JPS61266240A - アルミ複合材 - 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】 −の１ この発明は、アルミ複合材に関する。

１１臥創Ｅ アルミナ系セラミック材料は硬さ、機械的強度、耐熱性
、化学的安定性等に優れており、またＳｉＣやＳｉ　３
　Ｎ４のセラミック材料と比較しても耐熱性が劣ってお
らず、しかも安価に得られることから、工業用セラミッ
ク材料として広く用いられている。

従来、アルミナ系セラミック製品は、単結晶ファイバー
を除き、粉体を所定形状に成形したのちに焼成するか、
あるいは成形と焼成を同時に行うことによって製造して
いた。

が　°しようとする　　、 従来のアルミナ系セラミック材料には次のような欠点が
あった。

（１）硬いため加工性が劣る。

（２）脆性の強い材料であるためｔｒｙに弱い。

一般的にいって、セラミック材料は破壊靭性値が金属に
比べ大巾に劣っている。

（３）複雑形状の製品を精密に成形加工するのが困難で
ある。

（４）焼、成温度が１５００〜１９００℃と高い。

（５）焼成収縮が大きい。

（６）耐熱衝撃性が小さい。

（７）金属に比べて潤滑性が劣っている。

このような欠点があるため、アルミナ系セラミック製品
は、多くの優れた基本的特性を有しながら、強度特性と
か機械的な信頼性が厳しく要求される構造材としては使
用が困難であった。

ＬＩＪ目岨 この発明は、前述のような従来技術の欠点を解消して、
アルミナ系セラミックスの特性を活用しつつ、強度特性
が良好で、かつ機械的な信頼性が高く、しかも安価に製
造できるアルミ複合材を提供することを目的としている
。

ＢＪしｌＩ」Ｅ このような目的を達成するために、本発明は、金属アル
ミニウムの層とＡＱ２０３−Ａｌｌ）−３ｉ系複合体の
層が一体化して二層構造になっていることを特徴とする
アルミ複合材を要旨としている。

ｎ　　を　′　°るための ＳｉＯ２を主成分とする（たとえば石英ガラスの）プリ
フォーム成形体１．３をつくり、そのプリフォーム成形
体１．３に高純度のＡ９融液２．４を接触させて、プリ
フォーム成形体１．３をＡｈＯ３−ＡＱ−８ｉ系複合体
１．３に変化させ、金属アルミニウムの層２．４とＡｌ
１２０３−Ａｌｌ−８ｉ系複合体の層１．３を一体化し
て二層構造にする。

支ｉ乳と 第１〜２図を参照して、この発明によるアルミ複合材の
製造方法について述べる。

まずＳｉＯ２を主成分とする所望形状のプリフォーム成
形体１をつくる。たとえば図示した例のように容器の形
状をしたプリフォーム成形体１をつくる。そして、第２
図に示すように、そのようなプリフォーム成形体１の中
に減圧下または不活性雰囲気下で高純度のＡＱ融液２を
注入する。たとえば、１０〜１５Ｔｏｒｒの減圧下また
は不活性雰囲気で純度９９．９％のＡｌｌ融液２を７５
０℃で注入する。それにより ４ＡＱ　＋３Ｓｉ　０２→２ＡＱ２０ａ＋３Ｓｉの式に
従ってＡＱとＳｉＯ２を反応させ、プリフォーム成形体
１中のＳｉＯ２をＡ　＋１２０３に置換する。その結果
、プリフォーム成形体１はＡｌ１２０３−ＡＱ−８ｉ系
複合体に変化する。

その後、必要に応じてＡＱ２０３−／ｌ　−８ｉ系複合
体１とその中のＡ１１ａ液２を加熱する。たとえば、７
８０〜９５０℃で減圧中に加熱処理する。それにより、
未反応のＳｉＯ２をＡＱと反応させる。しかも、Ａｌ１
２０３−Ａｌｌ−ｓ＋系複合体中に残留している歪みを
除去する。

このあと、Ａｌ１２０３−Ａｌｌ−８ｉ系複合体１とそ
の中のＡＱ融液２をＡＱの融点よりも低い温度まで冷却
すれば、この発明によるアルミ複合材が得られる。

割ＵＬＩ 第３〜５図を参照して、この発明によるアルミ複合材の
別の製造方法について述べる。

まずＳｉＯ２を主成分とするパイプ形状のプリフォーム
成形体３をつくり、第３図に示すように、そのプリフォ
ーム成形体３を型５のキャビティにセットする。つづい
て、第４図に示すように、プリフォーム成形体３と型５
の間の空間に減圧下または不活性雰囲気で高純度のＡＱ
融液４を注入する。たとえば、１０〜１５Ｔｏｒｒの減
圧下または不活性雰囲気下で純度９９．９％のＡＱ融液
４を７５０℃で注入する。それにより ４Ａｌｌ　＋３Ｓｉ　０２→２ＡｂＯ３＋３Ｓｉの式に
従ってＡ９とＳｉＯ２を反応させ、ブリフｔ−ム成形体
３中のＳｉＯ２をＡ　Ｑ２０３に置換する。その結果、
プリフォーム成形体３はＡ９２０３−ＡＱ−８ｉ系複合
体に変化する。

その後、必要に応じてＡ　９．２０３−　Ａ　Ｑ　−Ｓ
ｉ系複合体３とその中の△Ｑ融液４を加熱する。たとえ
ば、７８０〜９５０℃で減圧中に加熱処理する。それに
より未反応のＳｉＯ２をＡｌｌと反応させる。しかも、
ＡＱ２０３　ＡＱ−８ｉ系複合体３中に残留している歪
みを除去する。

こ（Ｄあと、Ａｌ１２０３−ＡＱ　−８ｉ　系複合体３
とＡ９融液４をＡＱの融点にりも低い温度まで冷却して
から型５より取りだせば、第５図に示すように、この発
明によるアルミ複合材が得られる。

Ａｌ１２０３−ＡＱ　−８ｉ　、　　　　の雪取上のよ
うにして得られたアルミ複合材のＡｈＯ３−ＡＱ−８ｉ
系複合体の層について説明する。

この明細書では、ｒＡｂｏ３−Ａｌｌ　−８ｔ系」とい
う表現は最も広義に使用しており、ＡＱ２０３、ＡＱお
よび３ｉが主成分であることを意味し、主成分以外の未
反応のＳｉＯ２を含むこともあり、すべて本発明の範囲
に入る。

第６図は、この発明によるアルミ複合材のＡＱ２０３−
ＡＱ−３ｉ系複合体層１．３の微細構造を示す断面図で
、第７図はその複合材の切断面（ダイヤモンドペースト
による研磨面）を示す倍率８００倍の顕微鏡写真である
。

第６〜７図からも明らかなように、Ａ　ｈ　Ｏ３−ＡＱ
−８ｉ系複合体層１．３は、Ａ　＋１２０３の複雑形状
の長尺体８が互いに連結されて連続することにより全体
としてマトリックスを構成し、そのマトリックスにＡＱ
とＳｉの固溶体９が密に設けられている。

第８〜１０図は、それぞれ、前述のＡ　Ｑ２０３−ＡＱ
−８ｉ系複合体層１．３からＡＱとＳｉの固溶体９を完
全に除去してＡ　Ｑ２０３のマトリックスのみを示す倍
率１０００倍、２０００倍、７０００倍の顕微鏡写真で
ある。

第８〜１０図からも明白なように、Ａ　＋１２０３の長
尺体８からなるマトリックスは、全体として三次元網状
になっている。Ａ　１１２０３の長尺体８が種々の三次
元方向にランダムに向くように不規則に配置されている
。しかも、ＡＱ２０３の長尺体８は規則的な一定形状で
なく不規則な形状をしていて、各々が比較的偏平になっ
ている。

ｌ」些艷東 本発明によるアルミ複合材は、機械的強度、耐摩耗性が
高いとともに、従来のセラミック材料に比較して靭性や
潤滑性を大巾に向上させることができる。また、金属と
比較すると、この発明によるアルミ複合材は非常に軽口
にできる。

Ｅ胆１ 本発明によるアルミ複合材は、靭性および軽量を必要と
する機械類の構造材、セラミックエンジン等に最適であ
る。

また、本発明によるアルミ複合材は、潤滑性と耐摩耗性
に優れたＡｈＯ３−Ａｔ！−８ｉ系複合体層を有するの
で、メカニカルシールや、つり糸リングとしても最適で
ある。

【図面の簡単な説明】

・第１〜２図はこの発明の第１実施例を示す断面図、第
３〜５図はこの発明の第２実施例を示す断面図、第６図
はこの発明によるアルミ複合材のＡＱ２０３−ＡＱ−３
ｉ系複合体層の微細構造を示す断面図、第７図はこのＡ
ｌ１２０３−ＡＱ−８ｉ系複合体層の微細構造の断＝　
　１０　− 面を示す顕微鏡写真、第８〜１０図は第７図に示したＡ
’）２０３−ＡＱ−３ｉ系複合体層のＡ　９２０３マト
リツクスのみを示す互に倍率の異なる顕微鏡写真である
。 １．３．　、　、　、　、　Ａｌ１２０３−ＡＵ　−８
ｉ　系８合体層 ２．４．、、、、金属アルミニウム層 ５、、、、、、、型 第１図 第３図 第４図 第５図゛ 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 手続補正毎 昭和６１年３月２６日 １、事件の表示 昭和６０年特許願第１０６９３３号 ２、発明の名称 アルミ複合材 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　　特許出願人〒１６３東京都
新宿区西新宿１丁目２６番２号４、自発補正 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書中箱４頁４行目において「高純度の」とあ
るを、［高純度（例えば９９％以上、好ましくは９９．
９％以上）の１と訂正する。 （２）明細書中箱４頁９行目の後に、［また、本発明で
用いられるＳｉＯ２を主成分とするガラス成形体として
は、石英ガラスの他ＡｆＪ＋０３、Ｎａ２ＯあるいはＣ
ａＯ等を含有したＳｉＯ２系ガラスでも良い。」を挿入
する。 （３）明ｌ１ｌｌ書中第８頁８行目の後に、「また、本
発明のＡｌ）２０３−ＡΩ−８ｉ系複合材は、好ましく
はＡｇ２Ｏ３が５０〜９０重量％、Ａｊが５〜２５重量
％およびＳｌが２〜２５重量％の組成である。」を挿入
する。 −２＝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属アルミニウムの層とＡｌ＿２Ｏ＿３−Ａｌ−
   Ｓｉ系複合体の層が一体化して二層構造になっているこ
   とを特徴とするアルミ複合材。