JPH0533014A - 複合部材の製造方法 - Google Patents
複合部材の製造方法Info
- Publication number
- JPH0533014A JPH0533014A JP21268291A JP21268291A JPH0533014A JP H0533014 A JPH0533014 A JP H0533014A JP 21268291 A JP21268291 A JP 21268291A JP 21268291 A JP21268291 A JP 21268291A JP H0533014 A JPH0533014 A JP H0533014A
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- manufacturing
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はウィスカーを用いた複合部材の製造
方法を提供する。 【構成】 本発明は、ウィスカーの所定量を加圧型内に
収容し、このウィスカー内に部材を埋込み、これを、ウ
ィスカーの外側から加圧して部材表面にウィスカーを侵
入させる複合部材の製造方法であり、また本発明は、ウ
ィスカーの所定量をカプセル内に収容し、このウィスカ
ー内に部材を埋込んでカプセルを密封したあと、このカ
プセル全体に静水圧を加えて部材表面にウィスカーを侵
入させる複合部材の製造方法である。
方法を提供する。 【構成】 本発明は、ウィスカーの所定量を加圧型内に
収容し、このウィスカー内に部材を埋込み、これを、ウ
ィスカーの外側から加圧して部材表面にウィスカーを侵
入させる複合部材の製造方法であり、また本発明は、ウ
ィスカーの所定量をカプセル内に収容し、このウィスカ
ー内に部材を埋込んでカプセルを密封したあと、このカ
プセル全体に静水圧を加えて部材表面にウィスカーを侵
入させる複合部材の製造方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属又は樹脂材料等をマ
トリックスとして、ウィスカーを表面に分散複合化して
なる複合部材の製造方法に関する。
トリックスとして、ウィスカーを表面に分散複合化して
なる複合部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来例】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。
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。
【０００３】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。
融、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。
【０００４】さらにＳｉＣやＣなどの粒子とＡｌ合金等
の粉末とを混合し、静水圧圧縮や熱間押出し、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。
の粉末とを混合し、静水圧圧縮や熱間押出し、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。
【０００５】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攪拌を与え
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。
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、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、金属又は
樹脂などの材料又は部品の外表面に主としてウィスカー
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
カルアロイング法で製造する複合材料は従来から材料全
体にセラミックス粒子等が均一に分散している状態の材
料を対象としており、本発明のような方法でウィスカー
を部分複合化した部材を製造した例はない。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、完成品を得るまでの工程が多くかかるととも
に、製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。一方、前記プリフォームによる方法は、ま
ず、ウィスカーを水溶液または有機溶媒中に添加してス
ラリーを作り、これを濾過装置に流し込んで濾過脱水
後、乾燥してプリフォームを製作している。そしてこの
プリフォームを前述のように金型にセットしたあと、マ
トリックスとなるＡｌ合金等の溶湯を注いで加圧鋳造す
る方法がとられており、複合部材を製造するためには、
非常に手間がかかるという欠点がある。
樹脂などの材料又は部品の外表面に主としてウィスカー
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
カルアロイング法で製造する複合材料は従来から材料全
体にセラミックス粒子等が均一に分散している状態の材
料を対象としており、本発明のような方法でウィスカー
を部分複合化した部材を製造した例はない。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、完成品を得るまでの工程が多くかかるととも
に、製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。一方、前記プリフォームによる方法は、ま
ず、ウィスカーを水溶液または有機溶媒中に添加してス
ラリーを作り、これを濾過装置に流し込んで濾過脱水
後、乾燥してプリフォームを製作している。そしてこの
プリフォームを前述のように金型にセットしたあと、マ
トリックスとなるＡｌ合金等の溶湯を注いで加圧鋳造す
る方法がとられており、複合部材を製造するためには、
非常に手間がかかるという欠点がある。
【０００７】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、前記問題点を解消するとともに、表層部をウィスカ
ー等で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。
で、前記問題点を解消するとともに、表層部をウィスカ
ー等で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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的に添い、本発明
は、ウィスカーの所定量を加圧型内に収容し、このウィ
スカー内に部材を埋込み、これを、ウィスカーの外側か
ら加圧して部材表面にウィスカーを侵入させる複合部材
の製造方法であり、また本発明は、ウィスカーの所定量
をカプセル内に収容し、このウィスカー内に部材を埋込
んでカプセルを密封したあと、このカプセル全体に静水
圧を加えて部材表面にウィスカーを侵入させる複合部材
の製造方法とすることによって、前記課題を解決した。
は、ウィスカーの所定量を加圧型内に収容し、このウィ
スカー内に部材を埋込み、これを、ウィスカーの外側か
ら加圧して部材表面にウィスカーを侵入させる複合部材
の製造方法であり、また本発明は、ウィスカーの所定量
をカプセル内に収容し、このウィスカー内に部材を埋込
んでカプセルを密封したあと、このカプセル全体に静水
圧を加えて部材表面にウィスカーを侵入させる複合部材
の製造方法とすることによって、前記課題を解決した。
【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。本発明においては、セラミックスの
ウィスカー、たとえばＳｉＣウィスカーを用いる。
ら詳細に説明する。本発明においては、セラミックスの
ウィスカー、たとえばＳｉＣウィスカーを用いる。
【００１０】また、マトリックスとなる部材としては、
各種の金属、合成樹脂及び其他の利用可能な材料からな
る部材を用いることができる。
各種の金属、合成樹脂及び其他の利用可能な材料からな
る部材を用いることができる。
【００１１】まず、図１に示すように所定の温度に予熱
した加圧型１内の下パンチ２上に、前記ウィスカー３を
所定量収容する。この場合、ウィスカー３も予熱してお
く。次に前記加圧型１内のウィスカー３内に所定の温度
にした金属又は樹脂などからなる部品４を埋込む。ま
た、ウィスカー３内に前記部品４を埋込んでおいてから
両者を同時に加熱してもよい。
した加圧型１内の下パンチ２上に、前記ウィスカー３を
所定量収容する。この場合、ウィスカー３も予熱してお
く。次に前記加圧型１内のウィスカー３内に所定の温度
にした金属又は樹脂などからなる部品４を埋込む。ま
た、ウィスカー３内に前記部品４を埋込んでおいてから
両者を同時に加熱してもよい。
【００１２】次に、この部品４を埋込んだ加圧型１内の
ウィスカー３の上方から上パンチ５により、１０〜１
０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を加え、部品４の
全表面にウィスカー３を侵入させる。結果として部品表
面にウィスカーとの複合化層を形成した部品がえらえ
る。なお、前記処置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。このよ
うに処理した部品４の表面層の断面の様子を図２に拡大
して示す。
ウィスカー３の上方から上パンチ５により、１０〜１
０，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力Ｐ1 を加え、部品４の
全表面にウィスカー３を侵入させる。結果として部品表
面にウィスカーとの複合化層を形成した部品がえらえ
る。なお、前記処置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。このよ
うに処理した部品４の表面層の断面の様子を図２に拡大
して示す。
【００１３】次に、他の方法として、図３に示すよう
に、まず加圧を受ける加圧用外筒（以下、カプセルとす
る）７内にウィスカーを充填し、次いで、金属又は樹脂
などの部品４をその内に埋込む。カプセル７内は、内部
を減圧し、密封する。その後、このカプセルごと所定の
温度（１，２００℃以下）として１０〜１０，０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 の静水圧（たとえばＣＩＰやＨＩＰ）Ｐ2
をカプセル７の外側から与えて部品表面にウィスカーを
押し込み、複合化層を形成する。このようにして、前記
方法と同様に、図２に示すような複合化層がえられる。
に、まず加圧を受ける加圧用外筒（以下、カプセルとす
る）７内にウィスカーを充填し、次いで、金属又は樹脂
などの部品４をその内に埋込む。カプセル７内は、内部
を減圧し、密封する。その後、このカプセルごと所定の
温度（１，２００℃以下）として１０〜１０，０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 の静水圧（たとえばＣＩＰやＨＩＰ）Ｐ2
をカプセル７の外側から与えて部品表面にウィスカーを
押し込み、複合化層を形成する。このようにして、前記
方法と同様に、図２に示すような複合化層がえられる。
【００１４】前記各方法には、ウィスカーに異種（長さ
・アスペクト化・種類等が異なるもの）のものを用いて
もよい。またウィスカーに他のセラミックス粒子を混合
したものを用いることができる。この場合には、それぞ
れの特性を合せ持った複合化層が形成できる。
・アスペクト化・種類等が異なるもの）のものを用いて
もよい。またウィスカーに他のセラミックス粒子を混合
したものを用いることができる。この場合には、それぞ
れの特性を合せ持った複合化層が形成できる。
【００１５】以上の方法で製造した複合部材は、元の部
材やマトリックス材料より強度，合成，耐摩耗性，耐熱
性等の優れた部材となる。なお必要に応じて部材表面に
メッキ等のマスキングを部分的に施すことにより、部分
的に複合化層のない部材とすることができる。なお、ウ
ィスカーは長さや径ができるだけ小さい方がよい。
材やマトリックス材料より強度，合成，耐摩耗性，耐熱
性等の優れた部材となる。なお必要に応じて部材表面に
メッキ等のマスキングを部分的に施すことにより、部分
的に複合化層のない部材とすることができる。なお、ウ
ィスカーは長さや径ができるだけ小さい方がよい。
【００１６】
１） ＪＩＳ ＳＰＣＣ軟鋼製カプセル（外径φ２５，
高さ３５）内に直径０．１〜１μｍ、長さ３０〜１００
μｍ、アスペクト比５０〜２００（ウィスカーの長さ／
径の比を言う）のＳｉＣウィスカーを充填し、その内部
にＪＩＳ ＭＣ３ Ｍｇ合金製部品を埋設し、カプセル
内部を１０-4torr程度に減圧後、溶接して密閉した。更
にその後、ＨＩＰ装置により全体を４８０℃に加熱しつ
つ、２，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧を２時間加え
た。この処理によって部品表面に層厚さがおよそ１０μ
ｍの複合化層が製造できた。 ２） ＪＩＳ ＳＰＣＣ軟鋼製カプセル内に直径０．１
〜１μｍ、長さ３０〜１００μｍ、アスペクト比５０〜
２００のＳｉＣウィスカーと粒子径５μｍのＡｌ2 Ｏ3
粒子を質量比９：１で混合したものを充填し、その内部
にＪＩＳ Ａ２０２４ Ａｌ合金製部品を埋没させ、カ
プセル内部を１０-4torr程度に減圧後、溶接密閉した。
更にその後、ＨＩＰ装置により全体を４８０℃に加熱し
つつ、２，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧を２時間加え
た。このことにより、層厚さがおよそ１０μｍで、ウィ
スカーと粒子両方が複合した複合層を有する複合部品が
製造できた。
高さ３５）内に直径０．１〜１μｍ、長さ３０〜１００
μｍ、アスペクト比５０〜２００（ウィスカーの長さ／
径の比を言う）のＳｉＣウィスカーを充填し、その内部
にＪＩＳ ＭＣ３ Ｍｇ合金製部品を埋設し、カプセル
内部を１０-4torr程度に減圧後、溶接して密閉した。更
にその後、ＨＩＰ装置により全体を４８０℃に加熱しつ
つ、２，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧を２時間加え
た。この処理によって部品表面に層厚さがおよそ１０μ
ｍの複合化層が製造できた。 ２） ＪＩＳ ＳＰＣＣ軟鋼製カプセル内に直径０．１
〜１μｍ、長さ３０〜１００μｍ、アスペクト比５０〜
２００のＳｉＣウィスカーと粒子径５μｍのＡｌ2 Ｏ3
粒子を質量比９：１で混合したものを充填し、その内部
にＪＩＳ Ａ２０２４ Ａｌ合金製部品を埋没させ、カ
プセル内部を１０-4torr程度に減圧後、溶接密閉した。
更にその後、ＨＩＰ装置により全体を４８０℃に加熱し
つつ、２，０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の静水圧を２時間加え
た。このことにより、層厚さがおよそ１０μｍで、ウィ
スカーと粒子両方が複合した複合層を有する複合部品が
製造できた。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、ウィスカーを用いた複
合部材を製造するに当り、ウィスカーによるプリフォー
ムが不要となり、プリフォームの製作が省略できる。ま
たウィスカーに、セラミックス粒子等を混合したものを
使用すれば、ウィスカーだけより耐摩耗性に優れ、セラ
ミックス粒子だけより強度の優れたものがえられる。
合部材を製造するに当り、ウィスカーによるプリフォー
ムが不要となり、プリフォームの製作が省略できる。ま
たウィスカーに、セラミックス粒子等を混合したものを
使用すれば、ウィスカーだけより耐摩耗性に優れ、セラ
ミックス粒子だけより強度の優れたものがえられる。
【図１】本発明に係る製造方法の実施要領の説明図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る製造方法で製造した複合部品の拡
大した断面説明図である。
大した断面説明図である。
【図３】本発明に係る製造方法の他の実施要領の説明図
である。
である。
１ 加圧型
２ 下パンチ
３ ウィスカー
４ 部品
５ 上パンチ
Claims (3)
- 【請求項１】 ウィスカーの所定量を加圧型内に収容
し、このウィスカー内に部材を埋込み、これを、ウィス
カーの外側から加圧して部材表面にウィスカーを侵入さ
せることを特徴とする複合部材の製造方法。 - 【請求項２】 ウィスカーの所定量をカプセル内に収容
し、このウィスカー内に部材を埋込んでカプセルを密封
したあと、このカプセル全体に静水圧を加えて部材表面
にウィスカーを侵入させることを特徴とする複合部材の
製造方法。 - 【請求項３】 前記ウィスカーがセラミックス粒子との
混合物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21268291A JPH0533014A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 複合部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21268291A JPH0533014A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 複合部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0533014A true JPH0533014A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16626671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21268291A Pending JPH0533014A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 複合部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0533014A (ja) |
-
1991
- 1991-07-30 JP JP21268291A patent/JPH0533014A/ja active Pending
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