JPH10330863A - Ｍｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方法 - Google Patents
Ｍｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方法Info
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- JPH10330863A JPH10330863A JP9138134A JP13813497A JPH10330863A JP H10330863 A JPH10330863 A JP H10330863A JP 9138134 A JP9138134 A JP 9138134A JP 13813497 A JP13813497 A JP 13813497A JP H10330863 A JPH10330863 A JP H10330863A
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- C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マトリックス金属の溶湯を加圧せず、かつ、
金属酸化物、金属微細片又は金属フッ化物を用いずに、
不純物のない健全なＭｇ基複合材料及びＭｇ合金基複合
材料を効率よく、安価に製造する方法を提供する。 【解決手段】 強化材集合体９内の気体を非保護性ガス
とし、該強化材集合体９の少くとも一部をＭｇ又はＭｇ
合金溶湯７に接触させることによって、この溶湯７を前
記強化材集合体９内に浸透させることを特徴とするＭｇ
基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方法。
金属酸化物、金属微細片又は金属フッ化物を用いずに、
不純物のない健全なＭｇ基複合材料及びＭｇ合金基複合
材料を効率よく、安価に製造する方法を提供する。 【解決手段】 強化材集合体９内の気体を非保護性ガス
とし、該強化材集合体９の少くとも一部をＭｇ又はＭｇ
合金溶湯７に接触させることによって、この溶湯７を前
記強化材集合体９内に浸透させることを特徴とするＭｇ
基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｍｇ基複合材料又
はＭｇ合金基複合材料の製造方法に関する。
はＭｇ合金基複合材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、溶湯攪拌法、粉末冶金法及び
溶湯鍛造法（スクイズキャスト法）等の複合化技術がＭ
ｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方法として
広く知られている。この中でも、比較的量産性に優れる
ため、溶湯鍛造法が軽合金をマトリックスとした複合材
料の製造方法として主流となっている。しかし、該溶湯
鍛造法は、溶湯を高い圧力で加圧する必要があるため、
設備が大規模かつ高価になり、これによって複合材料の
製造コストも高くなり、複合材料の実用化に対する大き
な障害となっている。
溶湯鍛造法（スクイズキャスト法）等の複合化技術がＭ
ｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方法として
広く知られている。この中でも、比較的量産性に優れる
ため、溶湯鍛造法が軽合金をマトリックスとした複合材
料の製造方法として主流となっている。しかし、該溶湯
鍛造法は、溶湯を高い圧力で加圧する必要があるため、
設備が大規模かつ高価になり、これによって複合材料の
製造コストも高くなり、複合材料の実用化に対する大き
な障害となっている。
【０００３】図７は、従来の溶湯鍛造法によるＭｇ基複
合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方法を示す断面図
である。この溶湯鍛造法のように溶湯を取扱う場合は、
通常、ＳＦ6 ガスを用いた溶湯の防燃措置がとられてい
る。図を用いて製造方法を説明すると、まず、強化材集
合体１０１が載置されている金型１０２内に、Ｍｇ又は
Ｍｇ合金溶湯１０３を注湯する。次いで、プランジャー
１０４にて溶湯１０３を加圧し、複合化を行う。溶湯１
０３の酸化や燃焼を防ぐため、金型１０２内には保護性
ガス（例えば、ＣＯ2 ＋０．５容量％ＳＦ6 混合ガス）
１０５が予め導入されている。
合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方法を示す断面図
である。この溶湯鍛造法のように溶湯を取扱う場合は、
通常、ＳＦ6 ガスを用いた溶湯の防燃措置がとられてい
る。図を用いて製造方法を説明すると、まず、強化材集
合体１０１が載置されている金型１０２内に、Ｍｇ又は
Ｍｇ合金溶湯１０３を注湯する。次いで、プランジャー
１０４にて溶湯１０３を加圧し、複合化を行う。溶湯１
０３の酸化や燃焼を防ぐため、金型１０２内には保護性
ガス（例えば、ＣＯ2 ＋０．５容量％ＳＦ6 混合ガス）
１０５が予め導入されている。
【０００４】ここで、複合化時の強化材とＭｇ又はＭｇ
合金溶湯との界面に着目してみると、従来法では、強化
材は最初に溶湯表面の安定（不活性）な保護膜と接触す
ることがわかる。この保護膜はＭｇ（マグネシウム）、
Ｏ（酸素）、Ｆ（弗素）、Ｓ（硫黄）からなる複合化合
物の薄膜と考えられているが、強化材と該保護膜の濡れ
性が悪いため、複合化に際し上述のように溶湯への加圧
が必要となる。また、溶湯への加圧により保護膜が一旦
破壊されても強化材集合体内が保護性ガスである場合、
溶湯表面には新たな保護膜が瞬時に形成される。このた
め継続的な溶湯への加圧が必要となる。
合金溶湯との界面に着目してみると、従来法では、強化
材は最初に溶湯表面の安定（不活性）な保護膜と接触す
ることがわかる。この保護膜はＭｇ（マグネシウム）、
Ｏ（酸素）、Ｆ（弗素）、Ｓ（硫黄）からなる複合化合
物の薄膜と考えられているが、強化材と該保護膜の濡れ
性が悪いため、複合化に際し上述のように溶湯への加圧
が必要となる。また、溶湯への加圧により保護膜が一旦
破壊されても強化材集合体内が保護性ガスである場合、
溶湯表面には新たな保護膜が瞬時に形成される。このた
め継続的な溶湯への加圧が必要となる。
【０００５】上記問題を解決するためには、強化材とマ
トリックス金属の溶湯との濡れ性を改善する必要があ
り、このことによって溶湯への加圧力の低減又は加圧の
省略が可能となる。このため、強化材とマトリックス金
属の溶湯との濡れ性を改善する多くの努力がこれまでに
払われてきたが、量産性、低コスト及び複合材料の健全
性を同時に満足する方法はこれまでに確立されていな
い。例えば、特公平７−１００８３４号、第２５７６１
８６号、第２５７６１８８号、特開平１−２７９７２１
号に開示されているように、強化材に金属酸化物、金属
微細片又は金属フッ化物を均一に混合した成型体を形成
し、その成型体の少くとも一部をＭｇ又はＭｇ合金溶湯
に接触させることによって、加圧なしに溶湯を成型体に
浸透させる方法が知られている。この方法によれば、溶
湯の加圧設備が不要となり、ある種の条件下では鋳造用
の金型が不要となり、鋳造歩留りが向上する等の製造上
のメリットをもたらす。このため、量産性、低コストと
いう観点では進歩がみられる。
トリックス金属の溶湯との濡れ性を改善する必要があ
り、このことによって溶湯への加圧力の低減又は加圧の
省略が可能となる。このため、強化材とマトリックス金
属の溶湯との濡れ性を改善する多くの努力がこれまでに
払われてきたが、量産性、低コスト及び複合材料の健全
性を同時に満足する方法はこれまでに確立されていな
い。例えば、特公平７−１００８３４号、第２５７６１
８６号、第２５７６１８８号、特開平１−２７９７２１
号に開示されているように、強化材に金属酸化物、金属
微細片又は金属フッ化物を均一に混合した成型体を形成
し、その成型体の少くとも一部をＭｇ又はＭｇ合金溶湯
に接触させることによって、加圧なしに溶湯を成型体に
浸透させる方法が知られている。この方法によれば、溶
湯の加圧設備が不要となり、ある種の条件下では鋳造用
の金型が不要となり、鋳造歩留りが向上する等の製造上
のメリットをもたらす。このため、量産性、低コストと
いう観点では進歩がみられる。
【０００６】しかし、金属酸化物、金属微細片、金属フ
ッ化物自体又はそれらの物質とマトリックス金属溶湯と
の反応生成物は、多くの場合、複合材料中の不純物とな
り複合材料の特性を低下させる。このため、複合材料の
健全性という観点では不十分であり、さらに、金属酸化
物、金属微細片又は金属フッ化物自体のコストが上積み
される問題点がある。
ッ化物自体又はそれらの物質とマトリックス金属溶湯と
の反応生成物は、多くの場合、複合材料中の不純物とな
り複合材料の特性を低下させる。このため、複合材料の
健全性という観点では不十分であり、さらに、金属酸化
物、金属微細片又は金属フッ化物自体のコストが上積み
される問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、マトリックス金属の溶湯を加圧せず、かつ、金
属酸化物、金属微細片又は金属フッ化物を用いずに、不
純物のない健全なＭｇ基複合材料及びＭｇ合金基複合材
料を効率よく、安価に製造する方法を提供することにあ
る。
目的は、マトリックス金属の溶湯を加圧せず、かつ、金
属酸化物、金属微細片又は金属フッ化物を用いずに、不
純物のない健全なＭｇ基複合材料及びＭｇ合金基複合材
料を効率よく、安価に製造する方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載された発明は、Ｍｇ基複合材料又は
Ｍｇ合金基複合材料の製造方法において、強化材集合体
内の気体を非保護性ガスとし、該強化材集合体の少くと
も一部をＭｇ又はＭｇ合金溶湯に接触させることによっ
て、この溶湯を前記強化材集合体内に浸透させることを
特徴とする。
め、請求項１に記載された発明は、Ｍｇ基複合材料又は
Ｍｇ合金基複合材料の製造方法において、強化材集合体
内の気体を非保護性ガスとし、該強化材集合体の少くと
も一部をＭｇ又はＭｇ合金溶湯に接触させることによっ
て、この溶湯を前記強化材集合体内に浸透させることを
特徴とする。
【０００９】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載のＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方
法において、前記非保護性ガスが、Ｎ2 （窒素）ガス、
Ｏ2（酸素）ガス、ＣＯ2 （炭酸）ガス、Ａｒ（アルゴ
ン）ガスのいずれか一つ又はそれらの混合ガスを主成分
とし、その合計量が強化材集合体内の気体総量の９８容
量％以上であり、その他の不純物ガスのうち、ＳＦ6 ガ
ス及びＳＯ2 ガスの濃度が強化材集合体内の気体総量に
対して、各々０．１容量％未満であることを特徴とす
る。
記載のＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方
法において、前記非保護性ガスが、Ｎ2 （窒素）ガス、
Ｏ2（酸素）ガス、ＣＯ2 （炭酸）ガス、Ａｒ（アルゴ
ン）ガスのいずれか一つ又はそれらの混合ガスを主成分
とし、その合計量が強化材集合体内の気体総量の９８容
量％以上であり、その他の不純物ガスのうち、ＳＦ6 ガ
ス及びＳＯ2 ガスの濃度が強化材集合体内の気体総量に
対して、各々０．１容量％未満であることを特徴とす
る。
【００１０】請求項３に記載された発明は、Ｍｇ基複合
材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方法において、強化
材集合体内の気体が、Ｎ2 （窒素）ガス、Ｏ2 （酸素）
ガス、ＣＯ2 （炭酸）ガスのいずれか一つ又はそれらの
混合ガスを主成分とし、その合計量が上記強化材集合体
内の気体総量の９８容量％以上であり、その他の不純物
ガスのうち、ＳＦ6 ガス及びＳＯ2 ガスの濃度が強化材
集合体内の気体総量に対して、各々０．１容量％未満で
あり、前記強化材集合体内への気体の流入を制限した状
態で前記強化材集合体の少くとも一部をＭｇ又はＭｇ合
金溶湯に接触させ、前記溶湯を実質的に加圧することな
く前記強化材集合体内に浸透させ、さらに、前記気体と
前記溶湯との反応により前記強化材集合体内を減圧状態
とすることでＭｇ又はＭｇ合金溶湯の浸透力を高めるよ
うにしたことを特徴とする。
材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方法において、強化
材集合体内の気体が、Ｎ2 （窒素）ガス、Ｏ2 （酸素）
ガス、ＣＯ2 （炭酸）ガスのいずれか一つ又はそれらの
混合ガスを主成分とし、その合計量が上記強化材集合体
内の気体総量の９８容量％以上であり、その他の不純物
ガスのうち、ＳＦ6 ガス及びＳＯ2 ガスの濃度が強化材
集合体内の気体総量に対して、各々０．１容量％未満で
あり、前記強化材集合体内への気体の流入を制限した状
態で前記強化材集合体の少くとも一部をＭｇ又はＭｇ合
金溶湯に接触させ、前記溶湯を実質的に加圧することな
く前記強化材集合体内に浸透させ、さらに、前記気体と
前記溶湯との反応により前記強化材集合体内を減圧状態
とすることでＭｇ又はＭｇ合金溶湯の浸透力を高めるよ
うにしたことを特徴とする。
【００１１】請求項４に記載された発明は、請求項３に
記載のＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方
法において、前記強化材集合体内への気体の流入を制限
する方法が、前記強化材集合体全体をＭｇ又はＭｇ合金
溶湯中へ浸漬するか、又は、前記強化材集合体を金型と
該溶湯で取り囲むことを特徴とする。
記載のＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方
法において、前記強化材集合体内への気体の流入を制限
する方法が、前記強化材集合体全体をＭｇ又はＭｇ合金
溶湯中へ浸漬するか、又は、前記強化材集合体を金型と
該溶湯で取り囲むことを特徴とする。
【００１２】請求項５に記載された発明は、請求項１〜
４のいずれか一に記載のＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基
複合材料の製造方法において、前記強化材が、ホウ酸ア
ルミニウムウィスカー、炭化ケイ素粒子、アルミナ短繊
維又は炭素繊維であることを特徴とする。
４のいずれか一に記載のＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基
複合材料の製造方法において、前記強化材が、ホウ酸ア
ルミニウムウィスカー、炭化ケイ素粒子、アルミナ短繊
維又は炭素繊維であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明者らは、鋭意研究を重ねた
結果、強化材集合体内のガスを非保護性ガスとし、この
強化材集合体の少くとも一部をＭｇ又はＭｇ合金溶湯に
接触させ、該溶湯を強化材集合体内に浸透させることに
よって、従来のＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料
の製造方法における上記課題を解決できることを見出し
た。この製造方法によれば、金属酸化物、金属微細片又
は金属フッ化物を用いずに、かつ、Ｍｇ又はＭｇ合金溶
湯を実質的に加圧することなく、Ｍｇ基複合材料又はＭ
ｇ合金基複合材料を製造することができる。
結果、強化材集合体内のガスを非保護性ガスとし、この
強化材集合体の少くとも一部をＭｇ又はＭｇ合金溶湯に
接触させ、該溶湯を強化材集合体内に浸透させることに
よって、従来のＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料
の製造方法における上記課題を解決できることを見出し
た。この製造方法によれば、金属酸化物、金属微細片又
は金属フッ化物を用いずに、かつ、Ｍｇ又はＭｇ合金溶
湯を実質的に加圧することなく、Ｍｇ基複合材料又はＭ
ｇ合金基複合材料を製造することができる。
【００１４】本発明における強化材とは、粒子、ウィス
カー、短繊維若しくは長繊維のうちのいずれか一つ、又
は、それらの混合物とする。該強化材の材質としては、
ホウ酸アルミニウム（９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ）、ア
ルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素
（Ｃ）又はチタン酸カリウム（Ｋ2 Ｏ・６ＴｉＯ2 ）等
を用いることができる。なお、ウィスカー、短繊維及び
長繊維とは次のものをいう。
カー、短繊維若しくは長繊維のうちのいずれか一つ、又
は、それらの混合物とする。該強化材の材質としては、
ホウ酸アルミニウム（９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ）、ア
ルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素
（Ｃ）又はチタン酸カリウム（Ｋ2 Ｏ・６ＴｉＯ2 ）等
を用いることができる。なお、ウィスカー、短繊維及び
長繊維とは次のものをいう。
【００１５】(1) ウィスカー 単結晶で、直径の平均値がφ０．１〜１μｍの範囲のい
ずれかであり、長さの平均値が１０〜１００μｍの範囲
のいずれかであり、アスペクト比の平均値が５〜１００
０の範囲のいずれかのものをいう。 (2) 短繊維 多結晶で、直径の平均値がφ１〜１０μｍの範囲のいず
れかであり、長さの平均値が１００〜１０００μｍの範
囲のいずれかであり、アスペクト比の平均値が５〜１０
００の範囲のいずれかのものをいう。 (3) 長繊維 単結晶又は多結晶で、直径の平均値がφ１〜１００μｍ
の範囲のいずれかであり、長さの平均値が１０００μｍ
以上の範囲のいずれかであり、アスペクト比の平均値が
１０００以上の範囲のいずれかのものをいう。
ずれかであり、長さの平均値が１０〜１００μｍの範囲
のいずれかであり、アスペクト比の平均値が５〜１００
０の範囲のいずれかのものをいう。 (2) 短繊維 多結晶で、直径の平均値がφ１〜１０μｍの範囲のいず
れかであり、長さの平均値が１００〜１０００μｍの範
囲のいずれかであり、アスペクト比の平均値が５〜１０
００の範囲のいずれかのものをいう。 (3) 長繊維 単結晶又は多結晶で、直径の平均値がφ１〜１００μｍ
の範囲のいずれかであり、長さの平均値が１０００μｍ
以上の範囲のいずれかであり、アスペクト比の平均値が
１０００以上の範囲のいずれかのものをいう。
【００１６】次に、本発明における非保護性ガスについ
て説明する。Ｍｇは活性な金属であるため、Ｍｇ又はＭ
ｇ合金の溶湯を取扱う際には、溶湯の連続的な酸化や燃
焼を防ぐ何らかの手段を講じる必要があり、従来はこの
手段としてフラックスが用いられてきた。これは、Ｍｇ
又はＭｇ合金溶湯の溶湯表面を溶融フラックスで覆うこ
とにより、溶湯と空気の接触を断ち、溶湯の酸化や燃焼
を防ぐものである。しかし、フラックスの主成分である
塩化物及び弗化物が溶湯の中へ混入し、最終製品の耐食
性が著しく劣化する不具合がたびたび発生した。
て説明する。Ｍｇは活性な金属であるため、Ｍｇ又はＭ
ｇ合金の溶湯を取扱う際には、溶湯の連続的な酸化や燃
焼を防ぐ何らかの手段を講じる必要があり、従来はこの
手段としてフラックスが用いられてきた。これは、Ｍｇ
又はＭｇ合金溶湯の溶湯表面を溶融フラックスで覆うこ
とにより、溶湯と空気の接触を断ち、溶湯の酸化や燃焼
を防ぐものである。しかし、フラックスの主成分である
塩化物及び弗化物が溶湯の中へ混入し、最終製品の耐食
性が著しく劣化する不具合がたびたび発生した。
【００１７】このため、現在ではフラックスを用いず
に、保護性ガスをＭｇ又はＭｇ合金溶湯表面へ供給しな
がら溶解する方法が主流となっている。このＭｇ用保護
性ガスとしては、ＳＦ6 （六弗化硫黄）ガス及びＳＯ2
（亜硫酸）ガスが有用である。ＳＦ6 ガスをＭｇの保護
性ガスとして使用するには、酸素の存在が必要であるた
め、実際にはＳＦ6 ＋空気、ＳＦ6 ＋ＣＯ2 （炭酸ガ
ス）等の混合ガスの形で溶湯表面へ供給される。ＳＦ6
ガスの濃度としては、０．３〜３容量％程度が主流であ
る。ＳＯ2 ガスは単体ガスとしてＭｇ又はＭｇ合金溶湯
の保護性ガスとして機能するが、実操業では１容量％程
度の濃度で混合ガスとして使用される。これらの保護性
ガス下では、Ｍｇ又はＭｇ合金溶湯はその表面に安定な
保護膜を形成し、それ以上の連続的な酸化や燃焼を防ぐ
ことができる。一方、保護性ガスとしてのＳＦ6 又はＳ
Ｏ2 の下限濃度は０．１容量％であり、０．１容量％未
満となると安定な保護膜の形成が難しくなってくる。
に、保護性ガスをＭｇ又はＭｇ合金溶湯表面へ供給しな
がら溶解する方法が主流となっている。このＭｇ用保護
性ガスとしては、ＳＦ6 （六弗化硫黄）ガス及びＳＯ2
（亜硫酸）ガスが有用である。ＳＦ6 ガスをＭｇの保護
性ガスとして使用するには、酸素の存在が必要であるた
め、実際にはＳＦ6 ＋空気、ＳＦ6 ＋ＣＯ2 （炭酸ガ
ス）等の混合ガスの形で溶湯表面へ供給される。ＳＦ6
ガスの濃度としては、０．３〜３容量％程度が主流であ
る。ＳＯ2 ガスは単体ガスとしてＭｇ又はＭｇ合金溶湯
の保護性ガスとして機能するが、実操業では１容量％程
度の濃度で混合ガスとして使用される。これらの保護性
ガス下では、Ｍｇ又はＭｇ合金溶湯はその表面に安定な
保護膜を形成し、それ以上の連続的な酸化や燃焼を防ぐ
ことができる。一方、保護性ガスとしてのＳＦ6 又はＳ
Ｏ2 の下限濃度は０．１容量％であり、０．１容量％未
満となると安定な保護膜の形成が難しくなってくる。
【００１８】上述したように、本発明における保護性ガ
スとは、Ｍｇ又はＭｇ合金溶湯表面に安定な保護膜を形
成するガスをいう。該保護性ガスを図１を用いて集合的
に説明する。この図は、保護性ガスと非保護性ガスとの
集合関係を示すベン図である。この図において、全体集
合Ｕは全気体であり、０．１容量％以上のＳＯ2 ガスを
含む気体を気体Ａとし、０．１容量％以上のＳＦ6 ガス
と酸素原子を分子構造内にもつ気体を同時に含む気体を
気体Ｂとする。この酸素原子を分子構造内にもつ気体と
して、例えば、Ｏ2 （酸素ガス）、ＣＯ2 （炭酸ガ
ス）、ＣＯ（一酸化炭素ガス）等がある。すなわち、上
記保護性ガスは、図１の太枠で囲まれたＡ又はＢ（Ａ∪
Ｂ）の気体である。
スとは、Ｍｇ又はＭｇ合金溶湯表面に安定な保護膜を形
成するガスをいう。該保護性ガスを図１を用いて集合的
に説明する。この図は、保護性ガスと非保護性ガスとの
集合関係を示すベン図である。この図において、全体集
合Ｕは全気体であり、０．１容量％以上のＳＯ2 ガスを
含む気体を気体Ａとし、０．１容量％以上のＳＦ6 ガス
と酸素原子を分子構造内にもつ気体を同時に含む気体を
気体Ｂとする。この酸素原子を分子構造内にもつ気体と
して、例えば、Ｏ2 （酸素ガス）、ＣＯ2 （炭酸ガ
ス）、ＣＯ（一酸化炭素ガス）等がある。すなわち、上
記保護性ガスは、図１の太枠で囲まれたＡ又はＢ（Ａ∪
Ｂ）の気体である。
【００１９】従って、本発明における非保護性ガスは、
保護性ガス以外の全ての気体をいい、図１においてはＡ
∪Ｂの補集合、つまり、斜線で囲まれた気体をいう。例
えば、Ａｒ（アルゴン）ガス等の不活性ガスも、Ｍｇ又
はＭｇ合金溶湯に対して防燃効果をもつが、溶湯表面に
保護膜を形成しないため、非保護性ガスである。また、
上述したように、ＳＦ6 ガスは酸素供給源となるガスが
共存しないと保護性ガスとして作用しないため、Ａｒ＋
ＳＦ6 混合ガス等は非保護性ガスである。しかし、ＳＯ
2 ガスは単体で安定な保護膜を形成するため、Ａｒ＋Ｓ
Ｏ2 混合ガス等は保護性ガスである。また、上述したよ
うにＳＦ6 ガス、ＳＯ2 ガスが一定濃度以下では、溶湯
表面の安定な保護膜の形成能力が十分でない。このた
め、０．１容量％未満のＳＦ6 ガスと酸素原子を分子構
造内にもつガスが共存するガス、０．１容量％未満のＳ
Ｏ2 ガスを含むガスも非保護性ガスである。
保護性ガス以外の全ての気体をいい、図１においてはＡ
∪Ｂの補集合、つまり、斜線で囲まれた気体をいう。例
えば、Ａｒ（アルゴン）ガス等の不活性ガスも、Ｍｇ又
はＭｇ合金溶湯に対して防燃効果をもつが、溶湯表面に
保護膜を形成しないため、非保護性ガスである。また、
上述したように、ＳＦ6 ガスは酸素供給源となるガスが
共存しないと保護性ガスとして作用しないため、Ａｒ＋
ＳＦ6 混合ガス等は非保護性ガスである。しかし、ＳＯ
2 ガスは単体で安定な保護膜を形成するため、Ａｒ＋Ｓ
Ｏ2 混合ガス等は保護性ガスである。また、上述したよ
うにＳＦ6 ガス、ＳＯ2 ガスが一定濃度以下では、溶湯
表面の安定な保護膜の形成能力が十分でない。このた
め、０．１容量％未満のＳＦ6 ガスと酸素原子を分子構
造内にもつガスが共存するガス、０．１容量％未満のＳ
Ｏ2 ガスを含むガスも非保護性ガスである。
【００２０】これまで述べてきたように、保護性ガス下
において、Ｍｇ又はＭｇ合金溶湯の表面（保護性ガスと
溶湯との界面）は安定（不活性）な保護膜であるが、そ
の内部は不安定（活性）なＭｇ又はＭｇ合金溶湯であ
る。本発明者らは、系統的研究の結果から、無機系の強
化材とＭｇ又はＭｇ合金溶湯表面の安定（不活性）な保
護膜とは濡れ性が悪いが、無機系の強化材と不安定（活
性）なＭｇ又はＭｇ合金溶湯とは非常に濡れ性が良好で
あることを見い出した。すなわち、強化材集合体内のガ
スを非保護性ガスとし、この強化材集合体の少くとも一
部を活性なＭｇ又はＭｇ合金溶湯に接触させることで、
溶湯を実質的に加圧することなく、しかも金属酸化物、
金属微細片、金属フッ化物のいずれも用いることなく溶
湯を強化材集合体内に浸透させるＭｇ基複合材料又はＭ
ｇ合金基複合材料の製造方法を見い出した。
において、Ｍｇ又はＭｇ合金溶湯の表面（保護性ガスと
溶湯との界面）は安定（不活性）な保護膜であるが、そ
の内部は不安定（活性）なＭｇ又はＭｇ合金溶湯であ
る。本発明者らは、系統的研究の結果から、無機系の強
化材とＭｇ又はＭｇ合金溶湯表面の安定（不活性）な保
護膜とは濡れ性が悪いが、無機系の強化材と不安定（活
性）なＭｇ又はＭｇ合金溶湯とは非常に濡れ性が良好で
あることを見い出した。すなわち、強化材集合体内のガ
スを非保護性ガスとし、この強化材集合体の少くとも一
部を活性なＭｇ又はＭｇ合金溶湯に接触させることで、
溶湯を実質的に加圧することなく、しかも金属酸化物、
金属微細片、金属フッ化物のいずれも用いることなく溶
湯を強化材集合体内に浸透させるＭｇ基複合材料又はＭ
ｇ合金基複合材料の製造方法を見い出した。
【００２１】本発明に係るＭｇ基複合材料又はＭｇ合金
基複合材料の製造方法によれば、強化材と溶湯は一旦濡
れた後、多孔質体である強化材集合体の毛細管力、溶湯
の静水圧及び溶湯と強化材集合体内のガスとの反応に起
因する強化材集合体内の減圧効果（特願平８−３０４２
８６号）により、溶湯が強化材集合体全体に過不足なく
浸透して完全な複合化が達成される。また、本発明に係
るＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方法に
よれば、金属酸化物、金属微細片、金属フッ化物に起因
する不純物を含まず、特定元素の最終浸透部への偏析も
ないため、均質で高強度なＭｇ基複合材料又はＭｇ合金
基複合材料が得られる。
基複合材料の製造方法によれば、強化材と溶湯は一旦濡
れた後、多孔質体である強化材集合体の毛細管力、溶湯
の静水圧及び溶湯と強化材集合体内のガスとの反応に起
因する強化材集合体内の減圧効果（特願平８−３０４２
８６号）により、溶湯が強化材集合体全体に過不足なく
浸透して完全な複合化が達成される。また、本発明に係
るＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方法に
よれば、金属酸化物、金属微細片、金属フッ化物に起因
する不純物を含まず、特定元素の最終浸透部への偏析も
ないため、均質で高強度なＭｇ基複合材料又はＭｇ合金
基複合材料が得られる。
【００２２】次いで、本発明に係る複合材料の製造装置
の実施の形態を図２に基づいて説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、種々の変形例が可能であ
る。この図は、製造装置の一例である真空溶解炉の断面
図を示すものである。まず、室温の状態でチャンバー１
内を真空ポンプ２で真空にし、真空バルブ３を閉じ、ガ
ス導入バルブ４を開いて所定のガスでチャンバー１内を
ガス置換する。チャンバー１内が所定のガスで所定の圧
力となったところで、ガス検知バルブ５を開き、所定ガ
スをチャンバー１内に導入しながら、電気抵抗ヒーター
６にてマトリックス７を装填したルツボ８を加熱し、マ
トリックス７を溶解して溶湯にするとともに、該溶湯を
所定の温度に加熱保持する。強化材集合体９を初期の段
階から操作棒１０の先端に固定しているため、該強化材
集合体９はチャンバー１内の置換ガスと同一のガスで置
換されると共に、溶湯とほぼ同じ温度に予熱される。上
記溶湯が所定の温度になったところで操作棒１０を降下
させ、強化材集合体９を溶湯に接触させる。接触の方法
としては、図３に示すように２つのパターンがある。す
なわち、パターンＡでは、図中(a) に示すように強化材
集合体９の全部を溶湯中に浸漬させ、パターンＢでは、
(b) に示すように強化材集合体９の半分を溶湯中に浸漬
させる。一定時間、強化材集合体９を溶湯に浸漬させた
のち、再び操作棒１０を上昇させて強化材集合体９を溶
湯から引き上げる。その後、電気抵抗ヒーター６を切っ
てチャンバー１内を冷却し、溶湯を凝固させる。チャン
バー１内の温度が所定の温度となったところで、チャン
バー１を開放し、強化材集合体９を取り出し、該強化材
集合体９を切断して断面観察をすることで溶湯の浸透の
有無を確認する。図２中、１１はるつぼ台であり、チャ
ンバー１を開放するまでは所定のガスをチャンバー１内
に導入し続ける。
の実施の形態を図２に基づいて説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、種々の変形例が可能であ
る。この図は、製造装置の一例である真空溶解炉の断面
図を示すものである。まず、室温の状態でチャンバー１
内を真空ポンプ２で真空にし、真空バルブ３を閉じ、ガ
ス導入バルブ４を開いて所定のガスでチャンバー１内を
ガス置換する。チャンバー１内が所定のガスで所定の圧
力となったところで、ガス検知バルブ５を開き、所定ガ
スをチャンバー１内に導入しながら、電気抵抗ヒーター
６にてマトリックス７を装填したルツボ８を加熱し、マ
トリックス７を溶解して溶湯にするとともに、該溶湯を
所定の温度に加熱保持する。強化材集合体９を初期の段
階から操作棒１０の先端に固定しているため、該強化材
集合体９はチャンバー１内の置換ガスと同一のガスで置
換されると共に、溶湯とほぼ同じ温度に予熱される。上
記溶湯が所定の温度になったところで操作棒１０を降下
させ、強化材集合体９を溶湯に接触させる。接触の方法
としては、図３に示すように２つのパターンがある。す
なわち、パターンＡでは、図中(a) に示すように強化材
集合体９の全部を溶湯中に浸漬させ、パターンＢでは、
(b) に示すように強化材集合体９の半分を溶湯中に浸漬
させる。一定時間、強化材集合体９を溶湯に浸漬させた
のち、再び操作棒１０を上昇させて強化材集合体９を溶
湯から引き上げる。その後、電気抵抗ヒーター６を切っ
てチャンバー１内を冷却し、溶湯を凝固させる。チャン
バー１内の温度が所定の温度となったところで、チャン
バー１を開放し、強化材集合体９を取り出し、該強化材
集合体９を切断して断面観察をすることで溶湯の浸透の
有無を確認する。図２中、１１はるつぼ台であり、チャ
ンバー１を開放するまでは所定のガスをチャンバー１内
に導入し続ける。
【００２３】強化材集合体９内への気体の流入を制限す
る方法としては、強化材集合体９を金型と溶湯で取り囲
むことによって密閉状態とする方法、又は、強化材集合
体９の外部気体と接する面に微細粒子を目止め材として
塗布する方法などが挙げられる。もっとも、これらの方
法に限定されるものではなく、本発明の目的を妨げるこ
となく、強化材集合体９内への気体の流入を制限するこ
とができる方法であれば採用することができる。また、
強化材集合体９内への気体の流入を制限した状態におい
て、強化材集合体９にＭｇ又はＭｇ合金溶湯を浸透させ
ると、強化材集合体９内のガスは、Ｍｇと反応し、固体
となる。さらに、強化材集合体９外部からのガスの補給
は容易ではないので、強化材集合体９内が減圧状態とな
り、これによってＭｇ又はＭｇ合金溶湯の浸透が促進さ
れる。
る方法としては、強化材集合体９を金型と溶湯で取り囲
むことによって密閉状態とする方法、又は、強化材集合
体９の外部気体と接する面に微細粒子を目止め材として
塗布する方法などが挙げられる。もっとも、これらの方
法に限定されるものではなく、本発明の目的を妨げるこ
となく、強化材集合体９内への気体の流入を制限するこ
とができる方法であれば採用することができる。また、
強化材集合体９内への気体の流入を制限した状態におい
て、強化材集合体９にＭｇ又はＭｇ合金溶湯を浸透させ
ると、強化材集合体９内のガスは、Ｍｇと反応し、固体
となる。さらに、強化材集合体９外部からのガスの補給
は容易ではないので、強化材集合体９内が減圧状態とな
り、これによってＭｇ又はＭｇ合金溶湯の浸透が促進さ
れる。
【００２４】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明するが、本発
明は、これらの実施例に限定されるものではない。 ［実施例１−１〜１−１５］材料及び製造条件 マトリックスとして、Ｍｇ合金の一種でＡＳＴＭ規格：
ＡＺ９１Ｅ（ＪＩＳＭＣ２Ｂ）合金、Ｍｇ−６重量％Ｚ
ｎ合金、及びＭｇ−６重量％Ｚｎ−０．３重量％Ｃａ合
金を用いた。マトリックスの溶湯温度は、６１０℃、６
６０℃、６８０℃において実験を行った。強化材集合体
内のガス及び溶解雰囲気ガスは、後述する種々の置換ガ
スを用いた。強化材集合体と溶湯の接触方法は、上述し
たパターンＡとＢの２種類にて実験した。強化材には、
ホウ酸アルミニウム（９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ）ウィ
スカー（商標名：アルボレックスＭ20、四国化成工業株
式会社製）、炭素繊維及び炭化ケイ素粒子を用いた。ホ
ウ酸アルミニウムウィスカーの場合は、これを乾式プレ
ス機で１５mm×１５mm×３０mmの直方体に成型し、電気
抵抗炉にて１３５０℃で３Ｈｒ焼成することにより、ホ
ウ酸アルミニウムウィスカー同士を自己焼結させて強化
材集合体とした。よって、該強化材集合体は、強化材で
あるホウ酸アルミニウム以外は何れの金属酸化物、金属
微細片、金属フッ化物も含んでいない。この強化材集合
体中のホウ酸アルミニウムウィスカーの体積率は、２０
％であった。
明は、これらの実施例に限定されるものではない。 ［実施例１−１〜１−１５］材料及び製造条件 マトリックスとして、Ｍｇ合金の一種でＡＳＴＭ規格：
ＡＺ９１Ｅ（ＪＩＳＭＣ２Ｂ）合金、Ｍｇ−６重量％Ｚ
ｎ合金、及びＭｇ−６重量％Ｚｎ−０．３重量％Ｃａ合
金を用いた。マトリックスの溶湯温度は、６１０℃、６
６０℃、６８０℃において実験を行った。強化材集合体
内のガス及び溶解雰囲気ガスは、後述する種々の置換ガ
スを用いた。強化材集合体と溶湯の接触方法は、上述し
たパターンＡとＢの２種類にて実験した。強化材には、
ホウ酸アルミニウム（９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ）ウィ
スカー（商標名：アルボレックスＭ20、四国化成工業株
式会社製）、炭素繊維及び炭化ケイ素粒子を用いた。ホ
ウ酸アルミニウムウィスカーの場合は、これを乾式プレ
ス機で１５mm×１５mm×３０mmの直方体に成型し、電気
抵抗炉にて１３５０℃で３Ｈｒ焼成することにより、ホ
ウ酸アルミニウムウィスカー同士を自己焼結させて強化
材集合体とした。よって、該強化材集合体は、強化材で
あるホウ酸アルミニウム以外は何れの金属酸化物、金属
微細片、金属フッ化物も含んでいない。この強化材集合
体中のホウ酸アルミニウムウィスカーの体積率は、２０
％であった。
【００２５】製造装置及び製造方法 また、製造装置としては、上述した図２の真空溶解炉を
用いた。まず、室温の状態でチャンバー１内を真空ポン
プ２で真空にし、真空バルブ３を閉じ、ガス導入バルブ
４を開いて所定のガスでチャンバー１内をガス置換し
た。チャンバー１内が所定のガスで１気圧となったとこ
ろで、ガス検知バルブ５を開き、所定ガスを毎分３リッ
トルの流量でチャンバー１内に導入しながら、電気抵抗
ヒーター６にてＭｇ又はＭｇ合金７を装填した鋼製ルツ
ボ８を加熱し、Ｍｇ又はＭｇ合金７を溶解して溶湯にす
るとともに、該溶湯を所定の温度に加熱保持した。強化
材集合体９を初期の段階から操作棒１０の先端に固定し
たため、該強化材集合体９はチャンバー１内の置換ガス
と同一のガスで置換されると共に、溶湯とほぼ同じ温度
に予熱された。上記溶湯が所定の温度になったところで
操作棒１０を降下させ、強化材集合体９を溶湯に接触さ
せた。一定時間、強化材集合体９を溶湯に浸漬させたの
ち、再び操作棒１０を上昇させて強化材集合体９を溶湯
から引き上げた。その後、電気抵抗ヒーター６を切って
チャンバー１内を冷却し、溶湯を凝固させた。チャンバ
ー１内の温度が２００℃となったところで、チャンバー
１を開放し、強化材集合体９を取り出し、該強化材集合
体９を切断して断面観察をすることで溶湯の浸透の有無
を確認した。また、チャンバー１を開放するまでは所定
のガスをチャンバー１内に導入し続けた。
用いた。まず、室温の状態でチャンバー１内を真空ポン
プ２で真空にし、真空バルブ３を閉じ、ガス導入バルブ
４を開いて所定のガスでチャンバー１内をガス置換し
た。チャンバー１内が所定のガスで１気圧となったとこ
ろで、ガス検知バルブ５を開き、所定ガスを毎分３リッ
トルの流量でチャンバー１内に導入しながら、電気抵抗
ヒーター６にてＭｇ又はＭｇ合金７を装填した鋼製ルツ
ボ８を加熱し、Ｍｇ又はＭｇ合金７を溶解して溶湯にす
るとともに、該溶湯を所定の温度に加熱保持した。強化
材集合体９を初期の段階から操作棒１０の先端に固定し
たため、該強化材集合体９はチャンバー１内の置換ガス
と同一のガスで置換されると共に、溶湯とほぼ同じ温度
に予熱された。上記溶湯が所定の温度になったところで
操作棒１０を降下させ、強化材集合体９を溶湯に接触さ
せた。一定時間、強化材集合体９を溶湯に浸漬させたの
ち、再び操作棒１０を上昇させて強化材集合体９を溶湯
から引き上げた。その後、電気抵抗ヒーター６を切って
チャンバー１内を冷却し、溶湯を凝固させた。チャンバ
ー１内の温度が２００℃となったところで、チャンバー
１を開放し、強化材集合体９を取り出し、該強化材集合
体９を切断して断面観察をすることで溶湯の浸透の有無
を確認した。また、チャンバー１を開放するまでは所定
のガスをチャンバー１内に導入し続けた。
【００２６】次いで、実施例１−１から１−１５につい
て詳細に説明する。実施例１−１ まず、マトリックスとして、上述したＡＳＴＭ規格：Ａ
Ｚ９１Ｅ（ＪＩＳ ＭＣ２Ｂ）合金を用い、図２のチャ
ンバー１内を純Ａｒガスで置換し、ＡＺ９１Ｅ合金を６
６０℃で溶解保持し、ホウ酸アルミニウムウィスカーの
強化材集合体９をパターンＡの形で全体を溶湯中に浸漬
させた。チャンバー１に設けられた観察窓からルツボ８
内を観察すると、溶湯表面に多数の気泡が出てくるのが
確認できた。この強化材集合体９を切断したところ、全
体にＡＺ９１Ｅ合金が浸透しており、完全なＭｇ合金基
複合材料となっていることが確認できた。
て詳細に説明する。実施例１−１ まず、マトリックスとして、上述したＡＳＴＭ規格：Ａ
Ｚ９１Ｅ（ＪＩＳ ＭＣ２Ｂ）合金を用い、図２のチャ
ンバー１内を純Ａｒガスで置換し、ＡＺ９１Ｅ合金を６
６０℃で溶解保持し、ホウ酸アルミニウムウィスカーの
強化材集合体９をパターンＡの形で全体を溶湯中に浸漬
させた。チャンバー１に設けられた観察窓からルツボ８
内を観察すると、溶湯表面に多数の気泡が出てくるのが
確認できた。この強化材集合体９を切断したところ、全
体にＡＺ９１Ｅ合金が浸透しており、完全なＭｇ合金基
複合材料となっていることが確認できた。
【００２７】実施例１−２ マトリックス、溶湯温度、置換ガス及び強化材集合体９
ともに実施例１−１と同様とし、強化材集合体９をパタ
ーンＢの形で半分だけ溶湯中に浸漬させた。観察窓より
観察すると溶湯は、毛細管現象によりプリフォーム上端
まで浸透してくるのが確認できた。切断したところ、完
全なＭｇ合金基複合材料となっていることが確認でき
た。実施例１−３ マトリックス、置換ガス、接触方法及び強化材集合体９
とも実施例１−１と同様とし、強化材集合体９をパター
ンＡの形で６１０℃の溶湯中に全部浸漬させた。強化材
集合体を切断したところ、完全なＭｇ基複合材料となっ
ていることが確認できた。実施例１−４ マトリックス、溶湯温度、接触方法及び強化材集合体と
も実施例１−１と同様とし、置換ガスをＮ2 ガスとし
た。６６０℃の溶湯内に強化材集合体９の全部をパター
ンＡの形で浸漬させた。溶湯表面で気泡は認められなか
ったが、強化材集合体を切断検査したところ、完全なＭ
ｇ合金基複合材料となっていることが確認できた。
ともに実施例１−１と同様とし、強化材集合体９をパタ
ーンＢの形で半分だけ溶湯中に浸漬させた。観察窓より
観察すると溶湯は、毛細管現象によりプリフォーム上端
まで浸透してくるのが確認できた。切断したところ、完
全なＭｇ合金基複合材料となっていることが確認でき
た。実施例１−３ マトリックス、置換ガス、接触方法及び強化材集合体９
とも実施例１−１と同様とし、強化材集合体９をパター
ンＡの形で６１０℃の溶湯中に全部浸漬させた。強化材
集合体を切断したところ、完全なＭｇ基複合材料となっ
ていることが確認できた。実施例１−４ マトリックス、溶湯温度、接触方法及び強化材集合体と
も実施例１−１と同様とし、置換ガスをＮ2 ガスとし
た。６６０℃の溶湯内に強化材集合体９の全部をパター
ンＡの形で浸漬させた。溶湯表面で気泡は認められなか
ったが、強化材集合体を切断検査したところ、完全なＭ
ｇ合金基複合材料となっていることが確認できた。
【００２８】実施例１−５ マトリックス、溶湯温度、接触方法及び強化材集合体を
実施例１−１と同様とし、置換ガスをＣＯ2 ＋０．３％
ＳＦ6 とした。６６０℃の溶湯内に、パターンＡの形で
強化材集合体９の全部を浸漬させたが、溶湯表面で気泡
は認められなかった。強化材集合体９を切断検査したと
ころ、Ｍｇ溶湯は全く浸透していなかった。実施例１−６〜１−１５ 以下、実施例１−６から１−１５までの製造条件とその
結果を表１に示す。この表において、上向きの矢印は、
同上という意味である。また、マトリックスの％は重量
％であり、置換ガスの％は容量％である。具体的には、
マトリックス、溶湯温度、置換ガス、接触方法及び強化
材を種々に変更して、強化材集合体に溶湯が浸透した状
態を検査した。これらの結果から、実質的に溶湯を加圧
しなくても強化材集合体９に浸透するためには、強化材
集合体９内のガス成分だけが影響していることがわか
る。つまり、０．１容量％以上のＳＦ6 ガスと酸素原子
を分子構造内にもつ気体を同時に含む気体、又は０．１
％以上のＳＯ2 ガスを含んだ気体で置換した場合は、強
化材集合体９に溶湯が全く浸透しなかった。
実施例１−１と同様とし、置換ガスをＣＯ2 ＋０．３％
ＳＦ6 とした。６６０℃の溶湯内に、パターンＡの形で
強化材集合体９の全部を浸漬させたが、溶湯表面で気泡
は認められなかった。強化材集合体９を切断検査したと
ころ、Ｍｇ溶湯は全く浸透していなかった。実施例１−６〜１−１５ 以下、実施例１−６から１−１５までの製造条件とその
結果を表１に示す。この表において、上向きの矢印は、
同上という意味である。また、マトリックスの％は重量
％であり、置換ガスの％は容量％である。具体的には、
マトリックス、溶湯温度、置換ガス、接触方法及び強化
材を種々に変更して、強化材集合体に溶湯が浸透した状
態を検査した。これらの結果から、実質的に溶湯を加圧
しなくても強化材集合体９に浸透するためには、強化材
集合体９内のガス成分だけが影響していることがわか
る。つまり、０．１容量％以上のＳＦ6 ガスと酸素原子
を分子構造内にもつ気体を同時に含む気体、又は０．１
％以上のＳＯ2 ガスを含んだ気体で置換した場合は、強
化材集合体９に溶湯が全く浸透しなかった。
【００２９】
【表１】
【００３０】［実施例２］強化材集合体９として、実施
例１−１〜１−１３で用いたホウ酸アルミニウムウィス
カーを自己焼結させたものを用いた。強化材集合体９中
のホウ酸アルミニウムウィスカーの体積率は、２０％で
あった。実施例１−１から１−１５では、装置の構造
上、Ｍｇ又はＭｇ合金の溶解雰囲気ガスと強化材集合体
９内のガスを同一にしたが、実施例２では溶解雰囲気ガ
スと強化材集合体９内のガスを別なものとした。
例１−１〜１−１３で用いたホウ酸アルミニウムウィス
カーを自己焼結させたものを用いた。強化材集合体９中
のホウ酸アルミニウムウィスカーの体積率は、２０％で
あった。実施例１−１から１−１５では、装置の構造
上、Ｍｇ又はＭｇ合金の溶解雰囲気ガスと強化材集合体
９内のガスを同一にしたが、実施例２では溶解雰囲気ガ
スと強化材集合体９内のガスを別なものとした。
【００３１】図４に示すように、竪型の電気抵抗炉１２
内でＣＯ2 ＋０．３容量％ＳＦ6 混合ガス１３をガス導
入管１４を用いて供給しながら、マトリックスとなる純
Ｍｇ１５を７００℃で溶解保持した。また、図５に示す
ように、別の電気抵抗炉１６で強化材集合体９を大気中
にて７００℃で予熱した。この強化材集合体９を炉１６
から冶具１７を使って取り出し、すぐ、図６に示すよう
に溶湯中へ全部浸漬させた。一定時間保持後、強化材集
合体９を取り出して冷却したのち、切断検査したとこ
ろ、強化材集合体９全体に溶湯１５が浸透しており、完
全なＭｇ基複合材料となっていることが確認できた。こ
の結果より、本発明における強化材集合体９内のガスと
してＯ2 （酸素）ガスも有用であることが確認できた。
内でＣＯ2 ＋０．３容量％ＳＦ6 混合ガス１３をガス導
入管１４を用いて供給しながら、マトリックスとなる純
Ｍｇ１５を７００℃で溶解保持した。また、図５に示す
ように、別の電気抵抗炉１６で強化材集合体９を大気中
にて７００℃で予熱した。この強化材集合体９を炉１６
から冶具１７を使って取り出し、すぐ、図６に示すよう
に溶湯中へ全部浸漬させた。一定時間保持後、強化材集
合体９を取り出して冷却したのち、切断検査したとこ
ろ、強化材集合体９全体に溶湯１５が浸透しており、完
全なＭｇ基複合材料となっていることが確認できた。こ
の結果より、本発明における強化材集合体９内のガスと
してＯ2 （酸素）ガスも有用であることが確認できた。
【００３２】
【発明の効果】上記したところから明らかなように、本
発明によれば、少ない設備投資で済み、しかも工程が簡
便であることから、従来法よりも安価にＭｇ基複合材料
又はＭｇ合金基複合材料が製造できる。また、添加物が
無いため、複合材料内に不純物がなく、材料特性が優れ
たＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料が提供でき
る。
発明によれば、少ない設備投資で済み、しかも工程が簡
便であることから、従来法よりも安価にＭｇ基複合材料
又はＭｇ合金基複合材料が製造できる。また、添加物が
無いため、複合材料内に不純物がなく、材料特性が優れ
たＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料が提供でき
る。
【図１】本発明に係る保護性ガスと非保護性ガスを集合
的に説明する概略図（ベン図）である。
的に説明する概略図（ベン図）である。
【図２】実施例１−１から１−１５に用いた製造装置全
体を示す断面図である。
体を示す断面図である。
【図３】本図のうち、(a) は強化材集合体を溶湯に全部
浸漬する状態を示す断面図、(b) は強化材集合体を半分
浸漬する状態を示す断面図である。
浸漬する状態を示す断面図、(b) は強化材集合体を半分
浸漬する状態を示す断面図である。
【図４】実施例２に使用したルツボと炉を示す断面図で
ある。
ある。
【図５】実施例２に使用した強化材集合体と炉を示す断
面図である。
面図である。
【図６】実施例２に使用したルツボと炉を示す断面図で
ある。
ある。
【図７】従来の溶湯鍛造法によるＭｇ基複合材料又はＭ
ｇ合金基複合材料の製造装置を示す断面図である。
ｇ合金基複合材料の製造装置を示す断面図である。
１ チャンバー ２ 真空ポンプ ３ 真空バルブ ４ ガス導入バルブ ５ ガス検知バルブ ６ 電気抵抗ヒーター ７ Ｍｇ又はＭｇ合金 ８ 鋼製ルツボ ９ 強化材集合体 １０ 操作棒 １１ ルツボ台 １２ 竪型電気抵抗炉 １３ ＣＯ2 ＋０．３％ＳＦ6 混合ガス １４ ガス導入管 １５ 純Ｍｇ溶湯 １６ 電気抵抗炉 １７ 冶具
Claims (5)
- 【請求項１】 強化材集合体内の気体を非保護性ガスと
し、該強化材集合体の少くとも一部をＭｇ又はＭｇ合金
溶湯に接触させることによって、この溶湯を前記強化材
集合体内に浸透させることを特徴とするＭｇ基複合材料
又はＭｇ合金基複合材料の製造方法。 - 【請求項２】 前記非保護性ガスが、Ｎ2 ガス、Ｏ2 ガ
ス、ＣＯ2 ガス、Ａｒガスのいずれか一つ又はそれらの
混合ガスを主成分とし、その合計量が強化材集合体内の
気体総量の９８容量％以上であり、その他の不純物ガス
のうち、ＳＦ 6 ガス及びＳＯ2 ガスの濃度が強化材集合
体内の気体総量に対して、各々０．１容量％未満である
ことを特徴とする請求項１に記載のＭｇ基複合材料又は
Ｍｇ合金基複合材料の製造方法。 - 【請求項３】 強化材集合体内の気体が、Ｎ2 ガス、Ｏ
2 ガス、ＣＯ2 ガスのいずれか一つ又はそれらの混合ガ
スを主成分とし、その合計量が上記強化材集合体内の気
体総量の９８容量％以上であり、その他の不純物ガスの
うちＳＦ6 ガス及びＳＯ2 ガスの濃度が強化材集合体内
の気体総量に対して、各々０．１容量％未満であり、前
記強化材集合体内への気体の流入を制限した状態で前記
強化材集合体の少くとも一部をＭｇ又はＭｇ合金溶湯に
接触させ、前記溶湯を実質的に加圧することなく前記強
化材集合体内に浸透させ、さらに、前記気体と前記溶湯
との反応により前記強化材集合体内を減圧状態とするこ
とでＭｇ又はＭｇ合金溶湯の浸透力を高めるようにした
ことを特徴とするＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材
料の製造方法。 - 【請求項４】 前記強化材集合体内への気体の流入を制
限する方法が、強化材集合体全体をＭｇ又はＭｇ合金溶
湯中へ浸漬するか、又は、前記強化材集合体を金型と該
溶湯で取り囲むことを特徴とする請求項３に記載のＭｇ
基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方法。 - 【請求項５】 前記強化材が、ホウ酸アルミニウムウィ
スカー、炭化ケイ素粒子、アルミナ短繊維又は炭素繊維
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記
載のＭｇ基複合材料又はＭｇ合金基複合材料の製造方
法。
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