JPS63295050A - 繊維又は粒状物質で強化された金属又は合金鋳造複合材料を製造する方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本願発明は強化鋳造金属に関し、特に、充填密度の所望
のパターンに従って金属又は合金素地全体に分布された
強化物質の粒子又は繊維又はボイスカーで補強された、
金属を鋳造するための方法に関する８本願発明の鋳造に
おいて、強化材料の粒子の充填密度の分布は、金属素地
の全体に均一に行うことができるし、又、成る所定のパ
ターンに従って全く連続的に、又段階的に行うことがで
きる。

〔従来の技術及び解決しようとする課題〕本願の記述に
おいて、引用例はむしろ圧縮鋳造の技術になされるであ
ろう、この圧縮鋳造はその凝固前又は凝固中に金属を鋳
型へ強制的に注入することを意味する。しかしながら、
この発明はそれに限定されず、そして、むしろ他の鋳造
方法に適応されることが理解される。この鋳造方法は強
化粒子の間の空間を満たし、そして供給される金属素地
内にこれらの粒子を埋め込むために鋳型内へ液状金属を
注入する方法を云う。

アルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛、鉛、すゾそし
て他の金属及び合金等の金属の鋳造に於て、鋳込まれた
強化材料を用いることはよく知られている。例えば、文
献ＵＳ−＾−４，５７６，８６３と４．５９０，１３２
はアルミナ−シリカ繊維によって強化された複合材料軽
金属を開示している。

文献ＣＢ−＾−１，５９５，２８０はアルミナホイスカ
ー又は繊維のフェルト又はマットで強化したアルミニウ
ム又はアルミニウム合金を包含する複合材料を開示して
いる。このような複合材料を製造する方法は次の工程で
例示されている。

ａ）ｎ型又は型の空間に未改質のアルミナのホイスカー
や繊維のマットを２５０〜８５０℃の範囲温度迄予熱し
、 この鋳型又は型へアルミニウム又はこの温度範囲でアル
ミナと反応する多くの元素から自由なアルミニウム合金
の溶融素材を注入し、 圧力注入後、上記溶融素材で上記マットをカバーするに
十分な量を上記アルミニウム又はアルミニウム合金を６
５０〜９５０℃の温度で注入し、ｂ）上記鋳型又は型へ
溶融素材を上記ホイスカー又は繊維のマットと上記溶融
素材との間の表面張力に打克つような十分な機械的に付
与された圧力で直接供給し、そしてこれにより上記溶融
素材が上記マットの隙間に浸透し満すことを保証し、そ
して、 Ｃ）上記溶融アルミニウム又は合金を上記ホイスカー又
は繊維マットと一緒に凝固し、アルミニウム又はアルミ
ニウム合金内にアルミナホイスカー又は繊維を埋込んだ
複合鋳物を形成せしめる。

文献ＧＢ−＾−２，１０６，４３３は又ピストンに対し
、八１２や炭化珪素のような強化材料のホイスカーや繊
維のマットが用いられる強化鋳造合金を開示している。

直径約２〜５μｍの繊維よりなるこの種のマットは文献
ＣＢ−＾−１，４８９，３４６で開示された方法によっ
て造ることができる。素材内の金属の量に対するマット
の量は５−４０％の範囲、特に約２０％である。

文献ＵＳ−＾−４，５８７，１７７は無機繊維、即ちセ
ラミックファイバーによって強化された複合金属素材を
開示している。この文献の明細書と図面は実施例におい
て繊維の充填密度が金属素材全般にわたり均一ではなく
ある方向のスペースに従って変動していることを示して
いる。あいにく、この文献は何故かする繊維の充填密度
の変動が達成されたのか示していない。

ＥＰ−八−１４３，３３０は又、粘結剤で一体となった
繊維フェルト又はマットによるピストン鋳物の強化につ
いて開示している。素地中のその配置に従って繊維の充
填密度が変動する。しかしながら、文献はか）る変動が
いかにして達成されたのかの詳細を教えていない、それ
が鋳型の中で２以上のマット部分（それぞれの部分は強
化材の異なった充填密度を有している）の積上げ又は配
分より生ずることが憶測できる。

この文献は又、マットを準備中、繊維に、細く分割した
物質、即ち、ＡｌｘＯｘ　、　５ｉＯｚ　、　ＳｉＣ、
Ｚｒ０ｔ　。

５ｉｓＮ＜　、　ＷＣ、Ｔｉｃ　、　Ｂ４Ｃを補足的ニ
付ケ加エルコトを開示している。これらは、ピストン合
金との化学的結合において、選択された区域のピストン
金属の特性を改善するであろう。この特別な物質の大き
さは０２５μｍと１．０μｍの間にある。

文献ＥＰ−Δ−１３１，６１０は、軽合金物質の鋳造に
強化物質として用いられる繊維マットの製品において、
次のことを開示している。即ち繊維が炭水化物、例えば
澱粉、ぶどう糖、果糖、蔗糖、乳糖及び同種のものの糖
分と混合した塩素化炭化水素を含有する湿潤作用剤の中
でかきまぜられ、次いで織り込まれた繊維の自立マット
を供給するために、懸濁液が絞られ、液体が除去されそ
して乾燥される。他の実施例として、乾燥する前に繊維
が、例えばノズルを通した押出しによって整列状態に方
向づけられる。

この物質が合金の鋳造時に強化材料として用いられると
き、粘結剤は溶融金属又は合金によって離散させられる
。

ＳｉＣ、炭素、黒鉛、５１３８４、その他を含む繊維と
粒子のいろいろなタイプの合金強化材料を開示している
他の文献を以下に列挙する。ＪＰ−Δ−６１０００５３
８（東海カーボン）　、　ＪＰ−＾−６０１１５３６０
（トヨタ）；ＪＰ−＾−６０１０３１４９（日本電装）
　、　ＪＰ−＾−６０１００６４３（イズミ自動車）　
、　ＪＰ−＾−６００８３７６３（日本電装）；ＵＳ−
Ａ−４，５０８，１５８（ＩＮＴ、ＩＩ＾ＲＶＥＳＴＥ
Ｒ）　、　ＪＰ−Ａ−５９１５７２３６（昭和アルミニ
ウム）、ＪＰ−＾−５９１４５７４２（＾ＧＥＮＣＹ　
　ＯＦ　　ＩＮＤ、ＳＣ１，ＴＥＣＩ＋、）、ＪＰ−八
−５８２１５２６３（トヨタ）　、　ＥＰ−＾−４５０
０２（トヨタ）。

先行技術の前述の要約は、鋳造強化材料を目的とする繊
維のウェブ、線状、又はマットとして用いられる物質が
広い種類の成分、即ち、広く変化した特性をもつ物質で
造られる棒、糸、麻ぐず、フィラメント、繊維或いはホ
イスカーを含むということを示している０例えば、シリ
カとアルミナ繊維は強化特性を下げるための調整作用を
有し、そしてこのような繊維（適切な複合材料の量）の
約１５〜３０容量％の量（マットの形状で）は鋳物の機
械的特性をただ１０〜５０％だけ向上するために必要と
される。約３０％を越える量は金属が圧力下においても
、もはやその組織の細孔を容易に浸透し得ないので、簡
単に採用されない、一方、比較するのに適当な量のＳｉ
Ｃ又はＳＩ３Ｎ４ホイスカー又はｍＨＩは非常に大きな
率、即ち、６００〜１０００％、によって特性を向上す
ることができる。これは多くの適用に際し、はんの限ら
れた強化材料が必要とされ、そして、高い強度のホイス
カー又は繊維（ＳｉＱ　。

Ｓｉ、Ｎ＋　、　Ｔ＋Ｃ、ＷＣ１等々）が比較的低い濃
度で使用されるとき以外は、しばしば使用されず、コス
ト的に望ましいものではない。これらの物質のあるもの
は比較的に稠密であり、そして多量の物質は鋳造の重量
をはなはだしく増加する。、この場合における問題点は
高い強度のボイスカーや繊維の比較的少い量を、特にそ
の量が数％以下であるとき、金属素材中にいかに均一に
分散するかである。

即ち、上記繊維又は粒子がマット形状で供給されたとき
、溶融金属が鋳込まれる間、この物質が繊維の分散の変
形や変化が最少になるに十分な強度と自立状態を有する
ことである。然しながら、十分な硬直性を有するマット
を供給するために、マットによって占められる、全容量
に関する繊維の割合が少くとも５〜１０％あるべきであ
り、そして一般的にみて非常に多い、この限界以下では
、構成要素の割合が自立の構成を維持するのに不十分で
あり、そして、結果として、所望の構造と配置で、繊維
を保持するための補助支持材又は型板が必要となる。

〔課題を解決するための手段〕

比較的少い量の強化物質を金属素地に分散することの課
題は強化された金属素地により実質的に構成せられてい
る金属又は合金の鋳造複合材を製造する方法であり、強
化された金属素地は所望のパターンに従ってこの素地に
強化物質の繊維又は粒子を拡散することからなり、次の
工程で構成されている− ａ）一時無強化材又は永久少佐化材を用意すること、架
橋構造成分の穿孔体又は網状結合を形成した型板子備成
形物構゛造を自立せしめること、上記所望のパターンに
従って、その上に、構造の成分と境界の間の気孔又は空
間内へ強化材ｔ１の上記粒子又は繊維を拡散することを
含み、 ｂ）　上記予備成形物構造を鋳造鋳型又は型へ導入する
こと、上記鋳型又は型を溶融金属又は合金で満すこと、
そしてそれを予備成形物内の隙間に浸透せしめ、かくし
て鋳造複合材の素地を形成する金属中に上記粒子又は繊
維を埋め込むことを導くこと： Ｃ〉　金属を凝固させ、そして強化された鋳造複合材を
鋳型から分離する；方法を用いることにより解決された
。この方法は本願発明の１つの局面を構成する。

強化繊維又は粒子を合体させるに必要な母材の構成は破
壊的な又は非破壊的な要素の線、網、又はウェブより成
ることができる０例えば、鋳造強化の目的のために過去
の技術で使用された種類のシリカ、アルミナ又はシリカ
−アルミナ繊維を用いることができる。しかしながら、
この場合に、これら繊維は強化材料として少しく寄与す
るか、或いは全く寄与せず、主に、有効な空間の中で選
択された強化物質へ適当な固有の分散を確実にするため
に供給する。この種類の予備成形物は一般的に適当な粘
結剤、例えば、水で溶解した珪酸塩類似の媒体又は珪酸
塩カリウムを含んだ液状媒体物（例えば水）で繊維の懸
濁液をつくることによって得られる。勿論、他の粘結剤
や他の液相、例えばＥＰ−＾−１３１６１０で開示され
た物をまた、用いることができる。懸濁液を適宜に形造
ったのち、（繊維は方向ずけて配置されるか、又まちま
ちに配置される）、液相は分離され、そして残部の固形
物は繊維を所望のマット形状に固めるため乾燥される。

この発明の場合、高い粘度の繊維の補正量、例えば型板
用繊維に関して５〜１００％、即ち予備成形物の量に関
しては１〜１０％の割合における、ＳｉＣ又は５ｉＪ−
ボイスカーが懸濁液に加えられ、支持用繊維との混合に
より均一に分散させられる。固形物は通学道りに加工さ
れ、そして請求項１で記載する如く強化材として用いら
れる。この場合において、支持架構は永続的であり、そ
して全強化材料へのその寄与率が特に周囲温度において
、小さいか又は微々たるものであるが、このような金属
素地内に残存する。

成るＢ様において、支持架構は鋳造で用いられる溶融金
属の温度で消散するか又は分解する物資で遣ることがで
きる。この為に、セルローズ、ポリスチレン、ポリエチ
レン及びポリメタクリレートを含んでいる織物材料又は
プラスチック繊維の領域が適している。関連した技術は
以下を除いて前述のものに非常に類似している。即ち、
懸濁液は好ましくはグルー、澱粉又は低重合体組成物の
ような有機粘結剤に関連するであろう、これらの結合剤
は有機支持架構要素と高い強度の強（Ｍ繊維をまちまち
に又はあらかじめきめられたパターンの状態で結合する
ことができる。溶融金属は得られた構造物に注がれ、そ
してその隙間へ圧入されたとき、有機重合体は部分的に
又は全体的に炭化し、溶融し又は分解する。或いは蒸気
によって排除され、或いは分散せられ、強化繊維を分離
する。

この強化繊維は前もってｉｌａ維の網目状組織にあった
同じ位置に、本質的に素地を通して実用的に乱れなく配
分される。鋳造金属の凝固は支持物の網目状組織の分解
のあと強化物質の沈澱を防止するに十分の速さで行われ
る。

他の態様において型板構造は最初強化物質なく造られ、
後で通常の手段で架構要素の表面に蒸着させることがで
きる０例えば、型板予備成形物は溶解しにくい繊維（＾
１２−５ｉＯ□）で造られ、そして５ｉｚＮ＋はＣＶＤ
によって繊維上に高い温度で蒸着させられる０反応物質
は例えばシラン又はＳｉＣ、４であり、又窒素化合物、
例えばアンモニアである。

この場合、強化物質は塗料か、又は予備成形物上に現場
で、生長するホイスカーの形状になる。

部分的に圧縮できる予備成形物の使用は又この発明にお
いて熟慮せられた。変形構造は鋳造時溶融金属を浸透さ
せる前に、所望のパターンに従って、予備成形物の中へ
強化物質の配分を変化させることについて有益である０
例えば、架橋結合の架構先駆物質は全体にわたって均一
に分散する強化特定物質を含有することが用意され、そ
して、この先駆物質が圧力下で又は圧力雰囲気の元で変
形を受ける。これにより、この組織は部分的に浸透しな
架構を供給するために、加圧下である範囲迄つぶれるで
あろう、同一の充填密度千のｍｔ痣において、より高い
圧縮量は縮少したサイズの架構内での強化繊維のより大
きい濃度をもたらす。

あるいは、二・三の非圧縮性の構造のものは、夫々は強
化物質の異なったパターンを含んでいるが、−緒に積み
重ねができ、そして所望の濃度の変化したパターンを提
供することができる。これらの繊維の夫々は前述のフェ
ルト製造技術によって用意される。異なる唯一のものは
懸濁液を遣る固形分において強化物質の高い強度の部分
があることである。

それでもなお、傾斜パターンが孔のあいた型板予備成形
物の内面に強化物質を拡散的に蒸着することにより形成
される０例えば、架橋結合の溶解しにくい繊維の架橋が
真空蒸発により或いは＾ｌＮ。

５ｉＪ４．　ＴｉＣ１等のような強化物質により、蒸着
に対して改造された閉４を容器内に置かれ、そしてこの
ような強化物質の蒸気が一側から反対側へ組織を通して
拡散される。これにより強化物質の濃度勾配がこの組織
内に、対応する勾配の強化材料を蒸着せしめるであろう
。蒸着は蒸気の源に面する側でより多く、反対の側でよ
り少い。即ち、ＣＶＤ技術は蒸発に代えることができる
。

無機繊維がこの発明で用いられた支持架構を構成要素と
して用いられるとき、予備成形物質は力オーウール（Ｋ
＾０ＷＯＯＬ）、ファイバーフラックス（ＦＩＢＥＲＦ
ＲＡＸ）、サラ７４　／Ｌ＝（ＳＡＦＦＩＬ）、ソノ他
の商標名で売られているデ失ショッテッド（ｄｅｓｈｏ
ｔｔｅｄ）繊維から選択される。これらの繊維は非晶質
、又は結晶質よりなり、そしてアルミナ、シリカ又はア
ルミナ−シリケートで造られる、例えば、力オーウール
は３５〜６５重量％の＾１２０３と６５〜３５重量％の
５ｉｎ２を含む。サラフィルは約９６〜９７重量％の八
１２０りを含む結晶質物質である。これらの繊維は成る
場合、約１０％よりも少い他の金属酸化物を含むことが
できる。即ち、石綿、ロックウール（ＲＯＣＫＷＯＯＩ
　”）これに類似なものも又有用である。

“デチショ”７テツド（Ｄｅｓｈｏｔｔｅｄ）”は約１
５０μｍ以下の繊維材料を約５％以下含んでいる繊維を
意味する。しかしながらこの量は１％未満にすべきであ
る。硬度を十分保証するために得られたマット又はフェ
ルト内のか−る繊維の量は約７〜３０％である。しかし
ながらこれらの限界は懸濁液を遣る成分を変えることに
より、特別の場合として、超えることができる。即ち例
えば、粘結剤（一般的に５〜１０％）の量を増加するか
、又は更に粘稠な液相を用いる。

強化物質の型板構成要素内の合体と分散に望ましい量は
約５〜１５％であるが、しかし、これらの濃度は明確で
ないのでこれらの限界は特別の場合において越えること
ができる。この強化物質は好ましくはＳｉＣホイスカー
（トカマックス（ＴＯＫＡＭ＾Ｘ）商櫟）、Ｓｉ：＋Ｎ
４ホイスカー、＾１２０３ホイスカー、＾ＩＮ、炭素（
グラファイト）、ＷＣ，５ｉＪ４、窒化硼素、炭化硼素
その他を含む。繊維又はボイスカーは好ましくは２０μ
〜約２０ｍｍの長さと１ミクロン未満数１０ミクロン以
下、言うならば１μｍ〜２００μｍの厚さを有する。

予備成形物の容積量（或いは、換言して、予備成形物に
埋め込まれた金属素地の量）に関する架構と強化物質の
合計量は好ましくは７〜３５％の範囲にある。しかしな
がらこれらの限界はある場合には多少超えることができ
る。５容量％以下の組成は非常に弱く、鋳造時一部又は
全部が倒壊するということを考えるべきである。対象的
に、繊維又は粒子成分の量が約４０％を越えたとき、予
備成形物を造ることが非常に難かしくなる。更に、成分
の隙間へ溶融金属を浸透させるために必要な力は増加し
、そしてその結果生じた応力は強化物質の繊維又は予備
成形物自身の粘結性に打撃を与える。

この発明の支持架溝を造るとき、更に鋳造金属の特性を
結局は改良するか又は他の方法で修正する他の成分を中
間にある懸濁液に加えることは勿論可能である０例えば
、窒化、炭化又は浸炭を誘導する成分は可能である。ま
た、ＥＰ−＾−１４３，３３０で開示されている非常に
細かく粉砕された無機物と金属粉末も可能である。

この発明で用いられる支持架構予備成形物は−般的にみ
て、次のようにして造られる。しかしながら、この技術
でよく知られた他の多くの方法も又可能である： 支持繊維と強化物質の選定された量は液相（水、アルコ
ール又は他の無機買液体又は水−無機物混合機）の中で
分散される。この液相はある場合において、解膠剤（例
えば、パーコール（ＰＥＲＣＯＬ）　（商標名）と称す
る粉体）を含むことができる。次いでｐＨが懸濁液の良
好な作用を確実にするために、所定の値（通常は中性に
近いが、溶液の特性に応じて酸性又はアルカリ性側にお
く）に適合させられる。次いで１以上の粘結剤が加えら
れる。これらは有機粘結剤（スターチ、ラテックス、ヒ
ドロキシアクリレート他のような親水性の初期重合体）
と無機粘結剤（アルカリシリケート、コロイダルシリカ
、加水分解によって、メタルオキサン架橋結合低重合体
と重合体を提供する有機シリケート又はアルミネート）
の間で選択することができる。

次いで、懸濁液がかきまぜられ、繊維物質がランダムに
又はある方向性のある状Ｂ（例えばノズル手段又は遠心
処理によって）で分散される。遠心処理が繊維の方向付
けに用いられるとき、方向性の向きは鋳造設備とその位
置に、又遠心機に従って、場の方向に対し平行に又は垂
直方向になしうる。かくて、回転移動円板の周囲上のｆ
夏状！ｊｊｊ型を用いるとき、繊維はそれ自身接線方向
、即ち、場に対し直角方向になる。鋳型が回転移動円板
の範囲に沿って延びている細長い形状のものを放射状に
位置せしめているとき、繊維の方向はそれ自身、場に対
し平行となる。

従って固形物は漏出又はデカンテーションによって過剰
の液体から水を除去することができ、そして乾燥するこ
とができる。乾燥は吸引及び／又は加熱（蒸発）するこ
とで行われる。通常の温度は１００〜２００℃の範囲で
ある。この段階で、もし鋳造前に有機物を十分分解する
ことが望跋れるならば、マットは６００〜１２５０℃で
燃焼される。他の方法として、マットはそのま１用いら
れそして鋳型の中へ直接挿入される。鋳造それ自身は通
常の手段で行われる。好ましくは、圧力が、予備成形物
の組織の隙間の中へ金属を押込むために６圧搾鋳造”の
通常行われている条件で、鋳型内の溶融金属上に付与さ
れる。しかしながら予備成形物は強化材料を供給するこ
とが通常意図されていないので、熱による部分的な分解
が強化材料の特性をもつ物質を提供しうるということに
注意すべきである。これはセルロース繊維のマットの中
に拡散される５１３Ｎ−強化繊維が場合によって証明さ
れる。これに関係して、溶融金属は５００℃以上の範囲
の温度でカーボンファイバーなヰ平熱分解するであろう
。

〔実施例〕

この発明を以下の実施例で説明する。

実施例１ 次の原料が懸濁液を作るために過剰な水（約１リツトル
）の中で室温において撹拌された。

（Ｎはダラム、重量部及び容量部で与えられている。） 以下余白 Ａｌ２Ｏ，−Ｓ　ｉ０□５０ｇ（３９，７５ＰＰＷ　＝
　１５ＰＰＶ）（カオウール） ＳｉＣホイｘｈ−２０ｇ（１６，ＩＰＰＷ＝５ＰＰＶ）
（トカマックス） ナトリウムシリフート　３ｇ（２，４ＰＰＷ＝　ＩＰＰ
Ｖ）（“水”ガラス） ＩＮＨＣＺはρ１１が約７．５〜８になる迄少しづ１加
えられそして撹拌が均質の混合物が得られる迄続けられ
た。ＳｉＣホイスカーはカオウールの担体繊維の中に均
質に分散させられた。

次に懸濁液はバラフナ−フィルター上に注がれ、そして
液体が約６００〜７００ｍｊ’排除される迄吸引によっ
て排出された。吸引の間、固形物の高さはち密さが漸増
するように増加し、直径９０ｍｍ高さ１５ｍｍの固形物
が得られた。圧縮は吸引と同時に又はあとの工程におい
て、機械的圧力（固形物の上面に導入された木製のピス
トンと重量の手段により）の適用により増加させられる
。固形物は次いで２００℃まで徐々に加熱された真空オ
ーブンの中で完全に乾燥する迄入れられた。この段階に
おいて、予備成形物は約９５ｃｍ’の量になり、約５６
／ｃｍ’の総合密度となった。次いで、架構へのＳｉＣ
ホイスカーの結合と組成の強化を行うために８００〜１
０００℃で２０分間燃焼した。

予備成形物は７８０℃に維持された液状アルミニウム合
金（＾３５６）で満たされた鋳造鋳型内に置かれた。５
００〜２００バール（５０−２００８Ｐａ）の圧力が冷
却によって凝固した溶融金属へ付与された。金属素地の
４００℃における強化されない素地より３００％大であ
る強化材張力が通常の技術によって測定された。

合金がＳｒで成分調整され又は粒子細分化剤を含んだと
き同一の結果が得られた。

実施例２〜７ 実施例１で開示された技術を用いることで、強化物質を
有している２・３の繊維予備成形物は圧搾鋳造試験で強
化材料として用意され、用いられた６次の表には用いら
れた原料成分のデーターと予備成形物の容量％で表示し
た量、鋳造に用いられた合金そして強化材料の結果が供
給されている。

以下余白 全ての上述の実施例において、強化ｖＡ維は鋳造の合金
素地内に平等に分散された。

実施例８ 懸濁液は実施例１で述べられているような坦体繊維と強
化物質で造られ、しかし、実施例２　（ファイバーファ
クス１５容量％、ＳｉＣホイスカー１０％、シリケート
粘結剤５％による）の原料成分と量で造られた。懸濁液
は同じ量の４つの部分に分けられ、夫々保留された液体
から異なった範囲まで排出された。即ち、排出された液
体の量は％で、夫々６０　、７０　、８０及び９０％で
あった０次いで固形物は残存溶液から分離せしめられ、
実施例１で述べられた如く燃焼させられた。得られた４
つの予備成形物は高さと量とが同一であり、そしてＳｉ
Ｃ繊維の充填密度は同様に異っていた。予備成形物は鋳
型内に積み重ねられ（より高い密度の最後の１つが最初
に挿入され、そして次第に容量を増加するために他が挿
入された）そして金属（＾＾−２０１４）は圧力８００
バール（８０８Ｐａ）で詳述の鋳型内に鋳造せられた。

このようにして得られた鋳物は種々の強化密度パターン
を有し、その低部は上部位置よりＳｉＣ強化繊維のより
高い密度をもっていた。

実施例９ 予備成形物マットが実施例１での記述の如く用意された
がデシヨツトされたカオウール（＾１２０＊／ＳｉＯ□
重量比約に１）７０ｇ、液状ガラス（すＩ・リウムシリ
ケー）”　）　８　ｇが用いられ、強化物質は使用され
なかった。

通常の如く乾燥された後、予備成形物は低圧の不活性雰
囲気（Ａｒ）のもとで１２００〜１２５０℃で数時間燃
焼され、これによりムライトの中の非晶質物質の一部の
結晶化をもたらした。二・三の他の予備成形物が同じよ
うに造られた。

次いで予備成形物は引用例として採用された゛ツｏｕｒ
ｎａｌ　　ｏｆ　　Ｃｒｙｓｔａｌ　　Ｇｒｏｕｌｔｈ
”４１（１９８０）１９９−２０３゜＾−ＫＡＴＱその
他によって開示された方法による化学蒸着技術（ＣＶ　
Ｄ　）が施された。ガス状態での次の反応を支持体に施
す方法： ＮＥｈａｊ２＋　Ｈ２＋　Ｎ　ｚ−−−→ＭＥＮＮＥｂ
ａｊ！＋ＣＨ４−−−→ＭＥに 一におけるＭＥｈａｌ　、　ＭＥＮ及びＮＥＣはそれぞ
れ、金属ハロゲン、合成窒化物及び金属炭化物を示す便
宜上の記号である。この場合、ＭＥｈａＺはＴｉＣ１，
及び’１ｒＣ１４を含み、そして産物はチタン及びジル
コニュム窒化物及び炭化物であった。これらはＣＶＤ処
理された予備成形物の、結晶部分−ヒで成長した強化ホ
イスカーとして得られた。使用された装置はＵＳＡ４，
５７６．８３２で開示されたような通常のＣＶＤ装置で
あり、この装置は予備成形物が保存されている加熱され
た浸透容器と浸透容器内へ気体試薬を入れるための一連
のパイプを含んでいる。水素、メタン及び窒素ガスは適
当な弁とロタメーターを通して圧力容器から引出される
。金属ハロゲン化物は泡立ち容器（ＥＰ−Δ−２３４７
１で開示されている）から供給されるか、引用例によっ
て含ませたＵＳ−八−４，５７６，８３６で開示された
ような相応する金属と塩素から塩化物内に現場で造られ
るかどちらかである。

この実験において、気体は正しい比率で一緒にもたらさ
れ、そしてＵＳ−八−４，５７６，８３６の予備成形物
（１１）の場合のように、多孔π予備成形物の隙間へ正
確に送り込まれた。これによりそれらは反応しそして所
望の強化拘留が蒸着された。

かくして、強化金属炭化物又は窒化物で蒸着された予備
成形物が得られ、その後前述の実施例で述べたような鋳
造された金属素地を強ｆヒするために用いられた。

浸透容器への試薬の添加率を変えることにより均一な蒸
着又は勾配度合を有する蒸着を得ることができた。蒸着
された強化物質の勾配度合をもつ予備成形物は鋳物の金
属素地内にいろいろな強化度合を供給することに用いら
れた。

この実施例の別形において、マットは気相が反応を受け
る前に通常の手段によって、少量の１ｍの無電解Ｎｉ塗
装が行われた。炭化物と窒化物の改良された蒸着はこの
処置からの結果であった。

実施例１０ 織物繊維（木綿＞２０％（容量）とＳｉＪ、ホイスカー
１％を含む技術で造られた通常のフェルｌ−が提供され
、フェルト全体を通して均一に分散させられた。フェル
トは鋳型の中に置かれ、この鋳型は次いで約１２００℃
の温度で溶解された銅−アルミニウム青銅合金により１
５００バール（１５０ＭＰａ）の圧力の下で満たされた
。織物マットは熱分解され、変質させられたが合金の凝
固は効果的になり、そして残存するＳｉＪ、は合金の数
ケ所でもたらされた機械試験によって示された如くそれ
の中に均等に浸透し、実質的に同一の結果が与えられた
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強化された金属素地により実質的に構成せられてい
   る金属又は合金の鋳造複合材を製造する方法であり、強
   化された金属素地は所望のパターンに従ってこの素地に
   強化物質の繊維又は粒子を拡散することからなり、次の
   工程で構成されている。 ａ）一時無強化材又は永久少強化材を用意すること、架
   橋構造成分の穿孔体又は網状結合を形成した型板予備成
   形物構造を自立せしめること、上記所望のパターンに従
   って、その上に、構造の成分と境界の間の気孔又は空間
   内へ強化材料の上記粒子又は繊維を拡散することを含み
   、 ｂ）上記予備成形物構造を鋳造鋳型又は型へ導入するこ
   と、上記鋳型又は型を溶融金属又は合金で満すこと、そ
   してそれを予備成形物内の隙間に浸透せしめ、かくして
   鋳造複合材の素地を形成する金属中に上記粒子又は繊維
   を埋め込むことを導くこと； ｃ）金属を凝固させ、そして強化された鋳造複合材を鋳
   型から分離すること。 ２、強化物質が均一又は変化する方向にある充填密度を
   有している請求項１記載の方法。 ３、金属又は合金が軽合金、アルミニウム、マグネシウ
   ム、銅、亜鉛、鉛、すゞ及びそれらの合金から選ばれて
   なる請求項１記載の方法。 ４、強化物質が酸化金属、炭化物、窒化物、及び硼化物
   の粒子、プレートレット、繊維又はホイスカーから選ば
   れてなる請求項１記載の方法。 ５、強化物質がＳｉＣ、炭素（黒鉛）、Ｓｉ＿３Ｎ＿４
   、ＷＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、ＺｒＣ、ＡｌＮ、Ｂ
   ＿４Ｃ、その他同種類のものから選ばれてなる請求項１
   記載の方法。 ６、上記充填密度パターンが段階的に又は連続的に変化
   する請求項２記載の方法。 ７、予備成形物構造が一時的であり、それの成分が金属
   素地内で溶解されるか又は段階ｂ）の間で除去される請
   求項１記載の方法。 ８、上記成分が溶融金属の温度で揮発させられるか、又
   は分解させられる有機重合体より造られている請求項７
   記載の方法。 ９、上記成分が鋳造の溶融金属内で溶解せしめた合金又
   は金属より造られている請求項７記載の方法。 １０、予備成形物構造が永続的であり、それの成分が溶
   解しにくい無機物質で造られている請求項１記載の方法
   。 １１、上記予備成形物成分がＡｌ＿２Ｏ＿３、ＳｉＯ＿
   ２、ＡｌＯ＿３−ＳｉＯ＿２、マグネシウム−シリケー
   ト、ロック−ウール、アスベストから選ばれた繊維であ
   る請求項１記載の方法。 １２、強化物質が予備成形物構造成分に粘結剤によって
   固められている請求項１記載の方法。 １３、上記粘結剤がアルカリ金属シリケート、コロイダ
   ルシリカ、アルキルシリケート、澱粉、砂糖、ヒドロキ
   シル重合体、グルー、及びガムから選ばれた請求項１記
   載の方法。 １４、圧力が圧搾鋳造の技術によって鋳造内の溶融金属
   に加えられる請求項１記載の方法。 １５、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法で造られ
   た鋳造複合体。 １６、請求項１記載の方法に用いるために自立型板構造
   を準備し、以下よりなる強化物質をその中で分散する方
   法、 （ｉ）上記予備成形物構造成分の均質な懸濁液と液状媒
   体内に粘結剤を形成すること、 （ｉｉ）上記予備成形物の形で固形物の中にこの懸濁液
   を形成し、そして乾燥予備成形物を得るために固形物か
   ら液体を排除すること、強化物質が段階（ｉ）における
   懸濁液にそれを加えるか、或いはあとで、追加段階（ｉ
   ｉｉ）内の乾燥予備成形物にそれを加えることにより、
   その内で分散させられること。 １７、強化物質が懸濁液に加えられ、これにより乾燥さ
   れた予備成形物が、その中に均質に分散させられた上記
   強化物質を含む請求項１６記載の方法。 １８、強化物質を乾燥予備成形物へ導入し、そして上記
   所望のパターンに従ってその中にそれを分散せしめる、
   上記導入は気相蒸着技術によって行われるところの追加
   段階（ｉｉｉ）を含む請求項１６記載の方法。 １９、ガス状試薬先駆物質が所望の強化物質へそれの源
   から共に、同時にもたらされ、そして乾燥予備成形物の
   隙間へ浸透してそこでそれらは反応し、それによつて上
   記強化物質が上記隙間の中の予備成形物の表面にＣＶＤ
   によって蒸着せしめられる請求項１８記載の方法。 ２０、上記強化物質の源が真空状態で蒸発させられ、そ
   して蒸気が予備成形物の隙間へ浸透し、これにより強化
   物質が上記隙間の内面上にＰＶＤにより蒸着する請求項
   １８記載の方法。 ２１、上記浸透作用は分散体系のもとで効果的であり、
   これにより強化物質は予備成形物の内部に漸次蒸着され
   、蒸着された強化物質の濃度は末端領域におけるより源
   に近い領域においてより高くなる請求項１９又は２０記
   載の方法。 ２２、上記濃度の変化は勾配分布に従う請求項２１記載
   の方法。 ２３、変形した湿潤構造を有する予備成形物に適用され
   、こゝにおいて、湿潤予備成形物は圧力を受け、これに
   よりその容積量はこの圧力の作用で減少し、かくして強
   化物質の容積濃度を増加する請求項１６記載の方法。 ２４、数回圧縮され、そして後で乾燥された予備成形物
   が一緒に積重ねられ、積重ねの全体の厚さが各予備成形
   物の合計に一致し、そして請求項１記載の方法で用いら
   れる予備成形物に必要な厚さに一致する請求項２３記載
   の方法。 ２５、各予備成形物は種々な度合に圧縮されており、か
   くて積重ねの高さの方向で強化物質の濃度を変えること
   よりなる請求項２４記載の方法。 ２６、段階（ｉｉ）は又、固形物の繊維を好ましい方向
   に方向づけることを含む請求項１６記載の方法。 ２７、上記方向づけが懸濁液の遠心力によって行われる
   請求項２６記載の方法。