JPH01268830A - ＳｉＣ分散鋳造複合材料の製造法 - Google Patents
ＳｉＣ分散鋳造複合材料の製造法Info
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- JPH01268830A JPH01268830A JP9633188A JP9633188A JPH01268830A JP H01268830 A JPH01268830 A JP H01268830A JP 9633188 A JP9633188 A JP 9633188A JP 9633188 A JP9633188 A JP 9633188A JP H01268830 A JPH01268830 A JP H01268830A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はＳｉＣ分散鋳造複合材料の製造法に関する。
（従来技術）
金属材料は素材として広く用いられているが、用途によ
ってはその金属材料が本来もっている性質だけでは充分
てなく、強度、耐摩耗性、加工性、寸法精度がさらに要
求されることがある。そのため従来より金属材料のすぐ
れた物性は残しながらその足りない物性を補うために金
属基材に他の金属粒子やセラミック粒子などを分散させ
て複合材料として用いることが知られている。
ってはその金属材料が本来もっている性質だけでは充分
てなく、強度、耐摩耗性、加工性、寸法精度がさらに要
求されることがある。そのため従来より金属材料のすぐ
れた物性は残しながらその足りない物性を補うために金
属基材に他の金属粒子やセラミック粒子などを分散させ
て複合材料として用いることが知られている。
この種の金属基複合材料を製造する方法として、従来、
メカニカルアロイング法、プリフォーム材に溶湯を圧入
する高圧凝固法、噴射分散法などが知られているか、メ
カニカルアロイング法はコストが高くつく上、製品の大
きさにも制限があるため用途が限定されてしまう、また
、高圧凝固法によるプリフォーム材の成形は製品コスト
が高くつくのみならず寸法精度にも問題があり、兵器や
航空機の分野を除くとその実用化が遅れている。
メカニカルアロイング法、プリフォーム材に溶湯を圧入
する高圧凝固法、噴射分散法などが知られているか、メ
カニカルアロイング法はコストが高くつく上、製品の大
きさにも制限があるため用途が限定されてしまう、また
、高圧凝固法によるプリフォーム材の成形は製品コスト
が高くつくのみならず寸法精度にも問題があり、兵器や
航空機の分野を除くとその実用化が遅れている。
これらの方法に比べて噴射分散法は最も安価に複合材料
を製造できる可能性をもっており、本発明の対象である
ＳｉＣ分散鋳造複合材料の製造にも用いられている。
を製造できる可能性をもっており、本発明の対象である
ＳｉＣ分散鋳造複合材料の製造にも用いられている。
金属基複合材料を製造する場合、上記のいずれの方法に
おいても金属基の溶湯へ粒子を添加する際溶湯と粒子の
濡れ性の問題があり、濡れ易い条件を作り出すことはな
かなか困難である。そこで従来この濡れ性を改善する方
法として、添加するセラミック粒子に予め金属元素をメ
ツキしたり、溶湯に界面活性元素を添加し更に、真空中
又は大気中て溶湯にセラミック粒子を添加して長時間攪
拌する方法などが提案されているが、前者の手法はコス
ト上問題があり、後者の手法は溶湯と粒子との反応が問
題となり、本発明の対象であるＳｉＣ分散鋳造複合材料
のような安価な複合材料には不向きである。
おいても金属基の溶湯へ粒子を添加する際溶湯と粒子の
濡れ性の問題があり、濡れ易い条件を作り出すことはな
かなか困難である。そこで従来この濡れ性を改善する方
法として、添加するセラミック粒子に予め金属元素をメ
ツキしたり、溶湯に界面活性元素を添加し更に、真空中
又は大気中て溶湯にセラミック粒子を添加して長時間攪
拌する方法などが提案されているが、前者の手法はコス
ト上問題があり、後者の手法は溶湯と粒子との反応が問
題となり、本発明の対象であるＳｉＣ分散鋳造複合材料
のような安価な複合材料には不向きである。
また、上記した従来の製造法のうちメカニカルアロイン
グ法以外は製品の寸法精度にも問題があり、最終加工に
多くの費用がかさむことも金属基複合材料の実用化を妨
げている原因の１つである。ことに金属基複合材料では
強度と耐摩耗性を重視するため加工性が著しく悪くなり
１寸法績度の向上が強く望まれている。そこで素材全体
を複合化するのでなく、複合化の必要な部分にのみ限定
して複合化を行えば、加工その他の問題も少なくてよい
ことになるのでその方法も考えられている。
グ法以外は製品の寸法精度にも問題があり、最終加工に
多くの費用がかさむことも金属基複合材料の実用化を妨
げている原因の１つである。ことに金属基複合材料では
強度と耐摩耗性を重視するため加工性が著しく悪くなり
１寸法績度の向上が強く望まれている。そこで素材全体
を複合化するのでなく、複合化の必要な部分にのみ限定
して複合化を行えば、加工その他の問題も少なくてよい
ことになるのでその方法も考えられている。
これらを総合すると、安価でかつ寸法精度に優れ、大き
なものにも適用できる金属基複合材料の製造法の開発が
望まれている。
なものにも適用できる金属基複合材料の製造法の開発が
望まれている。
さて、金属基複合材料の開発は鋳鉄の分野でも進められ
ており、鋳鉄の強度や耐摩耗性を高める分散粒子として
比較的安価で且つ硬度の大きいＳｉＣか注目され、Ｓｉ
Ｃ粒子を鋳鉄に分散させたＳｉＣ分散鋳造複合材料が素
材として開発されている。
ており、鋳鉄の強度や耐摩耗性を高める分散粒子として
比較的安価で且つ硬度の大きいＳｉＣか注目され、Ｓｉ
Ｃ粒子を鋳鉄に分散させたＳｉＣ分散鋳造複合材料が素
材として開発されている。
鋳鉄の組成は周知のように、Ｆｅ、 Ｃ，Ｓｉ、 Ｓ、
Ｐ、Ｍｎであるか、ＳｉＣ分散鋳造複合材料を製造しよ
うとして鋳鉄の溶湯にＳｉＣ粒子を分散するとその量が
少ない場合は溶解してしまい、多い場合は鋳鉄の材質が
劣化してしまい、所望量のＳｉＣ粒子を分散することは
困難である。従って必要とする望ましい強度や耐摩耗性
を有する鋳造複合材料がなかなか得られないという問題
がある。
Ｐ、Ｍｎであるか、ＳｉＣ分散鋳造複合材料を製造しよ
うとして鋳鉄の溶湯にＳｉＣ粒子を分散するとその量が
少ない場合は溶解してしまい、多い場合は鋳鉄の材質が
劣化してしまい、所望量のＳｉＣ粒子を分散することは
困難である。従って必要とする望ましい強度や耐摩耗性
を有する鋳造複合材料がなかなか得られないという問題
がある。
（発明の目的および構成）
本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、所望量
のＳｉＣ粒子を分散させた鋳造複合材料を安価で且つ容
易に製造することを目的とし、この目的を達成するため
に、ＳｉＣ分散鋳造複合材料を製造するに際し、ＳｉＣ
粒子をＳｉＣ粒子と安定に共存できる合金組成を有する
合金溶湯に混合し、このＳｉＣ粒子混合合金溶湯を溶湯
状態のまままたは一旦固化して鋳造する合金溶湯に添加
するようにしたものである。
のＳｉＣ粒子を分散させた鋳造複合材料を安価で且つ容
易に製造することを目的とし、この目的を達成するため
に、ＳｉＣ分散鋳造複合材料を製造するに際し、ＳｉＣ
粒子をＳｉＣ粒子と安定に共存できる合金組成を有する
合金溶湯に混合し、このＳｉＣ粒子混合合金溶湯を溶湯
状態のまままたは一旦固化して鋳造する合金溶湯に添加
するようにしたものである。
（実施例）
以下本発明を鋳鉄とアルミニウム合金の実施例について
説明するが、それに先立って本発明の基本的な考え方を
説明する。
説明するが、それに先立って本発明の基本的な考え方を
説明する。
本発明者らは、ＳｉＣの粉末を鋳造する合金の溶湯に直
接添加するとＳｉＣ粒子が溶湯中で浮上分離するか溶解
してしまい添加が不可能であることを経験的に知ってい
る。そこでＳｉＣが安定して存在し得る組成の合金溶湯
を作りｉまずＳｉＣをこの溶湯に添加することを考えた
。この合金溶湯としては、Ｆｅ−２５％Ｓｉ−０，２％
Ｃ，Ｎｉ−２５％Ｓｉ −０，１％Ｃ，Ａｎ−２５％Ｓ
ｉなどか考えられる。
接添加するとＳｉＣ粒子が溶湯中で浮上分離するか溶解
してしまい添加が不可能であることを経験的に知ってい
る。そこでＳｉＣが安定して存在し得る組成の合金溶湯
を作りｉまずＳｉＣをこの溶湯に添加することを考えた
。この合金溶湯としては、Ｆｅ−２５％Ｓｉ−０，２％
Ｃ，Ｎｉ−２５％Ｓｉ −０，１％Ｃ，Ａｎ−２５％Ｓ
ｉなどか考えられる。
ＳｉＣ粒子はＦｅ系、Ｎｉ系の合金溶湯には大気中で混
合可能であるが、Ａｎ系ではＩ Ｏ−’ｔｏｒｒ程度の
真空かこれに相当する不活性ガス雰囲気が必要であるこ
とが判明した。
合可能であるが、Ａｎ系ではＩ Ｏ−’ｔｏｒｒ程度の
真空かこれに相当する不活性ガス雰囲気が必要であるこ
とが判明した。
こうして作ったＳｉＣ分散合金溶湯を溶湯のまままたは
一旦固化させた後微細化して鋳造合金の溶湯に添加すれ
ば所望組成のＳｉＣ分散鋳造複合材料か製造できる。
一旦固化させた後微細化して鋳造合金の溶湯に添加すれ
ば所望組成のＳｉＣ分散鋳造複合材料か製造できる。
（１）鋳鉄の実験例
黒鉛ルツボ中で１５００℃に昇温したＦｅ −２５％Ｓ
ｉ合金溶湯中にＳｉＣ粒子を体積率で４０％添加し混合
する。こうして作ったＳｉＣ粒子とＦｅ−３ｉ合金との
混合物を冷却し固化すると第１図に写真で示すような混
合体が得られる。
ｉ合金溶湯中にＳｉＣ粒子を体積率で４０％添加し混合
する。こうして作ったＳｉＣ粒子とＦｅ−３ｉ合金との
混合物を冷却し固化すると第１図に写真で示すような混
合体が得られる。
一方、別に用意した黒鉛ルツボ中で１４５０℃に溶解し
た鋳鉄溶湯に、上で作ったＳｉＣ分散合金溶湯と第１図
に示した固体ＳｉＣ混合体を体積率で５％を別々に添加
し、所定の鋳型に注湯した。その結果てきた鋳鉄複合材
料の上部を切断しＳｉＣの存在を調べたところ、次の表
１のような結果が得られた。
た鋳鉄溶湯に、上で作ったＳｉＣ分散合金溶湯と第１図
に示した固体ＳｉＣ混合体を体積率で５％を別々に添加
し、所定の鋳型に注湯した。その結果てきた鋳鉄複合材
料の上部を切断しＳｉＣの存在を調べたところ、次の表
１のような結果が得られた。
表 １
０．０３％Ｓの鋳鉄
上の実験結果から、 （Ｃ＋Ｈ３ｉ）％が４．２％以
下のＣおよびＳｉではＳｉＣが鋳鉄溶湯に極めて溶解し
やすく、鋳鉄鋳物中に安定して存在させることが困難で
ある。また（Ｃ＋３４Ｓｉ）％が４．８％を越えると得
られる鋳鉄複合材料の材質が劣化することが確認された
。
下のＣおよびＳｉではＳｉＣが鋳鉄溶湯に極めて溶解し
やすく、鋳鉄鋳物中に安定して存在させることが困難で
ある。また（Ｃ＋３４Ｓｉ）％が４．８％を越えると得
られる鋳鉄複合材料の材質が劣化することが確認された
。
同様の実験を０．０５％、０．１０％、０．１５％、０
．２５％Ｓの鋳鉄溶湯を用いて行った。溶湯中のＳは界
面活性元素として知られており、実験の結果、０．０５
％以上のＳが含まれるとＳｉＣか鋳鉄溶湯へ溶解する速
度を遅くする作用があり、極めて有効であることが確認
された。−方、Ｓが多すぎると鋳鉄の材質劣化が著しく
なり、０．２％が限界である。
．２５％Ｓの鋳鉄溶湯を用いて行った。溶湯中のＳは界
面活性元素として知られており、実験の結果、０．０５
％以上のＳが含まれるとＳｉＣか鋳鉄溶湯へ溶解する速
度を遅くする作用があり、極めて有効であることが確認
された。−方、Ｓが多すぎると鋳鉄の材質劣化が著しく
なり、０．２％が限界である。
またＳｉＣは溶湯で添加するより一旦固化させ粒子とし
て添加する方が熱衝撃により破壊されて溶湯に溶解しや
すくなるものと考えられる。
て添加する方が熱衝撃により破壊されて溶湯に溶解しや
すくなるものと考えられる。
（２）アルミニウム合金の実験例
黒鉛ルツボ中でアルミニウム／ケイ素（ＡＪＩ−２５％
Ｓｉ）合金溶湯中に粒子径が０．５−■のＳｉＣ粒子を
体積率で４０％添加し混合する。こうして作ったＳｉＣ
粒子とＡ！Ｑ−５４合金との混合物を冷却し固化する。
Ｓｉ）合金溶湯中に粒子径が０．５−■のＳｉＣ粒子を
体積率で４０％添加し混合する。こうして作ったＳｉＣ
粒子とＡ！Ｑ−５４合金との混合物を冷却し固化する。
別に用意した黒鉛ルツボ中で７５０℃に溶解したアルミ
ニウム溶湯に、上記固体ＳｉＣ混合体を体積率で４％を
添加し、所定の鋳型に注湯し、直径１０ｍｍ〜４０ｍｍ
の４種類のアルミ合金複合棒な製造した。その一部をと
ってＳｉＣの存在を調べたところ、次の表のような結果
を得た。
ニウム溶湯に、上記固体ＳｉＣ混合体を体積率で４％を
添加し、所定の鋳型に注湯し、直径１０ｍｍ〜４０ｍｍ
の４種類のアルミ合金複合棒な製造した。その一部をと
ってＳｉＣの存在を調べたところ、次の表のような結果
を得た。
表 ２
存在している。
アルミニウム合金の場合には合金中のケイ素か鋳鉄の場
合のＣやＳｉと同様に作用し、上の実験結果かられかる
ように、Ｓｉが２％以下ではＳｉＣのアルミニウム溶湯
への溶解が早く、表２には示してないが、２０％以上で
はアルミニウム合金の性質が極めて劣化する。Ｓｊが２
％以下でも小さい複合材は製造できるが、使用時は複合
材の凝固時に生成したＡＪ１４Ｃ３が空気中の水分と反
応し、複合材から離脱することもある。
合のＣやＳｉと同様に作用し、上の実験結果かられかる
ように、Ｓｉが２％以下ではＳｉＣのアルミニウム溶湯
への溶解が早く、表２には示してないが、２０％以上で
はアルミニウム合金の性質が極めて劣化する。Ｓｊが２
％以下でも小さい複合材は製造できるが、使用時は複合
材の凝固時に生成したＡＪ１４Ｃ３が空気中の水分と反
応し、複合材から離脱することもある。
以上複合材料として鋳鉄とアルミニウム合金の２つにつ
いて例示したか、本発明の製造法はこれ以外の金属基複
合材料の製造にも同様に適用できることはもちろんであ
る。
いて例示したか、本発明の製造法はこれ以外の金属基複
合材料の製造にも同様に適用できることはもちろんであ
る。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明においては、ＳｉＣ粒子分
散鋳造複合材料を製造するに際し、ＳｉＣ粒子をＳｉＣ
粒子と安定に共存できる合金組成を有する合金溶湯に混
合し、このＳｉＣ粒子混合合金溶湯を溶湯状態のままま
たは一旦固化して鋳造する合金溶湯に添加するようにし
たので、金属基と混合するＳｉＣの量を正確に制御でき
安価にＳｉＣ粒子分散鋳造複合材料が製造できる。特に
、本製造法を鋳鉄の複合材料の製造に適用する場合は、
鋳鉄の組成を４．２％≦Ｃ％＋３７１３ｉ％≦４．８％
に選ぶことにより鋳鉄の性質が劣化せず、しかもＳｉＣ
により強度および耐摩耗性が向上した材料が得られ、シ
リコン含有アルミニウム合金の複合材料の製造に適用す
る場合はＳｉの含有率を２．０％≦Ｓｉ％≦２０％に選
ぶことにより複合効果の大きい素材か得られる。
散鋳造複合材料を製造するに際し、ＳｉＣ粒子をＳｉＣ
粒子と安定に共存できる合金組成を有する合金溶湯に混
合し、このＳｉＣ粒子混合合金溶湯を溶湯状態のままま
たは一旦固化して鋳造する合金溶湯に添加するようにし
たので、金属基と混合するＳｉＣの量を正確に制御でき
安価にＳｉＣ粒子分散鋳造複合材料が製造できる。特に
、本製造法を鋳鉄の複合材料の製造に適用する場合は、
鋳鉄の組成を４．２％≦Ｃ％＋３７１３ｉ％≦４．８％
に選ぶことにより鋳鉄の性質が劣化せず、しかもＳｉＣ
により強度および耐摩耗性が向上した材料が得られ、シ
リコン含有アルミニウム合金の複合材料の製造に適用す
る場合はＳｉの含有率を２．０％≦Ｓｉ％≦２０％に選
ぶことにより複合効果の大きい素材か得られる。
第１図は本発明による製造法で用いるＳｉＣ粒子混合合
金を固体状態で示す写真である。 特許出願人 株式会社木村鋳造所 代理人 弁理士 鈴 木 弘 男 昭和６３年８月 ２日
金を固体状態で示す写真である。 特許出願人 株式会社木村鋳造所 代理人 弁理士 鈴 木 弘 男 昭和６３年８月 ２日
Claims (9)
- （１）ＳｉＣ粒子を、該ＳｉＣ粒子と安定に共存できる
合金組成を有する合金溶湯に混合し、このＳｉＣ粒子混
合合金を溶湯のまま、または一旦固化させた後鋳造する
合金溶湯に添加することを特徴とするＳｉＣ分散鋳造複
合材料の製造法。 - （２）鋳造合金が鋳鉄である請求項１に記載のＳｉＣ分
散鋳造複合材料の製造法。 - （３）ＳｉＣ粒子と安定に共存できる合金がＦｅ−２５
％Ｓｉ−０．２％Ｃである請求項２に記載のＳｉＣ分散
鋳造複合材料の製造法。 - （４）ＳｉＣ粒子と安定に共存できる合金がＮｉ−２５
％Ｓｉ−０．１％Ｃである請求項２に記載のＳｉＣ分散
鋳造複合材料の製造法。 - （５）鋳鉄の組成が４．２％≦Ｃ％＋１／３Ｓｉ％≧４
．８％である請求項２に記載のＳｉＣ分散鋳造複合材料
の製造法。 - （６）Ｓの含有率が０．０５％≦Ｓ≦０．２％である請
求項２に記載のＳｉＣ分散鋳造複合材料の製造法。 - （７）鋳造合金がシリコン含有アルミニウム合金である
請求項１に記載のＳｉＣ分散鋳造複合材料の製造法。 - （８）ＳｉＣ粒子と安定に共存できる合金がＡｌ−２５
％Ｓｉである請求項７に記載のＳｉＣ分散鋳造複合材料
の製造法。 - （９）Ｓｉの含有率が２．０％≦Ｓｉ％≦２０％である
請求項７に記載のＳｉＣ分散鋳造複合材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63096331A JPH0711045B2 (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | ＳｉＣ分散鋳造複合材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63096331A JPH0711045B2 (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | ＳｉＣ分散鋳造複合材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01268830A true JPH01268830A (ja) | 1989-10-26 |
| JPH0711045B2 JPH0711045B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=14162032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63096331A Expired - Fee Related JPH0711045B2 (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | ＳｉＣ分散鋳造複合材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711045B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008121082A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Honda Motor Co Ltd | セラミックス含有添加材及びその製造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4684985B2 (ja) * | 2006-11-14 | 2011-05-18 | 本田技研工業株式会社 | 複合材の製造方法 |
| JP4594917B2 (ja) * | 2006-11-14 | 2010-12-08 | 本田技研工業株式会社 | 複合材及びその製造方法 |
| KR101412349B1 (ko) * | 2012-06-13 | 2014-06-26 | 현대제철 주식회사 | 탄성이 우수한 저비중 강재 및 그 제조 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6153420A (ja) * | 1984-08-23 | 1986-03-17 | Naoharu Yamada | 模型用多気筒４サイクル内燃エンジンにおける混合気圧送装置 |
-
1988
- 1988-04-19 JP JP63096331A patent/JPH0711045B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6153420A (ja) * | 1984-08-23 | 1986-03-17 | Naoharu Yamada | 模型用多気筒４サイクル内燃エンジンにおける混合気圧送装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008121082A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Honda Motor Co Ltd | セラミックス含有添加材及びその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0711045B2 (ja) | 1995-02-08 |
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