JPS6130608A - 無機質短繊維材とアルミニウムの複合粒状物の製造方法 - 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】 本発明は、無機質短繊維材を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。）中に複合含
有させた粒状物の製造方法に関するものである。

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が、その高温に
おける優れた機械的上質に着目され、高温特性を必要と
する機械部材その他に使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マトリックス材とし
てのアルミニウム中に複合分散させる方法として、アル
ミニウム溶湯中に繊維材を攪拌混合する方法が知られて
いるが、このような攪拌法によった場合は、溶湯中に混
入させ得る繊維材に量的制約があり、殊にアルミニウム
溶湯に濡れ難い繊維材を使用した場合において、繊維材
が局所的に偏在し勝ちであって、均整に多量の繊維材を
分散した複合材を得ることが難しかった。

本発明者らは、先に、溶融アルミニウム中に無機質短繊
維材を遠心混合し、この混合物を適宜粒状化した後、こ
の粒状複合物を溶融ないし半浴融状に加熱した状態で圧
縮成型するか、または粒状複合物を加勢したアルミニウ
ム溶湯中に混合し。

ζＩＹ。

この混合Ｉ＠盪物を鋳型内に鋳造することによって比較
的多量の繊維材を均整に分散した複合成形体を得ること
に成功した。（特願昭５８−５０５０４号、特願昭５９
−６５６９０号） 上記の方法によって製られた複合成形体は、そのままの
状態でも優れた機械的曲質を有するので。

直接機械部品のごとき成形体として使用することもでき
るが、ビレットないしはスラブ状に成形された複合体は
、これに押出、圧延などの熱間塑性加工を施すことが可
能であって、押出材や圧延材に加工して広い分野に使用
し得るのであった。

しかしながら、上記従来の方法は、いずれも。

無機質短繊維材をマトリックスとしてのアルきニウム溶
湯に加圧混合して得た複合凝固物を微細に砕解して中間
原料としての複合粒状物とし、この粒状物を溶融ないし
半溶融状に加熱した状態で加圧成形するか、または、加
熱したアルミニウム溶湯中に混合溶解して、これを鋳型
内に鋳造して成形体とするのであるが、この場合、繊維
材をアルミニウム浴湯に加圧混合して得た複合凝固物は
。

その中に含まれている繊維材によって強固に凝固してい
るので、とねを砕解して粒状度の整った微細な粒状物と
するためには著しく長時間を要し。

能率よく多酸の粒状物を得るには、かなりの困難を伴う
ものであった。

上記実情に鑑み１本発明者らは、特願昭５８−５０５０
４号および特願昭５９−６５６９０号の方法による複合
成形体の製造に使用する中間原料としての繊維材とアル
きニウムの棒金粒状物をより能率よく多量生産し得る方
法を確立すべく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、あらかじめ容器内において攪拌混
合するとき、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ること、このようにして微粒状
化した繊維材に極く微細の無機質粉末をまぶした後、こ
れに溶融アルミニウムを加圧混合して得られた複合凝固
物は、きわめて砕解され易いものであって容易に粒状度
の整った微細粒子に砕解し得ること、さらに、このよう
にして製られた繊維材とアルミニウムからなる複合粒状
物は、上記特願昭５８−５０５０４号、特願昭５９−６
５６９０号の方法における複合粉と同様に、溶融ないし
半ｍ融状態に加熱しておいて加圧成形するか、または、
これを加熱したアルミニウム浴湯中に混合溶融１−九状
態で胸型に鋳造することによって、熱間ｎｌ　１４’、
加工の可能な複合成形体となし得ることなどを見出した
。

本発明は、上記のごとき知見に基づ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、との凝集粒に少量の無機質微
細粉末を添加し付着混入せしめた後。

これに溶融アルミニウムを加圧混合して得られた凝固物
を粒状に砕解することを特徴とする無機質短繊維材とア
ルミニウムの複合粒状物の製造方法である。

以下９本発明の方法について、さらに具体的に説明する
。

本発明の複合粒状物の製造に使用するアルにラムマトリ
ックス材としては、１０’００系の工業用普通純度のア
ルミニウム、ＡｏＯｏ系の鋳物用アルミニウム合金々ど
を適宜使用することができる。また、６０００系や７０
ｏＯ系の熱処理型展伸合金などを使用してもよい。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
適宜の無機質短繊維材を使用し得る。

本発明の方法においては、まず、上記したような無機質
短繊維材な凝集化して多数の毛玉状の凝集粒とするので
あるが、この凝集化は、繊維材を攪拌機付の混合容器１
回転混合機、Ｖ型混合機などの装置に収容し、暫時攪拌
混合するとメによって行わせることができる。例えば、
繊維材を攪拌買付の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粉砕さ
れながら互いに絡み合って、繊維材の種類によって幾分
の違いはあるが、径０．１〜５簡程度の粒状の整った多
数の毛玉状の凝集粒となる。

次いで、このように調整された繊維材の毛玉状凝集粒に
無機質微粉末を添加混合すゐのであるが。

無機質微粉末としては、酸化アルミニウム、酸化チタニ
ウム、ちつ化けい素のようなアルミニウム浴湯に反応し
難いものであって、　ａＪ及的に微細にものがよく、粉
末の種類によっても幾分の違いはおるが、径１μ以下好
ましくは０１μないしそれ以下のものを使用することが
望ましい。このような粉末として２例えば市販の１アル
ミニウムオキサイドＣ°゛（西独デダサ社製品）などが
好適に使用し得る。

繊維凝集粒と無機質微粉末との混合は、粉末を添加した
繊維凝集粒を十分にかき混ぜてまぶす方法、繊維凝集粒
をかき混ぜながらこれに粉末を水またはアルコールのよ
うな分散媒中に分散させた状態でスプレー散布する方法
、粉末を懸濁させた）い濁液中に繊維凝集粒を浸漬した
後、Ｐ別する方法、その他適宜の方法によって行うこと
ができる。

このようにして無機質粉末を混入付着した繊維凝集粒を
、必要に応じて乾燥し、これに溶融アルミニ１シムを加
圧混合して複合凝固物とする。

上１ｒＦのように、繊維＃果粒に無機質微粉末を混合す
ることは、これによって繊維凝集粒と溶融アルミニウム
との複合凝固物に好ましい砕解殴を４量であってよい。

繊維凝集粒に大過量の粉末が付着し混入していると、そ
のために凝集粒に対するアルミニウム溶湯の藺れ殴が阻
害され１次の溶湯混合に際して、凝集粒内部への浴湯の
没入が妨げられるにとになるので避けることが望ましい
。このような理由から、繊維凝集粒に対する無機質粉末
の混合割合は、使用する粉末の種類によっても多少異な
るが、混合によって得られた凝集粒に付着し混入してい
る粉末量が、凝集粒を形成する繊維材に対して体積比で
０．５〜２０％程度の範囲。

好ましくは５〜１０％程度となるように行うことが望ま
しい。

次に、上記のようにして無機質微粉末を添加した繊維凝
集粒に溶融アルミニウムを加圧混合して繊維校内の空隙
にアルミニウムを含浸させるのであるが、この混合は高
圧プレスのごときを使用して行うこともできるが、繊維
粒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ことが望ましい。繊維凝
集粒に混合する溶融アルミニウムの量は、繊維凝集粒の
内部にまで十分に溶湯を含浸させるに必要な量であるが
、著しく過剰の使用は避けることが望ましい。

次いで、繊維凝集粒と溶融アルミニウムとの混合物を冷
却凝固させた後、凝固物を砕解してこれを粒状化する。

この凝固物の砕解け、きわめて容易であって僅かの力に
よって粒径０１〜３閣程度の粒状物に砕解することがで
きる。この砕解には。

圧砕機、叩解機、インペラのごときを使用することがで
きる。このようにして得られた粒状物の繊維含有率は１
通常は１０〜２０容量−程度のものであるが、繊維凝集
粒と溶融アルミニウムの混合に際して、繊維凝集粒を圧
縮状態としておいて溶湯を加圧混合することによって、
繊維含有率３０容量チ程度までの複合粒状物を得ること
ができる。

砕解粒は、必要に応じて篩分けして粒状度を整える。

上記のようにして１本発明の方法によって製られた無機
質短繊維材とアルミニウムの複合粒状物は、必要に応じ
て酸またはアルカリ液によって表面を清浄化した後、特
願昭５８−５０５０４号または特願昭５９−６５６９０
号に記載されている方法と同様の方法によって、溶融な
いし半溶融状態に加熱しておいて、直接加圧成形するか
、または、これを加熱したアルミニウム浴湯中に混合溶
融して鋳型内に重力鋳造、ダイカスト鋳造、または加圧
鋳造して、所望形状の複合成形体とすることができる。

また、上記の方法によってビレットまたはスラブ状に成
形された複合粒状物は、これを通常のアルミニウム合金
材の押出しまたは圧延におけると同様にして熱間塑性加
工を施すことによって、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展伸材に成
形することができる。

上述のように９本発明は、無機質短繊維材をあらかじめ
多数の毛玉状の繊維凝集粒とし、これに無機質微細粉末
を添加混合した後、この混合粒に溶融アルミニウムを加
圧混入して得られた凝固物を砕解することによって、特
願昭５８−５０５０４号および特願昭５９−６５６９０
号に記載さ名ているようなアルミニウムー繊維複合成形
体の製造原料としての繊維祠を包もしたアルミニウム複
合粒状物の製造方法であって１本発明の方法によるとき
は。

均整な粒状度をもった複合粒状物を容易に多量生産し得
るので、これを中間原料として製られたア実雄側１゜ マトリックス材として２０＋　７部合金を使用し。

強化材の無機質繊維材としてアルミナ短繊維（径３　Ｉ
ｔ　Ｘ平均長さ約１２０μ）を使用した。

２０部のアルミナ繊維材を容ｆ５２の攪拌翼付容器内に
容れ、約２０分間攪拌混合を続けたところ、容器内の繊
維材は平均粒径約０６１ｍの多数の凝集粒状物となった
。

この凝集粒に粉末度約０．０２μの微細酸化アルミニウ
ム粉末（西独デグサ社製１アルミニウムオキサイドＣ′
”）２部を添加し汝から、さらに約１５分間中分な攪拌
を継続した。

このようにして得た繊維凝集粒２２部を遠心容器内に収
容し、これに加熱溶融したアルミニウム１００部を注加
して遠心混合した後、凝固物をハンマーミルを使用して
砕解して、径０．１〜５謹の粒度の整った複合粒状物１
００部を得た。

砕解はきわめて容易に行われた。

上記複合粒状物を使用し２次のごとくして押出成試料人
およびＢを作製した。

試料Ａ 複合粒状物を約７００°Ｃに加熱し、これを円筒形金型
に収容しブランヂャをもって径５ｏＷＲ×長さ１２０■
のビレット状に押し固めた後、これを押出機のコンテナ
中に収容し、径１０ｍの丸棒状に熱間押出成形（温度１
！、００’Ｃ）を施した。

試料Ｂ 複合粒状物５０部を７５０’Ｃに加熱溶融したアルミニ
ウム溶湯（２０１７Ａ、、ｅ合金）８０部中に投入し、
暫時混合攪拌した後、径１００＋ｏ＋Ｘ長さ１４（１ｍ
＋の円筒金型にビレット状に鋳込み、得られた複合鋳造
体を径１０ｍ１１の丸棒状に熱間押出成形（温度４５０
°Ｃ）を施した。

実施例２ 実施例１と同様に、マトリックス材として６０６１Ａ２
合金を、繊維材としてアルミナ短繊維材を使用した。

アルミナ繊維材を、実施例１と同様に、攪拌混合して平
均粒径約０．６咽の凝集粒状物とした。

上記繊維凝集粒状物１５部を攪拌しながら、これに微細
酸化アルキニウム粉末（西独デグサ社製”アルミニウム
オキサイドＣ＋＋　＞の４．５％水殴スラリー２２５部
を少量宛スプレー散布して、十分に混合した後、１２０
°Ｃに加熱乾燥した。

このようにして得た繊維凝集粒１６．５部を遠心容器に
収容し、、こねに加熱溶融アルはニウム９５部を注加し
て遠心混合した後、凝固物を）・ンマーミルによって砕
解して０．１〜３鴫の粒度の整った複合粒状物約１００
部を得た。砕解はきわめて容易に行われた。

上記複合粒状物を使用し１次のごとくして押出材試料Ｃ
およびＤを作製した。

試料Ｃ 複合粒状物を約７００°Ｃに加熱し、実施例１における
試料人と同様にして、径５０１１１１×長さ１２０状に
熱間押出成形（温度５５０°Ｃ）を施した。

試料り 複合粒状物５０部を７５０°Ｃに加熱したアルミ暫時混
合攪拌した葦、径１００ｗ＋Ｘ長さ唱２０鴫丸棒状に熱
間押出成形（温度ａｊｏ°Ｃ）を施した。

実施例１および２によって得られた押出成形試料Ａ、Ｂ
、ＣおよびＤについて、それぞれ常温および高温におけ
る機械的特上を測定した結果は。

次のごとくであった。

秦印は、大越式試験法（速さ１．　ｓ　ｍ　／　ｓ　＋
距離６６．６ｍｌ最終荷重２．１　ｋｇ　）によったと
きの摩料減量である。

特許出願人　　日軽化工株式会社 −Ａ員−一

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
   、この凝集粒に少量の無機質微細粉末を添加し付着混入
   せしめた後、これに溶融アルミニウムを加圧混合して得
   られた凝固物を粒状に砕解することを特徴とする無機質
   短繊維材とアルミニウムの複合粒状物の製造方法。