JPS61270347A - 繊維強化アルミニウム複合鋳造体の製造法 - 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、無機質短繊維材を強化材とし、これをマトリ
ックス材としてのアルミニウムまたはアルミニウム合金
（以下、アルミニウムという。）中に分散含有させた複
合鋳造体の製造法に関するものである。

従来の技術 近時、炭素質、炭化けい素質、アルミナ質などの無機質
短繊維材を強化材とし、これをマトリックス材としての
アルミニウム中に分散含有させた複合材は、アルオニウ
ム材の有する軽量性に加えて優れた機械的強度や耐摩耗
性を有するので。

種々の機械部材として広く利用することが試みられてい
る。

従来、このような無機質短繊維材を複合含有させたアル
ミニウム鋳造体を得る方法として、鋳塑内に短繊維材を
充填し、これにアルミニウム溶湯を加圧混合する方法が
知られている。しかし、このようにして得られる鋳造体
は、その中に含まれる繊維材が局部的に偏在し勝ちであ
って、均一に誓Ｉ 繊維材を分散含有した複合体を得ることが田無であった
。そこで、上記のようにして、アルミニウム溶湯を繊維
材に加圧混合して得た凝固塊を、そのｔま、またはこれ
にアルミニウム溶湯を加えて。

加熱し再溶融した後、所望形状の鋳壓に再鋳造する試み
もなされている。しかしながら、このようにして得られ
た溶湯は、多食の繊維材を不規則に含有しているので極
度に渦流れが悪く、複雑な形状の鋳型に鋳込むことが難
しく、シたがって、得られる複合鋳造体は、形状的に自
ら制約を受けるものであった。

本発明者らは、先に、無機質短繊維材にアルミニウム溶
湯を加圧混合して得た凝固塊を、微細な粒状に砕解して
おいてから・この砕解粒を２次的に加えたアルミニウム
溶湯中に溶融し、この溶湯を任意形状の鋳型に鋳造する
複合鋳造体の製造法を提案した。（特願昭５９−６５６
９０号）上記特願昭５９−６５６９０号の方法は、無機
質短繊維材とアルミニウムとの複合凝固物を一度微細粒
状に砕解しておいて、これを２次的に加えられたアルミ
ニウム溶湯中に再溶融することによって、繊維含有溶湯
の揚泥れを改善し、複合凝固物の再鋳造を容易としたも
のであるが、この方法にも、なお１次のような欠点があ
った。すなわち。

６　この方法において、無機質短繊維材にアルミニウム
溶湯を加圧混合して得た複合凝固物は、その中に不規則
に含まれている多量の繊維材によって強固に補強された
状態で凝固しているので、これの砕解には著しく困難を
伴い、工業的に多量の微粒状物を得るには、可成りの長
時間を要するのであった。

問題点を解決するための手段 本発明者らは、上記従来法における問題点の解決を図る
ためさらに研究を重ねた結果１強化材としての無機質短
繊維材を容器内において攪拌混合することによって、繊
維材が互いに絡み合って凝集し多数の微細な毛玉状の凝
集粒となし得ること。

このように毛玉状に凝集された繊維材に溶融アルミニウ
ムを混合して得られた溶湯は、繊維材を不規則に含有す
る従来の溶湯に比べて、はるかに流動性がよく、容易に
任意形状の鋳型に鋳造し得ること、および、このように
して鋳造された鋳造体は、従来の複合鋳造体に比べて、
はるかに塑性加工性がよく、押出しまたは圧延などによ
って容易に複合展伸加工材となし得ることなどの一連の
事実を見出した。

本発明は、上記の知見に基いてなされたものである。

すなわち１本発明は、無機質短繊維材をあらかじめ多数
の毛玉状の凝集粒としておき、この繊維凝集粒にアルミ
ニウム溶湯を混合して得た繊維混合溶湯をそのまｔ、ま
たは一度凝固させた後再溶融し、任意形状に鋳造する繊
維強化アルミニウム複合鋳造体の製造法である。

以下１本発明の方法について、さらに具体的に説明する
。

本発明の方法においては、まず１強化材としての無機質
短繊維材を多数の毛玉状の凝集粒とするのであるが、使
用する無機質短繊維材としては。

炭素質繊維、炭化けい素質繊維、アルミナ質繊維その他
適宜の繊維材を用いることができる。凝集化は、これら
の繊維材を攪拌翼付の混合容器１回転混合機、Ｖ型混合
機などに収容し、暫時攪拌混合することによって行わせ
ることができる。例えば、繊維材を攪拌翼付の小型混合
容器内に収容し５〜３０分間程度攪拌を続けると、容器
内の繊維材は適度に切断されながら互いに絡み合って、
繊維材の種類によって多少の違いはあるが、径０．１〜
３１ａｌｌ程度の粒状の整った多数の毛玉状の凝集粒が
得られる。

次いで、上記のように調製された毛玉状繊維凝集粒に、
マトリックス材としてのアルミニウム溶湯を混合する。

アルミニウム溶湯としては、１０００系の工業用普通純
度のアルミニウム、４０００系の鋳物用アルミニウムそ
の他目的に応じて適宜の合金材を使用することができる
。また、６０００系や７０００系の熱処理型の展伸加工
用合金などを使用してもよい。繊維凝集粒にアルミニウ
ム溶湯を混合するには、繊維粒内の空隙にアルミニウム
溶湯が十分に浸透するように、溶湯に圧力を加えて行う
ことが望ましい。この加圧混合は容器内に収容した繊維
粒に、高圧プレスのごときを使用し溶湯を圧入して行う
こともできるが、繊維凝集粒の内部にまで十分に溶湯を
浸透させるために遠心装置を使用して遠心加圧下に混合
するときは、一層容易に繊維凝集粒の内部にまでアルミ
ニウム溶湯を浸透させることができる。このようにして
得られる繊維凝集粒とアルミニウム溶湯の混合物中の繊
維含有率は、牛補〜２０容量チ程度であるが、繊維凝集
粒を圧縮状態としておいて、これに溶湯を加圧混合する
ことによって、３０容量チ程度の高密度に繊維を含有す
る混合溶湯を得ることができる。このような高密度に繊
維粒を含有する混合溶湯を調製しようとする場合、あら
かじめ繊維凝集粒に少量の組数μ以下の極く微細な例え
ば酸化アルミニウムのようなアルミニウム溶湯に反応し
難い無機質粉末をまぶしておくことは。

混合溶湯を凝固させた後に再溶解するに際して。

繊維粒が溶湯中に均整に分散することを助けるので望ま
しいことである。

次に、上記のようにして得た毛玉状繊維凝集粒とアルミ
ニウム溶湯との混合溶湯を任意形状の鋳型に鋳込むので
あるが、この鋳込みは混合溶湯をそのまま直接鋳型内に
流し込んでもよいが、溶湯を一度凝固させておいて、こ
の複合凝固塊を加熱によって再溶融した後、鋳造する方
が鋳造作業が容易となり、均整な鋳造体を得易いので望
ましい。

複合凝固塊の再溶融には１通常金属溶融に使用される外
熱炉を使用して行うことができるが、高周波または低周
波誘導炉を使用するときは、溶融を一層能率よく行うこ
とができる。溶融は凝固塊をそのままの形状で行っても
よく、また、必要に応じて適宜大きさの塊粒状に破砕し
て行ってもよい。鋳造に際して溶湯中の繊維材の含有量
を鋳造体の使途に応じた濃度に調整するために、適宜量
のアルミニウム溶湯を２次的に加えることが望ましい。

上記のようにして得られた繊維材と溶融アルミニウムと
の混合溶湯は、短繊維材を毛玉状の凝集粒として分散含
有したものであるから、従来の繊維材をそのｔまの形状
で不規則に含有させた溶湯に比べて、はるかに渦流れが
よく２重力鋳造、連続水冷鋳造、ダイカスト、溶湯鍛造
その他適宜の方法によって所望形状の複合体に鋳造する
ことができる。また１本発明の方法によってビレットま
たはスラブ状に鋳造された鋳造体は、従来の繊維材を不
規則に含有する複合鋳造体に比べて、はるかに塑性加工
性に富み１通常のアルミニウム合金材の押出しまたは圧
延加工と同様にして、容易に熱間展伸加工を施して無機
質短繊維材によって複合強化された棒状または板状の複
合アルミニウム材に成形することができる。

発明の効果 上述のように２本発明は１強化材としての無機質短繊維
材をあらかじめ多数の毛玉状の凝集粒としておいて、こ
れにアルミニウム溶湯を加圧混合して得た溶湯をそのｔ
ま、ｔたは、一度凝固させた後再溶融して鋳造する複合
鋳造体の製造法であるから、特願昭５９−６５６９０号
におけ′るような繊維材とアルミニウム溶湯との複合凝
固塊を。

微細な粒状物にまで砕解することを必要とせず。

したがってｔ４？願昭５９−６５６９０号の方法に比べ
て、生産コストを低減し、かつ工業的多量生産を容易と
したものであり、また、短繊維材をそのままアルミニウ
ム溶湯中に分散含有させた従来の複合鋳造体製造におけ
る溶湯に比べて、はるかに鋳造性において優れており、
容易に複雑な形状の鋳造体を鋳造することができ、しか
も、このようにして得た鋳造体は、塑性加工性を有し、
容易に複合展伸加工を施し得るなどの優れた効果を有す
る。

実施例 次に１本発明方法の実施例を掲げる。

実施例１ マトリックス材として２０１７Ａ／合金を使用し。

無機繊維材としてアルξす短繊維（径３μ×長さ１〜５
　ｅｌＫ　）を使用した。

２１！のアルミナ繊維材を容量５Ｉ！の攪拌翼付容器内
に容れ、約２０分間攪拌混合し、平均粒径約０、６　ｍ
の多数の毛玉状の凝集粒を得た。

上記繊維凝集粒０．４　ｋＦを遠心容器内に収容し。

これに加熱溶融したアルミニウム合金溶湯（人２０１７
合金）４ｋｙを加えて約１５分間遠心混合した後、内容
物を凝固させた。

上記凝固塊４．４　ｋｇを黒鉛坩堝に容れ、電気炉で６
５０°Ｃに溶融し、十分にかき混ぜた後、金型を使用し
径４０　ａｒｍ　Ｘ長さ１２０諺のビレット状に鋳造し
た。

上記ビレット状複合鋳造体に熱間押出成形（４５０°Ｃ
）を施し、径１０ｍ５＋の丸棒とした（試料Ａ）実施例
２ 実施例１と同様にしてアルミナ繊維凝集粒を調製した。

この繊維凝集粒２０ｊに微細アルミナ粉末（平均粒径約
α１μ＞Ｓｔを添加し、十分にまぶした。

上記繊維凝集粒α４　ｋｇを遠心容器に収容し、これに
加熱溶融したアルミニウム合金溶湯（Ａ２０１７合金）
　＆　５　ｋｌｌを圧加し遠心混合した後、内容外き混
ぜた後１円筒証金型に鋳造し、径４０ｗｍＸ長さ１２０
壜のビレット状の複合鋳造体を得た。

上記複合鋳造体を径１０ｍの丸棒状に熱間押出成形（４
５０°Ｃ）した。（試料Ｂ） 実施例３ 実施例１と同様にして調製した繊維凝集粒α４辱とアル
ミニウム合金溶湯（ＡＤＣ１２合金）４ｋＰの遠心混合
凝固物を約６８０℃で再溶融して得た溶湯を２５０７加
圧ダイ力スト機を使用して。

縦１００ＩＩＩＩＩ×横５０ｆｉ×厚さ５ｍｍの平板状
に射出成凰鋳造した。射出成型によって、溶湯中に分散
していた繊維凝集粒は単繊維状にほぐされて、アルミニ
ウムマトリックス内に均整に分散したダイカスト鋳造体
を得た。（試料Ｃ） 実施例１〜３によって得られた試料Ａ、ＢおよびＣにつ
いて、それぞれの機械的特性を測定した結果は１表示の
ごとくであった。

表 秦は、大違式試験法（速さ’Ｌ　５　ＩＩ　／　ｓｅｅ
、距離６４６　ｍｌ　＃最終荷重２．１　ｋｇ　）によ
るときの摩耗減量である。

特許出願人　　日軽化工株式会社 日本軽金属株式会社 手続補正書 昭和６０年９月１０日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 昭和６０年特許願第１１２０８２号 ２発明の名称 繊維強化アルミニウム複合鋳造体の製造法１補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都港区三田３丁目１３番１２号５、補正によ
り増加する発明の数　な　し６、補正の対象 補正の内容 （１）明細ｉ１第６頁第２行目と第３行目の間に「凝集
化の定めの砿雑材の長さは、数α程度の比較的長い繊維
を含む市販の短繊維材をそのまま使用することもできる
が、あらかじめ１ｍないしはそｎ以下、好ましくは０．
１〜１ｃ！ｎ程度の長さに調整さｎ；ｅ繊維材を使用す
ることは、凝集化に要する時間を短縮し、かつ、整っｔ
粒状の凝集粒を得るりえから望ましいことである。

繊維材の凝集化は、乾燥繊維材をそのまま攪拌すること
によって行わせることができるが。

攪拌によりて生ずる微細に切断さ−ｎｆｔ＠雑材の飛散
によって生ずる損失を少くシ、かつ短時間に効率よく生
玉状に凝集させるには、繊維材に少量の水を散布し適度
の湿り気を与えながら攪拌し凝集化させることが望まし
い。まｅ、ｍ雑材を水まｔは低級アルコールのような適
宜の分散媒中に濃厚に懸濁させ次状態で攪拌することに
よっても凝集化させることができる。」を挿入する。

（２）明細書第６頁第４行目に「果粒に、」とある金「
果粒全、必要に応じて乾燥した後、こｎに」と訂正する
・ （３）明細書＠１０頁第９行目にｒｌ〜５ｃＰ１ｇ）Ｊ
とある全 「０．１〜１σ）」と訂正する。

以　　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無機質短繊維材をあらかじめ多数の毛玉状の凝集粒とし
   ておき、この繊維凝集粒にアルミ：ウム溶湯を混合して
   得た繊維混合溶湯をそのまま、または一度凝固させた後
   再溶融し、任意形状に鋳造することを特徴とする繊維強
   化アルミニウム複合鋳造体の製造法。