JPS5919087A - カ−ボンメタル複合材の製造方法 - Google Patents
カ−ボンメタル複合材の製造方法Info
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- JPS5919087A JPS5919087A JP12833982A JP12833982A JPS5919087A JP S5919087 A JPS5919087 A JP S5919087A JP 12833982 A JP12833982 A JP 12833982A JP 12833982 A JP12833982 A JP 12833982A JP S5919087 A JPS5919087 A JP S5919087A
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- Japan
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- metal
- fiber
- mixture
- fibers
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C49/14—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the fibres or filaments
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
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。
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、ファイバーカーボン、ファイバーメタル、カ
ーボン粒、金属粒、金属炭化物粒またはこれらの混合物
とから成る金属カーボン複合材の製造方法に関する。以
下、本発明で呼ぶ「ファイバーＪｒｆＪｔ維状」「ワイ
ヤ、ロープ」「フィラメント」の語は、繊維、紡糸、単
糸と一般に呼ばれる形状構造のものであって、エンドレ
ス状のものまたはこのエンドレス状のものを所定長に切
断した細片をいう。
ーボン粒、金属粒、金属炭化物粒またはこれらの混合物
とから成る金属カーボン複合材の製造方法に関する。以
下、本発明で呼ぶ「ファイバーＪｒｆＪｔ維状」「ワイ
ヤ、ロープ」「フィラメント」の語は、繊維、紡糸、単
糸と一般に呼ばれる形状構造のものであって、エンドレ
ス状のものまたはこのエンドレス状のものを所定長に切
断した細片をいう。
在来、ファイバー（繊維状）カーボンまたはファイバー
メタルとを混合焼結した成形物体、繊維状のカーボンと
グラファイトとタールと繊維状のカーボンとグラファイ
トとタールとファイバーメタル、ファイバーカーボンと
グラファイト粒と金属粒とを混合して一体化したもの、
これらを任意に選択した割合で、放電焼結して、カーボ
ンメタル複合材が得られる。これらは、例えば特公昭第
４６−７５６８号に若干の実施例と考察所見が記載され
ている。
メタルとを混合焼結した成形物体、繊維状のカーボンと
グラファイトとタールと繊維状のカーボンとグラファイ
トとタールとファイバーメタル、ファイバーカーボンと
グラファイト粒と金属粒とを混合して一体化したもの、
これらを任意に選択した割合で、放電焼結して、カーボ
ンメタル複合材が得られる。これらは、例えば特公昭第
４６−７５６８号に若干の実施例と考察所見が記載され
ている。
例えば、炭素フィラメント原材料を不活性気流中で加熱
し、線引きをし、直径が約５ミクロン程度のカーボンフ
ァイバー（炭素繊維）トシ、オソン気中で加熱し、表面
酸化し、さらに適当な高温度に加熱して得たカーボンフ
ァイバー製品は、炭化物を生成するかまたは生成が難か
しい金属（合金を含めて金属と呼ぶ。）微粒と混合し、
焼結して外部表面に連通ずる連通気孔を有する高い割合
の気孔による空間率をもつ焼結物の成形体を得るこ定し
ていることが保証できるものを得るためには、これらが
、本質的に、焼結性が良好ではなく、むしろ低いもので
あり、また、焼結物はきわめて低い焼結体の曲げ強度で
あるから、これを改良しなければなら々い。グラファイ
トカーボンを主成分にした組成物は、その混合成分の種
類と混合比を、用途または焼結目的に応じて、任意に選
択しで定め、適用することができるが、いずれのグラフ
ァイトカーボン焼結体も、曲げ強度が、８００〜１００
０Ｋｇ７６１程度のものだけが得られたにすぎ々かった
。
し、線引きをし、直径が約５ミクロン程度のカーボンフ
ァイバー（炭素繊維）トシ、オソン気中で加熱し、表面
酸化し、さらに適当な高温度に加熱して得たカーボンフ
ァイバー製品は、炭化物を生成するかまたは生成が難か
しい金属（合金を含めて金属と呼ぶ。）微粒と混合し、
焼結して外部表面に連通ずる連通気孔を有する高い割合
の気孔による空間率をもつ焼結物の成形体を得るこ定し
ていることが保証できるものを得るためには、これらが
、本質的に、焼結性が良好ではなく、むしろ低いもので
あり、また、焼結物はきわめて低い焼結体の曲げ強度で
あるから、これを改良しなければなら々い。グラファイ
トカーボンを主成分にした組成物は、その混合成分の種
類と混合比を、用途または焼結目的に応じて、任意に選
択しで定め、適用することができるが、いずれのグラフ
ァイトカーボン焼結体も、曲げ強度が、８００〜１００
０Ｋｇ７６１程度のものだけが得られたにすぎ々かった
。
これらについて、さらに曲げ強度を改良する提案がなさ
れてはいるが、十分なものは、まだ得られない。
れてはいるが、十分なものは、まだ得られない。
本発明は、前記の現状にかんがみ、カーボンファイバー
とグラファイトとタールとを混合した焼結体とか、さら
に、メタルファイバーと金属とグラファイトとタールと
の混合した焼結体等を、これらの曲げ強度が５．０００
〜１０．０００ Ｋｙ／−程度に高めたものを製造する
方法を提供することを目的とする。
とグラファイトとタールとを混合した焼結体とか、さら
に、メタルファイバーと金属とグラファイトとタールと
の混合した焼結体等を、これらの曲げ強度が５．０００
〜１０．０００ Ｋｙ／−程度に高めたものを製造する
方法を提供することを目的とする。
本発明は、この目的を達成するために、在来方法では、
放電焼結に用いる前記の各種成分の粒度の重要性に着目
し、常に、直径が１ミクロン以下の粒として用いる。好
ましくは、直径が０．２〜Ｑ、３ミクロン程度の粒を用
いる。また、本発明は、カーボンファイバーとメタルフ
ァイバーの直径を、前記の粒子の直径に近い寸法で用い
る。また、焼結体を急熱急冷作用を加えて、メタルとカ
ーボンとを混合させる。また、金属であって炭化物を生
成しやすい傾向のものを用いるときには炭化物を生成１
７がたい金属を加える。また、微粒カーボン（グラファ
イト）を予め、炭化物を生成しない金属の微粒と混合し
カーボン微粒を金属で溶融被覆した混合粒を用いる。
放電焼結に用いる前記の各種成分の粒度の重要性に着目
し、常に、直径が１ミクロン以下の粒として用いる。好
ましくは、直径が０．２〜Ｑ、３ミクロン程度の粒を用
いる。また、本発明は、カーボンファイバーとメタルフ
ァイバーの直径を、前記の粒子の直径に近い寸法で用い
る。また、焼結体を急熱急冷作用を加えて、メタルとカ
ーボンとを混合させる。また、金属であって炭化物を生
成しやすい傾向のものを用いるときには炭化物を生成１
７がたい金属を加える。また、微粒カーボン（グラファ
イト）を予め、炭化物を生成しない金属の微粒と混合し
カーボン微粒を金属で溶融被覆した混合粒を用いる。
次に、若干の実施例について本発明を説明する。
実施例 １
第１図に示すように、タングステンのワイヤ８は、直径
０５ミクロンで、他のワイヤ９は、直径１５ミクロンの
銅・グラファイトから成シ、これらの両ワイヤ８と９を
急速加熱昇温し、ダイス２を通し矢印方向に引く。ワイ
ヤ９は、銅の微粒（直径１ミクロン） ５５ ｖｏＩ！
％とグラフアイｉ・の微粒（直径０．８ミクロン）残υ
ｖｏｌ！％とを放電焼結し直径１５ミクロンにし伸線し
たものである。タングステンワイヤ８０周に銅・グラフ
ァイトワイヤ９を、少なくとも、それぞれのワイヤを１
個以上を重ね、加熱には、例えば回路５を設けて、ワイ
ヤの通過時に通電もしくは放電し加熱する。
０５ミクロンで、他のワイヤ９は、直径１５ミクロンの
銅・グラファイトから成シ、これらの両ワイヤ８と９を
急速加熱昇温し、ダイス２を通し矢印方向に引く。ワイ
ヤ９は、銅の微粒（直径１ミクロン） ５５ ｖｏＩ！
％とグラフアイｉ・の微粒（直径０．８ミクロン）残υ
ｖｏｌ！％とを放電焼結し直径１５ミクロンにし伸線し
たものである。タングステンワイヤ８０周に銅・グラフ
ァイトワイヤ９を、少なくとも、それぞれのワイヤを１
個以上を重ね、加熱には、例えば回路５を設けて、ワイ
ヤの通過時に通電もしくは放電し加熱する。
こうして得たワイヤ３は、タングステン・銅・グラファ
イト複台体ワ・ｆヤ３を形成する。タングステンワイヤ
の割合が３０ｖｏｌ！％である場合、複合体ワイヤ３ば
、その密度が理論値（空間を生じない場合につい−〔い
つ。）の９３係であり、抗折力は、３５０℃で５．６０
０ Ｋｙ／ｃＪであった。
イト複台体ワ・ｆヤ３を形成する。タングステンワイヤ
の割合が３０ｖｏｌ！％である場合、複合体ワイヤ３ば
、その密度が理論値（空間を生じない場合につい−〔い
つ。）の９３係であり、抗折力は、３５０℃で５．６０
０ Ｋｙ／ｃＪであった。
この複合材を、スライディングスイッチとして利用した
場合の耐用期間け、通常のタングステン３５ｗｔ％の銅
・タングステン合金製のもののそれと比較して、約５倍
の期間であった。す々わち、本発明によるもの１は、き
わめて顕著に、各成分組成だけから成るものよりもきわ
めて良好なものが得られた。
場合の耐用期間け、通常のタングステン３５ｗｔ％の銅
・タングステン合金製のもののそれと比較して、約５倍
の期間であった。す々わち、本発明によるもの１は、き
わめて顕著に、各成分組成だけから成るものよりもきわ
めて良好なものが得られた。
実施例 ２
グラファイトとタールとの混合物から成るワイヤを不活
性気体中で、約１６００℃で焼成して形成した直径が０
８ミクロンのカーボンファイバー７０ ｖｏｗ係と、グ
ラファイト粒の直径が０．５ミクロンのものを１８ ｖ
ａｔ俤とタール６ ｖｏｌ！俤とで、第２図に側面を示
すように、前記のカーボンファイバー０８のワイヤ周に
混合したものを塗着する。前記の混合タール中に直径１
０ミクロンのアルミニウム粒を、タールとほぼ同１１ｖ
ｏＩ！４を、添加混合したタールを用いる。このグラフ
ァイト粒０９、タールとアルミニウム混合物０７とカー
ボンファイバー０８との均一混合物を放電焼結し焼成し
たものｌは、その抗折力が１９．ＯＯＯｈ／ｃＪであっ
た。
性気体中で、約１６００℃で焼成して形成した直径が０
８ミクロンのカーボンファイバー７０ ｖｏｗ係と、グ
ラファイト粒の直径が０．５ミクロンのものを１８ ｖ
ａｔ俤とタール６ ｖｏｌ！俤とで、第２図に側面を示
すように、前記のカーボンファイバー０８のワイヤ周に
混合したものを塗着する。前記の混合タール中に直径１
０ミクロンのアルミニウム粒を、タールとほぼ同１１ｖ
ｏＩ！４を、添加混合したタールを用いる。このグラフ
ァイト粒０９、タールとアルミニウム混合物０７とカー
ボンファイバー０８との均一混合物を放電焼結し焼成し
たものｌは、その抗折力が１９．ＯＯＯｈ／ｃＪであっ
た。
実施例 ３
グラファイト粒の直径が０５ミクロンのものを４０ｖａ
ｔ ％と、直径が１０ミクロンの銅の粒を４０ｖｏｔ！
％と、タール２０ｖｏＩ！４の均一分散混合物から成る
線状物を放電焼結し、１６００℃で焼成したものを、さ
らに、直径１ミクロンの粒に相当する寸法以下の細片に
し、カーボンファイバー （！： 銅７アイバーととも
に混成装着したものを、所定の温度まで急速に加熱して
焼結したもの、例えば銅の溶融温度直上に急速昇温加熱
し、きわめて短時間で焼結し、銅カーボン粒６から成る
もの１を、第３Ａ図に示した。これの粒６の一部拡大図
を第３Ｂ図に示した。銅塊４にグラファイト粒の直径が
異なる粒０９゜１８または１９をそれぞれ分散含有する
もとの粒は、もとの形態を維持した銅粒固着体粒６を形
成する。
ｔ ％と、直径が１０ミクロンの銅の粒を４０ｖｏｔ！
％と、タール２０ｖｏＩ！４の均一分散混合物から成る
線状物を放電焼結し、１６００℃で焼成したものを、さ
らに、直径１ミクロンの粒に相当する寸法以下の細片に
し、カーボンファイバー （！： 銅７アイバーととも
に混成装着したものを、所定の温度まで急速に加熱して
焼結したもの、例えば銅の溶融温度直上に急速昇温加熱
し、きわめて短時間で焼結し、銅カーボン粒６から成る
もの１を、第３Ａ図に示した。これの粒６の一部拡大図
を第３Ｂ図に示した。銅塊４にグラファイト粒の直径が
異なる粒０９゜１８または１９をそれぞれ分散含有する
もとの粒は、もとの形態を維持した銅粒固着体粒６を形
成する。
こうして最小限必要方短時間（場合によっては瞬時）急
速加熱をし、混合組成物を圧着焼結し、粒間拡散を十分
に行うことなく急速冷却したものは、それぞれのファイ
バーまたは粒の特性を全くなくすることなく、また炭化
物を生成することなく、混合物固着による複合物体が得
られる。
速加熱をし、混合組成物を圧着焼結し、粒間拡散を十分
に行うことなく急速冷却したものは、それぞれのファイ
バーまたは粒の特性を全くなくすることなく、また炭化
物を生成することなく、混合物固着による複合物体が得
られる。
第４図では、一つの複合モデルの断面を示す。
例えば、タングステンファイバーのワイヤ１５の周に、
炭化物を生成しない銅層１４を形成し、最外１礒１６に
銅塊にグラファイト粒を分散含有した（第３Ｂ図に示し
た層６のような）混合組成物から成る複合体が得られる
。タングステンは炭化しないで残存し、その高い抗折力
と強度を維持し、銅はその特性を失うことなく銅・グラ
ファイト混合物体の層１６の中間に銅層１４を、中心層
１５と最外層１６とを密接に固着し、理論値と同じ密度
を示すように一体固化し、一つの複合体を得ることがで
きる。
炭化物を生成しない銅層１４を形成し、最外１礒１６に
銅塊にグラファイト粒を分散含有した（第３Ｂ図に示し
た層６のような）混合組成物から成る複合体が得られる
。タングステンは炭化しないで残存し、その高い抗折力
と強度を維持し、銅はその特性を失うことなく銅・グラ
ファイト混合物体の層１６の中間に銅層１４を、中心層
１５と最外層１６とを密接に固着し、理論値と同じ密度
を示すように一体固化し、一つの複合体を得ることがで
きる。
第４図に示すモデルのもの′またはその応用例のものは
、それ自体が有用であるが、口承したような同心円的な
断面を示すものを製造するのは、多くの場合、容易にで
きるものではない。しかし、このような組成断面のもの
を、高温加熱をし線引きをし別の性質の複合材を所望す
る場合、例えば、高温という温度と維持時間の選定、線
引方法、添加混合物の種類によって、異なるものが得ら
れる。
、それ自体が有用であるが、口承したような同心円的な
断面を示すものを製造するのは、多くの場合、容易にで
きるものではない。しかし、このような組成断面のもの
を、高温加熱をし線引きをし別の性質の複合材を所望す
る場合、例えば、高温という温度と維持時間の選定、線
引方法、添加混合物の種類によって、異なるものが得ら
れる。
また、例えば、中心部１５を銅カーボン混合体ファイバ
ーで構成し、中間層１４をタングステン炭化物とタング
ステン混合被覆層とし、最外層１６をタングステン・銅
合金層妬替えるととＫよっても、異方る性質の複合材を
得ることができる。用途と目的に応じ、任意に選択した
組成物を組合せで、多様な複合体を得ることができる。
ーで構成し、中間層１４をタングステン炭化物とタング
ステン混合被覆層とし、最外層１６をタングステン・銅
合金層妬替えるととＫよっても、異方る性質の複合材を
得ることができる。用途と目的に応じ、任意に選択した
組成物を組合せで、多様な複合体を得ることができる。
前記の金属、すなわち、アルミニウム、銅のほかに炭化
物を生成し難い金属として、金、銀、ニッケル、マンガ
ン、コバルト、銅ニッケルその他の金属を適用すること
ができ、焼結温度で炭化物を生成しやすい金属として、
ジルコン、チタン、モリブデン、クロムその他の金属を
、さらに条件によっては、鉄、クロム、錫、鉄ニッケル
、鉄クロムなどが、いしれかの側に利用することができ
る。
物を生成し難い金属として、金、銀、ニッケル、マンガ
ン、コバルト、銅ニッケルその他の金属を適用すること
ができ、焼結温度で炭化物を生成しやすい金属として、
ジルコン、チタン、モリブデン、クロムその他の金属を
、さらに条件によっては、鉄、クロム、錫、鉄ニッケル
、鉄クロムなどが、いしれかの側に利用することができ
る。
ずでに説明したように、カーボンファイバー、メタルフ
ァイバー、金属粒、炭素粒、金属炭化物のファイバーも
しくは粒をもって、ワイヤを主として、これらと用途目
的に対応したカーボンと金属との混合組成物体と、それ
ぞれを、任意に選定した組合せをしたもので、焼結複合
体を製造し、Ｏ例えば、板、棒、線、成形体を、例えば
放電焼結 ３法などによって成形し、さらに、並列し、
絡着し、ローブ状配列、板層積重などをし、密着し焼結
するなどの方法によって、所望の性質の複合材を形成す
ることができる。
ァイバー、金属粒、炭素粒、金属炭化物のファイバーも
しくは粒をもって、ワイヤを主として、これらと用途目
的に対応したカーボンと金属との混合組成物体と、それ
ぞれを、任意に選定した組合せをしたもので、焼結複合
体を製造し、Ｏ例えば、板、棒、線、成形体を、例えば
放電焼結 ３法などによって成形し、さらに、並列し、
絡着し、ローブ状配列、板層積重などをし、密着し焼結
するなどの方法によって、所望の性質の複合材を形成す
ることができる。
これらの複合羽は、導電性、耐摩耗性、高い抗折力を有
し、また耐食性を有するものも、これらの性質による高
い耐用性を維持するものも得ることができる。
し、また耐食性を有するものも、これらの性質による高
い耐用性を維持するものも得ることができる。
第１図は本発明の一実施例の側面断面図、第２図は他の
応用実施例の積層側面図、第３Ａ図は銅カーボン焼結体
の一部拡大断面粒組織図、第３Ｂ図は第３人図の一部拡
大断面粒組織図、第４図は本発明の一例示モデル断面図
。 １・・・複合材 ２・・・線引きダイス３・・
・生成した複合材 ４・・・地、マ） ＩＪクス、銅５
・・・回路 ６・・・焼結体の粒０７、０Ｂ
・・・複合体の層 ０９、１８．１９ ・・・カーボン（グラファイト）
１５・・・中心部 １４・・・中間層１６・・
・表層、最外層 特許出願人 株式会社 井上ジャパックス研究所代理
人 弁理士 中 西 −
応用実施例の積層側面図、第３Ａ図は銅カーボン焼結体
の一部拡大断面粒組織図、第３Ｂ図は第３人図の一部拡
大断面粒組織図、第４図は本発明の一例示モデル断面図
。 １・・・複合材 ２・・・線引きダイス３・・
・生成した複合材 ４・・・地、マ） ＩＪクス、銅５
・・・回路 ６・・・焼結体の粒０７、０Ｂ
・・・複合体の層 ０９、１８．１９ ・・・カーボン（グラファイト）
１５・・・中心部 １４・・・中間層１６・・
・表層、最外層 特許出願人 株式会社 井上ジャパックス研究所代理
人 弁理士 中 西 −
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ファイバーメタル、ファイバーカーボンまたはこ
れらの混合体と金属粒もしくけカーボン粒とから形成す
るカーボンメタル複合材の製造において、ファイバー状
、紡糸状、ワイヤ状、ロープ状、フィラメント状もしく
はこれらの形状を組合せをした形状の微細直径のカーボ
ンファイバー、同様な形状の微細直径のメタルファイバ
ーまたはこれらのカーボンファイバーとメタルファイバ
ーとを混合した微細直径のファイバー組成物体の類と、
カーボンのもり、 ＜はメタルのまたはこれらカーボン
とメタルとの混合体の微粒の類と、複合材の用途に適す
るように前記のそれぞれの類に属するものの中から各類
の少なくとも一種以上のものを任意に選択して所定の割
合で混合し均一分散をさせた混合組成物を高密度に焼結
させ、その際焼結温度忙急速加熱し次に急速冷却をし圧
着成形す０ることを特徴としたカーボンメタル複合相の
製造方法。 ２ ファイバーメタル、ファイバーカーボンまたはこ
れらの混合体と金属粒とカーボン粒とから形成するカー
ボンメタル複合材の製造において、焼結成形前に混合す
るカーボン、メタル、カーボンとメタルの混合体の微粒
の直径またはカーボンファイバー、メタルファイバー、
カーボンとメタルとのファイバーを混合した微細直径の
ファイバー組成物体の微細直径が、１ミクロン以下のも
のも用層る特許請求の範囲第１項に記載のカーボンメタ
ル複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12833982A JPS5919087A (ja) | 1982-07-24 | 1982-07-24 | カ−ボンメタル複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12833982A JPS5919087A (ja) | 1982-07-24 | 1982-07-24 | カ−ボンメタル複合材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5919087A true JPS5919087A (ja) | 1984-01-31 |
Family
ID=14982349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12833982A Pending JPS5919087A (ja) | 1982-07-24 | 1982-07-24 | カ−ボンメタル複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5919087A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1982
- 1982-07-24 JP JP12833982A patent/JPS5919087A/ja active Pending
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5244748A (en) * | 1989-01-27 | 1993-09-14 | Technical Research Associates, Inc. | Metal matrix coated fiber composites and the methods of manufacturing such composites |
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