JPS63165041A - 繊維強化金属複合材料の製造方法 - 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】 星皇上匹丑里旦厨 この発明は、高圧鋳造法によって繊維強化金属複合材料
（ＦＲＭ）を製造する方法に関する。

罷米辺弦庸 ＦＲＭを製造する方法はいろいろあるが、そのひとつに
高圧鋳造法がある。この方法は、金型に補強繊維の集合
体を入れておき、その金型にマトリクスとなる金属の溶
湯を注ぎ込み、プランジャーで加圧して上記集合体に含
浸し、凝固させた後、脱型するものである。

ところで、そのような高圧鋳造法において、脱型、すな
わち得られたＦＲＭを金型から取り出すことは、なかな
か難しい。割り金型を使用すれば容易であるように思え
るけれども、割り金型では、含浸時に高圧で加圧される
溶湯が金型の合せ面から噴き出してしまう。そこで、金
型のキャビティの、集合体が入れられる部分に、一般に
後き勾配と呼ばれるテーパーを付けることが提案されて
いる。ところが、このテーパーは、溶湯の加圧時にプラ
ンジャーを下降させる必要から、キャビティの上端まで
付けるわけにいかず、上部は一様な大きさのままにして
おく必要があるので、テーパーを有しないものにくらべ
れば容易に脱型できるとはいえ、なお十分であるとはい
えない。

一方、実開昭６０−１２６２６７号公報には、一様なテ
ーパーのキャビティをもつ一体物の外型と、その外型の
キャビティに嵌合する分割自在な内型とを使用し、ＦＲ
Ｍを、外型からそのテーパーを利用して内型ごと取り出
した後、内型を分割し、内型とＦＲＭとを分離する、す
なわち脱型する方法が提案されている。この方法は、−
見、大変よさそうに思えるが、特に長いＦＲＭを得るよ
うに場合にはなかなか難しい問題がある。

すなわち、長いＦＲＭを得る場合には、当然、長い金型
を使用しなければならないが、長いテーパ一部分をもつ
金型の製作は大変難しい。また、長くなればなるほど外
型と内型との接触面積が増大し、内型を取り出しにくく
なるが、それに抗して内型を取り出しやすくしようとす
れば、テーパーの角度を大きくしなければならず、金型
が大変大きくなって、製作コストの上昇はもちろん、重
量が増大して取り扱いにくくなったり、加熱に膨大なエ
ネルギーが必要になるなど、いろいろな問題がでてくる
。

が解°しようとする　　。

この発明は、従来の方法の上記問題点を解決するもので
、その目的とするところは、脱型が極めて容易なＦＲＭ
の製造方法を提供するにある。

口　１１、を解決するための　ｒ 上記目的を達成するために、この発明においては、補強
ＩｉＡ雑の集合体を金型に入れ、その金型にマトリクス
となる金属の溶湯を注ぎ込み、その溶湯を加圧して前記
集合体に含浸し、凝固させて複合金属材料を得るに際し
、溶湯を注ぎ込むのに先立って、集合体と金型との間に
、マトリクスとなる金属よりも融点が高く、かつ水溶性
の金属塩化物を介在させ、得られた複合金属材料を、前
記金属塩化物を溶出することによって金型から取り出す
ことを特徴とする繊維強化金属複合材料の製造方法が提
供される。

この発明において使用する補強繊維は、ＦＲＭにおいて
、通常、使用されている、たとえば炭素繊維、アルミナ
繊維、ボロン繊維、アルミナ−シリカ繊維、炭化ケイ素
繊維などの高強度、高弾性繊維である。形態は、マルチ
フィラメント、短繊維、ウィスカー、マット、織物など
、いずれであってもよい。

また、集合体は、上記のような補強繊維を束ね、あるい
は巻いたりしたもので、必要に応じて、カーボン、シリ
カ、アルミナなどの、いわゆる結着剤を含浸して補強繊
維の集合形態がくずれないようにしておく。

マトリクスとなる金属は、これもまた、ＦＲＭのマトリ
クス金属として、通常、使用されている、たとえばアル
ミニウム、マグネシウム、錫、鉛、亜鉛などの単体金属
や、そのような単体金属の少なくとも１種を主成分とす
る合金である。

金属塩化物は、マトリクスとなる金属よりも融点が高く
、しかも、ＦＲＭの製造後、溶出して金型からＦＲＭを
取り出すために水溶性である必要がある。そのような金
属塩化物としては、たとえば、塩化カルシウム、塩化コ
バルト、塩化鉄、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、
塩化マンガンなどを使用することができる。

これら金属塩化物は、粉状や粒状で用いてもよく、ホッ
トプレス等により塊状にしたものでもよく、またそれを
ざらに焼結したものであってもよい。もっとも、粉状や
粒状の金属塩化物を使用しても、溶湯の熱で塊状になっ
てしまう。

金属塩化物を粉状や粒状で用いる場合には、溶湯がそれ
らの間に浸透しないよう、集合体を、マトリクスとなる
金属よりも融点が高い、たとえば、チタン、ステンレス
鋼、ニッケル、鉄、アルミニウムなどの金属の管に入れ
るか、それら金属の箔ですし巻状に巻いておく。塊状で
用いる場合や、焼結したものを用いる場合でも、気孔率
が低くて溶湯が侵入する心配がある場合にもそうしてお
く。

気孔率が２０％程度以下であれば、その必要はない。

この発明を図面に基いてざらに詳細に説明するに、第１
図は、この発明の方法によってＦＲＭを製造している様
子を示すもので、補強繊維の集合体２が、金属管４に入
れられ、金型１内に配置されている。金型１と金属管４
との間には、粉状または粒状の金属塩化物３が充填され
ている。

さて、ＦＲＭの製造は、金属管４内に、マトリクスとな
る金属の溶湯５を注ぎ込み、プランジャー６で加圧して
集合体２に含浸し、凝固させることによって行う。溶湯
５が凝固した１多、すなわちＦＲＭが得られた後は、固
まった金属塩化物３を水で溶出し、ＦＲＭを金属管４ご
と金型１から取り出す。しかる後、金属管４を切削する
か、剥離して除去すれば、ＦＲＭを取り出せる。

第２図は、気孔率が２０％以下である、緻密な、筒状の
金属塩化物３を使用する場合を示している。

この場合は、第１図に示したような金属管４を必要とし
ない。もっとも、金型が長く、金属塩化物を継ぎ足して
使用する必要がある場合には、金属管を使用し、それに
筒状の金属塩化物を嵌合するようにする。

実施例 東し株式会社製炭素繊維“トレカ”Ｍ２Ｏ（単糸径：６
μｍ、単糸数：　６０００本）を長さ３００ｍｍに切断
し、さらに直径が１５ｍｍになるように束ねてなる集合
体を、第１図に示したように、肉厚が１ｍｍの鉄管の下
部に入れた。

次に、鉄管に入れた集合体を、第１図に示す金型に入れ
、金型と鉄管との間に塩化ナトリウムの粉を充填し、さ
らに金型を５５０℃に予熱した後、鉄管の中にアルミニ
ウムとケイ素の合金（ＪＩＳＡＣ４Ｃ）の溶湯（温度＝
７５０℃）を注ぎ込み、プランジャーで５００ＫＭｃｍ
２の圧力を加えて集合体に含浸した。

溶湯が凝固した後、水通水で塩化ナトリウムを溶出し、
ＦＲＭを鉄管ごと取り出した後、鉄管を切削、除去して
ＦＲＭを取り出した。

Ｒ皿五泌１ この発明は、金型への溶湯の注入に先立って、集合体と
金型との間に、ＦＲＭのマトリクスとなる金属よりも融
点が高く、かつ水溶性の金属塩化物を介在させておき、
得られたＦＲＭを、その金属酸化物を溶出することによ
って取り出すものでおるから、脱型が極めて容易になり
、長いＦＲＭでも簡単に得られるようになる。しかも、
金型をコンパクトにでき、加熱に要するエネルギーも少
なくてすむ。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明の方法を実施している
様子を示す概略縦断面図である。 １：金型 ２：補強繊維の集合体 ３：金属塩化物 ４：金属管 ５：マトリクスとなる金属の溶湯 ６：プランジャー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 補強繊維の集合体を金型に入れ、その金型にマトリクス
   となる金属の溶湯を注ぎ込み、その溶湯を加圧して前記
   集合体に含浸し、凝固させて複合金属材料を得るに際し
   、溶湯を注ぎ込むのに先立って、集合体と金型との間に
   、マトリクスとなる金属よりも融点が高く、かつ水溶性
   の金属塩化物を介在させ、得られた複合金属材料を、前
   記金属塩化物を溶出することによって金型から取り出す
   ことを特徴とする繊維強化金属複合材料の製造方法。