JPH05117872A - 複合部材の製造方法 - Google Patents
複合部材の製造方法Info
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- JPH05117872A JPH05117872A JP30994291A JP30994291A JPH05117872A JP H05117872 A JPH05117872 A JP H05117872A JP 30994291 A JP30994291 A JP 30994291A JP 30994291 A JP30994291 A JP 30994291A JP H05117872 A JPH05117872 A JP H05117872A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、再使用できる着脱可能なカプセル
を用いて部材の表面の特定部に複合用の粒子を侵入させ
た複合化層を有する部材の製造方法を提供する。 【構成】 本発明は部材の特定部以外の表面に着脱可能
なカプセルを嵌着しておき、所定温度にした加圧型内に
収容した所定量の複合用の粒子内に、前記部材を埋込
み、これを粒子の外側から加圧して、又は複合用の粒子
中に特定部以外の表面に着脱可能なカプセルを嵌着した
部材を埋込み、これを更に筒内に封入密閉し、それの外
側から加圧して部材の特定部表面のみに粒子を侵入さ
せ、そこに複合化層を形成する複合部材の製造方法であ
る。
を用いて部材の表面の特定部に複合用の粒子を侵入させ
た複合化層を有する部材の製造方法を提供する。 【構成】 本発明は部材の特定部以外の表面に着脱可能
なカプセルを嵌着しておき、所定温度にした加圧型内に
収容した所定量の複合用の粒子内に、前記部材を埋込
み、これを粒子の外側から加圧して、又は複合用の粒子
中に特定部以外の表面に着脱可能なカプセルを嵌着した
部材を埋込み、これを更に筒内に封入密閉し、それの外
側から加圧して部材の特定部表面のみに粒子を侵入さ
せ、そこに複合化層を形成する複合部材の製造方法であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属，金属間化合物，樹
脂，木材などの材料をマトリックスとして、粒子、たと
えば金属やセラミックス等の粒子を特定表面に複合化し
てなる複合部材の製造方法に関する。
脂，木材などの材料をマトリックスとして、粒子、たと
えば金属やセラミックス等の粒子を特定表面に複合化し
てなる複合部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複合材料に関し、次のような従来技術が
知られている。たとえば、ＳｉＣやＣなどの繊維やウィ
スカーでプリフォームを製作し、これを金型内にセット
したあと、Ａｌ合金などの溶湯を注いで、プリフォーム
に加圧含浸させることで複合材料（ＦＲＭ）とする方法
である。また、ＳｉＣやＣなどの粒子を、完全溶融、ま
たは部分溶融の溶湯に添加し、これに機械的撹拌を与え
て複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト法がある。
さらにＳｉＣやＣなどの粒子とＡｌ合金等の粉末とを混
合し、静水圧々縮や熱間押出し、または焼結等によって
複合材料を製造する方法（粉末冶金法）が広くおこなわ
れている。また、ＳｉＣやＣなどの粒子とＡｌ合金等の
粉末を混合し、これに冷間や熱間で機械的撹拌を与え
て、合金粉末中にＳｉＣやＣなどの粒子を練込み、粒子
分散複合材料とする方法（メカニカルアロイング法）が
ある。
知られている。たとえば、ＳｉＣやＣなどの繊維やウィ
スカーでプリフォームを製作し、これを金型内にセット
したあと、Ａｌ合金などの溶湯を注いで、プリフォーム
に加圧含浸させることで複合材料（ＦＲＭ）とする方法
である。また、ＳｉＣやＣなどの粒子を、完全溶融、ま
たは部分溶融の溶湯に添加し、これに機械的撹拌を与え
て複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト法がある。
さらにＳｉＣやＣなどの粒子とＡｌ合金等の粉末とを混
合し、静水圧々縮や熱間押出し、または焼結等によって
複合材料を製造する方法（粉末冶金法）が広くおこなわ
れている。また、ＳｉＣやＣなどの粒子とＡｌ合金等の
粉末を混合し、これに冷間や熱間で機械的撹拌を与え
て、合金粉末中にＳｉＣやＣなどの粒子を練込み、粒子
分散複合材料とする方法（メカニカルアロイング法）が
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、金属，金
属間化合物，樹脂，木材及び其他の材料又は部品（以
下、部材とする）の外表面の特定部に複合用の粒子たと
えばセラミックス等の粒子を侵入させてなる複合化層を
設けた部材を対象とするもので、前記コンポキャスト法
や、粉末冶金法及びメカニカルアロイング法による方法
は、材料全体に粒子等を均一に分散させる方法であり、
表面だけを複合化することはできない。さらに粉末冶金
法やメカニカルアロイング法に用いる合金粉末は高価で
あり、また完成品を得るまでの工程が多くかかる。さら
に素材製造の最終工程が押し出し加工であるため、完成
品形状が単純なものに限られてしまうという問題点があ
る。本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、前記問
題点を解消するとともに、表層部の特定の部分だけを複
合化した複合部材の製造方法を提供することを目的とす
る。
属間化合物，樹脂，木材及び其他の材料又は部品（以
下、部材とする）の外表面の特定部に複合用の粒子たと
えばセラミックス等の粒子を侵入させてなる複合化層を
設けた部材を対象とするもので、前記コンポキャスト法
や、粉末冶金法及びメカニカルアロイング法による方法
は、材料全体に粒子等を均一に分散させる方法であり、
表面だけを複合化することはできない。さらに粉末冶金
法やメカニカルアロイング法に用いる合金粉末は高価で
あり、また完成品を得るまでの工程が多くかかる。さら
に素材製造の最終工程が押し出し加工であるため、完成
品形状が単純なものに限られてしまうという問題点があ
る。本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、前記問
題点を解消するとともに、表層部の特定の部分だけを複
合化した複合部材の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に添い、本発明
は部材の特定部以外の表面に着脱可能なカプセルを嵌着
しておき、所定温度にした加圧型内に収容した所定量の
複合用の粒子内に、前記部材を埋込み、これを粒子の外
側から加圧して、又は粒子中に特定部以外の表面に着脱
可能なカプセルを嵌着した部材を埋込み、これを更に筒
内に密閉し、それの外側から加圧して部材の特定部表面
のみに粒子を侵入させ、そこに粒子との複合化層を形成
することにより、前記課題を解消した。
は部材の特定部以外の表面に着脱可能なカプセルを嵌着
しておき、所定温度にした加圧型内に収容した所定量の
複合用の粒子内に、前記部材を埋込み、これを粒子の外
側から加圧して、又は粒子中に特定部以外の表面に着脱
可能なカプセルを嵌着した部材を埋込み、これを更に筒
内に密閉し、それの外側から加圧して部材の特定部表面
のみに粒子を侵入させ、そこに粒子との複合化層を形成
することにより、前記課題を解消した。
【０００５】以下、本発明について、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。本発明において対象とする粒子とし
ては、セラミックス，金属などがあり、たとえばセラミ
ックスとしては、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 などのセラミックス粒子を用いる。またＦｅ粒子
などを用いる。これらの粒子は粒子と短繊維の混合物や
短繊維単体を使用することもできる。マトリックスは金
属，金属間化合物，樹脂，木材及び其他の材料を用い
る。なお金属としては、たとえばＡｌ合金，Ｍｇ合金及
び其他慣用の金属や合金を、金属間化合物としてはＡｌ
3 Ｔｉなどを、樹脂材料としては通常の部材に採用され
ている一般の樹脂類を、木材としては、たとえば桧材な
どを用いる。
ら詳細に説明する。本発明において対象とする粒子とし
ては、セラミックス，金属などがあり、たとえばセラミ
ックスとしては、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 などのセラミックス粒子を用いる。またＦｅ粒子
などを用いる。これらの粒子は粒子と短繊維の混合物や
短繊維単体を使用することもできる。マトリックスは金
属，金属間化合物，樹脂，木材及び其他の材料を用い
る。なお金属としては、たとえばＡｌ合金，Ｍｇ合金及
び其他慣用の金属や合金を、金属間化合物としてはＡｌ
3 Ｔｉなどを、樹脂材料としては通常の部材に採用され
ている一般の樹脂類を、木材としては、たとえば桧材な
どを用いる。
【０００６】まず、前記マトリックス製の部品、たとえ
ば金属部品について、複合化層を設ける特定部以外の表
面に金属や樹脂等で形成したカプセルを嵌着する。この
カプセルは、処理を施す部品の形状に合せて着脱できる
ように製作する。すなわち、図１〜図２に示すように処
理すべき部品の表面を覆う箱状のカプセル４ａを製作
し、該カプセル４ａを部品（ベーン）４に図示のように
着脱可能に嵌着する。またカプセル４ａと部品４との間
に隙間がある場合は樹脂などの充填材やテープで塞ぐ。
次に、図３に示すように０〜１２００℃の温度にした加
圧型１内の下パンチ２上に、たとえば前記セラミックス
粒子３を所定量収容する。この場合、セラミックス粒子
３も、後の加圧工程での前記部品４表面への侵入を容易
にするため、予め０〜１２００℃の温度にしておく。ま
たセラミックス粒子は粒子径０．０１〜１００μｍのも
のを用いて複合材としての強度を確保する。次に、加圧
型１内のセラミックス粒子３内に、カプセル４ａを嵌着
した部品４を所定の温度にして埋込む。なお、この部品
４はカプセル４ａを嵌着していない部分のみを予熱する
ようにしてもよい。またセラミックス粒子中に前記部品
４を埋込んでおいて、セラミックス粒子とともに同時に
加熱してもよい。次に、部品４を埋込んだ加圧型１内の
セラミックス粒子３の上方から、上パンチ５により、１
０〜１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を加え、部
品４の表面にセラミックス粒子３を侵入させる。この場
合、カプセル４ａが嵌着されている部分はセラミックス
粒子３の侵入が阻止され、露出部のみの表面に複合化層
が形成される。なお、この処理は金型内のセラミックス
粒子の量を加減することによって前記部品の複数処理が
可能である。処理後はカプセル４ａを部品４から取り外
し、次の部品に同様に嵌着して同様な処理を繰返せばよ
い。以上の処理は、部品の酸化を防止するため、真空ま
たは不活性ガスの雰囲気でおこなってもよい。
ば金属部品について、複合化層を設ける特定部以外の表
面に金属や樹脂等で形成したカプセルを嵌着する。この
カプセルは、処理を施す部品の形状に合せて着脱できる
ように製作する。すなわち、図１〜図２に示すように処
理すべき部品の表面を覆う箱状のカプセル４ａを製作
し、該カプセル４ａを部品（ベーン）４に図示のように
着脱可能に嵌着する。またカプセル４ａと部品４との間
に隙間がある場合は樹脂などの充填材やテープで塞ぐ。
次に、図３に示すように０〜１２００℃の温度にした加
圧型１内の下パンチ２上に、たとえば前記セラミックス
粒子３を所定量収容する。この場合、セラミックス粒子
３も、後の加圧工程での前記部品４表面への侵入を容易
にするため、予め０〜１２００℃の温度にしておく。ま
たセラミックス粒子は粒子径０．０１〜１００μｍのも
のを用いて複合材としての強度を確保する。次に、加圧
型１内のセラミックス粒子３内に、カプセル４ａを嵌着
した部品４を所定の温度にして埋込む。なお、この部品
４はカプセル４ａを嵌着していない部分のみを予熱する
ようにしてもよい。またセラミックス粒子中に前記部品
４を埋込んでおいて、セラミックス粒子とともに同時に
加熱してもよい。次に、部品４を埋込んだ加圧型１内の
セラミックス粒子３の上方から、上パンチ５により、１
０〜１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を加え、部
品４の表面にセラミックス粒子３を侵入させる。この場
合、カプセル４ａが嵌着されている部分はセラミックス
粒子３の侵入が阻止され、露出部のみの表面に複合化層
が形成される。なお、この処理は金型内のセラミックス
粒子の量を加減することによって前記部品の複数処理が
可能である。処理後はカプセル４ａを部品４から取り外
し、次の部品に同様に嵌着して同様な処理を繰返せばよ
い。以上の処理は、部品の酸化を防止するため、真空ま
たは不活性ガスの雰囲気でおこなってもよい。
【０００７】次に、他の方法として、まず、後に加圧を
受ける筒中にセラミックス粒子を充填し、次いで前記カ
プセルを嵌着した前記部品をその内に埋込む。筒は内部
を減圧し、密封する。その後、この筒ごと所定の温度
（０〜１２００℃）として、１０〜１０，０００ｋｇｆ
／ｃｍ2 の静水圧（ＣＩＰやＨＩＰ）を筒の外側から与
えてカプセルから露出している部品表面に複合化層を形
成する。以上の方法はロッカーアーム、スプロケットギ
ア、バルブリフター、ベーン等々及び其他各種の部材に
ついて適用することができる。なお、本発明は前記のよ
うにマトリックス部材に対する複合用の粒子にセラミッ
クス粒子を用いて説明したが、特定のマトリックス部材
に特定の物質、たとえばＦｅ粒子などを加圧侵入させ
て、特定の複合層を形成することも可能であり、本発明
は前記実施例のみに限定されるものではない。
受ける筒中にセラミックス粒子を充填し、次いで前記カ
プセルを嵌着した前記部品をその内に埋込む。筒は内部
を減圧し、密封する。その後、この筒ごと所定の温度
（０〜１２００℃）として、１０〜１０，０００ｋｇｆ
／ｃｍ2 の静水圧（ＣＩＰやＨＩＰ）を筒の外側から与
えてカプセルから露出している部品表面に複合化層を形
成する。以上の方法はロッカーアーム、スプロケットギ
ア、バルブリフター、ベーン等々及び其他各種の部材に
ついて適用することができる。なお、本発明は前記のよ
うにマトリックス部材に対する複合用の粒子にセラミッ
クス粒子を用いて説明したが、特定のマトリックス部材
に特定の物質、たとえばＦｅ粒子などを加圧侵入させ
て、特定の複合層を形成することも可能であり、本発明
は前記実施例のみに限定されるものではない。
【０００８】
【実施例】１）ＡＳＴＭ Ａ３９０を材料として、切削
加工によりベーンを製作した。次に、このベーンの複合
化処理を施さない部分を被覆する方形状のカプセルを、
厚さ２ｍｍのＪＩＳ Ａ１０５０の材料で製作した。こ
のカプセルをベーンに嵌着し（図１，図２参照）、これ
を３５０℃に予熱しておく。一方、３００℃に予熱して
ある加圧型内に５５０℃に加熱した平均粒子径１μｍの
ＳｉＣ粒子を入れ、その中に前記ベーンを埋没させて、
上パンチにより１００ＭＰａの静水圧を５分間加えた。
その結果、図４に示すように表面の特定部に複合層４ｂ
を有するベーンが製造できた。
加工によりベーンを製作した。次に、このベーンの複合
化処理を施さない部分を被覆する方形状のカプセルを、
厚さ２ｍｍのＪＩＳ Ａ１０５０の材料で製作した。こ
のカプセルをベーンに嵌着し（図１，図２参照）、これ
を３５０℃に予熱しておく。一方、３００℃に予熱して
ある加圧型内に５５０℃に加熱した平均粒子径１μｍの
ＳｉＣ粒子を入れ、その中に前記ベーンを埋没させて、
上パンチにより１００ＭＰａの静水圧を５分間加えた。
その結果、図４に示すように表面の特定部に複合層４ｂ
を有するベーンが製造できた。
【０００９】２）ＪＩＳ ＡＣ８Ａを材料として、熱間
鍛造により図５に示すようなバルブリテーナー８を製造
した。これに厚さ１．５ｍｍのＪＩＳ ＳＰＣＣで製作
したカプセル８ａを図６に示すように嵌着した。次に、
図７に示すようにＪＩＳ ＳＰＣＣ製筒９内に、平均粒
子径１μｍのＳｉＣ粒子３を充填し、その中にカプセル
８ａを嵌着したバルブリテーナー８を埋没させて、筒９
の内部を０．１Ｐａ程度に減圧後、溶接密閉した。更に
これをＨＩＰ装置により全体を２００℃に加熱しつつ、
１００ＭＰａの静水圧Ｐ2 を５分間加え、其後カプセル
８ａを取り外した。その結果、図８に示すようにカプセ
ル８ａで被覆されていなかったバルブリテーナー８の表
面に、ＳｉＣ粒子が侵入した複合層８ｂが形成された。
なお、取り外したカプセル８ａは同様な他のバルブリテ
ーナーに嵌着して同様な処理を繰返した。
鍛造により図５に示すようなバルブリテーナー８を製造
した。これに厚さ１．５ｍｍのＪＩＳ ＳＰＣＣで製作
したカプセル８ａを図６に示すように嵌着した。次に、
図７に示すようにＪＩＳ ＳＰＣＣ製筒９内に、平均粒
子径１μｍのＳｉＣ粒子３を充填し、その中にカプセル
８ａを嵌着したバルブリテーナー８を埋没させて、筒９
の内部を０．１Ｐａ程度に減圧後、溶接密閉した。更に
これをＨＩＰ装置により全体を２００℃に加熱しつつ、
１００ＭＰａの静水圧Ｐ2 を５分間加え、其後カプセル
８ａを取り外した。その結果、図８に示すようにカプセ
ル８ａで被覆されていなかったバルブリテーナー８の表
面に、ＳｉＣ粒子が侵入した複合層８ｂが形成された。
なお、取り外したカプセル８ａは同様な他のバルブリテ
ーナーに嵌着して同様な処理を繰返した。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、金属，金属間化合物，
樹脂，木材及び其他の部材の特定の表面に複合用の粒子
との複合化層を形成していき、複合化した部分において
は、マトリックス材料そのものよりも硬度、耐摩耗性、
耐熱性、引張強度、疲労強度、ヤング率等が優れたもの
がえられる。またカプセルを着脱して繰返して使用すれ
ばよく、方法自体も簡単であり、さらに表面だけを部分
的に複合化するのでセラミックス粒子の使用量も少なく
てすみ、したがって比較的にコストがかからない処理方
法である。
樹脂，木材及び其他の部材の特定の表面に複合用の粒子
との複合化層を形成していき、複合化した部分において
は、マトリックス材料そのものよりも硬度、耐摩耗性、
耐熱性、引張強度、疲労強度、ヤング率等が優れたもの
がえられる。またカプセルを着脱して繰返して使用すれ
ばよく、方法自体も簡単であり、さらに表面だけを部分
的に複合化するのでセラミックス粒子の使用量も少なく
てすみ、したがって比較的にコストがかからない処理方
法である。
【図１】本発明に係る方法で処理する部材（ベーン）に
カプセルを嵌着した状態を示す説明図である。
カプセルを嵌着した状態を示す説明図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面の説明図である。
【図３】本発明に係る方法の実施要領の説明図である。
【図４】本発明に係る方法で処理した部材の説明図であ
る。
る。
【図５】同じく本発明に係る方法を適用する他の部材
（バルブリテーナー）の説明図である。
（バルブリテーナー）の説明図である。
【図６】図５に示す部材にカプセルを嵌着した状態の断
面説明図である。
面説明図である。
【図７】本発明に係る他の方法を図６に示す部材に対し
て実施している状態の説明図である。
て実施している状態の説明図である。
【図８】図７に示す方法で処理した部材の断面説明図で
ある。
ある。
１ 加圧型 ２ 下パンチ ３ セラミックス粒子 ４ 部品（ベーン） ４ａ カプセル ４ｂ 複合層 ５ 上パンチ ８ バルブリテーナー ８ａ カプセル ８ｂ 複合層 ９ 筒
Claims (2)
- 【請求項１】 部材の特定部以外の表面に着脱可能なカ
プセルを嵌着しておき、所定温度にした加圧型内に収容
した所定量の複合用の粒子内に、前記部材を埋込み、こ
れを粒子の外側から加圧して、部材の特定部表面のみに
粒子を侵入させ、そこに粒子との複合化層を形成するこ
とを特徴とする複合部材の製造方法。 - 【請求項２】 複合用の粒子中に、特定部以外の表面に
着脱可能なカプセルを嵌着した部材を埋込み、更にこれ
らを筒内に密封して、全体を所定温にしつつ静水圧を加
えて、部材の特定部表面のみに複合化層を形成すること
を特徴とする複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30994291A JPH05117872A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 複合部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30994291A JPH05117872A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 複合部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05117872A true JPH05117872A (ja) | 1993-05-14 |
Family
ID=17999206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30994291A Pending JPH05117872A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 複合部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05117872A (ja) |
-
1991
- 1991-10-29 JP JP30994291A patent/JPH05117872A/ja active Pending
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