純アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯の量は、
鋳造素材重量と押し湯重量との合計に相当する。鋳造素
材とは、機械加工前の鋳物製品のことであり、鋳造素材
重量とはその鋳物製品の重量を指す。押し湯とは、一般
的には凝固収縮により収縮した部分に溶湯を補給し、引
け巣を防止するものであるが、本案では被鋳包み材表面
に溶湯からの熱エネルギーを供給する目的で用いられ、
押し湯重量とは押し湯全体の重量を指す。または、上記
温度に予熱しておいた被鋳包み材を型内の所定位置に配
置した後、鋳造素材重量に対して押し湯重量が２〜７倍
の重量となる純アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯
を注湯する。
【００１１】このように、十分な量の純アルミニウム又
はアルミニウム合金溶湯を型内に連続的に供給すること
により、溶湯から熱エネルギーが供給されて被鋳包み材
の表面が加熱されて溶融し、表面の酸化被膜が破壊され
て鋳包み材マトリックスの液相と注湯された金属の液相
が拡散し合って強固な接合界面を得ることができる。こ
こで、被鋳包み材重量の４０倍以下の溶湯量もしくは鋳
造素材重量の２倍以下の押し湯量となる溶湯量では、複
合材表面の加熱が不十分となり、強固な接合界面を得る
ことができない。逆に、被鋳包み材重量の７０倍以上の
溶湯量もしくは鋳造素材重量の７倍以上押し湯量となる
溶湯量では被鋳包み材の溶損が激しく好ましくない。し
たがって、溶湯量を前記範囲に制御することが好適であ
る。
はアルミニウム合金溶湯を型内に連続的に供給すること
により、溶湯から熱エネルギーが供給されて被鋳包み材
の表面が加熱されて溶融し、表面の酸化被膜が破壊され
て鋳包み材マトリックスの液相と注湯された金属の液相
が拡散し合って強固な接合界面を得ることができる。こ
こで、被鋳包み材重量の４０倍以下の溶湯量もしくは鋳
造素材重量の２倍以下の押し湯量となる溶湯量では、複
合材表面の加熱が不十分となり、強固な接合界面を得る
ことができない。逆に、被鋳包み材重量の７０倍以上の
溶湯量もしくは鋳造素材重量の７倍以上押し湯量となる
溶湯量では被鋳包み材の溶損が激しく好ましくない。し
たがって、溶湯量を前記範囲に制御することが好適であ
る。
【００１２】純アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯
の温度は、７００℃に達しないと強固な接合界面を得る
ことができず、７８０℃を越えると、被鋳包み材の溶損
が激しいため、溶湯温度は７００〜７８０℃が好まし
い。鋳造方法としては、高圧鋳造では一旦型内に注湯さ
れた溶湯は流動することなくその場で凝固するため被鋳
包み材表面の酸化被膜を破壊させるのに十分な熱エネル
ギーを与えることができないので、十分な量の溶湯が型
内に連続的に供給されるには重力鋳造が望ましい。重力
鋳造は、一般的には、図１に示したような鋳型１１を使
用して、溶湯の重力を用いて注湯するものである。すな
わち、注湯された溶湯は堰１２よりキャビテイー１３内
に流入して行き、被鋳包み材１４と接触して表面を加熱
・溶融させた後、冷えた溶湯は押し湯１５側に流れて行
く。溶湯は湯口１７から湯道１８を通ってキャビテイー
１３内に流入する。なお、１６は中子である。重力鋳造
の手順は、造型（主型及び中子）、型セット、注湯及び
鋳包み、冷却・凝固、型ばらし、そして仕上げといった
順に従う。
の温度は、７００℃に達しないと強固な接合界面を得る
ことができず、７８０℃を越えると、被鋳包み材の溶損
が激しいため、溶湯温度は７００〜７８０℃が好まし
い。鋳造方法としては、高圧鋳造では一旦型内に注湯さ
れた溶湯は流動することなくその場で凝固するため被鋳
包み材表面の酸化被膜を破壊させるのに十分な熱エネル
ギーを与えることができないので、十分な量の溶湯が型
内に連続的に供給されるには重力鋳造が望ましい。重力
鋳造は、一般的には、図１に示したような鋳型１１を使
用して、溶湯の重力を用いて注湯するものである。すな
わち、注湯された溶湯は堰１２よりキャビテイー１３内
に流入して行き、被鋳包み材１４と接触して表面を加熱
・溶融させた後、冷えた溶湯は押し湯１５側に流れて行
く。溶湯は湯口１７から湯道１８を通ってキャビテイー
１３内に流入する。なお、１６は中子である。重力鋳造
の手順は、造型（主型及び中子）、型セット、注湯及び
鋳包み、冷却・凝固、型ばらし、そして仕上げといった
順に従う。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例につき説明する。実施例１ ウイスカー直径０．３〜１．４μｍ、ウイスカー長さ５
〜３０μｍ、アスペクト比１０〜４０の東海カーボン製
ＳｉＣウイスカーを強化材として体積率で２２％含有
し、マトリックスをＪＩＳ ＡＣ８Ａ合金とする複合材
料を溶湯鍛造法によって製造した。これから機械加工に
より直径６０ｍｍ、厚さ９ｍｍの寸法を有する円盤状の
複合強化材（被鋳包み材）を形成した。次に、上記被鋳
包み材を電気炉にて２００℃に予熱した後、２サイクル
エンジンのシリンダーヘッド形状に造形された砂型を同
じく２００℃に予熱して、被鋳包み材を、強化を行う燃
焼室の部位に配置し、被鋳包み材重量６０ｇの５０倍
（鋳造素材重量と押し湯重量との合計が）に相当する７
５０℃のＪＩＳ ＡＣ４Ｃ合金を型内に重力鋳造にて注
湯し、そのままの状態で冷却・凝固させた。図２は、上
記手法により燃焼室を複合材料（被鋳包み材）で強化し
た２サイクルエンジンのシリンダーヘッドの断面図であ
る。図において、１は燃焼室、２は複合材料、３はプラ
グ孔、４は冷却水通路である。図３はシリンダーヘッド
の複合強化材と鋳包み合金ＡＣ４Ｃとの界面の光学顕微
鏡写真である。図３からわかるように、複合材−ＡＣ４
Ｃ鋳包み界面において複合材表面は、ＡＣ４Ｃ溶湯から
の熱エネルギーにより溶融して表面酸化被膜が破壊され
て、複合材マトリックスの液相とＡＣ４Ｃ液相が拡散し
て良好な接合界面となっている。
〜３０μｍ、アスペクト比１０〜４０の東海カーボン製
ＳｉＣウイスカーを強化材として体積率で２２％含有
し、マトリックスをＪＩＳ ＡＣ８Ａ合金とする複合材
料を溶湯鍛造法によって製造した。これから機械加工に
より直径６０ｍｍ、厚さ９ｍｍの寸法を有する円盤状の
複合強化材（被鋳包み材）を形成した。次に、上記被鋳
包み材を電気炉にて２００℃に予熱した後、２サイクル
エンジンのシリンダーヘッド形状に造形された砂型を同
じく２００℃に予熱して、被鋳包み材を、強化を行う燃
焼室の部位に配置し、被鋳包み材重量６０ｇの５０倍
（鋳造素材重量と押し湯重量との合計が）に相当する７
５０℃のＪＩＳ ＡＣ４Ｃ合金を型内に重力鋳造にて注
湯し、そのままの状態で冷却・凝固させた。図２は、上
記手法により燃焼室を複合材料（被鋳包み材）で強化し
た２サイクルエンジンのシリンダーヘッドの断面図であ
る。図において、１は燃焼室、２は複合材料、３はプラ
グ孔、４は冷却水通路である。図３はシリンダーヘッド
の複合強化材と鋳包み合金ＡＣ４Ｃとの界面の光学顕微
鏡写真である。図３からわかるように、複合材−ＡＣ４
Ｃ鋳包み界面において複合材表面は、ＡＣ４Ｃ溶湯から
の熱エネルギーにより溶融して表面酸化被膜が破壊され
て、複合材マトリックスの液相とＡＣ４Ｃ液相が拡散し
て良好な接合界面となっている。
【００１４】実施例２ 平均粒径１３μｍの昭和電工製ＳｉＣ粒子を体積率で２
０％含有し、マトリックスがＡＣ４Ｃ合金の粒子分散合
金を溶湯撹拌法にて製造し、ここから直径６０ｍｍ、厚
さ９ｍｍの寸法を有する円盤状の複合強化材（被鋳包み
材）を機械加工により形成した。実施例１と同じ条件で
鋳包みを行い、燃焼室を粒子分散合金で強化したシリン
ダーヘッドを得た。図４は粒子分散合金−ＡＣ４Ｃ鋳包
み界面の光学顕微鏡写真である。被鋳み材表面の酸化被
膜が溶融・破壊されて良好な接合界面となっている。
０％含有し、マトリックスがＡＣ４Ｃ合金の粒子分散合
金を溶湯撹拌法にて製造し、ここから直径６０ｍｍ、厚
さ９ｍｍの寸法を有する円盤状の複合強化材（被鋳包み
材）を機械加工により形成した。実施例１と同じ条件で
鋳包みを行い、燃焼室を粒子分散合金で強化したシリン
ダーヘッドを得た。図４は粒子分散合金−ＡＣ４Ｃ鋳包
み界面の光学顕微鏡写真である。被鋳み材表面の酸化被
膜が溶融・破壊されて良好な接合界面となっている。
【００１５】実施例３ Ｓｉを２２〜２４重量％含有したＪＩＳ ＡＣ９Ａ合金
を実施例１，２と同一条件で鋳包んだ場合も図５に示す
ように欠陥のない良好な接合界面が得られた。
を実施例１，２と同一条件で鋳包んだ場合も図５に示す
ように欠陥のない良好な接合界面が得られた。
【００１６】実施例４ 鋳造素材重量（４５０ｇ）に対して押し湯重量を０．
５、１、・・・・・、８、９倍として強化材を７５０℃
のＡＣ４Ｃ溶湯で鋳包んだ場合の強化材とアルミニウム
合金との界面の接合状況を光学顕微鏡にて観察し、その
結果を表１に示す。
５、１、・・・・・、８、９倍として強化材を７５０℃
のＡＣ４Ｃ溶湯で鋳包んだ場合の強化材とアルミニウム
合金との界面の接合状況を光学顕微鏡にて観察し、その
結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】○は、アルミニウム溶湯により強化材表面
の酸化被膜が溶融破壊されて良好な接合界面が形成され
たことを示している。×は、接合不良部が存在あるいは
強化材の溶損が激しく、良好な接合界面が形成されなか
ったことを示している。
の酸化被膜が溶融破壊されて良好な接合界面が形成され
たことを示している。×は、接合不良部が存在あるいは
強化材の溶損が激しく、良好な接合界面が形成されなか
ったことを示している。
【００１９】実施例５ 被鋳包み材（強化材）重量６０ｇに対して溶湯量を２
０、３０、・・・・・、８０、９０倍として、７５０℃
のＡＣ４Ｃ溶湯で鋳包みを行った場合の強化材とアルミ
ニウム合金との界面の接合状況を光学顕微鏡にて観察
し、その結果を表２に示す。
０、３０、・・・・・、８０、９０倍として、７５０℃
のＡＣ４Ｃ溶湯で鋳包みを行った場合の強化材とアルミ
ニウム合金との界面の接合状況を光学顕微鏡にて観察
し、その結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】○は、アルミニウム溶湯により強化材表面
の酸化被膜が溶融破壊されて良好な接合界面が形成され
たことを示している。×は、接合不良部が存在あるいは
強化材の溶損が激しく、良好な接合界面が形成されなか
ったことを示している。
の酸化被膜が溶融破壊されて良好な接合界面が形成され
たことを示している。×は、接合不良部が存在あるいは
強化材の溶損が激しく、良好な接合界面が形成されなか
ったことを示している。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明に
よれば、アルミニウム基複合材料又はアルミニウム合金
が良好に鋳包まれ、高強度かつ耐熱性・耐摩耗性に優れ
る複合部材を、能率よく安価に製造する方法を提供する
ことができる。すなわち、本発明においては、被鋳包み
材重量に対する溶湯量あるいは素材重量に対する押し湯
重量を制御することによって、連続供給されたアルミニ
ウム溶湯の熱エネルギーによって被鋳包み材表面の酸化
被膜を溶融・破壊させて液相での拡散を行わせることに
より、強固な接合界面を有するアルミニウム基複合材料
を鋳包んだ複合部材を得ることができ、対象部品とし
て、シリンダーヘッド、ピストン、シリンダーブロック
等に適用することができる。また、接合強度を向上させ
るためのＣｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｕといった表面被覆を施
さなくても良いため、安価かつ効率良く鋳包みを行うこ
とができる。さらに、重力鋳造による鋳包みが可能であ
るために、中子を用いた複雑形状の製品の製作が可能と
なる。かつ、Ｍｇを１％以上添加した特殊合金を用いな
くても通常合金で鋳包みを行うことができるため効率良
く鋳造を行うことができる。
よれば、アルミニウム基複合材料又はアルミニウム合金
が良好に鋳包まれ、高強度かつ耐熱性・耐摩耗性に優れ
る複合部材を、能率よく安価に製造する方法を提供する
ことができる。すなわち、本発明においては、被鋳包み
材重量に対する溶湯量あるいは素材重量に対する押し湯
重量を制御することによって、連続供給されたアルミニ
ウム溶湯の熱エネルギーによって被鋳包み材表面の酸化
被膜を溶融・破壊させて液相での拡散を行わせることに
より、強固な接合界面を有するアルミニウム基複合材料
を鋳包んだ複合部材を得ることができ、対象部品とし
て、シリンダーヘッド、ピストン、シリンダーブロック
等に適用することができる。また、接合強度を向上させ
るためのＣｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｕといった表面被覆を施
さなくても良いため、安価かつ効率良く鋳包みを行うこ
とができる。さらに、重力鋳造による鋳包みが可能であ
るために、中子を用いた複雑形状の製品の製作が可能と
なる。かつ、Ｍｇを１％以上添加した特殊合金を用いな
くても通常合金で鋳包みを行うことができるため効率良
く鋳造を行うことができる。
【図１】図１は、本発明にかかる複合部材の製造方法を
実施するための鋳型の一例を示す断面図である。
実施するための鋳型の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明により燃焼室を複合材料（被鋳
包み材）で強化した２サイクルエンジンのシリンダーヘ
ッドの断面図である。
包み材）で強化した２サイクルエンジンのシリンダーヘ
ッドの断面図である。
【図３】図３は、シリンダーヘッドの複合強化材と鋳包
み合金ＡＣ４Ｃとの界面の１００倍の光学顕微鏡写真で
ある。
み合金ＡＣ４Ｃとの界面の１００倍の光学顕微鏡写真で
ある。
【図４】図４は、粒子分散合金−ＡＣ４Ｃ鋳包み界面の
１００倍の光学顕微鏡写真である。
１００倍の光学顕微鏡写真である。
【図５】図５は、Ｓｉを２２〜２４重量％含有したＪＩ
Ｓ ＡＣ９Ａ合金を実施例１，２と同一条件で鋳包んだ
場合の接合界面の１００倍の光学顕微鏡写真である。
Ｓ ＡＣ９Ａ合金を実施例１，２と同一条件で鋳包んだ
場合の接合界面の１００倍の光学顕微鏡写真である。
１ 燃焼室 ２ 複合材料 ３ プラグ孔 ４ 冷却水通路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年７月１７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】請求項２記載の発明は、アルミニウム基複
合材料又はアルミニウム合金を純アルミニウム又はアル
ミニウム合金で鋳包んだ複合部材の製造方法であって、
アルミニウム基複合材料又はアルミニウム合金製の被鋳
包み材を型内の鋳包み位置に配置し、鋳造素材重量に対
して押し湯重量が２〜７倍の重量となる純アルミニウム
又はアルミニウム合金溶湯を注湯することを含み、被鋳
包み材と注湯した純アルミニウム又はアルミニウム合金
との間に強固な接合界面を形成するようにしたことを特
徴とする。
合材料又はアルミニウム合金を純アルミニウム又はアル
ミニウム合金で鋳包んだ複合部材の製造方法であって、
アルミニウム基複合材料又はアルミニウム合金製の被鋳
包み材を型内の鋳包み位置に配置し、鋳造素材重量に対
して押し湯重量が２〜７倍の重量となる純アルミニウム
又はアルミニウム合金溶湯を注湯することを含み、被鋳
包み材と注湯した純アルミニウム又はアルミニウム合金
との間に強固な接合界面を形成するようにしたことを特
徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】(2） 予熱 鋳包まれる複合材料表面に吸着している水分及びガスを
除去するため、この被鋳包み材料を１００〜４００℃に
予熱しておく。また、同時に型を１００〜４００℃に予
熱しておく。予熱温度が１００℃に達しないと水分やガ
スの除去が十分ではない。また、４００℃を越えると鋳
包み時の被鋳包み材の溶損が激しい。したがって、予熱
温度は１００〜４００℃が好ましい。
除去するため、この被鋳包み材料を１００〜４００℃に
予熱しておく。また、同時に型を１００〜４００℃に予
熱しておく。予熱温度が１００℃に達しないと水分やガ
スの除去が十分ではない。また、４００℃を越えると鋳
包み時の被鋳包み材の溶損が激しい。したがって、予熱
温度は１００〜４００℃が好ましい。
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム基複合材料又はアルミニウ
ム合金製の被鋳包み材を型内の鋳包み位置に配置し、被
鋳包み材に対し、４０〜７０重量倍の純アルミニウム又
はアルミニウム合金溶湯を注湯することを含み、被鋳包
み材と注湯した純アルミニウム又はアルミニウム合金と
の間に強固な接合界面を形成するようにしたことを特徴
とするアルミニウム基複合材料又はアルミニウム合金を
純アルミニウム又はアルミニウム合金で鋳包んだ複合部
材の製造方法。 - 【請求項２】 アルミニウム基複合材料又はアルミニウ
ム合金製の被鋳包み材を型内の鋳包み位置に配置し、鋳
造素材重量に対して押し湯重量が２〜７倍の重量となる
純アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯を注湯するこ
とを含み、被鋳包み材と注湯した純アルミニウムとアル
ミニウム合金との間に強固な接合界面を形成するように
したことを特徴とするアルミニウム基複合材料又はアル
ミニウム合金を純アルミニウム又はアルミニウム合金で
鋳包んだ複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13108995A JPH08300137A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 複合部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13108995A JPH08300137A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 複合部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08300137A true JPH08300137A (ja) | 1996-11-19 |
Family
ID=15049728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13108995A Pending JPH08300137A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 複合部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08300137A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6997233B2 (en) * | 2002-09-30 | 2006-02-14 | Dowa Mining Co., Ltd. | Mold and method for manufacturing metal-ceramic composite member |
| JP2014051688A (ja) * | 2012-09-05 | 2014-03-20 | Toyota Central R&D Labs Inc | 複合マグネシウム合金部材およびその製造方法 |
-
1995
- 1995-05-01 JP JP13108995A patent/JPH08300137A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6997233B2 (en) * | 2002-09-30 | 2006-02-14 | Dowa Mining Co., Ltd. | Mold and method for manufacturing metal-ceramic composite member |
| JP2014051688A (ja) * | 2012-09-05 | 2014-03-20 | Toyota Central R&D Labs Inc | 複合マグネシウム合金部材およびその製造方法 |
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