JPS6134167A - Ｆｒｍ用プリフオ−ムワイヤ−，プリフオ−ムシ−トまたはテ−プの製造方法および該方法に用いられる超音波振動装置 - Google Patents
Ｆｒｍ用プリフオ−ムワイヤ−，プリフオ−ムシ−トまたはテ−プの製造方法および該方法に用いられる超音波振動装置Info
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- JPS6134167A JPS6134167A JP5354284A JP5354284A JPS6134167A JP S6134167 A JPS6134167 A JP S6134167A JP 5354284 A JP5354284 A JP 5354284A JP 5354284 A JP5354284 A JP 5354284A JP S6134167 A JPS6134167 A JP S6134167A
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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。
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、ＦＲＭ用プリプリフォームワイヤー造方法お
よび該方法に用いられる超音波振動装置に関し、詳しく
は炭化ケイ素繊Ｈ／金属複合材中に炭化ケイ素繊維が金
属に充分に浸透し、空隙の。
よび該方法に用いられる超音波振動装置に関し、詳しく
は炭化ケイ素繊Ｈ／金属複合材中に炭化ケイ素繊維が金
属に充分に浸透し、空隙の。
ない軽量で弾性および強度の優れたｊＲＭ用プリフＡ−
ムワイ（７−の製造方法並びに該製造方法に用いられる
溶融金属溶湯に振動を効率よく付与する超音波振動装置
に関する。なお、本発明でいうＦＲＭ用プリプリフォー
ムワイヤーリフォームシートまたはテープも含むものと
する。
ムワイ（７−の製造方法並びに該製造方法に用いられる
溶融金属溶湯に振動を効率よく付与する超音波振動装置
に関する。なお、本発明でいうＦＲＭ用プリプリフォー
ムワイヤーリフォームシートまたはテープも含むものと
する。
従来から、炭化ケイ素８Ｍ等の繊維状材料にアルミニウ
ム等の金属を含浸けしめでなる複合月利このような金属
／ＮＩ＆麗複合材を製造する方法は種々提案され、例え
ば、プラズマジェット、メタリコンまたは真空蒸着のよ
うに金属細粒または金属蒸気を繊維束に吹付けて繊維表
面に金属をイづ肴させ金属／ｌｌ維複合材あるいはその
前駆体を作る方法が知られている。しかし、この方法に
おいては、金属細粒または金属蒸気を直進的に吹きつけ
るため繊維束の内部までには十分に金属が浸透せず満足
のてぎる強度や弾性のものが得られないという欠点があ
る。
ム等の金属を含浸けしめでなる複合月利このような金属
／ＮＩ＆麗複合材を製造する方法は種々提案され、例え
ば、プラズマジェット、メタリコンまたは真空蒸着のよ
うに金属細粒または金属蒸気を繊維束に吹付けて繊維表
面に金属をイづ肴させ金属／ｌｌ維複合材あるいはその
前駆体を作る方法が知られている。しかし、この方法に
おいては、金属細粒または金属蒸気を直進的に吹きつけ
るため繊維束の内部までには十分に金属が浸透せず満足
のてぎる強度や弾性のものが得られないという欠点があ
る。
また、他の方法として溶融金属浴中に繊維束を含浸する
と共に、溶融金属浴に超音波振動を加え溶融金属を繊維
束の内部まで浸透させる方法が提案されている。この方
法では、超音波振動によりｍｇ束が開繊し、内部の空気
を排出するため繊維束の内部まで金属がよく浸透するが
、この振動のため繊維が雑然と開繊した状態で固定され
てしまい、金属／ＩＩ維複合材に所望の強度、弾性を付
与することが困ｆＩＩとなる。また、超音波振動装置を
用いた隙に、使用時間の経過と共に振動子のホーこのよ
うに、軽量で強度、弾↑ηに１◇れた金属／繊Ｈ複合材
の製造方法【よ未だ得られておらず、またこのようなｙ
）法に好適に用いられる超音波振動装置も得られていな
い。
と共に、溶融金属浴に超音波振動を加え溶融金属を繊維
束の内部まで浸透させる方法が提案されている。この方
法では、超音波振動によりｍｇ束が開繊し、内部の空気
を排出するため繊維束の内部まで金属がよく浸透するが
、この振動のため繊維が雑然と開繊した状態で固定され
てしまい、金属／ＩＩ維複合材に所望の強度、弾性を付
与することが困ｆＩＩとなる。また、超音波振動装置を
用いた隙に、使用時間の経過と共に振動子のホーこのよ
うに、軽量で強度、弾↑ηに１◇れた金属／繊Ｈ複合材
の製造方法【よ未だ得られておらず、またこのようなｙ
）法に好適に用いられる超音波振動装置も得られていな
い。
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされ。
たちのであり、従来のらのよりも軽量てかつ強度、弾性
に１畏れた金属 繊１１複合祠、特にアルミニウム等の
金属と炭化ケイ素繊維とからなるＦＲＭ用ブリフ７１−
１＼ワイ）ノー〇％Ｊ ＋？ｊ ｆｊ法並びに該方法に
用いる超音波振動装置を提供づることを目的とする。
に１畏れた金属 繊１１複合祠、特にアルミニウム等の
金属と炭化ケイ素繊維とからなるＦＲＭ用ブリフ７１−
１＼ワイ）ノー〇％Ｊ ＋？ｊ ｆｊ法並びに該方法に
用いる超音波振動装置を提供づることを目的とする。
本発明省らＩよ、上記の目的に治って鋭意研究した結果
、予め引揃えた炭化ケイ素繊紺束に８競に応じてアルミ
ニウム等の金属を溶用または蒸着した後、超音波振動装
置により振動が与えられている溶融金属浴中に含浸させ
ることにより、好適なＦＲＭ用プリフＡ−ムンイヤーが
得られることを見出し、また、この際に用いられる超音
波振動装置を高温から保護するために、振動子のホーン
の溶融金属浴に浸潤されていない上部に超音波の半波長
の節に相当りる部分に冷却水用の空孔を設けすなわち本
発明のＦ ＲＭ用プリフォームワイヤーの製造方法とは
、炭化ケイ素１１ｉ維束を広げて引揃えた後、６１１１
手段を有づる超音波振動装置により振動が与えられてい
る溶融金属湯に５０秒以下、好ましくは２秒以下含浸さ
せることを特徴とするもので、この方法により得られる
金属／炭化ケイ素ｖＡ維複合材は繊維間に金属か充分に
浸透し、空隙のないものか得られる。また、本発明の方
法においては、超音波振動による含浸前に、広げて引揃
えた炭化ケイ素繊維束に金属を溶射または蒸着したもの
を用いてもよく、ざらに含浸時に電磁振動を付与しても
よい。このようにして得られたＦＲＭ用プリプリフォー
ムワイヤー軽量で、かつ強度、弾性等の特性が優れる。
、予め引揃えた炭化ケイ素繊紺束に８競に応じてアルミ
ニウム等の金属を溶用または蒸着した後、超音波振動装
置により振動が与えられている溶融金属浴中に含浸させ
ることにより、好適なＦＲＭ用プリフＡ−ムンイヤーが
得られることを見出し、また、この際に用いられる超音
波振動装置を高温から保護するために、振動子のホーン
の溶融金属浴に浸潤されていない上部に超音波の半波長
の節に相当りる部分に冷却水用の空孔を設けすなわち本
発明のＦ ＲＭ用プリフォームワイヤーの製造方法とは
、炭化ケイ素１１ｉ維束を広げて引揃えた後、６１１１
手段を有づる超音波振動装置により振動が与えられてい
る溶融金属湯に５０秒以下、好ましくは２秒以下含浸さ
せることを特徴とするもので、この方法により得られる
金属／炭化ケイ素ｖＡ維複合材は繊維間に金属か充分に
浸透し、空隙のないものか得られる。また、本発明の方
法においては、超音波振動による含浸前に、広げて引揃
えた炭化ケイ素繊維束に金属を溶射または蒸着したもの
を用いてもよく、ざらに含浸時に電磁振動を付与しても
よい。このようにして得られたＦＲＭ用プリプリフォー
ムワイヤー軽量で、かつ強度、弾性等の特性が優れる。
また、本発明の超音波振動装置とは、Ｆ ＲＭ用プリフ
４−ムワイヤーを含浸する溶融金属溶湯に振動を与える
振動子および超音波弁１ｉ器からなる超音波振動装置で
あって、該振動子のホーン上部の超音波半波長の節に相
当する部分に冷却水用の先端ボーンまで振動が伝達され
ないという欠点が解消される。
４−ムワイヤーを含浸する溶融金属溶湯に振動を与える
振動子および超音波弁１ｉ器からなる超音波振動装置で
あって、該振動子のホーン上部の超音波半波長の節に相
当する部分に冷却水用の先端ボーンまで振動が伝達され
ないという欠点が解消される。
ｅ
、−以下、本発明を図面に基づいて、詳細に説明する。
第１図は、本発明のＦＲＭ用プリプリフォームワイヤー
造方法の一実施例を示す工程概略図であり、第２図は本
発明の超音波振動装置の振動子部分を示す概略図である
。
造方法の一実施例を示す工程概略図であり、第２図は本
発明の超音波振動装置の振動子部分を示す概略図である
。
第１図において、Ｎｊ＆維束引揃え装置１により繊維束
を広げて引揃えられた炭化ケイ素繊維束２は、プラズマ
ジェットやメタリコン等の金属溶射装置３によってアル
ミニウム等の溶融金属が吹き付けられ、炭化ケイ素繊維
束２の各繊維の平行性が固定される。また、本発明にお
いては金属浴ＯＡ装置３のみならず、真空蒸着等の炭化
ケイ素繊維束２に金属を付着させ、各繊維を平行に固定
する手段であればいずれも採用される。なお、本発明に
おいては、炭化ケイ素繊維束に金属を溶射または蒸着す
る工程を省略してもよい。
を広げて引揃えられた炭化ケイ素繊維束２は、プラズマ
ジェットやメタリコン等の金属溶射装置３によってアル
ミニウム等の溶融金属が吹き付けられ、炭化ケイ素繊維
束２の各繊維の平行性が固定される。また、本発明にお
いては金属浴ＯＡ装置３のみならず、真空蒸着等の炭化
ケイ素繊維束２に金属を付着させ、各繊維を平行に固定
する手段であればいずれも採用される。なお、本発明に
おいては、炭化ケイ素繊維束に金属を溶射または蒸着す
る工程を省略してもよい。
この金属の付着した炭化ケイ素１１ｉ１ｆｔ束２はガイ
との間に電磁振動を付与していてもよい。ここにおいて
用いられる金属とは、アルミニウム、マグネシウム、チ
タン、鉛、銅、シリコン等が適宜選択され、これらの合
金を用いてもよい。
との間に電磁振動を付与していてもよい。ここにおいて
用いられる金属とは、アルミニウム、マグネシウム、チ
タン、鉛、銅、シリコン等が適宜選択され、これらの合
金を用いてもよい。
また、この溶融金属５は超音波振動装置７により振動が
与えられている。この超音波振動装置７は発振器８と振
動子９からなり、振動子９のホーン１０の下部が溶融金
属槽６の溶融金属５中に浸：責されており、発振器８か
らの信号により、振動子９のホーン１０が溶融金属５に
振動を与える。第２図に示すように、このホーン１０に
は溶融金属５の熱を振動子９に伝達しないように、ホー
ン１０の上部に冷却水用の空孔または水冷ジャケット１
１を有することが必要で、その位置は音波の半波長の節
に相当する部分に設ける必要がある。この部分に冷却水
用の空孔または水冷ジャケット１１を設【プることによ
って、超音波処理を長時間性なってもボーン部分からク
ラックが生じるということはなく、従来の欠点が是正さ
れる。ホーンの長さと周波数の関係は、ホーン１０の長
さを１−とじたときに、手本発明に・（）いては、炭化
クイ累織紺朱２の表面に付着した金属が、渚゛融金属槽
６中のボーン１０の直下に至る時点で溶解り−ることか
必要で、溶融金属槽６中のボーン１０直下に至る前に溶
解すると、予め炭化ケイ素繊維束２の各１１１間を平＜
ｉに固定した意味がなくなり、またホーン１０直下にお
いても溶解しないと、超音波処理を施しても炭化ケイ素
繊維束２の内部まで十分に金属を浸透させることができ
ない。このことを考慮に入れると、溶融金属槽６の浴温
は、金属の溶融温度よりも２０〜１００℃稈度高いこと
かりＹましく、例えば金属としてアルミニウムを用いる
場合には、浴温は６８０〜７６０°Ｃ程度が好ましい。
与えられている。この超音波振動装置７は発振器８と振
動子９からなり、振動子９のホーン１０の下部が溶融金
属槽６の溶融金属５中に浸：責されており、発振器８か
らの信号により、振動子９のホーン１０が溶融金属５に
振動を与える。第２図に示すように、このホーン１０に
は溶融金属５の熱を振動子９に伝達しないように、ホー
ン１０の上部に冷却水用の空孔または水冷ジャケット１
１を有することが必要で、その位置は音波の半波長の節
に相当する部分に設ける必要がある。この部分に冷却水
用の空孔または水冷ジャケット１１を設【プることによ
って、超音波処理を長時間性なってもボーン部分からク
ラックが生じるということはなく、従来の欠点が是正さ
れる。ホーンの長さと周波数の関係は、ホーン１０の長
さを１−とじたときに、手本発明に・（）いては、炭化
クイ累織紺朱２の表面に付着した金属が、渚゛融金属槽
６中のボーン１０の直下に至る時点で溶解り−ることか
必要で、溶融金属槽６中のボーン１０直下に至る前に溶
解すると、予め炭化ケイ素繊維束２の各１１１間を平＜
ｉに固定した意味がなくなり、またホーン１０直下にお
いても溶解しないと、超音波処理を施しても炭化ケイ素
繊維束２の内部まで十分に金属を浸透させることができ
ない。このことを考慮に入れると、溶融金属槽６の浴温
は、金属の溶融温度よりも２０〜１００℃稈度高いこと
かりＹましく、例えば金属としてアルミニウムを用いる
場合には、浴温は６８０〜７６０°Ｃ程度が好ましい。
また、浴中の炭化ケイ素ｙＡＮ束２の浸）４時間（ま、
５０秒以下、好ましくは２秒以−ト、更に好ましくは１
秒以下であることか必要である。
５０秒以下、好ましくは２秒以−ト、更に好ましくは１
秒以下であることか必要である。
また、超音波振動装置７による振動は、共振周波数を適
宜定めることにより制御され、一般的にックス等が適宜
選択される。また、ホーン１０は通常２本接続して使用
すると最も振動効率が高く、３木以−Ｆ接続リ−るど振
動効率が幾分低下りる。また、ボーン１０の断面形状は
任意であり、例えば円形、長方形、馬蹄形等が採用され
る。
宜定めることにより制御され、一般的にックス等が適宜
選択される。また、ホーン１０は通常２本接続して使用
すると最も振動効率が高く、３木以−Ｆ接続リ−るど振
動効率が幾分低下りる。また、ボーン１０の断面形状は
任意であり、例えば円形、長方形、馬蹄形等が採用され
る。
このように引揃えた状態で超音波処理を施された炭化ケ
イ素Ｉｎ １１束２は、繊維間に充分アルミニウム等の
金属が浸透し、空隙の少ないものとなる。
イ素Ｉｎ １１束２は、繊維間に充分アルミニウム等の
金属が浸透し、空隙の少ないものとなる。
この炭化ノフイ索繊４ｆ１束２は、さらにカイトロール
４ｃ’、４ｄやスリット１２またはダイスを通して連続
的に引き出し、所望の形状を、与えると共に、過剰の金
属を絞り取り、所定の繊維体積含有率のブリフｌ−ムワ
イＡ７−とされ、例えば巻き取り装置１３により巻き取
られる。なお、本発明においてはプリフォームワイＡ７
−について述べたが、前述のごとく本発明でいうプリフ
ォームワイヤーはプリフォームシートまたはテープを包
含覆るものとする。
４ｃ’、４ｄやスリット１２またはダイスを通して連続
的に引き出し、所望の形状を、与えると共に、過剰の金
属を絞り取り、所定の繊維体積含有率のブリフｌ−ムワ
イＡ７−とされ、例えば巻き取り装置１３により巻き取
られる。なお、本発明においてはプリフォームワイＡ７
−について述べたが、前述のごとく本発明でいうプリフ
ォームワイヤーはプリフォームシートまたはテープを包
含覆るものとする。
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する
。
。
面にアルミニウムを付着させた。次に、アルミニウムを
付盾さゼた炭化ケイ素繊維束をガイドロールを紅て７２
０℃のアルミニウム浴中に連続的に通過させるど共に超
音波処理を施した。この際、超音波振動装置の共振周波
数は約２０ＫＨｚ、浴中の炭化ケイ素′４！＆組束の含
浸時間は、約１秒で行なった。
付盾さゼた炭化ケイ素繊維束をガイドロールを紅て７２
０℃のアルミニウム浴中に連続的に通過させるど共に超
音波処理を施した。この際、超音波振動装置の共振周波
数は約２０ＫＨｚ、浴中の炭化ケイ素′４！＆組束の含
浸時間は、約１秒で行なった。
このアルミニウムを含有する炭化ケイ素繊維束をスリッ
１−およびガイドロールを通過させ、所望の形状とする
と共に、過剰アルミニウムを絞り取り、巻き取り装置で
巻き取り、ＦＲＭ用アルアルミニウムプリフォームワイ
ヤーた。このＦＲＭ用アルアルミニウムプリフォームワ
イヤー維体積は３０容聞％であり、繊維間に金属が充分
に浸透し、空隙は認められなかった。また、引張り強度
は、理論値８０に９ ／ ｍｍ ２に対して、測定ｆｉ
ｎ ＬＸ Ｇ５ｔ（ｇ ７／’ １ｌｌｎｌ’であり、
Ｉｌｌ配列に乱れがないことが実二〇された。
１−およびガイドロールを通過させ、所望の形状とする
と共に、過剰アルミニウムを絞り取り、巻き取り装置で
巻き取り、ＦＲＭ用アルアルミニウムプリフォームワイ
ヤーた。このＦＲＭ用アルアルミニウムプリフォームワ
イヤー維体積は３０容聞％であり、繊維間に金属が充分
に浸透し、空隙は認められなかった。また、引張り強度
は、理論値８０に９ ／ ｍｍ ２に対して、測定ｆｉ
ｎ ＬＸ Ｇ５ｔ（ｇ ７／’ １ｌｌｎｌ’であり、
Ｉｌｌ配列に乱れがないことが実二〇された。
なお、このＦＲＭ用アルミニウムプリノＡ−ムワイヤー
の炭化ケイ素繊維束の強度を調へるために、得られたワ
イヤーのアルミニウムを化学的に溶解
の炭化ケイ素繊維束の強度を調へるために、得られたワ
イヤーのアルミニウムを化学的に溶解
第１図は、本発明のＦ ＲＭブリフＡ−ムワイヤーの製
造方法の一実施例を示す工程概略図、および 第２図は本発明の超音波振動装置の振動子部分を示す概
略図。 １：引揃え装置１、２：炭化ケイ素繊維束、３：金属溶
射装置、 ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ ニガイドロール、５：溶融
金属、 ６：溶融金属槽 ７：超高波振動装置Ｎ Ｓ：発振器、 ９：振動子、 １０：ホーン、 １１：空孔または水冷ジャケット、 １２：スリッ１〜． １３：巻き取り装置。
造方法の一実施例を示す工程概略図、および 第２図は本発明の超音波振動装置の振動子部分を示す概
略図。 １：引揃え装置１、２：炭化ケイ素繊維束、３：金属溶
射装置、 ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ ニガイドロール、５：溶融
金属、 ６：溶融金属槽 ７：超高波振動装置Ｎ Ｓ：発振器、 ９：振動子、 １０：ホーン、 １１：空孔または水冷ジャケット、 １２：スリッ１〜． １３：巻き取り装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、炭化ケイ素繊維束を広げて引揃えた後、冷却手段を
有する超音波振動装置により振動が与えられている溶融
金属湯に５０秒以下含浸させることを特徴とするＦＲＭ
用プリフォームワイヤー、プリフォームシートまたはテ
ープの製造方法。 ２、前記含浸前に、前記炭化ケイ素繊維束に金属を溶射
または蒸着する前記特許請求の範囲第１環に記載の製造
方法。 ３、前記含浸時に電磁振動が与えられている前記特許請
求の範囲第１項または第２項に記載の製造方法。 ４、前記金属がアルミニウム、マグネシウム、シリコン
、チタン、鉛、銅もしくはこれらの合金から選択される
前記特許請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載
の製造方法。 ５、前記含浸時間が２秒以下である前記特許請求の範囲
第１項、第２項、第３項または第４項に記載の製造方法
。 ６、ＦＲＭ用プリフォームワイヤーを含浸する溶融金属
湯に振動を与える振動子および超音波発振器からなる超
音波振動装置であつて、該振動子のホーン上部の音波半
波長の節に相当する部分に冷却水用の空孔または水冷ジ
ャケットを設けたことを特徴とする超音波振動装置。 ７、前記ホーンの材質がステンレス鋼、ニッケル合金、
モリブデン、タングステン、チタン、セラミックスから
選択される特許請求の範囲第６項に記載の超音波振動装
置。 ８、前記ホーンが２本以上の接続からなる特許請求の範
囲第６項または第７項に記載の超音波振動装置。 ９、前記ホーンの長さ（Ｌ）が、 Ｃｔ（湯部でのホーンの音速）＝ Ｌ（ホーン波長）×ｆ（周波数） で示される前記特許請求の範囲第６項、第７項または第
８項に記載の超音波振動装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5354284A JPS6134167A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | Ｆｒｍ用プリフオ−ムワイヤ−，プリフオ−ムシ−トまたはテ−プの製造方法および該方法に用いられる超音波振動装置 |
| US06/712,118 US4649060A (en) | 1984-03-22 | 1985-03-15 | Method of producing a preform wire, sheet or tape fiber reinforced metal composite |
| EP85301926A EP0162542B1 (en) | 1984-03-22 | 1985-03-19 | Method of producing a preform wire, sheet or tape for fibre-reinforced metals, and an ultrasonic wave vibration apparatus |
| DE8585301926T DE3586269T2 (de) | 1984-03-22 | 1985-03-19 | Verfahren zur herstellung von vorgeformten draehten, blechen und baendern fuer faserverstaerkte metalle und ultraschallwellen-vibrator. |
| US06/932,595 US4779563A (en) | 1984-03-22 | 1986-11-20 | Ultrasonic wave vibration apparatus for use in producing preform wire, sheet or tape for a fiber reinforced metal composite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5354284A JPS6134167A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | Ｆｒｍ用プリフオ−ムワイヤ−，プリフオ−ムシ−トまたはテ−プの製造方法および該方法に用いられる超音波振動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6134167A true JPS6134167A (ja) | 1986-02-18 |
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