JPH09256082A - 金属基複合材の粉末及び金属基複合材製品の製造方法 - Google Patents

金属基複合材の粉末及び金属基複合材製品の製造方法

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JPH09256082A
JPH09256082A JP6470096A JP6470096A JPH09256082A JP H09256082 A JPH09256082 A JP H09256082A JP 6470096 A JP6470096 A JP 6470096A JP 6470096 A JP6470096 A JP 6470096A JP H09256082 A JPH09256082 A JP H09256082A
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JP
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metal
composite material
based composite
product
powder
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JP6470096A
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Katsuo Arai
勝男 新井
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Akebono Research and Development Centre Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属母材中にセラミックス粒子を分散した金
属基複合材製品の製造に際して、セラミックス粒子の分
散を均一化して、高品質の製品を容易に、かつ、安定し
て生産できるようにすること。 【解決手段】 半溶融温度領域の金属母材溶湯を撹拌し
ながら、該金属母材溶湯中に複合成分とするセラミック
ス粒子を必要量添加して、セラミックス粒子を分散させ
た金属基複合材溶湯を生成(ステップS102)した
後、該金属基複合材溶湯を空気、アルゴンガス、水等の
流体で急冷噴霧することによって金属基複合材の粉末を
得て(ステップS103)、この金属基複合材の粉末を
用いた粉末冶金法(ステップS201〜S203)によ
って金属基複合材製品を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属母材中にセラ
ミックス粒子を分散した金属基複合材製品の製造に際し
て、セラミックス粒子の分散を均一化して、高品質の製
品を容易に、かつ、安定して生産することのできる金属
基複合材の粉末及び金属基複合材製品の製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】車両のディスクブレーキのディスクロー
タは、高い耐熱性及び耐摩耗性が要求され、そのため、
従来は鋳鉄で形成することが主流となっていた。しか
し、鋳鉄製のディスクロータは、材料自体の比重が大き
いために、軽量化が困難であった。このような背景か
ら、大幅な軽量化が可能で、しかも、所望の耐熱性と耐
摩耗性とを確保し得る材料として、アルミニウム合金等
を金属母材とし、この金属母材中にセラミックス粒子を
分散させた金属基複合材を使用することが注目されてい
る(特開平7−280006号公報参照)。
【0003】そして、この金属基複合材を所定の製品形
状に形成する金属基複合材製品の製造方法としては、こ
れまで、鋳造法や、粉末冶金法が開発されている。前記
鋳造法は、アルミニウム合金等の金属母材の溶湯を撹拌
しながら、該金属母材溶湯中に必要量のセラミックス粒
子を添加することで、セラミックス粒子が分散した金属
基複合材溶湯を形成し、この金属基複合材溶湯を所定の
鋳型に流し込んで所定の製品素形材に成形するものであ
る。
【0004】一方、粉末冶金法は、金属母材の粉末に必
要量のセラミックス粒子を添加して混合・撹拌処理を実
施することによって、セラミックス粒子を分散させた金
属基複合材の粉末を形成し、この金属基複合材の粉末を
所定の金型に投入して、所定の圧力で予備成形した後、
この予備成形体を焼結することで所定の製品素形材を得
るものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の鋳造法
では、金属母材溶湯にセラミックス粒子を分散させる撹
拌処理時に溶湯中に巻き込まれる空気によって内部欠陥
が生じたり、あるいは、鋳込み後の時間経過によってセ
ラミックス粒子の分散が不均一化するという問題が生じ
た。また、鋳造法では一般に高精度の成形が困難で、製
品素形材に対してかなりの切削加工や研磨加工が必要に
なるが、セラミックス粒子が分散した金属基複合材は難
切削性を示すため、加工コストの大幅アップや生産性の
低下を招くという問題もあった。
【0006】一方、前述の粉末冶金法では、鋳造法より
も高精度の成形が可能であるため、切削加工や研磨加工
の量を少なくして、加工コストの削減による製造コスト
の低減や生産性の向上を図ることができる。しかし、そ
の反面では、金属母材の粉末中に均一にセラミックス粒
子を分散させることが容易でなく、セラミックス粒子の
分散が不均一なために製品の品質が不安定になったり、
製品歩留りが低下する虞があった。また、金属母材の粉
末中にセラミックス粒子を分散させる混合・撹拌処理
は、通常、バッチ処理方式で行われるため、製品の注文
量に応じて必要最小限の数量だけ製造する方式の場合、
他の工程とのタクトが合わず、余分に形成された金属基
複合材の粉末の処分(保管・管理)に手間がかかるとい
う問題もあった。
【0007】そこで、本発明の目的は上記課題を解消す
ることにあり、金属母材中にセラミックス粒子を分散し
た金属基複合材製品の製造に際して、セラミックス粒子
の分散を均一化して高品質の製品を容易かつ安定して生
産することができ、しかも、製造工程を簡略にすると共
に、仕上加工として必要な切削加工や研磨加工を減らし
て製造コストの低減を図ることができ、また、生産量の
調整が容易で、製品の注文量に応じて必要最小限の数量
だけ製造する方式にも都合のよい金属基複合材の粉末及
び金属基複合材製品の製造方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、半
溶融温度領域の金属母材溶湯を撹拌しながら、該金属母
材溶湯中に複合成分とするセラミックス粒子を必要量添
加して、セラミックス粒子を分散させた金属基複合材溶
湯を生成した後、該金属基複合材溶湯を流体で急冷噴霧
することによって金属基複合材の粉末を形成することを
特徴とした金属基複合材の粉末の製造方法により達成さ
れる。なお、金属基複合材溶湯を急冷噴霧する流体とし
ては、空気、アルゴンガス、水等が適宜使用される。
【0009】また、本発明の上記目的は、上記の金属基
複合材の粉末の製造方法によって得た金属基複合材の粉
末を粉末冶金法により所定形状の製品に成形する金属基
複合材製品の製造方法であって、上記の金属基複合材の
粉末の製造方法によって得た金属基複合材の粉末を予備
成形用の金型に投入して、所定形状の予備成形品に成形
する予備成形工程と、前記予備成形工程で形成した予備
成形品を金属母材の半溶融温度領域で鍛造して、所定形
状の製品素形材に成形する熱成形工程と、前記熱成形工
程で形成した製品素形材に対して適宜仕上加工,処理を
施して、所望形状の金属基複合材製品を得る仕上工程を
具備したことを特徴とした金属基複合材製品の製造方法
により達成される。
【0010】
【作用】半溶融温度領域の金属母材溶湯を撹拌しなが
ら、該金属母材溶湯中に複合成分とするセラミックス粒
子を必要量添加すると、比較的容易に、かつ安定して、
金属母材溶湯中に均一にセラミックス粒子を分散させた
金属基複合材溶湯を得ることができる。
【0011】そして、本発明の金属基複合材の粉末の製
造方法では、このようにセラミックス粒子を均一に分散
させた金属基複合材溶湯を流体で急冷噴霧することによ
って粉末化するため、セラミックス粒子の分散が均一な
金属基複合材の粉末を容易かつ確実に得ることができ
る。
【0012】そして、本発明の金属基複合材製品の製造
方法は、既にセラミックス粒子の分散が均一にされた金
属基複合材の粉末を、粉末冶金法により所定形状の製品
に成形するものであるため、粉末の混合撹拌工程を省略
することができ、その分簡略化した少ない製造工程で、
高品質かつ高精度の金属基複合材製品の製造方法を得る
ことができる。
【0013】また、金属母材の粉末にセラミックス粒子
を添加して混合・撹拌処理により金属基複合材の粉末を
得る従来の場合と比較して、任意の少量の金属基複合材
の粉末を製作することが容易になる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図示実施形態により、本発
明を説明する。図1は、本発明に係る金属基複合材の粉
末及び金属基複合材製品の製造方法の一実施形態を示し
たフローチャートである。まず、本発明の一実施形態の
金属基複合材の粉末の製造方法について説明する。一実
施形態の金属基複合材の粉末の製造方法は、図1に示す
金属母材溶融工程(ステップS101)と、セラミック
ス粒子添加混合工程(ステップS102)と、粉末化工
程(ステップS103)との3つの工程から構成され
る。
【0015】前記金属母材溶融工程は、金属母材を半溶
融温度まで加熱して、半溶融状態の金属母材溶湯を作る
工程である。ここで使用する金属母材としては、例えば
アルミニウム合金の内、固相線が比較的に高いAl−1
8%Fe合金などを使用することが好ましい。
【0016】前記セラミックス粒子添加混合工程は、ス
テップS101によって得た半溶融温度領域の金属母材
溶湯を撹拌しながら、該溶湯中に複合成分とするセラミ
ックス粒子を必要量添加して、セラミックス粒子を均一
に分散させた金属基複合材溶湯を生成する工程である。
ここで添加するセラミックス粒子の添加量は、金属基複
合材製品として要求される耐熱性や耐摩耗性に応じて調
整される。金属母材が前述のAl−18%Fe合金で、
ディスクブレーキのディスクロータに使われる場合、セ
ラミックス粒子としては、アルミナ粒子で、例えば、3
0wt%の割合で添加される。
【0017】前記粉末化工程は、ステップS102で得
た金属基複合材溶湯を、いわゆるアトマイズド法で粉末
化するものである。具体的には、ステップS102で得
た金属基複合材溶湯をアルゴンガスで急冷噴霧すること
によって所望の粒子径に粉末化して、金属基複合材粉末
とする。
【0018】次に、本発明の一実施形態の金属基複合材
製品の製造方法を図1に基づいて、説明する。一実施形
態の金属基複合材製品の製造方法は、ステップS103
で得た金属基複合材の粉末を、いわゆる粉末冶金法によ
り所定形状の製品に成形するもので、具体的には、図1
に示す予備成形工程(ステップS201)と、熱成形工
程(ステップS202)と、仕上工程(ステップS20
3)との3つの工程から構成される。
【0019】ここに、予備成形工程は、前記ステップS
103で得た金属基複合材の粉末を予備成形用の金型に
投入して、所定の圧力、温度で成形して予備成形品に成
形する工程である。
【0020】次の熱成形工程は、ステップS201で形
成した予備成形品を熱成形用の金型に投入して、金属母
材の半溶融温度領域(この一実施形態の場合であれば、
Al−18%Fe合金を半溶融状態にする温度領域)で
鍛造して、所定形状の製品素形材に成形する工程であ
る。
【0021】仕上工程は、ステップS202で形成した
製品素形材を、さらに、製品として必要な形状、寸法精
度に仕上げる工程で、切削加工や、研磨加工、塗装加工
等の適宜仕上加工,処理が実施される。
【0022】前述のステップS102に示したように、
半溶融温度領域の金属母材溶湯を撹拌しながら、該金属
母材溶湯中に複合成分とするセラミックス粒子を必要量
添加すると、比較的容易に、かつ安定して、金属母材溶
湯中に均一にセラミックス粒子を分散させた金属基複合
材溶湯を得ることができる。そして、一実施形態の粉末
製造方法では、このようにセラミックス粒子を均一に分
散させた金属基複合材溶湯を流体で急冷噴霧することに
よって粉末化するため、セラミックス粒子の分散が均一
な金属基複合材の粉末を容易かつ確実に得ることができ
る。
【0023】そして、一実施形態の金属基複合材製品の
製造方法は、既にセラミックス粒子の分散が均一にされ
た金属基複合材の粉末を、粉末冶金法により所定形状の
製品に成形するものであるため、粉末の混合撹拌工程を
省略することができ、その分簡略化した少ない製造工程
で、高品質かつ高精度の金属基複合材製品の製造方法を
得ることができる。
【0024】即ち、本発明の一実施形態の金属基複合材
の粉末及び金属基複合材製品の製造方法によれば、金属
母材中にセラミックス粒子を分散した金属基複合材製品
の製造に際して、セラミックス粒子の分散を均一化して
高品質の製品を容易かつ安定して生産することができ、
しかも、製造工程を簡略にすると共に、仕上加工として
必要な切削加工や研磨加工を減らして製造コストの低減
を図ることができる。
【0025】また、金属母材の粉末にセラミックス粒子
を添加して混合・撹拌処理により金属基複合材の粉末を
得る従来の場合と比較して、任意の少量の金属基複合材
の粉末を製作することが容易なため、生産量の調整が容
易で、製品の注文量に応じて必要最小限の数量だけ製造
する方式にも、他の工程とタクトを合わせた合理的な金
属基複合材製品の製造を行うことができる。
【0026】以上の製造方法で製造したディスクロータ
に対して、評価試験を行ったところ、セラミックス粒子
の分散状態は極めて均一で、期待通りに、優れた耐熱性
と耐摩耗性を有していることが確認できた。また、セラ
ミックス粒子の分散が不均一になることに起因する製品
の品質のばらつきもなく、高品質のディスクロータを安
定して生産できることが確認された。
【0027】なお、本発明の金属基複合材の粉末及び金
属基複合材製品の製造方法は、ディスクロータの製造以
外にも、種々の製品に応用可能である。
【0028】
【発明の効果】半溶融温度領域の金属母材溶湯を撹拌し
ながら、該金属母材溶湯中に複合成分とするセラミック
ス粒子を必要量添加すると、比較的に容易に、かつ安定
して、金属母材溶湯中に均一にセラミックス粒子を分散
させた金属基複合材溶湯を得ることができる。そして、
本発明の金属基複合材の粉末の製造方法では、このよう
にセラミックス粒子を均一に分散させた金属基複合材溶
湯を空気、アルゴンガス、水等の流体で急冷噴霧するこ
とによって粉末化するため、セラミックス粒子の分散が
均一な金属基複合材の粉末を容易かつ確実に得ることが
できる。そして、本発明の金属基複合材製品の製造方法
は、既にセラミックス粒子の分散が均一にされた金属基
複合材の粉末を、粉末冶金法により所定形状の製品に成
形するものであるため、従来の粉末冶金法の場合と異な
り、粉末の混合撹拌工程を省略することができ、その分
簡略化した少ない製造工程で、高品質かつ高精度の金属
基複合材製品の製造方法を得ることができる。 即ち、
本発明の金属基複合材の粉末及び金属基複合材製品の製
造方法によれば、金属母材中にセラミックス粒子を分散
した金属基複合材製品の製造に際して、セラミックス粒
子の分散を均一化して高品質の製品を容易かつ安定して
生産することができ、しかも、製造工程を簡略にすると
共に、仕上加工として必要な切削加工や研磨加工を減ら
して製造コストの低減を図ることができる。また、金属
母材の粉末にセラミックス粒子を添加して混合・撹拌処
理により金属基複合材の粉末を得る従来の場合と比較し
て、任意の少量の金属基複合材の粉末を製作することが
容易なため、生産量の調整が容易で、製品の注文量に応
じて必要最小限の数量だけ製造する方式にも、他の工程
とタクトを合わせた合理的な金属基複合材製品の製造を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る金属基複合材粉末及び金属基複合
材製品の製造方法の一実施形態を示すフローチャートで
ある。
【符号の説明】
S101 金属母材溶融工程 S102 セラミックス粒子添加混合工程 S103 粉末化工程 S201 予備成形工程 S202 熱成形工程 S203 仕上工程

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半溶融温度領域の金属母材溶湯を撹拌し
    ながら、該金属母材溶湯中に複合成分とするセラミック
    ス粒子を必要量添加して、セラミックス粒子を分散させ
    た金属基複合材溶湯を生成した後、該金属基複合材溶湯
    を流体で急冷噴霧することによって金属基複合材の粉末
    を形成することを特徴とした金属基複合材の粉末の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の製造方法で得た金属基
    複合材の粉末を粉末冶金法により所定形状の製品に成形
    する金属基複合材製品の製造方法であって、 請求項1に記載の金属基複合材の粉末を予備成形用の金
    型に投入して、所定形状の予備成形品に成形する予備成
    形工程と、 前記予備成形工程で形成した予備成形品を金属母材の半
    溶融温度領域で鍛造して、所定形状の製品素形材に成形
    する熱成形工程と、 前記熱成形工程で形成した製品素形材に対して適宜仕上
    加工,処理を施して、所望形状の金属基複合材製品を得
    る仕上工程を具備したことを特徴とした金属基複合材製
    品の製造方法。
JP6470096A 1996-03-21 1996-03-21 金属基複合材の粉末及び金属基複合材製品の製造方法 Pending JPH09256082A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011137219A (ja) * 2009-12-25 2011-07-14 Qinghua Univ マグネシウム基複合材料体の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011137219A (ja) * 2009-12-25 2011-07-14 Qinghua Univ マグネシウム基複合材料体の製造方法

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