JPH05311277A - 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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- JPH05311277A JPH05311277A JP4146196A JP14619692A JPH05311277A JP H05311277 A JPH05311277 A JP H05311277A JP 4146196 A JP4146196 A JP 4146196A JP 14619692 A JP14619692 A JP 14619692A JP H05311277 A JPH05311277 A JP H05311277A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は部材表面に粒子等を加圧侵入させて
複合化層を形成する場合に発生する部材の変形を防止し
た複合部材の製造方法を提供する。 【構成】 本発明は、部材の表面に粒子、短繊維などの
複合化材料を加圧侵入させて、複合化層を形成する場合
に、部材の外形をトレースしたカプセルで部材を覆い、
該カプセルと部材との間に前記複合化材料を充填し、カ
プセル外側より加圧することを特徴とする複合部材の製
造方法である。
複合化層を形成する場合に発生する部材の変形を防止し
た複合部材の製造方法を提供する。 【構成】 本発明は、部材の表面に粒子、短繊維などの
複合化材料を加圧侵入させて、複合化層を形成する場合
に、部材の外形をトレースしたカプセルで部材を覆い、
該カプセルと部材との間に前記複合化材料を充填し、カ
プセル外側より加圧することを特徴とする複合部材の製
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、又は木材などからなる部品及び材料（以下部材と
する）に、金属、非金属、セラミックス等の粒子や短繊
維などを加圧することで侵入させ、その表面に複合化層
を有する複合材料を製造する方法に関する。
樹脂、又は木材などからなる部品及び材料（以下部材と
する）に、金属、非金属、セラミックス等の粒子や短繊
維などを加圧することで侵入させ、その表面に複合化層
を有する複合材料を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複合材料の製造方法として、次のような
従来技術が知られている。すなわち、ＳｉＣなどの粒子
を、完全または部分溶融の溶湯に添加し、これに機械的
攪拌を与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト
法がある。また、ＳｉＣ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
よって複合材料とする方法（粉末冶金法）が広くおこな
われている。さらにＳｉＣ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攪拌を与えて、
粒子を合金粉末中に練込み、複合材料とする方法（メカ
ニカルアロイング法）がある。
従来技術が知られている。すなわち、ＳｉＣなどの粒子
を、完全または部分溶融の溶湯に添加し、これに機械的
攪拌を与えて複合材料（ＭＭＣ）とするコンポキャスト
法がある。また、ＳｉＣ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
よって複合材料とする方法（粉末冶金法）が広くおこな
われている。さらにＳｉＣ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攪拌を与えて、
粒子を合金粉末中に練込み、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】前記各方法は材料全体
に粒子等が均一に分散している状態の材料を対象とする
方法であり、これらの方法では部材の表面だけを複合化
することはできない。また、前記粉末冶金法とメカニカ
ルアロイング法に用いる合金粉末は高価であり、完成品
を得るまでの工程が多くかかり完成品のコストが高い。
そして最終工程が押し出し加工であるため完成品の形状
が単純なものに限られてしまうという問題点がある。
に粒子等が均一に分散している状態の材料を対象とする
方法であり、これらの方法では部材の表面だけを複合化
することはできない。また、前記粉末冶金法とメカニカ
ルアロイング法に用いる合金粉末は高価であり、完成品
を得るまでの工程が多くかかり完成品のコストが高い。
そして最終工程が押し出し加工であるため完成品の形状
が単純なものに限られてしまうという問題点がある。
【０００４】そのため、本発明者は、セラミックス粒子
などの所定量を加圧型内に収容し、このセラミックス粒
子内に金属又は樹脂材料などからなる部材を埋め込み、
これをセラミックス粒子の外側から加圧して部材表面に
セラミックス粒子を侵入させ、表面にセラミックス粒子
との複合化層を形成する方法を開発した。
などの所定量を加圧型内に収容し、このセラミックス粒
子内に金属又は樹脂材料などからなる部材を埋め込み、
これをセラミックス粒子の外側から加圧して部材表面に
セラミックス粒子を侵入させ、表面にセラミックス粒子
との複合化層を形成する方法を開発した。
【０００５】ところが、この処理方法では、以下、述べ
るように複合化層を形成する部材が加圧によって変形す
る問題が生じた。たとえば図３に示すようなバルブリテ
ーナーを用いて説明すると、図４及び図５に示すように
加圧用外筒１内にセラミックス粒子３を充填し、このセ
ラミックス粒子３内に部品（バルブリテーナー）４を埋
込み、このような加圧用外筒１を試料台５上に載置し、
ＨＩＰ装置６によって加圧用外筒１の外側からＰ1 の圧
力で加圧して、部品４の表面にセラミックス粒子３を侵
入させた場合、まず、加圧用外筒１が圧力Ｐ1 のため変
形し、部品４には偏圧が加わるため、次のような現象が
現われた。即ち図５に示すように加圧用外筒１の幅方向
の寸法ｍはｍ′に、高さ方向の寸法ｌはｌ′にそれぞれ
変化した。そして、変形率はｍ′の方が、ｌ′より大き
く、即ち（ｍ−ｍ′）／ｍ＞（ｌ−ｌ′）／ｌとなっ
た。
るように複合化層を形成する部材が加圧によって変形す
る問題が生じた。たとえば図３に示すようなバルブリテ
ーナーを用いて説明すると、図４及び図５に示すように
加圧用外筒１内にセラミックス粒子３を充填し、このセ
ラミックス粒子３内に部品（バルブリテーナー）４を埋
込み、このような加圧用外筒１を試料台５上に載置し、
ＨＩＰ装置６によって加圧用外筒１の外側からＰ1 の圧
力で加圧して、部品４の表面にセラミックス粒子３を侵
入させた場合、まず、加圧用外筒１が圧力Ｐ1 のため変
形し、部品４には偏圧が加わるため、次のような現象が
現われた。即ち図５に示すように加圧用外筒１の幅方向
の寸法ｍはｍ′に、高さ方向の寸法ｌはｌ′にそれぞれ
変化した。そして、変形率はｍ′の方が、ｌ′より大き
く、即ち（ｍ−ｍ′）／ｍ＞（ｌ−ｌ′）／ｌとなっ
た。
【０００６】一方、ピストンによって加圧する方法（図
２参照）によった場合には、逆にｄ1 ＜ｄ′1 ，ｄ2 ＜
ｄ′2 ，ｄ3 ＜ｄ′3 ，ｈ＞ｈ′のように変形した。
２参照）によった場合には、逆にｄ1 ＜ｄ′1 ，ｄ2 ＜
ｄ′2 ，ｄ3 ＜ｄ′3 ，ｈ＞ｈ′のように変形した。
【０００７】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、前記問題点を解消し、加圧によって発生する変形を
防止しうる複合部材の製造方法を提供することを目的と
する。
で、前記問題点を解消し、加圧によって発生する変形を
防止しうる複合部材の製造方法を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的に添い、本発明
は、部材の表面に粒子、短繊維などの複合化材料を加圧
侵入させて、複合化層を形成する場合に、部材の外形を
トレースしたカプセルで部材を覆い、該カプセルと部材
との間に前記複合化材料を充填し、カプセル外側より加
圧することによって、前記課題を解消した。
は、部材の表面に粒子、短繊維などの複合化材料を加圧
侵入させて、複合化層を形成する場合に、部材の外形を
トレースしたカプセルで部材を覆い、該カプセルと部材
との間に前記複合化材料を充填し、カプセル外側より加
圧することによって、前記課題を解消した。
【０００９】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。まず本発明において用いる粒子とし
ては、金属、非金属、セラミックス等の粒子及び短繊維
などがあり、たとえばセラミックスとしてはＳｉＣ，Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2Ｏ3 などを、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。
ら詳細に説明する。まず本発明において用いる粒子とし
ては、金属、非金属、セラミックス等の粒子及び短繊維
などがあり、たとえばセラミックスとしてはＳｉＣ，Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2Ｏ3 などを、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。
【００１０】粒子等を侵入させる母体の材料としては、
金属、金属間化合物、合成樹脂、木材、及び其他の材料
を用い、加圧によって容易に変形しないことが必要であ
る。たとえばＡｌ合金、Ｍｇ合金、及び慣用の其他の金
属や合金など、及び慣用の合成樹脂類、檜材などを用い
る。
金属、金属間化合物、合成樹脂、木材、及び其他の材料
を用い、加圧によって容易に変形しないことが必要であ
る。たとえばＡｌ合金、Ｍｇ合金、及び慣用の其他の金
属や合金など、及び慣用の合成樹脂類、檜材などを用い
る。
【００１１】図１において、１１は加圧用外筒、１４は
処理する部品、１７は部品１４の外周を覆うカプセルで
ある。カプセル１７は部品１４の外側に一定の空間を置
いて、その形状に沿って形成したもので、弾性材からな
り、部品１４との間の空間に複合化材料１３、たとえば
ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 などの粒子やＳｉＣウ
ィスカー等を充填する。
処理する部品、１７は部品１４の外周を覆うカプセルで
ある。カプセル１７は部品１４の外側に一定の空間を置
いて、その形状に沿って形成したもので、弾性材からな
り、部品１４との間の空間に複合化材料１３、たとえば
ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 などの粒子やＳｉＣウ
ィスカー等を充填する。
【００１２】加圧用外筒１１内のカプセル１７の外側に
は、加圧用外筒１１に対する加圧装置からの圧力
（Ｐ1 ）を媒介するもの、たとえば、Ａｒガス，オイ
ル，Ｓｉｃ粒子等の圧力媒体１８を充填する。
は、加圧用外筒１１に対する加圧装置からの圧力
（Ｐ1 ）を媒介するもの、たとえば、Ａｒガス，オイ
ル，Ｓｉｃ粒子等の圧力媒体１８を充填する。
【００１３】加圧用外筒１１を密封し、加圧用外筒１１
の外側から静水圧Ｐ1 を加え、カプセル１７を介して複
合化材料を部品４の表面に侵入させる。その結果、部品
４にほぼ均等な圧力が加わり、従来のような部品の変形
が防止できた。
の外側から静水圧Ｐ1 を加え、カプセル１７を介して複
合化材料を部品４の表面に侵入させる。その結果、部品
４にほぼ均等な圧力が加わり、従来のような部品の変形
が防止できた。
【００１４】図２は本発明の他の方法を示し、２１は加
圧型（金型）、２２は下パンチ、２５は上パンチを示
し、同様に構成した部品１４と複合化材料１３を充填し
たカプセル１７を、圧力媒体１８を介して配置したもの
である。
圧型（金型）、２２は下パンチ、２５は上パンチを示
し、同様に構成した部品１４と複合化材料１３を充填し
たカプセル１７を、圧力媒体１８を介して配置したもの
である。
【００１５】このように構成したものを上パンチ２５で
圧力Ｐ2 によって加圧し、カプセル１７内の複合化材料
１３を部品１４に侵入させるものである。
圧力Ｐ2 によって加圧し、カプセル１７内の複合化材料
１３を部品１４に侵入させるものである。
【００１６】尚、ここで前記圧力Ｐ1 及びＰ2 は、複合
化材料が部材表面に侵入するため、少なくとも１ＭＰａ
以上が必要であり、複合化材料としての粒子や短繊維
は、径やアスペクト比等に制限はなく、また、それらの
異種複数を混合したものでも適用可能である。
化材料が部材表面に侵入するため、少なくとも１ＭＰａ
以上が必要であり、複合化材料としての粒子や短繊維
は、径やアスペクト比等に制限はなく、また、それらの
異種複数を混合したものでも適用可能である。
【００１７】
１） 前記図１に示す方法を用い、ＪＩＳ ＳＰＣＣ製
外筒内に、圧力媒体として平均粒子径１μｍのＡｌ2 Ｏ
3 粒子を充填した。その中に外形をトレースしたＡ１０
５０製カプセル中に直径０．１〜１．０μｍ、長さ３０
〜３００μｍ、アスペクト比５０〜２００のＳｉＣウィ
スカーと共にＰＰ（ポリプロピレン）製バルブリテーナ
ーを入れたものを埋没した。その後、外筒内部を０．１
Ｐａ程度に減圧後、溶接密閉した。更にその後、ＣＩＰ
装置により１００ＭＰａの静水圧お６０分間加えた。こ
れにより、偏変形を少なく抑え、表面に複合層を有する
部品が製造できた。 ２） 前記図２に示す方法を用い、外形をトレースした
Ａ１０５０製カプセル中に１μｍのＺｒＣ粒子と共にＡ
Ｃ８Ａ製ロッカーアームを封入した。これを５５０℃に
予熱しておき、３００℃に予熱してある金型内に３００
℃に加熱した平均粒子径５０μｍのＳｉ3 Ｎ4 粒子を入
れ、その中に埋没させて、上パンチにより１００ＭＰａ
の静水圧を５分間加えた。これにより、偏変形を少なく
抑え、表面に複合層を有する部品が製造できた。 ３）前記２）項の実施例で用いた１μｍのＺｒＣに代っ
てＦｅ粒子を用いた場合も、同様な結果がえられた。
外筒内に、圧力媒体として平均粒子径１μｍのＡｌ2 Ｏ
3 粒子を充填した。その中に外形をトレースしたＡ１０
５０製カプセル中に直径０．１〜１．０μｍ、長さ３０
〜３００μｍ、アスペクト比５０〜２００のＳｉＣウィ
スカーと共にＰＰ（ポリプロピレン）製バルブリテーナ
ーを入れたものを埋没した。その後、外筒内部を０．１
Ｐａ程度に減圧後、溶接密閉した。更にその後、ＣＩＰ
装置により１００ＭＰａの静水圧お６０分間加えた。こ
れにより、偏変形を少なく抑え、表面に複合層を有する
部品が製造できた。 ２） 前記図２に示す方法を用い、外形をトレースした
Ａ１０５０製カプセル中に１μｍのＺｒＣ粒子と共にＡ
Ｃ８Ａ製ロッカーアームを封入した。これを５５０℃に
予熱しておき、３００℃に予熱してある金型内に３００
℃に加熱した平均粒子径５０μｍのＳｉ3 Ｎ4 粒子を入
れ、その中に埋没させて、上パンチにより１００ＭＰａ
の静水圧を５分間加えた。これにより、偏変形を少なく
抑え、表面に複合層を有する部品が製造できた。 ３）前記２）項の実施例で用いた１μｍのＺｒＣに代っ
てＦｅ粒子を用いた場合も、同様な結果がえられた。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、部材の表面に加圧によ
って複合化材料を侵入させて複合化層を形成する場合
に、部材の形状に沿って形成したカプセルを介して静水
圧を加えるようにしたので、従来、複合化処理の際に生
ずる部材の変形が抑えられるようになった。
って複合化材料を侵入させて複合化層を形成する場合
に、部材の形状に沿って形成したカプセルを介して静水
圧を加えるようにしたので、従来、複合化処理の際に生
ずる部材の変形が抑えられるようになった。
【図１】本発明に係る方法の実施要領を説明する図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る方法の他の実施要領を説明する図
である。
である。
【図３】複合化処理を施すバルブリテーナーの斜視説明
図である。
図である。
【図４】加圧用外筒によって部材に複合化処理を没す場
合の説明図である。
合の説明図である。
【図５】図４に示す加圧用外筒を静水圧装置にセットし
た状態の説明図である。
た状態の説明図である。
１１ 加圧用外筒 １３ 複合化材料 １４ 部品 １７ カプセル １８ 加圧媒体 ２１ 加圧型
Claims (1)
- 【請求項１】 部材の表面に粒子、短繊維などの複合化
材料を加圧侵入させて、複合化層を形成する場合に、部
材の外形をトレースしたカプセルで部材を覆い、該カプ
セルと部材との間に前記複合化材料を充填し、カプセル
外側より加圧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 |
|---|---|---|---|
| JP4146196A JPH05311277A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 複合部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4146196A JPH05311277A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 複合部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05311277A true JPH05311277A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=15402305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4146196A Pending JPH05311277A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 複合部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05311277A (ja) |
-
1992
- 1992-05-13 JP JP4146196A patent/JPH05311277A/ja active Pending
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