JPS582273A - 炭化ケイ素ホイスカ−複合物における改良 - Google Patents

炭化ケイ素ホイスカ−複合物における改良

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JPS582273A
JPS582273A JP57103693A JP10369382A JPS582273A JP S582273 A JPS582273 A JP S582273A JP 57103693 A JP57103693 A JP 57103693A JP 10369382 A JP10369382 A JP 10369382A JP S582273 A JPS582273 A JP S582273A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭化ケイ素補強複會材料に閤し、さらに詳しく
は炭化ケイ素ホイＪカー（ひけ結晶）が複合材料のマト
リックスぢゆうに均一に分散訃よび（を九は）分布して
いる複合材料の製造＠＊よび得られる物品に関する。
多年にわ九り、金属、ｆラステツタ、および他の媒体、
および低強度材料を炭化ケイ素ホイスカーで補強で暑る
ことが認められて！友、これらのホイスカーは、粉末の
金属１また鉱プラスチックと混合して複合材料を形成す
る小繊維である。
カトラー（Ｃｕｔ量ｏｒ　）　　の／２７３都１月−り
日付の米１１４１許第３７ｊ≠０７４　奇に教えられて
いるように、米製造の捨てる副生物であるコークス化し
喪章がらを反応させるような熟知の方法によって炭化ケ
イ素ホイスカーは得られる。
異方性を有する繊維であるホイスカーは、他の材料の機
械的性質を着しく補強し放電するのに使われる性質を有
している。
これらのホイス會−ｔ＊Ｍする利点はよき知すれている
が、その初期アグロメレーＶ曹ン状態によってこれらの
ホイスカーと他の物質を遍ｍＫ混合することは著しく困
難である。アグロメレーシツンしたホイスカー塊を他材
料と混合ｊると、低機械強変の不均一複合物を生じる。
ホイスカー補強の最大の利点ｔ−−成する丸めには、ホ
イスカーをマトリックス材料ぢゆうに十分に均一に分散
および（ｔたは）分布する必要がある。このような分散
はホイスカーに実質的破ｍを与えることなく十分脱アグ
ロメレーシ■ンし混合することを必要とする。
ホイ平カーをマトリックス材料および重合体結合剤を含
む非極性鋳銅と混合すると、ホイスカーｔ−トリフ）ス
様にばらばらに分布させることができると、従来技術で
教えられてきた。このような教示は、／り了／年３月３
０日付の米国特許第≠、２ｊ’？、／／コ号にみられる
。
米Ｓ特許第≠、２３り、７７２号は、均−複合物を達成
できると主張しているが１本発明のすぐれた機械的性質
を有する材料（所定のホイスカー含量に対し）を提供す
るには上記均一性は十分ではない。九とえば、　ＳＬＣ
ホイス自−２０容量Ｓｔ含む、２０．．２４Ｉｔアル電
ニウム複合物に対し、上記特許は、ｊま≠ｋｐｓｌ　　
の最終引張強さを挙げているが１本機合物は約／　００
　ｋｐｓｌ　　の最終引張強さく自然に時効焼もどしで
）を有する。
別のいい方をすると２章−轡許縞弘、コｊり、１１２号
は混合前のホイスカー塊の脱アゲａメレーシーンを教示
していす、これはアグロメレートｌ會む複合物を生成す
る作用をもつ。このアダロメレートは機械的性能を著し
く傷つける。
アグロメレーシ璽ｙＬ、九ホイスカーを高極性濤剤で処
理し、溶媒和し九塊を脱アダロメレー７１ンスラリーに
摩砕することによって、アグロメレーシーンしたホイス
カー塊ｔＳ合前に脱アグロメレーＶｗンできることが、
本発明により見出され九。アルコール、水、−ロダン化
炭化水素はこの目的に良好な極性溶剤である。これらの
直接に荷電した溶剤は、アグロメレーシ１ンした塊の静
電的に荷電したホイ・カーを中和する能力のために、・
作用すると考えられる。この中和は次のスラリーの摩砕
でホイスカーを分離、すなわち脱アグロメレーシ１ン゛
する。
脱アグロメレーションしたホイスカーの極性溶剤スラリ
ーを粉末アルミニウムのようなマトリックス材料と混合
すると、アグロメレートを含んでてない高度に均一な、
均一に分散したホイスカー複合物が得られる。脱アグロ
メレーションＬ九ホイスカーは予めの脱アグロメレーシ
ツンのタメに。
マトリックス材料との混合が容易である。
非極性溶剤による処理Ｆｉホ・イスカー塊の溶媒和によ
り混合を助けるのに有用であり得るが、極性溶剤の使用
により達成される高度の均一性を与えず、また了グロメ
レート會除去しない。これは電荷の中和および摩砕を経
るホイスカーの予めの脱アクロメレーションが達成され
ないからである。
上配脱アゲａメレーシ１ン法は、著しく高い最終強ｌの
アルミニウム複合物を生ピ喪。これははじめてのことで
あって、　／　００　ｋｐｓｌ　　の最終強度に近づく
了ルミニウムおよび炭化ケイ素ホイスカー複合物を確実
にうることができた。
本発明はマ）　ｌ）ツクス材料とこれに補強を与えるた
めこのマトリックス材料ぢゆうに実質上均一に分散１分
布した多数の脱アグロメレーシ曹／した炭化ケイ素ホイ
スカーとからなる実質上均一の複合材料に関する。
「ホイスカー」の用語はここで明らかにしまたは提案す
る方法によってマトリックス内に均一に分散できる繊維
を九は粒子またはその混合物を意味すると定義される。
本発明に於て、（ａ）炭化ケイ素ホイスカーの脱アグロ
メレーク１ンしたスラリーを形成し、　（ｂｌ　４　該
脱アグロメレーシｇ／したホイスカースラリーをマトリ
ックス材料の粉末またはスラリーと混合して当該マトリ
ックス材料内に実買上均−に分散したホイスカーの混合
物を形成し、（Ｃ）乾燥複合混合１を形成する方法によ
って、当該複合材料が得られる。
ついで乾燥接合混合物をビレットに形成し、このビレッ
トをさらに押出し、鍛造１機械加工などして製品を形成
できる。
アルコール、水、ｔたはハロゲン化炭化水素のような極
性溶剤ｔホイスカー塊の税アグロメレーシ１ンしたスラ
リーの形成に使う必要があり２またホイスカーと１トリ
ツクス材料の混合を容易にするためにマトリックス材料
のスラリーの形成ニも使用できる。
当該マトリックス材料はアルばニウム、マクネシウム、
チタン、亜鉛、スズ、鉄、ニッケル、水銀、７７チ七ン
、鉛、鋼、′！たけその合金、ガラス、ｆラスチック、
セラミックなどであることがで舞　う 複合−を製造する場合、１合物の全容量の０．００／〜
ｊＯ容量−のおよその範囲で炭化ケイ素ホイスカーを添
加できる。好ましくは、ホイスカー約３−２！；容量ｑ
ｉをマトリックスに添加する。
本発明の目的は、炭化ケイ素ホイスカー補強を有するマ
トリックス材料の複合物からなる製造物品および放臭法
を提供することにある。
本発明の別の目的はマトリックス内に実質上均一に分布
および（ｔたは）分散している脱アグロメレーシｌンし
た炭化ケイ素ホイスカー補強を有するマトリックス材料
の複合物を提供するととにある。
本発明のこれらのおよび他の目的は１次の絆細な記載か
ら一層よく理解され、明らかとなろう。
一般的にいって１本発明は炭化ケイ素ホイスカーをマト
リックス材料と混合前に、炭化ケイ素ホイスカーのアグ
ロメレーシ１ノし九ｍｔ脱７／”メレーシヲンする方法
（および得られる製造物品）に関する。混合すると、ア
グロメレートを輿質上含まないマトリックス材料と炭化
ケイ素中イスカーとの混合物が形成される。得られる混
合物はマトリックス内に実質上均一に分散および（また
Ｆｉ）分布したホイスカーを有ｆる。
Ｉ［７図に１本発明の流れ図が示されている。
転化米からから得られた炭化ケイ素ホイスカーは、一般
にアグロメレーシ冒ンした状態にある。
流れ図のブロック（ロ）に従い、ホイスカー２０〜２０
０９をｎ−ブタノールを念は他の同等の極性溶剤７３０
−に添加する。／％　ａ　Ｉｆン化炭化水素たとｔは塩
化メチレ／ｌたは塩化エチレン、アルコール＋とｔばｔ
ｅｒｔ−ブタノール、水のような炭化ケイ素と反応しな
いどのような極性溶剤も使用できる。
上記混合物を約３０分かきまぜる。
スラリーヲ？−ル１ルに入れ、約７時間摩砕する。
得うれる脱アグロメレーシ冒ンシタホイスカースラリー
を、ブロック１２に従ってマトリックス材料、たとえば
アル２ニウム試料約ｉ、ｏｏｏ　〜／、２００／ｉと混
合する。
アルミニウム粉末は乾燥粉末としてホイスカースラリー
と混合でき、ｔたはブロック１４に示し友ようにホイス
カースラリーの類似のスラリー（ｎ−ブタノール中すア
ルンニウム粉末）形で混合テキル、アルミニウムスラリ
ーをつくるためＫＶｉ。
ｎ−ブタノール約ｊ００１ｄをアルミニウム粉末中にか
きまぜて入れる。　　　　゛ ホイスカーとアルミニウムの混合（ブロック１２）は、
この混合物を約−分かきまぜることにより遂行される。
ついで、上記混合物を乾燥炉のなかに実質上すべての溶
剤（ｎ−ブタノール）が蒸発するまで入れることによっ
て、ブロック１３に従い混合物からｎ−ブタノール溶剤
を蒸留し、ｔたは乾燥する。
ついで、乾燥し九複合混合物をブロック１５に従い、ピ
レン）Ｋ形成する。３．乙、を九は１２インチ直径の円
筒形ダイスｆｆｉを内張抄し、底端上にカーメンプラグ
を取付ける。ダイス型およびダイス型担体ｔ−接地する
。上記複合混合物を適当な大きさのグラスチック袋に入
れ１袋をダイス型のなかへ下げ１袋を切って上記粉末を
ダイス型のなかへ放出する。ダイス型が複合混合物の正
確な重量を含むまで、このゾロ竜スをくり返す。別のカ
ーメンプラグをダイス型の頂部につけ、つめたダイス型
をホットブレスの真空室の内側に入れる。
真空室を密封し、／、０００ｉクロンの真空を達成させ
、当該部屋を大気に対しブリードさせる。プレスラムを
カーメンプラグの頂上に置き、−纏にする。加熱サイク
ルを開始するとき、当該部屋會約２００ミク」ンまたは
それ以下に再排気する。
円筒型ビレットがコン・ダクト化されるまで、つめたダ
イス型を時間一温度一圧カサイクルにかける。
コン・ダクト化ビレットを室温に冷し、ダイス型から出
す。
複合材料のビレットは炭化ケイ素ホイスカー０．００／
　〜ｊＯＳ　（接置で／ヲ、さらに詳しくは全容置の約
ｊ−２３チのＳｔＣヲ含むことができる。
このビレノトヲブロソク１６に従い押出、鍛ｍ。
機械加工などできる。
ついで、当業者に既知のように形成生成物を熱処理して
所望の性質を得る。
上記方法に従い、すぐれた機械的強さの複合物が可能で
あろう第１表は３種のアル２ニウム試料の引張性を示し
　第１の試料は第７図に示したものと類似の方法でつく
ったアルｊ＝ウム合金およびホイスカー膿合物に対する
ものである。非極性溶剤（ヘプタン）１ｋｎ−ブタノー
ルの代りに使つ九。第２の試料は第１図に示した拳法に
従いつくったアルミニウム複合物に対するもので、第３
の試料は未補強アルミニウムに対するものである。
第１表かられかるように１本発明に従い製造した複合′
＠（試料番号２）は、約り０ｋｐｓｌ　　の最終引張強
さを含めすぐれ九機械的性質を有している。
試料番号／およびλの拡大断面（ｘｌｏ（１））ｋ夫々
第２ａ図、第２ｂ図に示す。
第２ａ図は、混合工程に非極性溶剤の便用はホイスカー
塊を有効に脱アグロメレーシ１ンできないことを示して
いる。これＦｉ、！１．合材料が炭化ケイ素アグロメレ
ートｒＡＪでみちているからである。
これらのアグロメレート「＾」ハ、この試料（番号／）
が第２ｂ図に示した試料番号２と同じ高い機械的強度を
達成しない事実の原因である。
：１〜　・　・ 試料番号λの断面かられかるように、この複合物は脱ア
グロメレーシーンした炭化ケイ素ホイスカーの奥買上均
−な分散を含むマトリックス全盲している。この均一性
が試料番号−のすぐれた機械的性質の理由である。
第２表は従来の蟲該技術（米国特許 第≠、２３乞、／／λ号）Ｋ比較し１本発明の生成物の
実質的改良を示すものである。
上記の教示は、嶺業者罠有利なように変形できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は１本発明の方法の流れ図である。 第、２ａｌ１１１は、非極性（へ！タン）溶剤により生
成したアグロメレーシ冒ンし友炭化ケイ素ホイスカーと
混合した１トリツクス材料の拡大断面図である。 第２ｂ図は、第１図に示した方法に従って脱アｙ　ａ　
）　ｖ　−７＊　！／　Ｌ九炭化ケイ票ホイスカーヲ混
合したマトリックス材料の拡大断面図である。 ＦＩＧ、２ａ ＦＩＧ、２ｂ ＦＩＧ二１

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　　マトリックス材料とこれを補強するために骸
    マトリックス材料ぢゆうに実質上均一に分散および分布
    している多数の脱アグロメレーシ■ンした炭化ケイ素ホ
    イスカーとからなる奥買上均−な複合材料。
  2. （２）　　皺マトリックス材料がアルミニウムＳマグネ
    ンウム、チタン、鉛、亜鉛、スズ、鉄％墨ツケル、銅、
    アンチ毫ン、水銀、およびその合金からなる群から選ば
    れる特許請求の範８（１）記載の複合材料。
  3. （３）　　該マトリックス材料がガラス、−１９ｊツク
    。 プラスチックからなる群から遥ばれる特許請求の範囲（
    １）記載の複合材料。
  4. （４）　　該マトリックス材料がアル（ニウムまたはそ
    の合金であり、該炭化ケイ素ホイスカーが該複合材料の
    全容量の約ｏ、ｏｏｉ〜ｊＯ容量−を構成している特許
    請求の範■（１）記載の複合材料。
  5. （５）該炭化ケイ素ホイスカーが該複合材料の全容量の
    約、、２ｊ容量−を構成している特許請求の範囲（４）
    記載の複合材料。
  6. （６）該炭化ケイ素ホイス★−が諌複会材料の全容量の
    約！容量ＩＩｔ構成している特許請求の範■（４）記載
    の複合材料。
  7. （７）　　（ａ）　炭化ケイ素ホイスカーの脱アグロメ
    レーＶ薗ンし九スラ曽−を形成し、　（ｂ）この脱アダ
    ロメレーＶｗンし九ホイスカースラリーとマトリックス
    材料の参車を九はメチリ−と１會して４１鋏マ）ｌック
    ス材料内の実質上均一に分散し九本イスカーの温金物を
    形威し、　（Ｃ）乾燥した複合混合物を得る方法から得
    られる補強の脱アグロメレ−り曹ンし九炭化ケイ嵩ホイ
    スカーの集質上均−な分布を有している複合材料。
  8. （８）　　（ａ）アグロメレーシ■ンし良炭化ケイ素ネ
    イスカーを脱アダロメレーク曹ンし、　（ｂ）脱アダロ
    メレーシ冒ンし友中イス書−とマトリックス材料とを温
    合して癲該マ）ψツタス材料内に夷、質よ均−に分散し
    たホイスカーの混合物を形成することを特徴とする。実
    質上均一に分布している脱アグロメレーシ曹ンした炭化
    ケイ素ホイスカーの補強マトリックスを含んでいる複合
    材料の製造法。
  9. （９）　　アルきニウムマトリックスとこれを補強する
    ため壱該アルミニウムマトリックスぢゆうに奥買上均−
    に分散および分布している多数の脱アグロメレーシ１ン
    シ九炭化ケイ素ホイスカーとからなる実質上均一な複合
    材料。 ａｌＯ当該マトリックス材料がアル建ニウムま九はその
    合金であり、当該炭化ケイ素ホイスカーが当該複合材料
    の全容量の約０．００／〜ｊＯ容量−を構成している特
    許請求の範囲（９）紀−の複合材料。
JP57103693A 1981-06-16 1982-06-16 炭化ケイ素ホイスカ−複合物における改良 Granted JPS582273A (ja)

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