JPS63192830A - 繊維強化複合鋳造体の製造法 - Google Patents
繊維強化複合鋳造体の製造法Info
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Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、無機質短繊維を強化材とし、これを金属中に
含有させた複合鋳造体の製造法に関するものである。
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〉
炭素質、炭化けい素質、アルミナ質などの無機質短繊維
からなる繊維成形体を複合した繊維複合金属材は、優れ
た機械的強度、耐摩耗性や断熱効果を有するので、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０
例えば、特開昭５８−９３５６０号公報には、内燃機関
のピストンの製造において、断面矩形のリング状の繊維
成形体を金型内の所定位置にセットしておいて、金属溶
湯を金型に鋳造し、局部的に繊維強化した繊維複合鋳造
体の製造法が示されている。また、特開昭５２−１２８
８３２号公報には、例えば、内燃機関のピストンや燃焼
室などの構造物に断熱性を付与するために無機質繊維の
成形体を成形し、その成形体をアルミニウムまたはマグ
ネシウム合金鋳造物の一部に複合させる鋳造体の製造方
法が示されている。
からなる繊維成形体を複合した繊維複合金属材は、優れ
た機械的強度、耐摩耗性や断熱効果を有するので、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０
例えば、特開昭５８−９３５６０号公報には、内燃機関
のピストンの製造において、断面矩形のリング状の繊維
成形体を金型内の所定位置にセットしておいて、金属溶
湯を金型に鋳造し、局部的に繊維強化した繊維複合鋳造
体の製造法が示されている。また、特開昭５２−１２８
８３２号公報には、例えば、内燃機関のピストンや燃焼
室などの構造物に断熱性を付与するために無機質繊維の
成形体を成形し、その成形体をアルミニウムまたはマグ
ネシウム合金鋳造物の一部に複合させる鋳造体の製造方
法が示されている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
本発明者らは、炭素質、炭化けい素質、アルミナ質など
の無機質短繊維からなる繊維成形体を複合した機械的強
度や耐摩耗性に優れ断熱効果を有する例えばアルミニウ
ム合金の鋳造体を得べく、従来法におけるように、マツ
１〜状に圧縮成形した無機質繊維材を使用し、その成形
体を鋳型内に設置し、アルミニウム合金溶湯を圧入する
ことを試みた。しかしながら、このようにして製られな
複合鋳造体は、繊維成形体を複合した部分において優れ
た断熱性を有するのであるが、繊維成形体の厚みを厚く
とると、その機械的性質、殊に鋳造体の水平方向と垂直
方向との間の機械的強度に著しい違いを生ずる傾向があ
り、しかも金属溶湯の繊維成形体中への浸透が平均して
行なわれ難いなど種々の欠点があることが判った。
の無機質短繊維からなる繊維成形体を複合した機械的強
度や耐摩耗性に優れ断熱効果を有する例えばアルミニウ
ム合金の鋳造体を得べく、従来法におけるように、マツ
１〜状に圧縮成形した無機質繊維材を使用し、その成形
体を鋳型内に設置し、アルミニウム合金溶湯を圧入する
ことを試みた。しかしながら、このようにして製られな
複合鋳造体は、繊維成形体を複合した部分において優れ
た断熱性を有するのであるが、繊維成形体の厚みを厚く
とると、その機械的性質、殊に鋳造体の水平方向と垂直
方向との間の機械的強度に著しい違いを生ずる傾向があ
り、しかも金属溶湯の繊維成形体中への浸透が平均して
行なわれ難いなど種々の欠点があることが判った。
く問題点を解決するための手段〉
上記の実情に鑑がみ、本発明者らは、鋳型内に設置し金
属溶湯を鋳造した場合、比較的低い鋳造圧によって均整
に溶湯が浸入し、しかも、得られた鋳造体の繊維複合部
における水平方向と垂直方向との間の機械的性質の整っ
た鋳造体を得べく種々研究を続けた結果、無機質短繊維
をあらかじめ多数の毛玉状に凝集しておいて、この凝集
繊維粒を例えばシリカゾルのような適宜の結合剤を添加
し、所定の形状に成形することによって、無機質短繊維
材の成形体を形成させ、この成形体を鋳型内の所定の位
置に設置し、金属溶湯を鋳型内に圧入することによって
、上記従来の方法におけるような欠点の少ない繊維強化
複合鋳造体を得ることに成功した。
属溶湯を鋳造した場合、比較的低い鋳造圧によって均整
に溶湯が浸入し、しかも、得られた鋳造体の繊維複合部
における水平方向と垂直方向との間の機械的性質の整っ
た鋳造体を得べく種々研究を続けた結果、無機質短繊維
をあらかじめ多数の毛玉状に凝集しておいて、この凝集
繊維粒を例えばシリカゾルのような適宜の結合剤を添加
し、所定の形状に成形することによって、無機質短繊維
材の成形体を形成させ、この成形体を鋳型内の所定の位
置に設置し、金属溶湯を鋳型内に圧入することによって
、上記従来の方法におけるような欠点の少ない繊維強化
複合鋳造体を得ることに成功した。
すなわち、本発明は、あらかじめ多数の毛玉状に凝集し
た無機質短繊維を結合剤をもって所定の形状に結合成形
し、該成形体を鋳型内の所定の位置に設置しておいて、
これに金属溶湯を鋳造する繊維強化複合鋳造体の製造法
である。
た無機質短繊維を結合剤をもって所定の形状に結合成形
し、該成形体を鋳型内の所定の位置に設置しておいて、
これに金属溶湯を鋳造する繊維強化複合鋳造体の製造法
である。
以下、本発明の方法について、さらに具体的に説明する
。
。
本発明の複合鋳造体の製造に強化材として使用する無機
質繊維としては、通常のアルミナ質繊維の他にシリカア
ルミナ繊維材、通常の炭素繊維の他にグラファイト質繊
維材、炭化けい素繊維などを挙げることができる。これ
らの繊維材は、いずれもそれぞれ単独に、または適宜組
み合わせて使用しても差し支えない。
質繊維としては、通常のアルミナ質繊維の他にシリカア
ルミナ繊維材、通常の炭素繊維の他にグラファイト質繊
維材、炭化けい素繊維などを挙げることができる。これ
らの繊維材は、いずれもそれぞれ単独に、または適宜組
み合わせて使用しても差し支えない。
繊維は、あらかじめ撹拌して毛玉状の凝集粒とするので
あるが、凝集化のための繊維の長さは、数ｃｍ程度の市
販の短繊維材をその猷ま使用してもよいが、１ｃｍ＋な
いしはそれ以下の長さに裁断したものを使用することも
できる。
あるが、凝集化のための繊維の長さは、数ｃｍ程度の市
販の短繊維材をその猷ま使用してもよいが、１ｃｍ＋な
いしはそれ以下の長さに裁断したものを使用することも
できる。
繊維の凝集化は、このような繊維を撹拌買付の混合容器
、回転混合機、■型混合機などに収容し暫時撹拌混合す
ることによって行なうことができる０例えば、繊維材を
撹拌買付の容器内に収容し５〜３０分間程度撹拌を続け
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、径０１〜３Ｉ１１１程度の粒状の整った多数
の毛玉状の凝集粒となる。繊維の凝集化は、繊維をその
まま乾燥した状態で行なわせることもできるが、撹拌に
よって生ずる微細に切断された繊維の飛散による損失を
少なくし、かつ短時間に効率よく凝集化させるためには
、繊維材に少量の水を散布し適度の湿り気を与えながら
撹拌することが望ましい、また、繊維材を水または低級
アルコールのような分散媒中に濃厚に懸濁させた状態で
撹拌することによって、凝集化させることもできる。
、回転混合機、■型混合機などに収容し暫時撹拌混合す
ることによって行なうことができる０例えば、繊維材を
撹拌買付の容器内に収容し５〜３０分間程度撹拌を続け
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、径０１〜３Ｉ１１１程度の粒状の整った多数
の毛玉状の凝集粒となる。繊維の凝集化は、繊維をその
まま乾燥した状態で行なわせることもできるが、撹拌に
よって生ずる微細に切断された繊維の飛散による損失を
少なくし、かつ短時間に効率よく凝集化させるためには
、繊維材に少量の水を散布し適度の湿り気を与えながら
撹拌することが望ましい、また、繊維材を水または低級
アルコールのような分散媒中に濃厚に懸濁させた状態で
撹拌することによって、凝集化させることもできる。
次に、上記のようにして得た無機質短繊維の毛玉状の凝
集粒を、必要に応じて乾燥した後、これを所定の形状に
結合成形するのであるが、この成形には、シリカゾルや
塩基性塩化アルミニウムのようなものを結合剤として好
適に使用することができる。例えば、多数の毛玉状に凝
集させた繊維粒を所定形状の型内に収容し、シリカゾル
をもって十分に湿潤しておいて、上面から繊維粒が所定
の嵩比重を形成するように圧縮した状態として乾燥した
後、６００〜１０００℃程度の温度に焼成することによ
って、好ましい性状の成形体を形成することができる。
集粒を、必要に応じて乾燥した後、これを所定の形状に
結合成形するのであるが、この成形には、シリカゾルや
塩基性塩化アルミニウムのようなものを結合剤として好
適に使用することができる。例えば、多数の毛玉状に凝
集させた繊維粒を所定形状の型内に収容し、シリカゾル
をもって十分に湿潤しておいて、上面から繊維粒が所定
の嵩比重を形成するように圧縮した状態として乾燥した
後、６００〜１０００℃程度の温度に焼成することによ
って、好ましい性状の成形体を形成することができる。
次いで、上記のようにして形成された成形体を鋳型内の
所定の位置に設置し、金属溶湯、例えばアルミニウム合
金溶湯を鋳造する。鋳造は、成形体の内部空間にまで金
属溶湯が十分に浸透するよう高圧凝固鋳造法によること
が望ましい。
所定の位置に設置し、金属溶湯、例えばアルミニウム合
金溶湯を鋳造する。鋳造は、成形体の内部空間にまで金
属溶湯が十分に浸透するよう高圧凝固鋳造法によること
が望ましい。
く作 用〉
本発明の方法に使用する繊維成形体は、上記したように
、多数の毛玉状に凝集させた無機質短繊維材を圧縮成形
したものであるので、従来のマット状に圧縮成形された
繊維成形体に比べて、はるかに方向性が少°なく、した
がって、金属溶湯の浸透が容易であるばかりでなく、繊
維複合部における鋳造体の機械的強度に方向性がなく、
きわめて均質な複合鋳造体を製造することができる。
、多数の毛玉状に凝集させた無機質短繊維材を圧縮成形
したものであるので、従来のマット状に圧縮成形された
繊維成形体に比べて、はるかに方向性が少°なく、した
がって、金属溶湯の浸透が容易であるばかりでなく、繊
維複合部における鋳造体の機械的強度に方向性がなく、
きわめて均質な複合鋳造体を製造することができる。
〈実施例〉
次に、本発明の実施例を掲げる。
実施例１゜
径３μ、長さ１〜２ｃｍのアルミナ質短繊維材を撹１’
ｆＸ付容器内に収容し、水をスプレーして湿潤した状態
で撹拌混合した後、乾燥して径約０６＠１の多数の毛玉
状の凝集粒を得た。
ｆＸ付容器内に収容し、水をスプレーして湿潤した状態
で撹拌混合した後、乾燥して径約０６＠１の多数の毛玉
状の凝集粒を得た。
上記繊維凝集粒を内径１５ｃ＋ｅの円筒型プラスチック
（アクリル酸樹脂）製型内に収容し、シリカゾル液を散
布して湿潤した状態とし、上部ブランヂャ一式のプレス
機で厚さ１．５ｃｍに圧縮し、１００℃で乾燥後、７０
０℃に加熱焼成して、径１５ｃｍｘ厚み１．５ｃｍ、密
度（Ｖｆ） ２０％の円板状繊維成形体を得た。
（アクリル酸樹脂）製型内に収容し、シリカゾル液を散
布して湿潤した状態とし、上部ブランヂャ一式のプレス
機で厚さ１．５ｃｍに圧縮し、１００℃で乾燥後、７０
０℃に加熱焼成して、径１５ｃｍｘ厚み１．５ｃｍ、密
度（Ｖｆ） ２０％の円板状繊維成形体を得た。
このようにして得た成形体から、カミソリを使用してｌ
ａｗ Ｘ ｌｃｎ Ｘｌ、 ５ｃ＋＋１の試料片１００
個に分割し、各々の重量を測定し、偏差値を求めた結果
を第１表に示す。
ａｗ Ｘ ｌｃｎ Ｘｌ、 ５ｃ＋＋１の試料片１００
個に分割し、各々の重量を測定し、偏差値を求めた結果
を第１表に示す。
なお、比較のため、無機質短繊維材を毛玉状に造粒する
ことなしに、マット状に成形したもの、およびバルク状
のものを同様に圧縮成形したものから同様に試料片１０
０個づつ採取し重量を測定して求めた偏差値についても
併せて示す。
ことなしに、マット状に成形したもの、およびバルク状
のものを同様に圧縮成形したものから同様に試料片１０
０個づつ採取し重量を測定して求めた偏差値についても
併せて示す。
実施例２
実施例１において調製したと同様のアルミナ質短繊維材
の毛玉状凝集粒を、内径１２ｃｍの円筒型プラスチック
製型内に収容し、実施例１におけると同様にして、シリ
カゾル液を散布し、上部プランジャ一式プレス機で厚さ
１０ｃ＋＋に圧縮成形し、乾燥した後、７００℃に加熱
焼成して、嵩密度Ｖｆ２０％の円筒状繊維成形体とした
。
の毛玉状凝集粒を、内径１２ｃｍの円筒型プラスチック
製型内に収容し、実施例１におけると同様にして、シリ
カゾル液を散布し、上部プランジャ一式プレス機で厚さ
１０ｃ＋＋に圧縮成形し、乾燥した後、７００℃に加熱
焼成して、嵩密度Ｖｆ２０％の円筒状繊維成形体とした
。
上記成形体を鋳型内に収容し、これに７００℃のＡ又−
１０％Ｓｉ合金溶湯を溶湯鍛造法によって鋳込んだ。
１０％Ｓｉ合金溶湯を溶湯鍛造法によって鋳込んだ。
このようにして得られた鋳造体の複合鋳造部分から、鋳
造体の直径方向と高さ方向に各々４本づつ棒状試験片を
切出し、引張り試験を行った結果を第２表に示す。
造体の直径方向と高さ方向に各々４本づつ棒状試験片を
切出し、引張り試験を行った結果を第２表に示す。
なお、比較のため、無機質短繊維材を毛玉状に造粒する
ことなしに、マット状に成形したもの、およびバルク状
のものを圧縮成形したものについて、同様にＡ又−３ｉ
ｌＯ％合金溶湯をもって複合鋳造して得た鋳造体につい
て試験した結果について併せ示す。
ことなしに、マット状に成形したもの、およびバルク状
のものを圧縮成形したものについて、同様にＡ又−３ｉ
ｌＯ％合金溶湯をもって複合鋳造して得た鋳造体につい
て試験した結果について併せ示す。
第２表
実施例１および２の結果から、本発明の方法によって製
られな複合鋳造体は、複合部分における機械的強度にお
いて、はとんど方向性を示さず、きわめて均質なもので
あることが判る。
られな複合鋳造体は、複合部分における機械的強度にお
いて、はとんど方向性を示さず、きわめて均質なもので
あることが判る。
〈発明の効果〉
上記のように、本発明の方法は、無機質短繊維材をあら
かじめ毛玉状の凝集粒に凝集し、この凝集粒を結合剤を
もって所定の形状に結合成形し、この成形体を鋳型内の
所定の位置に設置した状態としておいて、金属溶湯を鋳
造する繊維強化複合鋳造体の製造法であって、下記のよ
うな効果を有する。
かじめ毛玉状の凝集粒に凝集し、この凝集粒を結合剤を
もって所定の形状に結合成形し、この成形体を鋳型内の
所定の位置に設置した状態としておいて、金属溶湯を鋳
造する繊維強化複合鋳造体の製造法であって、下記のよ
うな効果を有する。
（１）本発明における毛玉状に凝集させた繊維粒の初期
比重がマット＝ ０．０２ 、バルク＝ ０．０３〜０
０５に比べて、毛玉＝ ０．１０〜０．１６と大きく、
圧縮成形されるときに繊維に加えられる圧力が小さく、
かつ、圧縮率も小さくて済むのでで成形体の成形がはる
かに容易であり、アスペクト比の大きなものが得られ、
しかも均質な成形体を成形し得る。
比重がマット＝ ０．０２ 、バルク＝ ０．０３〜０
０５に比べて、毛玉＝ ０．１０〜０．１６と大きく、
圧縮成形されるときに繊維に加えられる圧力が小さく、
かつ、圧縮率も小さくて済むのでで成形体の成形がはる
かに容易であり、アスペクト比の大きなものが得られ、
しかも均質な成形体を成形し得る。
（２）成形体は均質であって繊維の配列に方向性がなく
、金属溶湯の鋳造に際して溶湯の繊維成形体の内部への
浸透が容易である。
、金属溶湯の鋳造に際して溶湯の繊維成形体の内部への
浸透が容易である。
（３）成形体の繊維の配列に方向性がないので、繊維材
複合部の機械的性質が均整な鋳造体を容易に得ることが
できる。
複合部の機械的性質が均整な鋳造体を容易に得ることが
できる。
特許出願人 日本軽金属株式会社
日軽化工株式会社
Claims (1)
- あらかじめ多数の毛玉状に凝集した無機質短繊維を結
合剤をもって所定の形状に結合成形し、該成形体を鋳型
内の所定の位置に設置しておいて、これに金属溶湯を鋳
造することを特徴とする繊維強化複合鋳造体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2245787A JPS63192830A (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 繊維強化複合鋳造体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2245787A JPS63192830A (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 繊維強化複合鋳造体の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63192830A true JPS63192830A (ja) | 1988-08-10 |
Family
ID=12083241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2245787A Pending JPS63192830A (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 繊維強化複合鋳造体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63192830A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5329983A (en) * | 1991-10-08 | 1994-07-19 | Arnold J. Cook | Sealed chamber die castings of metal matrix components |
| JP2022091435A (ja) * | 2020-12-09 | 2022-06-21 | アドバンスコンポジット株式会社 | 易切削性金属基複合材料及び易切削性金属基複合材料の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6130608A (ja) * | 1984-07-19 | 1986-02-12 | Nikkei Kako Kk | 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 |
| JPS61157647A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-17 | Nippon Light Metal Co Ltd | アルミニウム質強化複合材の製造法 |
-
1987
- 1987-02-04 JP JP2245787A patent/JPS63192830A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6130608A (ja) * | 1984-07-19 | 1986-02-12 | Nikkei Kako Kk | 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 |
| JPS61157647A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-17 | Nippon Light Metal Co Ltd | アルミニウム質強化複合材の製造法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5329983A (en) * | 1991-10-08 | 1994-07-19 | Arnold J. Cook | Sealed chamber die castings of metal matrix components |
| JP2022091435A (ja) * | 2020-12-09 | 2022-06-21 | アドバンスコンポジット株式会社 | 易切削性金属基複合材料及び易切削性金属基複合材料の製造方法 |
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