JPS61250133A - 複合部材の製造法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、繊維成形体を鋳くるむ複合部材の製造法に関
するものである。

（従来技術） 従来より、金属母材に部分的に繊維成形体を鋳ぐるんで
複合部材を設け、繊維成形体の特性を利用して部分的に
耐摩耗性、機械強度等を向上するようにした技術は知ら
れている。

しかるに、従来は単一密度の繊維成形体を鋳ぐるむよう
にしていることから、繊維密度の高い繊維成形体を鋳ぐ
るむ場合に、この繊維成形体と鋳ぐるみ材との接合強度
が不足する問題を有する。

すなわち、機械的、物理的性質を充分に得ようとすれば
、鋳ぐるむｉｌｌのインサート量を増大して繊維密度を
高くすることが必要になるが、繊維密度の高い繊維成形
体は気孔が小さいことから、鋳ぐるみ時に鋳ぐるみ材が
内部にまで入り難く、また、鋳ぐるみ材が繊維と接触し
てその温度が低下して流動性が低下することにより、加
圧不足になって充填面が少なく、両者の接合強度が不足
して繊維成形体の脱落等が生起する恐れがある。そして
、繊維成形体を必要以上に大きくして接合表面積を増大
し、これによって接合性を向上するようにした場合には
、充填性の問題とともにｌ１ｔ１１使用量が増大して製
造コストが上昇するものである。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、繊維密度の高い繊維成形体を
鋳くるむについても、高い接合強度を得るとともに製造
工程を簡略化した複合部材の製造法を提供することを目
的とするものである。

（発明の構成） 本発明の製造法は、金属！ｌ維とバインダーとを所定の
割合で混合した繊維密度の異なる複数の繊維層を有する
ａｌＡＮ成形体を成形し、この繊維成形体を加熱してバ
インダーを除去するとともに繊維を焼結接合し、その後
、繊維密度の高いＩＩＨ層を鋳型面側に配置して該繊維
成形体の気孔に鋳ぐるみ材を充填するとともに、該ＩＩ
Ｎ成形体を鋳ぐるみ材で鋳くるむことを特徴とするもの
である。

上記繊維成形体は、ステンレス繊維、鋳鉄繊維等の金属
ｍＭを使用し、この繊維を所定の複数段階の繊維密度を
有する繊維層に、金属繊維とバインダーの混合比率を変
えて加圧成形して密度変化をもたせて成形するものであ
る。この繊維密度の異なる複数の繊Ｎ層は、それぞれ別
個に成形するか、同時に一体成形するものである。繊維
密度が低い場合には、繊維とバインダーの混合によって
均一密度のものを得るのであるが、繊維密度が高く繊維
のみの加圧で均一のものが得られる層についてはバイン
ダーを混入しなくてもよい。このバインダーは工業塩も
しくは合成樹脂等を使用し、熱によって溶出もしくは消
失するものを使用し、焼結加熱時に取り除くものである
。

繊維密度の異なる繊維層は繊維密度の順に積層し、密度
の異なる繊維層の境界部分において両側の繊維が絡み合
うようにして、この状態で加熱し焼結接合するものであ
る。この加熱過程において、バインダーの溶出もしくは
消失温度は繊維の焼結温度より低く、まずバインダーが
除去された後に金属繊維を相互に焼結して形状を保持す
るものである。

上記積層−１化した繊維成形体は、繊維密度の高い部分
を鋳型側に配置し、すなわち製品の表面側に繊維密度の
高い部分が位置するように繊維成形体を鋳型内に配置し
た後、゛この鋳型内にアルミニウム合金、鋳鉄等の鋳ぐ
るみ材を溶融状態で注入し、繊維成形体の気孔に鋳ぐる
み材を充填するとともに、該Ｉ維成形体を鋳ぐるみ材で
鋳くるんで複合部材を製造するものである。

（発明の効果） 本発明によれば、繊維密度の異なる複数の繊維層を有す
る繊維成形体を形成し、この繊維成形体を製品の表面側
に繊維密度の高い部分が位置するように配置して、鋳ぐ
るみ材で鋳くるんで複合部材を製造するようにしたこと
により、繊維密度の高い部分は繊維の特性を充分に発揮
して、耐摩耗性、機械強度等を向上する一方、繊維密度
の低い部分は繊維内部への鋳ぐるみ材の充填を容易にし
、繊維密度の高い部分の接合性を高めて剥離、脱落を防
止することができる。すなわち、繊維密度の高い繊維成
形体と鋳ぐるみ材との直接の接合強度に比べて、繊維密
度の高い部分と低い部分との接合性は両者ｍＩｌ同志の
接合性があることから接合強度が大きくなり、しかも鋳
ぐるみ材が繊維密度の低い部分から繊維成形体内部の気
孔に充分に流動して充填し、繊維密度の高い部分に対す
る加圧不足等が解消できて繊維成形体と鋳ぐるみ材との
充分な接合性を得ることができるものである。これによ
り、軽量、高強度、高弾性率などの特長を有し、耐熱性
においても優れる複合部材を、複雑形状であっても高い
生産性で製造することができる。

さらに、金ｊ繊維雑にバインダーを混合して複数の繊維
密度の異なる繊維層を成形することにより、繊維密度の
低い層においても均一な密度を有する繊維層を形成でき
、しかも、バインダーの除去と繊維の焼結とを同時に行
うことにより、成形工程の簡略化が図れるものである （実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。

この実施例は一体成形によるものである。まず、第１図
に示すように、プレス型１内に、ステンレス繊Ｉ！（例
えば、径１００μＸ２ｍ＋１１＞を工業塩によるバイン
ダーに対して低密度（ＩＩ維５Ｑｗｔ％、工業塩４０ｗ
ｔ％）で混合した低密度素材Ａを所定量装入した後、繊
維をバインダーに対して高密度（Ｉｌｌ雑ｓｏｗｔ％、
工業塩２０ｗｔ％）で混合した高密度素材Ｂを層状に入
れた後、パンチ２．２で例えば３　ｔｏｎ　、’ｃｍ２
の圧力で圧縮成形する。この圧縮成形により、バインダ
ーは固化し、繊維密度の異なる低密度繊維層３ａと高密
度繊維層３ｂとを層状に有し、各層の接合部分において
両側のＩ！雑が絡み合うように接合して一体に成形した
繊維成形体３を形成する。

次に、上記繊維成形体３を、例えば１２００℃に加熱し
て繊維の焼結を行う。その際、溶融温度が約８００℃で
ある工業塩によるバインダーの溶出除去を同時に行い、
これにより繊維密度の異なる複数の層が一体に積層した
繊維成形体３を得た。

上記のように成形したｌ１ｉＨ成形体３を、第２図に示
すように、繊維密度の高い高密度繊維層３ｂが鋳型４内
のキャビテイ４ａ表面に接し、繊維密度の低い低密度繊
維層３ａ側がキャビティ４ａの内方に位置するように鋳
型４内に配設し、溶湯鍛造法でこのキヤとティ４ａ内に
アルミニウム合金の溶湯による鋳ぐるみ材５を注入する
。この時の加圧力は１０００　ｋａ／ｃｍ２である。注
入した溶湯は低密度線１１１１３ａ側から両層の境界部
分に対して繊維成形体３内に浸入し、上記繊維成形体３
の気孔に鋳ぐるみ材５を充填するとともに、鋳ぐるみ材
５の所定位置に繊維成形体３を鋳くるんだ所定形状の複
合部材６を得るものである。

この複合部材６においては、繊維成形体３を鋳ぐるんだ
部分、特に高密度繊維層３ｂが位置する表面部分の補強
が行われ、機械的強度および物理的性質が改善され耐摩
耗性等が向上するとともに、この！ｌ雑成形体３は高い
接合強度で鋳ぐるまれでいる。

上記バインダーは合成樹脂等も使用でき、所定の比率で
繊維に塗布もしくは混合してから加圧成形するものであ
って、成形後に繊維の焼結を行うときの加熱によってバ
インダーを焼失させて除去するものである。また、特に
繊維密度の高い層を形成する場合においては、バインダ
ーを混合することなく繊維のみを入れて圧縮成形するよ
うにしてもよい。

なお、上記実施例においては、複数の密度で繊維とバイ
ンダーとを混合したものを一体に成形するようにしてい
るが、別々に成形したものを重ね合せた状態で加圧焼結
し、積層一体化するようにしてもよい。しかし、前記の
ように一体成形するものの方が、境界部分での繊維と繊
維との接合性が良好となるものである。さらに、繊維層
の数は２層以上、必要に応じて任意に形成できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はプレス型による繊維成形体の成形状態を示す断
面図、 第２図は鋳型による鋳ぐるみ状態を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属繊維とバインダーとを所定の割合で混合した
   繊維密度の異なる複数の繊維層を有する繊維成形体を成
   形し、この繊維成形体を加熱してバインダーを除去する
   とともに繊維を焼結接合し、その後、繊維密度の高い繊
   維層を鋳型側に配置して該繊維成形体の気孔に鋳ぐるみ
   材を充填するとともに、該繊維成形体を鋳ぐるみ材で鋳
   ぐるむことを特徴とする複合部材の製造法。