JPS59205464A - 金属複合材料用ウイスカ− - Google Patents

金属複合材料用ウイスカ−

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JPS59205464A
JPS59205464A JP7969683A JP7969683A JPS59205464A JP S59205464 A JPS59205464 A JP S59205464A JP 7969683 A JP7969683 A JP 7969683A JP 7969683 A JP7969683 A JP 7969683A JP S59205464 A JPS59205464 A JP S59205464A
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JP
Japan
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whiskers
whisker
metal
silicon nitride
silicon carbide
Prior art date
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Pending
Application number
JP7969683A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Tanaka
稔 田中
Kazuhisa Niwano
庭野 一久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tateho Chemical Industries Co Ltd
Original Assignee
Tateho Chemical Industries Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tateho Chemical Industries Co Ltd filed Critical Tateho Chemical Industries Co Ltd
Priority to JP7969683A priority Critical patent/JPS59205464A/ja
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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】 本発明は金属複合材料に複合される窒化珪素ウィスカー
もしくは炭化珪素ウィスカーの表面上にニッケル、銅な
どの金属の被膜をコーティングした金属複合材料用ウィ
スカー[9する。
ウィスカーはひげ状結晶とも呼ばれるように針状の単結
晶で、金属、金属酸化物、金i炭化物、金属窒化物、金
属はう化物よ、りなるものがある。このうち、窒化珪素
ウィスカー、炭化珪素ウィスカーは耐熱衝撃性、耐熱性
、耐酸化性、耐薬品性などの点で非常にずぐれ、かつ結
晶内の転位欠陥等が皆無に近く、機械的性質がバルク結
晶よりも桁違いに高い数値を示し、金属、プラスチック
、セラミックス等のマトリックス中に補強用繊維として
複合されるなど応用範囲がきわめて広いものである。
しかしながら、窒化珪素lウィスカー、炭化珪素ウィス
カーとも応用面での研究が進むにつれて、マトリックス
相である金属に対する強化相であるウィスカーのぬれ性
の改善向上が望まれている。
一般にセラミックのぬれ性向上をはかる手段の1つとし
ウィスカーの表面コートが考えられ、表面コートの方法
としてはPVD法、CVD法、スパッター法などが試み
られているが、コスト的に高く、しかも量産的な方法で
はない。また、表面コートの方法として無電解メッキ法
も公知ではあるが、セラミックスへの適用はヒラミック
の粉粒状物及び基板に対するものであり、応用例として
はセラミックコンデンザをはじめ、各種セラミック電子
部品の電極と、配線基板およびハイブリッドIC用の厚
膜抵抗をはじめとする膜機能素子などがあるが、その目
的は電気的及び磁気的性質の付与に限られている。
本発明は−[述の点に鑑みなされたものであって、:/
1ヘリックス相である金属とのぬれ性を改善向上させて
相互の接合力を高める目的で無電解メッキ法によってN
i、Quなどの金属を表面にコー1へした窒化珪素ウィ
スカーもしくは炭化珪素ウィスカーを初めて提供しよう
というものC′あり、FRM(繊維強化金属)の高強度
化、高弾性化に役することが期待されるものである。
以下、本発明の描或について説明Jる。
ずなわら、本発明の構成要旨とするところは、窒化珪素
ウィスカーもしくは炭化珪素ウィスカーの表面上にニッ
ケル、銅などの金属がコー1へされた金属複合月料用ウ
ィスカー、である。
かかる発明の金属複合材料用ウィスカーは具体的には窒
化珪素ウィスカーもしくは1災化珪素ウイスカーを無電
解メッキ浴に浸漬し、同メッキ浴を構成(るNiやC1
の金属塩の水溶液から還元剤によって前記ウィスカーの
表面上にN1やCLIの金属を析出させることにより製
造される。
この無電解メッキ法により窒化珪素ウィスカーもしくは
炭化珪素ウィスカーの表面上にNi1Cuをコーティン
グした場合は、 (1)被メッキ体の形状に関係なく、表面各部へ均一厚
さのメッキができる、(2)ピンホールの少ない任意の
厚さのメッキができる、(3)金属面上だ【プではなく
、非金属面上にもメッキ可能である、など無電解メッキ
の特徴が前記ウィスカーに反映されることになる。
ここで、無電解メッキの工程について説明すると、 a)被メッキ体である窒化珪素ウィスカーもしくは炭化
珪素ウィスカーの洗浄および水洗、b)エツチング、C
)触媒化処理および活性化処理、d)無電解メッキ、の
順序で処理する。
具体的には、b)のエツチングには重クロム酸、リン酸
などが用いられることもあるが、一般的には硫酸水溶液
45〜eo vol、%液で、10〜60分間処理され
る。この場合、窒化珪素ウィスカーも炭化珪素ウィスカ
ーも酸におかされ)ないので、この工程を省1t8Tl
ることもできるが、ウィスカー製造に用いた触媒などを
除去しウィスカーそのものを精製J−るのに効果的であ
る。
C)の触媒化処理は、一般的には塩酸酸性の塩化第1ス
ズ水溶液で、塩化第1スズ20〜40 Q/ノ、塩酸1
0〜20cc/ I T”  400〜500 dll
12/ 1の面積の処理ができ、活性化処理は触媒化処
理のみではメッキの析出が困難であるため、これを活性
化するためにおこなわれ、通常、塩化パラジウム0.1
〜0.3g/ノを用いる。
次に本発明を実施例により説明する。
実施例1 窒化珪素ウィスカー(平均直径1μ、平均長さ80μ)
の表面上に、無電解メッキ法により Cuのコーティン
グを施Jに際し、メッキ浴としてロシシエル塩(酒石酸
カリウム・ナトリウム塩)を添加した浴を用いた。
ロシシエル塩型温の組成は硫酸銅0.03モル/ノ、ホ
ルマリン(37%)0.3モル/ノ、ロシシエル塩0,
3モル/ノをNa OHによってpH11,5とし、浴
温20℃、浸漬時間5分間として撹拌を加えたところ、
メッキ厚約o、1μのCuコートの窒化珪素ウィスカー
が得られた。
尚、周一条件で窒化珪素ウィスカーの代わりに炭化珪素
ウィスカー(平均直径1.2μ、平均長さ120μ)を
用いたが、上記と同様メッキ厚約0,1μのCuコート
の炭化珪素ウィスカーが得られた。
実施例2 あらかじめ、エツチング処理、触媒化処理及び活性化処
理を施した窒化珪素ウィスカー(平均直径1μ、平均長
さ80μ)の表面上に無電解メッキ法によりCuのコー
ティングを施すに際し、メッキ浴としてEl)−rA(
エチレン ジアミン テトラ アセテート)を添加した
浴を用いた。E D T’ A型温の組成は硫酸銅0.
04モル/ノ、ホルマリン(37%)0.3′U:JL
、/) 、EDTA−4Na  (エチレンジアミン 
テトラ 酢酸4ナトリウム塩)0.1−Eル/′ノで、
Naot−1にて 吐112とし、浴温20℃、浸漬時
間5分間として撹拌を加え濾過、水洗、乾燥したところ
、メッキ厚約01μのCuコートの窒化珪素ウィスカー
が得られた。尚、同一条件で窒化珪素ウィスカーの代わ
りに炭化珪素ウィスカー(平均直径12μ、平均長さ1
20μ)を用いたが、上記と同様、メッキ厚約0.1μ
のCuコートの炭化珪素ウィスカーが得られた。
実施例3 あらかじめ、エツチング処理、触媒化処理及び活性化処
理を施した窒化珪素ウィスカー(平均直径1μ、平均長
さ80μ)の表面上に無電解メッキ法によりNiのコー
ティングを施づ゛に際し、メッキ浴として次亜リンi1
mを添加した浴を用いた。
この次亜リン酸塩浴の組成は塩化ニッケル0.2モル/
/、次亜リン酸ナトリウム0.25モル//、酢酸ナト
リウム0.2モル/ノ、クエン酸アンモニウム0.02
モル/Iで乳酸によってl)H5,5とし、浴温60℃
、浸漬時間5分間として撹拌を加え、濾過、水洗、乾燥
したところ、メッキ厚0.1μのNiコートの窒化珪素
ウィスカーが得られた。
尚、同一条件で窒化珪素ウィスカーの代わりに炭化珪素
ウィスカーを用いても同様の結果が得られた。
更に次亜リン酸塩浴の代わりに水素化ホウ素浴、ヒドラ
ジン浴などを用いても上記と同様の結床が得られる。
以上、窒化珪素ウィスカーもしくは炭化珪素ウィスカー
の表面上にCuあるいはNiを無電解メッキによりコー
ティングする実施例を示したが、一般に無電解メッキで
用いる金属としてはNi1Cuが最も安定で使用しやす
く、ついでA(]であり、このぽかに触媒性の強い周期
律■族金属、比較的真の電位をもつIb亜族金属でほか
にASSSbも使用可能で、合金とじてはN i−W、
 As−Zn 、 N 1−Co 、N 1−Co−B
N 1−Fe−PS N i−W −Pl Co−P 
、Co−N i−P。
Co−W−P、   N1−Pd−Pl  N1−Cu
−PlN i−8n−P 、 N i−F e−B 、
 N i−Re−Pなども使用可能との報告もあるが、
本発明の目的のように、FPM(繊維強化金属)用とし
ては、Ni1Cuのコートが最も容易で、しかもコスト
的にも市場性をもつものと考えられる。
次に前述の本発明の実施例によって得られるNiもしく
はCuが表面にコーティングされた窒化珪素ウィスカー
もしくは炭化珪素ウィスカーをマトリックスである金属
中に複合させた使用例をあげ“Cその使用による効果を
説明する。
使用例1 本発明による金属複合材料用ウィスカーを、マトリック
スとしてのアルミニウム中に容積率を10〜40%で複
合した複合体を作成し、対照として窒化珪素ウィスカー
(あるいは炭化珪素ウィスカー)をアルミニウム中に容
積率を0〜40%で複合した複合体を作成したくこの場
合、いずれの複合体もウィスカーをプリフォーミングし
たものにアルミニウム溶湯を注入した溶湯鍛造方法によ
り作成したものである)。
これらの複合体について曲げ強度を測定したが、本発明
の金属複合材料用窒化珪素ウィスカーとアルミニウムの
複合体の曲げ強度(図中では・印で示す)と、窒化珪素
ウィスカー(無処理)とアルミニウムの複合体の曲げ強
度(図中ではO印で示ず)を第1図に示す。
その結果から本発明によるウィスカーを複合した複合体
(FRM)は、窒化珪素ウィスカー(無処理)を複合し
た複合体に比べ、はるかに曲げ強度が大きいことが明ら
かである。
一方、本発明の金属複合材料用炭化珪素ウィスカーとア
ルミニウムの複合体の曲げ強度(図中では・印で示す)
と、炭化珪素ウィスカー(無処理)とアルミニウムの複
合体の曲げ強度(図中ではO印で示ブー)を第2図に示
すが、第1図の結果と同様、本発明によるウィスカーを
複合した複合体は炭化珪素ウィスカー(無処理)を複合
した複合体に比べ、はるかに曲げ強度が大きい。
使用例2 本発明による金属複合材料用窒化珪素ウィスカーを容積
率10〜30%で金属チタニウム粉末に混合して120
0’C13時間真空中で200kg/ cm2でホラ1
ヘプレスして成形体を作成し、その&J度(ビッカース
硬度)を測定した。
対照として窒化珪素ウィスカー(無処理)を容f?i率
0〜30%で金属チタニウム粉末を混合して上記と同一
条件にて成形体を作成し、その硬度を測定した。
これらの成形体について測定した硬度値を第3図に示す
が、この結果から明らかなように、本発明による金属複
合材料用窒化珪素ウィスカーを複合した成形体の硬度(
直線Aで略示)は、窒化珪素ウィスカー(無処理)を複
合した成形体の硬度(直線Bで略示)より以上、本発明
によるウィスカーの使用例から明らかなように窒化珪素
ウィスカーもしくは炭化珪素ウィスカーのいずれの場合
も、これを無処理でマトリックス用金属に複合させたも
のに比べ、本発明によるウィスカーを複合させたものの
ほうが複合効果、すなわち曲げ強度、硬度等の点ですぐ
れており、本発明によるウィスカーはぬれ性の点で改善
向上されているといえ、FRM用の複合素材として応用
範囲が広い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による金属複合材料用窒化珪素1クイス
カーとアルミニウムの複合体の曲げ強度(図中ではΦ印
で示す)と、窒化珪素ウィスカー(無処理)とアルミニ
ウムの複合体の曲げ強度(図中ではO印で示づ)をグラ
フ化したもの、第2図は本発明による金属複合材料用炭
化珪素ウィスカーとアルミニウムの複合体の曲げ強度(
図中では・印で示ず)と、炭化珪素ウィスカー(無処理
)とアルミニウムの複合体の曲げ強度(図中では○印で
示す)をグラフ化したもの、第3図は本発明による金属
複合材料用窒化珪素ウィスカーを複合した成形体の硬度
(直線へで略示)と、窒化珪素ウィスカー(無処理)を
複合した成形体の硬度(直線Bで略示〉をグラフ化した
ものである。 特許出願人代理人氏名 弁理士 角 1)嘉 宏

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 窒化珪素ウィスカーもしくは炭化珪素ウィスカーの表面
    上に、ニッケル、銅などの金属がコートされたことを特
    徴とする金属複合材料用ウィスカー。
JP7969683A 1983-05-06 1983-05-06 金属複合材料用ウイスカ− Pending JPS59205464A (ja)

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